MỤC LỤC TT Mục Trang I Đặt vấn đề 2 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu II Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 11 III Kết luận kiến nghị 12 Kết luận 13 Kiến nghị 9 10 3 I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý chọn đề tài Một thực tế tồn trình dạy, học, thi mơn Sinh Học thời lượng dành cho việc dạy học môn lớp q Trong q trình thi, kiểm tra, đánh giá thường đòi hỏi cao, u cầu học sinh khơng nhớ, hiểu, mà phải biết vận dụng kiến thức để giải nhiều tình đặt ra, đặc biệt tình liên quan đến di truyền Trong dạng tập di truyền tập di truyền dạng quần thể có tác động chọn lọc dạng tập khó học sinh Vì việc hướng dẫn học sinh giải tập di truyền quần thể dạng có tác động chọn lọc thường gặp nhiều khó khăn Những tập dạng thường gây khơng khó khăn cho người dạy người học: giáo viên lúng túng việc tìm cách giải cho học sinh dễ hiểu; học sinh lúng túng, khó hiểu nên thường không giải được, giải phải nhiều thời gian Để khắc phục trạng này, q trình giảng dạy mơn tơi ln để tâm tìm kiếm phương pháp giải đơn giản, dễ hiểu, dễ áp dụng mà hiệu lại nhanh xác nhằm giúp học sinh giải tập di truyền quần thể có tác động chọn lọc cách hứng thú, nhanh gọn, xác Vì tơi định lựa chọn đề tài Phương pháp giải tập di truyền quần thể ngẫu phối có tác động chọn lọc 1.2 Mục đích nghiên cứu Với đề tài Phương pháp giải tập di truyền quần thể ngẫu phối có tác động chọn lọc giúp giáo viên có giải pháp phù hợp để giúp học sinh giải tập di truyền quần thể có tác động chọn lọc nhanh chóng, hiệu 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu tìm phương pháp xác định tần số alen tần số kiểu gen quần thể qua hệ có tác động chọn lọc Để từ giải nhanh tập di truyền quần thể ngẫu phối có tác động chọn lọc 1.4 Phương pháp nghiên cứu Để thực đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: Phương pháp tìm kiếm, thu thập thơng tin: Sử dụng cơng cụ tìm kiếm mạng internet tơi tìm kiếm với nhiều từ khóa khác có liên quan đến đề tài nghiên cứu Kết tìm kiếm cho thấy có nhiều người quan tâm đến dạng tập di truyền quần thể, chưa thấy trình bày cách hệ thống phương pháp giải tập di truyền quần thể ngẫu phối có tác động chọn lọc dạng sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp kiểm nghiệm: Vận dụng phương pháp giải vấn đề nghiên cứu cho học sinh giải tập thuộc chủ đề nhóm lớp khác so sánh với nhóm lớp khơng áp dụng (nhóm lớp đối chứng) Phương pháp xử lý số liệu: sử dụng phương pháp thống kê phầm mềm excel để xử lý số liệu II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm Theo định luật Hacdy – Vanbec tần số alen tần số kiếu gen quần thể ngẫu phối có khuynh hướng trì khơng đổi qua hệ tạo thành trạng thái cân di truyền quần thể Thế trạng thái cân quần thể đạt đồng thời thỏa mãn điều kiện: số lượng cá thể phải lớn, quần thể phải ngẫu phối, loại giao tử có sức sống thụ tinh nhau, loại hợp tử có sức sống nhau, khơng có đột biến chọn lọc, khơng có di nhập gen, … Trên thực tế tần số alen cấu trúc di truyền quần thể liên tục thay đổi qua hệ tác động nhân tố, đặc biệt nhân tố chọn lọc tự nhiên nhân tố tác động thường xuyên liên tục Mặt chủ yếu