skkn phương pháp giáo dục hoc sinh THPT ở vùng đặc biệt khó khăn

Tính mới về khoa học trong điều kiện thực tế của ngành và của địa phương: Xây dựng được cách giải bài tập đa bội thể có tính hệ thống giúp học sinh dễ hình thành kĩ năng giải nhanh, tạ

Sáng kiến kinh nghiệm:

BÀI TẬP SINH HỌC 12: BÀI TẬP ĐA BỘI THỂ

* * * * * * * * * * * * * * * *

A ĐẶT VẤN ĐỀ:

1 Lý do và sự cần thiết tiến hành đề tài:

- Nâng cao chất lượng dạy và học là mục tiêu phấn đấu không ngừng của cán bộ giáo viên trong ngành giáo dục

- Mục tiêu của đề tài là làm rõ phương pháp giải một số bài toán di truyền

đa bội thể trong chương trình THPT và ở mức nâng cao, góp phần bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học

- Đề tài còn đáp ứng được yêu cầu thực tế của vấn đề này là cung cấp các bài tập phần đa bội thể có tính hệ thống, giúp học sinh nắm bắt dễ dàng phương pháp giải và luyện tập tích cực đáp ứng được yêu cầu giải bài tập trắc nghiệm hiện nay

2 Tổng quan những thông tin liên quan về vấn đề cần nghiên cứu, thực trạng của vấn đề:

- Những tài liệu hiện hành trong chương trình Sinh học trung học phổ thông chỉ có hướng dẫn một phần nhỏ cách giải loại bài tập này

- Trên mạng internet cũng có một số tác giả đưa ra cách giải và có mở rộng nâng cao nhưng cũng còn có tính chung chung, chưa có tính hệ thống để học sinh có thể luyện tập hình thành kỉ năng tốt trong việc giải bài tập loại này

3 Tính mới về khoa học trong điều kiện thực tế của ngành và của địa phương:

Xây dựng được cách giải bài tập đa bội thể có tính hệ thống giúp học sinh

dễ hình thành kĩ năng giải nhanh, tạo sự tự tin và sự hứng thú, yêu thích bộ môn

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Học sinh lớp 12 THPT thuộc các lớp tôi dạy trong năm học này là 12C3B, 12C5A

- Nhiều tài liệu Sinh học phổ thông về phương pháp giải toán Sinh học hiện hành

- Thời gian là trong năm học 2014 – 2015

* * *

* * * * * * *

* * *

- Thực tế còn thiếu tài liệu về phương pháp luyện giải bài toán loại này

- Nhiều học sinh còn lúng túng, chưa thực sự hài lòng với phương pháp giải nhanh đáp ứng yêu cầu thi trắc nghiệm

II NỘI DUNG VÀ BIỆN PHÁP THỰC HIỆN:

Để giúp học sinh đạt được kĩ năng giải nhanh loại bài tập này, tôi chia bài tập đa bội làm 2 dạng phổ biến trong chương trình sinh học 12 là bài tập tứ bội thể và bài tập tam bội thể

1 Dạng bài tập tứ bội thể: sẽ thực hiện theo qui trình các bước như sau:

- Bước 1: luyện tập cách viết giao tử tứ bội

- Bước 2: luyện tập cách giải nhanh bài tập lai dạng bài toán thuận (biết P tìm F1)

- Bước 3: luyện tập cách giải nhanh bài tập lai dạng bài toán nghịch (biết F1 tìm P)

Nội dung cụ thể luyện tập là

1.1 Bước 1: luyện tập cách viết giao tử tứ bội

1.1.1 Kiến thức lí thuyết cần nắm:

- Thể tứ bội là cơ thể mà bộ NST trong tế bào sinh dưỡng có số lượng tăng gấp đôi ở tất cả các cặp NST, kí hiệu là 4n Thường chỉ xét ở một vài cặp gen của thể tứ bội (khác với thể tứ nhiễm 2n + 2: chỉ có 1 cặp NST nào đó mới có 4 NST tương ứng 4 alen, ở thể tứ bội thì tất cả các cặp NST đều có 4 NST tương ứng 4 alen) Dạng này thường gặp ở thực vật, hiếm gặp ở động vật vì dễ gây chết nhất là ở động vật bậc cao

