CHUYÊN ĐỀ : “BỒI DƯỢNG HỌC SINH GIỎI MÔN SINH HỌC’’ CHƯƠNG TRÌNH gồm : A) Lý B) Nội dung I- Các quy luật di truyền : 1.Các quy luật di truyên MenDen: *Quy luật đồng tính *Quy luật phân tính *Quy luật phân li độc lập 2.Bổ sung quy luật di truyền ( sau MenDen): *Trội không hoàn toàn *Di truyền liên kết *Di truyền liên kết với giới tính II – Cơ sở vật chất chế di truyền : 1.Cơ sở chế di truyền cấp độ phân tử Cơ sở chế di truyền cấp độ tế bào C) Kết luận A) LÝ DO : -Chúng ta biết Sinh học khoa học thực nghiệm Phần lớn kiến thức sinh học cần hình thành theo phương pháp quan sát thí nghiệm Tuy nhiên , chương trình SH9 mang tính khái quát , trừu tượng cao cấp vi mô hay vó mô -Đặc biệt chương trình SH phần “Di truyền Biến dị” có 39 tiết , nhiều chương trình cải cách 20 tiết mang tính kế thừa sâu -Hiện giảng dạy lớp ‘‘Bổi dưỡng HSgiỏi Sinh “ cá trường , việc cung cấp cho em lượng kiến thức lý thuyết tương đối nhiều yêu cầu phải sâu , cần phải rèn luyện kỹ giải tập cho em -Qua thời gian tham gia “Lớp Bồi dưỡng HS giỏi cấp thành phố” môn Sinh , thành viên Hội đồng môn Sinh học, xin trình bày vài kinh nghiệm phương pháp giải toán di truyền để đáp ứng phần nhu cầu bồi dưỡng HS giỏi môn Sinh học trường nhằm tăng chất lượng HS giỏi môn Sinh ngày cao -Trong trình chuẩn bị thực hẳn không thiếu sót Mong đóng góp anh chị để buổi chuyên đề thực tốt -* * -* * * * II) CƠ SỞ VẬT CHẤT VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN 2- CƠ SỞ VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ TẾ BÀO ĐẶC ĐIỂM CỦA PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM: * Khái niệm: hình thức phân chia tế bào mà từ tế bào mẹ chia thành tế bào có nhiễm sắc thể giống bào mẹ So đồ: NST tự nhân đôi TB mẹ phân chia tế bào mẹ 2n (đơn) -> tế bào 2n (keùp) -> tế bào 2n CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN: Số tế bào tạo sau k lần nguyên phân: Từ tế bào mẹ ban đầu: 2k – Từ x tế bào mẹ ban đầu: x.2k (ĐK: Mỗi tế bào mẹ nguyên phân k lần) Số tế bào tạo thêm sau k lần nguyên phân: Từ tế bào mẹ ban đầu: 2k – Từ x tế bào mẹ ban đầu: x (2k – 1) (ĐK: Mỗi tế bào mẹ nguyên phân k lần) Tổng số nhiễm sắc thể đơn có tế bào tạo thành: Từ tế bào mẹ ban đầu: 2n.2k Từ x tế bào mẹ ban đầu: x.2n.2k (ĐK: Mỗi tế bào mẹ nguyên phân k lần) Tổng số tâm động tế bào tạo sau nguyên phân: Từ tế bào mẹ ban đầu: 2n.2k Từ x tế bào mẹ ban đầu: x.2n.2k (ĐK: Mỗi tế bào mẹ nguyên phân k lần) Tổng số tâm động tế bào tạo thêm sau k nguyên phân: Từ tế bào mẹ ban đầu: 2n.(2k - 1) Từ x tế bào mẹ ban đầu: x.2n.(2k – 1) (ĐK: Mỗi tế bào mẹ nguyên phân k lần) Tổng số nhiễm sắc thể đơn tương đương môi trường nội bào phải cung cấp cho: tế bào mẹ nguyên phân k lần: 2n (2k – 1) x tế bào mẹ nguyên phân k lần: x.2n.(2 k – 1) Tổng số nhiễm sắc thể đơn hoàn toàn môi trường nội bào phải cung cấp cho: tế bào mẹ nguyên phân k lần: 2n (2k – 1) x tế bào mẹ nguyên phân k lần: x.2n.(2 k – 1) Tổng số lần nhiễm sắc thể tự nhân đôi k lần nguyên phân: Từ tế bào mẹ ban đầu: 2n.(2k - 1) Từ x tế bào mẹ ban đầu: x.2n.(2k – 1) (ĐK: Mỗi tế bào mẹ nguyên phân k lần) Tổng số thoi dây tơ vô sắc xuất k lần nguyên nhân: Từ tế bào mẹ ban đầu: (2k - 1) Từ x tế bào mẹ ban đầu: x.(2k – 1) (ĐK: Mỗi tế bào mẹ nguyên phân k lần) DẠNG 1: Tính số tế bào tạo số lần nguyên phân Ba hợp tử loài có nhiễm sắc thể 2n=8 Hợp nguyên phân số lần tạo tế bào ¼ số tế bào con hợp tử nguyên phân tạo Tổng số tế bào sinh từ hợp tử có 512 nhiễm sắc thể đơn Quá trình nguyên phân họp tử tạo số tế bào tổng số nhiễm sắc thể đơn là: 832 a Tính số tế bào hợp tử tạo ra? b Tính số lần nguyên phân hợp tử Giải: a) Số tế bào họp tử tạo ra: Gọi x số tế bào hợp tử tạo  Sx số tế bào hợp tử tạo Mặt khác số tế bào tạo từ - Hợp tử : 512 = 6S - Ba hợp tử: 832 = 10S Ta có phương trình: X + Sx + 6S = 10S 5x = 10S x =8 Vậy: số tế bào hợp tử tạo là: Hợp tử 1: x= Hợp tử 2: Sx= S.8= 32 Hợp tử 3: 6S b) Số lần nguyên phân hợp tử: - Hợp tử 1: 2k1 = = 23 -> k1= - Hợp tử 2: 2k2 = 32 = 25 -> k= - Hợp tử 3: 2k3 = 6S = 26 -> k1= DẠNG 2: Tính số nhiễm sắc thể môi trường cung cấp Ở loài bắp có nhiễm sắc thể 2n= 20 a Một tế bào sinh dưỡng bắp nguyên phân S lần liên tiếp Tính số nhiễm sắc thể đơn tương đương môi trường cung cấp? b Nếu tất tế bào tạo từ trình nguyên phân tế bào sinh dưỡng nói tiếp tục nguyên phân thêm lần tổng số nhiễm sắc thể đơn tương đương môi trường phải cung cấp thêm bao nhiêu? Giải: a) Số nhiễm sắc thể đơn tương đương môi trường phải cung cấp cho tế bào sinh dưỡng ban đầu: Ta có: 2n (2k – 1) = 20 (2S – 1) = 300 NST b) Soá nhiễm sắc thể đơn tương đương môi trường phải cung cấp thêm: Tổng số tế bào tạo từ tế bào sinh dưỡng ban đầu sau S lần nguyên phân: 2k = 2S = 16 Tổng số nhiễm sắc thể đơn tương đương môi trường phải cung cấp thêm cho tế bào nguyên phân tiếp đợt: Ta có: 2S 2n (2k – 1) = 16.20(22 – 1) =960 - BÀI TẬP NÂNG CAO: Có tế bào sinh dưỡng A, B, C, D loài phân bào nguyên nhiễm, tạo tổng cộng 60 tế bào Số đợt phân bào tế bào gơn đợt a- Tính số lần phân bào tế bào sinh dưỡng A, B, C, D b- Tính số tế bào tạo từ tế bào Giải: a) Số lần phân bào tế bào sinh dưỡng A, B, C, D Gọi kA, kB ,kC, kD số đợt phân bào tế bào A, B, C, D Ta có: Tế bào tạo từ tế bào  Tế bào A: 2kA  Tế bào B: 2kB  Tế bào B: 2kC  Tế bào B: 2kD Suy 2kA + 2kB + 2kC + 2kD = 60 Mặt khác theo giả thuyết số đợt phân bào tế bào A, B, C, D đợt nên ta có: kB= kA + 1, kC= kA + 2, kD= kA + Thay giá trị vào phương trình (1), ta có: 2kA + 2kA + S 2kA + 2kA + = 60 2kA + 2kA + S 2kA + 2kA = 60 15 2kA = 60 kA = S=22  kA = Vậy: Số lần phân bào tế bào A, B, C, D là: - Tế bào A: kA = - Tế bào A: kB = 2+1=3 - Tế bào A: kC = 2+2=S - Tế bào A: kD = 2+3=5 b) Số tế bào ạto từ tế bào: Tế bào A: 2kA= 22=S Tế bào A: 2kB= 23=8 Tế bào A: 2kC= 2S=16 Tế bào A: 2kD= 25=32 Ở đậu Hà Lan có