chọn lọc tự nhiên phân hóa khả sinh sản tức khả truyền gen cho hệ sau Khả đánh giá hiệu suất sinh sản ước lượng số trung bình cá thể hệ Khi so sánh hiệu suất sinh sản dẫn tới khái niệm giá trị chọn lọc hay giá trị thích nghi kí hiệu W phản ánh mức độ sống sót truyền lại cho hệ sau kiểu gen (hoặc alen) Ví dụ: Giả sử gen có alen A a Kiểu hình A- có 100% hệ sống sót đến tuổi trưởng thành kiểu hình lặn aa có 95% hệ sống đến tuổi trưởng thành ta nói giá trị thích nghi alen A 100% (WA = 1) giá trị thích nghi alen a 95% (Wa= 0,95) Sự chên lệch giá trị chọn lọc alen (trội lặn) dẫn tới khái niệm hệ số chọn lọc kí hiệu S Hệ số chọn lọc phản ánh chênh lệch giá trị thích nghi alen, phản ánh mức độ ưu alen với trình chọn lọc Trong ví dụ hệ số chọn lọc S = WA – Wa = – 0,95 = 0,05 - Nếu WA = Wa  S = 0, nghĩa giá trị thích nghi alen A a tần số tương đối alen A a quần thể không đổi - Nếu WA = 1, Wa =  S = 1, nghĩa thể có kiểu gen aa bị đào thải hồn tồn đột biến a gây chết bất dục (không sinh sản được) Như giá trị S lớn tần số tương đối alen biến đổi nhanh hay nói cách khác, giá trị hệ số chọn lọc (S) phản ánh áp lực chọn lọc tự nhiên 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Khi hướng dẫn học sinh giải tập di truyền quần thể dạng quần thể cân quần thể tự thụ phấn (hoặc tự phối) mà khơng có tác động nhân tố khác (đột biến, chọn lọc, di nhập gen, yếu tố ngẫu nhiên) học sinh tiếp thu làm nhanh hai dạng tập có cơng thức xây dựng sách giáo khoa hầu hết tài liệu tham khảo đề cập đến Thế hướng dẫn học sinh giải tập di truyền quần thể dạng ngẫu phối có tác động nhân tố chọn lọc tự nhiên hầu hết giáo viên học sinh băn khoăn, lúng túng tập dạng chưa có cơng thức sách giáo khoa tài liệu tham khảo chưa đề cập đến nhiều, hầu hết tập dạng học sinh không giải 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Để giúp học sinh giải tập di truyền quần thể ngẫu phối có tác động nhân tố chọn lọc cách đơn giản, dễ hiểu, xác nhanh gọn tơi nghiên cứu số tài liệu, đồng thời vận dụng áp dụng đối tượng học sinh lớp tơi giảng dạy tơi nhận thấy với cách dạy phân loại tập, sau đưa phương pháp giải cho loại tập tơi nhận thấy học sinh vận dụng linh hoạt, nhanh chóng giải tập trước em ln coi tập khó Cụ thể, phân chia thành trường hợp xây dựng công thức phù hợp với trường hợp sau: Trường hợp 1: Bài tập di truyền quần thể ngẫu phối với trường hợp kiểu gen đồng hợp lặn bị đào thải hồn tồn khơng có khả sinh sản (hệ số chọn lọc S = 1) Đối với trường hợp trước hết thường cung cấp cho học sinh công cụ để giải tập công thức xác định tần số alen lặn sau n hệ q ngẫu phối q n = + nq (trong q n tần số alen a sau n hệ ngẫu phối, q0 tần số alen a hệ ban đầu, n số hệ ngẫu phối) Sau tơi đưa số ví dụ để học sinh vận dụng giải tập Ví dụ 1: Ở lồi thực vật giao phấn có gen A quy định khả chịu nặn, alen a quy định khả không chịu mặn (hợp tử có kiểu gen aa khơng nảy mầm đất ngập mặn) Một quần thể ban đầu có 50%AA : 50%Aa Sau hệ giao phấn tần số alen A a quần thể là: A 0,875 ,125 B 0,11 0,89 C 0,125 0,875 D 0,89 0,11 Giải: Theo ta có tần số alen A a quần thể ban đầu là: p0 = 0,5 + 0,5/2 = 0,75; q0 = 0,5/2 = 0,25 q Áp dụng công thức q n = + nq ta có tần số alen a quần thể sau hệ 0,25 giao phấn là: q5 = + 5.0,25 = 0,11 ; p5 = – 0,11 = 0,89  Chọn D 0,89 0,11 Ví dụ 2: Một quần thể ngẫu phối ban đầu có tần số a = 0,98 Dưới tác động chọn lọc chống alen lặn với hệ số chọn lọc kiểu hình lặn S = qua số hệ tần số alen a lại quần thể 0,04 Quần thể trải qua hệ? Giải: Gọi q0 tần số alen a hệ ban đầu, q n tần số alen a q0 q0 − qn 0,98 − 0,04 0,94 hệ thứ n Ta có: qn = + nq  n = q q = 0,98.0,04 = 0,0392 ≈ 24 n Vậy số hệ chọn lọc n = 24 Ví dụ 3: Có đột biến lặn NST thường làm cho mỏ gà dài mỏ Những gà mổ thức ăn nên yếu ớt Những chủ chăn nuôi thường xuyên phải loại bỏ chúng khỏi đàn Khi cho giao phối ngẫu nhiên 100 cặp gà bố mẹ có mỏ bình thường, người chủ thu 1500 gà con, có 15 gà biểu đột biến Giả xử khơng có đột biến xảy ra, tiếp tục cho đàn gà ngẫu phối thêm hệ thực loại bỏ gà đột biến nói tỷ lệ kiểu gen dị hợp quần thể gà nói bao nhiêu? Giải: 15 =0,1 1500 q0 0,1 ≈ 0,08  Áp dụng cơng thức: qn = ta có: q2 = + 2.0,1 + nq Theo ta có: q0 =  pn = – 0,08 = 0,92  Tỷ lệ kiểu gen dị hợp quần thể sau hệ ngấu phối có chọn lọc = 2pnqn.100%= 2.0,92.0,08.100% = 14,72% Trường hợp 2: Bài tập di truyền quần thể ngẫu phối với trường hợp có chọn lọc chống alen lặn với hệ số chọn lọc S < Đối với trường hợp hướng dẫn học sinh làm tập phải hướng dẫn học sinh thực bước: Bước 1: Tính lại tần số kiểu gen (cấu trúc di truyền quần thể) sau xảy chọn lọc Bước 2: Xác định lại tần số alen theo cấu trúc di truyền xác định Bước 3: Nếu toán cho dạng chọn lọc qua nhiều hệ làm hệ toán yêu cầu Sau hướng dẫn bước thực giải tốn dạng tơi lấy số ví dụ cụ thể để em vận dụng làm theo Ví dụ 1: Một quần thể trạng thái cân gen có alen A a Trong tần số alen A = 0,4 Nếu trình chọn lọc chống alen lặn xảy với hệ số chọn lọc S = 0,05 cấu trúc di truyền quần thể sau hệ chọn lọc nào? Giải: Bước 1: Quần thể cân di truyền nên ta có: tần số alen a = – 0,4 = 0,6  Cấu trúc di truyền ban đầu quần thể là: 0,16AA: 0,48Aa: 0,36aa Bước 2: Tỷ lệ kiểu gen aa sau chọn lọc aa = 0,36(1- S) = 0,36(10,05) = 0,342  Tổng tỷ lệ kiểu gen sau chọn lọc = 0,16 + 0,48 + 0,342 = 0,982 Vậy cấu trúc di truyền quần thể xảy chọn lọc là: 0,16 0,48 0,342 AA : Aa : aa ⇔ 0,163AA : 0,489Aa : 0,348aa 0,982 0,982 0,982 Ví dụ 2: Một quần thể thực vật giao phấn trạng thái cân di truyền có tần số a = 0,6 Giá trị thích nghi kiểu gen quần thể là: Kiểu gen AA Aa aa Giá trị thích nghi 100% 100% 50% Hãy xác định tần số alen quần thể sau hệ chọn lọc? Giải: Bước 1: Ta có a = 0,6  A = 0,4  Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân di truyền là: 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa Hệ số chọn lọc kiểu gen aa S = 0,5  Tỷ lệ kiểu gen aa sau chọn lọc 0,36.0,5 = 0,18  Cấu trúc di truyền quần thể sau chọn lọc là: 0,16 0,48 0,18 AA : Aa : aa − 0,36.0,5 − 0,36.0,5 − 0,36.0,5 16 48 18 ↔ AA : Aa : aa 82 82 82 Bước 2:  Tần số alen quần thể sau chọn lọc tần số alen quần thể sau hệ chọn lọc là: A = a= 16 48 40 + = ≈ 0,488 82 82.2 82 18 48 42 ≈ 0,512 + = 82 82.2 82 Vậy tần số A = 0,488 a = 0,512 Trường hợp 3: Bài tập di truyền quần thể ngẫu phối với trường hợp có áp lực chọn lọc chống alen trội thể đồng hợp với hệ số chọn lọc S = Đối với trường hợp trước hết thường cung cấp cho học sinh công cụ để giải tập công thức xác định tần số alen trội sau n hệ p ngẫu phối p n = + np (trong p n tần số alen A sau n hệ ngẫu phối, p0 tần số alen A hệ ban đầu, n số hệ ngẫu phối) Sau tơi đưa số ví dụ để học sinh vận dụng giải tập Ví dụ 1: Một quần thể ngẫu phối ban đầu có tần số A = 0,7 Dưới tác động chọn lọc, kiểu gen đồng hợp trội khơng có khả sinh sản Các kiểu gen khác sinh sản bình thường Sau hệ ngẫu phối tần số alen A quần thể bao nhiêu? Giải: p Áp dụng công thức p n = + np thay số vào ta có p5 = 0,7 ≈ 0,156 + 5.0,7 Ví dụ 2: Một quần thể ngẫu phối trạng thái cân di truyền có 1000 cá thể, có 360 cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn chịu tác động chọn lọc loại bỏ hoàn toàn cá thể có kiểu gen đồng hợp trội Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể sau hệ chọn lọc? Giải: 360 = 0,36  q0 = 0,6  p0 = 0,4 1000 p0 0,4 Áp dụng công thức p3 = + p = + 3.0,4 ≈ 0,182; q3 = – p3 = 0,818 Theo ta có: aa = Quần thể ngẫu phối nên ta có cấu trúc quần thể sau hệ ngẫu phối có chọn lọc là: p q3 q32 Aa : aa ↔ 0,494Aa : 0,506aa p3 q3 + q32 p3 q3 + q32 Vậy cấu trúc di truyền quần thể sau hệ chọn lọc 0,494Aa + 0,506aa = 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Với cách làm trình bày, hướng dẫn cho học sinh, nhận thấy hầu hết học sinh tiếp thu cách hứng thú, dễ hiểu, áp dụng để giải tập di truyền quần thể có tác động chọn lọc cách nhanh chóng, xác, đặc biệt tập dạng trắc nghiệm Bài kiểm tra để kiểm nghiệm: Câu 1: Ở loài lúa có gen A quy định khả chịu nặn, alen a không chịu mặn Một quần thể ban đầu có 50%AA : 50%Aa Sau hệ giao phấn tần số alen A a quần thể là: A 0,875 ,125 B 0,11 0,89 C 0,125 0,875 D 0,89 0,11 Câu 2: Một quần thể ngẫu phối ban đầu có tần số a = 0,98 Dưới tác động chọn lọc chống alen lặn với hệ số chọn lọc kiểu hình lặn S = qua số hệ tần số alen a lại quần thể 0,04 Quần thể trải qua hệ? A.20 B.24 C 26 D.28 Câu 3: Một gen đột biến lặn nằm NST thường làm cho mỏ vịt bị dị hình làm cho vịt khơng lấy thức ăn bị chết Khi cho giao phối ngẫu nhiên 100 cặp vịt bố mẹ có mỏ bình thường thu 1500 vịt con, có 15 vịt biểu đột biến Giả xử khơng có đột biến xảy ra, tiếp tục cho đàn vịt ngẫu phối thêm hệ tỷ lệ kiểu gen dị hợp quần thể vịt nói bao nhiêu? A.12,72% B 14,72% C.14,25% D.15,75% Câu 4: Một quần thể thực vật giao phấn có cấu trúc: 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa Giá trị thích nghi kiểu gen AA = 100%, Aa = 100%, aa = 50% Hãy xác định tần số alen quần thể sau hệ chọn lọc? A A=0,5 a=0,5 B A=0,52 a=0,48 C A = 0,488 a = 0,512 D A=0,512 a=0,488 Câu Một quần thể ngẫu phối ban đầu có tần số a = 0,3 Dưới tác động chọn lọc, kiểu gen đồng hợp trội khả sinh sản Các kiểu gen khác sinh sản bình thường Sau hệ ngẫu phối tần số alen A quần thể bao nhiêu? A 0,5 B.0,25 C 0,125 D.0,156 Kết làm nhóm học sinh năm học 2013-2014 Số Số Số Số Số Số học học học học học học sinh sinh sinh sinh sinh sinh đạt đạt đạt đạt đạt điểm điểm điểm điểm điểm Nhóm nghiên cứu Nhóm đối chứng Điểm trung bình 45 0 10 20 10 X =7,6 40 10 20 0 X =3,7 Số học sinh đạt 10 điểm Điểm trung bình Kết làm nhóm học sinh năm học 2014 – 2015 Số Số Số Số Số Số học học học học học học sinh sinh sinh sinh sinh sinh đạt đạt đạt đạt đạt điểm điểm điểm điểm điểm Nhóm nghiên cứu Nhóm đối chứng Số học sinh đạt 10 điểm 90 0 10 25 40 15 X =7,3 42 12 18 10 0 X =3,7 Kết làm nhóm học sinh năm học 2016-2017 Số Số Số Số Số Số học học học học học học sinh sinh sinh sinh sinh sinh đạt đạt đạt đạt đạt điểm điểm điểm điểm điểm Nhóm nghiên cứu Nhóm đối chứng Số học sinh đạt 10 điểm Điểm trung bình 41 0 10 20 X =7,3 37 10 17 0 X =3,7 Số học sinh Số học sinh đạt điểm Số học sinh đạt điểm Số học sinh đạt điểm Số học sinh đạt điểm Số học sinh đạt điểm Số học sinh đạt 10 điểm Điểm trung bình 176 0 20 45 80 31 X =7,4 119 32 55 26 0 X =3,7 Tổng hợp chung Nhóm nghiên cứu Nhóm đối chứng III KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Bước đầu nghiên cứu, triển khai số dạng tập di truyền quần thể ngẫu phối có tác động chọn lọc tự nhiên trình bày thu kết khả quan, áp dụng nhiều đối tượng học sinh khác nhau, đặc biệt đối tượng học sinh ôn thi đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp ôn thi học sinh giỏi Tuy nhiên, đề tài đề cập đến số dạng tập di truyền quần thể ngẫu phối chó tác động chọn lọc tự nhiên phổ biến, thực tế nhiều dạng tập di truyền quần thể khác di truyền quần thể ngẫu phối có tác động nhân tố đột biến, yếu tố ngẫu nhiên, di nhập gen… Vì cần phải tiếp tục nghiên cứu, mở rộng phạm vi nghiên cứu đối tượng áp dụng để đề tài hồn thiện hơn, từ triển khai rộng rãi đồng nghiệp đối tượng học sinh Kiến nghị đề xuất Đối với nhà trường: sưu tầm, bổ sung đầu sách tham khảo, đặc biệt sáng kiến kinh nghiệm đạt giải cấp tỉnh thuộc môn Sinh Học vào thư viện nhà trường để giáo viên học sinh có tài liệu tham khảo trình giảng dạy học tập Có sách khuyến khích phong trào viết sáng kiến kinh nghiệm mạnh Đới với Sở giáo dục đào tạo: nên có chương trình triển khai mở rộng điển hình tiên tiến, sáng kiến kinh nghiệm đạt giải qua năm đến trường cách mở đợt tập huấn vào hè Xây dựng sở liệu đồng ngành có đề tài sáng kiến kinh nghiệm đạt giải qua năm để giáo viên tự học hỏi lẫn nhân rộng kinh nghiệm hay trình giảng dạy Thời gian nghiên cứu, triển khai hoàn thiện đề tài chưa nhiều, đề tài nhiều thiếu sót, kính mong q thầy giáo, giáo đọc, tham khảo góp ý cho đề tài để đề tài ngày hoàn thiện XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 15 tháng năm 2018 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Nguyễn Công Tỉnh 10 ... Với đề tài Phương pháp giải tập di truyền quần thể ngẫu phối có tác động chọn lọc giúp giáo viên có giải pháp phù hợp để giúp học sinh giải tập di truyền quần thể có tác động chọn lọc nhanh chóng,... học sinh giải tập di truyền quần thể có tác động chọn lọc cách hứng thú, nhanh gọn, xác Vì tơi định lựa chọn đề tài Phương pháp giải tập di truyền quần thể ngẫu phối có tác động chọn lọc 1.2 Mục... dạng tập di truyền quần thể ngẫu phối chó tác động chọn lọc tự nhiên phổ biến, thực tế nhiều dạng tập di truyền quần thể khác di truyền quần thể ngẫu phối có tác động nhân tố đột biến, yếu tố ngẫu