Lí do chọn đề tài: Trong chương trình sinh học THCS đặc biệt là chương trình sinh học 9 thì kĩ năng giải một số dạng bài tập di truyền học quần thể là đề tài hay, khó và mới đối với học
Trang 1MỤC LỤC
20 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC XÊP 15 LOẠI
Trang 2Phần I: MỞ ĐẦU
I Lí do chọn đề tài:
Trong chương trình sinh học THCS đặc biệt là chương trình sinh học 9 thì kĩ năng giải một số dạng bài tập di truyền học quần thể là đề tài hay, khó và mới đối với học sinh nhưng lại rất thiết thực, gần gũi với đời sống Các kiến thức, cac dạng bài tập này có nhiều trong đề thi học sinh giỏi cấp huyện, câp tỉnh trên toàn quốc Đặc biệt có rất nhiều dạng bài tập mà học sinh sẽ gặp và phải giải quyết, cả khi lên học ở các bậc phổ thông trung học, trung cấp chuyên nghiệp, cao đẳng, đại học sau này
Là một giáo viên thường xuyên tham gia bồi dưỡng đội tuyển hoc sinh gioi sinh học 9, tôi nhận thấy đây là dạng bài tập nhiều năm có trong đề thi hoc sinh gioi các câp, tuy nhiên các dạng bài tập này khó và hoc sinh dễ bịị̣ nhầm lẫn Hơn nữa ở cấp THCS, học sinh được nghiên cứu về di truyền học quần thể rất ít và đa số còn
mơ hồ, lúng túng, mang tính mò mẫm nên ảnh hưởng nhiều đến chất lượng giáo dục mũi nhọn Hiện tại có nhiều chuyên đề, sáng kiến kinh nghiệm trên internet đề cập đến nội dung này nhưng chưa có sự phân dạng cụ thể, chủ yếu là tài liệu dành cho hoc sinh THPT nên không phù hợp với đối tượng hoc sinh THCS
Vì vậy tôi viết đề tài này để tổng hợp lại nội dung cụ thể nhất, thiết thực, gần với khả năng tiếp thu của học sinh lớp 9 nhất, từ đó hướng dẫn học sinh phương
pháp làm hiệu quả nhất Nên tôi đã chọn đề tài “Phương pháp giải một số dạng bài tập di truyền học quần thể trong bồi dưỡng học sinh khá giỏi môn sinh học 9”.
II Mục đích nghiên cứu:
Giúp học sinh có kĩ năng giải đúng, giải nhanh bài tập di truyền học quần thể Từ đó các em có thể giải thích được một số hiện tượng trong tự nhiên, khơi gợi niềm hứng thú, say mê môn sinh học
Giúp các đồng nghiệp tham khảo để có thể vận dụng tốt hơn trong công tác giảng dạy về các bài tập di truyền hoc quân thê
III Đối tượng nghiên cứu:
Đề tài sẽ nghiên cứu về di truyền học quần thể trong dạy học môn sinh học 9, tổng hợp và phân loại các dạng bài tập khác nhau, từ đó đưa ra phương pháp giải cho từng dạng
IV Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lí thuyết: Tôi đã nghiên cứu các tài liệu lí luận dạy học môn Sinh học, tài liệu về tâm lí học, sách giáo khoa - sách giáo viên sinh học 9, sách Bồi dưỡng HSG Sinh học 9 - NXB Đại học quốc gia Hà Nội của Phạm Khắc Nghệ, Phương pháp giải bài tập di truyền và sinh thái lớp 9 - NXB giáo dục của Lê Ngọc Lập, một số đề thi học sinh giỏi các tỉnh và đề thi vào lớp 10 chuyên sinh, để làm cơ sở địị̣nh hướng cho quá trình nghiên cứu
2
Trang 3Phương pháp điều tra khảo sát thực tế thu thập thông tin: Thu thập thông tin
từ đồng nghiệp trong và ngoài huyện, từ những học sinh trong đôịtuyên hoc sinh gioi do bản thân trực tiếp phụ trách
Phương pháp thống kê sử lí số liệu: Từ kết quả nghiên cứu, thu thập được tôi
đã thống kê, xử lí thông tin từ đó rút ra được phương pháp giải một số dạng bài tập
di truyền học quần thể trong bồi dưỡng học sinh khá giỏi môn sinh học 9
Trang 4Phần II: NỘI DUNG
I Cơ sở lí luận:
Chương trình Sinh học 9 hiện hành là tổng hợp của chương trình sinh học 10,
11, 12 cũ có bỏ bớt phần tiến hoá và một số bài có đơn giản hoá Tuy nhiên, kiến thức để các em đi thi học sinh giỏi không chỉ đơn thuần là kiến thức trong sách giáo khoa nên với mức độ tư duy của học sinh lớp 9 chương trình này là khá nặng, lượng kiến thức đối với học sinh giỏi là rất rộng Trong sách giáo khoa Sinh học 9 phần di truyền học quần thể không được sắp xếp thành một chương riêng mà kiến thức nằm rải rác ở một số chương, tuy nhiên trong các đề thi hoc sinh gioi cấp huyện, cấp tỉnh dạng bài tập này vẫn thường xuyên có Vì thế học sinh gặp nhiều khó khăn khi giải dạng bài tập này
Để giải được bài tập phần này yêu cầu học sinh phải nắm vững các kiến thức
về di truyên hoc sau:
1 Môṭsô khai niêm::
- Thu phân la hiêṇ tương hat phân tiêp xuc vơi đâu nhuy
- Tư thu phân là hiện tượng hạt phấn rơi vao đâu nhuỵ của hoa cùng cây
- Giao phân la hiêṇ tương hat phân cua hoa nay rơi trên đâu nhuy cua hoa khac cây
2 Quy luâṭphân li của Menđen:
a Nội dung quy luật phân li: Trong quá trình phát sinh giao tử, mỗi nhân tố di truyền trong cặp nhân tố di truyền phân li về một giao tử và giữ nguyên bản chất như ở cơ thể P thuần chủng [1]
b Phương pháp giải một số dạng bài tập tuân theo quy luâṭphân li:
- Bài toán thuận: [2]
+ Bước 1: Biện luân, quy ước gen:
- Xác địị̣nh tính trội - lặn, tính thuần chủng của P
- Xác địị̣nh được quy luận chi phối phép lai
- Quy ước gen
+ Bước 2: Xác địị̣nh kiểu gen của P
+ Bước 3: Viết sơ đồ lai, xác địị̣nh tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình của F
- Bài toán nghịch:
+ Bước 1: Biêṇ luân,ị̣ quy ươc gen: Phân tích tỉ lệ kiểu hình của đời con thành tỉ lệ quen thuộc Dựa vào tỉ lệ quen thuộc suy ra tính trội tính lặn, quy luật chi phối phép lai, tính thuần chủng của P Nếu đời con có tỉ lệ kiểu hình:
- F (3 : 1) tuân theo địị̣nh luật phân li của Menđen
> Tính trạng chiếm tỉ lệ 34 là tính trạng trội hoàn toàn so với tính trạng chiếm tỉ lệ 1 Vậy thế hệ trước dịị̣ hợp 1 cặp gen (P: Aa x Aa)
4
- F (1 : 1) là kết quả của phép lai phân tích Vậy P: Aa x aa
[2]Tham khao tư tai liêụ tham khao thư 2: Sách phương pham giai bai tâpị̣ di truyên
Trang 5+ Bước 2: Xác địị̣nh kiểu gen, kiểu hình của bố mẹ.
+ Bước 3: Lập sơ đồ lai và xác địị̣nh kết quả
II Thực trạng vấn đề:
1 Thực trạng:
Từ các số liệu thu được trong quá trình điều tra, tôi có nhận xét như sau: Nguồn tài liệu viết về bài tập di truyền học quần thể nhiều, đa dạng nhưng chưa phân loại rõ ràng, còn lộn xộn gây khó hiểu cho hoc sinh cấp THCS Một số giáo viên còn lúng túng khi hướng dẫn hoc sinh làm các dạng bài tập này Hoc sinh gặp khó khăn khi tiếp cận các dạng đề khác nhau liên quan đến di truyền học quần thể, thường hay nhầm lẫn
Trước khi tiến hành áp dụng đề tài này, tôi tiến hành khảo sát đội tuyển hoc sinh gioi môn sinh hoc 9 về một số dạng toán liên quan đến di truyên hoc quân thê Kết quả như sau:
2 Kết quả thực trạng:
Năm hoc Tông Điểm <5 5 Điểm <7 7 Điểm <9 9 Điểm
Kết quả kiểm tra đánh giá học sinh cho thấy: Sự hiểu biết của học sinh về bài tập di truyền học quần thể còn mơ hồ Một số ít học sinh co làm được nhưng cách giải chưa khoa học va con nhâm lân
III Các giải pháp:
Sau khi học sinh nắm vững phần lí thuyết cũng như bài tập quy luật phân li của Menđen tôi đã hướng dẫn hoc sinh học và làm bài tập di truyền học quần thể
1 Đặc điểm nhận dạng:
Là dạng bài tập về sự di truyền môṭtinh trang nao đo của các cá thể trong một quần thể sinh vật nào đó (như tính tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình ở đời con của quần thể) Dạng bài tập này liên quan đến các dạng quần thể là quần thể tự phôi, quần thể ngẫu phối (các cá thể trong quần thể giao phối tự do, ngâu nhiên với nhau)
2 Phương pháp giải:
- Trong mỗi quần thể, mỗi kiểu gen có một tỉ lệ nhất địị̣nh
2.1 Quần thể tự phôi:
2.1.1 Cach giai
Trang 6* Dang 1: Nếu thế hê :xuất phat P có thanh phân kiêu gen la 100% dị hợp Aa, tư phôi qua n thế hê.:Xac đinh thanh phân kiêu gen ở đời con F n [3]
+ Tỉ lệ kiểu gen dịị̣ hợp Aa ở thế hệ n là: Aa = 1 n
1 n
[3] Tham khao tư tai liêụ tham khao thư 3: Sách Bôi dương hoc sinh gioi sinh hoc 9
+ Tỉ lệ KG đồng hợp trôịAA = aa = 1 2
2
* Dang 2: Nếu thế hê :xuất phat P có thanh phân kiêu gen la xAA + yAa + zaa =
1, tư phôi qua n thế hê.:Xac đinh thanh phân kiêu gen ở đời con F n
- Cach 1: Trong mỗi quần thể, mỗi ca thê (môi kiểu gen) có một tỉ lệ nhất địị̣nh (x la
ti lê ị̣kiêu gen AA, y la ti lê ị̣kiêu gen Aa, z la ti lê ị̣kiêu gen aa) Khi các cá thể (hay các kiểu gen) tự phôi với nhau thì ta đăṭtỉ lệ của kiểu gen đó làm hệ số phép lai Tỉ
lệ kiểu gen, ti lê ị̣kiêu hinh đời con bằng hệ số này nhân với tỉ lệ phân li bình thường của phép lai đó
Chú ý: Cach nay thường chỉ ap dụng với những bai ma yêu cầu tính tỉ lê ̣ kiểu gen, tỉ lê ̣kiểu hình ở đời F 1
- Cach 2: Nếu thế hệ bao đầu P cua môṭquân thê co tỉ lệ kiểu gen la:, tư thu phân liên tuc qua nhiêu thê hê ị̣thi đên đơi thư Fn co: [3]
+ Tỉ lệ kiểu gen dịị̣ hợp Aa ở thế hệ n là: Aa = y.1 n
1
2
+ Tỉ lệ KG đồng hợp trôịAA = x + y 2
1 n
1
2 + Tỉ lệ kiểu gen đồng hợp lặn aa = z + y.
2
2.1.2 Ví dụ:
- Vi du dang 1: Một quần thể cây ăn quả ở thế hệ xuất phát (P) có 100% cây
có kiểu gen Aa Hãy xác định tỷ lệ kiểu gen ở thế hệ F 5 khi cac ca thê trong quân thê tự thụ phấn bắt buộc với nhau.
Giai: + Tỉ lệ kiểu gen dịị̣ hợp Aa ở thế hệ 5 là: Aa = 1 5 1
+ Tỉ lệ KG đồng hợp trôịAA = aa = 2 64
2
- Vi du dang 2:
[3] Tham khao tư tai liêụ tham khao thư 3: Sách Bôi dương hoc sinh gioi sinh hoc 9
6
Trang 7Một quần thể cây ăn quả ở thế hệ xuất phát (P) có 1/3 số cây có kiểu gen
AA, 2/3 số cây có kiểu gen Aa Hãy xác định tỷ lệ kiểu gen ở thế hệ tiếp theo (F 1 ) khi cho cac ca thê trong quân thê tự thụ phấn bắt buộc với nhau.
Giai:
- Cach 1: Cac ca thê tự thụ phấn bắt buộc vơi nhau ta có sơ đồ lai sau:
Các phép lai xảy ra (P x P) TL kiểu gen ở F1
2/3 (Aa x Aa) = 2/3 (1/4AA + 2/4Aa + 1/4aa)
= 1/6AA + 2/6Aa + 1/6 aa TLKG đơi con = 3/6 AA + 2/6 Aa + 1/6 aa
- Cach 2: Vơi n = 1, x = 1/3, y = 2/3, z = 0, thay vao công thưc ta co:
+ Tỉ lệ kiểu gen dịị̣ hợp Aa ở thế hệ n là: Aa = 3 2 = 3 6
+ Tỉ lệ kiểu gen đồng hợp lặn aa = 0 + =
2.2 Quần thể ngẫu phối:
2.2.1 Cach giai:
Với quần thể ngẫu phối, khi các cá thể giao phối ngẫu nhiên với nhau thì tỉ lệ của từng kiểu gen đi vào giao tử (môi giao tư se co môṭti lê ị̣riêng tuy thuôcị̣ vao ti lê ị̣ cua kiêu gen bô me) Tỉ lệ kiểu gen ở đời con bằng tích tỉ lệ của giao tử đực và ti lê ị̣ cua giao tử cái với nhau (hoặc ta lấy tỉ lệ kiểu gen cá thể đực nhân với tỉ lệ kiểu gen
cá thể cái và đặt làm hệ số phép lai Tỉ lệ kiểu gen, ti lê ị̣kiêu hinh đời con bằng hệ số này nhân với tỉ lệ phân li bình thường của phép lai đó)
Chú ý: Nếu đề bài chưa cho biết tỉỉ̉ lệ của từng kiểỉ̉u gen ban đầu thìì̀ ta phải tìì̀m tỉỉ̉ lệ đó và thường bắt đầì̀u từ tỉỉ̉ lệ của cá thểỉ̉ đồng hợp lặn ởỉ̉ đờì̀i con.
2.2.2 Ví dụ:
Một quần thể cây ăn quả ở thế hệ xuất phát (P) có 1/3 số cây có kiểu gen AA, 2/3 số cây có kiểu gen Aa Hãy xác định tỷ lệ kiểu gen ở thế hệ tiếp theo (F 1 ) khi cho cac ca thê trong quân thê giao phấn ngẫu nhiên với nhau.
Giai:
Các cá thể giao phấn ngẫu nhiên với nhau ta có cáá́c sơ đồ lai sau:
Các phép lai xảy ra (P x P) TL kiểu gen ở F1
Trang 82( 1/3AA x 2/3Aa) = 2(1/9AA + 1/9Aa)
= 2/9 AA + 2/9 Aa 2/3 Aa x 2/3 Aa = 4/9(1/4AA + 2/4Aa + 1/4aa)
4/36AA + 8/36Aa + 4/36 aa
= 4/9AA + 4/9Aa + 1/9 aa
3 Bài tập mẫu:
Câu 1 (Đề thi HSG tỉnh Thanh Hóa năm học 2008 - 2009)
Ở đậu Hà Lan, cho giao phấn giữa cây hạt vàng thuần chủng vớớ́i cây hạt xanh được F1 đều có hạt vàng, sau đó tiếp tục cho cây F 1 tự thụ phấn qua nhiều thế hệ Xác định tỷ lệ kiểu hình về màu sắc hạt ở cây F 2 Biết rằng màu sắc hạt do 1 gen quy định và tính trạng là trội hoàn toàn.
Giải:
- Vì cho giao phấn giữa cây hạt vàng thuần chủng với cây hạt xanh được F1 đều có hạt vàng -> Hạt vàng trội hoàn toàn so với hạt xanh
- Quy ước: A là gen quy địị̣nh tính trạng hạt vàng
a là gen quy địị̣nh tính trạng hạt xanh
- Kiểu gen của cây hạt vàng thuần chủng là AA, cây hạt xanh là aa
- Cây F2 mang hạt F3 nên ta có
- SĐL:
2/4 Aa 2/4.(Aa x Aa) 1/8 AA : 2/8Aa : 1/8 aa 1/4 aa 1/4.(aa x aa) 1/4 aa
3/8 AA : 2/8Aa : 3/8aa -> Tỷ lệ kiểu hình về màu sắc hạt ở cây F2 là 5 hạt vàng : 3 hạt xanh
Câu 2: (Đề thi HSG tỉnh Thanh Hóa năm học 2010 - 2011)
Một quần thể thực vât, thế hệ ban đầu có thành phần kiểu gen là:
0,5AA : 0,5Aa Hãy tính tỉ lệ kiểu gen đồng hợp tử trong quần thể sau 5 thế hệ
tự thụ phấn.
Giai:
Tỉ lệ các loại kiểu gen sau 5 thế thệ tự thụ phấn:
- Aa = 0,5.1 5 = 1= 0,0625
- Tỉ lệ kiểu gen đồng hợp trong quần thể : 1- 0,0625 = 0,9275
Câu 3: Ở đậu Hà Lan, tính trạng màu sắc hạt do một gen qui định Đem gieo các hạt đậu Hà Lan màu vàng thu được các cây (P) Cho các cây (P) tự thụ phấn nghiêm ngặt, thế hệ con thu được: 99% hạt màu vàng; 1% hạt màu xanh.
8
Trang 9Tính theo lí thuyết, các cây (P) có kiểu gen như thế nào? Tỉ lệ mỗi loại kiểu gen
là bao nhiêu? Biết không có đột biến xảy ra và tính trạng màu sắc hạt ở đậu
Hà Lan không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.
Giai:
- Theo bài ra: Cây mọc từ hạt màu vàng tự thụ phấn F1 xuất hiện hạt màu xanh Tính trạng hạt màu vàng là trội so với tính trạng hạt màu xanh
- Qui ước: A hạt màu vàng, a hạt màu xanh
- Các cây (P) tự thụ phấn thu được F1: 99% hạt vàng: 1% hạt xanh các cây (P) có kiểu gen AA và Aa
-Các hạt màu xanh (aa) thu được ở F1 là do những cây (P) có kiểu gen Aa tự thụ phấn
- Gọi tỉ lệ cây có kiểu gen Aa là x Theo bài ra ta có:
P: x (Aa x Aa) -> F1 : 4x AA 2x Aa 4x aa
Vậy 14 x = 0,01 x = 0,04 Tỉ lệ kiểu gen AA = 0,96; tỉ lệ kiểu gen Aa = 0,04 Câu
4 (Đề thi HSG tỉnh Thanh Hóa năm học 2006 - 2007)
Ở một loài thực vật, cho các cây hoa đỏ tự do giao phấn vớớ́i nhau được
F 1 , thống kê kết quả của cả quần thể có tỉ lệ 15 hoa đỏ : 1 hoa trắng Biết rằng hoa đỏ là trội hoàn toàn so vớớ́i hoa trắng Hãy xác định kiểu gen của các cây hoa đỏ ở thế hệ P và viết sơ đồ lai.
Giải:
- Quy ước: A hoa đỏ, a hoa trắng
- Vì cho các cây hoa đỏ tự do giao phấn với nhau được F1 có cây hoa trắng -> Hoa
đỏ P có cây AA và Aa
- Gọi tỉ lệ cây có kiểu gen Aa là n Theo bài ra ta có:
P: n Aa x n Aa -> F1 : n42 AA + n22 2Aa + n42 aa
Vậy n42 = 161 n = 12
- Vậy kiểu gen của các cây hoa đỏ ở thế hệ P là: ½ AA : ½ Aa
-Sơ đồ lai
Các phép lai xảy ra (P x P) TL kiểu gen ở F1
2.(1/2AA x 1/2Aa) 1/4 AA + 1/4 Aa
1/2 Aa x 1/2 Aa 1/16 AA + 2/16 Aa + 1/16 aa
= 9/16AA + 6/16Aa + 1/16aa
-> Thống kê tỉ lệ chung ở F1 của 3 phép lai ta được tỉ lệ 15 hoa đỏ : 1 hoa trắng
Câu 5 (Đề thi HSG tỉnh Thanh Hóa năm học 2013 – 2014):
Ở ruồi giấm, alen A quy định tính trạng thân xám trội hoàn toàn so vớớ́i alen a quy định tính trạng thân đen Cặp alen này nằm trên cặp nhiễm sắc thể
Trang 10số II Cho các con ruồi giấm cái thân xám giao phối ngẫu nhiên vớớ́i các con ruồi giấm đực thân đen, đời F 1 có 75% ruồi thân xám : 25% ruồi thân đen Tiếp tục cho F 1 giao phối ngẫu nhiên vớớ́i vớớ́i nhau thu được F 2
a Giải thích kết quả và viết sơ đồ lai từ P đến F 1
b Số con ruồi giấm thân đen mong đợi ở F 2 chiếm tỉ lệ bao nhiêu ?
Giai:
a Giải thích kết quả và viết sơ đồ lai từ P đến F 1
- F1 75% ruồi thân xám : 25% thân đen = 3 : 1, chứng tỏ thế hệ P, ruồi cái có 2 kiểu gen AA và Aa; ruồi đực có kiểu gen là aa Suy ra F1 là kết quả của 2 phép lai
sau: (1) ♀ AA x ♂ aa; (2) ♀ Aa x ♂ aa
* Sơ đồ lai:
- ♀AA x ♂ aa Tỉ lệ kiểu gen Tỉ lệ kiểu hình
b Tỉ lệ ruồi thân đen ở F 2 :
* Tỉ lệ các loại kiểu gen ở F1 3/4 Aa : 1/4aa Vì F1 ngẫu phối nên có 3 phép lai theo thỉ lệ sau:
Số phép lai của F1 Tỉ lệ kiểu gen ở F2 Tỉ lệ ruồi thân đen F2
- 3/4 Aa x 3/4 Aa 9/64 AA : 18/64 Aa : 9/64 aa 25/64
- 2(3/4 Aa x 1/4 aa) 6/32 Aa : 6/32 aa
9/64 AA : 30/64 Aa : 25/64 aa
4 Bài tập tự làm: [4], [5], [6]
Câu 6: Ở ruồi giấm, alen V quy địị̣nh tính trạng cánh dài, alen v quy địị̣nh tính trạng
cánh cụt Cho ruồi cánh dài và cánh cụt giao phối với nhau được F1 có tỉ lệ: 50% ruồi cánh dài: 50% ruồi cánh cụt Tiếp tục cho ruồi F1 giao phối với nhau được F2, thống kê kết quả ở cả quần thể có tỉ lệ 7 ruồi cánh dài : 9 ruồi cánh cụt
a Biện luận và viết sơ đồ lai từ P đến F2
b Muốn xác địị̣nh được kiểu gen của bất kỳ cá thể ruồi cánh dài nào ở F2 thì phải thực hiện phép lai gì?
Câu 7: Ở đậu Hà Lan gen A quy địị̣nh quả đỏ là trội hoàn toàn so với gen a quy địị̣nh quả vàng.
a Xác địị̣nh kiểu gen của P để F1 đồng tính
b Cho 2 cây quả đỏ lai với nhau được F1 toàn quả đỏ, cho F1 tự thụ phấn Không
[4] lập Tham sơđồ khao lai tư hãy tailiê xác ụtham địị̣nh khao tỉ lệ thư kiểu 3:Tuyển gen chọn và kiểu đềthi hình HSG và ở F tuyển 2 ? sinh vào lớp 10 [5] Tham khao tư tai liêụ tham khao thư 6: Ôn tập và luyện thi vào lớp 10 chuyên môn Sinh học
Câu 8: (Đề thi HSG tỉnh Thanh Hóa năm học 2014 - 2015)
[6] Tham khao tư tai liêụ tham khao thư 9: Đề thi HSG tỉnh Thanh Hóa.
10