Phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập tích hợp phân li độc lập với hoán vị gen

Khi học về di truyền học, phần gây hứng thú cho học sinh nhiềunhất và cũng là phần khó nhất đối với học sinh đó là phần hoán vị gen.Làm thế nào để xác định được quy luật di truyền hoán v

I MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

Trong chương trình sinh học THPT, kiến thức cơ bản của chươngtrình tập trung trong vấn đề thi tốt nghiệp và thi tuyển sinh tập trung trongphần sinh học lớp 12, trong đó phần di truyền học là nội dung cơ bảnnhất Khi học về di truyền học, phần gây hứng thú cho học sinh nhiềunhất và cũng là phần khó nhất đối với học sinh đó là phần hoán vị gen.Làm thế nào để xác định được quy luật di truyền hoán vị gen, phươngpháp nhận dạng, cách xác định tần số hoán vị gen, tỉ lệ các loại giao tử, tỉ

lệ các loại kiểu hình trong phép lai? Đó là câu hỏi mà không phải học sinhnào cũng có thể trả lời được

Hoán vị gen là phần tương đối khó trong tất cả các quy luật ditruyền Sau khi học xong phần hoán vị gen học sinh thường không biếtcách xác định tần số hoán vị gen, tỉ lệ mỗi loại giao tử, tỉ lệ kiểu hình củaphép lai hoặc có những trường hợp học sinh có thể xác định được các yêucầu trên tuy nhiên thời gian tương đối lâu

Kì thi tuyển sinh đại học của những năm gần đây khi chuyển sanghình thức thi trắc nghiệm, kiến thức của chương trình rất rộng, số lượngcâu hỏi nhiều (40 câu hỏi trong thời gian làm bài 50 phút, trung bình mỗicâu hỏi chỉ là 1,25 phút), do đó yêu cầu với học sinh phải có nhữngphương pháp giải bài tập làm sao đó đáp ứng được khoảng thời gian nhấtđịnh, trong đó có những bài tập trong đề thi rất khó và dài, nếu trước kiathi bằng hình thức tự luận thì bài tập đó phải chiếm khoảng 2 – 2,5 điểmtrong bài thi

Với yêu cầu như vậy, trong quá trình giảng dạy, quá trình ôn tậpcho học sinh thi tuyển sinh, tôi trăn trở rất nhiều, tìm ra những phươngpháp, cách giải làm sao đó để học sinh vẫn có thể nắm được bản chất củavấn đề và giải hay tìm ra được đáp án một cách chính xác và nhanh nhất Xuất phát từ những lí do trên và thực tế giảng dạy của bản thântrong suốt thời gian công tác từ khi ra trường (từ năm 2003 đến nay) vànhất là thời gian giảng dạy tại trường THPT Yên Định I tôi quyết định

viết sáng kiến kinh nghiệm với để tài: “Phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập tích hợp phân li độc lập với hoán vị gen”

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.

- Đối với giáo viên: có cái nhìn tổng quát hơn về việc giảng dạyphần hoán vị gen, mối quan hệ giữa phần phân li độc lập và hoán vị genđồng thời bổ sung thêm những hạn chế về kiến thức và phương pháp màsách giáo khoa và sách giáo viên chưa có thể đáp ứng được Có cái nhìnrộng hơn về hình thức thi tự luận và trắc nghiệm

- Đối với học sinh: hiểu được bản chất quy luật hoán vị gen, cáccông thức để xác định, tính toán và áp dụng một cách linh hoạt trong thi

cử để có kết quả cao, đồng thời có hứng thú và yêu thích môn Sinh học

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU.

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu.

- Học sinh lớp 12A3, 12A4, năm học 2015 – 2016

- Học sinh lớp 12A4 và 12A9 năm học 2016 – 2017

- Học sinh trong lớp ôn thi tuyển sinh năm học 2015 – 2016

- Học sinh trong lớp ôn thi tuyển sinh năm học 2016 – 2017

1.3.2 Thời gian nghiên cứu.

- Thực hiện trong bài kiểm tra 1 tiết ở học kì I năm học 2015 –

2016 và năm học 2016 – 2017

- Tiến hành kiểm tra trắc nghiệm đối với các lớp ôn thi tuyển sinhtrong năm học 2015 – 2016 và năm học 2016 – 2017

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

- Tiến hành kiểm tra trắc nghiệm ở các lớp trên trong phần trắcnghiệm của đề kiểm tra một tiết với những nội dung tương tự nhau trong 2năm học 2015 – 2016 và 2016 – 2017

- Tiến hành kiểm tra kiến thức trắc nghiệm trong các lớp ôn thituyển sinh trong 2 năm học 2015 – 2016 và 2016 – 2017

Lưu ý: Trong mỗi phương pháp để giải nhanh một dạng bài tập, tôi đưa ra

quy trình thực hiện như sau:

- Xác định tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình trong trường hợp tổng quát

- Từ kết quả trên đưa ra cách nhận biết để giải dạng bài tập

- Bài tập vận dụng

+ Đưa ra một số dạng bài tập

+ Phương pháp giải thông thường

+ Phương pháp giải nhanh

+ Nhận xét, so sánh giữa hai phương pháp giải và đi đến kết luận

- Bài tập tự giải (dạng trắc nghiệm khách quan): tổng hợp các bài tậptrong đề thi Đại học, cao đẳng trong những năm gần đây

II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC CỦA PHÂN LI ĐỘC LẬP.

- Xác định tỉ lệ kiểu hình, kiểu gen của từng phép lai trên từng cặp NST

- Tỉ lệ kiểu hình (kiểu gen) chung bằng tích tỉ lệ kiểu hình (kiểu gen) khixét riêng ở từng cặp NST

2.1.2 Bài tập

Bài tập 1: Ở một loài thực vật: A (thân cao), a (thân thấp), B (hoa đỏ),

b (hoa trắng), D (chín sớm), d (chín muộn)

Cho phép lai: AaBbDd x AaBbdd Xác định:

- Tỉ lệ kiểu hình thân thấp, hoa trắng, chín muộn

- Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ, chín sớm

- Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa trắng, chín sớm

- Tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng trội

- Tỉ lệ kiểu hình mang ít nhất 1 tính trạng trội

- Tỉ lệ kiểu hình mang ít nhất 2 tính trạng trội

Bài làm

- Tỉ lệ kiểu hình ở từng cặp tính trạng:

Phép lai: Aa x Aa  thân cao = 43 , thân thấp = 14

Phép lai: Bb x Bb  hoa đỏ = 43 , hoa trắng = 14

Phép lai: Dd x dd  chín sớm = 21 , chín muộn = 21

- Tỉ lệ kiểu hình:

- Tỉ lệ kiểu hình thân thấp, hoa trắng, chín muộn = 14 41 21 =321

- Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ, chín sớm = 43 43 12 = 329

- Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa trắng, chín sớm = 43 41 21 = 323

- Tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng trội = A_B_dd + A_bbD_ +aaB_D_ = 43 43 21 + 43 41 21 + 14 43 21 = 1532

- Tỉ lệ kiểu hình mang ít nhất 1 tính trạng trội = 1 – tỉ lệ kiểu hìnhmang 3 tính trạng lặn = 1 -

- Tỉ lệ kiểu hình mang ít nhất 2 tính trạng trội = tỉ lệ kiểu hìnhmang 2 tính trạng trội + tỉ lệ kiểu hình mang 3 tính trạng trội = 1532 + 329

= 3224

2.2 CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC CỦA HOÁN VỊ GEN.

2.2.1 Lý thuyết.

- Xảy ra khi các cặp gen nằm trên cùng 1 cặp NST tương đồng (trong nội

dung đề tài chỉ áp dụng đối với hai cặp gen dị hợp).

- Cơ chế: Khi ở kì đầu của giảm phân I, do sự tiếp hợp và bắt chéo của 2trong 4 cromatit không chị em trong cặp NST kép tương đồng dẫn đến cácNST trao đổi cho nhau những gen tương ứng

- Khoảng cách giữa các gen càng gần, lực liên kết càng lớn thì tần sốhoán vị gen càng nhỏ và (ngược lại) hay tần số hoán vị gen phản ánhkhoảng cách và lực liên kết giữa các gen

- Tần số hoán vị gen (f)  50% Dấu “ = “ xảy ra khi tất cả các tế bào

đều có hoán vị gen (lúc này tỉ lệ giao tử, kiểu gen, kiểu hình giống trong

phân li độc lập).

- Hoán vị gen đa số xảy ra ở cả 2 giới, với tần số hoán vị gen giống hoặckhác nhau Tuy nhiên, ở một số đối tượng đặc biệt như ruồi giấm, bướm

tằm thì hoán vị gen chỉ xảy ra ở một giới (đồng nghĩa với 1 cơ thể tối đa

chỉ tạo ra 2 loại giao tử với tỉ lệ 50%).

- Cơ thể dị hợp hai cặp gen cùng nằm trên một cặp NST tương đồng, xảy

ra hoán vị luôn tạo nên 4 loại giao tử, được chia làm 2 nhóm, tỉ lệ giao tửtrong mỗi nhóm là bằng nhau

+ Giao tử liên kết: 100%2 f (tỉ lệ giao tử 25%  x  50%)

+ Giao tử hoán vị: 2f (tỉ lệ giao tử 0%  x  25%)

- Khi xác định được tỉ lệ một loại giao tử nào đó, ta sẽ xác định được đó làgiao tử liên kết hay hoán vị, xác định được kiểu gen là liên kết đồng hayliên kết đối và xác định được tần số hoán vị gen

2.2.2 Các công thức tổng quát trong tính nhanh.

2.2.2.1 Trường hợp F 1 dị hợp hai cặp gen tự thụ phấn (tần số hoán vị gen ở 2 cơ thể giống nhau, tính trạng trội, lặn hoàn toàn).

2.2.2.1.1 Kiến thức cơ bản.

Gọi tỉ lệ giao tử của cơ thể F1 là: AB = ab = x Ab = aB = 0,5 – x

Kết quả khi cho F1 tự thụ phấn, kết quả tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình ở F2 thểhiện qua bảng

aB AB x(0,5 – x)

ab AB

x2

Ab = 0,5 - x Ab

AB x(0,5 – x)

Ab Ab

 2

) 5 , 0 (  x

aB Ab

 2

) 5 , 0 (  x

ab Ab x(0,5 – x)

aB = 0,5 - x aB

AB x(0,5 – x)

aB Ab

 2

) 5 , 0 (  x

aB aB

 2

) 5 , 0 (  x

ab aB x(0,5 – x)

AB

x2

ab Ab x(0,5 – x)

ab aB x(0,5 – x)

ab ab

x2

Vậy, tỉ lệ kiểu hình ở F2 như sau:

- Tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng lặn: x2

- Tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng trội: x2 + 0,5

- Tỉ lệ kiểu hình mang 1 tính trạng trội, một tính trạng lặn: 0,25 - x2.

- Tỉ lệ kiểu hình mang 1 tính trạng lặn, một tính trạng trội: 0,25 - x2.

Hay một cách tổng quát (nếu lấy tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng lặn là

2.2.2.1.2 Phương pháp giải bài tập

Khi bài tập cho biết tính trạng trội, lặn hoàn toàn F1 dị hợp hai cặpgen tự thụ phấn thu được F2 gồm 4 kiểu hình với tỉ lệ (hoặc số lượng một

kiểu hình bất kì), ta xác định được kiểu gen của F1, tần số hoán vị gentương ứng và xác định được tỉ lệ kiểu hình nào đó (còn lại) trong kết quảlai Cụ thể:

- Nếu bài tập cho biết tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng lặn ab ab = x 2, ta xác

+ Nếu x = 25% thì đó là tỉ lệ của giao tử hoán vị hoặc liên kết

(trường hợp đặc biệt, tỉ lệ giống trong phân li độc lập) thì kiểu gen của F1

có thể là AB ab hoặc aB Ab , tần số hoán vị gen f = 50% (dạng này rất ít khi

xảy ra).

- Nếu bài tập cho biết tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng trội (A_, B_), 1tính trạng trội, 1 tính trạng lặn (A_, bb) hoặc 1 tính trạng lặn, 1 tính trạngtrội (aa, B_) ta đều đưa đến xác định tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng lặntheo mối quan hệ phần công thức tổng quát Từ đó xác định được kiểugen, tần số hoán vị gen và tỉ lệ của một kiểu hình nào đó trong phép lai

2.2.2.1.3 Bài tập vận dụng.

Bài tập 1: Đem lai giữa cây hoa kép, màu đỏ với cây hoa đơn, màu vàng

thu được F1 toàn cây hoa kép, màu đỏ Cho F1 tự thụ phấn, đời F2 xuấthiện 2000 cây gồm 4 loại kiểu hình, trong đó có 180 cây hoa kép, màu

vàng (Biết mỗi gen qua định một tính trạng) Sử dụng dữ kiện trên để trả

lời các câu hỏi sau

a Quy luật di truyền nào đã chi phối phép lai

b Kiểu gen của F1, tần số hoán vị gen là:

*Phương pháp giải nhanh

Từ F1 xác định được hoa kép, màu đỏ là 2 tính trạng trội, hoa đơn, màuvàng là 2 tính trạng lặn

Do P có kiểu gen khác nhau nên F1 dị hợp hai cặp gen

a Quy luật di truyền nào đã chi phối phép lai

Tỉ lệ kiểu hình hoa kép, màu vàng chiếm 2000180 100% = 9%

b Kiểu gen của F1, tần số hoán vị gen là:

Tỉ lệ kiểu hình hoa kép, màu vàng (1 trội, 1 lặn) = 9% Do đó tỉ lệ kiểuhình 2 tính trạng lặn = 25% - 9% = 16%

Hay x 2 = 16%  x = 40% (giao tử liên kết).

Tỉ lệ kiểu hình hoa kép, màu đỏ (2 tính trạng trội) = 50% + 16% = 66%.

Số cây kiểu hình hoa kép, màu đỏ: 66%.2000 = 1320 (C)

d Số lượng cây có kiểu hình hoa đơn, màu vàng ở F2 là:

Tỉ lệ kiểu hình hoa đơn, màu vàng (2 tính trạng lặn) = 16%

Số cây kiểu hình hoa đơn, màu vàng: 16%.2000 = 320 (B)

2.2.2.1.4 Bài tập tự giải

Bài tập 1: Khi lai thứ lúa thân cao, hạt gạo trong với thứ lúa thân thấp, hạt

gạo đục thu được F1 100% thân cao, hạt gạo đục Cho F1 tự thụ phấn thuđược đời F2 gồm 15600 cây, có 4 kiểu hình trong đó có 3744 cây thânthấp, hạt gạo đục (Biết mỗi tính trạng do một cặp gen quy định, tác độngriêng rẽ, mọi diễn biến của NST trong giảm phân ở tế bào sinh noãn và tếbào sinh hạt phấn là giống nhau) Xác định

a Quy luật di truyền nào đã chi phối phép lai

b Kiểu gen và tần số hoán vị gen của cơ thể F1 là

Bài tập 2: F1 dị hợp hai cặp gen Aa, Bb có kiểu hình hoa kép, màu vàng.

Cho F1 tự thụ phấn thu được F2 có 2000 cây trong đó có 245 cây hoa đơn,màu trắng Hãy xác định

a Xác định tần số hoán vị gen của cây F1 là

Bài tập 3: F1 dị hợp hai cặp gen (Aa, Bb) có kiểu hình thân cao, hạt tròn.

Cho F1 tự thụ phấn thu được F2 có 7000 cây trong đó có 1680 cây thâncao, hạt dài (tương phản với thân cao là thân thấp) Hãy xác định

a Quy luật di truyền nào đã chi phối phép lai

b Loại kiểu hình cây thân thấp, hạt dài xuất hiện ở F2 với tỉ lệ là

Bài tập 4: Khi lai giữa bố mẹ đều thuần chủng, khác nhau về 2 cặp gen

tương phản, đời F1 xuất hiện toàn cây cao, chín sớm Tiếp tục cho cây F1

tự thụ phấn thu được đời F2 8000 cây, gồm 4 kiểu hình, trong đó có 1820cây cao, chín muộn (Tương phản với tính trạng cây cao là cây thấp, mỗitính trạng do một cặp gen quy định, tác động riêng rẽ, mọi diễn biến củaNST trong giảm phân ở tế bào sinh noãn và tế bào sinh hạt phấn là giốngnhau) Hãy xác định

a Kiểu gen của F1, tần số hoán vị gen là:

Bài tập 5: Ở một loài thực vật, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so

với alen a quy định thân thấp, alen B quy định quả đỏ trội hoàn toàn sovới alen b quy định quả vàng Cho cây thân cao, quả đỏ giao phấn với câythân cao, quả đỏ (P), trong tổng số các cây thu được ở F1, số cây có kiểuhình thân thấp, quả vàng chiếm tỉ lệ 1% Biết rằng không xảy ra đột biến,tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu hình thân cao, quả đỏ có kiểu gen đồng hợp

tử về cả hai cặp gen nói trên ở F1 là:

A.1% B 66% C 59% D 51%.[2]

Trong trang này: Bài tập 3, 4 được tham khảo từ TLTK số 5 Bài tập 5được tham khảo từ TLTK số 2

Bài tập 6: Ở một loài thực vật, tính trạng màu sắc hoa do một cặp gen quy

định, tính trạng hình dạng quả do một cặp gen khác quy định Cho câyhoa đỏ, quả tròn thuần chủng giao phấn với cây hoa vàng, quả bầu dụcthuần chủng (P), thu được F1 gồm 100% cây hoa đỏ, quả tròn Cho các câyF1 tự thụ phấn, thu được F2 gồm 4 loại kiểu hình, trong đó cây hoa đỏ, quảbầu dục chiếm tỉ lệ 9% Biết rằng trong quá trình phát sinh giao tử đực vàgiao tử cái đều xảy ra hoán vị gen với tần số như nhau Trong các kết luậnsau, có bao nhiêu kết luận đúng với phép lai trên?

1 F2 có 9 loại kiểu gen

2 F2 có 5 loại kiểu gen cùng quy định kiểu hình hoa đỏ, quả tròn

3 Ở F2, số cá thể có kiểu gen giống kiểu gen của F1 chiếm tỉ lệ 50%

4 F1 xảy ra hoán vị gen với tần số 20%

Bài tập 7: Ở một loài thực vật, xét 2 tính trạng, mỗi tính trạng đều do một

gen có 2 alen quy định, alen trội là trội hoàn toàn Hai gen này cùng nằmtrên một nhiễm sắc thể thường, hoán vị gen xảy ra ở cả quá trình phát sinhgiao tử đực và giao tử cái Giao phấn cây thuần chủng có kiểu hình trội về

cả 2 tính trạng với cây có kiểu hình lặn về cả 2 tính trạng trên (P), thuđược F1 Cho F1 giao phấn với nhau, thu được F2 Biết rằng không xảy rađột biến Theo lí thuyết, kết luận nào sau đây về F2 sai?

A Có 10 loại kiểu gen

B Kiểu hình trội về 2 tính trạng luôn chiếm tỉ lệ lớn nhất

C Kiểu hình lặn về 2 tính trạng luôn chiếm tỉ lệ nhỏ nhất

D Có 2 loại kiểu gen dị hợp tử về cả 2 cặp gen.[2]

Bài tập 8: Ở một loài thực vật, alen A quy định quả tròn trội hoàn toàn so

với alen a quy định quả dài; alen B quy định quả ngọt trội hoàn toàn sovới alen b quy định quả chua Hai cây dị hợp về cả hai cặp gen trên giaophấn với nhau, thu được đời con gồm 4 loại kiểu hình trong đó kiểu hìnhquả tròn, chua chiếm tỉ lệ 24% Theo lí thuyết, trong tổng số cây thu được

ở đời con, số cây có kiểu hình quả tròn, ngọt chiếm tỉ lệ:

A 51% B 54% C 24% D 56%.[2] 2.2.2.2 Trường hợp F 1 dị hợp hai cặp gen giao phấn (tần số hoán vị gen ở 2 cơ thể giống nhau, hoặc khác nhau, tính trạng trội, lặn hoàn toàn), đặc biệt đối tượng ruồi giấm, bướm tằm.

Do giới hạn quy định của sáng kiến kinh nghiệm (phần nội dungkhông quá 20 trang), phần này không đủ nội dung trình bày, sẽ giới thiệucho bạn đọc trong đề tài tiếp sau

Trong trang này: Bài tập 6, 7, 8 được tham khảo từ TLTK số 2

2.3 Giải nhanh bài tập tích hợp phân ly độc lập với hoán vị gen

2.3.1 Biết kiểu gen của F 1 , tần số hoán vị gen Xác định tỉ lệ kiểu hình bất kì của phép lai khi có nhiều cặp NST (kể cả kiểu hình tổng quát) Phương pháp giải bài tập

a Tỉ lệ kiểu hình thân thấp, hoa trắng, chín muộn là

Giao tử liên kết: AB = ab = 40%, giao tử hoán vị Ab = aB = 10%

+ Tỉ lệ kiểu hình thân thấp, hoa trắng (2 tính trạng lặn):

Chín sớm (tính trạng trội) = 43 , chín muộn (tính trạng lặn) = 14

a Tỉ lệ kiểu hình thân thấp, hoa trắng, chín muộn: 16%.14 = 4%

b Tỉ lệ kiểu hình thân thấp, hoa đỏ, chín muộn = 9%

4

1

= 2,25%

c Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ, chín sớm = 66% 43 = 49,5%

d Tỉ lệ kiểu hình mang 3 tính trạng trội là: 66%

4

3

= 49,5%

e Tỉ lệ kiểu hình mang 2 tính trạng trội là:

A_B_dd + A_bbD_ + aaB_D_ = 66%.41 + 9%.43 + 9%.43 = 30%

f Tỉ lệ kiểu hình mang 1 tính trạng trội là:

A_bbdd + aaB_dd + aabbD_ = 9%.14 + 9% 41 + 16% 43 = 16,5%

g Tỉ lệ kiểu hình mang ít nhất 1 tính trạng trội là

100% – tỉ lệ kiểu hình mang 3 tính trạng lặn = 100% – 16%.14 = 96%

h Tỉ lệ kiểu hình mang ít nhất 1 tính trạng lặn là

100% – tỉ lệ kiểu hình mang 3 tính trạng trội = 100% – 66% 43 = 50,5%

Bài tập 2: Cho biết A (thân cao), a (thân thấp), B (hoa đỏ), b (hoa trắng),

a Tỉ lệ kiểu hình thân thấp, hoa trắng, chín muộn là

- Tỉ lệ kiểu hình thân thấp, hoa trắng (2 tính trạng lặn) = 20%.20% = 4%

- Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa đỏ (2 tính trạng trội) = 50% + 4% = 54%

- Tỉ lệ kiểu hình thân cao, hoa trắng (1 trội, 1 lặn) = 25% - 4% = 21%