Xuất phát từ tầm quan trọng nói trên và nhận ra điểm yếu của HS về giải các bài tập di truyền liên quan đến tính xác suất, bằng kinh nghiệm tích lũy được qua nhiều năm giảng dạy phần DTH
Trang 1CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT NGUYỄN QUÁN NHO
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Trang 2- QLDT: Quy luật di truyền
- TTCBDT: trạng thái cân bằng di truyền
- SGK: Sách giáo khoa
Trang 4PHẦN I: MỞ ĐẦU
I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
- Để học tốt và thi tốt các kỳ thi với hình thức trắc nghiệm như hiện nay, họcsinh cần đổi mới phương pháp học tập và làm quen với hình thức thi cử Nếu trướcđây học và thi môn sinh học theo hình thức tự luận, đòi hỏi học sinh cần học thuộc
và nhớ từng câu, từng chữ hoặc đối với bài tập thì cần phải giải trọn vẹn các bài tập
đó Nay học sinh lưu ý trước hết đến sự hiểu bài, hiểu thấu đáo các kiến thức cơbản đã được học và biết vận dụng những hiểu biết đó vào việc phân tích, xác địnhcác phương án đúng, sai trong các câu trắc nghiệm Đặc biệt đối với các câu bài tậpcần làm thế nào để có được kết quả nhanh nhất trong thời gian ngắn nhất? Đó làcâu hỏi lớn đối với tất cả các giáo viên và học sinh
- Ngoài khó khăn nêu trên, cả giáo viên và học sinh còn gặp phải khó khăn hơnnữa đó là chương trình sinh học lớp 12 thời gian dành cho các bài tập di truyền liên quan đến tính xác suất rất ít, nhưng ngược lại trong các đề thi tỉ lệ điểm của các bài tập này là không nhỏ, trong khi đó các bài tập xác suất luôn là những bài tập thú vị,hay nhưng khá trừu tượng và phần lớn là khó Chính vì vậy, khi gặp phải các dạng bài tập này các em thường tỏ ra lúng túng, không định hướng đúng cách giải quyết, làm nhưng thường thiếu tự tin
Xuất phát từ tầm quan trọng nói trên và nhận ra điểm yếu của HS về giải các bài tập di truyền liên quan đến tính xác suất, bằng kinh nghiệm tích lũy được qua nhiều năm giảng dạy phần DTH ở cấp THPT, cùng với nổ lực tự nghiên cứu, tìm
tòi, tôi mạnh dạn chọn đề tài:“Vận dụng cách tính thông qua tần số giao tử để giải
nhanh một số dạng bài tập di truyền liên quan đến tính xác suất”
II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu kiến thức cơ bản về phần DTH quần thể và công thức tính tần
số tương đối của các alen.Trên cơ sở đó, vận dụng cách tính thông qua tần số giao
tử để giải nhanh một số dạng bài tập DT liên quan đến tính XS cho học sinh THPT,nhằm giúp HS có các thao tác giải nhanh, xác định kết quả chính xác trong một thờigian ngắn nhất, góp phần nâng cao hiệu quả xử lí các dạng bài tập này
III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Nội dung chương trình, tài liệu SGK sinh học 12 phần tính tần số tương đối
của một alen nào đó( tần số giao tử mang alen đó) trong DTH quần thể.
- Nội dung các bài tập thuộc một số QLDT, DTH quần thể, DTH người trong SGK sinh học 12 và các tài liệu tham khảo khác
- Nội dung kiến thức toán học về xác suất, tổ hợp (Giải tích lớp 11)
IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Nghiên cứu lí thuyết
- Nghiên cứu nội dung chương trình SGK sinh học 12 ở phần tính tần số tương
đối của alen( tần số giao tử mang alen đó) trong DTH quần thể.