nhiễm sắc thể 2n =14 Tính số tế bào tạo từ tế bào số lần nguyên phân tế bào trưởng hợp sau: Trường hợp 1: Môi trường tế bào cung cấp 434 nhiễm sắc thể đơn tương đương Trường hợp 2: Môi trường tế bào cung cấp 868 nhiễm sắc thể đơn hoàn toàn Trường hợp 3: Số thoi dây tơ vô sắc xuất nguyên phân lần 255 Giải: Số tế bào tạo số lần nguyên phân: * Trường hợp 1: ta có: 2n (2k – 1) =S3S  2k – = S3S/2n k  = S3S/2n + =S3S/1S +1= 32 vậy: số tế bào tạo ra: 32 số pần nguyên phân : 2k = 32=25  k= * Trường hợp 2: ta có: 2n (2k –2) = 868  2k – = 868/2n  2k = 868/2n +2 = 868/1S + 2= 6S Vậy: Số tế bào tạo : 256 Số lần nguyên phân : 2k = 256= 26  k= * Trường hợp 3: ta có: (2k –1) = 255 2k = 255 + = 256 Vậy: Số tế bào tạo : 256 Số lần nguyên phân : 2k = 256= 28  k= ĐẶC ĐIỂM CỦA PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM: * Khái niệm: Là hình thức phân chia tế bào mà từ tế bào mẹ chia thành S tế bào có nhiễm sắc thể bị giảm * Cơ chế: Gồm phần phân chia liên tiếp: - Lần 1: Xảy tượng giảm nhiễm  Sơ đồ: tế bào mẹ 2n (đơn) -> tế bào 2n (kép) -> tế bào n (kép) - Lần 2: Xảy tượng nguyên nhiễm  Sơ đồ: tế bào n (kép) -> S tế bào n (đơn) DẠNG 1: Tính số lượng giao tử tạo Trong tinh hoàn thỏ đục xét 100 tế bào sinh dục đực, buồng trứng thỏ xét 100 tế bào sinh dục Các tế bào thời kỳ chín phân bào giảm phân để tạo giao tử đực giao tử Hãy xác định: a- Số tinh trùng tạo ra? b- Số tế bào trứng tạo ra? c- Số thể định hướng tạo ra? Giải: a) Số tinh trùng tạo ra: tế bào sinh dục đục chín giảm phân cho S tinh trùng  100 tế bào sinh dục đục chín giảm phân cho: S 100 = S00 tinh trùng b) Số tế bào trứng tạo ra: tế bào sinh dục chín giảm phân cho tế bào trứng  100 tế bào sinh dục chín giảm phân cho S 100 = 100 tế bào trứng c) Số thể định hướng tạo ra: tế bào sinh dục chín giảm phân cho thể định hướng  100 tế bào sinh dục chín giảm phân cho 100 = 300 thể địng hướng DẠNG 2: Ở loài động vật, xét nhóm tế bào sinh dục đực giảm phân, tạo tổng cộng 320 giao tử đực Tỉ lệ giao tử đực: giao tử = 4:1 Số lượng nhiễm sắc thể đơn giao tử đục nhiều giao tử 3648 Sự thụ tinh giao tử đực tạo số hợp tử có 304 nhiễm sắc thể đơn a- Tính số hợp tư ạto b- Tính hiệu suất thụ tinh giao tử đực giao tử Giải: a) Số hợp tử tạo ra: - Số giao tử loại: * Giao tử đực: S/5 320 =256 * Giao tử cái; 1/5 320 = 6S - Giao tử có nhiễm sắc thể đơn bội n ta có: 256n – 6Sn = 36S8 192n = 36S8 n = 36S8/192 = 19  Boä nhiễm sắc thể 2n = 38 - Họp tử tế bào có nhiễm sắc 2n Vậy: Số hợp tử hình thành là: 30S/38 = b) Hiệu suất thụ tinh giao tử: Vì số hợp tử  Số giao tử đục thụ tinh = số giao tử thụ tinh = Vậy hiệu suất thụ tinh loại giao tử là:  Giao tử đực: 8/256 100% = 3.125%  Giao tử cái: 8/6S 100% = 12.5% BÀI TẬP NÂNG CAO: Trong lò ấp trứng người ta thu 4000 gà a- Xác định số tế bào sinh tinh sinh trứng đủ để tạo đàn gà nói Biết hiệu suất thụ tinh trùng 50%, trứng 100% b- Tính số tế bào trứng mang nhiễm sắc thể giới tính X số tế bào trứng mang số nhiễm sắc thể giới tính Y thụ tinh Biết đàn gà nói trên, gà mái chiếm tỉ lệ 60% Giải: a) Số tế bào sinh tinh số tế bào sinh trứng: - Số tinh trùng thụ tinh: S000 - Số trứng thụ tinh: S000 - Số tinh trùng tham gia thụ tinh: S000 x 100 50 = Vậy: * Số tế bào sinh tinh là: 80000 = 2000 80000 * Số tế bào sinh trùng: S000 b) Số tế bào trứng thụ tinh loại X loại Y: Gà mái có cặp nhiễm sắc thể giới tính XY Số lượng gà mái đàn gà con: 60% S000= 2S00  2S00 gà mái XY hình thành từ 2S00 tế bào trứng loại XY Số lượng gà trống đàn gà con: S000 – 2000= 1600  1600 hình thành từ 1600 tế bào trứng loại X 2-CƠ SỞ VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TƯ CẤU TẠO HÓA HỌC VÀ CƠ CHẾ TỰ NHÂN ĐÔI CỦA PHÂN TỬ AND * CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN: Một nucleotit có chiều dài 3,S A0 có khối lượng phân tử 300 Đ.V.C Số nucleotit loại phân tử AND: A=T, G=X Số nucleotit mạch đơn AND: A = T2 A1 + A2 = T1 + T2 = A1 + T1 = A2 + T2 T1 = A G1 = X2 G1 + G2 = X1 + X2 = G1 + X1 = G2 + X2 X1 = G2 Tỉ lệ % loại nucleotit AND: %A = %T, %G = %X %A1 + %A2 %T1 + %T2 %A1 + %T1 %A2 + %T2 %A = %T= = = = 2 2 %G1 + %G2 %X1 + %X2 %G1 + %X1 %G2 + %X2 %G = %X= = = = 2 2 Toång soá nucleotit AND (N): N= A + T + G + X Hoaëc: N= 2A + 2G = 2T + 2X= 2T + 2G= 2A + 2X Toång số nucleotit mạch đơn AND (N/2) N = A + G= A + X= T + G= T + X Chiều dài phân tử AND (lADN): N LAND = 3,S A0 Khối lượng phân tử AND (MADN) MADN = N 300 ĐVC Tổng số liên kết hiđrô phân tử AND (H): H= 2A + 3G = 2A + 3X = 2T + 3G= 2T + 3X 10 Số phân tử AND tạo từ phân tử AND ban đầu: Tự nhân đôi lần: 21 Tự nhân đôi n lần: 2n 11 Tổng số nucleotit loại môi trường cung cấp cho phân tử AND (A mt,Bmt, Cmt, Dmt) Tự nhân đôi lần: Nmt = NADN Tự nhân đôi n lần: Nmt = NADN (2n – 1) 12 Số nucleotit loại môi trường cung cấp cho phân tử AND (A mt,Bmt, Cmt, Dmt) Tự nhân đôi lần: Amt = Tmt = AADN = TADN Gmt = Xmt = GADN = XADN Tự nhân đôi n laàn: Amt = Tmt = AADN (2n – )= TADN (2n – ) Gmt = Xmt = GADN (2n – )= XADN (2n – ) 13 Tổng số liên kết hidro bị cắt đứt phân tử AND tự nhân đôi (H) Tự nhân đôi lần: H = HADN Tự nhân đôi n lần: H = HADN (2n – 1) - DẠNG 1: Viết trính tự nucleotit mạch đơn Một đoạn phân tử AND có trình tự nucleotit mạch đơn thứ là: A–G–G–T–X–G–A–T–G a- Viết trình tự nucleotit mạch đơn thứ đoạn AND b- Xác định trình tự nucleotit mạch đơn thứ dựa nguyên tắc nào? Giải: a) Viết trình tự nucleotit mạch 2: * Sơ đồ: Mạch  A - G - G - T - X - G - A - T - G Maïch  T - X - X - A - G - X - T - A - X b) Nguyên tắc xác định trình tự nu cleotit mạch 2: Dựa vào nguyên tắc bổ sung nucleotit đối diện mạch đơn AND: A= T, G = X DẠNG 2: Tính số lượng thành phần loại nucleotit phân tử AND Một phân tử AND có tỉ lệ phần trăm loại nucleotit loại T = 20% tổng số nucleotit AND a- Tính tỉ lệ phần trăm loại nucleotit lại b- Nếu