Lí do chọn đề tài Hiện nay trong chương trình sinh học 12 THPT có một số quy luật ditruyền được khai thác sử dụng nhiều trong các kì thi đó là: Quy luật phân li Quy luật phân li độc l
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHÂN DẠNG CÁC BÀI TẬP TƯƠNG TÁC GEN DÀNH CHO HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG
Người thực hiện: Phạm Thị Hằng
Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Sinh học
Trang 2MỤC LỤC
1.1 Lí do chọn đề tài 1
1.2 Mục đích nghiên cứu 2
1.3 Đối tượng nghiên cứu 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu 2
1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm 2
B NỘI DUNG SÁNG KIẾN 2
I Hệ thống kiến thức trọng tâm 2
1 Khái niệm tương tác gen 2
2 Cơ sở tế bào học 2
3 Phân loại 2
4 Ý nghĩa 3
II Phương pháp nhận biết và giải các bài tập tương tác gen: 3
1 Phương pháp nhận biết 2 gen không alen cùng quy định một tính trạng 3
2 Phân dạng bài tập tương tác gen và phương pháp giải 4
2.1 Dạng 1: Bài toán tương tác gen đơn thuần 4
a Dạng toán thuận 4
b Dạng toán nghịch 5
c Từ cơ sở sinh hóa xác định kiểu tương tác 6
2.2 Dạng 2: Vận dụng toán xác suất vào tương tác gen 8
2.3 Dạng 3: Bài toán tương tác gen kết hợp với 1 qui luật di truyền khác 10
a Tương tác gen và liên kết gen 10
b Tương tác gen và hoán vị gen 12
c Tương tác gen và liên kết với giới tính 14
d Tương tác gen và di truyền học quần thể 15
2.5 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 16
C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 19
1 Kết luận 19
2 Đề nghị 19
Trang 3A MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài
Hiện nay trong chương trình sinh học 12 THPT có một số quy luật ditruyền được khai thác sử dụng nhiều trong các kì thi đó là:
Quy luật phân li
Quy luật phân li độc lập
Quy luật di truyền liên kết
Quy luật di truyền liên kết với giới tính
Quy luật tương tác gen không alen
Trong các quy luật trên, có những quy luật học sinh có thể hiểu nhanh vàvận dụng được ngay nhưng có những quy luật lại khó đối với học sinh Trongkhi đó các kì thi học sinh giỏi, đại học thường hay lồng ghép hoặc đưa vào đềthi
Trong thực tế quá trình giảng dạy môn sinh học tại trường THPT HàmRồng - TP Thanh Hoá tôi nhận thấy việc giải được, giải nhanh, giải chính xácbài tập sinh học phần các quy luật di truyền là một vấn đề còn gặp nhiều vướngmắc và khó khăn Hơn nữa, thời gian để chữa bài tập quy luật di truyền rất ít, chỉ
có một tiết Quỹ thời gian đó chưa đủ để giáo viên hướng dẫn học sinh cách giảibài tập vận dụng củng cố lý thuyết thì khó mà để dẫn dắt các em có được kỹnăng giải bài tập quy luật di truyền Qui luật di truyền tương tác gen và các dạngliên quan xuất hiện nhiều trong các đề thi Đây là qui luật hay nhưng khó, kíhiệu phức tạp dễ gây cảm giác không hứng thú cho học sinh nên học sinh ngạilàm, hay bỏ qua, có khi không đọc đề thi
Bài “Sự tác động của nhiều gen và tính đa hiệu của gen’’ theo phân phốichương trình có 1 tiết, nội dung của bài chỉ đề cập đến hiện tượng tương tác genđơn thuần dạng bổ trợ và cộng gộp, không có dạng tương tác át chế nhưng trongcác câu hỏi thi tốt nghiệp, thi đại học, thi học sinh giỏi các cấp vẫn có bài tậpdạng tương tác át chế, ngoài ra còn có dạng bài tập tổng hợp liên quan đến sự ditruyền của các tính trạng chịu sự chi phối của quy luật tương tác gen - phân liđộc lập, tương tác gen - liên kết gen hoàn toàn; tương tác gen - hoán vị gen;tương tác gen - di truyền liên kết với giới tính, các bài tính xác suất liên quanđến tương tác gen Đây là các dạng bài tập khó đối với học sinh
Mặt khác, Bộ GD&ĐT đã áp dụng hình thức thi trắc nghiệm môn sinhhọc từ năm học 2006 - 2007 đến nay trong các kì thi tốt nghiệp THPT, đại học -cao đẳng Kiến thức trong mỗi đề thi rộng bao quát chương trình Học sinhmuốn đạt kết quả cao, bên cạnh việc trả lời đúng còn phải nhanh
Trước thực trạng trên tôi đã mạnh dạn đưa ra hệ thống các dạng bài tậpliên quan đến quy luật tương tác gen và đề xuất phương pháp giải nhanh Mongmuốn các em tích cực chủ động vận dụng giải thành công những bài tập quy luật
di truyền trong các đề thi, tài liệu tham khảo, đồng thời góp một phần nhỏ tháo
Trang 4gỡ phần nào vướng mắc cho đồng nghiệp với đề tài: “Phân dạng bài tập tương tác gen dành cho học sinh lớp 12 trường THPT Hàm Rồng”.
1.2 Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu phương pháp giải bài tập nhanh và hiệu quả cho phần tươngtác gen giúp học sinh học tốt các dạng bài tập của qui luật di truyền tương tácgen
1.3 Đối tượng nghiên cứu
- Chương trình ôn thi học sinh giỏi và ôn thi THPT Quốc gia lớp 12
- Học sinh lớp 12 trường THPT Hàm Rồng, TP Thanh Hóa
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Hệ thống lại kiến thức trọng tâm phần tương tác gen
- Hệ thống cụ thể chi tiết các dạng bài tập phần này
- Đề xuất phương pháp giải cụ thể
- Giới thiệu các ví dụ cụ thể và các bài tập vận dụng
1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm
Hệ thống hóa toàn bộ các dạng bài tập tương tác gen
Giúp học sinh có cái nhìn tổng quát về các dạng bài tập tương tác và cóphương pháp giải nhanh nhất
B NỘI DUNG SÁNG KIẾN
I Hệ thống kiến thức trọng tâm
1 Khái niệm tương tác gen
- Nhiều gen không alen có thể tương tác với nhau cùng quy định một tính
Trang 5– Khi lai F1 dị hợp về 2 cặp gen với nhau được F2 có các tỉ lệ:
+ 15 : 1
+ 1: 4 : 6 : 4 : 1
4 Ý nghĩa
– Làm tăng xuất hiện biến dị tổ hợp, xuất hiện tính trạng mới chưa có ở bố
mẹ Mở ra khả năng tìm kiếm những tính trạng mới trong công tác lai tạo giống
II Phương pháp nhận biết và giải các bài tập tương tác gen:
1 Phương pháp nhận biết 2 gen không alen cùng quy định một tính trạng
– Đề bài cho liên quan đến 1 tính trạng.
– Dựa vào đề bài cho là kết quả của phép lai 2 cặp gen dị hợp với nhau
hay kết quả lai phân tích Fb hay cơ thể dị hợp về 2 cặp gen lai với cơ thể khác đểbiện luận tính trạng đó do 2 hay nhiều cặp gen chi phối
– Cụ thể, các tỉ lệ sau:
Kiểu tương
tác
Phép lai AaBb x AaBb
Lai phân tích AaBb x aabb
AaBb x Aabb (AaBb x aaBb)
7 : 1(1 : 3 : 3 : 1)
Tóm lại: Khi xét sự di truyền của 1 tính trạng, điều giúp chúng ta nhận
biết tính trạng đó được di truyền theo quy luật tương tác của 2 gen không alen là
Trang 6+ Tính trạng đó được phân li KH ở thế hệ sau theo tỉ lệ 9:3:3:1 hay biếnđổi của tỉ lệ này.
+ Tính trạng đó được phân li KH ở thế hệ sau theo tỉ lệ 3:3:1:1 hay biếnđổi của tỉ lệ này
+ Kết quả lai phân tích xuất hiện tỉ lệ KH 1:1:1:1 hay biến đổi của tỉ lệnày
2 Phân dạng bài tập tương tác gen và phương pháp giải.
2.1 Dạng 1: Bài toán tương tác gen đơn thuần
a Dạng toán thuận
Nhận biết: Cho biết kiểu tương tác, kiểu gen của P, tìm tỉ lệ phân li ở đời
con
Phương pháp:
- Bước 1: Quy ước gen.
- Bước 2: Xác định kiểu gen, kiểu hình ở đời con thông qua sơ đồ lai.
Lưu ý: Sử dụng phép nhân xác suất hoặc sơ đồ phân nhánh để tìm tỉ lệkiểu gen, kiểu hình
Ví dụ: Màu lông ở thỏ do 2 cặp gen nằm trên hai cặp NST thường qui
định Trong đó: B qui định lông xám, b: qui định lông nâu; A át chế B; b chomàu lông trắng; a: không át Cho thỏ lông trắng lai với thỏ lông nâu được F1toàn thỏ lông trắng Cho F1 lai với nhau được F2 Trong số thỏ lông trắng thuđược ở F2, tính theo lí thuyết số thỏ lông trắng đồng hợp chiếm tỉ lệ bao nhiêu?
- Bước 2: Xác định kiểu gen, kiểu hình ở đời con thông qua sơ đồ lai.
P: AABB (Trắng) x aabb (Nâu)
Trang 7b Dạng toán nghịch
Nhận biết: Cho biết kiểu hình của bố mẹ (P), tỉ lệ phân li đời con, xác
định kiểu gen của P
+ Khi lai F1 với cá thể khác tạo ra F2 có 8 kiểu tổ hợp như: 3:3:1:1; 4:3:1;3:3:2; 5:3; 6:1:1; 7:1 (8 = 4.2 một bên P cho 4 loại giao tử, một bên P cho 2loại giao tử)
+ Khi lai phân tích F1 tạo ra F2 có 4 kiểu tổ hợp như: 3:1; 1:2:1; 1:1:1:1.(4 = 4.1 một bên P cho 4 loại giao tử, một bên P cho 1 loại giao tử)
- Bước 2: Quy ước gen.
- Bước 3: Xác định kiểu gen của P và lập sơ đồ lai.
( Lưu ý: Tương tác bổ trợ có 2 trường hợp vì vai trò của 2 gen trội như nhau).
Ví dụ: Người ta cho một cây hoa (X) giao phấn với với 2 cây khác:
- Với cây I thu được F1-1 : 101 cây hoa đỏ: 203 cây hoa hồng: 100 cây hoatrắng
- Với cây II thu đượcF1-2: 55 cây hoa đỏ : 37 cây hoa hồng : 6 cây hoatrắng
Biện luận và viết sơ đồ lai cho mỗi trường hợp Biết gen nằm trên NSTthường
tượng tương tác gen kiểu bổ trợ.
- Bước 2: Quy ước gen.
Quy ước: A-B- : hoa đỏ
aaB-; A-bb: hoa hồng
aabb: hoa trắng
- Bước 3: Xác định kiểu gen của P và lập sơ đồ lai
Trang 8Sơ đồ lai: P: AaBb (đỏ) x AaBb (đỏ)
G: AB, Ab, aB, ab AB, Ab, aB, ab
F1-2: 9 A-B- : 3 A-bb : 3 aaB- : 1aabb
+ Sơ đồ lai: P: AaBb (đỏ) x aabb (trắng)
G: AB, Ab, aB, ab ab
F1-1: 1 AaBb : 1 Aabb : 1 aaBb : 1aabb
1 đỏ: 2 hồng : 1 trắng
c Từ cơ sở sinh hóa xác định kiểu tương tác
Nhận biết: Về thực chất trong các kiểu tương tác giữa các gen không alen
thì chính cácgen không trực tiếp tương tác với nhau mà chỉ các sản phẩm củachúng như các enzym (bản chất Protein) hay giữa các sản phẩm sau hoạt độngcủa enzym phốihợp gây ảnh hưởng qua lại theo những cách khác nhau dẫn đến
sự biểu hiện kiểu hình khác nhau
Trường hợp có 2 sản phẩm enzym của 2 gen không alen tương tác vớinhau:
- Để làm xuất hiện một kiểu hình mới trong trường hợp tương tác bổ trợ
- Enzym do gen này ức chế hoạt động của enzym được tạo ra do gen kháckhông alen trong trường hợp tương tác át chế
- Cùng làm tăng cường biểu hiện của một tính trạng trong trường hợptương tác cộng gộp
Phương pháp:
- Bước 1: Xác định kiểu tương tác và qui ước gen
Dựa vào ảnh hưởng của các enzim để xác định kiểu gen qui định các kiểuhình tương ứng từ đó xác định kiểu tương tác
- Bước 2: Lập sơ đồ lai tính toán các yêu cầu đề bài.
Ví dụ : Ở một loài hoa, xét ba cặp gen phân li độc lập, các gen này quy
định các enzim khác nhau cùng tham gia vào một chuỗi phàn ứng hóa sinh đểtạo nên sắc tố ở cánh hoa theo sơ đồ sau:
Trang 9Các alen lặn đột biến a, b, c đều không tạo ra được các enzim A, B và Ctương ứng Khi các sắc tố không được hình thành thì hoa có màu trắng Cho câyhoa đỏ đồng hợp tử về cả ba cặp gen giao phấn với cây hoa trắng đồng hợp tử về
ba cặp gen lặn, thu được F1 Cho các cây F1 giao phấn với nhau, thu được F2.Biết rằng không xảy ra đột biến Có bao nhiêu phát biểu sau đây là đúng về mặt
lý thuyết?
(1) Ở F2 có 8 kiểu gen qui định kiểu hình hoa đỏ
(2) Ở F2 có 12 kiểu gen qui định kiểu hình trắng
(3) Ở F2, kiểu hình hoa vàng có ít kiểu gen qui định nhất
(4) Trong số hoa trắng ở F2, tỉ lệ hoa trắng có kiểu gen dị hợp là 78,57%.(5) Nếu cho tất cả các cây hoa đỏ ở F2 tạp giao, tỉ lệ hoa trắng thu được ởđời lai là 29,77%
Giải
Bước 1: Xác định kiểu tương tác và qui ước gen
Quy ước: A-B-C: Đỏ; A-B-cc: Vàng; Các kiểu gen còn lại quy định hoavàng
Bước 2: Lập sơ đồ lai tính toán các yêu cầu đề bài.
+ Tổng số loại kiểu gen = 3 × 3 × 3 = 27 loại kiểu gen
+ Tổng số loại kiểu gen quy định hoa vàng = A-B-cc (AA + Aa)(BB +Bb)cc = 2 × 2 × 1 = 4
+ Số kiểu gen quy định hoa trắng = 27 – 8 – 4 = 15
Trang 10Gen K Gen L Gen M
; Vàng F3
64729
2.2 Dạng 2: Vận dụng toán xác suất vào tương tác gen
Nhận biết: Có thể hướng dẫn học sinh vận dụng toán xác suất trong giải
các bài tập tương tác gen một cách linh hoạt
+ Trường hợp tương tác cộng gộp
Khi bố và mẹ đều có kiểu gen giống nhau và dị hợp về n cặp gen
Ở F1:-Loại cá thể có m alen trội (m≤2n) chiếm tỉ lệ C m
2n /4 n
- Loại cá thể có n alen trội chiếm tỉ lệ lớn nhất (khi đó n = m) C n n /4 n
Khi các gen tương tác cộng gộp theo kiểu tương tác cứ 1 alen trội làm
tăng hoặc giảm sự biểu hiện của kiểu hình, cơ thể P có n cặp gen dị hợp phân li độc lập tự phối hoặc ngẫu phối tạo ra 2n + 1 loại kiểu hình.
Phương pháp:
Bước 1: Xác định dạng tương tác gen
Bước 2: Xác định tỉ lệ và công thức toán phù hợp
Ví dụ 1: (Đề thi THPT Quốc Gia năm 2014) Ở một loài hoa, xét ba cặp
gen phân li độc lập, các gen này quy định các enzim khác nhau cùng tham vàomột chuỗi phản ứng hóa sinh để tạo nên sắc tố ở cánh hoa theo sơ đồ sau:
Chất không
màu 1
Trang 11Các alen lặn đột biến k, l, m đều không tạo ra được các enzim K, L và Mtương ứng Khi các sắc tố không được hình thành thì hoa có màu trắng Cho câyhoa đỏ đồng hợp tử về cả ba cặp gen giao phấn với cây hoa trắng đồng hợp tử về
ba cặp gen lặn, thu được F1 Cho các cây F1 giao phấn với nhau, thu được F2.Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, trong tổng hợp số cây thu được ở
F2, số cây hoa trắng chiếm tỉ lệ
Giải:
Bước 1: Xác định dạng tương tác gen
- Theo đề bài: K-L-M-: hoa đỏ; K-L-mm : hoa vàng; các KG còn lại đềucho hoa trắng
Ví dụ 2: Ở một loài thực vật, tính trạng chiều cao cây do 3 cặp gen Aa,
Bb và Dd nằm trên 3 cặp NST thường khác nhau tương tác theo kiểu cộng gộp.Cây có kiểu gen đồng hợp lặn có chiều cao 120cm; Trong kiểu gen, cứ có thêmmột alen trội thì cây cao thêm 10cm Cho cây thấp nhất giao phấn với cây caonhất (P) tạo ra F1 gồm tất cả các cây có kiểu gen giống nhau, F1 tự thụ phấn thuđược F2 Biết không xảy ra hiện tượng đột biến Theo lí thuyết, có bao nhiêuphát biểu sau đây đúng?
1.Cây cao nhất có chiều cao 180cm
2.Ở F2, loại cây có chiều cao 130cm chiếm tỉ lệ là 3/32
3.Ở F2, loại cây có chiều cao 150cm chiếm tỉ lệ là 5/16
4.Ở F2, loại cây cao nhất chiếm tỉ lệ 1/64
Giải : Cả 4 phát biểu đều đúng → Đáp án D
1.Cây cao nhất có chiều cao 180 cm → Đúng Cây cao nhất mang 6 alentrội nên chiều cao sẽ là 120+6×10 =180 cm
2.Ở F2, loại cây có chiều cao 130c m chiếm tỉ lệ là 323 → Đúng Cây cao
130 cm chính là cây có 1 alen trội Như vậy, có 3 cặp gen di hợp (n = 3) và cầntìm loại kiểu gen có 1 alen trội (m = 1)
Áp dụng công thức, ta có loại cây cao 130cm (có 1 alen trội) chiếm tỉ lệ
Trang 123.Ở F2, loại cây có chiều cao 150cm chiếm tỉ lệ là 3/32 → Đúng Cây cao150cm chính là cây có 3 alen trội Như vậy, có 3 cặp gen dị hợp (n = 3) và cầntìm loại kiểu gen có 3 alen trội (m = 3).
Áp dụng công thức, ta có loại cây cao 150cm (có 3 alen trội) chiếm tỉ lệ
3 m
6 2n
6 2n
a Tương tác gen và liên kết gen
(1 tính trạng do 2 cặp gen không alen tương tác, 1 tính trạng do 1 cặp genquy định liên kết với 1 trong 2 gen quy định tính trạng do tương tác)
các gen liên kết đối
+ Ngoại lệ, đối với tương tác át chế 13 : 3, tỉ lệ chung về cả hai tínhtrạng là 9 : 3 : 4 sẽ phù hợp cả liên kết đồng và liên kết đối
Phương pháp:
– Bước 1: Biện luận xác định quy luật di truyền
+ Tách riêng từng tính trạng để xét: có 1 tính trạng di truyền tương tác, 1tính trạng do 1 cặp gen quy định
+ Xét chung: Tỉ lệ kiểu hình chung cho cả hai tính trạng không bằng tích
của hai nhóm tỉ lệ khi xét riêng và thấy giảm xuất hiện biến dị tổ hợp gen quyđịnh tính trạng di truyền theo quy luật của Menđen đã liên kết hoàn toàn với 1trong 2 gen quy định tính trạng do tương tác
– Bước 2: Xác định kiểu gen
Trang 13Xác định các gen liên kết đồng hay đối dựa vào sự xuất hiện hay khôngxuất hiện loại kiểu hình có kiểu gen duy nhất (vd: đời sau xuất hiện kiểu hình cókiểu gen aa bbdd P đều có giao tử abd liên kết đồng)
Xác định gen nào liên kết, gen nào phân li độc lập.(chú ý nếu là kiểutương tác có một cách quy ước gen, vai trò A = B ( 9: 6: 1; 9: 7; 15: 1) ta chọn
cả 2 trường hợp
– Bước 3: Viết sơ đồ lai
Ví dụ: Cho cây (P) thân cao, hoa đỏ tự thụ phấn, thu được F1 gồm: 37,5%cây thân cao, hoa đỏ; 37,5% cây thân cao, hoa trắng; 18,75% cây thân thấp, hoađỏ; 6,25% cây thân thấp, hoa trắng Biết tính trạng chiều cao cây do một cặp genquy định, tính trạng màu sắc hoa do hai cặp gen khác quy định, không có hoán
vị gen và không xảy ra đột biến Nếu cho cây (P) giao phấn với cây có kiểu genđồng hợp tử lặn về ba cặp gen trên thì tỉ lệ phân li kiểu hình ở đời con là
A 1 cây thân thấp, hoa đỏ : 1 cây thân thấp, hoa trắng : 1 cây thân cao,hoa đỏ : 1 cây thân cao, hoa trắng
B 3 cây thân cao, hoa đỏ : 1 cây thân thấp, hoa trắng
C 1 cây thân thấp, hoa đỏ : 2 cây thân cao, hoa trắng : 1 cây thân thấp,hoa trắng
D 1 cây thân thấp, hoa đỏ : 1 cây thân cao, hoa trắng : 2 cây thân thấp,hoa trắng
9B-D Với (3 : 1)(9 : 7) ¿ 6 : 6 : 3 : 1 có sự liên kết giữa gen quy địnhchiều cao cây với gen quy định màu sắc hoa Và tỷ lệ cây thấp, hoa trắng =6,25% các gen liên kết hoàn toàn
– Bước 2: Xác định kiểu gen.
Xác định các gen liên kết đồng hay đối dựa vào sự xuất hiện hay khôngxuất hiện loại kiểu hình có kiểu gen duy nhất
- Theo đề bài, cây thấp, hoa đỏ có KG aa, B-D- a liên kết với B hoặc aliên kết với D
Bước 3: Viết sơ đồ lai.
- KG cây P có thể là:
AB Dd
ab hoặc
Ad Bb