- Nghiên cứu các tài liệu tham khảo về phương pháp giải một số dạng bài tập
DT liên quan đến tính XS ở phần các QLDT, DTH quần thể, DTH người, để tìm ra phương pháp giải nhanh nhất
Trang 5- Nghiên cứu kiến thức toán học cơ bản về xác suất, tổ hợp (Giải tích lớp 11)
2 Thực nghiệm sư phạm
- Sau khi vận dụng cách tính thông qua tần số giao tử để giải nhanh một số dạngbài tập DT liên quan đến tính XS sẽ tiến hành thực nghiệm trên một số lớp 12 ởtrường THPT năm học 2016 -2017
- Phân tích kết quả thực nghiệm bằng cách thu thập, thống kê, xử lý số liệu để rút
ra kết luận và giá trị của phương pháp đề xuất
PHẦN II:NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I.CƠ SỞ LÍ LUẬN
- Tần số tương đối của alen (gen) nào đó được tính bằng tỉ lệ giữa số lượng alen
đó trên tổng số các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định hay bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử mang alen đó trong quần thể
- Tần số tương đối của một KG được xác định bằng tỉ lệ giữa số cá thể có KG đó trên tổng số cá thể trong quần thể
Ví dụ: d , h, r lần lượt là số cá thể mang KG AA, Aa, aa trong quần thể N là tổng số cá thể trong quần thể
Gọi p, q lần lượt là tần số tương đối của các alen A và a ( p,q > 0, p+q =1) Cách 1: Ta có pA =
N
h d
2
2
( hoặc qa = 1- pA) Cách 2: Gọi x, y, z lần lượt là tần số của các KG AA, Aa, aa trong quần thể
- Nếu biến cố có 2 hoặc nhiều phần tử theo một trật tự nhất định thì bài toán
không liên quan đến số tổ hợp
II.THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SKKN
- HS đã được trang bị kiến thức về tính tần số tương đối của một alen nào đó
( tần số giao tử mang alen đó) trong DTH quần thể, tuy nhiên việc vận dụng cách
tính thông qua tần số giao tử để giải các bài tập DT là còn hạn chế do:
+ SGK rất ít đề cập, mặt khác các sách tham khảo cũng không nhiều các dạng bài tập về vận dụng cách tính thông qua tần số giao tử
+ Thầy cô ít chú trọng và thời gian trên lớp không đủ để giúp các em làm quen
và rèn luyện kĩ năng để giải các dạng bài tập này
Trang 6+ Tính chất vốn trừu tượng và tương đối khó của các bài tập DT liên quan đến tính XS, đòi hỏi phải hiểu đúng bản chất sinh học và nắm chắc kiến thức toán học cần thiết mới có thể vận dụng nhuần nhuyễn và linh hoạt, chính vì thế khi gặp các
em thường mơ hồ, lúng túng, chưa định hướng được cách giải, thiếu tự tin…
- Xu hướng ra đề thi tốt nghiệp THPT quốc gia và HSG trong những năm gần đây có chú trọng nhiều tới các dạng bài tập vận dụng cách tính thông qua tần số giao tử
- Nếu biết vận dụng tốt cách tính thông qua tần số giao tử trong những trường hợp cần thiết thì các em sẽ tiết kiệm được rất nhiều thời gian khi giải các bài tập
DT liên quan đến tính XS, đặc biệt các bài tập thuộc sơ đồ phả hệ và bài tập do nhiều cặp alen chi phối, phù hợp với xu thế hiện nay là thi môn sinh học dưới dạng trắc nghiệm khách quan
III GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1 Vận dụng cách tính thông qua tần số giao tử vào giải nhanh một số bài tập tính XS thuộc phép lai một cặp tính trạng do một cặp alen chi phối.
a Phương pháp giải
- Dựa trên nhiều thông tin ( có thể dựa vào thông tin về những cá thể trong thế
hệ trước đó) để xác định xác suất kiểu gen của bố mẹ
- Áp dụng cách tính thông qua tần số giao tử để giải quyết các yêu cầu của đề
- Sử dụng toán tổ hợp để tính xác suất khi cần
*Lưu ý: Cách tính thông qua tần số giao tử chỉ áp dụng trong trường hợp sinh 1
cá thể , còn sinh từ 2 cá thể trở lên không áp dụng.Vì XS kiểu gen của bố, mẹ chỉ được tính một lần
2 Bài tập
Bài 1: Bệnh uxơ nang do một gen lặn di truyền theo quy luật Menđen Người
phụ nữ bình thường có cô em gái mắc bệnh lấy một người đàn ông có anh trai mắc bệnh Biết rằng ngoài các trường hợp bị bệnh nêu trên cả hai bên vợ ,bên chồng không có ai mắc bệnh
a Xác suất để cặp vợ chồng này sinh một đứa con bình thường là bao nhiêu?
b XS để cặp vợ chồng này sinh một đứa con không mang alen bệnh là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
cách tính thông qua tần số GT
a Quy ước gen: A: bình thường a: bị bệnh
- Theo bài ra người phụ nữ có cô em gái mắc
bệnh (có KG aa) và người đàn ông có anh
trai mắc bệnh ( KG aa ) nhận alen a từ
mỗi bên bố mẹ Bố, mẹ của người phụ nữ
và người đàn ông đều có KH bình thường
Trang 7- Để sinh đứa con bị bệnh aa thì cặp vợ
chồng bình thường này phải mang KG Aa
với xác suất đều là 2/3
Vậy XS để cặp vợ chồng bình thường sinh
ra đứa con bình thường là: 1-
9
1
=
9 8
b Người bình thường có thể có một trong 2
XS để cặp vợ chồng này sinh một đứa con
không mang alen bệnh là:
P: Aa x Aa
F1 : 1 AA : 2 Aa : 1aa TLKH: 3 bình thường : 1 bị bệnh
- Người vợ hoặc người chồng bình thường có thể có 1 trong 2
9
1 aa
=
9 8
b Xác suất để cặp vợ chồng này sinh một đứa con không mang alen bệnh là
9
4
AA
Bài 2: Bệnh glactôzơ huyết ở người do một gen lặn nằm trên NST thường quy định
di truyền theo quy luật Menđen Một người phụ nữ có người em ruột của mẹ bị bệnh , lấy một người chồng có cô em gái cũng bị bệnh Cặp vợ chồng này lo sợ conmình sinh ra sẽ bị bệnh Biết rằng cha đẻ của người phụ nữ đó không mang gen gâybệnh , ngoài người em ruột của mẹ và người em gái chồng bị bệnh cả 2 bên vợ và bên chồng không có ai khác bị bệnh này
a Xác suất để họ sinh đứa con đầu lòng là con gái bình thường là bao nhiêu?
b Xác suất để họ sinh đứa 2 đứa con bình thường là bao nhiêu?
c Xác suất để họ sinh đứa 2 đứa con bình thường gồm có 1 trai,1 gái là bao nhiêu?
Trang 8 Người đàn ông ( tức người chồng) bình thường có thể có 1 trong 2 KG với xác suất là
- Em ruột của mẹ bị bệnh có KG aa ông bà ngoại của người phụ nữ bình
thường chắc chắn có KG Aa SĐL: P: Aa x Aa 1AA: 2Aa: 1aa
Mẹ người phụ nữ bình thường có thể có 1 trong 2 KG với XS là
b Dựa vào câu a ta đã biết:
- Người đàn ông ( tức người chồng) bình thường có thể có KG với XS
Trang 9c Xác suất để họ sinh đứa 2 đứa con bình thường gồm có 1 trai và 1 gái là
Bài 3:Ở ruồi giấm, gen quy định màu mắt nằm trên vùng không tương đồng của
nhiễm sắc thể giới tính X có 2 alen, alen A quy định mắt đỏ trội hoàn toàn so vớialen a quy định mắt trắng Lai ruồi cái mắt đỏ với ruồi đực mắt trắng (P) thu được
F1 gồm 50% ruồi mắt đỏ, 50% ruồi mắt trắng.Cho F1 giao phối tự do với nhau thuđược F2.Theo lí thuyết, trong tổng số ruồi F2, ruồi cái mắt đỏ chiếm tỉ lệ bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Do F1 thu được TLKH 50% ruồi mắt đỏ: 50% ruồi mắt trắng Nên KG ruồi bố mẹ
sẽ là XaY và XAXa → KG ruồi F1: 1 XAXa: 1XaXa: 1XAY: 1XaY
Ruồi cái F1 có thể có KG với xác suất lần lượt là 1/2 XAXa: ½ XaXa
Ruồi đực F1 có thể có KG với xác suất lần lượt là 1/2 XAY: 1/2 XaY
- Áp dụng cách tính thông qua tần số giao tử khi cho F1 giao phối tự do với nhau
2.Vận dụng cách tính thông qua tần số giao tử vào giải nhanh một số bài tập
tính XS thuộc phép lai hai cặp tính trạng do hai cặp gen chi phối và di truyền theo quy luật PLĐL.
a Phương pháp giải
- Bước 1:
+ Xét riêng từng cặp tính trạng để xác định xác suất KG của bố, mẹ
+ Áp dụng cách tính thông qua tần số giao tử trong mỗi phép lai xét riêng
- Bước 2: Xét chung 2 cặp tính trạng để tìm tỉ lệ của loại KH cần tính xác suất.