- Cơ chế phát sinh là do ảnh hưởng của tác nhân gây đột biến (thường do hóa chất như Cônxisin 0,1- 0,2%) làm cho thoi vô sắc không hình thành dẫn đến tất cả các NST không phân li mặc dù đã nhân đôi

- Thể tứ bội (4n) có thể cho các loại giao tử với số lượng alen khác nhau nhưng loại giao tử sống bình thường là giao tử có số alen bằng một nửa của thể tứ bội, đó là loại giao tử lưỡng bội 2n

Mỗi đỉnh của bì thư là 1 alen của kiểu gen tứ bội

Từ 1 đỉnh của bì thư kẻ các mũi tên đến các đỉnh khác tạo thành giao tử có 2 alen của 2 đỉnh nối nhau

Thay thế lần lượt các đỉnh xuất phát vẽ chiều mũi tên đến các đỉnh khác, chú ý là : không đi ngược chiều các mũi tên đã có

Kết quả sẽ tạo được số lượng là 6 giao tử, số loại giao tử thì tùy thuộc thành phần alen của các thể tứ bội Ví dụ:

+ Đối với kiểu gen AAAa: cá thể này tạo hai loại giao tử với tỉ lệ

* Chú ý: để tăng tính tích cực của học sinh, giáo viên nên cho học sinh vận dụng tìm giao tử của các thể tứ bội còn lại

+ Đối với kiểu gen Aaaa: cá thể này tạo 2 loại giao tử với tỉ lệ

3Aa : 3aa = 1Aa : 1aa + Đối với kiểu gen AAaa: cá thể này tạo 3 loại giao tử với tỉ lệ

Đánh số thứ tự các alen trội, lặn riêng

Cho tổ hợp từng cặp alen của 4 alen theo một thứ tự hoán vị nhất định sẽ tạo được 6 giao tử 2n, số loại tùy theo thành phần alen của kiểu gen

tứ bội

* Ví dụ: Viết giao tử 2n của thể tứ bội 4n có kiểu gen AAaa

Đánh số thứ tự các alen trội, lặn riêng:

AAaa ==> A1A2a1a2

Cho tổ hợp từng cặp alen của 4 alen theo một thứ tự hoán vị nhất định sẽ tạo được 6 giao tử 2n:

“hoán vị” thì ngắn gọn nhưng dễ nhầm hơn

2 Học thuộc giao tử 2n của các kiểu gen tứ bội 4n để đỡ tốn thời gian trong làm bài trắc nghiệm Đặc biệt phân biệt tỉ lệ giao tử lặn của các kiểu gen trong đó kiểu gen AAaa là 1/6 giao tử lặn ≠ kiểu gen Aaaa là 1/2 giao tử lặn

Để học sinh làm tốt yêu cầu này, giáo viên nên cho bài tập rèn trí nhớ là cho các kiểu gen của thể tứ bội sau đó yêu cầu học sinh trả lời ngay kiểu giao tử 2n

Hướng dẫn giải: như hướng dẫn ở phần trên, được kết quả:

* Thể tứ bội (4n) : => Giao tử 2n => Tỉ lệ giao tử lặn tương ứng:

h 0% aa

i AA và aa

Hướng dẫn giải: Học sinh dựa vào tỉ lệ giao tử 2n của các thể tứ bội để

suy ngược lại kiểu gen (KG) của các thể tứ bội:

a 100% AA => Kiểu gen toàn các alen A : AAAA

b 50% AA => Kiểu gen có cả A và a, và có giao tử Aa => AAAa

c 50% aa => aa = 1/2 Kiểu gen là : Aaaa

d 1/6 aa => aa = 1/6 Kiểu gen là : AAaa

e 1/2 Aa => có 2 KG phù hợp là: AAAa và Aaaa

f 4/6 Aa => chỉ có 1 KG duy nhất là AAaa

g 0% AA => KG có nhiều nhất 1 alen A => có 2 KG : Aaaa và aaaa

h 0% aa => KG có nhiều nhất 1 alen a => có 2 KG : AAAA và Aaaa

i AA và aa => KG có 2 A và 2 a => có 1 kiểu gen tứ bội : Aaaa

1.2 Bước 2: luyện tập cách giải nhanh bài tập lai dạng bài toán thuận (biết P tìm F 1 )

1.2.1 Kiến thức lí thuyết cần nắm:

- Bài toán thuận là dạng biết thế hệ xuất phát (P) tìm kết quả kiểu gen và kiểu hình của đời con (F 1 ) Dạng đơn giản nhất là cho biết kiểu gen của P tìm tỉ lệ kiểu hình (KH) của F 1

1.2.2 Phương pháp giải là:

Nhân tỉ lệ giao tử lặn của P với nhau = tỉ lệ KH lặn => KH trội 1.2.3 Các ví dụ:

Bài 1: Ở cà chua, gen A : quả đỏ, a : quả vàng Lai cà chua tứ bội AAaa với

cà chua tứ bội AAaa thì F1 có tỉ lệ KH như thế nào? (Không cần viết sơ đồ lai)

Giải:

P AAaa có tỉ lệ giao tử lặn là 1/6 aa => tỉ lệ KH lặn ở F1 là 1/6 1/6 = 1/36

và KH trội = 35/36 Vậy KH của F1 là 35/36 quả đỏ : 1/36 quả vàng

Bài 2: Ở cà chua, gen A : quả đỏ, a : quả vàng Lai phân tích cà chua tứ bội

AAaa thì F1 có tỉ lệ KH như thế nào? (Không cần viết sơ đồ lai)

Vậy KH của F1 là 5/6 quả đỏ : 1/6 quả vàng

Bài 3: Ở một loài thực vật, gen A qui định thân cao là trội hoàn toàn so với

thân thấp do gen a qui định Cho cây thân cao 4n có kiểu gen AAaa giao phấn với cây thân cao 4n có kiểu gen Aaaa thì kết quả phân tính ở F1 sẽ là

Bài 1: Tìm KG của P, khi lai cà chua quả đỏ tứ bội với nhau được F1 có tỉ

a F1 : 5 đỏ : 1 vàng => có 1/6 vàng = 1/6 x 1

=> P: AAaa x aaaa

b 1 đỏ : 1 vàng => có 1/2 vàng = 1/2 x 1

=> P: Aaaa x aaaa

c 100% đỏ => 0 vàng : P không cho giao tử lặn, nên P quả đỏ phải có

2 KG : AAAA , AAAa => P có 2 phép lai phân tích:

P1 : AAAA x aaaa

P2 : AAAa x aaaa

Bài 3: Ở một loài thực vật, gen A qui định thân cao là trội hoàn toàn so với

thân thấp do gen a qui định Cho cây thân cao 4n giao phấn với cây thân cao 4n ở F1 có kiểu hình là 35 cao : 1 thấp KG của P là

C AAAa x AAAa D AAaa x aaaa

2 Dạng bài tập tam bội thể: sẽ thực hiện theo qui trình các bước như sau:

- Bước 1: luyện tập cách viết giao tử tứ bội

- Bước 2: luyện tập cách giải nhanh bài tập lai dạng bài toán thuận (biết P tìm F1)

- Bước 3: luyện tập cách giải nhanh bài tập lai dạng bài toán nghịch (biết F1 tìm P)

Nội dung cụ thể luyện tập là

1.1 Bước 1: luyện tập cách viết giao tử tam bội

1.1.1 Kiến thức lí thuyết cần nắm:

- Thể tam bội là cơ thể mà bộ NST trong tế bào sinh dưỡng có số lượng tăng gấp 3 ở tất cả các cặp NST, kí hiệu là 3n Thường chỉ xét ở một vài cặp gen của thể tam bội (khác với thể tam nhiễm 2n + 1: chỉ có 1 cặp NST nào đó mới có 3 NST tương ứng 3 alen, ở thể tam bội thì tất cả các cặp NST đều có 3 NST tương ứng 3 alen) Dạng này thường gặp ở thực vật, hiếm gặp ở động vật vì dễ gây chết nhất là ở động vật bậc cao

- Cơ chế phát sinh là do ảnh hưởng của tác nhân gây đột biến (thường do hóa chất như Cônxisin 0,1- 0,2%) làm cho thoi vô sắc không hình thành dẫn đến tất cả các NST không phân li mặc dù đã nhân đôi Và thường xảy ra trong giảm phân tạo giao tử 2n khi kết hợp với giao tử bình thương 1n sẽ tạo thành hợp tử tam bội 3n trong thụ tinh

- Thể tam bội (3n) có thể cho các loại giao tử với số lượng alen khác nhau nhưng loại giao tử sống bình thường là giao tử có số alen bằng một nửa của thể tam bội, đó là loại giao tử lưỡng bội 2n và 1n

