SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CÔNG THỨC GIÚP GIẢI NHANH BÀI TẬP TÍNH SỐ KIỂU GEN TỐI ĐA CỦA QUẦN THỂ Người thực hiện: Lê Thị Hường Chức vụ: Tổ trưởng SKKN thuộc lĩnh vực: Sinh học THANH HOÁ,LỤC NĂM 2020 MỤC Trang I MỞ ĐẦU II NỘI DUNG SÁNG KIẾN Cơ sở lí luận 1.1 Tích xác suất 1.2 Tổ hợp Thực trạng vấn đề 3 Giải pháp thực 3.1 Chứng minh công thức sở 3.2 Phương pháp tính nhanh 3.3 Vận dụng làm tập Kiểm nghiệm III KẾT LUẬN I MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, kể từ Bộ giáo dục đào tạo áp dụng chương trình Sgk mới, thân nhận thấy đề thi tốt nghiệp, thi đại học – cao đẳng thi học sinh giỏi tỉnh môn sinh học năm có câu u cầu tính số kiểu gen tối đa quần thể, năm trường hợp, trường hợp đề năm sau phức tạp khó đề năm trước Đối với dạng tập này, học sinh lúng túng, phải tính số kiểu gen trường hợp quần thể gồm nhiều gen có số alen khác liên kết với hay liên kết với NST giới tính Cũng có số em làm kết thường nhiều thời gian, không đáp ứng yêu cầu thời gian cho câu hỏi trắc nghiệm đề thi đại học Tuy vậy, sách giáo khoa Sinh học lớp 12 - Cơ khơng đề cập đến phương pháp xác định số loại kiểu gen quần thể, sách giáo khoa Sinh học lớp 12 - Nâng cao nêu cơng thức tính số loại kiểu gen tối đa quần thể là: [ r (r + 1) n ] (Bài 21: Trạng thái cân quần thể giao phối ngẫu nhiên) với mục đích giải thích cho tính đa hình quần thể ngẫu phối, cơng thức không chứng minh áp dụng trường hợp quần thể gồm n gen phân li độc lập, gen gồm r alen Hiện tại, chưa có tài liệu bàn sâu vấn đề có nhiều tập đồng nghiệp đưa thảo luận sinh hoạt chuyên môn - Tôi thiết nghĩ, với vai trị giáo viên ơn luyện đội tuyển ôn thi đại học nhiều năm, cần phải nghiên cứu để tìm cách giải dạng cách đơn giản, nhanh gọn mà học sinh dễ hiểu - Qua trình nghiên cứu, tơi nhận thấy phải gốc rễ vấn đề, từ Đó là, phải chứng minh công thức xác định số kiểu gen tối đa quần thể gồm n gen phân li độc lập, gen gồm r alen mà SGK đề cập đến : [ r (r + 1) n ] Sau hiểu rõ chất, cơng thức gợi ý cho tơi tìm cách làm nhanh, giúp học sinh dễ hiểu, dễ ứng dụng để làm nhanh tương tự mở rộng trường hợp phức tạp tính số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp, số kiểu gen tối đa quần thể xét nhiều gen có số alen khác nhau, liên kết NST thường giới tính, X hay Y, vùng tương đồng hay không tương đồng - Trong q trình nghiên cứu, tơi sử dụng phương pháp điều tra khảo sát thực tế, phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết, phương pháp thống kê xử lí số liệu Qua thực tế giảng dạy, tơi thấy cách làm thực có hiệu quả, giúp em hiểu sâu, nhớ lâu giải nhanh kết tính số kiểu gen kể trường hợp phức tạp thời gian hạn chế dạng câu hỏi trắc nghiệm, kiến thức thiếu hành trang kiến thức chuẩn bị cho em bước vào kì thi lớn Vì vậy, thông qua viết mong muốn chia sẻ với bạn đồng nghiệp sáng kiến kinh nghiệm với đề tài: “CƠNG THỨC GIÚP GIẢI NHANH BÀI TẬP TÍNH SỐ KIỂU GEN TỐI ĐA CỦA QUẦN THỂ” II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận 1.1 Tích xác suất Trong cách làm tơi vận dụng lí thuyết tích xác suất trường hợp tốn u cầu tính số kiểu gen gồm nhiều gen thuộc nhóm liên kết khác Theo lí thuyết xác suất, hai kiện Avà B gọi độc lập P(AB) = P(A) P(B) - Khi gen nằm nhóm liên kết khác có nghĩa chúng độc lập Vậy nên, số kiểu gen tối đa quần thể tích số kiểu gen nhóm liên kết - Do cặp NST XY khơng đồng dạng nên tính số kiểu gen giới dị giao tử (giới XY) trường hợp gen nằm NST giới tính, tơi tính riêng số loại giao tử chứa X (số cách chọn X) số loại giao tử chứa Y( số cách chọn Y) sau nhân chúng với để số kiểu gen 1.2 Tổ hợp Khi xác định số kiểu gen dị hợp, vận dụng toán tổ hợp để xác định, số kiểu gen dị hợp thực tổ hợp chập số loại giao tử : n! C2n = n!(n − 2)! Thực trạng vấn đề Qua thực tế giảng dạy môn sinh học trường THPT với ban ( KHTN , Cơ bản) nhận thấy việc giải được, giải xác dạng tập tính số kiểu gen quần thể vấn đề mà đa số học sinh vướng mắc Với đơn giản, áp dụng đơn công thức SGK học sinh cịn làm được, phức tạp: xét đến nhiều gen, thuộc nhiều nhóm liên kết, lại có gen NST giới tính em khơng cịn biết áp dụng cơng thức nên đành dùng cách liệt kê số kiểu gen đếm xem có kiểu gen Cách rối rắm, nhiều thời gian thường mắc sai sót Mặt khác, với hình thức thi trắc nghiệm mơn sinh học kì thi tốt nghiệp THPT, Đại học – cao đẳng đòi hỏi học sinh muốn đạt kết cao, bên cạnh việc trả lời phải nhanh Để giải nhanh tập em phải thành thục kĩ giải tập Qua nghiên cứu dạng tính số kiểu gen quần thể, thân thấy em biết vận dụng kiến thức toán tổ hợp – xác suất để giải nhanh xác nhiều so với việc liệt kê kiểu gen Mặc dù vậy, việc chủ động vận dụng kiến thức toán tổ hợp vào giải tập sinh học sinh phận giáo viên hạn chế Trước thực trạng mạnh dạn đề xuất số công thức giải nhanh số kiểu gen tối đa quần thể, mong muốn em u thích học mơn sinh học, tích cực chủ động vận dụng giải nhanh xác dạng tập đề thi Giải pháp sử dụng 3.1 Chứng minh công thức sở Số kiểu gen tối đa quần thể gồm n gen, gen phân li độc lập, gen có r alen NST thường là: [ r (r + 1) n ] (Công thức 21 – Tr 84 SGK sinh học lớp12- Nâng cao) Bước 1: (Xác định số kiểu gen tối đa gen) Mỗi kiểu gen gồm alen nên ta có: số kiểu gen đồng hợp: r số kiểu gen dị hợp : Tổ hợp chập số loại giao tử = C2r = r (r − 1) số kiểu gen tối đa gen là: tổng số kiểu gen đồng hợp dị hợp: r! C2r + r = 2!(r − 2)! + r = r (r + 1) Bước 2: (Xác định số kiểu gen tối đa quần thể ) Do có n gen phân li độc lập nên số kiểu gen tối đa quần thể tích số kiểu gen gen: [ r (r + 1) n ] 3.2 Phương pháp tính nhanh Bước Tính số kiểu gen phải tính riêng cho nhóm liên kết NST thường, nhóm liên kết NST giới tính( đề cập) a Để xác định số kiểu gen nhiều gen nhóm liên kết NST thường, ta làm sau: - Tính số kiểu gen đồng hợp : số loại giao tử nhóm liên kết (là tích số alen gen nhóm liên kết) - Tính số kiểu gen dị hợp: tổ hợp chập số loại giao tử - Số kiểu gen tối đa = Số kiểu gen đồng hợp + Số kiểu gen dị hợp (Giả sử nhóm liên kết có gen: gen thứ có m alen, gen thứ có n alen - Số kiểu gen đồng hợp = số loại giao tử = m.n C2rmn = - Số kiểu gen dị hợp: mn(mn − 1) Vậy nên: Số kiểu gen tối đa quần thể: mn + C2mn = mn(mn + 1) b Để xác định số kiểu gen nhiều gen NST giới tính ta làm sau: - Tính số kiểu gen giới XX: + Nếu gen X: cách xác định giống gen NST thường; + Nếu gen vùng khơng tương đồng Y: số kiểu gen giới XX xác định - Tính số kiểu gen giới XY: tích số loại giao tử chứa X số loại giao tử chứa Y Số kiểu gen tối đa = Số kiểu gen giới XX + Số kiểu gen giới XY Bước 2: Muốn xác định số kiểu gen tối đa quần thể gồm nhiều nhóm liên kết ta việc nhân số kiểu gen nhóm liên kết với 3.3 Tổng quát: Trong quần thể động vật ngẫu phối, xét gen nhóm liên