SKKN PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN QUẦN THỂ

SKKN PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN QUẦN THỂ PHỤC VỤ CHO ÔN THI THPT QUỐC GIA. TRONG NỘI DUNG CÓ ĐƯA RA CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỂN HÌNH, PHƯƠNG PHÁP GIẢI.CÓ VÍ DỤ CỤ THỂ TỪ CÁC ĐỀ THI ĐẠI HỌC, CAO ĐẲNG

PHẦN A ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

Trong chương trình học nói chung, môn sinh học nói riêng việc giải các bài toán

có vai trò rất quan trọng, nó có tính chất thực hành, tổng hợp và sáng tạo, là kết quảcủa nhiều phân môn, huy động được nhiều vốn kiến thức, rèn luyện được kỹ năngvận dụng kiến thức cơ bản

Khi giải các bài toán, học sinh vừa tìm lời giải, vừa phải vận dụng những kiếnthức toán học một cách linh hoạt chính xác Do vậy học sinh vừa kiểm tra đượckiến thức sinh học, vừa kiểm tra kiến thức toán học Từ đó, các em tự đánh giáđược kết quả học tập của mình

Trong chương trình sinh học 12, phần di truyền học quần thể là phần kiến thức

có khá nhiều dạng bài tập, yêu cầu học sinh phải nhớ công thức và vận dụng côngthức linh hoạt Tuy nhiên, lượng kiến thức trong SGK không nhiều, thời gian dànhcho phần bài tập này ít ( chỉ có 2 tiết) Do đó, giáo viên khó có thể truyền đạt đượchết kiến thức cho học sinh Mặt khác, từ khi các kì thi chuyển sang trắc nghiệmkhách quan, thì bài tập trắc nghiệm về di truyền quần thể chiếm 1 đến 1,5 điểmtrong các đề thi tốt nghiệp, cao đẳng và đại học Vậy để học sinh có thể đạt được tối

đa điểm khi gặp các dạng bài tập di truyền quần thể trong các đề thi, việc hướngdẫn học sinh làm bài tập đóng vai trò quan trọng

Muốn vậy, khi hướng dẫn học sinh làm các bài tập trắc nghiệm phần này, giáoviên phải lưu ý phân loại các dạng bài tập và rèn luyện đối với học sinh ở từngdạng bài tập khác nhau, như dạng bài tập để rèn luyện kỹ năng, bài tập vận dụngcông thức, bài tập tổng hợp

Về mặt phương pháp, đòi hỏi giáo viên cần chọn lọc, tìm được các dạng bài tậpmẫu, các kiểu bài tập điển hình đáp ứng từng yêu cầu cụ thể được đặt ra, hướng dẫngiải mẫu và dành phần sáng tạo cho học sinh trong quá trình giải

Đối với bản thân tôi, qua giảng dạy ở các lớp đại trà, dạy ôn thi tốt nghiệp, dạybồi dưỡng kiến thức, tôi đã phân loai các dạng bài tập trắc nghiệm di truyền quần

thể, xây dựng công thức cho từng dạng bài tập Với đề tài : “ Hướng dẫn học sinh

giải một số dạng bài tập trắc nghiệm di truyền quần thể sinh học 12 trong trường hợp gen nằm trên NST thường”, tôi mong muốn sẽ giúp các em nắm vững

lí thuyết và có phương pháp làm nhanh bài tập trắc nghiệm di truyền học quần thể

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.

- Làm tài liệu tự bồi dưỡng cho bản thân.