1.1.2 Cách viết giao tử của thể tam bội:

- Số lượng giao tử 2n: theo công thức C 2 (tổ hợp chập 2 của 3 phần tử) = 3

- Số lượng giao tử 1n: theo công thức C 1 (tổ hợp chập 1 của 3 phần tử) = 3

- Có 2 cách viết giao tử của thể tam bội: tương tự như thể tứ bội + Cách 1: dùng sơ đồ bì thư hình tam giác:

Mỗi đỉnh của bì thư là 1 alen của kiểu gen tam bội

Từ 1 đỉnh của bì thư kẻ các mũi tên đến các đỉnh khác tạo thành giao tử có 2 alen của 2 đỉnh nối nhau

Thay thế lần lượt các đỉnh xuất phát vẽ chiều mũi tên đến các đỉnh khác, chú ý là : không đi ngược chiều các mũi tên đã có

Kết quả sẽ tạo được số lượng là 3 giao tử 2n, giao tử 1n chính là alen ở mỗi đỉnh số loại giao tử thì tùy thuộc thành phần alen của các thể tam bội Ví dụ:

KG aaa và Aaa tạo giao tử theo sơ đồ sau

* Chú ý: để tăng tính tích cực của học sinh, giáo viên nên cho học sinh vận dụng tìm giao tử của các thể tam bội còn lại

Kết quả:

* Thể tam bội (3n) : => Giao tử 2n và 1n => Tỉ lệ giao tử lặn

tương ứng:

AAA → 100% AA => 0

AAa → 1/6 AA : 2/6Aa : 2/6A : 1/6 a => 1/6

Aaa → 2/6Aa : 1/6 aa 1/6A : 2/6a => 1/2

AA

Tỉ lệ giao tử

Aa

Tỉ lệ giao tử

aa

Tỉ lệ giao tử

A

Tỉ lệ giao tử

a

Tỉ lệ giao tử lặn

Đánh số thứ tự các alen trội, lặn riêng

Cho tổ hợp từng cặp alen của 3 alen theo một thứ tự hoán vị nhất định sẽ tạo được 3 giao tử 2n, giao tử 1n chính là 3 alen của thể tam bội Số loại tùy theo thành phần alen của kiểu gen tam bội

* Ví dụ: Viết giao tử 2n của thể tam bội 3n có kiểu gen Aaa

Đánh số thứ tự các alen trội, lặn riêng:

Aaa ==> Aa1a2

Cho tổ hợp từng cặp alen của 3 alen theo một thứ tự hoán vị nhất định sẽ tạo được 3 giao tử 2n:

AA

Tỉ lệ giao tử

Aa

Tỉ lệ giao tử

aa

Tỉ lệ giao tử

A

Tỉ lệ giao tử

a

Tỉ lệ giao tử lặn

“hoán vị” thì ngắn gọn nhưng dễ nhầm hơn đối với thể tứ bội nhưng với

thể tam bội lại dễ tìm bằng cách hoán vị hơn

2 Học thuộc giao tử của các kiểu gen tam bội 3n để đỡ tốn thời gian trong làm bài trắc nghiệm Đặc biệt phân biệt tỉ lệ giao tử lặn của các kiểu gen trong đó kiểu gen Aaa là 1/6 giao tử lặn ≠ kiểu gen AAa là 1/2 giao tử lặn và liên hệ với giao tử của thể tứ bội

Để học sinh làm tốt yêu cầu này, giáo viên nên cho bài tập rèn trí nhớ là cho các kiểu gen của thể tứ bội sau đó yêu cầu học sinh trả lời ngay kiểu giao tử 2n

1.1.3 Bài tập vận dụng :

Bài 1: Viết giao tử của các thể tam bội sau bằng 2 cách, có ghi rõ tỉ lệ giao

tử lặn và liên hệ với giao tử lặn tương ứng của thể tứ bội

AA

Tỉ lệ giao tử

Aa

Tỉ lệ giao tử

aa

Tỉ lệ giao tử

A

Tỉ lệ giao

tử a

Tỉ lệ giao

tử lặn

KG 4n tương ứng

Hướng dẫn giải: Học sinh dựa vào tỉ lệ giao tử 2n của các thể tứ bội để

suy ngược lại kiểu gen (KG) của các thể tứ bội:

