trong những năm gần đây, phần toán di truyền học quần thể Bộ giáo dục và Đào tạo thường hay ra trong đề thi học sinh giỏi, CĐ, ĐH, thi THPT Quốc Gia… do đó học sinh rất dễ gặp khó khăn, lúng túng khi gặp những bài tập dạng này, đặc biệt đối với học sinh các trường THPT ở vùng sâu, vùng xa, phần lớn học sinh có lực học trung bình, yếu thì việc giáo viên hướng dẫn giải bài tập vô cùng vất vả nhưng hiệu quả đạt được không cao. Nhiều học sinh vận dụng lý thuyết để giải bài tập một cách mơ hồ, lúng túng, không có cơ sở khoa học. Để làm rõ những điểm cần lưu ý trong quá trình giải bài tập, học sinh yên tâm, tự tin hơn trong quá trình làm bài, tôi viết chuyên đề: Di truyền học quần thể nhằm giúp các em học sinh yếu và học sinh trung bình ở các trường THPT học tập tốt hơn
Trang 1Chuyên đề Ôn thi THPT Quốc Gia:
DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ
Người thực hiện: ………
Đơn vị:
I NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
1 Mô tả chuyên đề:
Chuyên đề này gồm 2 bài:
Bài 16: Cấu trúc di truyền của quần thể
Bài 17: Cấu trúc di truyền của quần thể (tiếp theo)
Lý do lựa chọn chuyên đề: Trong chương trình Sinh học 12 phần bài tập di truyền
học quần thể là rất khó đối với học sinh Vì trong chương trình chỉ trang bị lí thuyết, không có tiết rèn luyện bài tập, ngay cả trong sách bài tập Sinh học 12 dạng toán quần thể tự phối cũng như quần thể giao phối ngẫu nhiên không có một bài tập nào
Mà trong những năm gần đây, phần toán di truyền học quần thể Bộ giáo dục
và Đào tạo thường hay ra trong đề thi học sinh giỏi, CĐ, ĐH, thi THPT Quốc Gia… do đó học sinh rất dễ gặp khó khăn, lúng túng khi gặp những bài tập dạng này, đặc biệt đối với học sinh các trường THPT ở vùng sâu, vùng xa, phần lớn học sinh có lực học trung bình, yếu thì việc giáo viên hướng dẫn giải bài tập vô cùng vất vả nhưng hiệu quả đạt được không cao Nhiều học sinh vận dụng lý thuyết để giải bài tập một cách mơ hồ, lúng túng, không có cơ sở khoa học Để làm rõ những điểm cần lưu ý trong quá trình giải bài tập, học sinh yên tâm, tự tin hơn trong quá
trình làm bài, tôi viết chuyên đề: Di truyền học quần thể nhằm giúp các em học
sinh yếu và học sinh trung bình ở các trường THPT học tập tốt hơn
2 Mạch kiến thức của chuyên đề:
2.1 Cấu trúc di truyền của quần thể
- K/n quần thể
- Các đặc trưng DT của quần thể
- Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần
2.2 Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối
- K/n quần thể ngẫu phối
- Trạng thái cân bằng DT của quần thể ngẫu phối
- Định luật Hacđi-Vanbec
Trang 2II TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ
1 Chuẩn kiến thức, kĩ năng:
Sau khi học xong chuyên đề này, học sinh cần đạt được:
1.1 Kiến thức:
- Học sinh phải giải thích được thế nào là 1 quần thể sinh vật cùng các đặc trưng di truyền của quần thể
- Biết cách tính tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể
- Nêu được xu hướng thay đổi cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần
- Học sinh phải hiểu được thế nào là quần thể ngẫu phối
- Giải thích được thế nào là trạng thái cân bằng di truyền của 1 quần thể
- Nêu được các điều kiện cần thiết để 1 quần thể sinh vật đạt được trạng thái cân bằng di truyền về thành phần kiểu gen đối với 1 gen nào đó
- Nêu được ý nghĩa của định luật Hacdi - Vanbec
1.2 Kỹ năng:
- So sánh: so sánh quần thể tự phối - ngẫu phối
- Học tập độc lập, học tập nhóm hiệu quả
- Làm bài tập DTH quần thể
1.3 Thái độ:
- Có thái độ học tập nghiêm túc, làm bài tập nhanh, có chất lượng
- Có tinh thần trách nhiệm với nhóm học tập trong quá trình hợp tác nhóm
1.4 Định hướng năng lực được hình thành:
- Năng lực giải quyết vấn đề
- Năng lực tự học:
+ Học sinh biết xác định được mục tiêu học tập của chuyên đề
+ Học sinh biết lập được kế hoạch học tập
- Năng lực hợp tác:
+ Học sinh làm việc nhóm: Phân công nhiệm vụ cho từng thành viên nhóm, trao đổi, thảo luận, thống nhất trong nhóm
- Năng lực giao tiếp: Học sinh hình thành kĩ năng giao tiếp thông qua việc thu thập thông tin về quần thể tự phối, quần thể ngẫu phối
- Năng lực nghiên cứu khoa học
- Năng lực ngôn ngữ: Học sinh hình thành năng lực giao tiếp, phát triển ngôn ngữ nói, viết khi tranh luận trong nhóm về các thuật ngữ có trong chuyên đề: tự phối, ngẫu phối, cân bằng DT…
Trang 3- Năng lực công nghệ thông tin: Học sinh biết sử dụng phần mềm Microsoft Word, Power point, Excel để thống kê
2 Bảng mô tả các mức độ nhận thức của câu hỏi/bài tập/thực hành thí nghiệm của HS qua chuyên đề:
Nội
dung
Các mức độ nhận thức Nhận biết Thông hiểu Vận dụng thấp Vận dụng cao Cấu trúc
DT của
quần thể
Khái niệm, đặc điểm DT của quần thể.
Quần thể tự thụ phấn, qt giao phối gần.
Quần thể tự phối, qt ngẫu phối, bài tập
Quần thể tự phối, qt ngẫu phối, bài tập
3 Câu hỏi đánh giá:
Câu 1: Nhóm cá thể nào dưới đây là một quần thể?
A Nhóm động vật trong rừng
B Cây cỏ ven bờ hồ
C Những con mối sống trong tổ mối ở góc vườn
D Cá chép và cá vàng trong bể cá cảnh
Câu 2: Giả sử một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền có 10000 cá
thể, trong đó 100 cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn (aa), thì số cá thể có kiểu gen dị hợp (Aa) trong quần thể là bao nhiêu?
A 8100 B 9900 C 1800 D 900
Câu 3: Từ 1 quần thể ban đầu (P) Sau 2 thế hệ tự thụ phấn thì thành phần kiểu
gen của quần thể là: 0,50AA : 0,10Aa : 0,40aa Cho rằng quần thể không chịu tác động của các nhân tố tiến hoá khác Tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen của P là:
A 0,40AA : 0,40Aa : 0,20aa B 0,25AA : 0,40Aa : 0,35aa
C 0,35AA : 0,40Aa : 0,25aa D 0,375AA : 0,400Aa : 0,225aa
Câu 4: Ở một quần thể sau khi trải qua 3 thế hệ tự phối, tỉ lệ của thể dị hợp trong
quần thể bằng 8% Biết rằng ở thế hệ xuất phát, quần thể có 20% số cá thể đồng hợp trội và cánh dài là tính trội hoàn toàn so với cánh ngắn Hãy cho biết trước khi xảy ra quá trình tự phối, tỉ lệ kiểu hình nào sau đây là của quần thể trên?
A 36% cánh dài : 64% cánh ngắn B 64% cánh dài : 36% cánh ngắn
C 84% cánh dài : 16% cánh ngắn D 16% cánh dài : 84% cánh ngắn
4 Thời lượng của chuyên đề: 5 tiết
Trang 4III TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ
Tiết 1-2: CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ
I Mục tiêu bài dạy:
Qua bài này, h/s cần:
- Giải thích được thế nào là 1 quần thể sinh vật cùng các đặc trưng di truyền của quần thể
- Biết cách tính tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể
- Nêu được xu hướng thay đổi cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần
- Rèn luyện kỹ năng nghiên cứu khoa học: quan sát, khái quát hóa k thức
- HS có ý thức học tập, yêu thích môn học
II Phương tiện dạy học:
- Bảng 16 – SGK
- Giáo án, SGK, SGV và các TLTK khác
III Phương pháp dạy học:
Sử dụng phương pháp: - Trực quan
- Nghiên cứu SGK – tìm tòi
IV Tiến trình dạy học:
- GV: Yêu cầu h/s trả lời câu hỏi
lệnh trang 68 quần thể là gì?
- HS: trả lời
- KG AA cho ra mấy loại giao
tử? (2 loại giao tử chứa đều chứa
alen A)
+ Với 500 cây thì tổng số giao tử
chứa alen A là bao nhiêu?
+ 500 cây có KG AA: 500 x 2 =
1000 alen A
I Các đặc trưng di truyền của quần thể:
1 Khái niệm quần thể:
Quần thể là 1 tập hợp cá thể cùng loài,
chung sống trong 1 khoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nhất định, giao phối với nhau sinh ra thế hệ sau (quần thể giao phối)
VD: Những con mối sống trong tổ mối ở góc vườn
2 Các đặc trưng di truyền của quần thể:
- Vốn gen: là tập hợp tất cả các alen có trong quần thể ở 1 thời điểm xác định
- Tần số alen: là tỉ lệ các giao tử mang alen
Trang 5+ 200 cây có KG Aa: 200 alen A,
200 alen a
+ 300 cây có KG aa: 300 x 2 =
600 alen a
- Tỷ lệ các alen A và a trong quần
thể là bao nhiêu?
- Số cá thể có KG AA, Aa, aa
chiếm tỷ lệ bao nhiêu trong quần
thể ?
* HS trả lời câu lệnh trang 69,
hoàn thành bảng 16 SGK
- Chú ý: Các số liệu trong bảng
không phải là số lượng mà là tỷ
lệ (1AA có nghĩa là KG AA
chiếm tỷ lệ 1 trên tổng số 4 hay
1/4 Thế hệ 3: 8Aa (8 Aa/tổng số
64 hay 8/64)
đó trên tổng số giao tử quần thể đó tạo ra
- Tần số KG: là tỉ lệ giữa số cá thể có KG đó trên tổng số cá thể trong q thể
VD: Giả sử q thể đậu Hà lan có 1000 cây, trong đó:
- 500 cây có KG AA
- 200 cây có KG Aa
- 300 cây có KG aa
-> Tần số alen A = 500 x 2 + 200 = 0,6
2 x 1000 -> Tần số alen a = 300 x 2 + 200 = 0,4
2 x 1000 -> Tần số KG AA = 500/1000 = 0,5 -> Tần số KG Aa = 200/1000 = 0,2 -> Tần số KG aa = 300/1000 = 0,3 => CTDT: 0,5AA + 0,2Aa + 0,3aa = 1
(Hoặc: 0,5AA : 0,2Aa : 0,3aa)
II Cấu trúc DT của q thể tự thụ phấn và Quần thể giao phối gần:
1 Quần thể tự thụ phấn:
(HS n/c bảng 16)
* Nhận xét: Qua các thế hệ tự thụ phấn: thành phần kiểu gen của quần thể sẽ thay đổi theo hướng: tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp tử
và giảm dần tần số kiểu gen dị hợp tử
Sau n thế hệ tự thụ phấn thì:
- Tần số kiểu gen dị hợp tử (Aa) sẽ là: 1
2
n
÷
- Tần số kiểu gen đồng hợp tử trội (AA) = tần
số kiểu gen đồng hợp tử lặn (aa) và =
1 1 2 2
n
− ÷
Trang 6
* GV: Tại sao quần thể giao phối
gần lại có cấu trúc di truyền theo
hướng như quần thể tự thụ phấn?
(-> KG giữa các cá thể sai khác
nhau rất ít)
* HS: trả lời
2 Quần thể giao phối gần:
- K/n: Quần thể mà các cá thể có cùng quan
hệ huyết thống giao phối với nhau -> gọi là quần thể giao phối gần (phối gần cận huyết)
- Nhận xét: Qua các thế hệ giao phối gần quần thể có cấu trúc di truyền biến đổi theo hướng: giảm dần tần số KG dị hợp tử, tăng dần tần số KG đồng hợp tử, trong đó KG đồng hợp lặn có những biểu hiện xấu như: quái thai, dị dạng, sức sống kém
BÀI TẬP QUẦN THỂ TỰ PHỐI
1 Phương pháp giải:
Gọi x là tỉ lệ thể đồng hợp trội (AA)
Gọi y là tỉ lệ thể dị hợp (Aa)
Gọi z là tỉ lệ thể đồng hợp lặn (aa)
Gọi n là số thế hệ tự phối
=> Cấu trúc di truyền của quần thể có dạng :
xAA + yAa + zaa = 1 , (với x + y + z = 1).
2 Các dạng bài tập:
2.1 Dạng 1: Quần thể ban đầu chỉ có một kiểu gen :
Nếu quần thể ban đầu chỉ có một kiểu gen thì có 3 loại :
- Loại kiểu gen AA : Khi tự thụ phấn cho ra dòng thuần chủng trội
- Loại kiểu gen aa : Khi tự thụ phấn cho ra dòng thuần chủng lặn
- Loại kiểu gen Aa :
Nếu quần thể tự phối ban đầu chỉ có một kiểu gen dị hợp thì :
Tỉ lệ dị hợp = )n
2
1 (
Tỉ lệ đồng hợp = 1 - )n
2
1 ( , (trong đó: n là số thế hệ tự phối)
Ví dụ: Ở một quần thể thực vật, tại thế hệ P có 100% thể dị hợp về kiểu gen Aa, nếu bắt buộc tự thụ phấn qua 3 thế hệ thì có tỉ lệ dị hợp và thể đồng hợp là bao nhiêu ?
Giải:
Áp dụng công thức : Tỉ lệ dị hợp là: )n
2 1 (
Trang 7Tỉ lệ đồng hợp là: 1 - )n
2
1 (
Vậy tỉ lệ thể dị hợp, đồng hợp ở các thế hệ theo bảng sau:
Tỉ lệ
Thế hệ Tỉ lệ % thể dị hợp (Aa) Tỉ lệ % thể đồng hợp (AA+aa)
2
1 ( 100% = 50% − ) 1
2
1 (
1 100% = 50%
2
1 ( 100% = 25% − ) 2
2
1 (
1 100% = 75%
2
1 ( 100% = 12,5% − ) 3
2
1 (
1 100% = 87,5%
2.2 Dạng 2:
Nếu quần thể ban đầu có kiểu gen: AA và Aa hoặc AA, Aa và aa hoặc Aa
và aa thì ta đưa về dạng tổng quát:
xAA + yAa + zaa = 1, (với x+y+z=1) Nếu tự phối qua n thế hệ thì :
Tỉ lệ thể dị hợp (Aa) = ( ) 1
2
n y
Tỉ lệ thể đồng hợp trội (AA) = x +
2
) 2
1
Tỉ lệ thể đồng hợp lặn (aa) = z +
2
) 2
1
Ví dụ 1: Một quần thể thực vật có số lượng cá thể với tỉ lệ đồng hợp trội (AA) chiếm 50%, tỉ lệ dị hợp (Aa) chiếm 50% Nếu cho tự thụ phấn qua 3 thế hệ thì tỉ
lệ dị hợp, đồng hợp trội và thể đồng hợp lặn là bao nhiêu % ?
Giải:
Ta có:
- Tỉ lệ thể dị hợp (Aa) = ) 50 % 6 , 25 %
2
1 ( ) 2
1
- Tỉ lệ đồng hợp trội (AA) = x +
2
) 2
1
y− n = 50% +
2
% 50 ) 2
1 (
%
50 − 3 = 71,875%
Trang 8- Tỉ lệ đồng hợp lặn (aa) = z +
2
) 2
1
y− n = 0% +
2
% 50 ) 2
1 (
50 − 3 = 21,875%.
Ví dụ 2: Một quần thể thực vật có 70% thể dị hợp (Aa), 30% thể đồng hợp lặn (aa) Nếu cho tự phụ phấn qua 5 thế hệ thì tỉ lệ % thể động hợp trội, thể dị hợp và thể đồng hợp lặn là bao nhiêu % ?
Giải:
- Tỉ lệ thể đồng hợp trội (AA) = x +
2
) 2
1
y− n = 0 +
=
−
2
% 70 ) 2
1 (
%
33,90625
- Tỉ lệ thể dị hợp (Aa) = ) 70 % 2 , 1875 %
2
1 ( ) 2
1
- Tỉ lệ thể dị hợp (aa) = z +
2
) 2
1
y− n = 30% +
=
−
2
% 70 ) 2
1 (
%
63,90625%
Ví dụ 3: Một quần thể thực vật ở thế hệ ban đầu có 25% kiểu gen AA, 50% kiểu gen Aa, 25% kiểu gen aa Nếu cho tự thụ phấn bắt buộc qua 3 thế hệ thì tỉ lệ thể
dị hợp, thể đồng hợp trội và thể đồng hợp lặn là bao nhiêu % ?
Giải:
- Tỉ lệ thể dị hợp (Aa) = ) 50 % 6 , 25 %
2
1
- Tỉ lệ thể đồng hợp trội (AA) = 25% + 46,875%
2
% 50 ) 2
1 (
%
=
−
- Tỉ lệ thể đồng hợp lặn (aa) = 25% + 46,875%
2
% 50 ) 2
1 (
%
=
Tiết 3-4-5: CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ (tiếp theo)
I Mục tiêu bài dạy:
Qua bài này, h/s cần:
- Hiểu được thế nào là quần thể ngẫu phối
- Giải thích được thế nào là trạng thái cân bằng di truyền của 1 quần thể
Trang 9- Nêu được các điều kiện cần thiết để 1 quần thể sinh vật đạt được trạng thái cân bằng di truyền về thành phần kiểu gen đối với 1 gen nào đó
- Nêu được ý nghĩa của định luật Hacdi - Vanbec
- Rèn luyện kỹ năng nghiên cứu khoa học: quan sát, khái quát hóa k thức
- HS có ý thức học tập, yêu thích môn học
II Phương tiện dạy học:
- GV: Giáo án, SGK, SGV và các tài liệu TK khác
- HS: SGK, vở ghi
III Phương pháp dạy học:
Sử dụng phương pháp: - Trực quan
- Nghiên cứu SGK – tìm tòi
IV Tiến trình dạy học:
* Em hiểu thế nào là quần thể
ngẫu phối?
* Quần thể người có phải là quần
thể ngẫu phối không?
+ Tuỳ thuộc vào tính trạng
nghiên cứu
VD: Ở người nếu căn cứ vào
nhóm máu, chỉ tiêu s.lý, s.hoá
bên trong cơ thể: quần thể ngẫu
phối Nếu căn cứ vào hình thái,
tính tình, tôn giáo quần thể
giao phối không ngẫu nhiên
* Theo em quần thể ngẫu phối có
đặc điểm gì khác quần thể tự thụ
phấn, giao phối gần? Tại sao lại
có sự khác nhau đó?
Ví dụ về nhóm máu ở người
(SGK): Có 3 alen IA, IB, IO qua
ngẫu phối đã có 6 loại kiểu gen
khác nhau Trên thực tế 1 gen
trong quần thể có thể có rất
III Cấu trúc DT của quần thể ngẫu phối:
1 Quần thể ngẫu phối:
* Khái niệm: Quần thể được gọi là ngẫu phối
khi các cá thể trong quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối 1 cách hoàn toàn ngẫu nhiên
* Đặc điểm DT của q thể ngẫu phối.
- Quần thể ngẫu phối có nhiều biến dị di truyền làm nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hoá và chọn giống
- Sự đa dạng (có rất nhiều biến dị) di truyền của quần thể được duy trì tương đối ổn định qua các thế hệ
2 Trạng thái cân bằng DT của quần thể:
a Khái niệm: Một quần thể được gọi là đang
ở trạng thái cân bằng di truyền khi tỷ lệ các kiểu gen của quần thể tuân theo công thức:
p2 + 2pq + q2 = 1
Trong đó: - p là tần số alen trội
- q là tần số alen lặn p+q=1
Trang 10nhiều alen khác nhau.
* VD: 1 quần thể có cấu trúc di
truyền 0,2AA+0,4Aa+0,4aa=1
quần thể có cân bằng di truyền
không? nếu cho ngẫu phối cấu
trúc di truyền thế hệ sau như thế
nào và có cân bằng không?
Muốn xđ trạng thái CBDT khi
đề bài cho tỉ lệ từng KG t/m:
p2.q2 = (2pq/2)2
* Định luật Hacdi-Vanbec có
luôn đúng với quần thể ngẫu
phối không? (-> Không vì như
vậy quần thể sẽ không tiến hoá)
* Tại sao quần thể phải có kích
thước lớn? (-> Tác động ngẫu
nhiên không ảnh hưởng)
* Nếu các KG có sức sống, khả
năng sinh sản khác nhau thì sẽ
như thế nào (-> Tác động của
CLTN)
- p2 là tần số KG đồng h.tử trội, 2pq là tần số KG dị h.tử và q2 là tần số KG đồng h.tử lặn
b Định luật Hacdi - Vanbec:
* Nội dung định luật: Trong 1 quần thể lớn, ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức:
p2 + 2pq + q2=1 (p+q=1)
(p2AA + 2pqAa + q2aa =1)
* Đk để q.thể ở trạng thái cân bằng DT:
- Quần thể phải có kích thước lớn (số lượng
cá thể nhiều)
- Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau 1 cách ngẫu nhiên
- Các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau
- Đột biến phải không xảy ra hoặc có xảy ra thì tần số đột biến thuận phải bằng tần số đột biến nghịch
- Quần thể phải được cách ly với các quần thể khác
* Ý nghĩa:
Khi biết được quần thể ở trạng thái cân
bằng Hacđi - Vanbec thì từ tần số các cá thể
có kiểu hình lặn, chúng ta có thể tính được tần
số của alen lặn, alen trội cũng như tần số của các loại kiểu gen trong quần thể
VD: SGK
Ơ
BÀI TẬP QUẦN THỂ GIAO PHỐI NGẪU NHIÊN
1 Phương pháp giải.
* Một số quy ước :
Gọi p là tần số của alen A
Gọi q là tần số của alen a với p + q = 1 => (pA + qa)
2 = 1.