LI DO CHON ́ ̣ Đề tài Thực tế giảng dạy môn sinh học ở trờng THPT bản thân tôi nhận thấy phần kiến thức về hoán vị gen là một trong các nội dung hay nhng khó, học sinh thậm chí là một s
Trang 1Họ và tên: Nguyễn Gia Thạch
Tổ chuyên môn : Hoá -Sinh
Chức vụ: Giáo viên-NTCM
Đơn vị công tác: Trờng THPT Thạch Thành 3
đề tài : Một số kinh nghiệm trong việc hệ
thống hoá các bài toán hoán vị gen
Phần I Đặt vấn đề
I LI DO CHON ́ ̣ Đề tài
Thực tế giảng dạy môn sinh học ở trờng THPT bản thân tôi nhận thấy phần kiến thức về hoán vị gen là một trong các nội dung hay nhng khó, học sinh thậm chí là một số đồng nghiệp vẫn còn lúng túng trong việc tiếp cận nhận dạng, phân loại và giải quyết các bài toán hoán vị gen, hơn nữa dạng bài tập hoán vị gen thờng xuyên có trong các đề thi đại học, đề thi học sinh giỏi Việc phân loại , giải nhanh các bài toán hoán vị gen có ý nghĩa trong việc nâng cao thành tích học tập và phát triển t duy cho học sinh
Thời gian gần đây một số đồng nghiệp, đã nghiên cứu về vấn đề này, và chia sẻ kinh nghiệm trong các diễn đàn chuyên môn nh các đồng chí Nhung ( THPT Nh Thanh), đ/c Hải( THPT Hàm Rồng) Các SKKN của các đồng chí này đều có những nét độc đáo…
GV: Nguyễn Gia Thạch
1
Trang 2trong cách tiếp cận các bài toán về hoán vị gen, bản thân tôi khi đọc các đề tài đó đã học hỏi đợc nhiều điều Tuy nhiên theo tôi các SKKN đó chỉ đề xuất cách tiếp cận ở một số khía cạnh, cha có tính tổng quát Đề tài về hoán vị gen tuy là một vấn đề khó tuy nhiên trong phạm vi chơng trình THPT đây không phải là vấn đề quá rộng Theo tôi cần xây dựng và có thể xây dựng cách tiếp cận, giải quyết các bài toán về hoán vị gen một các có
hệ thống hơn để thuận tiện cho việc ôn luyện cho học sinh và chia sẻ với đồng nghiệp Vì vậy tôi mạnh dạn giới thiêu đề tài “ Một số kinh nghiệm trong việc hệ thống hoá các bài toán hoán vị gen”
II CƠ Sở KHOA HọC
-Trong quá trình giảm phân tạo giao tử tại kỳ trước của giảm phân I có hiện tượng tiếp hợp hai NST kép của cặp tương đồng, có thể xảy ra hiện tượng trao đổi đoạn tương ứng giữa hai crômatít khác nguồn gây nên hiện tượng hoán vị gen
-Tần số hoán vị gen (f) thể hiện lực liên kết giữa các gen trên NST
- Các gen trên NST có xu hớng kết với nhau là chủ yếu Nên tần số hoán vị không vợt quá 50% ( f ≤ 50% )
-Tần số hoán vị gen thể hiện khoảng cách tương đối giữa các gen trên NST: các gen nằm
c ng xa nhau thì tà ần số hoán vị gen c ng là ớn v ngà ược lại các gen nằm gần nhau thì tần
số hoán vị gen c ng nhà ỏ
GV: Nguyễn Gia Thạch
2
Trang 3Phần II GiảI quyết vấn đề
A.Tổng quát về các dạng hoán vị gen trong chơng trình sinh học phổ thông
* DạngI:
Hai cặp gen trên một cặp NST
+ Bài toán liên quan đến phép lai phân tích(Fa)
+ Bài toán liên quan đến phép tạp giao (F2)
- Hoán vị hai bên, kiểu gen giống nhau( Cùng dị hợp đều, hoặc cùng dị hợp chéo
- Hoán vị một bên( Bên liên kết hoàn toàn phải dị hợp đều)
- Hoán vị hai bên kiểu gen khác nhau( Một bên dị hợp đều một bên dị hợp chéo)
- Hoán vị gen đồng thời trội không hoàn toàn
- Hoán vị gen trên NST giới tính ( gen lặn trên NST X)
- Trờng hợp đặc biệt: hoán vị một bên, cả hai bên cùng dị hợp chéo f=40% cho
tỉ lệ kiểu hình 1:2:1 tơng tự liên kết gen hoàn toàn
- Trờng hợp bài ra cho tỉ lệ cơ thể mang 1 tính trội, một tính lặn
*Dạng II:
GV: Nguyễn Gia Thạch
3
Trang 4Ba cặp gen trên hai cặp NST quy định 3 cặp tính trạng.
+ Bài toán liên quan đến phép lai phân tích(Fa)
+ Bài toán liên quan đến phép tạp giao (F2)
+ Trao đổi chéo đơn (Tại hai chỗ không cùng lúc)
+ Trao đổi chéo kép (Tại hai chỗ cùng lúc và không cùng lúc)
GV: Nguyễn Gia Thạch
4
Trang 5B cách nhận dạng, tính tần số hoán vị gen, tỉ lệ kiểu hình
I DạngI:Hai cặp gen trên một cặp NST
1 Tính tần số hoán vị gen thông qua lai phân tích
* Nhận dạng: Đời con xuất hiện 4 loại kiểu hình chia thành 2 nhóm: 2 loại kiểu hình có tỉ
lệ lớn và bằng nhau, hai loại kiểu hình có tỉ lệ nhỏ và bằng nhau
2 Tính tần số hoán vị qua phép tạp giao (F2)
a Hoán vị hai bên, kiểu gen giống nhau( Cùng dị hợp đều, hoặc cùng dị hợp chéo)
* Nhận dạng: Nếu bài toán cho từ P-> F1 -> F2 thì kiểu gen cơ thể dị hợp chọn làm bố mẹ phải giống nhau, hoặc bài toán cho lai các cây có kiểu hình trội với nhau đời con thu đợc 4 loại kiểu hình với tỉ lệ khác 9:3:3:1( Nếu tách xét riêng từng tính trạng thì tỉ lệ phân li đều
là 3:1) Ngoài ra đề bài còn cho thêm các dữ kiện:
- Mọi diễn biến NST của tế bào sinh tinh và tế bào trứng là nh nhau trong giảm phân
-Mọi diễn biến NST của tế bào sinh noãn và tế bào sinh hạt phấn là nh nhau trong giảm phân
GV: Nguyễn Gia Thạch
5
Trang 6-Mọi diễn biến NST của tế bào sinh giao tử đực và tế bào sinhgiao tử cái là nh nhau trong giảm phân.
- Hoán vị gen ( trao đổi chéo) xảy ra ở cả hai bên bố và mẹ
* Cách tính tần số hoán vị gen:
- Cả bố và mẹ đều sinh ra giao tử ab với tỉ lệ bằng nhau (m%)
-Dựa vào tỉ lệ cơ thể mang hai tính trạng lặn (k%) có kiếu gen
ab
ab
có tỉ lệ bằng m ab x m ab
- Ta có m= căn bậc hai của k
* Nếu m>25% thì kiểu gen bố mẹ là dị hợp đều và tần số hoán vị gen f = 100%- 2m
* Nếu m<25% thì kiểu gen bố mẹ là dị hợp chéo và tần số hoán vị gen f = 2m
* Tỉ lệ các loại kiểu hình ở đời con.( Tôi thống nhất với cách tiếp cận, khai thác của các
đề tài trớc đó đặc biệt là đề tài của đ/c Nhung (thpt Nh Thanh)
- Tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng trội: 50% + k
- Tỉ lệ cơ thể mang 1 tính trạng trội: 25% - k
- Tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng lặn : k
* Bài tập áp dụng
- Cho hai giông lúa thuần chủng thân cao hạt dài và thân thấp hạt tròn lai với nhau F1 thu
đợc đồng loạt cây thân cao hạt tròn Tiếp tục cho F1 lai với nhau thu đợc F2 phân li theo tỉ lệ:
54% cây cao hạt tròn
GV: Nguyễn Gia Thạch
6
Trang 721% cây cao hạt dài
21% cây thấp hạt tròn
4% cây thấp hạt dài
Biết rằng mỗi gen quy đinh một tính trạng và mọi diễn biến NST ở tế bào sinh noãn và sinh hạt phấn là nh nhau trong giảm phân
a.biện luận và viết sơ đồ lai từ P->F2
b.Nếu tỉ lệ cây thấp hạt dài thu đợc là 1% Xác định tần số hoán vị gen và tỉ lệ các kiểu hình còn lại
Trang 850,16% hoa tím, hạt phṍn dài : 24,84% hoa tím, hạt phṍn tròn : 24,84% hoa đỏ, hạt phṍn dài : 0,16% hoa đỏ, hạt phṍn tròn
Biện luận và viết sơ đồ lai từ F1 đến F2 ( cho biờ́t mụ̃i gen quy định mụ̣t tính trạng )
Tóm tắt cách giải.
* Nhận dạng: Tỉ lệ phõn tớnh kiểu hỡnh ở F2: 50,16% : 28,84% : 28,84% : 0,16% ≠ 9 : 3: 3:1 Đõy là kờ́t quả của hiợ̀n tượng di truyền hoỏn vị gen
* Cách tính tần số hoán vi gen : F2 hoa đỏ, hạt phṍn tròn (
ab
ab
) = 0,16% = 4% ab x 4% ab -> Hoỏn vị gen xảy ra cả hai bờn bố mẹ F1 đem lai
AB = ab = 4% < 25% -> F1 dị hợp chéo
aB
Ab
và tần số HVG( f) = 2 x 4% = 8%
* Lập sơ đồ lai : dựa vào kiểu gen của P, F1, tần số hoán vị gen thu đợc kết quả phù hợp với tỉ lệ đề bài
F2 50,16% hoa tím, hạt phṍn dài ; 24,84% hoa tím, hạt phṍn tròn
24,84% hoa đỏ, hạt phṍn dài ; 0,16% hoa đỏ, hạt phṍn tròn
bHoán vị một bên( bên liên kết hoàn toàn phải dị hợp đều)
* Nhận dạng: Bài toán cho lai các cây có kiểu hình trội với nhau đời con thu đợc 4 loại kiểu hình với tỉ lệ khác 9:3:3:1( Nếu tách xét riêng từng tính trạng thì tỉ lệ phân li đều là 3:1) Ngoài ra đề bài còn cho thêm các dữ kiện:
- Cấu trúc NST của tế bào sinh tinh hoặc tế bào trứng không thay đổi trong giảm phân
GV: Nguyễn Gia Thạch
8
Trang 9- Cấu trúc NST của tế bào sinh noãn hoặc tế bào sinh hạt phấn không thay đổi trong giảm phân.
- Cấu trúc NST của tế bào sinh giao tử đực hoặc tế bào sinhgiao tử cái không thay đổi trong giảm phân
- Hoán vị gen ( trao đổi chéo) chỉ xảy ra ở một bên bố hoặc mẹ
- Trờng hợp đề bài không cho các dữ kiện trên nhng ở một số loài qua nghiên cứu xác định
đợc hoán vị gen chỉ xảy ra ở một giới, ví dụ ruồi giấm chỉ xảy ra hoán vị ở giới cáI, tằm dâu chỉ xảy ra hoán vị ở giới đực vì vậy khi đề bài cho ở các loài này phảI khai thác theo…hớng hoán vị gen một bên mới cho kết quả đúng
Trang 10) xảy ra hoỏn vị gen với tần số f = 20%
* Sơ đồ lai tơng ứng với dạng hoán vị một bên với tần số 20% cho kết quả phù hợp với tỉ
Trang 1120% Đen, ngắn = 20% = k
5% Xám, ngắn = 25% -20% = 25% -k
5% Đen, dài = 25% -20% = 25% -k
c.Hoán vị hai bên kiểu gen khác nhau( Một bên dị hợp đều một bên dị hợp chéo).
Nhận dạng: Nếu lai các kiểu hình trội với nhau đời con thu đợc 4 loại kiểu hình với tỉ lệ khác 9:3:3:1( Nếu tách xét riêng từng tính trạng thì tỉ lệ phân li đều là 3:1) Ngoài ra đề bài còn cho thêm các dữ kiện:
- Các cơ thể đem lai có kiểu hình trội về hai cặp tính trạng đem lai nhng có kiểu gen khác nhau
- Mọi diễn biến NST của tế bào sinh tinh và tế bào trứng là nh nhau trong giảm phân
-Mọi diễn biến NST của tế bào sinh noãn và tế bào sinh hạt phấn là nh nhau trong giảm phân
-Mọi diễn biến NST của tế bào sinh giao tử đực và tế bào sinhgiao tử cái là nh nhau trong giảm phân
- Hoán vị gen ( trao đổi chéo) xảy ra ở cả hai bên bố và mẹ
* Cách tính tần số hoán vị gen:
- Cả bố và mẹ đều sinh ra giao tử ab với tỉ lệ khác nhau (m%)
- Một bên cho tỉ lệ giao tử ab là m%
- Bên còn lại cho tỉ lệ giao tử ab là n% (n% = 50%-m%)
-Dựa vào tỉ lệ cơ thể mang hai tính trạng lặn (k%) có kiếu gen
ab
ab
có tỉ lệ bằng m ab x n ab
GV: Nguyễn Gia Thạch
11
Trang 13d Hoán vị gen đồng thời trội không hoàn toàn.
* Nhận dạng: Tách xét từng cặp tính trạng rút ra quy luật di truyền
* Cách tính tần số hoán vị tơng tự với trờng hợp trội hoàn toàn
* Bài tập áp dụng
Khi lai hai thứ cây thuần chủng là cây hạt trơn, hoa trắng và cây hạt nhăn hoa đỏ thu đợc F1 toàn cây hạt trơn hoa màu hồng ( Tính trạng hoa đỏ là trội so với tính trạng hoa trắng) Cho các cây F1 giao phấn với nhau thu đợc F2 có kiểu hình phân li nh sau:
- 840 Cây hạt trơn, hoa màu hồng
- 480 Cây hạt trơn, hoa màu trắng
- 320 Cây hạt nhăn, hoa màu đỏ
- 180 Cây hạt trơn, hoa màu đỏ
- 160 Cây hạt nhăn, hoa màu hồng
- 20 Cây hạt nhăn, hoa màu trắng
a Biện luận và viết sơ đồ lai từ P-> F2
b Cho F1 lai phân tích, kết quả thu đợc của phép lai sẽ nh thế nào Biết rằng không
có đột biến xảy ra
Tóm tắt cách giải
- Xét tỉ lệ : hạt trơn : hạt nhăn =1500 : 500 =3:1 Đây là tỉ lệ của quy luật phân li
Quy ớc A quy định hạt trơn, a quy định hạt nhăn
- Xét tỉ lệ :Hoa đỏ: hoa hồng :hoa trắng= 1:2:1 Đây là quy luật trội không hoàn toàn.Quy ớc: BB hoa đỏ, Bb hoa hồng, bb hoa trắng
- Tỉ lệ chung cho cả hai tình trạng
GV: Nguyễn Gia Thạch
13
Trang 1442%:24% : 16% : 9% : 8% : 1%
tỉ lệ này khác tỉ lệ cơ bản là: (1:2:1)(3:1)= 3:6:3:1:2:1
Kết luận: có hoán vị gen trong quá trình hình thành giao tử.
- Cây hạt nhăn hoa trắng có kiểu gen:
F2 : - 42% Cây hạt trơn, hoa màu hồng
- 24% Cây hạt trơn, hoa màu trắng
- 16% Cây hạt nhăn, hoa màu đỏ
- 9% Cây hạt trơn, hoa màu đỏ
- 8% Cây hạt nhăn, hoa màu hồng
- 1% Cây hạt nhăn, hoa màu trắng
-Tỉ lệ này phù hợp với tỉ lệ đề bài
Trang 15- 40% hạt trơn hoa hồng
- 10% hạt trơn hoa hồng
- 40% hạt nhăn hoa trắng
e.Hoán vị gen trên NST giới tính ( gen lặn trên NST X)
*Nhận dạng: tách xét từng tính trạng, tính trạng phân bố không đều ở hai giới, lai thuận nghịch cho kết quả khác nhau
* Cách tính tần số hoán vị gen căn cứ vào các bài toán cụ thể, về nguyên tắc thì tơng tự trên NST thờng nhng thờng dựa vào tỉ lệ cơ thể đực mang cả hai tính trạng lặn
* Bài tập áp dụng
Bài toán1 ở ruồi giấm alen lặn a quy định mắt có màu hạt lựu, liên kết với gen b quy
định cánh xẻ Các tính trạng tơng phản là mắt đỏ và cánh bình thờng Kết quả một phép lai
P cho những số liệu nh sau:
Trang 16+ Ruồi đực F1 có tỉ lệ
- 7,5% mắt đỏ cánh bình thờng - 7,5% mắt hạt lựu cánh xẻ
- 42,5% mắt đỏ cánh xẻ - 42,5% mắt hạt lựu cánh bình thờng
Đây là tỉ lệ của quy luật hoán vị gen f= 7,5% +7,5% = 15%
- Ruồi đực F1 có 7,5% mắt đỏ cánh bình thờng kiểu gen phải là XAB Y, nhận XAB từ ruồi cái P, nhận Y từ ruồi đực P
- Ruồi đực F1 có 7,5% mắt hạt lựu cánh xẻ kiểu gen phải là Xab Y, nhận Xab từ ruồi cái P, nhận Y từ ruồi đực P
- Hai giao tử XAB và Xab có tỉ lệ nhỏ chứng tỏ đợc tạo ra từ hoán vị gen Nên ruồi cái P phải có kiểu gen XAbXaB
- Ruồi cái F1 có kiểu hình mắt đỏ cánh bình thờng phải có kiểu gen: Xab XaB, Ruồi cái F1 còn có kiểu hình mắt đỏ cánh xẻ phải có kiểu gen XAb X-b -> XAb Xab
- Đực của P phải có kiểu gen XabY
Sơ đồ lai
XAbXaB x XabY ( Tần số hoán vị f= 15%)
( Kết quả thu đợc phù hợp với tỉ lệ đề bài)
Bài toán 2: ở ruồi giấm gen A quy định cánh bình thờng, gen a quy định cánh xẻ Gen
B quy định mắt, đỏ gen b quy định mắt trắng liên kết với nhau trên NST giới tính X
1 Lai ruồi giấm dị hợp về 2 gen trên với ruồi giấm đực có kiểu hình cánh xẻ mắt trắng Trình bày phơng pháp xác định tần số hoán vị gen
GV: Nguyễn Gia Thạch
16
Trang 172 Lai ruồi cái dị hợp về 2 cặp gen trên với ruồi đực có kiểu hình cánh bình thờng mắt
đỏ Trình bày phơng pháp xác định tần số hoán vị gen So với trờng hợp trên phơng pháp này khác ở điểm nào? tại sao có những sai khác đó?
Trang 18f = % Mắt trắng, cánh bình thờng + % Mắt đỏ cánh xẻ.( So với tất cả các con cái)
+ Cách 2: Dựa vào ruồi đực F1
f = % Mắt trắng, cánh bình thờng + % Mắt đỏ cánh xẻ.( So với tất cả các con
* Phơng pháp xác định tần số hoán vị gen: Tất cả ruồi cái đều có cánh bình thờng mắt đỏ
do đó không thể căn cứ vào kiểu hình các con cái để tính tần số hoán vị
+Dựa vào ruồi đực F1:- f = % đực cánh bình thờng mắt trắng+ % cánh xẻ, mắt đỏ
( Nếu chỉ tính riêng các ruồi đực)
GV: Nguyễn Gia Thạch
18
Trang 19f = 2(% đực cánh bình thờng mắt trắng+ % cánh xẻ, mắt đỏ) ( Nếu tính chung ruồi đực và cái).
Sự khác nhau:
Phép lai 1 cả đực và cái đều có kiểu hình giốmg bố mẹ và khác bố mẹ do đó có thể căn cứ vào cả đực và cái để tính tần số hoán vị gen
- Phép lai 2 chỉ có ruồi đực và mới có kiểu hình giốmg bố mẹ và khác bố mẹ do
đó chỉ có thể căn cứ vào ruồi đực để tính tần số hoán vị gen
f.Trờng hợp bài ra cho tỉ lệ cơ thể mang 1 tính trội, một tính lặn.(A-,bb hoặc aa,B-)
Cách1 từ tỉ lệ cơ thể mang 1 tính trạng trội, 1 tính trạng lặn xác định tỉ lệ cơ thể mang 2 tính trạng lặn( k= 25%- tỉ lệ 1tính trội, 1 tính lặn)
-f = 2x( nếu x<25%)
thường mang một tớnh trạng trội và một tớnh trạng lặn
-Biện luận và viết sơ đồ lai từ P đến F2
Gọi tỉ lệ giao tử của F1
GV: Nguyễn Gia Thạch
19
Trang 20Bµi tËp 1 Khi lai thứ ngô thuần chủng thân cao, hạt trắng với thứ ngô thân thấp, hạt
vàng F1 thu được toàn cây thân cao, hạt vàng Cho các cây F1 tự thụ phấn với nhau ở F2
thu được 18400 cây bao gồm 4 kiểu hình, trong đó có 4416 cây thân cao, hạt trắng ( Biết rằng mỗi tính trạng do một gen qui định)
Biện luận và viết sơ đồ lai từ P đến F2
Tãm t¾t c¸ch gi¶i
* NhËn d¹ng P thuần chủng hai cặp tính trạng đem lai F1 đồng tính trạng thân cao, hạt vàng ( phù hợp ĐL đồng tính Men del ) ⇒ tính trạng thân cao(A ) là trội hoàn toàn so với thân thấp(a); hạt vàng (B ) là trội hoàn toàn so với hạt trắng (b) và kiểu gen F1(Aa, Bb)
-Tỉ lệ cây cao, hạt trong(A-bb) ở F2 = 4416
) ⇒ qui luật di truyền chi phối hai cặp tính trạng là qui luật di truyền hoán vị gen ⇒
GV: NguyÔn Gia Th¹ch
20
Trang 21=> Giao tử liờn kờ́t = 80%
Viết sơ đồ lai theo dựa vào kiểu gen của P, F1 và tần số hoán vị thu đợc tỉ lệ kiểu hình ở F2 phù hợp với số liệu đề bài
F2 51% cao, vàng; 24% cao, trắng;
24% thṍp, vàng; 1% thṍp, trắng
Bài tập 2:
Đem giao phṍn giữa bố mẹ đều thuần chủng khỏc nhau về hai cặp gen tương phản thu được F1 đồng loạt cõy cao, chớn sớm F2 cú 4 kiểu hỡnh trong đú kiểu hỡnh cõy cao, chớn muộn chiếm 12,75%
Biện luận và viết sơ đồ lai từ P đến F2
( cho biờ́t mụ̃i gen quy định mụ̣t tính trạng )
Bài giải:
GV: Nguyễn Gia Thạch
21