- Làm tài liệu dạy cho học sinh ôn thi tốt nghiệp và đại học

- Cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức đầy đủ về các dạng bài tập ditruyền học quần thể

III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Học sinh 4 lớp 12 A5, 12 A6, 12 A7, 12 A9, là các lớp học sinh có năng lực, trình

độ nhận thức tương đương nhau

- Lớp đối chứng: 12 A5, 12 A9 năm học 2012 – 2013

- Lớp thực nghiệm: 12 A6, 12 A7 năm học 2013 - 2014

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

- Về lí luận: Nghiên cứu qua tài liệu, sách giáo khoa, sách tham khảo…

- Về thực nghiệm:

+ Giảng dạy trực tiếp ở 4 lớp 12 A5, 12 A9,12 A6,12 A7 trường THPT Tĩnh Gia 5

- Cho làm bài kiểm tra đánh giá hiệu quả

- Thăm dò số lượng học sinh đăng kí thi tốt nghiệp môn sinh và thi đại học khối B

PHẦN B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

+ Quần thể ngẫu phối:

SGK đưa ra công thức của định luật Hacđi – Vanbec Nếu áp dụng công thức này,học sinh chỉ biết xác định được thành phần kiểu gen AA, Aa, aa, tần số alen A và adựa vào p và q Nhưng câu lệnh ở trang 73, bài tập 2 và 4 trang 73, 74 SGK, câu

37 mã đề 958 đề thi đại học 2010, câu 17 mã đề 196 đề thi đại học 2013 lànhững dạng bài tập khác nhau Nếu học sinh không học thêm bất kì sách bồi dưỡngnào thì không 1 em nào có thể làm tốt được các dạng bài tập phần này

- Thời gian dành cho di truyền học quần thể trong chương trình sinh học 12 cơ bản

ít ( chỉ có 2 tiết) Giáo viên khó có thể cung cấp đầy đủ kiến thức cho học sinh

Câu 2(1đ): Một quần thể có 60 cá thể AA; 40 cá thể Aa; 100 cá thể aa Cấu trúc di

truyền của quần thể là:

A 0,3 AA: 0,1Aa : 0,6aa B 0,2AA: 0,2Aa: 0,2aa

C 0,3AA : 0,3Aa : 0,4aa D 0,3AA: 0,2Aa: 0,5aa

Câu 3(1đ): Cho quần thể có cấu trúc 25AA: 40Aa:35aa Tần số alen A và a lần lượt

Câu 5(1đ): Quần thể nào sau đây ở trạng thái cân bằng di truyền:

A 0,49AA : 0,4Aa : 0,09aa B 0,5AA : 0,5Aa

C 0,5AA : 0,25Aa : 0,25aa D 0,09AA : 0,42Aa : 0,49aa

Câu 6(1đ): Trong 1 QT giao phối ngẫu nhiên có 2 alen A và a, tần số tương đối

alen A là 0,2, cấu trúc di truyền của QT là:

A 0,25AA: 0,5Aa : 0,25aa B.0,04AA: 0,32Aa: 0,64aa

C 0,01AA: 0,18Aa: 0,81aa D.0,64AA: 0,32Aa :0,04aa

Câu 7(2đ): Một quần thể gia súc đang ở trạng thái cân bằng di truyền có 84% số cá

thể lông vàng, các cá thể còn lại có lông đen Biết gen A quy định lông vàng trội hoàn toàn so với alen a quy định lông đen Xác định cấu trúc di truyền của QT :

A 0,36AA + 0,48Aa + 0,16 aa B.0,6AA + 0,3Aa + 0,1 aa

C 0,36AA + 0,42Aa + 0,22 aa D 0,3AA + 0,6Aa + 0,1 aa

Câu 8(2đ): Trong QT người nhóm máu O chiếm 4%, nhóm máu B chiếm 21%

Biết QT ở trạng thái cân bằng, tỉ lệ nhóm máu A của QT là :

A 0,25 B 0,30 C 0,45 D 0.15 ( Đáp án : 1A ; 2D ; 3B ; 4A ; 5D ; 6B ; 7A ; 8C)

- Kết quả kiểm tra của học sinh tương đối thấp

Điểm lớp12 A5 Số lượng học sinh Điểm lớp 12 A9 Số lượng học sinh

Thi đại học khối A 38%

Thi đại học khối C 29%

Thi đại học khối D 20%

Thi đại học khối B 4%

Chưa xác định khối thi 9%

- Đa số học sinh cho rằng môn sinh học là môn học khó, các em không nắm đượcphương pháp giải các dạng bài tập

Từ thực tế đó, tôi thiết nghĩ để học sinh yêu thích môn sinh học, học tốt mônsinh học, có nhiều học sinh học khối B thì mỗi giáo viên cần có phương pháp giảngdạy phù hợp Tôi hi vọng, việc xây dựng công thức về bài tập quần thể sẽ giúp họcsinh tiếp cận với môn sinh học 1 cách đơn giản hơn Qua đó, các em không chỉ giảinhanh được các bài trắc nghiệm mà còn có thể gây hứng thú được cho các em vớimôn sinh học

II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ.

