Đang tải... (xem toàn văn)
Phương pháp giải nhanh bài tập di truyền
A MỞ ĐẦU Trong q trình dạy học mơn Sinh học trường THPT nhận thấy phần lớn học sinh hứng thú, tìm tịi tập sinh học lĩnh vực lí thuyết Bài tập vừa phương tiện dùng để củng cố kiến thức, kĩ vừa phương tiện để rèn luyện phát triển tư Hiện kì thi tuyển sinh đại học khối B thi HSG cấp chương trình sinh học 12 THPT có số dạng tập khai thác sử dụng nhiều là: - Bài tập chế di truyền biến dị - Bài tập tính quy luật tượng di truyền - Bài tập di truyền học quần thể - Bài tập di truyền học người - Một số tập ứng dụng di truyền học chọn giống tập sinh thái học Đặc biệt tập di truyền học quần thể gây hứng thú với phần lớn học sinh em tiếp thu nhanh sâu vào dạng tập di truyền quần thể có tác động nhân tố tiến hố nhiều em lúng túng Trong thực tế q trình giảng dạy mơn sinh học trường THPT Hàm Rồng với ban (KHTN, CB), đặc biệt dạy đội tuyển học sinh giỏi ơn thi đại học tơi nhận thấy tìm tài liệu nói đầy đủ, cách có hệ thống dạng tập di truyền quần thể khó khăn Tơi mạnh dạn sưu tầm, tham khảo tài liệu tự rút kinh nghiệm giảng dạy để đưa phương pháp giải số dạng tập di truyền quần thể làm tài liệu phục vụ giảng dạy cho thân, đồng thời góp phần nhỏ cho đồng nghiệp việc tìm tịi, tham khảo tài liệu giảng dạy Vì vậy, tơi chọn đề tài “Một số phương pháp giải dạng tập di truyền quần thể” B NỘI DUNG I Cơ sở lí thuyết: Quần thể tự phối: - Quần thể tự phối điển hình quần thể thực vật tự thụ phấn, động vật lưỡng tính tự thụ tinh Giao phối cận huyết hình thức giao phối cá thể có quan hệ huyết thống - Cấu trúc di truyền quần thể tự phối biến đổi qua hệ theo hướng giảm dần tỉ lệ dị hợp tử tăng dần ti lệ đồng hợp tử, không làm thay đổi tần số alen Quần thể ngẫu phối: - Quần thể ngẫu phối diễn bắt cặp giao phối ngẫu nhiên cá thể đực quần thể - Định luật Hacđi – Vanbec: Trong điều kiện định lịng quần thể giao phối, tần số tương đối alen gen có khuynh hướng trì khơng đổi từ hệ sang hệ khác - Điều kiện nghiệm định luật Hacđi – Vanbec: + Quần thể phải có giao phối tự + Quần thể phải có kích thước lớn + Các giao tử phải có sức sống khả thụ tinh + Khơng có áp lực đột biến, chọn lọc tự nhiên di - nhập gen + Các kiểu gen phải có giá trị thích nghi - Ý nghĩa định luật: + Về lí luận: Giải thích tự nhiên có quần thể ổn định thời gian dài + Về thực tiễn: Từ tần số tương đối alen, dự đốn tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình quần thể Biết tần số kiểu hình ta xác định tần số tương đối alen tỉ lệ kiểu gen - Các yếu tố làm thay đổi thành phần kiểu gen tần số alen quần thể là: trình đột biến, trình chọn lọc tự nhiên, di nhập gen chế cách li II Xây dựng cơng thức tính tổng qt để giải dạng tập di truyền quần thể Quần thể tự phối: Thường áp dụng cho quần thể có hoa lưỡng tính VD: Quần thể Đậu Hà Lan, Lúa 1.1.Trường hợp khơng có tác động chọn lọc tự nhiên Trong trường hợp quần thể ban đầu gồm toàn cá thể dị hợp Aa , tự phối diễn thành phần kiểu gen hệ thứ 1/4AA + 1/2Aa + 1/4aa Sự tự thụ phấn tiếp tục thành phần kiểu gen hệ thứ hai là: 1/4 AA + 2/4 (1/4AA + 1/2Aa + 1/4aa) + 1/4aa = 3/8 AA +1/4 Aa + 3/8 aa Sự tự thụ phấn tiếp tục thành phần kiểu gen hệ thứ ba là: 3/8 AA + 1/4 (1/4AA + 1/2 Aa + 1/4 aa) + 3/8 aa = 7/16 AA + 1/8Aa + 7/8aa Như thành phần dị hợp thể qua hệ 1/2 ;1/4 ;1/8 nghĩa sau hệ tự phối, thể dị hợp giảm nửa, tuân theo quy luật (1/2) n Thành phần đồng hợp tử trội lặn 1- (1/2) n Đến hệ thứ n, n -> ∞ tần số kiểu gen sau: Tần số thể dị hợp (Aa) = lim (1/2)n = − (1 / 2) n Tần số thể đồng hợp trội ( AA) = lim = 1/2 Tần số thể đồng hợp lặn (aa) = lim − (1 / 2) n = 1/2 Một cách tổng quát: - Nếu quần thể ban đầu có tần số kiểu gen là: x% AA : y% Aa : z% aa sau n hệ tự phối: + Tần số thể dị hợp (Aa) = y%× (1/2)n − (1 / 2) n + Tần số thể đồng hợp (AA) = x% + y%× + Tần số thể đồng hợp (aa) = z% + y%× − (1 / 2) n 1.2 Trường hợp có tác động chọn lọc tự nhiên Giả sử quần thể ban đầu có tần số kiểu gen là: x% AA : y% Aa : z% aa Cho biết cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản Sau hệ tự phối, thành phần kiểu gen quần thể tính sau: + x%AA tự thụ phấn cho x% AA hệ sau + y% Aa tự thụ phấn cho y% × (0,25 AA : 0,5 Aa : 0,25 aa) = 0,25× y%AA: 0,5× y%Aa : 0,25× y% aa hệ sau + Các cá thể aa khơng có khả sinh sản cho aa hệ sau Tỉ lệ kiểu gen hệ sau : (x% + 0,25× y%) AA : 0,5× y% Aa : 0,25× y% aa Một cách tổng quát: -Nếu quần thể ban đầu có tần số kiểu gen là: x% AA : y% Aa : z% aa sau n hệ tự phối: * Nếu cá thể aa khơng có khả sinh sản thì: + Tần số thể dị hợp (Aa) = y%× (1/2)n + Tần số thể đồng hợp (AA) = x% + y%× + Tần số thể đồng hợp (aa) = y%× − (1 / 2) n − (1 / 2) n * Nếu cá thể AA khơng có khả sinh sản thì: + Tần số thể dị hợp (Aa) = y%× (1/2)n + Tần số thể đồng hợp (AA) = y%× − (1 / 2) n − (1 / 2) n + Tần số thể đồng hợp (aa) = z%+ y%× 2 Quần thể ngẫu phối 2.1 Khi quần thể ngẫu phối khơng có tác động nhân tố tiến hóa 2.1.1 Một gen có hai alen nằm NST thường + alen trội lặn khơng hồn tồn - Khi hai alen quần thể đồng trội kiểu gen có kiểu hình khác nhau, dựa vào số cá thể quần thể để tính tần số kiểu gen tương ứng - Nếu đề thi cho số lượng ba kiểu hình tương ứng với ba kiểu gen khác AA, Aa, aa Gọi N toàn cá thể quần thể, D số cá thể mang kiểu gen AA, H số cá thể mang kiểu gen Aa, R số cá thể mang kiểu gen aa Như N = D + H + R + d tần số tương đối kiểu gen AA + h tần số tương đối kiểu gen Aa + r tần số tương đối kiểu gen aa - Khi đó: d = D H H ; h = ; r = , d + h + r = N N R - Gọi p tần số alen A, q tần số alen a: p=d+ h q=r+ h - Nếu đề thi cho cấu trúc di truyền là: p2 (AA) + 2pqAa + q2 aa = Ta tính được: p(A) = p2 + pq pq ; q(a) =q2 + 2 + alen trội lặn hồn tồn: Ví dụ A trội hồn tồn so với a - Nếu đề thi cho số lượng hai kiểu hình trội lặn, cho tỉ lệ kiểu hình mang tính trạng lặn, ta phải vào cá thể mang tính trạng lặn để tính tần số kiểu gen Gọi p tần số alen A, q tần số alen a, quần thể có cân kiểu gen tần số kiểu gen aa q2 Từ tính q = q p = 1q 2.1.2 Một gen có nhiều alen nằm NST thường Xét alen A, a, a’.Gọi p, q, r tần số A, a, a’ Sự ngẫu phối diễn quần thể tạo kiểu gen: AA: tần số p2 Aa: tần số 2pq Kiểu hình gen A quy định Aa’: tần số 2pr aa: tần số q2 aa’: tần số 2pq Kiểu hình gen a quy định a’a’: tần số 2pr; Kiểu hình gen a’quy định - Cấu trúc di truyền quần thể: → p2 + q2 + r2 + 2pr + 2qr + 2pq =(p + q + r)2 = Cụ thể ta xét di truyền nhóm máu Giả sử nhóm máu người qui định alen IA, IB, IO - Cấu trúc di truyền quần thể: [p(A) + q(B) + r(O)]2 = → p2(IAIA) + q2(IBIB) + r2(IoIo) + 2pr IAIo + 2qrIBI0 + 2pq IAIB = - Nếu quần thể đạt trạng thái cân alen r(I 0) = O (trong O , A , B , AB kiểu hình nhóm máu O, A, B, AB) - Lưu ý: (p + q)2 = p2 + 2pq + q2 ≠ Nếu đề thi cho tỉ lệ kiểu hình nhóm máu ta có: A = p2 + 2pr, B = q2 + 2qr, O = r2, AB = 2pq • Trong trường hợp này, cách tính tần số alen theo tỉ lệ kiểu hình: O + A = (p2 + 2pr) + r2 = ( p+r)2 O + B = (q2 + 2qr) + r2 = ( q+r)2 • Từ r(I0) = O ta tính p(IA) q(IB) 2.1.3 Sự cân quần thể có khác tần số gen thể đực thể với gen NST thường - Ta xét trường hợp có alen A a: + Gọi tần số tương đối A cá thể đực quần thể p' + Gọi tần số tương đối a cá thể đực quần thể q' + Gọi tần số tương đối A cá thể quần thể p'' + Gọi tần số tương đối A cá thể quần thể q'' - Khi cấu trúc di truyền quần thể hệ sau: (p'A + q'a)(p''A + q''a) = p'p''AA +( p' q''+ p''q') Aa + q'q''aa - Khi đó: + tần số alen A quần thể: p N = p' p'' + ( p' q''+ p''q') thay q = 1- p vế phải đẳng thức có dạng pN = p' p'' + p'(1- p'')+ => pN = p' p'' + => pN = p''(1- p') 1 1 p' - p' p'' + p'' - p''p' 2 2 1 p' + p'' = (p' + p'') 2 Cũng cách tương tự ta tính qN = (q' + q'') - Từ quần thể có cấu trúc: p2N AA + 2pNq NAa + q2 N aa = 2.1.4 Gen nằm nhiễm sắc thể giới tính X + alen trội lặn khơng hồn tồn Ví dụ mèo nhà, màu lông chi phối cặp gen trội lặn khơng hồn tồn liên kết NST giới tính X Đực XDY: lơng đen Cái XdY: lông vàng XDXD : lông đen XdXd: lông vàng XDXd : tam thể Gọi p tần số gen D, q tần số gen d Tần số p là: × số mèo đen + số mèo tam thể + số mèo đực đen × số mèo + số mèo đực Tần số q là: × số mèo vàng + số mèo tam thể + số mèo đực vàng × số mèo + số mèo đực + alen trội lặn hoàn toàn Ở đa số loài động vật đực dị giao tử (XY) mang alen NST giới tính X biểu thành tính trạng cần số cá thể đực quần thể để tính tần số gen.( Nếu tần số giới đực nhau) 2.2 Khi quần thể ngẫu phối chịu tác động nhân tố tiến hóa 2.2.1 Đột biến Đột biến xảy theo chiều: - Nếu xảy đột biến thuận A → a với tần số u tần số alen A sau n hệ pn = p0 (1 – u)n p0 tần sô ban đầu alen A - Trường hợp xảy đột biến thuận đột biến nghịch A đột biến thành a với tần số u, a đột biến thành A với tần số v - Sau hệ tần số tương đối A là: p = p0 - u p0 + v p0; Lượng biến thiên tần số tương đối A là: ∆p = p1 – p0 - Thay giá trị vào ta có ∆p = (p0 - up0 + vp0) - p0 = vp0 - up0 Tần số tương đối p A, q a đạt cân số lượng đột biến thuận nghịch bù trừ cho nhau, nghĩa ∆p = vq = up mà q = - p nên up = v(1 - p) →p= v u q = v+u v+u - Từ hệ thứ n tần số đột biến P n xác định công thức sau: p n = p0 e- un + p tần số tương đối alen quần thể ban đầu + u tốc độ đột biến theo chiều thuận 2.2.2 Di nhập gen Tốc độ di nhập gen (M) tính tỉ số giao tử mang gen di nhập so với số giao tử hệ quần thể Cũng tính M tỉ lệ số cá thể nhập cư so với tổng số cá thể quần thể nhận.Ta có lượng biến thiên tần số alen A quần thể nhận sau hệ di nhập gen là: ∆p = M (P – p) Trong công thức : - p tần số alen A quần thể nhận - P tần số alen A quần thể cho 2.2.3 Quá trình chọn lọc tự nhiên Áp lực chọn lọc tự nhiên tác động vào hai pha: pha đơn bội ( chọn lọc giao tử) pha lưỡng bội chu kì sống sinh vật bậc cao + Chọn lọc giao tử Quần thể có cấu trúc: p2AA + 2pq Aa + q aa = Nếu giá trị thích nghi (w) giao tử mang A lớn (w = 1), giao tử mang a (w < 1), nghĩa – S S hệ số chọn lọc để mức độ chọn lọc loại bỏ alen hay kiểu gen đó, cụ thể a Lượng biến thiên tần số q xác định: ∆q= − sq(1 − q ) − sq ∆q có giá trị âm chứng tỏ tác dụng chọn lọc giao tử q bị giảm Nếu chọn lọc diễn hàng loạt hệ q bị giảm dần cuối alen a bị loại khỏi quần thể Chọn lọc pha đơn bội có ý nghĩa lớn với vi sinh vật sinh vật có pha đơn bội chiếm ưu Ở sinh vật bậc cao, chọn lọc giao tử biểu rõ động vật - Chọn lọc pha lưỡng bội: Quần thể có cấu trúc: p2AA + 2pq Aa + q2 aa = Giả sử giá trị thích nghi KG AA Aa 1, cịn a = - S (t/h trội hồn tồn) sau − Sq (1 − q ) chu kì chọn lọc, lượng biến thiên tần số alen a xác định: ∆ q = − Sq Trường hợp S = ta có ∆ − q2 q= 1+ q q Khi S = sau n hệ chọn lọc xác định: qn = + nq Khi biết giá trị ban đầu q việc xác định số hệ n mà chọn lọc đòi 1 hỏi để làm giảm tần số alen a xuống qn theo công thức : n = q − q n III Ứng dụng giải tập Quần thể tự phối 1.1 Trường hợp khơng có tác động chọn lọc tự nhiên Ví dụ : Một quần thể có 0,36 AA : 0,48Aa : 0,16aa Xác định cấu trúc di truyền sau hệ tự phối liên tiếp Phương pháp giải: - Sau hệ tự phối tần số loại kiểu gen sau: Tần số Aa = 0,48× ( ) = 0,06 1 − ( )3 Tần số AA = 0,36 + 0,48× = 0,57 1 − ( )3 Tần số aa = 0,16 + 0,48× = 0,37 Lúc cấu trúc di truyền quần thể là: 0,57 AA + 0,06Aa + 0,37aa =1 1.2 Trường hợp có tác động chọn lọc tự nhiên Ví dụ: Một quần thể thực vật tự thụ phấn có tỉ lệ kiểu gen hệ P là: 0,45 AA: 0,30 Aa: 0,25 aa Cho biết cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản Tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu gen thu F1 A 0,525 AA : 0,150 Aa : 0,325 aa B 0,36 AA : 0,24 Aa : 0,40 aa C 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa D 0,7 AA : 0,2 Aa : 0,1 aa (Đề thi ĐH năm 2008) Phương pháp giải Quần thể thực vật tự thụ phấn có tỉ lệ kiểu gen hệ P là: 0,45 AA: 0,30 Aa: 0,25 aa Ta có: + 0,45 AA tự thụ phấn cho 0,45 AA hệ sau + 0,30Aa tự thụ phấn cho 0,30× (0,25AA : 0,5Aa: 0,25 aa) = 0,075 AA: 0,15 Aa: 0,075 aa hệ sau + Các cá thể aa khơng có khả sinh sản cho aa hệ sau Tỉ lệ kiểu gen hệ sau là: (0,45 AA + 0,075AA) : 0,15Aa: 0,075aa Tổng tỉ lệ kiểu gen hệ sau là: 0,525 AA + 0,15Aa + 0,075aa = 0,75 = 100% Tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu gen thu đựơc F1 là: 0,525 + AA = 0,525 + 0,15 + 0, 075 = 0,7 0,15 + AA = 0,525 + 0,15 + 0, 075 = 0,2 0, 075 + AA = 0,525 + 0,15 + 0, 075 = 0,1 => Chọn D Quần thể ngẫu phối 2.1 Khi quần thể ngẫu phối khơng có tác động nhân tố tiến hóa 2.1.1 Một gen có hai alen nằm NST thường + alen trội lặn hồn tồn: Ví dụ: Một đảo số người bị bạch tạng 1/10000 Giả sử quần thể cân di truyền Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể Phương pháp giải 10 - Gọi p, q lần lượt tần số tương đối alen A,a - Người bị bạch tạng có kiểu gen aa = q2 = = 0,0001 10000 → q = 0,01 p = 0,99 - Cấu trúc di truyền quần thể người là: p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = Tức là: 0,9801AA + 0,0198Aa + 0,0001aa = + alen trội lặn khơng hồn tồn + Ví dụ : Ở bị, kiểu gen RR quy định tính trạng lơng đỏ, Rr quy định tính trạng lơng lang trắng đỏ, kiểu gen rr quy định tính trạng lơng trắng Các gen nằm NST thường Có quần thể bị gồm 108 lông đỏ, 48 lông trắng, 144 lang trắng đỏ Tính tần số alen thành phần kiểu gen quần thể bị nói sau hệ ngẫu phối Phương pháp giải - Tổng số cá thể quần thể ban đầu: - Tần số kiểu gen RR: 108/300 = 0,36 - Tần số kiểu gen Rr: 144/300 = 0,48 - Tần số kiểu gen rr: 108 + 144 + 48 = 300 48/300 = 0,16 - Cấu trúc di truyền quần thể bò ban đầu là: 0,36RR : 0,48 Rr : 0,16 rr - Tần số alen R = 0,36 + 0,48/2 = 0,6 Tần số alen r = 0,16 + 0,48/2 = 0,4 - Sau hệ ngẫu phối, theo định luật Hacđi – Vanbec cấu trúc di truyền quần thể hệ là: p2 RR + 2pqRr + q2 rr = Tức là: (0,6) RR+ × 0,6× 0,4 Rr + (0,4)2 rr = 0,36 RR + 0,48 Rr + 0,16rr = 2.1.2 Một gen có nhiều alen nằm NST thường Ví dụ :Ở quần thể người, tần số nhóm máu xác định gồm 49% nhóm máu O; 36% máu A; 12% máu B 3% máu AB Xác định tỉ lệ % cá thể nhóm máu A đồng hợp tử 11 Phương pháp giải: Ta có r(IO) = A O = 49% = 0,7, p(I ) = 49% + 36% - 0,7 = 0,22, q(IB ) = –r – p = 0,88 Tỉ lệ cá thể nhóm máu A đồng hợp p 2(IAIA) = (0,22)2 = 0,0484 Tỉ lệ cá thể nhóm máu A dị hợp 2pr = (I AIo) = 2× 0,22 × 0,7 =0,308 Suy tổng tỉ lệ nhóm máu A = 0,308 +0,0484 = 0,3564 0, 0484 Vậy tỉ lệ % cá thể nhòm máu A đồng hợp tử là: 0, 0484 + 0,3564 =13,52% Chú ý: Nếu toán cho nhiều cặp gen quy định cặp tính trạng khác nhau, ta phải xét riêng cặp tính trạng quần thể sau xét chung tính trạng quần thể Ví dụ: Một lồi thực vật thụ phấn tự gen D quy định hạt tròn trội hoàn toàn so với gen d quy định hạt dài, gen R quy định hạt đỏ trội hoàn toàn so với gen r quy định hạt trắng Các cặp gen phân li độc lập Khi thu hoạch quần thể cân di truyền người ta thu 14,25% hạt tròn, đỏ; 4,75 % hạt tròn, trắng; 60,75% hạt dài, đỏ; 20,25 % hạt dài, trắng Hãy tính tần số alen (D, d, R,r) tần số kiểu gen tính trạng quần thể nêu Hãy tính tần số kiểu gen quần thể nêu xét chung tính trạng Phương pháp giải + Xét riêng tính trạng quần thể Dạng hạt: 19% tròn : 81% daì -> d =0,9; D = 0,1 Cấu trúc kiểu gen dạng hạt: 0,01 DD: 0.18 Dd : 0,81 dd Dạng hạt: : 75% đỏ: 25 % trắng -> r = 0,5, R = 0,5 Cấu trúc kiểu gen màu hạt 0,25 RR: 0,5 Rr: 0,25 rr + Xét chung tính trạng quần thể - Tỉ lệ loại kiểu gen quần thể: (0,01DD:0,18Dd:0,81dd)(0,25RR:0,50Rr:0,25rr)=0,0025:DDRR: 0,005DDRr:0,0025 DDrr: 0,045DdRR : 0,09DdRr: 0,045Ddrr: 0,2025ddRR: 0,405ddrr : 0,2025ddrr 2.1.3 Gen nằm nhiễm sắc thể giới tính X 12 + alen trội lặn khơng hồn tồn Ví dụ : Ở loài mèo nhà, cặp alen D, d quy định màu lơng nằm NST giới tính X ( DD: lông đen, dd: lông vàng, Dd: lông tam thể) Trong quần thể mèo có: Đen Vàng Tam thể Tổng số Mèo đực 311 42 353 Mèo 277 54 338 Tính tần số alen quần thể điều kiện cân Phương pháp giải: Quy ước gen Đực XDY: lông đen XdY: lông vàng Cái XDXD : lông đen XdXd: lông vàng XDXd : tam thể Tổng số gen D kiêủ gen mèo đen mèo đực đen : 311 + × 227 + 54 = 919 Tổng số gen quần thể: 353 + × 338 = 1029 Tần số gen D = 919 : 1029 = 0,893 Tần số gen d = – 0,893 = 0,107 + alen trội lặn hồn tồn Ví dụ : Trong quần thể chuột, 40% đực có kiểu hình trội liên kết với NST giới tính X Giả sử có giao phối ngẫu nhiên, kiểu giao phối kiểu gen hay xảy Phương pháp giải: Trong quần thể chuột, 40% đực có kiểu hình trội liên kết với NST giới tính X, suy tần số alen trội XB = 0,4, tần số alen lặn Xb = 0,6 Như kiểu gen XBXb Xb Y có tần số cao Vậy kiêủ giao phối kiểu gen hay xảy XBXb × Xb Y 2.1.4 Sự cân quần thể có khác tần số gen thể đực thể cái: Ví dụ: Một quần thể động vật, xét gen gồm alen NST thường A a Tần số tương đối alen A phần đực quần thể ban đầu 0,6 Qua 13 ngẫu phối quần thể đạt trạng thái cân di truyền với cấu trúc sau: 0,49AA : 0,42 Aa : 0,09aa a Xác định tần số tương đối alen A a phần quần thể ban đầu b Quá trình ngẫu phối diễn quần thể ban đầu cấu trúc di truyền quần thể hệ nào? (Đề thi HSG giải toán máy tính cầm tay năm 2010 - 2011) Phương pháp giải a Tần số tương đối alen A a phần quần thể ban đầu: p(A) = 0,49+ 0,42/2= 0,7; q(a) = 0,3 - Ở quần thể ban đầu, phần đực có tần số alen là: p(A) = 0,6 → q(a) = 0,4 Suy phần quần thể ban đầu có tần số alen là: p(A) = 2×0,7 – 0,6 = 0,8; q(a) = - 0,8 = 0,2 b Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối: (0,8A + 0,2a)(0,6A + 0,4a) → 0,48 AA : 0,44Aa : 0,08 aa 2.2 Khi quần thể ngẫu phối chịu tác động nhân tố tiến hóa 2.2.1 Đột biến Ví dụ: Ở lồi gia súc, tính trạng sừng dài gen A quy định, sừng ngắn gen a Trong đàn gia súc gồm 5.10 có gen A đột biến thành a ngược lại, với số lượng bù trừ cho Tìm số lượng alen A số lượng alen a quần thể lúc cân bằng? Trong A đột biến thành a với tần số u, a đột biến thành A với tần số v, u = 3v = 10-4 Phương pháp giải Tổng tần số alen A a : 10 4.2 = 105, tần số A (pA) tần số a (q a) lúc cân thiết lập quần thể qa = u 3v = = = 0,75 => pA = 1- 0,75 = 0,25 v+u v+u Số lượng alen A: 0,25.10 = 2,5.104 Số lượng alen a: 0,75.10 = 7,5.104 2.2.2 Áp lực chọn lọc: 14 Ví dụ 1: Xác định lượng biến thiên q sau hệ chọn lọc giao tử biết q trước chọn lọc 0,6 s alen a 0,34 Phương pháp giải Vận dụng công thức tính được: ∆ q = −0,34.0, 6.(1 − 0, 6) − 0,34.0, Như vậy, q giảm từ 0,6 xuống 0,5 Ví dụ 2: Một quần thể động vật giao phối có số lượng cá thể giá trị thích nghi kiểu gen sau: Kiểu gen AA Aa aa Số lượng cá thể 500 400 100 Giá trị thích nghi 1,00 1,00 0,00 a Hãy tính tần số alen A, a cho biết quần thể có đạt cân khơng? b Quần thể bị chọn lọc theo hướng đào thải alen khỏi quần thể? Tốc độ đào thải alen nhanh hay chậm? Vì sao? Alen có hẳn khỏi quần thể không? ( Biết 100% kiểu gen aa bị chết độ tuổi trước sinh sản bệnh tật) Phương pháp giải a Tần số alen: - Tỉ lệ kiểu gen quần thể ban đầu : 0,50 AA + 0,40Aa + 0,10 aa - Tần số alen : pA = 0,50 + (0,40 : 2) = 0,70 qa = 1- 0,7 = 0,3 * Cấu trúc di truyền quần thể: - Nếu quần thể cân theo định luật Hacđi – Vanbec có tỉ lệ kiểu gen : p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = Tức là: 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa = Quần thể có tỉ lệ kiểu gen khác với tỉ lệ trên, quần thể cho không cân b Quần thể bị chọn lọc theo hướng đào thải alen a khỏi quần thể Tốc độ đào thải nhanh giá trị thích nghi A = 1, giá trị thích nghi a = Alen a bị đào thải không hẳn khỏi quần thể mà tồn thể dị hợp tử 15 Ví dụ 3: Giả sử quần thể động vật ngẫu phối có tỉ lệ kiểu gen: + Ở giới cái: 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa + Ở giới đực: 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa a Xác định cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân b Sau quần thể đạt cân di truyền, điều kiện sống thay đổi, cá thẻ có kiểu gen aa trở nên khơng có khả sinh sản Hãy xác định tần số alen quần thể sau hệ ngẫu phối (Đề thi HSG Quốc Gia năm 2010) Phương pháp giải - Tần số alen quần thể trạng thái cân di truyền: PA = 1/2 (0,6 + 0,8) = 0,7, qa = 0,3 - Cấu trúc di truyên quần thể trạng thái cân di truyền 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa - Tần số alen sau hệ ngẫu phối, cá thể aa khơng đóng góp gen vào quần thể (gen từ a bị đào thải) - Ta có: q0 0,3 qa = + nq = + 5.0,3 = 0,12, pA = 0,88 2.2.3 Di nhập gen Ví dụ: Tần số tương đối alen A quần thể I 0,8 quần thể II 0,3 Tỉ lệ số cá thể nhập cư từ quần thể II sang quần thể I 0,2 Sau hệ nhập cư tần số alen A quần thể nhận I giảm bao nhiêu? Phương pháp giải Ta có lượng biến thiên tần số alen A quần thể nhận sau hệ di nhập gen là: ∆p = M (P – p) ∆ p = 0,2 (0,3 – 0,8) = - 0,1 Tức tần số alen A quần thể nhận I giảm 0,1 Cụ thể 0,7 16 C KẾT QUẢ - Năm học 2010 - 2011, luyện thi HSG chuyên đề tập di truyền quần thể, tơi có chia đội tuyển thành nhóm, nhóm thực nghiệm dạy theo hình thức phân dạng tập di truyền quần thể, nhóm đối chứng không phân dạng tập di truyền quần thể cho đề tài - Tơi thu kết sau: Bài tập quần thể tự phối (%) Bài tập quần thể ngẫu phối (%) G Lớp đối chứng Lớp thực nghiệm K Tb Y G K Tb Y 25 15 50 10 15 25 45 15 30 30 35 28 32 30 10 - Qua năm liên tục giảng dạy chương trình sinh học 12 (2009 – 2010), (2010 – 2011) trường THPT Hàm Rồng, khả tiếp thu vận dụng học sinh để giải tập di truyền quần thể mang lại kết đáng mừng - Số học sinh hiểu vận dụng giải tập có hiệu cao dần thể số lượng chất lượng học sinh giỏi cấp tỉnh tăng theo hàng năm, số lượng điểm thi học sinh khối B vào trường đại học, cao đẳng tăng - Đa số học sinh tỏ tự tin giải tập di truyền quần thể sau tiếp cận với hệ thống nội dung phương pháp giải nêu sáng kiến kinh nghiệm - Qua đề tài phân dạng xây dựng phương pháp giảng dạy cho dạng phù hợp với đối tượng học sinh Chính điều thuận lợi cho giáo viên dạy tiết giải tập trình bồi dưỡng học sinh giỏi, luyện thi đại học có tính thu hút cao - Đề tài tơi cịn mang màu sắc chủ quan, chưa hồn thiện, nhiều hạn chế Vì vậy, tơi mong đóng góp ý kiến quý báu thầy cô, bạn đồng nghiệp để ngày hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Người viết 17 Nguyễn Thị Hường D Một số tập tham khảo phục vụ cho ôn thi học sinh giỏi ôn thi đại học Bài Trong quần thể có kiểu gen với tỉ lệ 9/16AA : 6/16Aa :1/16aa a Quần thể có trạng thái cân di truyền không? b Thành phần kiểu gen quần thể hệ qua ngẫu phối? Bài Ở ngô gen lặn b quy định bệnh bạch tạng lá, B quy định xanh bình thường Qua theo dõi thí nghiệm thấy số lượng bạch tạng chiếm tỉ lệ 25/ 104 tổng số tạo Tính tần số tương đối alen B, b tần số kiểu gen BB, Bb, bb lồi ngơ Bài Bệnh máu khó đơng người gây đột biến gen lặn NST giới tính X, tỉ lệ giao tử chứa đột biến gen lặn chiếm 1% cộng đồng Tần số đàn ơng biểu bệnh quần thể bao nhiêu? Tần số đàn bà biểu bệnh bao nhiêu? Biết quần thể có cân kiểu gen Bài Giả thiết quần thể người, tần số tương đối nhóm máu là: nhóm A = 0,54; nhóm B = 0,21 nhóm AB = 0,3; nhóm O = 0,04 Xác định tần số tương đối alen quy định nhóm máu cấu trúc di truyền quần thể Bài Quần thể ban đầu 106 alen A a Tốc độ đột biến alen Alà 3.10-5, alen a 10-5 Khi cân quần thể có số lượng alen bao nhiêu? Cho biết khơng tính áp lực nhân tố khác làm biến đổi cấu trúc di truyền quần thể Bài Ở cà chua, màu gen quy định đỏ trội hoàn toàn so với vàng, dạng gen quy định trịn trội hồn tồn so với dài Hai cặp gen quy định hai cặp tính trạng nằm NST thường phân li độc lập với Kết phân tích kiểu hình màu dạng cà chua 18 quần thể ngẫu phối giống cà chua đỏ, tròn: 0,0091 có đỏ, dài; 0,0891 có vàng, trịn 0,0009 có vàng, dài a Tính tỉ lệ alen quy định màu dạng cà chua quần thể b Tính tỉ lệ đỏ, tròn đồng hợp tử quần thể Bài 7.Trong quần thể nhỏ thuộc lạc, tần số hai alen A a lô cut tương ứng 0,3 0,7 Tuy vậy, khơng phải cá thể có kiểu gen aa sống sót đến độ tuổi có khả sinh sản; cụ thể tần số thích nghi tương đối kiểu gen 0,9 tần số thích nghi tương đối kiểu gen lại Tỉ lệ % cá thể dị hợp tử trẻ sơ sinh hệ bao nhiêu? Bài Trong quần thể động vật có vú, tính trạng màu lơng gen quy định, trạng thái cân di truyền Trong tính trạng màu lơng nâu alen lặn (fB) quy định tìm thấy 40% đực 16% Hãy xác định: a.Tần số alen fB b Tỉ lệ có kiểu gen dị hợp tử mang gen fB so với tổng số cá thể quần thể Bài Giả sử lơ cút có alen A a, hệ ban đầu có tần số tương đối alen A p0 Quá trình đột biến làm ch alen A -> a với tần số u = 10-5.Để p0 giảm phải cần hệ? Bài 10 Cho quần thể tự phối có thê hệ ban đầu : 0,3AA : 0,4Aa: 0,3aa Biết cá thể có kiểu gen aa khơng có khả sinh sản Sau 10 hệ tự thụ phấn tỉ lệ kiểu gen quần thể nào? Bài 11 Thế hệ ban đầu có cá thể mang kiểu gen aa cá thể mang kiểu gen Aa Cho cá thể tự thụ phấn liên tục qua hệ, sau lại cho ngẫu phối hệ thứ Cho biết : Gen A quy định hạt đỏ Gen a quy định hạt trắng Xác định tỷ lệ hạt đỏ hạt trắng hệ thứ Cho biết sống sót sinh sản bình thường Bài 12 Để làm giảm tần số alen từ 0,96 xuống 0,03 áp lực trình chọn lọc pha lưỡng bội phải cần hệ Cho biết hệ số chọn lọc S = 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành (2001), Lý luận dạy học sinh học - phần đại cương, NXB Giáo dục Trần Bá Hoành (1996), Phát triển phương pháp dạy học tích cực môn sinh học, NXB Giáo dục Ngô Văn Hưng (2008), Phân tích chương trình Sinh học 12 THPT theo quan điểm hệ thống hóa, Kỷ yếu hội thảo khoa học dạy học Sinh học trường phổ thông theo chương trình SGK mới, NXB Nghệ An Ngơ Văn Hưng, Lê Hồng Điệp, Nguyễn Thị Linh (2008), Bài tập chọn lọc Sinh học 12, NXB Hà Nội Vũ Văn Vụ, Nguyễn Như Hiền, Vũ Đức Lưu, Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng (2008), Sách giáo khoa Sinh học 12 nâng cao, NXB Giáo dục Vũ Văn Vụ, Nguyễn Như Hiền, Vũ Đức Lưu, Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Phạm Lê Phương Nga, Vũ Trung Tạng (2008), Sách giáo viên Sinh học 12 nâng cao, NXB Giáo dục 20 Ý kiến anh An I Xây dựng cơng thức tính tổng qt:Tần số kiểu gen, tần số Alen cho loại quần thể A Tự phối: (Áp dụng cho quần thể nào: Đậu Hà Lan, Lúa: nói chung có hoa lưỡng tính) sau chia thành trường hợp: + Khơng có tác động CLTN + Có tác động CLTN B Giao phối ( Định luật Hardy – Weiberg) phân thành trường hợp (nêu điều kiện nghiệm định luật để khẳng định áp dụng định luật trên: gen quy định tính trạng nằm NST thường) Dạng tắc + gen có hai Alen nằm NST thường + Gen có nhiều Alen nằm NST thường + Tần số Alen hai giới đực khác Biến dạng định luật Hardy – Weiberg (Khi quần thể chịu tác động nhân tố: Đột biến, chọn lọc tự nhiên, du nhập gen…) C Xây dựng bước giải tổng quát D Ứng dụng giải tập Mỗi dạng nêu ví dụ trình bày cách giải 21 ... Đa số học sinh tỏ tự tin giải tập di truyền quần thể sau tiếp cận với hệ thống nội dung phương pháp giải nêu sáng kiến kinh nghiệm - Qua đề tài phân dạng xây dựng phương pháp giảng dạy cho dạng... đề tập di truyền quần thể, tơi có chia đội tuyển thành nhóm, nhóm thực nghiệm dạy theo hình thức phân dạng tập di truyền quần thể, nhóm đối chứng không phân dạng tập di truyền quần thể cho đề tài. .. Ví dụ : Một quần thể có 0,36 AA : 0,48Aa : 0,16aa Xác định cấu trúc di truyền sau hệ tự phối liên tiếp Phương pháp giải: - Sau hệ tự phối tần số loại kiểu gen sau: Tần số Aa = 0,48× ( ) = 0,06