a 50% AA => Kiểu gen toàn các alen A : AAA

b ½ giao tử lặn => aa = 1/6, a = 2/6, Kiểu gen là : Aaa

c 1/6 giao tử lặn => a = 1/6 Kiểu gen là : AAa

1.2 Bước 2: luyện tập cách giải nhanh bài tập lai dạng bài toán thuận (biết P tìm F 1 )

1.2.1 Kiến thức lí thuyết cần nắm:

- Bài toán thuận là dạng biết thế hệ xuất phát (P) tìm kết quả kiểu gen và kiểu hình của đời con (F 1 ) Dạng đơn giản nhất là cho biết kiểu gen của P tìm tỉ lệ kiểu hình (KH) của F 1

1.2.2 Phương pháp giải là:

Nhân tỉ lệ giao tử lặn của P với nhau = tỉ lệ KH lặn => KH trội 1.2.3 Các ví dụ:

Bài 1: Ở cà chua, gen A : quả đỏ, a : quả vàng Lai cà chua tam bội AAa

với cà chua tam bội AAa thì F1 có tỉ lệ KH như thế nào? (Không cần viết sơ

đồ lai)

Giải:

P AAa có tỉ lệ giao tử lặn là 1/6 => tỉ lệ KH lặn ở F1 là 1/6 1/6 = 1/36 và

KH trội = 35/36 Vậy KH của F1 là 35/36 quả đỏ : 1/36 quả vàng

Bài 2: Ở cà chua, gen A : quả đỏ, a : quả vàng Lai phân tích cà chua tam

bội AAa thì F1 có tỉ lệ KH như thế nào? (Không cần viết sơ đồ lai)

Vậy KH của F1 là 5/6 quả đỏ : 1/6 quả vàng

Bài 3: Ở một loài thực vật, gen A qui định thân cao là trội hoàn toàn so với

thân thấp do gen a qui định Cho cây thân cao 3n có kiểu gen AAa giao phấn với cây thân cao 3n có kiểu gen Aaa thì kết quả phân tính ở F1 sẽ là

A 35 cao: 1 thấp B 11 cao: 1 thấp

C 3 cao: 1 thấp D 5 cao: 1 thấp

d 100% đỏ => 0 vàng : P không cho giao tử lặn, nên P phải có ít nhất

KG P: AAA, P còn lại sẽ có 3 KG quả đỏ: AAA, AAa, Aaa => có 3 phép lai:

c 100% đỏ => 0 vàng : P không cho giao tử lặn, nên P quả đỏ phải có

2 KG : AAA => P có 1 phép lai phân tích:

P : AAA x aaaa

Bài 3: Ở một loài thực vật, gen A qui định thân cao là trội hoàn toàn so với

thân thấp do gen a qui định Cho cây thân cao 3n giao phấn với cây thân cao 3n ở F1 có kiểu hình là 35 cao : 1 thấp KG của P là

C AAA x AAa D AAa x aaaa

Giải:

F1 có KH 35 cao : 1 thấp => có 1/36 lặn = 1/6 x 1/6 => P có KG AAa

=> Phương án A

3 MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG NÂNG CAO

1 Kết hợp cả 3 dạng 4n, 3n và 2n

2 Liên hệ giải bài tập dị bội tương tự vì thể tam bội nhưng chỉ xét ở 1 cặp gen nên cách giải cũng tương tự như với thể tam nhiễm, tứ bội cũng tương tự thể tứ nhiễm

Ví dụ:

Bài 1: Ở cà chua, gen A : quả đỏ, a : quả vàng Lai cà chua tứ bội AAaa với

cà chua tam bội AAa thì F1 có tỉ lệ KH như thế nào? (Không cần viết sơ đồ lai)

Giải:

P AAaa có tỉ lệ giao tử lặn là 1/6 => tỉ lệ KH lặn ở F1 là 1/6 1/6 = 1/36 và

KH trội = 35/36 Vậy KH của F1 là 35/36 quả đỏ : 1/36 quả vàng

Bài 2: Tìm KG của P, khi lai cà chua quả đỏ tứ bội với quả đỏ tam bội

nhau được F1 có tỉ lệ KH: 100% quả đỏ ?

Hướng dẫn:

P: AAAA , AAAa P còn lại sẽ có 4 KG quả đỏ => có 2 x 4 = 8 phép lai

và vì có 2 phép lai trùng nhau nên chỉ còn 7 phép lai khác loại: