SKKN Vận dụng Di truyền quần thể để giải quyết một số câu hỏi, bài tập phần Di truyền học (85)

THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN 1. Tên sáng kiến:“Vận dụng Di truyền quần thể để giải quyết một số câu hỏi, bài tập phần Di truyền học” 2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:Ôn tập môn Sinh họccho học sinh lớp 12. 3. Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ ngày 06 tháng 09 năm 2016 đến ngày 20 tháng 05 năm 2018

THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN

1 Tên sáng kiến: “Vận dụng Di truyền quần thể để giải quyết một số câu hỏi, bài tập

Nơi công tác:….

…, n gày 20 tháng 05 năm 2018

2 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:Ôn tập môn Sinh họccho học sinh lớp 12.

3 Thời gian áp dụng sáng kiến:

Từ ngày 06 tháng 09 năm 2016 đến ngày 20 tháng 05 năm 2018

4 Tác giả:

Họ và tên: …

Năm sinh: 11/2/1984.

Nơi thường trú: …

Trình độ chuyên môn: Cử nhân sư phạm Sinh học.

Chức vụ công tác: Giáo viên, Thư ký hội đồng.

Nơi làm việc: …

Điện thoại: ….

Tỷ lệ đóng góp tạo ra sáng kiến: 100%

5 Đồng tác giả (nếu có): không.

Họ và tên:

Năm sinh:

Nơi thường trú:

Trình độ chuyên môn:

Chức vụ công tác:

Nơi làm việc:

Điện thoại:

Tỷ lệ đóng góp tạo ra sáng kiến: …….%

6 Đơn vị áp dụng sáng kiến:

Tên đơn vị: Trường THPT Trực Ninh.

Địa chỉ: Thị trấn Cát Thành, Huyện Trực Ninh, Tỉnh Nam Định Điện thoại: 02283883099.

I Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến

Đề thi Tuyển sinh Đại học, Cao đẳng môn Sinh học một số năm gần đây(nay là đềthi Trung học Phổ thông Quốc gia)có cấu trúc gồm các câu hỏi được xếp vào các mức độnhận thức: nhận biết, thông hiểu, vận dụng và vận dụng cao Do đặc thù môn học vàddeef thi cần có sự phân hóa để xét tuyển vào Đại học, Cao đẳng nên trong đề thi một sốnăm gần đây, nhiều bài tập phần Di truyền học thì học sinh phải hiểu rõ bản chất và phảitiến hành một số bước lập luận, tính toán mới đưa ra được kết quả.Do đó học sinh vừađưa ra được đáp án đúng, vừa phải làm nhanh là điều không dễ dàng gì Tôi nhận thấytrong các đề thi có khoảng50% - 60% số câu hỏi là các câu hỏi, bài tập thuộc phần Ditruyền học ở cả 4 cấp độ nhận thức.Những học sinh Trung bình nếu hiểu rõ bản chất thì

sẽ giải quyết được những câu hỏi, bài tập phần cơ bản (nhận biết, thông hiểu); đối vớinhững học sinh Khá,Giỏi sẽ vừa phải làm nhanh những câu cơ bản vừa phải dành thờigian để làmnhững câu hỏi, bài tập vận dụng thì mới hoàn thành bài thi của mình một cáchtốt nhất Vì vậy, tôi đã chọn sáng kiến kinh nghiệm của mình là: “Vận dụng Di truyềnquần thể để giải quyết một số câu hỏi, bài tập phần Di truyền học”

Với mong muốn có thể giúp các em học sinh có được phương pháp ôn tập tốt nhất,làm tốt các câu hỏi trắc nghiệm phần Di truyền học từ cơ bản đến nâng cao nhằm đạt kếtquả cao trong các bài kiểm tra, bài thi,nhất là trong kì thi Trung học Phổ thông Quốc gia.Đồng thời cũng muốn chia sẽ với đồng nghiệp để có thể hỗ trợ cho học sinh ôn tập Vàcũng rất mong được sự góp ý thêm để đề tài của tôi được hoàn chỉnh hơn

- Bài tập di truyền phảisử dụng các bước tính toán, lập luậnđể giải trong các đề thimột số năm gần đây chiếm khoảng 30% số câu hỏi trong đề Đặc biệt từ năm 2015, đề thiTrung học Phổ thông Quốc gia xuất hiện nhiều câu hỏi có nhiều lựa chọn Học sinh sẽmất nhiều thời gian thì mới hoàn thành được

- Muốn làm được và làm tốt bài tập phần Di truyền, phải có sự hiểu biết sâu sắc vềbản chất sinh học và ứng dụng linh hoạt một số công cụ toán học để giải quyết.Nhữngnăm trước đâychỉ những học sinh ôn thi học sinh giỏi hoặc thi Đại học, Cao đẳng khối Bmới làm những bài tập này, phần lớn học sinh rất ngại làm và bỏ qua Tuy nhiên, từ năm

2016 tới nay, bài thi Khoa học tự nhiên là bắt buộc đối với các thí sinh dự thi thì việc dạy

và hướng dẫn học sinh ôn tập môn Sinh học cũng có những chuyển biến Những học sinhkhông dùng môn Sinh để xét tuyển Đại học thì chỉ cần đảm bảo làm được những câu hỏinhận biết, thông hiểu Còn đối với những học sinh xét tuyển Đại học có môn Sinh học thì

ngoài các câu hỏi nhận biết, thông hiểu các em còn phải làm tốt những câu hỏi vận dụng,vận dụng cao thì mới đạt điểm cao để xét tuyển.

- Thực tiễn trong giảng dạy sinh học lớp 12, bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học 12,các kì ôn thi tốt nghiệp THPT, ôn thi đại học - cao đẳng trong những năm gần đây, tôithấy đa số học sinh không có phương pháp giải bài tập di truyền một cách cơ bản, cácbước giải thiếu mạch lạchoặc các em viết liệt kê từng trường hợp nên mất rất nhiều thờigian Vì thế điểm thi thường không cao

Do đó, nếu biết vận dụng di truyền quần thể một cách hợp líđể giải các bài tập ditruyền trong chương trình dạy chính khóa và dạy ôn tập sinh học 12 là hết sức cần thiếtcho cả giáo viên và học sinh

III.Các giải pháp thực hiện

A.Một số nội dung kiến thức cơ bản

Để giáo viên có thể hướng dẫn học sinh ôn tập hiệu quả; giúp học sinh hình thànhđược các kỹ năng giải đúng, giải nhanh các câu hỏi, bài tập di truyền; có có thể vận dụng

Di truyền quần thểvào một số bài tập di truyền thì họcsinh cầnnắm vững các kiến thức:

- Nội dung của thuyết NST, đặc biệt là nội dung và cơ sở tế bào học quy luật phân

li, nội dung và cơ sở tế bào học quy luật phân li độc lập

- Qui tắc xác định tỉ lệ các loại giao tử trong trường hợp phân li; phân li độc lập;liên kết gen và hoán vị gen

- Một số công cụ toán học như: công thức cộng xác suất, công thức nhân xác suất,công thức nhị thức Niu-tơn và công thức tổ hợp

- Các đặc trưng di truyền của quần thể; cấu trúc di truyền quần thể tự phối và quầnthể giao phối và đặc biệt là nội dung và ý nghĩa của định luật Hacđi - Vanbec

1 Nội dung, cơ sở tế bào học của quy luật phân li

a Nội dung quy luật

Mỗi tính trạng do 1 cặp alen quy định,một có nguồn gốc từ bố - một có nguồn gốc

từ mẹ Các alen tồn tại trong tế bào một cách riêng rẽ, không hoà trộn vào nhau Khi hìnhthành giao tử, các thành viên của 1 cặp alen phân li đồng đều về các giao tử, nên 50% sốgiao tử chứa alen này còn 50% giao tử chứa alen kia

2 Nội dung, cơ sở tế bào họcquy luật phân li độc lập

a Nội dung quy luật

Các cặp nhân tố di truyền (cặp alen) quy định các tính trạng khác nhau phân li độclập trong qúa trìnhhình thành giao tử

b Cơ sở tế bào học

- Các cặp alen quy định các tính trạng nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau

- Sự phân li độc lập của các cặp NSTtương đồng trong quá trình giảm phân và sự tổhợp ngẫu nhiên của các giao tử trong quá trình thụ tinh.

3 Định nghĩa xác suất

- Giả sử A là biến cố liên quan đến một phép thử với không gian mẫu Ω chỉ có một

số hữu hạn kết quả đồng khả năng xuất hiện

Ta gọi tỉ số

( ) ( )Ω

n

A n

là xác suất của biến cố A, kí hiệu là P(A) → P(A) =

( ) ( )Ω

n

A n

- Xác suất của một sự kiện là tỉ số giữa khả năng thuận lợi để sự kiện đó xảy ra trêntổng số khả năng có thể

4 Công thức cộng xác suất

Khi hai sự kiện không thể xảy ra đồng thời (hai sự kiện xung khắc), nghĩa là sự

xuất hiện của sự kiện này loại trừ sự xuất hiện của sự kiện kia thì qui tắc cộng sẽ đượcdùng để tính xác suất của cả hai sự kiện: P (A Ս B) = P (A) + P (B)

Hệ quả: 1 = P(Ω) = P(A) + P(A) → P(A) = 1 - P(A)

5 Công thức nhân xác suất

- Nếu sự xảy ra của một biến cố không ảnh hưởng đến xác suất xảy ra của một biến

cố khác thì ta nói hai biến cố đó độc lập

- Khi hai sự kiệnđộc lập nhau thì quy tắc nhân sẽ được dùng để tính xác suất của cả

hai sự kiện: P (A.B) = P (A) P (B)

6 Công thức nhị thức Niu-tơn

n 1 n 1 n n k

k n k n 1

n 1 n n 0 n n

bCabC

ba CbaCaCb

7 Công thức tổ hợp

Giả sử tập A có n phân tử (n ≥ 1) Mỗi tập con gồm k phần tử của A được gọi là một

tổ hợp chập k của n phân tử đã cho:

k)!

(nk!

n!

Ck n

8.2 Đặc trưng di truyền của quần thể

Mỗi quần thể có một vốn gen đặc trưng Vốn gen là tập hợp tất cả các alen có trongquần thể ở một thời điểm xác định

Các đặc điểm của vốn gen thể hiện qua tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể.+Tần số alen của một gen nào đó được tính bằng tỉ lệ giữa số lượng alen đó trêntổng số alen của các loại alen khác nhau trong quần thể hay bằng tỉ lệ phần trăm số giao

tử mang alen đó trong quần thể ở 1 thời điểm xác định

Hay tần số alen chính là tỉ lệ giao tử mang alen đó trong các bài tập di truyền.

+Tần số của một loại kiểu gen nào đó trong quần thể được tính bằngtỉ lệ giữa số cáthể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể có trong quần thể

Hay tần số một loại kiểu gen chính là tỉ lệ kiểu gen đó trong các bài tập di truyền.

9 Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối (tự thụ phấn ở thực vật và quần thể giao phối gần - cận huyết ở động vật)

9.1 Quần thể tự thụ phấn

Khái niệm: Tự thụ phấn là sự thụ phấn xảy ra giữa hạt phấn và nhụy trên một hoahoặc giữa các hoa trên cùng một cây

Cấu trúc di truyền của quần thể qua các thế hệ tự thụ phấn:

- Tần số alen không đổi

- Tần số kiểu gen thay đổi theo hướng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp tử và giảmdần tần số kiểu gen dị hợp tử

Trên thực tế, quần thể thường bao gồm các dòng thuần về các kiểu gen khác nhau

9.2 Quần thể giao phối gần (giao phốicận huyết)

Khái niệm: Giao phối gần (cạn huyết) là hiện tượng các cá thể có cùng huyết thốnggiao phối với nhau

Cấu trúc di truyền của quần thể qua các thế hệ thay đổi theo hướng tăng tần số kiểugen đồng hợp tử và giảm tần số kiểu gen dị hợp tử

10 Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối.

10.1 Một số đặc trưng di truyền

- Các cá thể có thể lựa chọn và giao phối với nhau hoàn toàn ngẫu nhiên

- Tạo ra một lượng biến dị di truyền rất lớn (nhiều biến dị tổ hợp)

- Duy trì được sự đa dạng di truyền của quần thể

10.2 Định luật Hacđi - Vanbec

Trong một quần thể lớn, ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần sốalen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệkhác theo đẳng thức: p2(AA) +2pq(Aa) + q2(aa) = 1

Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi - Vanbec

(1) Quần thể phải có kích thước lớn

(2) Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên

(3) Các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản nhưnhau

(4) Đột biến không xảy ra hay có xảy ra thì tần số đột biến thuận phải bằng tần sốđột biến nghịch

(5) Quần thể phải được cách li với quần thể khác (không có sự di - nhập gen giữacác quần thể)

Ý nghĩa: Khi quần thể ở trạng thái cân bằng thì từ tần số các cá thể có kiểu hình lặn,chúng ta tính được tần số alen lặn, alen trội cũng như tần số của các loại kiểu gen củaquần thể và ngược lại

B.Một số dạng bài tập di truyền quần thể

1 Xác định tần số alen của quần thể.

1.1 Xác định tần số alen khi quần thể chưa đạt trạng thái cân bằng di truyền Trường hợp 1:Tần số alen bằng tỉ lệ giao tử mang alen đó trong quần thể.

Ví dụ 1: Một quần thể thực vật có 1000 cây Trong có có 500 cây AA, 300 cây Aa,

200 cây aa Xác định tần số alen A và a của quần thể

Hướng dẫn:

+ Toàn bộ quần thể có 1000 cây sẽ chứa 1000 x 2 = 2000 alen khác nhau

+ Các cây hoa đỏ có kiểu gen AA chứa 2 alen A; các cây hoa đỏ có kiểu gen Aachứa 1 alen A và 1 alen a do đó tổng số alen A trong quần thể là 500 x 2 + 300 = 1300.Tần số alen A là: p(A) =

65 , 0 2000

300 2

→ tần số alen a là: q(a) = 2

h

r + = 1 - p(A)

Ví dụ 2: Ở một quần thể có cấu trúc di truyền là 0,5AA + 0,3Aa + 0,2aa =1 Xác

định tần số các alencủa quần thể?

Hướng dẫn:

Tần số alen A là: p(A) = 0,5 + 0,3/2 = 0,65

→ tần số alen a là: q(a) = 1 - 0,65 = 0,35

1.2 Xác định tần số alen khi quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền

1.2.1 Gen trên nhiễm sắc thể (NST) thường

a Một gen có 2 alen với tần số tương ứng p(A) và q(a).

Lưu ý: tần số alen lặn bằng căn bậc hai tần số kiểu hình lặn.

= 0,4

Ví dụ 2: Ở một loài động vật gen A quy định lông đen là trội hoàn toàn so với a quy

định lông trắng Quần thể đang ở trạng thái cân bằng di truyền và có tỉ lệ lông đen là64% Tính tần số alen A và a trong quần thể

IA,IB, IO trong quần thể.

Hướng dẫn:

Giả sử ba alen IA,IB, IO với tần số tương ứng là p, q, r

Quần thể cân bằng di truyền nên cấu trúc di truyền là [p(IA) + q(IB) + r(IO)]2 = 1

Từ (1), (2) suy ra q(IB) = 0,3, p(IA) = 0,5, r(IO) = 0,2

Ví dụ 2: Màu sắc vỏ ốc sên do một gen có 3 alen kiểm soát: a1: nâu, a2: hồng, a3:vàng Alen qui định màu nâu trội hoàn toàn so với 2 alen kia, alen qui định màu hồng trộihoàn toàn so với alen qui định màu vàng Điều tra một quần thể ốc sên người ta thu đượccác số liệu sau: Màu nâu có 360 con; màu hồng có 550 con; màu vàng có 90 con Xácđịnh tần số các alen a1, a2, a3? Biết quần thể cân 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:

Theo thứ tự trội lặn hoàn toàn a1>a2> a3 với tần số tương ứng là p,q,r

→ Cấu trúc di truyền của quần thể khi cân bằng là:

p2(a1a1) + 2pq(a1a2) + 2pr(a1a3) + q2(a2a2) + 2qr(a2a3) +r2(a3a3) = 1

Tần số kiểu hình nâu: p2(a1a1) + 2pq(a1a2) + 2pr(a1a3)

Tần số kiểu hình hồng: q2(a2a2) + 2qr(a2a3)

Tần số kiểu hình vàng: r2(a3a3)

Theo bài ra ta có:

r2(a3a3) = 0,09 → r(a3) = 0,3

q2(a2a2) + 2qr(a2a3) =0,55 → q(a3) = 0,5 → p(a1) = 0,2.

Ví dụ 3: Ở một loài động vật lưỡng bội, tính trạng màu sắc lông do một gen nằm

trên nhiễm sắc thểthường có 3 alen quy định Alen quy định lông đen trội hoàn toàn sovới alen quy định lông xám và alenquy định lông trắng; alen quy định lông xám trội hoàntoàn so với alen quy định lông trắng Một quần thểđang ở trạng thái cân bằng di truyền cókiểu hình gồm: 75% con lông đen; 24% con lông xám; 1% conlông trắng Theo lí thuyết,phát biểu nào sau đây đúng?

A

Nếu chỉ cho các con lông xám của quần thể ngẫu phối thì đời con có kiểu hìnhphân li theo tỉ lệ: 35 con lông xám : 1 con lông trắng

B Nếu chỉ cho các con lông đen của quần thể ngẫu phối thì đời con có kiểu hình

lông xám thuần chủng chiếm 16%

C Tổng số con lông đen dị hợp tử và con lông trắng của quần thể chiếm 48%.

D Số con lông đen có kiểu gen đồng hợp tử trong tổng số con lông đen của quần

thể chiếm 25%

(Trích đề thi THPT Quốc gia năm 2015)

Hướng dẫn:

Quy ước gen: A1 (đen) > A2 (xám) > A2 (trắng) với tần số lần lượt là p; q; r

Quần thể cân bằng di truyền: (p+ q+ r)2=1

A Nếu chỉ cho các con lông xám của quần thể ngẫu phối thì đời con có kiểu hình phân li

theo tỉ lệ: 35 con lông xám : 1 con lông trắng

Đúng Vì: Lông xám = (0,16 A2A2 : 0,08 A2A3) = (2/3 A2A2 : 1/3 A2A3) → A3 = 1/6

→ Sau ngẫu phối A3A3 = 1/36 → tỉ lệ kiểu hình 35 xám : 1 trắng

B Nếu chỉ cho các con lông đen của quần thể ngẫu phốithì đời con có kiểu hình lông

xám thuần chủng chiếm 16%

Sai Vì: Lông đen = (0,25A1A1 : 0,4 A1A2 : 0,1 A1A3)

= (5/15 A1A1 : 8/15 A1A2 : 2/15 A1A3) → A3 = 1/15; A2 = 4/15; A1 = 10/15

→ Sau khi ngẫu phối: lông xám thuần chủng A2A2 = (4/15)2 = 16/225

C Tổng số con lông đen dị hợp tử và con lông trắng củaquần thể chiếm 48%.

Sai Vì: Tổng số con lông đen dị hợp tử và con lông trắng của quần

1.2.2 Gen trên NST giới tínhX 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).

Vậy tỉ lệ nữ mù màu là q2(aa) = 0,012 = 0,01%

Ví dụ 2: Trong quần thể người điều tra thấy 12% bị mù màu Xác định tỉ lệ nam, nữ

mù màu?

A 12% nam mù màu, 4% nữ mù màu B 20% nam mù màu, 4% nữ mù màu.

C 2% nam mù màu, 4% nữ mù màu D 20% nam mù màu, 2% nữ mù màu.

Hướng dẫn:

Ta có q(XaY) + q2(XaXa) = 2.0,12 → q(a) = 0,2

Tỉ lệ nam mù màu là q(XaY) =20%, tỉ lệ nữ mù màu là q2(XaXa) = 0,22 = 4%

1.3 Xác định tần số alen trong trường hợp có tác động của chọn lọc tự nhiên.

Trường hợp có gen gây chết (hoặc không có khả năng sinh sản) phải xác định lại cấu trúc di truyền của quần thể sau khi có chọn lọc.

1.3.1 Ở quần thể tự thụ phấn.

Ví dụ 1: Một quần thể tự thụ phấn có kiểu gen ở thế hệ P: 0,45AA: 0,30Aa: 0,25aa.

Biết rằng cây có kiểu gen aa không có khả năng sinh sản Tính theo lí thuyết,tần số alen a

AA = 0,45 / (0,45+0,3) = 0,6

Aa = 1- 0,6 = 0,4

Khi tự thụ phấn thì cấu trúc di truyền của quần thể ở F1 là 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa

→ tần số alen a ở F1 là 0,2

Ví dụ 2: Một quần thể tự thụ phấn có kiểu gen ở thế hệ P: 0,6AA: 0,4Aa Dưới tác

động của chọn lọc tự nhiên, những cá thể có kiểu hình lặn bị đào thải hoàn toàn ngay saukhi sinh ra Tính theo lí thuyết, tần số alen a ở thế hệ F1 là

1.3.2 Ở quần thể giao phối.

Ví dụ 1: Ở một quần thể động vật ngẫu phối, xét một gen nằm trên nhiễm sắc thể

thường gồm 2 alen, alen A trội hoàn toàn so với alen a Dưới tác động của chọn lọc tựnhiên, những cá thể có kiểu hình lặn bị đào thải hoàn toàn ngay sau khi sinh ra Thế hệxuất phát (P) của quần thể này có cấu trúc di truyền là 0,6AA : 0,4Aa Cho rằng không cótác động của các nhân tố tiến hóa khác Theo lí thuyết, thế hệ F3 của quần thể này có tần

số alen a là

(Trích đề thi THPT Quốc gia năm 2015)

Hướng dẫn:

Khi ngầu phối thì cấu trúc di truyền của quần thể ở F1 là 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa

→ Cấu trúc di truyền của quần thể ở F1 sau khi có chọn lọc là:

Aa 0,32 0,64

0,32 :

AA 0,32

1 : AA 3 2

Tương tự ở F2 và F3 sau khi có chọn lọc

→ tần số alen a ở F3 là 1/8

Tổng quát: Giả sử quần thể ban đầu có tần số alen a là q o , khi kiểu gen đồng hợp

tử lặn (aa) bị chết thì tần số alen a sau n thế hệ ngầu phối là 0

0 n

q n 1

q q

× +

=

Ví dụ 2: Một quần thể động vật ngẫu phối có kiểu gen ở thế hệ P: 0,45AA: 0,30Aa:

0,25aa Biết rằng các cá thể có kiểu gen aa không có khả năng sinh sản Tính theo líthuyết,tần số alen a ở thế hệ F3 là

A 1/4 B 1/5 C 1/9 D 1/8

Hướng dẫn:

+ Cấu trúc di truyền của quần thể ở P sau khi có chọn lọc là:

Aa 0,3 0,45

0,3 :

AA 0,3

0,45

0,45

+

+

hay 0,6AA : 0,4Aa

→ tần số các alen ở P sau khi có chọn lọc là A = 0,8; a = 0,2

Khi P ngẫu phối thì cấu trúc di truyền của quần thể ở F1 là 0,64AA : 0,32Aa :0,04aa

→ tần số các alen a ở F1 là A = 0,8; a = 0,2 (là tần số alen ở P sau khi có chọn lọc)+ Cấu trúc di truyền của quần thể ở F1sau khi có chọn lọc là:

Aa0,320,64

0,32:

AA0,32

1:AA32

→ tần số các alen ở F1 sau khi có chọn lọc là A = 2/3; a = 1/3

Khi F1 ngẫu phối thì cấu trúc di truyền của quần thể ở F2 là 4/9AA : 4/9Aa : 1/9aa

→ tần số các alen a ở F2 là A = 2/3; a = 1/3 (là tần số alen ở F1 sau khi có chọn lọc)+ Cấu trúc di truyền của quần thể ở F2sau khi có chọn lọc là: 1/2AA : 1/2Aa

→ tần số các alen ở F2 sau khi có chọn lọc là A = 3/4; a = 1/4

Khi F2 ngẫu phối thì cấu trúc di truyền của quần thể ở F3 là 9/16AA : 6/16Aa :1/16aa

→ tần số các alen a ở F2 là A = 3/4; a = 1/4 (là tần số alen ở F2 sau khi có chọn lọc)

Tổng quát: Giả sử quần thể ban đầu có tần số alen a là q o , khi kiểu gen đồng hợp

tử lặn (aa) không có khả năng sinh sản thì tần số alen a sau n thế hệ ngầu phối

0 n

q1)-n

(

1

qq

×+

=

1.4 Xác định tần số alen trong trường hợp xảy ra đột biến gen.

Ví dụ:Quần thể ban đầu của một loài thực vật có 301 cây hoa đỏ, 402 cây hoa hồng,

304 cây hoa trắng Hãy xác định tỷ lệ kiểu gen và tỷ lệ kiểu hình của quần thể sau mộtthế hệ giao phấn ngẫu nhiên Biết rằng trong quá trình phát sinh giao tử, ở quần thể banđầu xảy ra đột biến giao tử mang alen A thành giao tử mang alen a với tần số đột biến là20% Biết rằng quần thể không chịu tác động của chọn lọc, các kiểu gen có sức sống nhưnhau và alen A quy định hoa đỏ trội không hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng

Hướng dẫn:

Thành phần kiểu gen của quần thể ban đầu: 301 cây hoa đỏ : 402 cây hoa hồng :

304 cây hoa trắng = 0,3 AA : 0,4 Aa : 0,3 aa

Tỷ lệ giao tử mang alen A: 0,3 + 0,4 : 2 = 0,5

Tỷ lệ giao tử mang alen a: 0,3 + 0,4 : 2 = 0,5

Tỷ lệ giao tử mang alen A sau khi bị đột biến: 0,5 - (0,5 x 20%) = 0,4

Tỷ lệ giao tử mang alen a sau khi bị đột biến: 0,5 + (0,5 x 20%) = 0,6

→ Tỷ lệ kiểu gen của quần thể sau giao phấn ngẫu nhiên là: 0,16AA : 0,48Aa :0,36aa.

Tỷ lệ kiểu hình: 16% cây hoa đỏ : 48% cây hoa hồng : 36% cây hoa trắng

1.5 Xác định tần số alen trong trường hợp xảy ra di - nhập gen.

Ví dụ 1: Quần thể động vật (I) gồm 160 cá thể có tần số alen A là 0,9 Một quần thể

(II) cùng loài sống ở một khu rừng bên cạnh có tần số alen A là 0,5 Do thời tiết thay đổi,

40 cá thể từ quần thể (II) di cư sang quần thể (I) Tần số alen A của quần thể (I) sau sự di

cư này là bao nhiêu?

Hướng dẫn :

Tổng số cá thể mang alen A ở quần thể (I) là 160 x 0,9 = 144

Số cá thể mang alen A của 40 cá thể di cư từ quần thể (II) là: 40 x 0,5 = 20

→ Số cá thể mang alen A của quần thể sau khi có sự di nhập gen là: 144 + 20 = 164.Tổng số cá thể trong quần thể sau khi có sự di nhập gen là: 200

→ Tần số alen A của quần thể sau khi có sự di nhập gen là: 164 : 200 = 0,82

Ví dụ 2:Cho 2 quần thể (I) và (II) cùng loài, kích thước của quần thể (I) gấp đôi

quần thể (II) Quần thể (I) có tần số alen A = 0,3, quần thể (II) có có tần số alen A = 0,4.Nếu có 10% cá thể của quần thể (I) di cư qua quần thể (II) và 20% cá thể của quần thể(II) di cư qua quần thể (I) thì tần số alen A của hai quần thể (I) và quần thể (II) sau khi có

sự di nhập gen lần lượt là

A.0,35 và 0,4 B. 0,31 và 0,38 C 0,35 và 0,35 D.0,4 và 0,3.

Hướng dẫn :

+ Quần thể ban đầu:

Gọi kích thước của quần thể (I) là 2a, tần số A là pI = 0,3

→ kích thước của quần thể (II) là a, tần số A là pII = 0,4

+ Sau khi có sự di - nhập gen:

- Kích thước của quần thể (I) là: 0,9 x 2a + 0,2 x a = 2a

Tổng số cá thể mang alen A của quần thể (I) là:0,3 x 0,9 x 2a+0,4 x 0,2 x a = 0,62a

→ Tần số alen A của quần thể (I) sau khi có sự di nhập gen là: 0,62a : 2a = 0,31

- Kích thước của quần thể (II) là: 0,1 x 2a+0,8 x a =a

Tổng số cá thể mang alen A của quần thể (II) là: 0,3 x 0,1 x 2a+0,4 x 0,8 x a =0,38a

→ Tần số alen A của quần thể (II) sau khi có sự di nhập gen là: 0,38a : a = 0,38

2 Xác định cấu trúc di truyền của quần thể.

2.1 Quần thể tự thụ phấn.

Quần thể tự thụ phấn ban đầu có cấu trúc di truyền: dAA + hAa + raa = 1 Sau n thế hệ tự thụ phấn liên tiếp, thì cấu trúc di truyền của quần thể gồm:

AA = 2

1)2

1-h(1

1-h(1

Ví dụ 1: Ở ngô, gen A qui định hạt đỏ trội hoàn toàn so với alen a qui định hạt

trắng Thế hệ xuất phát (P): 100%Aa Xác định tỉ lệ phân li kiểu hình ở thế hệ F3 khi tựthụ 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: Môt quần thể thực vật tự thụ phấn ở thế hệ xuất phát (P): 0,01AA: 0,64Aa:

0,35aa Xác định thành phần kiểu gen của quần thể ở F4?

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.

Ví dụ 3: Ở đậu Hà Lan, alen A quy định hoa tím trội hoàn toàn so với alen a quy

định hoa trắng Thế hệ xuất phát (P) của một quần thể gồm toàn cây hoa tím, trong đó tỉ

lệ cây hoa tím có kiểu gen dị hợp tử là Y (0 ≤ Y ≤ 1) Quần thể tự thụ phấn liên tiếp quacác thế hệ Biết rằng quần thể không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa khác Theo líthuyết, tỉ lệ kiểu hình ở thế hệ F3của quần thể là:

A.

)32

B.

)4

C.

)8

D.

)16

(Trích đề thi THPT Quốc gia năm 2015)

Ví dụ 4: Từ một quần thể thực vật ban đầu (P), sau 3 thế hệ tự thụ phấn thì thành

phần kiểu gen của quần thể là 0,525AA : 0,050Aa : 0,425aa Cho rằng quần thể khôngchịu tác động của các nhân tố tiến hoá khác, tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen của(P) là

A 0,250AA : 0,400Aa : 0,350aa B. 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aa

C 0,400AA : 0,400Aa : 0,200aa D 0,375AA : 0,400Aa : 0,225aa.

(Trích đề thi tuyển sinh Đại học năm 2011)

Hướng dẫn:

Gọi cấu trúc di truyền của quần thể ở P là dAA + hAa + raa = 1

→ h = 0,4

Ta có tần số alen a ở thế hệ P là r + h/2 = r + 0,2

Khi tự thụ phấn đến F3 tần số alen không đổi nên: r + 0,2 = 0,425 + 0,05/2

→ r = 0,25 → cấu trúc di truyền P: 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aa

Ví dụ 5: Ở một loài thực vật, gen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a

quy định hoa trắng Thế hệ xuất phát (P) của một quần thể thuộc loài này có tỉ lệ kiểuhình 9 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng Sau 3 thế hệ tự thụ phấn, ở F3 cây có kiểu gen dị hợpchiếm tỉ lệ 7,5% Theo lí thuyết, cấu trúc di truyền của quần thể này ở thế hệ P là

A 0,6AA + 0,3Aa + 0,1aa = 1 B. 0,3AA + 0,6Aa + 0,1aa = 1

C 0,1AA + 0,6Aa + 0,3aa = 1 D 0,7AA + 0,2Aa + 0,1aa = 1.

(Trích đề thi tuyển sinh Đại học năm 2013)

1

h× 3 =

→ h = 0,6

→ d = 0,3 → cấu trúc di truyền P: 0,3AA : 0,6Aa : 0,1aa

2.2 Quần thể ngẫu phối.

Ví dụ 1: Ở một loài thực vật, gen A quy định hạt tròn là trội hoàn toàn sovới alen a quy định hạt dài.Một quần thể đang ở trạng thái cân bằng ditruyền gồm 6000 cây, trong đó có 960 cây hạt dài Tỉ lệ kiểu gen củaquần thể này là

A 0,6AA: 0,2Aa:0,2aa C 0,36AA: 0,48Aa: 0,16aa

B 0,81AA: 0,18Aa: 0,01aa D 0,64AA: 0,32Aa: 0,04aa.

Hướng dẫn :

Tỉ lệ kiểu hình hạt dài là 960/6000 = 0,16

→ tần số a là p(a) =

16 , 0

= 0,4 → tần số A là 1 - 0,4 = 0,6

Quần thể cân bằng di truyền nên thỏa mãn đẳng thức của định luật Hacđi - Vanbec.(0,6)2AA + 2x0,6x0,4Aa + (0,4)2aa = 1

Ví dụ 2: Ở người gen đột biến lặn (m: qui định mù màu) trên NST X không có alen

tương ứng trên Y Alen M không gây mù màu Trong một quần thể người ở trạng thái cânbằng di truyền có tần số người bị mù màu là 2,625% Cấu trúc di truyền của quần thể là

Tỉ lệ nam mù màu là q(XmY) =0,05, tỉ lệ nữ mù màu là q2(XmXm) = 0,052 = 0,0025

2.3 Trường hợp xét 2 locut phân li độc lập.

Ví dụ 1:Ở một loài thực vật lưỡng bội, xét hai cặp gen Aa và Bb nằm trên hai cặp

nhiễm sắc thểthường khác nhau Nếu một quần thể của loài này đang ở trạng thái cânbằng di truyền về cả hai cặpgen trên, trong đó tần số của alen A là 0,2; tần số của alen B

là 0,4 thì tỉ lệ kiểu gen AABb là

A

1,92% B 0,96% C 3,25% D 0,04%.

(Trích đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2011)

Hướng dẫn: tần số kiểu gen AABb = (0,2)2 x (2 x 0,4 x 0,6) = 0,192

Ví dụ 2: Trong một quần thể giao phối ngẫu nhiên, xét một gen có 2 alen A và a có

tần số tương ứng là 0,8 và 0,2; một 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 mỗi gen quy định một tính trạng, alen trộihoàn toàn Tỉ lệ cá thể mang 2 tính trạng trội 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-) x (B-) = (1-aa) x (1-bb) = 0,96 x 0,91 = 0,8736

3 Xác định trạng thái cân bằng di truyền của quần thể.

3.1 Nhận biết quần thể đã cân bằng di truyền.

+Tần số alen 2 giới phải bằng nhau Nếu tần số alen 2 giới không bằng nhau thìquần thể chưa đạt trạng thái cân bằng di truyền

+Cấu trúc di truyền thoả mãn công thức định luật Hacđi - Vanbec:

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 1: Ở đậu Hà lan, alen A qui định hạt vàng trội hoàn toàn so với alen a qui

định hạt xanh Hãy xét xem, quần thể nào dưới đây đạt trạng thái cân bằng di truyền Giảithích

Quần thể (1): 100% hạt xanh

- Các quần thể (1); (3); (4) đạt trạng thái cân bằng di truyền.

- Quần thể (2): có thể xảy ra 3 khả năng:

Trường hợp 1: 100% hạt vàng chỉ gồm 100%AA

Trường hợp 2: 100% hạt vàng chỉ gồm 100%Aa

Trường hợp 3: 100% hạt vàng gồm xAA + yAa = 100%

Trong 3 trường hợp trên, trường hợp 1 cân bằng di truyền; trường hợp 2 và 3 khôngcân bằng di truyền vì khi ngẫu phối thì thành phần kiểu gen sẽ thay đổi do xuất hiện thêmkiểu gen đồng hợp lặn aa

- Tương tự: quần thể (5) không cân bằng

Ví dụ 2: Ở một loài thực vật giao phấn, xét một gen có 2 alen, alen A quy định hoa màu

đỏ trội khônghoàn toàn so với alen a quy định hoa màu trắng, thể dị hợp về cặp gen này cóhoa màu hồng Quần thểnào sau đây của loài trên đang ở trạng thái cân bằng di truyền?

A Quần thể gồm các cây có hoa màu đỏ và các cây có hoa màu hồng.

B

Quần thể gồm tất cả các cây đều có hoa màu đỏ

C Quần thể gồm tất cả các cây đều có hoa màu hồng.

D Quần thể gồm các cây có hoa màu đỏ và các cây có hoa màu trắng.

(Trích đề thi Tuyển sinh Đại học năm 2010)

3.2 Nếu quần thể chưa cân bằng di truyền thì sau bao nhiêu thế hệ ngẫu phối quần thể sẽ cân bằng di truyền?

-Trường hợp 1: Nếu tần số alen 2 giới bằng nhau nhưng quần thể chưa cân bằng di

truyền, thì chỉ cần sau 1 thế hệ ngẫu phối quần thể sẽ đạt trạng thái cân bằng di truyền

-Trường hợp 2: Nếu tần số alen 2 giới khác nhau:

+Nếu gen trên NST thường thì sau 2 thế hệ ngẫu phối quần thể cân bằng di truyền.+Nếu gen trên X thì sau 5-7 thế hệ ngẫu phối quần thể cân bằng di truyền (ít gặp)

Ví dụ 1: Một quần thể động vật ngẫu phối ở thế hệ P: 0,4AA : 0,4Aa : 0,2aa Xác

định thành phần kiểu gen của quần thể ở F1?

Hướng dẫn: Khi ngẫu phối quần thể cân bằng di truyền

→ thành phần kiểu gen là: (0,6)2AA : (2 x 0,6 x 0,4)Aa : (0,4)2aa

Ví dụ 2: Một quần thể động vật, ở thế hệ xuất phát (P) có thành

phần kiểu gen ở giới cái là 0,1AA : 0,2Aa : 0,7aa; ở giới đực là 0,36AA :0,48Aa : 0,16aa Biết rằng quần thể không chịu tác động của các nhân

tố tiến hóa Sau một thế hệ ngẫu phối thì thế hệ F1

A có kiểu gen đồng hợp tử lặn chiếm tỉ lệ 28%.

B

có kiểu gen dị hợp tử chiếm tỉ lệ 56%

C đạt trạng thái cân bằng di truyền.

D có kiểu gen đồng hợp tử trội chiếm tỉ lệ 16%.

(Trính đề thi Tuyển sinh Đại học năm 2014)

Hướng dẫn:

Trường hợp này, gen nằm trên NST thường và tần số alen khácnhau ở 2 giới do đó

- ở F2 mới cân bằng di truyền → C sại

- kiểu gen đồng hợp tử lặn ở F1 = 0,8a(♀) x 0,4a(♂) = 0,32 → A sai

- kiểu gen đồng hợp tử trội ở F1 = 0,2A(♀) x 0,6A(♂) = 0,12 → Dsai

- kiểu gen dị hợp tử ở F1 = 0,2A(♀) x 0,4a(♂) + 0,8a(♀) x 0,6A(♂) =0,56 → B đúng

4 Xác định số loại kiểu gen tối đa trong quần thể.

Gọi r là số alen của một locut (gen)

- Nếu gen nằm trên NST thường thì số loại kiểu gen tối đa là 2

1) (r

r × +

(1)Trong đó: số loại kiểu gen đồng hợp là r; số loại kiểu gen dị hợp là

2 r

C

- Nếu gen nằm trên vùng không tương đồng của NST giới tính X

+ Giới XX có tối đa: 2

1) (r

r × ++ Giới XY có tối đa: r

→ số loại kiểu gen tối đa trong trường hợp này là 2

1) (r

r × +

- Nếu gen nằm trên vùng tương đồng của NST giới tính X và Y

+ Giới XX có tối đa: 2

1) (r

r × ++ Giới XY có tối đa: r x r

→ số loại kiểu gen tối đa trong trường hợp này là 2

1) (r

r × +

Một số qui tắc khi áp dụng:

- Tính số loại kiểu gen tối đa cho từng cặp NST tương đồng.

- Nếu trên 1 cặp NST tương đồng có nhiều locut thì qui về 1 locut có số alen được tính bằng tích số các alen của các locut trên đó.

- Nếu gen trên NST giới tính thì phải tính riêng cho từng giới sau đó cộng lại (trường hợp (2) và (3))

Ví dụ 1: Ở một quần thể ngẫu phối, xét hai gen: gen thứ nhất có 3 alen, nằm trên

đoạn không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X; gen thứ hai có 5 alen, nằm trên

nhiễm sắc thể thường Trong trường hợp không xảy ra đột biến, số loại kiểu gen tối đa về

cả hai gen trên có thể được tạo ra trong quần thể này là

1)(33

=++

×

loại kiểu gen

Cặp NST thường có 5 alen → có tối đa

152

1)(55

=+

×

loại kiểu gen

→ số loại kiểu gen tối đa về cả hai gen là 9 x 15 = 135 loại kiểu gen

Ví dụ 2: Trong quần thể của một loài thú, xét hai lôcut: lôcut một có 3 alen là A1, A2

và A3; lôcut hai có 2 alen là B và b Cả hai lôcut đều nằm trên đoạn không tương đồngcủa nhiễm sắc thể giới tính X và các alen của hai lôcut này liên kết không hoàn toàn Biếtrằng không xảy ra đột biến, số kiểu gen tối đa về hai lôcut trên trong quần thể này là

A 18 B 36 C 30 D. 27

(Trích đề thi Tuyển sinh đại học năm 2011)

Hướng dẫn:

Vì cả 2 locut đều nằm trên vùng không tương đồng của NST giới tính X

→ số alen trên X được tính bằng 3 x 2 = 6 alen

Vậy số loại kiểu gen tối đa về 2 locut này là

2762

1)(6

6× + + =

loại

Ví dụ 3:Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét một lôcut có ba alen

nằm trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X và Y Biết rằng không xảy ra độtbiến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa về lôcut trên trong quần thể là

A

(Trích đề thi Tuyển sinh đại học năm 2012)

Hướng dẫn:

Vì 3 locut nằm trên vùng tương đồng của NST giới tính X và Y

→ số loại kiểu gen tối đa về locut này là

1532

1)(3

3× + + 2 =

loại

Ví dụ 4: Ở một loài động vật, xét hai lôcut gen trên vùng tương đồng của nhiễm sắc

thể giới tính X và Y, lôcut I có 2 alen, lôcut II có 3 alen Trên nhiễm sắc thể thường, xétlôcut III có 4 alen Quá trình ngẫu phối có thể tạo ra trong quần thể của loài này tối đabao nhiêu loại kiểu gen về ba lôcut trên?

A

(Trích đề thi Tuyển sinh đại học năm 2013)

Hướng dẫn:

Vì locut I và II đều nằm trên vùng tương đồng của NST giới tính X và Y

→ số alen trên X và Y được tính bằng 3 x 2 = 6 alen

→ số loại kiểu gen tối đa về locut I và II trên cặp NST giới tính là

576

1)(44

=+

×

Vậy số loại kiểu gen tối đa về 3 locut này là: 57 x 10 = 570 loại

Ví dụ 5:Trong một quần thể ngẫu phối xét ba gen: gen thứ nhất và gen thứ hai nằm

trên hai cặp nhiễm sắc thể thường khác nhau, gen thứ ba nằm trên vùng tương đồng củanhiễm sắc thể X và Y Biết rằng gen thứ nhất có 3 alen, gen thứ hai có 3 alen, gen thứ ba

có 4 alen Số loại kiểu gen tối đa trong quần thể là

Hướng dẫn:

Gen thứ nhất trên NST thường có 3 alen thì có tối đa

62

1)(33

=+

×

Gen thứ hai trên NST thường có 3 alen thì có tối đa

62

1)(33

=+

×Gen thứ ba nằm trên vùng tương đồng của NST giới tính X và Y có 4 alen

→ có tối đa

2642

1)(4

4× + + 2 =

Vậy số loại kiểu gen tối đa về 3 gen này là: 6 x 6 x 26 = 936 loại kiểu gen

C Vận dụng di truyền quần thể để giải quyết một số câu hỏi, bài tập di truyền

1 Bài tập di truyền học người

Bài tập 1: Ở người, một gen trên nhiễm sắc thể thường có hai alen: alen A quy định

huận tay phải trội hoàn toàn so với alen a quy định thuận tay trái Một quần thể ngườiđang ở trạng thái cân bằng di truyền có 64% số người thuận tay phải Một người phụ nữthuận tay trái kết hôn với một người đàn ông thuận tay phải thuộc quần thể này Xác suất

để người con đầu lòng của cặp vợ chồng này thuận tay phải là