Hệ thống lí thuyết, câu hỏi và bài tập để ôn tập, bồi dưỡng học sinh giỏi nội dung di truyền học quần thể và tiến hoá

Cụ thể: Cáccông thức phần di truyền học quần thể đã có trong sách giáo khoa chỉ áp dụngđược trong trường hợp quần thể không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa,nghĩa là quần thể không

HỆ THỐNG LÍ THUYẾT, CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

ĐỂ ÔN TẬP, BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI NỘI DUNG DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ VÀ TIẾN HÓA

PHẦN I MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài.

Trong những thập kỷ qua, Sinh học đã phát triển rất nhanh và đạt đượcnhiều thành tựu mới về lý thuyết cũng như thực tiễn Một trong những nội dungnhận được sự quan tâm của nhiều nhà sinh học đó là di truyền học quần thể vàtiến hoá Trên cơ sở đó, trong những năm gần đây các đề thi học sinh giỏi(HSG) các cấp (tỉnh, quốc gia, quốc tế) nội dung ở phần di truyền học quần thểđược đề cập nhiều hơn, và thường có những nội dung mang tính ứng dụng thựctiễn

Chương trình sinh học THPT hiện nay, phần di truyền di truyền học quầnthể và phần nguyên nhân và cơ chế tiến hóa đang được tách thành hai chươngriêng biệt và cách xa nhau trong phân phối chương trình Điều này gây ra nhữngkhó khăn nhất định cho cả giáo viên và học sinh trong việc hiểu và vận dụnglinh hoạt nội dung kiến thức di truyền học quần thể và tiến hóa Cụ thể: Cáccông thức phần di truyền học quần thể đã có trong sách giáo khoa chỉ áp dụngđược trong trường hợp quần thể không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa,nghĩa là quần thể không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa, nên quần thểngẫu phối luôn đạt trạng thái cân bằng (không tiến hóa) Nhưng trong thực tế,quần thể luôn chịu tác động của các nhân tố tiến hóa

Ngoài ra, hình thức thi của các kì thi cũng rất khác nhau: Kì thi HSG cấptỉnh, cấp quốc gia thi theo hình thức tự luận, kì thi HSG Olympic quốc tế chủyếu thi theo hình thức trắc nghiệm Vì vậy, trong quá trình dạy học, giáo viênphải rèn cho học sinh các kĩ năng học tập và làm bài sao cho phù hợp với mỗihình thức thi Và cho dù thi dưới hình thức nào thì vấn đề cốt lõi vẫn là học sinhphải nhớ, hiểu và biết vận dụng kiến thức đã học

Trên thực tế, cũng đã có nhiều đề tài viết về nội dung di truyền học quầnthể, nhưng chưa có đề tài nào hệ thống lại kiến thức, bài tập phần di truyền quầnthể và tiến hoá tương đối đầy đủ, phù hợp với thi HSG các cấp

Với những lí do trên, tôi chọn đề tài: Hệ thống lí thuyết, câu hỏi và bài tập để ôn tập, bồi dưỡng học sinh giỏi nội dung di truyền học quần thể và tiến hoá.

2 Mục đích nghiên cứu.

Hệ thống hóa lí thuyết, câu hỏi và bài tập phần di truyền học quần thể vàtiến hoá giúp giáo viên giảng dạy và học sinh ôn thi HSG các cấp tốt hơn, nhằmgiúp học sinh đạt kết quả cao trong các kì thi HSG

3 Đối tượng nghiên cứu.

Hệ thống lí thuyết, các dạng bài tập về di truyền quần thể và tiến hóa

PHẦN II NỘI DUNG

1 Hệ thống hóa lý thuyết phần di truyền học quần thể và tiến hóa

1.1 Kiến thức cơ bản

1.1.1 Quần thể

- Quần thể là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng chung sống trong một khoảngkhông gian xác định, vào một thời điểm nhất định, có khả năng sinh sản để tạothành các thế hệ mới

- Quần thể có các đặc trưng cơ bản : tỉ lệ giới tính, nhóm tuổi, kiểu phân bố vàmật độ cá thể

- Về mặt di truyền: Mỗi quần thể được đặc trưng về vốn gen, tần số các alen, tần

số kiểu gen và kiểu hình

Quần thể không phải là một tập hợp cá thể ngẫu nhiên, nhất thời Mỗiquần thể là một cộng đồng có một lịch sử phát triển chung, có thành phần kiểugen đặc trưng và tương đối ổn định

- Tuỳ theo hình thức sinh sản của các loài mà có quần thể sinh sản hữu tính và

vô tính

Quần thể sinh sản hữu tính gồm các dạng sau :

+ Quần thể tự phối điển hình: là các quần thể thực vật tự thụ phấn, động vậtlưỡng tính tự thụ tinh

+ Quần thể giao phối: là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng chung sống trong một 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 bao gồm:

Quần thể giao phối cận huyết: bao gồm những các cá thể có cùng quan hệhuyết thống giao phối với nhau

Quần thể giao phối có lựa chọn: các cá thể động vật có xu hướng lựa chọnkiểu hình khác giới thích hợp với mình

Quần thể ngẫu phối: diễn ra sự bắt cặp giao phối ngẫu nhiên giữa các cáthể đực và cái trong quần thể Đây là dạng quần thể tồn tại phổ biến ở động vật

1.1.2 Tần số alen và tần số kiểu gen

- Tần số alen của một gen nào đó được tính bằng tỉ lệ giữa số lượng alen đó trêntổng số các alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định

- Tần số tương đối của một kiểu gen được xác định bằng tỉ số cá thể có kiểu gen

đó trên tổng số cá thể trong quần thể

Giả sử ta xét 1 gen có 2 alen, ví dụ A và a thì trong quần thể có 3 kiểu genkhác nhau là AA, Aa, aa Với số lượng tương ứng là D AA, H Aa, R aa

Ta có:

+ Tần số tương đối của kiểu gen AA: d = D/N

+ Tần số tương đối của kiểu gen Aa: h = H/N

+ Tần số tương đối của kiểu gen aa: r = R/N

Trong đó N = D + H + R và d + h + r = 1+ Tần số tương đối của alen A: p = d + h/2

+ Tần số tương đối của alen a: q = r + h/2

Trong đó p + q = 1

1.1.3 Quá trình di truyền trong quần thể tự phối/nội phối

a Dấu hiệu đặc trưng của một quần tự phối/nội phối

- Quá trình tự phối làm cho quần thể dần dần phân hoá thành các dòng thuần cókiểu gen khác nhau

- Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối biến đổi qua các thế hệ theo hướng giảmdần tỉ lệ dị hợp, tăng dần tỉ lệ đồng hợp nhưng tần số các alen không thay đổi

b Thành phần kiểu gen của quần thể tự phối

Trong quần thể, thành phần dị hợp thể Aa qua tự phối hay nội phối sẽ diễn

ra sự phân li, trong đó các thể đồng hợp trội AA và lặn aa được tạo ra với tần sốngang nhau trong mỗi thế hệ

Quá trình tự phối liên tiếp qua nhiều thế hệ, không làm thay đổi tần số tươngđối của các alen nhưng làm thay đổi tần số tương đối các kiểu gen theo hướng giảmdần tần số kiểu dị hợp, tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp

- Trong trường hợp quần thể ban đầu gồm toàn cá thể dị hợp Aa

Thành phần kiểu gen ở thế hệ n tự phối là :

Aa =

n

12

  ; AA = aa =

n1122

 

  

 

- Nếu quần thể ban đầu có kiểu gen dAA + hAa + raa = 1 thì sau n thế hệ tự

thụ phấn, thành phần kiểu gen của quần thể là :

n

1 1 2

1 1 2

1.1.4 Quần thể ngẫu phối

a Dấu hiệu đặc trưng của một quần thể ngẫu phối

- Các cá thể giao phối tự do với nhau

- Quần thể ngẫu phối rất đa dạng về kiểu gen và kiểu hình

- Mỗi quần thể xác định được phân biệt với những quần thể khác cùng loài vềtần số alen, tần số kiểu gen và vốn gen

- Tần số tương đối của các alen về một hoặc vài gen điển hình nào đó là dấuhiệu đặc trưng cho sự phân bố các kiểu gen và kiểu hình trong quần thể đó

- Trong những điều kiện nhất định, tần số tương đối của các alen và thành phầnkiểu gen của quần thể được duy trì ổn định qua các thế hệ

Trên thực tế, quần thể luôn có sự biến động tần số tương đối của các alenbởi các nhân tố tiến hoá như áp lực của quá trình đột biến, áp lực của quá trìnhchọn lọc tự nhiên

b Định luật Hacđi  Vanbec

- Nội dung : Trong những điều kiện nhất định, tần số tương đối của các alen

và thành phần kiểu gen của quần thể ngẫu phối được duy trì ổn định qua cácthế hệ

Khi xảy ra ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân bằng theo định luật Hacđi  Vanbec Khi đó thoả mãn đẳng thức :

p2AA + 2pqAa + q2aa = 1

Trong đó : p là tần số alen A ; q là tần số alen a ; p + q = 1

- Điều kiện nghiệm đúng của định luật :

+ Quần thể phải có kích thước lớn

+ Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên

+ Không có tác động của chọn lọc tự nhiên (các cá thể có kiểu gen khác nhau cósức sống và khả năng sinh sản như nhau)

+ Không có đột biến (đột biến không xảy ra hoặc xảy ra thì tần số đột biếnthuận phải bằng tần số đột biến nghịch)

+ Quần thể phải được cách li với quần thể khác (không có sự di  nhập gen)

- Ý nghĩa :

+ Phản ánh trạng thái cân bằng di truyền trong quần thể Giải thích tại sao trongthiên nhiên có những quần thể được duy trì ổn định qua thời gian dài Trong tiếnhoá, mặt ổn định cũng có ý nghĩa quan trọng không kém mặt biến đổi, cùng giảithích tính đa dạng của sinh giới

+ Cho phép xác định tần số tương đối của các alen, các kiểu gen từ kiểu hìnhcủa quần thể ® có ý nghĩa đối với y học và chọn giống

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc di truyền quần thể

a Nhân tố tiến hoá: Là các nhân tố làm biến đổi tần số tương đối của các alen

và thành phần kiểu gen của quần thể

b Vai trò và đặc điểm của các nhân tố tiến hóa

gen của quần thể

- ĐBG làm phát sinh alen mới

- ĐB phát sinh ngẫu nhiên, vô hướng

- Đa số các đột biến tự nhiên thường là có hại, vàphần lớn các alen đột biến ở trạng thái lặn

- Tần số đột biến tự nhiên là rất thấp (10-6 – 10-4),ngoài ĐBG thuận còn có đột biến nghịch nên áp lựccủa quá trình đột biến là không đáng kể

- Mặc dù tần số đột biến gen là rất thấp, tuy nhiên doquần thể có nhiều gen nên tỉ lệ giao tử mang độtbiến về gen này hoặc gen khác là khá lớn

- Giá trị của một đột biến phụ thuộc vào tổ hợp gen(kiểu gen) và điều kiện môi trường

- Không làm thay đổi tần số tương đối của các alen

- Quần thể tự thụ phấn và giao phối gần tỉ lệ dị hợpgiảm dần, tỉ lệ đồng hợp tăng dần qua các thế hệ

- Kết quả tác động của giao phối không ngẫu nhiêndẫn đến làm nghèo vốn gen, giảm sự đa dạng ditruyền của quần thể

phần kiểu gen của quần thể.

- Đào thải các đột biến và biến dị có hại, tích luỹcác đột biến và biến dị có lợi

- Chọn lọc tự nhiên phân hoá khả năng sống sót vàsinh sản của các cá thể với các kiểu gen khác nhautrong quần thể

- CLTN tiến hành theo hướng nhất định

- Dễ xảy ra đối với các quần thể có kích thước nhỏ

- Làm thay đổi TSTĐ các alen một cách ngẫunhiên, không định hướng

- Làm thay đổi nhanh chóng TSTĐ các alen trongquần thể, thậm chí làm biến mất hoàn toàn mộtalen nào đó bất kể đó là alen có lợi hay có hại

- Có thể cố định các gen có hại trong quần thể

- Kết quả tác động của các yếu tố ngẫu nhiên có thểlàm nghèo vốn gen, giảm sự đa dạng di truyền củaquần thể

gen của quần thể

- Di nhập gen là hiện tượng lan truyền gen từ quầnthể này sang quần thể khác ở các quần thể khôngcách li hoàn toàn

- Làm biến đổi tần số tương đối của các alen vàthành phần kiểu gen của quần thể một cách ngẫunhiên

- Sự trao đổi các cá thể giữa các quần thể có thể tạo

ra “dòng gen” lưu thông giữa các quần thể

- Mức độ biến đổi TSTĐ các alen và thành phầnkiểu gen trong quần thể phụ thuộc vào số lượng cáthể và giao tử di cư

- Có thể làm phong phú thêm (nhập gen) hoặcnghèo đi (di gen) vốn gen của quần thể

1.2 Một số câu hỏi, bài tập kiểm tra khái niệm

Quần thể tự phối Quần thể ngẫu phối

Tần số alen Không thay đổi qua các thế hệ

(trong những điều kiện nhất định)

Không thay đổi qua cácthế hệ (trong những điềukiện nhất định)

Tần số các

kiểu gen (cấu

Thay đổi theo hướng tăng dần tần

số kiểu gen đồng hợp, giảm dần

Tần số các kiểu gen khôngthay đổi trong những điều

trúc di truyền) tần số kiểu gen dị hợp

Quần thể phân hóa thành các dòngthuần có các kiểu gen khác nhau

kiện nhất định và đặctrưng cho mỗi quần thể

Giả sử một quần thể có 200 locus gen trong đó có 100 locus gen cố định,

và mỗi locus trong số các locus còn lại có 2 alen Chúng ta có thể tìm được baonhiêu alen khác nhau trong toàn bộ vốn gen của quần thể Giải thích

Hướng dẫn:

- 100 locus gen cố định, có nghĩa là mỗi locus có 1 alen → có 100 alen

- 100 locus mỗi locus gen có 2 alen → có 100 x 2 = 200 alen

→ trong quần thể có tổng số: 100 + 200 = 300 alen

Câu 3.

Trong một quần thể người, có một locus gồm 2 alen gây nguy cơ mắcbệnh thoái hóa thần kinh lây nhiễm, 20 người có kiểu gen AA, 70 người có kiểugen Aa, 10 người có kiểu gen aa Hãy sử dụng phương trình Hacdi – Vanbec đểxác định xem quần thể này có đang tiến hóa hay không?

0,4375AA + 0,125Aa + 0,4375aa = 1

c Khi giao phấn ngẫu nhiên cấu trúc di truyền của quần thể sẽ đạt trạng thái cânbằng ở các thế hệ sau

Cấu trúc di truyền của quần thể giao phấn ngẫu nhiên 3 thế hệ:

0,25AA + 0,5Aa + 0,25aa = 1

- Chọn lọc ưu thế thể dị hợp, nếu kiểu hình Aa là cực đoan hơn so với AA và aathì đây là chọn lọc vận động

Giải thích: chọn lọc tự nhiên tác động trực tiếp lên kiểu hình, dạng chọnlọc này sẽ duy trì các cá thể có kiểu hình vượt trội so với 2 dạng còn lại

2 Hệ thống các dạng bài tập và bài tập minh họa.

2.1 Dạng bài tập về quần thể tự phối

Nếu quần thể ban đầu có kiểu gen dAA + hAa + raa = 1 thì sau n thế hệ tựthụ phấn, thành phần kiểu gen của quần thể là :

n

1 1 2

Kiểu gen Aa = 0,4 ´

3

1 2

 

 

  = 0,05 Kiểu gen aa = 0,3 + 0,4 ´

3

1 1 2 2

Thành phần kiểu gen : 0,475AA + 0,05Aa + 0,475 aa = 1

Tỉ lệ kiểu hình: 52,5% lông dài : 47,5% lông ngắn

2.2 Dạng bài tập về quần thể ngẫu phối

Dạng 1: Sự cân bằng của quần thể với một locus có 2 alen nằm trên NST thường

Ở trạng thái cân bằng, thành phần kiểu gen của quần thể sẽ tuân theophương trình Hacdi – Vanbec:

p2AA + 2pqAa + q2aa = 1Trong đó : p là tần số alen A ; q là tần số alen a ; p + q = 1

Ví dụ 1:

Một số quần thể ngẫu phối có cấu trúc di truyền như sau:

a 0,42 AA: 0,48 Aa: 0,10 aa c 0,25 AA: 0,50 Aa: 0,25 aa

b 0,34 AA: 0,42 Aa: 0,24 aa d 0,01 AA: 0,18 Aa: 0,81 aa

Quần thể nào ở trạng thái cân bằng di truyền? Xác định tần số tương đốicủa các alen ở mỗi quần thể Sau bao nhiêu thế hệ quần thể có cấu trúc di truyềnchưa cân bằng đạt được trạng thái cân bằng di truyền?

- Quần thể a, b có cấu trúc di truyền chưa cân bằng

- Quần thể c, d có trạng thái cân bằng di truyền

a Xác định tỷ lệ% số người mang gen bạch tạng ở thể dị hợp.

b Một cặp vợ chồng Nam và Anh đều có kiểu hình bình thường, dự định sinhcon Khả năng họ sinh con bình thường là bao nhiêu?

c Nếu cặp vợ chồng này sinh đứa đầu lòng bị bệnh thì xác xuất để đứa tiếp theo bị bệnh là bao nhiêu ?

Hướng dẫn:

a Qui ước: D – da bình thường d – bạch tạng

Gọi p là tần số alen D, q là tần số alen d (p + q = 1); p, q > 0

Quần thể người trên đang ở trạng thái cân bằng di truyền nên cấu trúc di truyềncủa quần thể theo hệ thức: p2DD + 2pqDd + q2dd =1

Người bị bạch tạng có kiểu gen dd có tần số 1/10000

Ta có q2 = 1/10000 → q = 1/100 = 0,01 → p = 1 – 0,01 = 0,99

Tỷ lệ người mang gen bạch tạng ở thể dị hợp = 2pq = 2.0,01.0,99 = 0,0198 = 1,98%

b Cả hai đều có kiểu hình bình thường, có kiểu gen DD hoặc Dd

Xác suất để họ sinh con bị bệnh là:

→ Xác suất để họ sinh con bình thường là:

1 - 1

2

0,0198 0,9999 1

2

0, 01980,9999  0,9999

c Nếu cặp vợ chồng này sinh đứa đầu lòng bị bệnh thì bố mẹ phải có kiểu gen dị hợp (Dd x Dd) → xác xuất để đứa tiếp theo bị bệnh là 1/4

Dạng 2: Xác định số loại kiểu gen trong quần thể.

- Nếu gọi k là số alen của một gen (trên NST thường)

→ số kiểu gen:

- Nếu 1 gen có k alen trên NST X mà không có trên Y, thì số kiểu gen trong quần thể là:

- Nếu gen trên NST thường: Nếu gọi y là số kiểu gen → số kiểu giao phối là:

Nếu gen nằm trên NST giới tính: Số kiểu giao phối = Số kiểu gen cá thể

♂×số kiểu gen cá thể ♀.

- Nếu có n gen phân li độc lập trên NST thường, mỗi gen có k alen thì số kiểu gen trong quần thể là:

- Nếu gen 1 có k1 alen, gen 2 có k2 alen, 2 gen cùng nằm trên 1 NST thường thì

số kiểu gen trong quần thể là:

Ví dụ:

Một quần thể động vật, xét một gen có 3 alen trên NST thường và mộtgen có 2 alen trên NST X (không có alen tương ứng trên Y)

a Xác định số kiểu gen của quần thể

b Xác định số kiểu giao phối của quần thể

Hướng dẫn:

a Gen có 3 alen trên NST thường → số kiểu gen = 3(3+1)/2 = 6

Gen có hai alen trên NST giới tính X không có alen tương ứng trên NST Y:Giả sử gen trên NST X có hai alen A và a thì số kiểu gen là: XA XA , XA Xa, Xa

Xa, XAY, Xa Y = 5

Vậy số kiểu gen trong quần thể là: 6.5 = 30

b Số kiểu giao phối = 6×3×6×2 = 216

Dạng 3: Sự cân bằng của quần thể đối với một locus có nhiều alen trên NST thường

Thành phần kiểu gen của quần thể ở trạng thái cân bằng có thể được tínhtheo công thức sau :

(p1A1 + p2A2 + + pnAn)2 = 1

Trong đó : p1, p2, pn là tần số tương đối của các alen tương ứng A1, A2, An và

p1 + p2 + + pn = 1

Ví dụ:

Sự di truyền hệ nhóm máu ABO ở người do 3 alen chi phối là IA = IB > IO

Giả thiết trong quần thể người tỷ lệ các nhóm máu là: A = 0,13; B = 0,45; AB =0,06; O = 0,36

a Xác định tần số tương đối của các alen qui định nhóm máu

b Nếu một vợ chồng đều có nhóm máu B dự định sinh con thì xác xuất

họ sinh con gái có nhóm máu O là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

a Quần thể người có sự đa hình cân bằng các kiểu gen qui định kiểu hình thuộc

hệ nhóm máu ABO Có thể coi cấu trúc di truyền của quần thể người về hệnhóm máu ABO ở trạng thái cân bằng

Gọi p là tần số alen IA, q là tần số alen IB, r là tần số alen IO trong đó p + q+ r = 1; p, q, r > 0

Cấu trúc di truyền của quần thể cân bằng là (pIA + qIB + rIO)2 = 1

Hay p2IAIA + 2pqIAIB + q2IBIB + 2prIAIO + 2qrIBIO + r2IOIO =1

Nhóm máu A có kiểu gen IAIA + IAIOcó tần số là p2 + 2pr = 0,13

Nhóm máu B có kiểu gen IBIB+ IBIOcó tần số là q2 + 2qr = 0,45

Nhóm máu AB có kiểu gen IAIB có tần số là 2pq = 0,06

Nhóm máu O có kiểu gen IOIOcó tần số là r2 = 0,36

Tần số tương đối của các alen có thể xác định như sau:

r2 = 0,36 → r = 0,6

p2 + 2pr + r2 = 0,13 + 0,36 → (p + r)2 = 0,49 → p + r = 0,7

→ p = 0,7 – 0,6 = 0,1

q = 1- 0,7 = 0,3

b Tần số kiểu gen có nhóm máu B trong quần thể là: 0,09 IBIB+ 0,36IBIO = 0,45

Vợ chồng có kiểu hình nhóm máu B, có tỉ lệ kiểu gen:

0,09/0,45 IBIB : 0,36/0,45 IBIO = 1/5 IBIB : 4/5IBIO

Xác xuất cặp vợ chồng này sinh con có nhóm máu O là:

4/5.4/5.1/4 = 4/25 = 0,16

Dạng 4: Sự cân bằng của quần thể khi có sự khác nhau về tần số gen ở các

cơ thể đực và cái (gen trên NST thường)

Trên thực tế có thể có những trường hợp giá trị của p và q ở các phần đực

và cái trong quần thể khác nhau Điều đó thấy rõ trong lĩnh vực chăn nuôi, đặcbiệt là phần đực ít hơn phần cái

Ta xét trường hợp 1 gen với 2 alen (A và a) Giả thiết rằng :

- Tần số tương đối của A ở phần đực trong quần thể là p1, ở phần cái trong quầnthể là p2

- Tần số tương đối của a ở phần đực trong quần thể là q1, ở phần cái trong quầnthể là q2

Hướng dẫn:

- TSTĐ của alen A ở trạng thái cân bằng: pA = (0,8 + 0,4)/2 = 0,6

→ TSTĐ của alen a = 0,4

- Thành phần kiểu gen của quần thể ở trạng thái cân bằng:

0,36AA + 0,48Aa + 0,16aa

Dạng 5: Sự cân bằng của quần thể khi có nhiều gen phân li độc lập với nhau

Thành phần kiểu gen của quần thể theo nhiều gen sẽ bằng tích thành phầnkiểu gen của các gen khác nhau khi xét riêng lẻ

Chẳng hạn trong trường hợp 2 gen, mỗi gen có 2 alen (A, a và B, b)

(p AA 2p q Aa q aa)(p BB 2p q Bb q bb) 1    

Ví dụ:

Một quần thể bò có 10000 con, trong đó số bò lông trắng, ngắn là 36 con

Số bò có lông vàng trong quần thể là 9101 con Biết rằng, mỗi tính trạng do 1gen có 2 alen trội lặn hoàn toàn quy định, các gen nằm trên các NST khác nhau.Lông vàng, dài là các tính trạng trội

a Tính tần số tương đối của các alen

b Tỉ lệ bò lông dài trong quần thể là bao nhiêu?

c Tính số lượng bò có màu lông vàng, ngắn

b Thành phần kiểu gen của quần thể:

(0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa)(0,64BB : 0,32Bb : 0,04bb) = 1

Bò lông vàng dài chiếm tỉ lệ: (0,49 + 0,42)(0,64 + 0,32) = 0,8736

c Số lượng bò có màu lông vàng, ngắn: (0,49 + 0,42).0,04.10000 = 364 con

Dạng 6: Sự cân bằng của quần thể khi gen nằm trên vùng không tương đồng của NST X

Trong trường hợp một gen có 2 alen, nằm trên NST X không có đoạntương đồng trên NST Y, thì quần thể ở trạng thái cân bằng có thành phần kiểugen như sau:

a Xác định thành phần kiểu gen của quần thể ở trạng thái cân bằng

b Xác xuất để có ít nhất một trong số các người phụ nữ trên đảo này bị bệnh mù màu

là bao nhiêu?

c Một cặp vợ chồng Adam và Eva từ quần thể này đều có kiểu hình bình thường Xác xuất họ sinh đứa con đầu lòng mắc bệnh là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

a Quy ước: A – bình thường a – mù màu

Nam giới có kiểu gen XAY hoặc XaY → Tần số alen alen a = 196/2800 = 0,07; Tần số alen A = 0,93

→ Thành phần kiểu gen của quần thể:

0,932/2XAXA + 2.0,93.0,07/2XAXa + 0,072/2XaXa + 0,93/2XAY + 0,07/2XaY = 1

b

- Tỉ lệ người phụ nữ bình thường trên đảo là: 1 – 0,072 = 0,9951

- Xác xuất để có ít nhất một trong số các người phụ nữ trên đảo này bị bệnh mù màu là: 1 – 0,9951 3000

c Xác xuất người mẹ bình thường có kiểu gen dị hợp là:

2.0,93.0,07/(0,932+2.0,93.0,7) = 0,13

Bố bình thường có kiểu gen: XAY

P XAXa x XAY

F1 1/4 XaY

Xác xuất họ sinh con bị bệnh là: 0,13.1.1/4 = 0,033

Dạng 7: Đối với quần thể ngẫu phối, có xảy ra nội phối.

- Tần số các thể đồng hợp tử cao hơn lý thuyết là kết quả của nội phối.

Nội phối làm tăng đồng hợp tử bằng với mức giảm dị hợp tử

Ví dụ:

Tần số các kiểu gen AA, Aa và aa ở một quần thể cách ly là 0,375, 0,25 và

0,375 Tính tần số alen; xác định xem quần thể có ở trạng thái cân bằng không?Giải thích

Chú ý: Có cách khác nữa để tính hệ số nội phối là: (tần số dị hợp tử theo lý

thuyết - tần số dị hợp quan sát được)/tần số dị hợp tử theo lý thuyết

2.2 Dạng bài tập về các nhân tố tiến hóa

Dạng 1: Bài tập liên quan đến nhân tố đột biến.

Gọi tần số đột biến thuận (A → a) là u, tần số alen A ban đầu là po, tần số alen của A ở thế hệ n là pn, n là số thế hệ; tần số đột biến nghịch (a → A) là v

- Trong trường hợp không có đột biến nghịch:

pn = po.e-u.n = 0,6.e 10 10 = 0,594

Ví dụ 2:

Nếu tần số đột biến A thành a là 10-4, a thành A là 10-6 thì cân bằng mới

sẽ đạt được khi tần số tương đối của các alen là bao nhiêu?

- P là TSTĐ của alen A ở quần thể cho

- p là TSTĐ của alen A ở quần thể nhận

Ví dụ:

Tần số tương đối cuả alen A ở quần thể I là 0,8 còn ở quần thể II là 0,3 Tỉ

lệ số cá thể nhập cư từ quần thể II vào quần thể I là 0,2 Sau một thế hệ nhập cư,lượng biến thiên tần số alen A trong quần thể I là bao nhiêu? Tần số tương đối của các alen trong quần thể I là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Dp = M(P – p) = 0,2(0,3 – 0,8) = - 0,1

Giá trị này cho thấy tần số alen A trong quần thể nhận giảm đi 0,1:

cụ thể pA = 0,8 – 0,1 = 0,7; qa = 0,3

Dạng 3: Bài tập liên quan đến nhân tố chọn lọc tự nhiên.

Áp lực của CLTN tác động vào cả hai pha: pha đơn bội (chọn lọc giao tử)

và pha lưỡng bội trong chu kì sống của sinh vật bậc cao

* Chọn lọc giao tử

Giá trị thích nghi của pha đơn bội phụ thuộc vào các yếu tố như : khảnăng sống của các giao tử, sự cạnh tranh của chúng khi thụ tinh Dưới dạngchung, chọn lọc giao tử được xác định bằng cách sau :

Quần thể có cấu trúc : p2AA + 2pqAa + q2aa = 1

Nếu giá trị thích nghi (w) của giao tử mang A lớn nhất (w = 1), còn của giao tửmang a kém 1 (w < 1), nghĩa là 1 – S (S là hệ số chọn lọc — để chỉ mức độ chọnlọc loại bỏ một alen hay kiểu gen nào đó, cụ thể ở đây là alen a)

Lượng biến thiên tần số (q) của a sau một thế hệ chọn lọc được xác địnhbằng :

Chọn lọc dạng đơn bội rất có ý nghĩa đối với vi sinh vật và các sinh vật cópha đơn bội chiếm ưu thế ở sinh vật bậc cao, chọn lọc giao tử biểu hiện rõ hơn

ở động vật

* Chọn lọc pha lưỡng bội:

Quần thể ban đầu có cấu trúc di truyền :

p2AA + 2pqAa + q2aa = 1

- Xét trường hợp điển hình khi giá trị thích nghi của các kiểu gen AA và Aabằng 1, còn của aa = 1 – S (trường hợp tính trội hoàn toàn) thì sau một chu kìchọn lọc, lượng biến thiên tần số của alen a được xác định :

2 2

Sq (1 q)q

D âm nên q bị giảm sau chu kì chọn lọc

- Trong trường hợp S = 1 (thể đồng hợp aa gây chết hay tạo ra sự bất thụ cho cáthể) thì công thức (2) chuyển thành dạng :

2

qq

1 nq



Khi biết giá trị ban đầu của q thì việc xác định số thế hệ (n) mà chọn lọc đòi hỏi

để làm giảm tần số alen a xuống qn theo công thức sau :

quần thể ban đầu của loài này có thành phần kiểu gen 0,36 AA + 0,48 Aa + 0,16

aa = 1

Hãy xác định tần số alen A sau 3 thế hệ

Hướng dẫn:

Tần số alen a của quần thể ban đầu: 0,16 + 0,48/2 = 0,4

Tần số alen a của quần thể sau 3 thế hệ: q3 = 0,4/(1 + 3.0,4) = 0,18

→ Tần số alen A là: 1 – 0,18 = 0,82

Ví dụ 2:

Quần thể ban đầu có tần số a là 0,96, thì sau bao nhiêu thế hệ chọn lọc tần

số alen a là 0,03 Biết rằng, hệ số chọn lọc đối với kiểu gen aa là S = 1

3 Hệ thống câu hỏi, bài tập phần di truyền học quần thể và tiến hóa.

Tôi đã xây dựng một hệ thống câu hỏi, bài tập để ôn tập, cũng cố và nângcao kiến thức phần di truyền học quần thể và tiến hóa, được sắp xếp theo lôgicnhất định

Giáo viên hoặc học sinh, khi ôn tập có thể lựa chọn, sắp xếp lại các câu hỏi,bài tập cho phù hợp với hình thức và nội dung đơn vị kiến thức của mỗi kì thi

Hệ thống câu hỏi, bài tập xin giới thiệu ở phần phụ lục.