*Lưu ý:Có nhiều bài toán thuộc quy luật PLĐL, không nhất thiết phải xét riêng
từng cặp tính trạng, mà chỉ cần xác định xác suất KG của bố, mẹ Áp dụng cách tính thông qua tần số giao tử để giải quyết các yêu cầu của đề bài.
b Bài tập
Bài 1:Bệnh mù màu đỏ và lục ở người do alen lặn b nằm trên vùng không
tương đồng của NST giới tính X quy định; alen trội B quy định mắt nhìn màu bình thường Gen quy định hình dạng tóc nằm trên NST thường có 2 alen, alen A quy định tóc quăn trội hoàn toàn so với alen a quy định tóc thẳng Một cặp vợ chồng đều tóc quăn, mắt nhìn màu bình thường, người chồng có bố và mẹ đều tóc quăn, mắt nhìn màu bình thường, nhưng có em gái tóc thẳng Người vợ có bố và mẹ đều tóc quăn, mắt nhìn màu bình thường, nhưng có em trai thì tóc thẳng và bị mù màu
a Xác suất để cặp vợ chồng sinh đứa con đầu lòng là con gái mắt nhìn màu bình thường và có tóc thẳng là bao nhiêu ?
Trang 10b XS để cặp vợ chồng sinh đứa con đầu lòng không mang alen lặn về 2 gen trên?
Hướng dẫn giải:
*Xét về hình dạng tóc
Người chồng và người vợ đều có bố và mẹ tóc quăn nhưng em gái người chồng và
em trai người vợ đều tóc thẳng ( aa ) KG của bố mẹ người chồng và người vợ đều là Aa SĐL: P: Aa x Aa F1 :1AA: 2 Aa :1aa
Cặp vợ chồng bình thường này có 1 trong 2 KG với xác suất của mỗi KG là :
1/3 AA và 2/3 Aa Áp dụng cách tính thông qua tần số giao tử ta có
vợ XBY KG của người vợ có thể là 1 trong 2 KG với XS là ½ XBXb; 1/2XBXB
Áp dụng cách tính thông qua tần số giao tử ta có
XS sinh con không mang alen lặn là ( ¾ ½ ) XBXB + (3/4 ½) XBY = 3/4
* Xét chung cả 2 tính trạng
a XS để cặp vợ chồng sinh đứa con đầu là con gái có mắt nhìn màu bình thường và
có tóc thẳng là: 1/9 1/2 =1/18
b XS để cặp vợ chồng sinh con không mang alen lặn về 2 gen trên: 4/9 ¾ = 1/3
Bài 2:Ở đậu Hà Lan, gen A quy định tính trạng thân cao, alen a quy định thân thấp;
gen B quy định tính trạng hoa đỏ, alen b quy định hoa trắng Các gen quy định các tính trạng nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau Cho cây đậu thân cao, hoa đỏ dị hợp 2 cặp gen tự thụ phấn thu được F1.Chọn ngẫu nhiên 1 cây thân cao, hoa trắng
và 1 cây thân thấp, hoa đỏ ở F1 cho giao phấn với nhau thu được F2 Biết rằng không có đột biến và chọn lọc.Trong các kết luận sau đây về F2 cóbao nhiêu kết luận đúng?
(a) Kiểu hình thân cao, hoa trắng chiếm tỉ lệ 2/9
(b) Kiểu hình thân cao, hoa đỏ chiếm tỉ lệ 4/9
(c) Các cá thể dị hợp về một cặp gen chiếm tỉ lệ 4/9
(d) Các cá thể dị hợp về 2 cặp gen chiếm tỉ lệ 2/9
Hướng dẫn giải:
Trang 11P : AaBb ( thân cao , hoa đỏ) x AaBb ( thân cao , hoa đỏ)
F1: 1AABB: 2 AaBB: 2 AABb: 4AaBb: 1 AAbb: 2Aabb: 1aaBB: 2 aaBb :1aabbTLKH: 9 A- B–(cao ,đỏ): 3A– bb (cao, trắng): 3aaB- (thấp, đỏ): 1aabb (thấp, trắng)
- Chọn ngẫu nhiên 1 cây thân cao, hoa trắng và 1 cây thân thấp , hoa đỏ ở F1 giao phấn với nhau thu được F2
+ Cây thân cao, hoa trắng F1 có 1 trong 2 KG với xác suất 1/3 AAbb : 2 /3 Aabb +Cây thân thấp , hoa đỏ F1 có 1 trong 2 KG với xác suất 1/3 aaBB : 2/3 aaBb
- Áp dụng cách tính thông qua tần số giao tử ta có
F1 : (1/3 AAbb : 2/3 Aabb) x ( 1/3 aaBB : 2/3 aaBb )
- Các cá thể dị hợp về 2 cặp gen chiếm tỉ lệ 2/3 Ab 2/3aB = 4/9 AaBb phương
án (d) sai Vậy số phương án đúng là 3 ( Đáp án A)
3.Vận dụng cách tính thông qua tần số giao tử vào giải nhanh một số bài tập
tính XS về một KH nào đó thuộc phép lai 1 cặp tính trạng do hai hay nhiều cặp gen chi phối và di truyền theo quy luật tương tác gen.
a Phương pháp giải : Khi bài toán yêu cầu tính xác suất về một kiểu hình nào
đó thì cần phải tiến hành theo các bước sau
- Bước 1: Xác định KG của các cơ thể bố, mẹ và viết sơ đồ lai để tìm tỉ lệ của loại KH cần tính xác suất.
Tuy nhiên, khi đời bố, mẹ có nhiều KG khác nhau tiến hành giao phối ngẫu
nhiên thì cách tốt nhất là tìm tỉ lệ giao tử do thế hệ bố mẹ đó sinh ra( tức áp dụng
cách tính thông qua tần số giao tử ), sau đó lập bảng( vì bản chất của giao phối ngẫu nhiên là do các giao tử kết hợp với nhau ) để tìm ra tỉ lệ kiểu hình ở đời F2
- Bước 2: Sử dụng toán tổ hợp để tính xác suất( nếu đề yêu cầu)
b Bài tập
Bài 1: Ở một loài thực vật, tính trạng chiều cao cây do 2 cặp gen Aa và Bb nằm
trên 2 cặp NST khác nhau quy định Khi trong kiểu gen có cả A và B thì quy định thân cao; các trường hợp còn lại quy định thân thấp Ở phép lai AaBb x AaBb được
F1 Cho tất cả các cây thân cao ở F1 giao phấn ngẫu nhiên thu được F2 Lấy ngẫu nhiên 3 cây ở F2, XS để trong 3 cây này chỉ có 1 cây có KH thân cao là bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
* Bước 1: Xác định tỉ lệ của loại KH thân cao ở F2
Quy ước gen : A – B- : thân cao ; A-bb; aaB- ; aabb : thân thấp
Tính trạng chiều cao thân di truyền theo quy luật tương tác bổ sung loại có tỉ lệ 9 thân cao: 7 thân thấp
*Sơ đồ lai
Trang 12P: AaBb x AaBb
G: 1AB ; 1Ab; 1aB ; 1ab 1AB; 1Ab ; 1aB; 1ab
F1:1 AABB: 2AABb: 2AaBB: 4 AaBb: 1Aabb: 2Aabb: 1aaBB: 2aaBb: 1aabb TLKH: 9 thân cao : 7 thân thấp
- Các cây thân cao ở F1 gồm các KG với tỉ lệ :
- Các loại giao tử do các cây thân cao F 1 sinh ra là
ab 4 AB : 2Ab : 2aB: 1ab
- Lập bảng để xác định các loại tổ hợp KG ở đời con
KH ở đời F2: 64 cây thân cao : 17 cây thân thấp
Ở đời F2 , cây thân cao có tỉ lệ
81
64
; cây thân thấp có tỉ lệ
81 17
* Bước 2: Sử dụng toán tổ hợp để tính xác suất
Lấy ngẫu nhiên 3 cây ở F2, xác suất để trong 3 cây này chỉ có 1 cây có kiểu hình thân cao là C1
Bài 2: Giả sử Ở một loài động vật, alen B quy định lông nâu; b: lông vàng; alen D:
lông xám; d: lông vàng Các alen trội B và D tác động bổ trợ quy định lông đen; alen A át chế sự hình thành sắc tố màu trắng.Cho P: AABBDD x aabbdd, thu được F1 Cho các con F1 giao phối với nhau, thu được F2
a Xác định tỉ lệ kiểu hình thu được ở F2
b Chọn ngẫu nhiên 2 cá thể có lông màu nâu ở F2 cho giao phối với nhau, xác suất
để xuất hiện cá thể có lông màu nâu ở F3 là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
a Xác định tỉ lệ KH thu được ở F2
Quy ước gen: A-B-D-; A-B-dd; A-bbD-; A-bbdd: lông trắng; aaB-D-; lông đen
; aaB-dd:lông nâu; aabbD- : lông xám; aabbdd: lông vàng Tính trạng màu lông di truyền theo quy luật tương tác của 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường