Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập tương tác gen trên nhiễm sắc thể giới tính x không có alen trên y

Trong thực tế giảng dạy 10 năm tại trường THPT Đinh Chương Dương; đồng thời tìm hiểu quá trình học tập của học sinh tôi nhận thấy đa số học sinh gặp rất nhiều khó khăn khi giải các bài t

“PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP TƯƠNG TÁC GEN TRÊN NHIỄM SẮC THỂ GIỚI TÍNH X

KHÔNG CÓ ALEN TRÊN Y”.

A MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Môn Sinh học là môn khoa học thực nghiệm, nghiên cứu sự sống của các cơthể sinh vật ở nhiều cấp độ khác nhau Chương trình Sinh học 12 hiện nay thì phầnlớn nội dung và thời lượng giành cho việc nghiên cứu về lí thuyết còn việc vậndụng kiến thức đã được học để giải quyết những bài toán trong sinh học còn rấtnhiều hạn chế Chính vì lẽ đó, một bộ phận không ít học sinh đã bỏ qua kĩ năng này

và gần như không biết vận dụng để giải các bài toán trong Sinh học Vậy nên ngườigiáo viên luôn phải nghiên cứu, tìm ra cách dạy học hiệu quả giúp học sinh tiếp thukiến thức dễ hơn, yêu thích môn học hơn

Trong thực tế giảng dạy 10 năm tại trường THPT Đinh Chương Dương; đồng thời tìm hiểu quá trình học tập của học sinh tôi nhận thấy đa số học sinh gặp rất nhiều khó khăn khi giải các bài toán về tương tác gen, đặc biệt là các bài toán vềtương tác gen trên nhiễm sắc thể (NST) giới tính X Các bài toán tương tác gen vô cùng phong phú nhưng tài liệu sách giáo khoa mới chỉ đề cập ở mức độ sơ khảo, cung cấp những kiến thức cơ bản nhất về lý thuyết tương tác gen Các tài liệu tham khảo cũng không hệ thống rõ ràng, mỗi tài liệu khai thác một khía cạnh, hơn nữa học sinh cũng không đủ điều kiện về kinh tế cũng như thời gian để mua và hệ thốnghết các kiến thức, cách giải hay trong các tài liệu tham khảo

Trong khi đó, các dạng bài tập tương tác gen thường xuyên gặp trong các đềthi môn Sinh học của các kì thi như: THPT Quốc gia, thi học sinh giỏi, thi giải toánsinh học bằng máy tính casio

Vì những lí do trên, cùng một số kinh nghiệm sau những năm công tác, đặcbiệt là những năm đứng đội tuyển học sinh giỏi tôi mạnh dạn đưa ra sáng kiến về

“Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập tương tác gen trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y”

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

Học sinh lớp 12C3, 12C6 trường THPT Đinh Chương Dương - Hậu Lộc

4 Nhiệm vụ nghiên cứu:

Tìm hiểu, nghiên cứu các đề thi mà trong đó có dạng bài tập tương tác gentrên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y nhằm đưa ra phương pháp giải

và dạng tổng quát cho các dạng bài tập thường gặp làm tài liệu bổ ích cho học sinh

và giáo viên tham khảo và học tập

5 Phương pháp nghiên cứu:

- Thông qua quá trình giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi bản thân tôi đãtìm hiểu và tích luỹ được

- Thông qua các bài kiểm tra, các kì thi, đặc biệt là kì thi học sinh giỏi, thigiải toán sinh học bằng máy tính casio hằng năm để rút ra kinh nghiệm bồi dưỡngcho học sinh

- Thông qua các tài liệu bồi dưỡng, các bài tập nâng cao

- Phương pháp phân tích, so sánh

- Phương pháp kiểm tra, đánh giá

B NỘI DUNG

I CƠ SỞ LÝ LUẬN

Bộ môn Sinh học được đưa vào giảng dạy trong nhà trường phổ thông nhằmcung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, có hệ thống toàn diện vềsinh học Hệ thống kiến thức này phải thiết thực, có tính tổng hợp và đặc biệt phảiphù hợp với quan điểm hiện đại Để học sinh có thể hiểu được một cách sâu sắcnhững kiến thức và áp dụng các kiến thức đó vào thực tiễn cuộc sống thì cần phảirèn luyện cho học sinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành như: kỹ năng, kỹ xảo giảibài tập

Bài tập Sinh học với tư cách là một phương pháp dạy học, nó có ý nghĩa hếtsức quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học Sinh học ở nhà trường phổthông Thông qua việc giải tốt các bài tập Sinh học, học sinh sẽ có được những kỹnăng so sánh, phân tích, tổng hợp, …; do đó, sẽ góp phần to lớn trong việc pháttriển tư duy của học sinh Đặc biệt, bài tập Sinh học giúp học sinh củng cố kiếnthức có hệ thống cũng như vận dụng những kiến thức đã được học vào giải quyếtnhững tình huống cụ thể, làm cho bộ môn trở nên hấp dẫn, lôi cuốn các em hơn

II THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ

Kỹ năng giải bài tập tương tác gen của học sinh còn nhiều hạn chế, chưađược rèn luyện thường xuyên Học sinh mới chỉ tiếp cận bài tập tương tác gen dạngđơn giản như: Viết giao tử, xác định tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình và tính xác suấtkhi các gen nằm trên nhiễm sắc thể thường,… Tuy vậy, khi gặp các dạng bài tậptương tác gen trên nhiễm sắc thể giới tính X các em tỏ ra lúng túng và hầu như đềukhông giải được

Các tài liệu viết về tương tác gen trên nhiễm sắc thể giới tính X còn tản mạn,tuỳ thuộc nhiều vào người viết cũng như cách hướng dẫn học sinh Do đó, chưa cónhững phương pháp cụ thể, rõ ràng và chưa khắc sâu được kiến thức cho học sinh

Từ thực trạng như trên việc chọn chuyên đề: “ Phân loại và phương pháp

giải một số dạng bài tập tương tác gen trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y ” là cần thiết để góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập

của giáo viên cũng như của học sinh

III GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN:

1 Các yêu cầu chung:

Trước khi giảng dạy bài tập tương tác gen trên nhiễm sắc thể giới tính X,giáo viên yêu cầu học sinh phải ôn lại những kiến thức đã học như:

- Cách viết giao tử của các gen khi chúng phân li độc lập

- Cơ sở tế bào học của quy luật tương tác gen

- Dấu hiệu nhận dạng bài toán thuộc quy luật tương tác gen

- Dấu hiệu nhận dạng sự phân bố của gen trên nhiễm sắc thể giới tính X không cóalen trên Y

- Cơ chế tế bào học xác định giới tính của nhiễm sắc thể

2 Dấu hiệu nhận biết quy luật tương tác gen:

Trong phép lai một cặp tính trạng do hai cặp gen nằm trên 2 cặp nhiễm sắc thểkhác nhau quy định được nhận ra bằng 1 trong các dấu hiệu sau:

- Lai một cặp tính trạng mà ở thế hệ lai thu được: 16 kiểu tổ hợp giao tử; từ 2 đến 5kiểu hình phân li theo tỉ lệ: 9 : 7 hoặc 13 : 3 hoặc 9 : 6 : 1 hoặc 9 : 3 : 4 hoặc

3 Phương pháp giải:

*) Bước 1: Xác định quy luật di truyền:

- Từ tỉ lệ kiểu hình ở F2 ta suy ra được số kiểu tổ hợp giao tử Từ số kiểu tổ hợpgiao tử ta suy ra số giao tử → Phép lai bị chi phối bởi quy luật tương tác gen

- Từ tỉ lệ kiểu hình thực tế thu được ta quy ước gen

- Từ quy ước gen rút ra phép lai di truyền theo kiểu tương tác gì

*) Xác định vị trí phân bố của gen:

- Nếu tỉ lệ kiểu hình phân bố đồng đều ở cả 2 giới thì cặp gen quy định tính trạngnằm trên nhiễm sắc thể thường

- Nếu tỉ lệ kiểu hình phân bố không đồng đều ở cả 2 giới thì trong 2 cặp gen quyđịnh 1 cặp tính trạng có:

+ 1 cặp gen nằm trên nhiễm sắc thể thường

+ 1 cặp gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

*) Viết sơ đồ lai kiểm chứng:

- Để viết được sơ đồ lai ta phải xác định được kiểu gen, kiểu hình, giới tính của bố

mẹ đem lai

- Mục đích của viết sơ đồ lai là xác định kiểu gen, kiểu hình và giới tính ở đời con

4 Các dạng xác định kiểu gen (vị trí phân bố của gen) của bố mẹ đem lai

4.1 Dạng 1: Thế hệ lai cho tỉ lệ kiểu hình tương tác bổ sung kiểu 9 : 7 hoặc

9 : 6 : 1.

*) Phương pháp xác định:

- Sự tác động riêng rẽ của 1 trong 2 gen trội (A-bb) hoặc (aaB-) quy định 1 loại kiểu hình Vì vậy, cả 2 cặp gen đều có vai trò như nhau → Cả 2 cặp gen đều có thểnằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

- Ta xét 2 trường hợp:

+ Trường hợp 1: Cặp gen Aa nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X thì cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể thường

+ Trường hợp 2: Cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X thì cặp gen Aa nằm trên nhiễm sắc thể thường.

*) Xét một số ví dụ:

+) Ví dụ 1: Cho con đực (XY) mắt trắng giao phối với con cái mắt đỏ được F1

đồng loạt mắt đỏ Cho F1 giao phối tự do, F2 có tỉ lệ:

- Quy ước gen: A-B- : Mắt đỏ

Y đểu cho kết quả đúng Xét 2 trường hợp:

+ Trưởng hợp 1: Cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X:

Sơ đồ lai:

P ♂ mắt trắng x ♀ mắt đỏ

aaXb Y AAXBXB

+) Ví dụ 2: Ở một loài động vật, cho con cái (XX) mắt đỏ thuần chủng lai với con

đực (XY) mắt trắng thuần chủng được F1 đồng loạt mắt đỏ Cho con đực F1 lai phântích, đời Fa thu được 50% con đực mắt trắng : 25% con cái mắt đỏ : 25% con cái mắt trắng Cho F1 giao phối tự do thu được F2 Lấy ngẫu nhiên 1 cá thể F2, xác suất

để thu được cá thể đực mắt đỏ là

A 37,5% B 25% C 6,25% D 18,75%

Hướng dẫn giải

- Vì Fa thu được 2 kiểu hình phân li theo tỉ lệ: 75% mắt trắng : 25% mắt đỏ = 3 : 1

= 4 kiểu tổ hợp giao tử = 4 giao tử x 1 giao tử → Con đực F1 phải cho 4 loại giao tử

(giả sử AaBb) mà chỉ quy định tính trạng màu mắt → 2 cặp gen quy định tính trạngmàu mắt di truyền theo quy luật tương tác gen kiểu bổ sung.

- Quy ước gen: A-B- : Mắt đỏ

Y đểu cho kết quả đúng

- Giả sử cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X:

↔ (1AA : 2Aa : 1aa)(1XBXB : 1XBY : 1XBXb : 1XbY)

→ Xác suất để thu được cá thể đực mắt đỏ ở F2 là:

- Sự tác động riêng rẽ của 1 trong 2 gen trội (A-bb) và (aaB-) quy định 2 loại kiểu hình hoàn toàn khác nhau Vì vậy, trong 2 cặp gen quy định 1 cặp tính trạng có: + 1 cặp nằm trên nhiễm sắc thể thường.

+ 1 cặp nằm trên nhiễm sắc thể giới tính

- Để xác định cặp gen nào nằm trên nhiễm sắc thể thường, cặp gen nào nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y ta dựa vào giới XX của thế hệ lai: + Nếu ở thế hệ lai, giới XX có kiểu hình của mình gen trội A (A-bb) thì:

Cặp gen Aa nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

Cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể thường

+ Nếu ở thế hệ lai, giới XX có kiểu hình của mình gen trội B (aaB-) thì:

Cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

Cặp gen Aa nằm trên nhiễm sắc thể thường

*) Xét một số ví dụ:

+) Ví dụ 1: Cho F1 lai với F1, F2 thu được:

Ở gà trống: 37,5% gà mào hồ đào : 12,5% gà mào hoa hồng

Ở gà mái: 18,75% gà mào hồ đào : 18,75% gà mào hạt đậu

6,25% gà mào hoa hồng : 6,25% gà mào hình lá

Xác định quy luật di truyền chi phối phép lai và viết sơ đồ lai

Hướng dẫn giải

- Vì F2 thu được 4 kiểu hình phân li theo tỉ lệ: 56,25% gà mào hồ đào : 18,75% gà mào hoa hồng : 18,75% gà mào hạt đậu : 6,25% gà mào hình lá = 9 : 3 : 3 : 1 = 16 kiểu tổ hợp giao tử = 4 giao tử x 4 giao tử → Mỗi bên F1 phải cho 4 loại giao tử (giả sử AaBb) mà chỉ quy định tính trạng hình dạng mào gà → 2 cặp gen quy định tính trạng hình dạng mào gà di truyền theo quy luật tương tác gen kiểu bổ sung

- Quy ước gen: A-B- : Mào hồ đào

A- bb: Mào hạt đậu

aaB- : Mào hoa hồng

aabb : Mào hình lá

- Ở F2 tỉ lệ kiểu hình phân bố không đồng đều ở 2 giới → Trong 2 cặp gen tương tác có 1 cặp nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

- Ở gà trống (XX) mào hoa hồng có kiểu gen (aaB-)

→ Cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

Cặp gen Aa nằm trên nhiễm sắc thể thường

- Ở gà F1: Gà trống có kiểu gen: AaXBXb

Gà mái có kiểu gen: AaXBY

+) Ví dụ 2: Cho F1 lai với F1, F2 thu được:

Ở thỏ cái: 37,5% thỏ lông đen: 12,5% thỏ lông nâu

Ở thỏ đực: 18,75% thỏ lông đen : 18,75% thỏ lông xám

6,25% thỏ lông nâu : 6,25% thỏ lông trắng

Xác định quy luật di truyền chi phối phép lai và viết sơ đồ lai

Hướng dẫn giải

- Vì F2 thu được 4 kiểu hình phân li theo tỉ lệ: 56,25% thỏ lông đen : 18,75% thỏ lông nâu : 18,75% thỏ lông xám : 6,25% thỏ lông trắng = 9 : 3 : 3 : 1 = 16 kiểu tổ hợp giao tử = 4 giao tử x 4 giao tử → Mỗi bên F1 phải cho 4 loại giao tử (giả sử AaBb) mà chỉ quy định tính trạng màu sắc lông → 2 cặp gen quy định tính trạng màu sắc lông di truyền theo quy luật tương tác gen kiểu bổ sung.

- Quy ước gen: A-B- : Lông đen

- Ở thỏ cái (XX) tính trạng lông nâu có kiểu gen (A-bb)

→ Cặp gen Aa nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

Cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể thường

- Ở thỏ F1: Thỏ cái có kiểu gen: XAXaBb

Thỏ đực có kiểu gen: XAYBb

1 XAYbb: 6,25% thỏ lông nâu

+ 1 cặp nằm trên nhiễm sắc thể thường

+ 1 cặp nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

- Để xác định cặp gen nào nằm trên nhiễm sắc thể thường, cặp gen nào nằm trênnhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y, ta dựa vào thế hệ lai XX:

+ Nếu ở thế hệ lai XX có 2 kiểu hình: 1 kiểu hình của gen trội át và 1 kiểu hìnhcủa gen khác thì:

Cặp gen át nằm trên nhiễm sắc thể thường

Cặp gen không át nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X

+ Nếu ở thế hệ lai XX có 1 kiểu hình của gen trội át thì:

Cặp gen át nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X

Cặp gen không át nằm trên nhiễm sắc thể thường

*) Xét một số ví dụ:

+) Ví dụ 1: Cho F1 lai với F1, F2 thu được:

Ở chim trống: 37,5% lông tím: 12,5% lông đỏ

Ở chim mái: 37,5% lông tím : 6,25% lông đỏ : 6,25% lông vàng

Xác định quy luật di truyền chi phối phép lai và viết sơ đồ lai

Hướng dẫn giải

- Vì F2 thu được 3 kiểu hình phân li theo tỉ lệ: 75% lông tím : 18,75% lông đỏ : 6,25% lông vàng = 12 : 3 : 1 = 16 kiểu tổ hợp giao tử = 4 giao tử x 4 giao tử → Mỗi bên F1 phải cho 4 loại giao tử (giả sử AaBb) mà chỉ quy định tính trạng màu

sắc lông → 2 cặp gen quy định tính trạng màu sắc lông di truyền theo quy luật tương tác gen kiểu át chế do gen trội.

- Quy ước gen: A-B- Lông tím

+ 1 kiểu hình lông tím ( phải có mặt của gen trội át A)

+ 1 kiểu hình lông đỏ ( chỉ có mặt của gen B)

→ Cặp gen Aa nằm trên nhiễm sắc thể thường

Cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

- Ở F1, chim trống có kiểu gen: AaXBXb

Chim mái có kiểu gen: AaXBY

1 aaXbY: 6,25% lông vàng

+) Ví dụ 2: Ở Thỏ, gen B quy định lông đen; cặp gen bb quy định lông nâu

Gen A át chế B, b; cặp gen aa không át

Cho thỏ đực lông trắng F1 lai phân tích , ở Fa thu được: 50% thỏ cái lôngtrắng : 25% thỏ đực lông đen : 25% thỏ đực lông nâu Kiểu gen của thỏ đực F1 là

A AaXBY B AaXBXb C XAYBb D XAXaBb

Hướng dẫn giải

- Quy ước gen: A-B- Lông trắng

A- bb

aaB- : Lông đen

aabb : Lông nâu

- Fa thu được 3 kiểu hình phân li theo tỉ lệ: 50% lông trắng : 25% lông đen : 25% lông nâu = 2 : 1 : 1 = 4 kiểu tổ hợp giao tử = 4 giao tử x 1 giao tử → Mỗi bên F1

phải cho 4 loại giao tử (giả sử AaBb) mà chỉ quy định tính trạng màu sắc lông → 2 cặp gen quy định tính trạng màu sắc lông di truyền theo quy luật tương tác gen kiểu

át chế do gen trội

- Ở Fa, thỏ cái (XX) chỉ có 1 loại kiểu hình lông trắng (kiểu hình của gen trội át A)

→ Cặp gen Aa nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y

Cặp gen Bb nằm trên nhiễm sắc thể thường

→ Thỏ đực lông trắng F1 có kiểu gen XAYBb

+ 1 cặp nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y.

- Để xác định cặp gen nào nằm trên nhiễm sắc thể thường, cặp gen nào nằm trênnhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y, ta dựa vào thế hệ lai XY:

+ Nếu ở thế hệ lai XY có 2 kiểu hình: 1 kiểu hình của gen lặn át và 1 kiểu hìnhcủa gen khác thì:

Cặp gen át nằm trên nhiễm sắc thể thường

Cặp gen không át nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X

+ Nếu ở thế hệ lai XY chỉ có 1 kiểu hình của gen lặn át thì:

Cặp gen át nằm trên nhiễm sắc thể giới tính X

Cặp gen không át nằm trên nhiễm sắc thể thường

*) Xét một số ví dụ:

+) Ví dụ 1: Ở ngựa, gen B quy định lông xám, cặp gen bb quy định lông đen

Gen A không át B, b; cặp gen aa át B,b

Cho ngựa đực lông xám F1 lai phân tích , ở Fa thu được: 25% ngựa cái lông xám : 25% ngựa cái lông trắng : 25% ngựa đực lông đen : 25% ngựa đực lông trắng Kiểu gen của ngựa đực F1 là

A AaXBY B AaXBXb C XAYBb D XAXaBb