PHẦN I MỞ ĐẦU Trong năm gần đề thi đại học, đặc biệt đề thi học sinh giỏi tỉnh, đề thi giải tốn máy tính Casio khơng cịn theo kiểu học sinh phải nhớ kiến thức cách máy móc Mà theo hướng học sinh phải hiểu rõ chất di truyền vận dụng kiến thức vào việc giải tập Trong dạng tập giảm phân, tập tính số loại giao tử hình thành qua giảm phân dạng tập khó, gặp dạng tập em thường lúng túng, nhầm lẫn cơng thức áp dụng, có em khơng hiểu sử dụng công thức cho trường hợp nào… Một số tài liệu tham khảo có đưa cơng thức tính số loại giao tử hình thành qua giảm phân trường hợp chưa giải thích rõ ràng, học sinh khó hiểu, khó nhớ nên kết áp dụng khơng cao Chính việc xây dựng cơng thức tổng qt thể chất giảm phân giúp học sinh hiểu chất sinh học công thức giải tập quan trọng Tôi nhận thấy việc xây dựng công thức kèm theo hình ảnh minh họa giúp học sinh hiểu kiến thức dễ dàng, nhớ xác, khơng nhầm lẫn trường hợp Qua trình dạy học tham khảo thêm tài liệu tơi tích lũy được: “ Phương pháp xây dựng công thức tổng quát tính số loại giao tử hình thành qua giảm phân” Hy vọng thơng qua đề tài giúp em học sinh yêu thích tập giảm phân Nội dung chia làm ba mục: I Xác định số loại giao tử tế bào tham gia giảm phân II Xác định số loại giao tử thể có NST 2n III Bài tập minh họa (Công thức xây dựng sở học sinh học diễn biến trình giảm phân Trong hình vẽ, nhiễm sắc thể vẽ trạng thái đóng xoắn để học sinh dễ quan sát, thực tế kì trung gian kì cuối nhiễm sắc thể giãn xoắn) PHẦN II NỘI DUNG I Xác định số loại giao tử tế bào tham gia giảm phân Số loại giao tử sinh từ tế bào sinh tinh trùng a Xét tế bào sinh tinh chứa cặp NST giới tính XY Q trình giảm phân diễn sau: Hình Giảm phân I: Tế bào ban đầu (2n đơn) X Y Kì trung gian (2n kép) XX YY Mặt phẳng xích đạo tế bào Kì I (NST xếp thành hai hàng mặt phẳng xích đạo) XX YY Kì sau I (Các NST kép phân li hai cực tế bào) XX XX YY YY Kì cuối I (mỗi tế bào chứa NST n kép) Kết thúc giảm phân I từ tế bào sinh tinh chứa cặp nhiễm sắc thể giới tính XY tạo hai tế bào con: Một tế bào chứa NST kép XX, tế bào chứa NST kép YY Hai tế bào tiếp tục tham gia giảm phân II Hình Giảm phân II: Tương tự nguyên phân Kì đầu II XX YY Kì II NST tập trung thành hàng trênXX phẳng xích mặt đạo XX YY Kì sau II NST phân li hai cực tế bào X X Y Y Kì cuối II X X Y Y Kết thúc kì cuối giảm phân II từ hai tế bào giảm phân I tạo giao tử có: giao tử mang nhiễm sắc thể giới tính X, giao tử mang nhiễm sắc thể giới tính Y Như vậy: Từ tế bào sinh tinh trùng giảm phân cho tinh trùng thuộc hai loại ( loại mang nhiễm sắc thể giới tính X, loại hai mang nhiễm sắc thể giới tính Y) Bài tốn: Một số tế bào sinh dục đực ruồi giấm tham gia giảm phân tạo 512 tinh trùng mang nhiễm sắc thể giới tính Y Hãy xác định số tế bào tham gia giảm phân? Hướng dẫn: - Quá trình giảm phân tạo hai loại tinh trùng, loại mang NST giới tính X, loại hai mang NST giới tính Y với số lượng - Theo ra: Quá trình giảm phân tạo 512 tinh trùng mang NST giới tính Y nên có 512 tinh trùng mang NST giới tính X - Tổng số tinh trùng hình thành là: 512 + 512 = 1024 - Từ tế bào sinh tinh giảm phân tạo bốn tinh trùng Vì số tế bào sinh tinh tham gia giảm phân hình thành 1024 tinh trùng là: 1024 = 256 b Xét tế bào sinh tinh chứa cặp gen dị hợp tồn cặp NST tương đồng AaBb - Quá trình giảm phân diễn sau: Giảm phân I: Hình (Trang 5) Hình A a B AA a a b Tế bào ban đầu (2n đơn) BB b b Kì trung gian (2n kép) (Cách xếp I) (Cách xếp II) AA a a Kì AA a a Hoặc BB b b b b BB Kì cuối Hoặc AA BB B aa bB b AA bB b aa BB B Như tùy theo cách xếp cặp NST kép tương đồng kì giảm phân I mà kết giảm phân I hình thành hai tế bào có kí hiệu NST: AABB aabb AAbb aaBB Giảm phân II: + Trường hợp 1: Ứng với cách xếp Hai tế bào sinh AABB aabb Quá trình diễn sau: Hình AA a a BB AA A AA a A Kì đầu II II B A A bb Kì đầu II b B A A A a a b A a Kì sau II B A B b A A A B A B A A Kì cuối II b A a b a b A A Như với cách xếp kết giảm phân I giảm phân II hình thành tinh trùng thuộc hai loại với số lượng AB ab + Trường hợp 2: Ứng với cách xếp Hai tế bào sinh AAbb aaBB Quá trình giảm phân diễn tương tự trường hợp 1, kết hình thành tinh trùng thuộc hai loại với số lượng aB Ab - Kì giảm phân I NST xếp theo trường hợp nên kết giảm phân hình thành hai loại tinh trùng AB ab Ab aB - Đối với tốn xét đến nhiều cặp NST có cấu trúc khác ta có nhiều số cách xếp mặt phẳng xích đạo ( n-1 cách: n số cặp NST có cấu trúc khác nhau), thực tế xảy số n-1 cách nên có hai loại tinh trùng hình thành Bài tốn: Một tế bào sinh tinh chứa ba cặp gen dị hợp tồn ba cặp NST tương đồng khác (AaBbDd) Tế bào giảm phân cho loại tinh trùng? Viết thành phần gen loại? Hướng dẫn: Tế bào ban đầu có kí hiệu cặp NST AaBbDd Kết thúc kì trung gian, NST tự nhân đơi thành NST kép dính tâm động, kí hiệu cặp NST là: AAaaBBbbDDdd Kì I NST xếp mặt phẳng xích đạo tế bào theo cách sau: Cách AA aa BB bb Cách AA aa Hoặc DD dd BB bb Cách Hoặc dd DD AA aa bb BB DD dd Cách Hoặc AA aa bb BB dd DD Cuối kì I hình thành hai tế bào là: AABBDD aabbdd AABBdd aabbDD AAbbDD aaBBdd AAbbdd aaBBDD Kết thúc giảm phân II hình thành hai loại giao tử: ABD abd ABd abD AbD aBd Abd aBD Số loại giao tử sinh từ tế bào sinh trứng Từ tế bào sinh trứng giảm phân cho tế bào: trứng ba thể định hướng Chỉ có trứng tham gia thụ tinh, thể định hướng tiêu biến nên từ tế bào sinh trứng giảm phân cho loại trứng Bài tốn 1: Tính số tế bào sinh tinh số tế bào sinh trứng cần thiết để tạo 1000 hợp tử Biết hiệu suất thụ tinh tinh trùng 50%, trứng 80% Hướng dẫn: - Để tạo 1000 hợp tử cần: + 1000 tinh trùng thụ tinh + 1000 trứng thụ tinh - Hiệu suất thụ tinh tinh trùng 50% nên số tinh trùng tham gia thụ tinh 2000; số tế bào sinh tinh tham gia giảm phân 2000/4 = 500 (tế bào) - Hiệu suất thụ tinh trứng 80% nên số trứng tham gia thụ tinh 1000 = 1250 (tế bào); số tế bào sinh trứng tham gia giảm phân 1250 (tế bào) 80% Bài toán 2: Một tế bào sinh trứng chứa hai cặp gen dị hợp tồn hai cặp NST tương đồng AaBb Tế bào giảm phân cho loại trứng? Viết thành phần gen loại trứng đó? Hướng dẫn: Một tế bào sinh trứng có kiểu gen AaBb giảm phân cho loại trứng, có thành phần gen bốn loại sau: AB Ab aB ab II Xác định số loại giao tử thể có NST 2n Nếu khơng có trao đổi chéo kì đầu giảm phân I Mỗi cặp NST tương đồng có cấu trúc khác giảm phân cho hai loại giao tử (Xem lại giảm phân tế bào sinh tinh chứa cặp NST giới tính XY phần I.1.a) - Tế bào có NST 2n có n cặp NST có cấu trúc khác số loại 2. = n giao tử hình thành là:   n Bài toán: Ở đậu Hà lan ( 2n = 14) Mỗi cặp NST tương đồng gồm NST có cấu trúc khác nhau, q trình giảm phân không xảy trao đổi đoạn không đột biến Tính số loại giao tử lồi ? Hướng dẫn: 2n = 14 hay n = Mỗi cặp NST tương đồng có cấu trúc khác giảm phân cho hai loại giao tử Số giao tử có là: 2.2.2.2.2.2.2 = 27 = 128 Nếu có trao đổi đoạn kì đầu giảm phân I Có trường hợp trao đổi đoạn sau: a Trao đổi đoạn xảy điểm k số n cặp NST tương đồng có cấu trúc khác Trước tiên ta quan sát hình trao đổi đoạn điểm cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau, sau khái quát thành công thức tổng quát cho trao đổi đoạn điểm k cặp NST tương đồng có cấu trúc khác Theo hình (Quan sát hình 5, trang 10) Nếu trao đổi đoạn xảy điểm cặp NST cặp NST có trao đổi đoạn tạo loại giao tử: loại giao tử bình thường hai loại giao tử trao đổi đoạn Nếu có k cặp NST trao đổi đoạn điểm số giao tử tạo từ k cặp là: 4.4 = k  k - Còn lại n – k cặp NST giảm phân bình thường số giao tử tạo ta từ n – k cặp là: 2n-k Tổng số giao tử hình thành là: 4k.2n-k = 22k.2n-k = 2n+k Hình Tế bào ban đầu Kết thúc kì trung gian Kì đầu I (cặp NST trao đổi đoạn điểm) Kết thúc kì đầu I gian Kì I Kì cuối I Kì II Kì cuối II Gbt1 GTĐC1 GTĐC2 Gbt2 10 b Trao đổi đoạn hai điểm không lúc k số n cặp NST tương đồng có cấu trúc khác - Trao đổi đoạn hai điểm khơng lúc: Có tế bào xảy trao đổi đoạn điểm 1, có tế bào xảy trao đổi đoạn điểm cặp NST tương đồng - Xét cặp NST trao đổi đoạn hai điểm không lúc Tế bào xảy trao đổi đoạn điểm 1, tế bào xảy trao đổi đoạn điểm cặp NST ta có diễn biến sau: Hình (Trang 12) Theo hình Ta có kết sau: - Nếu trao đổi đoạn hai điểm không lúc xảy cặp NST tương đồng có cấu trúc khác tạo giao tử thuộc loại ( loại G bình thường; loại trao đổi đoạn) - Nếu có k cặp NST có cấu trúc khác trao đổi đoạn hai điểm không k  lúc tạo 6.6 = loại giao tử k - Cịn lại n-k cặp NST giảm phân bình thường khơng trao đổi đoạn tạo n-k loại giao tử - Vậy tổng số loại giao tử là: 6k.2n-k = 2n.3k c Trao đổi đoạn kép k số n cặp NST tương đồng có cấu trúc khác - Trao đổi chéo kép tượng có tế bào trao đổi đoạn điểm một, có tế bào trao đổi đoạn điểm hai, có tế bào trao đổi đoạn hai điểm lúc cặp NST tương đồng Đây tượng trao đổi đoạn hai điểm không lúc (ở trường hợp b) trao đổi đoạn hai điểm lúc - Trao đổi đoạn hai điểm không lúc cặp NST tạo loại giao tử - Ta xét trường hợp trao đổi đoạn hai điểm lúc Diễn biến hình (trang 13) 11 Hình Tế bào Tế bào Cặp NST số Kì trung gian Điểm Kì đầu I Điểm Kết thúc kì đầu I gian Kì I Kì cuối I Kì II Gbt1 Gtđđ1 Gtđđ2 Gbt2 Gbt1 Gtđđ3 Gtđđ4 12 Gbt2 Hình Cặp NST số Kì trung gian TĐC điểm Kì đầu I TĐC điểm Kết thúc kì đầu I gian Kì I Kì cuối I Kì II Kì cuối II Gbt1 GTĐĐ5 GTĐĐ6 Gbt2 13 - Kết tạo loại G: 1Gbt1; 1Gbt2; 2G trao đổi đoạn hai điểm lúc: Trong loại Gbt giống loại Gbt trường hợp trao đổi đoạn hai điểm không lúc, loại G trao đổi đoạn hai điểm lúc khác loại G trường hợp b - Vậy trao đổi chéo kép cặp NST tạo loại G: + loại Gbt + loại G trao đổi đoạn điểm + loại G trao đổi đoạn điểm + loại G trao đổi đoạn lúc - Nếu có k cặp TĐC kép tạo 8k loại G - Cịn n-k cặp giảm phân bình thường tạo 2n-k loại G - Tổng G hình thành TĐC kép là: 8k.2n-k = 2n+3k III Bài tập minh họa Bài Ruồi nhà có NST 2n=12 Một ruồi tế bào có hai cặp NST tương đồng mà cặp gồm NST có cấu trúc giống nhau, cặp NST cịn lại NST có cấu trúc khác Khi phát sinh giao tử có cặp NST tương đồng có trao đổi đoạn điểm, cặp lại khơng trao đổi đoạn số loại trứng sinh từ ruồi bao nhiêu? ( Đề thi chọn HSG Casio trường Hoàng Lệ Kha 2013) Hướng dẫn: Bộ NST 2n=12 → n=6 Có cặp NST tương đồng có cấu trúc giống nên cịn lại 6-2 = cặp NST tương đồng có cấu trúc khác + Mỗi cặp NST có cấu trúc giống giảm phân có trao đổi đoạn hay khơng cho loại G + Mỗi cặp NST có cấu trúc khác giảm phân không trao đổi đoạn cho loại G; cịn có trao đổi đoạn cho loại G - Nếu cặp NST có trao đổi đoạn thuộc hai cặp có cấu trúc giống số giao tử hình thành là: 1.1.24 = 16 14 - Nếu cặp NST có trao đổi đoạn, cặp có cấu trúc khác số G hình thành là: 1.1.4.2.2.2 = 25 = 32 - Nếu cặp NST có trao đổi đoạn cặp NST có cấu trúc khác số G là: 1.1.4.4.2.2 = 26 = 64 Bài Một tế bào sinh dục sơ khai loài nguyên phân liên tiếp số đợt môi trường nội bào cung cấp nguyên liệu để hình thành nên 9690 NST đơn Các tế bào sinh từ lần nguyên phân cuối giảm phân bình thường cho tinh trùng, có 512 tinh trùng mang NST giới tính Y a Xác định NST lưỡng bội loài số lần nguyên phân tế bào sinh dục sơ khai? b Nếu tế bào sinh tinh loài phát sinh giao tử khơng có đột biến xảy ra, cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau, có trao đổi chéo hai điểm khơng đồng thời cặp NST trao đổi chéo kép cặp NST tối đa xuất loại giao tử? ( Casio Thanh Hóa 2011 – 2012 ) Hướng dẫn: a Xác định NST lưỡng bội lồi - Q trình giảm phân từ tế bào sinh tinh giảm phân cho hai loại tinh trùng (tinh trùng mang NST giới tính X tinh trùng mang NST giới tinh Y) với số lượng Theo có 512 tinh trùng mang NST giới tính Y nên có 512 tinh trùng mang NST giới tính X - Tổng số tinh trùng hình thành là: 512+512=1024 - Tổng số tế bào sinh tinh 1024:4=256 - Vì tổng số NST mơi trường cung cấp cho trình nguyên phân 9690 nên ta có: (256-1).2n = 9690 → 2n = 38 - Số lần nguyên phân tế bào sinh dục sơ khai: Gọi k số lần nguyên phân 2k = 256 → k = b Số loại tinh trùng tối đa tạo ra: 15 2n = 38 → n = 19 Tế bào có 19 cặp NST tương đồng có cấu trúc khác - Trao đổi chéo xảy điểm cặp NST tạo 4.4 = 16 loại G - Trao đổi chéo hai điểm không đồng thời cặp NST tạo 6.6.6 = 216 loại G - Trao đổi chéo kép cặp NST tạo loại G - Còn lại 19 - ( 2+3+1) = 13 cặp giảm phân bình thường tạo 213 loại G - Tổng số loại giao tử hình thành 16.216.8.213= 223.33 Bài Một cá thể lồi động vật có NST 2n = 12 Khi quan sát trình giảm phân 2000 tế bào sinh tinh, người ta thấy có 20 tế bào có cặp NST số không phân li giảm phân I, kiện khác giảm phân diễn bình thường, tế bào cịn lại giảm phân bình thường Theo lí thuyết, tổng số giao tử tạo từ trình số giao tử chứa NST chiếm tỉ lệ bao nhiêu? A 0,5% B 0,25% C 1% D 2% ( Đại học 2012) Hướng dẫn: 2n = 12 → n = 20 tế bào có cặp NST số khơng phân li giảm phân cho 20.4 = 80 giao tử thuộc loại: 40 giao tử chứa NST 40 giao tử chứa NST Tổng số giao tử hình thành từ trình giảm phân 2000 tế bào sinh tinh là: 2000.4 = 8000 (giao tử) Số giao tử chứa NST chiếm tỉ lệ: 40 100 = 0,5% Chọn đáp án A 8000 GH Bài Có tế bào sinh tinh trùng có kiểu gen AaBbDdEe gh tiến hành giảm phân xảy trao đổi chéo tối đa cho loại tinh trùng? ( Thi thử ĐH trường THPT Thanh Miện – Hải Dương 2012 ) Hướng dẫn: 16 GH Mỗi tế bào sinh tinh có kiểu gen AaBbDdEe gh giảm phân có trao đổi chéo cho loại tinh trùng ⇒ tế bào sinh tinh có kiểu gen giảm phân tạo 4.3=12 loại tinh trùng EG Bài Xét thể có kiểu gen AabbDd eg Khi 150 tế bào thể tham gia giảm phân tạo giao tử, giao tử tạo ra, giao tử abD Eg chiếm 2% Số tế bào xảy hoán vị gen bao nhiêu? ( Thi thử ĐH trường THPT Thanh Miện – Hải Dương 2012 ) Hướng dẫn: EG - Cơ thể có kiểu gen AabbDd eg giảm phân có trao đổi chéo tạo 24=16 loại giao tử, có loại giao tử bình thường loại sinh hoán vị gen - Loại giao tử abDEg chiếm 2% giao tử sinh hoán vị gen ⇒ Tần số hoán vị gen là: 2% = 16% - Tổng số giao tử sinh từ 150 tế bào giảm phân 150.4=600 ( giao tử ) - Gọi x số tế bào xảy hoán vị gen ⇒ Số giao tử sinh hoán vị 2x Ta có: 2x 100 = 16% ⇒ x=48 600 Vậy số tế bào xảy hoán vị gen 48 Bài Một tế bào có kiểu gen AB Dd giảm phân bình thường thực tế cho ab loại tinh trùng? A B C D ( Ôn thi tốt nghiệp 2012 – 2013 ) Hướng dẫn: Một tế bào có kiểu gen AB Dd giảm phân bình thường ab thực tế cho loại tinh trùng ABD abd ABd abD Bài Một thể có kiểu gen AB Dd giảm phân có trao đổi chéo xảy ab 17 cho tối đa loại trứng? A B C D 16 ( Ôn thi tốt nghiệp 2012 – 2013 ) Hướng dẫn: Cơ thể có kiểu gen AB Dd giảm phân có trao đổi chéo xảy ab cho tối đa loại trứng: ABD, ABd, abD, abd, AbD, aBd, Abd, aBD Bài Ở loài thực vật, xét cặp alen (Aa; Bb) nằm cặp NST khác Một tế bào sinh dục đực có kiểu gen AaBb giảm phân bình thường không xảy đột biến, tạo loại giao tử sau đây? A 1AB; 1Ab; 1aB; 1ab B 1AB; 1ab C 1Ab; 1aB D 1AB; 1ab 1Ab; 1aB ( Ôn thi tốt nghiệp 2012 – 2013 ) Hướng dẫn: Tế bào sinh dục đực có kiểu gen AaBb giảm phân bình thường tạo loại giao tử 1AB; 1ab 1Ab; 1aB Chọn đáp án D d Bài Trong trình giảm phân thể có kiểu gen AaBbX eD X E xảy hoán vị alen D d với tần số 20% Cho biết không xảy đột biến, theo lí thuyết tỉ lệ loại giao tử abX ed tạo từ thể là: A 2,5% B 5,0% C 10,0% D 7,5% ( Đại học 2011 ) Hướng dẫn: - Hai cặp gen AaBb giảm phân cho ¼ ab d - Hai cặp gen nằm NST X: X eD X E giảm phân xảy hoán vị gen d với f = 20% tạo: X eD = X E = 40% D X E = X ed = 10% ⇒ Tỉ lệ loại giao tử abX ed = × 10% = 2,5% Chọn đáp án A 18 PHẦN III: KẾT LUẬN Sau trình bồi dưỡng học sinh giỏi, bồi dưỡng học sinh thi đại học, cao đẳng tơi nhận thấy để học sinh hiểu nhanh, hiểu chất di truyền cần kết hợp hình vẽ mơ tả chế q trình giảng dạy, sử dụng hình ảnh giúp học sinh tư dễ dàng hơn, hiểu chế trường hợp, linh hoạt toán khác khơng làm cách máy móc Chính việc sử dụng hình ảnh làm nâng cao hiệu trình dạy – học Tuy nhiên, sáng kiến kinh nghiệm thân tơi tích lũy q trình giảng dạy, khó tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Rất mong thông qua sáng kiến đồng nghiệp đóng góp ý kiến, bổ xung giúp tơi hồn thiện đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO SGK sinh học 10 nâng cao – Nhà xuất giáo dục Vũ Văn Vụ (Tổng chủ biên) Trọng tâm kiến thức phương pháp làm mơn sinh học – Nguyễn Thị Phương, Mai Thị Tình Tài liệu bồi dưỡng HSG sinh học 12 – Huỳnh Quốc Thành Hướng dẫn ôn tập thi tốt nghiệp THPT môn sinh học, năm học 2012 – 2013 Một số đề thi casio, thi đại học thi thử đại học số trường XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 28 tháng 04 năm 2013 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Lương Thị Vân 19 20 ... NST số khơng phân li giảm phân cho 20.4 = 80 giao tử thuộc loại: 40 giao tử chứa NST 40 giao tử chứa NST Tổng số giao tử hình thành từ trình giảm phân 2000 tế bào sinh tinh là: 2000.4 = 8000 (giao. .. Xác định số loại giao tử tế bào tham gia giảm phân Số loại giao tử sinh từ tế bào sinh tinh trùng a Xét tế bào sinh tinh chứa cặp NST giới tính XY Q trình giảm phân diễn sau: Hình Giảm phân I:... trình giảm phân khơng xảy trao đổi đoạn khơng đột biến Tính số loại giao tử loài ? Hướng dẫn: 2n = 14 hay n = Mỗi cặp NST tương đồng có cấu trúc khác giảm phân cho hai loại giao tử Số giao tử có