TRƯỜNG HỢP 1: XÉT 1 GEN GỒM 2 ALEN NẰM TRÊN NST THƯỜNG.

1 QUẦN THỂ TỰ PHỐI (Tự thụ phấn, giao phối gần)

* Phương pháp giải: (học sinh dựa vào bảng 16 trang 69 SGK sinh học 12 cơ bản)

- Quần thể P sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau:

- Tỷ lệ thể đồng hợp trong quần thể Fn là : AA = aa =

2 2

1 1

* Bài tập điển hình.

- Ví dụ 1( đề thi tốt nghiệp 2013): 1 QT thực vật lưỡng bội , ở thế hệ xuất phát P

gồm toàn cá thể có KG Aa Nếu tự thụ phấn bắt buộc thì theo lý thuyết, cấu trúc ditruyền của QT ở thế hệ F3 là:

A 0,4375AA: 0,125Aa: 0,4375aa B 0,75AA: 0,25aa

C 0,25AA: 0,75aa C 0,25AA: 0,5Aa: 0,25aa

Giải:

- Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau ( với n=3)

- Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F3 là :

1 1

Đáp án A

- Ví dụ 2 ( đề thi tốt nghiệp 2008): Thế hệ xuất phát của một quần thể thực vật có

KG Aa Sau 5 thế hệ tự thụ phấn, tính theo lý thuyết thì tỉ lệ đồng hợp ( AA và aa)trong quần thể là :

A 1 – ( ½) 5 B ( ½)5 C (¼)5 D.1/5

Giải: Sau 5 thế hệ tự thụ phấn, tỉ lệ KG AA = aa =

2 2

1 1

 

−  ÷ 

Vậy tỉ lệ cả AA và aa là :

5 1 1 2 2

 

−  ÷  +

5 1 1 2 2

 

−  ÷  = 1

1 2

* Bài tập điển hình: Cho 1 quần thể có thế hệ P là 0,2 Aa, sau 4 thế hệ tự thụ phấn

thành phần KG AA, Aa, aa lần lượt trong quần thể là:

1 0, 2

2 2

0, 2 2

- Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P: xAA + yAa + zaa qua n thế hệ tự phối tìmthành phần kiểu gen của thế hệ Fn

* Phương pháp giải

- Quần thể P sau n thế hệ tự phối có thành phần kiểu gen thay đổi như sau:

- Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là : AA = x +

2

y 2

1 y

1 y

- Ví dụ 1( đề thi đại học năm 2010): 1quần thể thực vật có tỉ lệ KG ở thế hệ xuất

phát P là 0,25AA: 0,4Aa: 0,35aa.Tính theo lý thuyết , tỉ lệ các KG của QT này sau

3 thế hệ tự thụ phấn bắt buộc F3 là:

A 0,35AA:0,2Aa:0,45aa B 0,375AA:0,100Aa:0,525aa

C 0,25AA:0,4Aa:0,35aa D 0,425AA:0,050Aa:0,525aa

Giải:

- Cấu trúc của quần thể P là : 0,25AA : 0,4Aa : 0,35aa

- Cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ tự thụ phấn bắt buộc là:

- Tỉ lệ KG AA = x +

2

y 2

1 y

1 y

 

−  ÷  = 0,525

- Vậy cấu trúc của quần thể F3 là: 0,425 AA + 0,050 Aa + 0,525 aa = 1

Đáp án: D

- Ví dụ 2 ( đề thi cao đẳng 2011) : Ở 1 loài thực vật, alen A qui định hoa đỏ trội

hoàn toàn so với alen a qui định hoa vàng Thế hệ xuất phát P của 1 QT tự thụ phấn

có tần số KG là 0,6 AA: 0,4Aa Biết rằng không có yếu tố làm thay đổi tần số alencủa quần thể, tính theo lý thuyết tỉ lệ cây hoa đỏ ở F1 là:

A 96% B.90% C.64% D.32%

Giải:

- Cây hoa đỏ có KG: đồng hợp trội AA và dị hợp Aa

- Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F1 là:

AA = x +

2

y 2

1 y

 

 ÷

  = 0,2

- Vậy tỉ lệ cây hoa đỏ : 0,7 + 0,2 = 0,9 = 90% (đáp án B)

- Ví dụ 3 : 1 quần thể tự thụ phấn có thành phần kiểu gen ở thế hệ P là 0,5AA +

0,25 Aa + 0,25aa = 1 Cần số thế hệ tự thụ phấn để có được tỷ lệ đồng hợp trộichiếm 0,59375 là:

1 y

* Phương pháp giải: nếu gọi thành phần kiểu gen của quần thể tự phối đã qua n

thế hệ tự phối là : xnAA : ynAa : znaa, thì thành phần kiểu gen của thế hệ P sẽ đượctính theo công thức sau :

- AA = xn -

2

y 2

1 y

1 y

- Ví dụ ( đề thi đại học 2011) : Từ 1 QT thực vật ban đầu P, sau 3 thế hệ tự thụ

phấn thì thành phần KG của QT là : 0,525AA : 0,050Aa : 0,425aa Biết QT khôngchịu tác động của chon lọc tự nhiên, tính theo lý thuyết thành phần KG của quầnthể ở thế hệ P là :

A 0,400AA : 0,400Aa : 0,200aa B 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aa

C 0,250AA : 0,400Aa : 0,350aa C 0,375AA : 0,400Aa : 0,225aa

Giải : Gọi thành phần kiểu gen của thế hệ P là: xAA + yAa + zaa Ta có:

- Aa = y = n

n

2 1

1 y

1 y

 

−  ÷  = 0,25

Vậy KG của QT ở thế hệ P là : 0,35AA : 0,4Aa : 0,25aa (đáp án : B)

- Ví dụ 2 ( đề thi đại học 2013): Ở 1 loài thực vật, xét 1 gen có 2 alen, alen A qui

định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a qui định hoa trắng Thế hệ xuất phát P của

1 loài này có tỉ lệ kiểu hình 9 đỏ: 1 trắng Sau 3 thế hệ tự thụ phấn ở F3 có tỉ lệ kiểu gen dị hợp chiếm 7,5% Theo lý thuyết, cấu trúc di truyền của quần thể này ở thế hệ

P là:

A 0,1AA+ 0,6Aa + 0,3aa = 1 B 0,3AA + 0,6 Aa + 0,1aa = 1

C 0,7AA + 0,2Aa + 0,1aa = 1 D 0,6AA + 0,3Aa + 0,1aa = 1

Giải:

- Hoa đỏ: AA và Aa

- Cấu trúc ở thế hệ P là: 0,3AA + 0,6Aa + 0,1aa = 1 ( đáp án : B)

2 QUẦN THỂ NGẪU PHỐI ( Định luật Hacđi - Vanbec )

2.1 Khái niệm

Hiện tượng các cá thể có thể lựa chọn và giao phối với nhau hoàn toàn ngẫu nhiên

2.2 Các dạng bài tập thường gặp

2.2.1 Dạng 1:

- Từ cấu trúc di truyền quần thể : tAA + hAa + raa = 1

Xác định thành phần kiểu gen, tần số alen, chứng minh quần thể đã đạt trạng tháicân bằng hay chưa, qua bao nhiêu thế hệ quần thể đạt trạng thái cân bằng

0,16 AA : 0,48 Aa : 0,36 aa Tần số tương đối của alen A và alen a trong quần thể

- Ví dụ 2 ( bài tập 3 trang 74 SGK sinh học 12 cơ bản) :

Quần thể nào trong các quần thể dưới đây đạt trạng thái cân bằng :

Quần thể Tần số kiểu gen

Giải : Quần thể cân bằng thỏa mãn công thức t.r = (h/2)2

Quần thể 1: 1 x 0 = (0/2)2 => quần thể cân bằng

Quần thể 2: 0 x 0 ≠ (1/2)2 => quần thể không cân bằng

Quần thể 3: 0 x 1 = (0/2)2 => quần thể cân bằng

Quần thể 4: 0,2 x 0,3 ≠ (0,5/2)2 => quần thể không cân bằng

Đáp án D

2.2.2 Dạng 2:

- Cho tất cả các dạng KH trong quần thể, xác định cấu trúc di truyền của quần thể

* Phương pháp giải

Cấu trúc di truyền của quần thể :

- Tỷ lệ KG đồng trội = số lượng cá thể do KG đồng trội qui định/ tổng số cá thể củaquần thể

- Tỷ lệ KG dị hợp = số cá thể do KG dị hợp quy định/ tổng số cá thể của QT

- Tỷ lệ KG đồng lặn = số cá thể do KG đồng lặn quy định/ tổng số cá thể của QT

* Bài tập điển hình

- Ví dụ 1: Một quần thể thực vật có 1000 cây Trong có có 500 cây AA, 300 cây Aa,

200 cây aa Cấu trúc di truyền của quần thể là :

A 0,3AA : 0,2Aa : 0,5aa B 0,5 AA : 0,2Aa :0,3aa

C 0,5AA : 0,3Aa : 0,2aa D 0,2AA : 0,5Aa : 0,3aa

- Ví dụ 2 : Ở người hệ nhóm máu MN do 2 alen M và N qui định, gen M trội không

hoàn toàn so với N

Kiểu gen : MM MN NN

Nhóm máu : M MN N

Nghiên cứu 1 QT người gồm 22 người nhóm máu M, 216 người có nhóm máu MN,

492 người nhóm máu N Tần số tương đối của alen M và N trong quần thể là :

- Ví dụ 3 : Cho biết 1 QT khởi đầu như sau : 35AA : 14Aa : 91aa Alen A qui định

không có sừng, alen a qui định có sừng Cấu trúc di truyền của QT khởi đầu là :

A 0,35AA : 0,14 Aa : 0,91aa B.0,52AA : 0,1Aa : 0,38aa

C 0,25AA : 0,25Aa : 0,5aa D 0,25AA : 0,1Aa : 0,65aa

2.2.3 Dạng 3

- Từ số lượng kiểu hình đã cho ( chỉ cho tổng số cá thể và số cá thể mang kiểu hình

lặn hoặc trội), xác định cấu trúc di truyền của quần thể

- Ví dụ 1 ( đề thi cao đẳng 2012): 1 QT giao phối đang ở trạng thái cân bằng di

truyền, xét 1 gen gồm 2 alen A và a, trong đó số cá thể mang gen đồng hợp tử trộichiếm 16% Tần số các KG A và a của QT này lần lượt là:

- Ví dụ 2( đề tốt nghiệp 2011): Một quần thể gia súc đang ở trạng thái cân bằng di

truyền có 84% số cá thể lông vàng, các cá thể còn lại có lông đen Biết gen A quy định lông vàng trội hoàn toàn so với alen a quy định lông đen Cấu trúc di truyền của QT là:

A 0,36AA + 0,48Aa + 0,16 aa = 1 B 0,16AA + 0,48Aa + 0,36 aa = 1

C 0,64AA + 0,32Aa + 0,04 aa = 1 D 0,04AA + 0,32Aa + 0,64 aa = 1

=> Cấu trúc di truyền quần thể : 0,62 AA + 2 x 0,6 x 0,4 Aa + 0,42 aa = 1

* Bài tập điển hình : 1 QT sóc ở trạng thái cân bằng di truyền có cấu trúc :

0,5625AA : 0,375Aa : 0,0625aa Nếu QT trên có 6000 con thì số lượng sóc cụ thể ởtừng KG là :

TRƯỜNG HỢP 2 XÉT GEN ĐA ALEN NẰM TRÊN NST THƯỜNG.

- Xét một quần thể người ( 1 gen có 3 alen – người có 4 nhóm máu: A, B, AB, O )

- Gọi : p, q, r lần lượt là tần số tương đối các alen IA, IB, IO

- Ví dụ 1: Trong quần thể người nhóm máu O chiếm 4%, nhóm máu B chiếm 21%

Biết quần thể ở trạng thái cân bằng, tỉ lệ nhóm máu A trong quần thể là :

A 0,45 B 0,30 C 0,25 D 0.15

Giải : Ta có r 2 (I OI O) = 0,04 => r(I O) = 0,2 (1).

- q 2(I BI B) + 2qr(I BI O) = 0,21 (2)

- Từ (1), (2) suy ra q(I B) = 0,3, p(I A) = 1- ( 0,3 + 0,2) = 0,5

Vậy tần số nhóm máu A trong quần thể là : p 2(I AI A) + 2pr(I AI O) =0,45

Đáp án: A

- Ví dụ 2 : Về nhóm máu A, B, AB, O của một QT người ở trạng thái cân bằng di

truyền Tần số alen IA = 0,1; IB = 0,7 ; Io = 0,2 Tần số các nhóm máu A, B, AB,

TRƯỜNG HỢP 3: THIẾT LẬP TRẠNG THÁI CÂN BẰNG CHO 2

LOCUT GEN ( đây là dạng bài tập chủ yếu dành cho học sinh ôn thi đại học)

- Locut là vị trí gen trên NST

- Xét hai locut dị hợp Aa và Bb Gọi tần số alen A, a, B, b lần lượt là: p, q, r,s

1 Cách xác định tần số alen.

* Phương pháp giải: tần số mỗi alen là tần số các giao tử mang alen đó.

- Tần số alen A: pA = tần số giao tử AB + tần số giao tử Ab

- Tần số alen a: qa = tần số giao tử ab + tần số giao tử aB ( hay 1 – pA)

- Tần số alen B: rB = tần số giao tử AB + tần số giao tử aB

- Tần số alen b: sb = tần số giao tử Ab + tần số giao tử ab ( hay 1 – rB )

* Bài tập điển hình: Quần thể có cấu trúc: 0,64AABb + 0,32aabb + 0,04aaBb Tần

- Tần số alen A: pA = tần số giao tử AB + tần số giao tử Ab = 0,32 + 0,32 = 0,64

- Tần số alen a: qa = tần số giao tử ab + tần số giao tử aB = 0,34 + 0,02 = 0,36

- Tần số alen B: rB = tần số giao tử AB + tần số giao tử aB = 0,32 + 0,02 = 0,34

- Tần số alen b: sb = tần số giao tử Ab + tần số giao tử ab = 0,32 + 0,34 = 0,66 Đáp án: A

2 Cách xác định trạng thái di truyền của quần thể ( xác định quần thể đã cân bằng hay chưa cân bằng)

* Phương pháp giải:

Quần thể cân bằng di truyền khi:

- Có đủ 4 loại giao tử (AB, Ab, aB, ab)

- Tích tần số các giao tử “đồng trạng thái” (AB, ab) bằng tích tần số các giao tử

“đối trạng thái” (Ab, aB): fAB x fab = fAb x faB

* Bài tập điển hình: Xét hai quần thể:

- Quần thể 1: 0,36AABb : 0,48aabb : 0,16Aabb

- Quần thể 2: 0,2AABb : 0,2AaBb : 0,3aaBB : 0,3aabb

Những quần thể đã cân bằng di truyền là:

A 1 và 2 B 1 C 2 D Cả 2 QT không cân bằng

Giải:

- Xét quần thể 1: chỉ có 3 loại giao tử: AB, Ab, ab → quần thể không cân bằng

- Xét quần thể 2: Quần thể có đầy đủ 4 loại giao tử: AB, Ab, aB, ab với các tần số: