Chương trình sinh học lớp 12 nghiên cứu về di truyền học với những qui luật và cơ chế di truyền. Di truyền học quần thể là m t n i dung khá quan trọng, được đưa nhiều vào đề kiểm tra, đề thi chọn học sinh giỏi và có tính ứng dụng thực tiễn cao. Chuyên đề nhằm đưa ra m t hệ thống kiến thức và bài tập để đáp ứng nhu cầu học tập, ôn tập cho học sinh.
Trang 1
CHUYÊN ĐỀ: CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ
* Lí do xây dựng chuyên đề
Chương trình sinh học lớp 12 nghiên cứu về di truyền học với những qui luật và cơ
chế di truyền Di truyền học quần thể là m t n i dung khá quan trọng, được đưa nhiều vào
đề kiểm tra, đề thi chọn học sinh giỏi và có tính ứng dụng thực tiễn cao Chuyên đề nhằm đưa ra m t hệ thống kiến thức và bài tập để đáp ứng nhu cầu học tập, ôn tập cho học sinh
I NỘI DUNG CỦA CHUYÊN ĐỀ
I Khái quát về quần thể.
II Các dạng bài tập về di truyền quần thể.
II TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ
1 Mục tiêu
* Kiến thức:
-Hệ thống hóađượcm t số kiến thức về di truyền học quần thể
-Trả lời được m t số c u hỏi, bài tập vận dụng liênquan đến kiến thức
* Kỹ năng
-Rèn kỹ năng ph n tích, tổng hợp, so sánh
-Kỹ năng làm việc nhóm
* Thái độ
- Ý thứctự giác học tập, ôn tập
- Ý thức bảo vệđa dạng sinh hoc
* Định hướng năng lực được hình thành:
-Năng lực tự học
-Năng lực sáng tạo
-Năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề
-Năng lực giao tiếp và hợp tác
2 Chuẩn bị của GV và HS
2.1 Chuẩn bị của GV
-Sách giáo khoa sinh học 12
-Kế hoạch bài học
-Máy tính, máy chiếu
Trang 22.2 Chuẩn bị của HS
- Nghiên cứu trước n i dung bài
Bài 16+17: Cấu trúc di truyền của quần thể
3 Tiến trình dạy học
I Khái quát về quần thể
1 Các đặc trưng của quần thể
1.1 Khái niệm
Quần thể là m t tổ chức của các cá thể c ng loài, sống trong c ng m t khoảng không gian ác định, ở vào m t thời điểm ác định và có khả năng sinh ra các thế hệ con cái để duy trì n i giống
1.2 Đặc trưng của quần thể
+Có vốn gen đặc trưng
- Vốn gen là tập hợp tất cả các alen có trong quần thể ở m t thời điểm ác định
- Các đặc điểm của vốn gen thể hiện qua các thông số là tần số alen và tần số kiểu gen
+Tần số alen: Tỉ lệ giữa số lượng alen đó trên tổng số alen thu c m t locut trong quần thể hay bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử mang alen đó trong quần thể ở 1 thời điểm ác định +Tần số kiểu gen: Tỉ lệ cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể trong quần thể
VD: Trong quần thể có 500 c y AA, 200 c y Aa, 300 c y aa
Tần số kiểu gen AA = 500 / 1000 = 0.5
Aa = 200/1000 = 0,2
aa = 300/1000 = 0,3
Tổng số alen A 500 2 + 200 1200
Tổng số alen a 300 2 + 200 800
Tổng số alen A và a là: 1000 2 2000
Vậy tần số alen A trong quần thể là: 1200 / 2000 0.6
Tần số alen a trong quần thể là: 800/2000 = 0,4
* Cách tính tần số alen dựa vào tần số kiểu gen:
Giả sử m t quần thể có tỉ lệ các kiểu gen là
x AA : y Aa : z aa
x + y + z = 1
gọi p là tần số alen A, q là tần số alen a
p + q = 1 => p = x + y/2
q = z + y/2
Vd: M t quần thể có 1000 cá thể trong đó có 360 cá thể có kiểu gen AA, 480 cá thể có kiểu gen Aa, 160 cá thể có kiểu gen aa
- C u trúc di truyền của quần thể là: 0.36 AA : 0.48 Aa : 0.16 aa
- Tần số alen A: p 0.36 + 0.48/2 0.6
Tần số alen a: q 0.16 + 0.48/2 0.4 hoặc 1 – p)
2 Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và giao phối gần
2.1 Quần thể tụ thụ phấn
Khái niệm: Tự thụ phấn là sự thụ phấn ảy ra c ng c y nên tế bào sinh dục đực và cái
có c ng kiểu gen
- Cấu trúc di truyền thành phần kiểu gen của quần thể tự thụ phấn biến đổi theo hướng
Trang 3+ Tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp
+ Giảm dần tần số kiểu gen dị hợp
+ Tần số alen không thay đổi
- Quần thể tự thụ phấn thường bao gồm các d ng thuần chủng về các kiểu gen khác nhau
- Công thức:
+ Giả sử quần thể khởi đầu có 100% cá thể đều có kiểu gen Aa tự thụ phấn qua n thế hệ > tần số các kiểu gen ở thế hệ thứ n là
Tần số kiểu gen Aa: (½)n
Tần số kiểu gen AA Tần số kiểu gen aa : [1 - (½)n
]/2 VD:
+Quần thể thực vật có 100% cá thể có kiểu gen Aa
Cấu trúc di truyền của quần thể qua 3 thế hệ tự thụ phấn là:
f(Aa) = (1/2)3 = 1/8
f(AA) = f(aa) = (1-1/8) :2
+ Giả sử quần thể khởi đầu có tỉ lệ kiểu gen: 0.15AA : 0.8Aa : 0.05aa
Qua 2 thế hệ tự thụ phấn cấu trúc di truyền quần thể là:
f(Aa) = 0.8 (1/2)2 = 0.2
f(AA) = 0.15 + 0.3 = 0.45
f(aa) = 0.05 + 0.3 = 0.35
Lượng dư ra là 0.8-0.2 0.6 chia đều cho 2 bên mỗi bên 0.3
2.2 Giao phối cận huyết (giao phối gần)
Là hiện tượng giao phối giữa các cá thể có quan hệ huyết thống với nhau
VD:Giao phối giữa các con của c ng m t bố mẹ hay giữa con cái với bố mẹ của chúng
- Cấu trúc di truyền biến đổi theo hướng:
+ Tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp
+ Giảm dần tần số kiểu gen dị hợp
* Cơ sở của việc cấm kết hôn gần: Hạn chế gen lặn có hại biểu hiện ra kiểu hình ở thể đồng hợp
3 Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối
Khái niệm: Hiện tượng các cá thể có thể lựa chọn và giao phối với nhau hoàn toàn ngẫu nhiên
Kết quả:
+Tạo ra nhiều biến dị tổ hợp > tạo sự đa dạng di truyền trong quần thể > cung cấp nguyên liệu cho tiến hoá và chọn giống
+Duy trì tần số alen và thành phần kiểu gen ở trạng thái c n bằng
VD: Với 3 alen IA
, IB, IO có thể tạo ra 6 kiểu gen qui định 4 nhóm máu ở người
3.1 Định luật Hacdi-Vanbec
Trong 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:
p 2 (AA) +2pq(Aa) + q 2 (aa) = 1
3.2 Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacdi-Vanbec
+Quần thể có kích thước lớn
+Các cá thể trong quần thể giao phối ngẫu nhiên
+Các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau
Trang 4+Đ t biến không ảy ra hoặc ảy ra với tần số đ t biến thuận bằng tần số đ t biến nghịch
+Quần thể được cách li di truyền với quần thể khác, không có biến đ ng di truyền và di nhập gen
-Ý nghĩa: Khi quần thể ở trạng thái c n bằng, nếu biết tần số cá thể có kiểu hình lặn, ta tính được tần số alen lặn, alen tr i và thành phần kiểu gen của quần thể và ngược lại
- Giả sử trong quần thể có 2 alen Avà a nằm trên NST thường > trong quần thể có các kiểu gen AA, Aa, aa với tỉ lệ: AA : y Aa : z aa
Gọi tần số alen A là p, a là q
p + q =1
→ Quần thể c n bằng có cấu trúc di truyền : p +q 2 = 1 p2AA + 2pqAa + q2aa
nghĩa là p2 = x, 2pq = y, q2 = z
Ví du 1: M t quần thể có cấu trúc : 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa
p = 0,36 + 0,48/2 = 0,6
q = 1 - 0,6 = 0,4
P2 = (0,6)2 = 0,36 = x
2pq = 2 0,6 0,4 = 0,48 = y
q2 = (0,4)2 = 0,16 = z
> quần thể ở trạng thái c n bằng di truyền
Ví du 2: Quần thể có cấu trúc 0,4 AA : 0,2 Aa : 0,4 aa
p = 0,4 + 0,2/2 = 0,5
q = 1 - 0,5 = 0,5
P2 = (0,5)2 0,25 ≠
2pq 2 0,5 0,5 0,5 ≠ y
q2 = (0,5)2 0,25 ≠ z
> quần thể không ở trạng thái c n bằng di truyền
- Trường hợp 1 gen gồm 3 alen : A1, A2, A3 với các tần số tương ứng p, q, r
Cấu trúc di truyền của quần thể ở trạng thái c n bằng là : (p + q + r)2
= 1
II Các dạng bài tập về di truyền quần thể
1 Xác định tần số alen
1.1 Xác định tần số alen khi biết cấu trúc di truyền quần thể
Ví dụ 1: M t quần thể thực vật có 1000 c y Trong có có 500 c y AA, 300 c y Aa, 200
c y aa Xác định tần số alen của quần thể
Hướng dẫn: Tần số alen A p A là: p A [500.2 + 300] / 1000.2) = 0,65
q(a)=1 - 0,65 = 0,35
-Nếu biết cấu trúc di truyền của quần thể là: => p = x + y/2
q = z + y/2
Ví dụ 2: Ở m t quần thể có cấu trúc di truyền là 0,5AA + 0,3Aa + 0,2aa 1 Xác định tần số
alen
của quần thể?
Hướng dẫn: Tần số alen A p A là: p A 0,5 + 0,3/2 0,65, q a 1 - 0,65 = 0,35
1.2 Đối với gen trên NST thường, nếu quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì tần số alen lặn bằng căn bậc hai tần số kiểu hình lặn Biết tần số kiểu hình lặn q 2 (aa) => q (a)
=
Trang 5Ví dụ: Ở m t loài gen A quy định lông đen là tr i hoàn toàn so với a quy định lông trắng
Quần thể đang ở trạng thái c n bằng di truyền và có tỉ lệ lông đen là 64% Tính tần số alen A?
Hướng dẫn: Tỉ lệ lông trắng là: 1 – 0,64 = 0,36
Tần số alen a là: q a 0,6 > p A 1 – 0,6 = 0,4
1.3 Đối với gen lặn trên NST X không có alen tương ứng trên NST Y Nếu quần thể cân bằng, thì tần số alen lặn liên kết với NST X (qX a ) tính bằng (số cá thể đực mắc bệnh / tổng số cá thể đực của quần thể)
q(Xa) = q(XaY) => p(XA) = 1- q(Xa)
*Cấu trúc của quần thể khi c n bằng :
Giới cái XX: p2(XAXA) + 2pq(XAXa) + q2(XaXa) = 1
Giới đực XY: p(XAY) + q(XaY) = 1
*Chú ý: Nếu ét cả quần thể có số cá thể mắc bệnh cả đực và cái là % Ta có: q XaY) +
q2(XaXa 2 Từ đó ta ác định được q Xa > Cấu trúc di truyền của quần
thể
Ví dụ 1: Trong quần thể người tỉ lệ nam mắc bệnh m màu là 1% Khả năng nữ giới mắc
bệnh m màu là:
A.0,01% B 0,05% C 0,04% D 1%
Hướng dẫn: Ta có q(Xa) = q(XaY 0,01 Vậy tỉ lệ nữ m màu là q2(aa) = 0,012 = 0,01%
Ví dụ 2: Trong quần thể người điều tra thấy 12% bị m màu Xác định tỉ lệ nam, nữ m
màu?
A 12% nam m màu, 4% nữ m màu B 20% nam m màu, 4% nữ m màu
C 2% nam m màu, 4% nữ m màu D 20% nam m màu, 2% nữ m màu
Hướng dẫn: Ta có q(XaY) + q2(XaXa) = 2.0,12 => q(a) = 0,2
Tỉ lệ nam m màu là q XaY 20%, tỉ lệ nữ m màu là q2
(XaXa) = 0,22 = 4%
1.4 Đối với một gen có nhiều alen có tần số tương ứng p(A1), q(A2), r(A3) Thì cấu trúc
di truyền của quần thể khi cân bằng là: [p(A1) + q(A2) + r(A3) + ] 2
= 1
1.4.1 Trường hợp các gen di truyền theo kiểu đồng trội
-Xét sự di truyền nhóm máu ở người có ba alen IA,IB, IO với tần số tương ứng là p, q, r Khi quần thể c n bằng di truyền thì cấu trúc di truyền của quần thể là [p IA) + q(IB) + r(IO)]2 = 1 -Tần số nhóm máu A là: p2(IAIA) + 2pr(IAIO)
-Tần số nhóm máu B là: q2(IBIB) + 2qr(IBIO)
-Tần số nhóm máu AB là: 2pq IAIB)
-Tần số nhóm máu O là: r2 (IOIO)
Ví dụ 1:Trong quần thể người nhóm máu O chiếm 4%, nhóm máu B chiếm 21% Xác định
tỉ lệ nhóm máu A của quần thể, biết cấu trúc di truyền ở trạng thái c n bằng
A.0,45 B 0,30 C 0,25 D 0.15
Hướng dẫn: Ta có r2
(IOIO) = 0,04 => r(IO) = 0,2 (1) q2(IBIB) + 2qr(IBIO) =0,21 (2) Từ (1), (2) suy ra q(IB) = 0,3, p(IA 0,5 Vậy tần số nhóm máu A trong quần thể là p2(IAIA) +
2pr(IAIO) =0,45
Ví dụ 2:Trong m t quần thể người c n bằng kiểu gen người ta thấy uất hiện 1% có nhóm
máu O và 28% nhóm máu AB Tỉ lệ người có nhóm máu A và B của quần thể đó là bao nhiêu Biết rằng tần số nhóm máu A cao hơn nhóm máu B
A 56%; 15% B 62%; 9% C 49%; 22% D 63%; 8%
Trang 6Hướng dẫn: Ta cór2 (IOIO) = 0,01 => r(IO) = 0,1 (1) 2pq(IBIO) =0,28 (2) P + q+ r
=1 (3) Từ (1), (2, (3) suy ra q(IB) = 0,2, p(IA 0,7 Vậy tần số nhóm máu A trong quần thể
là p2(IAIA) + 2pr(IAIO) 0,63, tần số nhóm máu B là 0,08
1.4.2 Trường hợp các gen di truyền theo kiểu thứ tự trội lặn khác nhau
-Xét locut A có 3 alen a1, a2, a3 theo thứ tự tr i lặn hoàn toàn a1>a2> a3 với tần số tương ứng
là p,q, r Cấu trúc di truyền của quần thể khi c n bằng là:
p2(a1a1) + 2pq(a1a2) + 2pr(a1a3) + q2(a2a2) + 2qr(a2a3) +r2(a3a3) = 1
Tần số kiểu hình 1: p2(a1a1) + 2pq(a1a2) + 2pr(a1a3)
Tần số kiểu hình 2: q2(a2a2) + 2qr(a2a3)
Tần số kiểu hình lặn: r2(a3a3)
Ví dụ: Màu sắc vỏ ốc sên do m t gen có 3 alen kiểm soát: C1: nâu, C2: hồng, C3: vàng Alen qui định màu n u tr i hoàn toàn so với 2 alen kia, alen qui định màu hồng tr i hoàn toàn so với alen qui định màu vàng Điều tra m t quần thể ốc sên người ta thu được các số liệu sau: Màu n u có 360 con; màu hồng có 550 con; màu vàng có 90 con Xác định tần số các alen
C1, C2, C3? Biết quần thể c n bằng di truyền
A 0,4; 0,4; 0,2 B 0,2 ; 0,5; 0,3 C 0,3; 0,5; 0,2 D 0,2; 0,3; 0,5
Hướng dẫn:
Ta có tần số kiểu hình n u : hồng : vàng tương ứng là 0,36 : 0,55 : 0,09
Ta có r2(C3C3) = 0,09 => r(C3) = 0,3
Ta có q2(C2C2) + 2qr(C2C3) =0,55 = q(C3) = 0,5 => p(C1) = 0,2
1.5 Xác định tần số alen trong trường hợp có tác động của chọn lọc tự nhiên
1.5.1 Ở quần thể tự phối
Đối với quần thể tự thụ phấn có gen g y chết hoặc không có khả năng sinh sản phải
ác định lại cấu trúc di truyền của quần thể sau khi có chọn lọc
Ví dụ 1: M t quần thể tự thụ phấn có kiểu gen ở thế hệ P: 0,45AA: 0,30Aa: 0,25aa Biết
rằng c y có kiểu gen aa không có khả năng kết hạt Tính theo lí thuyết c y không có khả năng kết hạt ở thế hệ F1 là:
A 0,1 B 0,16 C 0,15 D 0,325
Hướng dẫn: Cấu trúc di truyền của quần thể sau khi có chọn lọc là:
AA = 0,45 / (0,45+0,3) = 0,6 Tính lại tổng cho mẫu mới
Aa = 1- 0,6 0,4 Vậy sau 1 thế hệ tự thụ phấn thì tần số kiểu gen aa 0,4.1/4=0,1
1.5.2 ở quần thể giao phối
-Nếu kiểu gen đồng hợp tử lặn g y chết thì tần số alen lặn sau 1 thế hệ chọn lọc bằng q/(1+q)
-Nếu kiểu gen đồng hợp tử lặn g y chết thì tần số alen lặn sau n thế hệ chọn lọc bằng q 0 /(1+n.q 0 )
Ví dụ 1: Quần thể bướm bạch dương ban đầu có pB = 0,01 và qb 0,99, với B là alen đ t biến g y ra màu đen, c n b màu trắng Do ô nhiễm bụi than th n c y mà loài bướm này đậu
bị nhu m đen, nên kiểu hình tr i ưu thế hơn kiểu hình lặn chim ăn s u khó nhìn thấy bướm màu đen trên nền môi trường màu đen Nếu trung bình 20% bướm đen sống sót được cho đến khi sinh sản, trong khi bướm trắng chỉ sống sót đến sinh sản 10%, thì sau m t thế hệ tần
số alen là:
A p = 0,02; q = 0,98 B p= 0,004, q= 0,996
C p = 0,01; q = 0,99 D p= 0,04 ; q = 0,96
Hướng dẫn:Tần số alen qB:
qB = (0,992.10% + 0,01.0,99.20%) / [0,012.20% + 2.0,01.0,99.20% + 0,992.10%]=0,96
Trang 7Ví dụ 2: Quần thể ban đầu đang c n bằng di truyền có q a 0,01, các đồng hợp tử lặn chết
trong dạ con Hãy tính tần số các alen sau 1 thế hệ?
A p(A)=0,9901; q(a)=0,0099 B p(A)=0,9001; q(a)=0,0999
C p(A)=0,9801; q(a)=0,0199 D p(A)=0,901; q(a)=0,099
Hướng dẫn:q(a) = q0/(1+q0) = 0,0099, p(A) = 0,9901
Ví dụ 3: Sau khi quần thể đạt trạng thái c n bằng di truyền có cấu trúc di truyền p02(AA) : 2p0.q0(Aa) : q02 aa , do điều kiện sống thay đổi, những cá thể có kiểu gen aa trở nên không
có khả năng sinh sản Hãy ác định tần số alen q a của quần thể sau 5 thế hệ ngẫu phối?
A q0/(1+5q0) B (1/5.q0)n C q0-(1/5.q0)n D (1-q0)n/2
Hướng dẫn: Áp dụng công thức q n = q 0 /(1+n.q 0 )
1.6 Xác định tần số alen trong trường hợp xảy ra đột biến gen
1.6.1 Với một gen có 2 alen, sự thay đổi tần số alen phụ thuộc cả vào tần số đột biến thuận (u) và tần số đột biến nghịch (v): ∆p = vq-up; ∆q = up – vq
Ví dụ 1: M t quần thể có p 0,8, q 0,2 Nếu tần số đ t biến thuận u 5.10-5, tần số đ t biến nghịch v 2.10-5 Hãy tính tần số alen sau 1 thế hệ:
Hướng dẫn: ∆p vq-up = -3,6.10-5 Vậy p1 = 0,8 - 3,6.10-5 và q1 = 0,2 + 3,6.10-5
1.6.2 Tần số đột biến thuận (u) không thay đổi qua các thể hệ
-Tần số đ t biến gen A thành a sau mỗi thế hệ là u
-Sau 1 thế hệ, tần số alen A: p A p A - p(A).u
Vd: Quần thể ban đầu có p A q a 0,5 Tần số đ t biến A -> a sau mỗi thế hệ là 10-6 Sau bao nhiêu thế hệ thì tần số alen a tăng lên 1,5%
Hướng dẫn: Ban đầu p A q a 0,5
F1: p(A)1 = 0,5 - 0,5.10-6 = 0,5(1-10-6)
F2: p(A)2 = p(A)1 – p(A)1.10-6 =0,5(1-10-6)2
Fn: p(A)n = p(A)n-1 – p(A)n-1.10-6 = 0,5(1-10-6)n
Theo bài ra ta có: p(A)n = 0,5(1-10-6)n = 0,5 – 0,5.1,5% => n=
1.7 Xác định tần số alen trong trường hợp xảy ra nhập cư
*Tốc đ di-nhập gen: m Số giao tử mang gen di nhập / Số giao tử mỗi thế hệ trong quần thể
m Số cá thể nhập cư / tổng số cá thể trong quần thể
-Nếu gọi: q0 : tần số alen trước khi có di nhập
qm: tần số alen trong b phận di nhập
q’: tần số alen sau khi di nhập
m: kích thước nhóm nhập cư
-Thì: q ’ = q 0 - m(q 0 -q m )
Ví dụ 1: Trong m t quần thể gồm 900 con bướm, tần số alen quy định cấu tử chuyển đ ng
nhanh của 1 enzyme p bằng 0,7, và tần số alen quy định cấu tử chuyển đ ng chậm q là 0,3 90 con bướm từ quần thể này nhập cư đến quần thể có q 0,8 Tính tần số alen của quần thể mới
Hướng dẫn: Ta tính được m 90/ 900 0,1 Ta có q’ q0 - m(q0-qm) = 0,8 – 0,1.(0,8-0,3) = 0,75 và p’ 1 – 0,75 = 0,25
Ví dụ 2: M t quần thể cho có q a 0,4 phát tán với tốc đ m 0,1 vào 2 quần thể I: qa=0,9, II: qa 0,1 Thì sau khoảng 30 thế hệ trong 2 quần thể nhận I, II có qa ấp ỉ bằng nhau và bằng qa của quần thể cho
Trang 8
2 Xác định cấu trúc di truyền của quần thể
2.1 Quần thể tự thụ phấn
Quần thể tự phối ban đầu có cấu trúc di truyền AA + y Aa + z aa 1 Sau n thế hệ
tự thụ phấn liên tiếp, thì cấu trúc di truyền của quần thể là:
Aa = y.(1/2)n
AA = x + y.[1-(1/2)n]/2 Lượng dư ra chia đều cho 2 bên
aa = z + y.[1-(1/2)n]/2 = 1 - [ AA + Aa]
Ví dụ 1: Ở ngô, gen A: hạt đỏ, gen a: hạt trắng Trong quần thể ban đầu toàn c y Aa Xác
định tỉ lệ ph n li kiểu hình ở thế hệ F3 tự thụ phấn?
A 62,5% hạt đỏ: 37,5% hạt trắng B 50% hạt đỏ : 50% hạt trắng
C.56,25% hạt đỏ : 43,75% hạt trắng D 75% hạt đỏ : 25% hạt trắng
Ví dụ 2:Cho biết tỉ lệ kiểu gen của quần thể như sau: 1%AA: 64%Aa: 35%aa Xác định cấu
trúc di truyền của quần thể sau 4 thế hệ tự phối ?
A 65%AA: 4% Aa: 31% aa B 1%AA: 64%Aa: 35%aa
C 31%AA: 4%Aa: 65%aa D 46,875%AA: 6,25%Aa: 46,875%aa
2.2 Quần thể ngẫu phối cân bằng Hacdi-Vanbec
Ví dụ 1: Ở m t v ng tỉ lệ người bị bệnh bạch tạng là 1/400 Xác định tỉ lệ kiểu gen của quần
thể ở trạng tái c n bằng di truyền?
A 0,95AA: 0,095Aa:0,005aa C 0,9025AA: 0,095Aa: 0,0025aa
B 0,81AA: 0,18Aa: 0,01aa D 0,095AA: 0,9025Aa: 0,0025aa
Ví dụ 2: Ở người gen đ t biến lặn m: qui định m màu trên NST X không có alen tương
ứng trên Y Alen M không g y m màu Trong quần thể người ở trạng thái c n bằng Hardy – Weinberg về bệnh m màu có tần số người bị m màu là 5,25% Xác định cấu trúc di truyền của quần thể
A nam: 0,95XAY; 0,05XaY; nữ: 0,9025XAXA: 0,095XAXa: 0,0025XaXa
B nam: 0,05XAY; 0,95XaY; nữ: 0,9025XA
XA: 0,095XAXa: 0,0025XaXa
C nam: 0,95XAY; 0,05XaY; nữ: 0,095XAXA: 0,95XAXa: 0,025XaXa
D nam: 0,95XAY; 0,05XaY; nữ: 0,925XA
XA: 0,095XAXa: 0,25XaXa
2.3 Trường hợp xét 2 locut phân li độc lập
Ví dụ:Trong m t quần thể giao phối tự do, ét m t gen có 2 alen A và a có tần số tương ứng
là 0,8 và 0,2; m t gen khác nhóm liên kết với nó có 2 alen B và b có tần số tương ứng là 0,7
và 0,3 Trong trường hợp 1 gen quy định 1 tính trạng, tính trạng tr i là tr i hoàn toàn Tỉ lệ
cá thể mang kiểu hình tr i cả 2 tính trạng được dự đoán uất hiện trong quần thể sẽ là:
A 75% B 81,25% C 51,17% D 87,36%
Hướng dẫn: Tần số kiểu hình A-B- = (A-).(B-) = (1-aa).(1-bb) = 0,96.0,91 = 0,8736
3 Xác định trạng thái cân bằng di truyền của quần thể
3.1 Dấu hiệu xác định quần thể cân bằng di truyền
+Tần số alen 2 giới phải bằng nhau Nếu tần số alen 2 giới không bằng nhau thì quần thể chưa đạt trạng thái c n bằng di truyền
+Cấu trúc di truyền thoả mãn công thức định luật Hardy-Weinberg:
p2 (AA) + 2pq (Aa) = q2 (aa) = 1
+Hoặc tỉ lệ kiểu gen dị hợp và kiểu gen đồng hợp thoả mãn:
Hay p 2 q 2 =(2pq/2) 2
Ví dụ: Cho cấu trúc di truyền của các quần thể sau:
1 100% các cá thể của quần thể có kiểu hình lặn
Trang 92 100% các cá thể của quần thể có kiểu hình tr i
3 100% các cá thể của quần thể có kiểu gen đồng hợp tr i
(4) 0,16XAXA:0,48XAXa:0,36XaXa:0,4XAY:0,6XaY
5 AA+yAa+zaa 1 với y/2 2=x2.z2
6 Quần thể có tần số alen A ở giới XX là 0,8, ở giới XY là 0,2
(7) 0,49AA : 0,42Aa: 0,09aa
8 0,25AA: 0,5Aa: 0,25aa Nhưng kiểu gen aa không có khả năng sinh sản
-Quần thể đạt trạng thái c n bằng di truyền gồm:
A 1,3,4,7 B 2,4,5,8 C 1,3,4,5,7 D 2,4,6,8
3.2 Nếu quần thể chưa cân bằng di truyền thì sau bao nhiêu thế hệ quần thể sẽ cân bằng
di truyền?
-Trường hợp 1: Nếu tần số alen 2 giới bằng nhau nhưng quần thể chưa c n bằng di
truyền, thì chỉ cần sau 1 thế hệ quần thể sẽ đạt trạng thái c n bằng di truyền
-Trường hợp 2: Nếu tần số alen 2 giới khác nhau:
+Nếu gen trên NST thường thì sau 2 thế hệ quần thể sẽ c n bằng di truyền
+Nếu gen trên NST giới tinh thì sau 5-7 thế hệ quần thể sẽ c n bằng di truyền
Giải thích:
+Khi c n bằng thì tần số alen 2 giới bằng nhau: con cái có 2X, con đực có 1X tổng số 3X)
p(A)=1/3p(XA ♂ + 2/3p XA ♀
q(a)= 1/3q(Xa ♂ + 2/3q Xa ♀
+Sau mỗi thế hệ con đực nhận 1X từ mẹ nên tần số alen liên kết giới tính bằng tần số kiểu gen của mẹ Con cái nhận 1X từ bố và 1X từ mẹ, nên tần số alen liên kết giới tính nhận được bằng trung bình c ng tần số kiểu gen của bố và mẹ
Ví dụ 1: Trong 1 quần thể ngẫu phối có: Giới đực : 0,8A :0,2a Giới cái có: 0,4A: 0,6a Gen
qui định tính trạng trên NST thường Sau bao nhiêu thế hệ thì quần thể c n bằng di truyền?
A 1 thế hệ B 2 thế hệ C 3 thế hệ D 5-6 thế hệ
-Ví dụ 2: Cấu trúc di truyền của quần thể: ♀0,2XAXA : 0,6XAXa : 0,2XaXa
♂0,2XAY : 0,8XaY
Hướng dẫn: ♀ p XA
) = 0,5 q(Xa) = 0,5 ♂ p XA) = 0,2 q(Xa) = 0,8 > Quần thể chưa đạt trạng thái c n bằng di truyền
-Khi quần thể c n bằng tần số alen được ác định như sau:
p(XA) = 1/3.0,2 + 2/3.0,5 = 0,4
q(Xa) = 1-0,4 = 0,6
-Cấu trúc di truyền khi quần thể c n bằng:
♀: 0,16XAXA : 0,48XAXa : 0,36XaXa
♂: 0,4XAY : 0,6XaY
4 Bài tập di truyền xác suất về quần thể
4.1 Xác định tỉ lệ kiểu hình trội thông qua tỉ lệ kiểu hình lặn
Cơ sở: Tỉ lệ kiểu hình tr i 100% - tỉ lệ kiểu hình lặn
Ví dụ: Trong quần thể người nhóm máu O chiếm 4%, nhóm máu B chiếm 21% Hai vợ
chồng c ng có nhóm máu B Tính ác suất họ sinh con trai đầu l ng có nhóm máu B?
A.45/98 B 45/49 C 3/16 D 47/49
Hướng dẫn: Ta tính được tần số alen tương ứng là IA
= 0,5, IB= 0,3, IO 0,2 Tần số nhóm máu B là 0,21 Xác suất m t người có nhóm máu B có kiểu gen IBIO là: 2pr / (q2 + 2qr) =
Trang 100,12 / 0,21 4/7 Vậy ác suất cặp vợ chồng này sinh con đầu l ng có máu O là:
4/7.4/7.1/4= 4/49
Vậy ác suất họ sinh con trai đầu l ng có nhóm máu A là 1- 4/49).1/2 = 45/98
4.2 Xác suất kiểu gen dị hợp trong số cá thể có kiểu hình trội 2pq/(p 2 + 2pq)
Ví dụ 1:Ở quần thể Ruồi giấm có th n ám là tr i so với th n đen Quần thể này có tần số
th n đen 36% Chọn ngẫu nhiên 10 cặp th n ám giao phối với nhau theo từng cặp Tính
ác suất để 10 cặp cá thể này đều có kiểu gen dị hợp tử?
A (2/3)10 B.(3/4)20 C (3/4)10 D (2/3)20
Hướng dẫn :Ta có q2
(aa) = 0,36 => q(a) = 0,6, p(A) = 0,4
Xác suất cá thể có kiểu hình tr i có kiểu gen dị hợp là : 2pq/(p 2 + 2pq) = 0,48/0,64=3/4
Xác suất để 10 cặp cá thể th n ám đều có kiểu gen dị hợp tử là : (3/4)2.10
Ví dụ 2: Ở 1 locut trên NST thường có n+1 alen Tần số của 1 alen là ½, trong khi tần số
mỗi alen c n lại là là 1/2n Giả sử quần thể ở trạng thái c n bằng Hardy-Weinberg Xác định tần số các cá thể dị hợp tử?
A (3n-1)/4n B (2n-1)/3n C (3n-1)/2n D (3n-1)/2n
Hướng dẫn :
Tần số của 1 alen là ½ Vậy tần số của mỗi alen c n lại đều là 1/2n
Tần số kiểu gen đồng hợp là : ¼ + n.(1/2n)2
Tần số kiểu gen dị hợp là : 1 – (¼ + n.(1/2n)2) = (3n-1)/4n
Ví dụ 3: Ở quần thể người tỉ lệ bị bệnh bạch tạng là 1/10.000 Xác suất để 1 cặp vợ chồng
bình thường mang gen g y bệnh là bao nhiêu?
A 4% B.0,04% C 1% D 0,01%
Hướng dẫn: ta có q2
(aa) = 1/10.000 => q(a) = 0,01; p(A) = 0,99
Xác suất để 1 cặp vợ chồng bình thường mang gen g y bệnh có kiểu gen dị hợp Aa là: [2pq/(p2 + 2pq)]2 = 0,04%
Ví dụ 4 :Ở người gen đ t biến lặn m nằm trên NST X không có alen trên Y Alen tr i
tương ứng là M không g y m màu Trong quần thể người ở trạng thái c n bằng Hacđi-Vanbec về bệnh m màu có tần số nam giới bị m màu là 5% Xác định tỉ lệ những người mang gen lặn qui định bệnh bạch tạng trong kiểu gen ?
A 14,75% B 7,375% C 0,25% D 9,75%
Hướng dẫn: Ta có q(XA 0,05 Tỉ lệ những người mang gen lặn qui định bệnh bạch tạng trong kiểu gen là : [q(XA
Y) + 2pq (XAXa) + q2(XaXa)]/2 = 0,07375
5 Tính số kiểu gen khác nhau trong quần thể giao phối
Ví dụ 1 M t gen nằm trên NST thường Tính số kiểu gen khác nhau trong quần thể giao
phối trong các trường hợp sau đ y:
a) Gen có 2 alen khác nhau ?
b) Gen có 3 alen khác nhau?
c) Gen có 4 alen khác nhau?
d) Gen có n alen khác nhau?
M t gen trong quần thể giao phối tạo ra 55 kiểu gen khác nhau Hỏi gen đó có bao nhiêu alen khác nhau?
Hướng dẫn:
a) 2 alen khác nhau tạo ra 3 kiểu gen 2* 2+1 /2
b) 6 kiểu gen 3* 3+1 /2
c) 10 kiểu gen 4* 4+1 /2
d) = n*(n+1)/2