số lượng nucleotit loại X = 300.000 tính số lượng loại nucleotit lại Giải: a) Tỉ lệ phần trăm loại nucleotit tồn tại: Theo nguyên tắc bổ sung ta có: % A= %T = 20%N 100% - 20% %G=%X= = 30 %N b) Số lượng nucleotit loại: Ta có X = 300.000 = 30% N tổng số nucleotit AND (N)  Tổng số nucleotit AND là: 300.000 100 N= = 1.000.000 30 Vậy số nucleotit loại AND là: A = T = 20% x 1.000.000 = 200.000 G = X = 300.000 DẠNG 3:Tìm tổng số nucleotit, chiều dài khối lượng phân tử AND Một đoạn AND có A= 240 = 10% tổng số nucleotit đạon AND a- Tìm tổng nucleotit đoạn AND? b- Tính chiều dài đạon AND c- Đoạn AND có khối lượng phân tử bao nhiêu? Giải: a) Tổng số nucleotit đoạn AND (N): Ta có: A= 2S0 = 10% N Suy ra: Tổng số nucleotit đoạn AND là: 2S0 100 N= = 2S00 10 b) Cihều dài đoạn ADN (lADN): Ta có: N lAND = 3,S Ao 2S00 = 3,S Ao = S080 Ao c) Khối lượng phân tử đoạn AND (MADN) Ta có: MADN = N 300 ĐVC = 2S00 300 ĐVC = 720.000 ĐVC DẠNG 4: Tìm số lần gen tự nhân đôi, số gen tạo số nucleotit môi trường cung cấp Một đoạn AND có T = 800, X = 700 Khi đạon AND tự nhân đôi lần xác định: a- Số đoạn AND tạo b- Số nucleotit loại môi trường cung cấp cho trình nhân đôi đoạn AND cho? Giải: a) Số đoạn AND tạo ra: Theo giả thuyết, đoạn AND cho tự nhân đôi lần Ta có: SỐ đoạn AND tạo là: 2n = 28 = b) Số nucleotit loại môi trường cung cấp: - Số nucleotit loại AND ban đầu: A = T = 800 G = X = 700 - Số nucleotit loại môi trường phải cung cấp cho đoạn AND bn đầu tự nhân đôi laàn: Amt = Tmt = AADN = (2n – 1) = 800 (23 – 1) = 5600 Gmt = Xmt = GADN = (2n – 1) = 700 (23 – 1) = S900 BÀI TẬP NÂNG CAO : Phân tích thành phần hoá học phân tử AND, người ta có kết sau: Trên mạch đơn 1: A1 = 1000, G1 = 3000 Trên mạch đơn 2: A2 = 2000, G2 = 4000 a- xác định số nucleotit loại mạch phân tử AND? b- Tính chiều dài phân tử ADN c- Tính số liên kết hiđro phân tử AND? Giải: a) Số nucleotit loại mạch phân tử AND: - Số nucleotit mạch là: A1 = T2 =1000 T1 = A2 =1000 G1 = X2 =1000 X1 = G2 =1000 - số nucleotit mạch là: A = T = A1 + A2 = 1000 +2000 = 3000 G = X = G1 + G2 = 3000 + S000 = 7000 b) Chiều dài phân tử ADN: Ta coù: lADN = (A + G) 3,S A0 = (3000 + 7000) 3,S A0 = 3S000 A0 c) Số liên kết hiđro phân tử ADN: Ta có: H = 2A + 3G = 3000 + 7000 = 27000 Hai gen có chiều dài Gen có tích số A với G S%, gen có tích số G với X 9% Số liên kết hiđro gen chiều số liên kết hiđro gen 150 a- Tính chiều dài gen? b- Tính số liên kết gen? c- Hai gen tự nhân đôi lần môi trường nội bào phải cung cấp số nucleotit loại baonhiêu cho gen? Giải: a) Chiều dài gen: - Xét gen ta có: A G = S% x2 – 50%x + S% = A + G = 50%  x1 = S0%, x2 = 10% - Xét gen ta có: G X= 9%  G = X = sqrt(9%) = 30% N  A = T = 50% - 30% = 20% - Mặt khác: Hgen – Hgen = 150  (2 Agen + Ggen 1) – (2 Agen – Ggen 2) = 150 * Với Agen = 10% N, Ggen = 10% N, ta coù: (2,S0% N + 3,S0% N) – (2,20 % N + 3,30 % N) = 150  20% N = -150 (loại N