kết: gen thứ có m alen, gen thứ có n alen, ta có cơng thức sau: Các trường hợp Số KG XX Số KG XY Trên cặp NST thường Ở vùng tương đồng cặp giới mn(mn + 1) tính Ở vùng không tương đồng X mn(mn + 1) (m.n)2 Số kg tối đa gen mn(mn + 1) mn(mn + 1) +(mn)2 m.n.1 mn(mn + 1) +m.n Ở vùng không tương đồng Y Gen vùng tương đồng , gen mn(mn + 1) vùng không tương đồng X Gen vùng tương đồng, gen mn(mn + 1) vùng không tương đồng Y 3.4 Bài tập vận dụng: 1.m.n mn.1 1+ mn m.m.n mn(mn + 1) +m2n Phương pháp thông thường Bài 1: (BT4 Tr.111 Sgk 12NC) Phương pháp giải nhanh mn(mn + 1) +mn Tính trạng tóc quăn gen A, tóc thẳng alen a nằm NST thường quy định; bệnh mù màu đỏ - lục gen m NST X gây nên Với gen quy định tính trạng trên, tối đa tạo loại kiểu gen khác quần thể người? - Liệt kê: - Số kiểu gen gen quy định AXMXM, AAXMXm , AAXmXm, AaXMXM, dạng tóc NST thường : AaXMXm , AaXmXm, aaXMXM, aaXMXm, 2(2 + 1) =3 m m M m M aaX X , AAX Y, AAX Y, AaX Y, - Số kiểu gen gen quy định AaXmY , aaXMY,aaXmY tính trạng bệnh mù màu NST - ĐS : 15 kiểu gen giới tính: 2(2 + 1) +2.1 = - Số KG tính trạng trên: 3.5=15 Bài 2: (Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2012) Trong quần thể loài động vật lưỡng bội, xét locut có alen nằm vùng tương đồng cặp NST giới tính X Y, Biết không xảy đột biến, số kiểu gen tối đa locut quần thể là: A 15 B.6 C D 12 3(3 + 1) Liệt kê: Gọi alen A1 , A2 , A3 có Số KG giới XX: =6 KG sau: Số KG giới XY: 3.3 = XA1 XA1, XA2 XA2, XA3 XA3, XA1 XA2, Số KG tối đa: 6+9=15 XA1 XA3, XA2 XA3 , XA1 YA1, XA2 YA2, ĐA: A 15 XA3 YA3, XA1 YA2, XA1 YA3, XA2 YA3, (Có thể tính gộp phép tính) XA2 YA1, XA3 YA1, XA3 YA2 ĐA: A 15 Bài 3: Trong quần thể loài động vật , xét locut có alen nằm vùng tương đồng cặp NST giới tính XY locut có alen nằm vùng khơng tương đồng NST Y Xác định số kiểu gen tối đa locut mà quần thể có 2.2(2.2 + 1) Các locut gen A B vùng tương đồng, - Giới XX: =10 locut gen D vùng không tương đồng - Giới XY: 2.2.2.2.2 =32 Y Ta có kiểu gen locut trên: XAB XAB, XAB XAb, XAB XaB, XAB Xab, - Số KG tối đa : 10 + 32= 42 XAb XAb, XaB XaB, Xab Xab, XAb Xab, ĐS: 42 XaB Xab, XAb XaB, XAB YABD, XAB YABd, XAb YAbD, XAb YAbd, XaB YaBD, XaB YaBd, Xab YabD, Xab Yabd, XAB YAbD, XAB YAbd, XAb YABD, XAb YABd, XaB YabD, XaB Yabd, Xab YaBD, Xab YaBd XAB YaBD, XAB YaBd, XaB YABD, XaB YABd, XaB YAbD, XaB YAbd, XAb YaBD, XAb YaBd XAB YabD, XAB Yabd, Xab YABD, Xab YABd, XAb YabD, XAb Yabd, Xab YAbD, Xab YAbd ĐS: 42 Bài 4: ( Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2016) Trong quần thể loài thú, xét locut: Lơcut 1có alen A 1, A2, A3; locut có alen B b Cả lôcut nằm đoạn không tương đồng NST X alen lôcut liên kết khơng hồn tồn Biết khơng xảy đột biến, tính theo lí thuyết, số kiểu gen tối đa locut quần thể là: A 18 B 36 C 30 D 27 Giới XX: 3.2(3.2 + 1) = 21 Giới XY : 3.2.1 = Số KG tối đa : 21+6=27 ĐA: D 27 Bài 5: (Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2010) Ở quần thể ngẫu phối, xét hai gen: gen thứ có alen, nằm đoạn khơng tương đồng nhiễm sắc thể giới tính X; gen thứ hai có alen, nằm nhiễm sắc thể thường Trong trường hợp không xảy đột biến, số loại kiểu gen tối đa hai gen tạo quần thể A 45 B 90 C 15 D 135 Số KG tối đa: ( 3(3 + 1) 5(5 + 1) + 3.1) = 9.15 = 2 135 ĐA: D 135 Kiểm nghiệm Cách làm áp dụng để giảng dạy cho học sinh nhiều năm học gần Năm học 2016- 2017, chọn lớp có lực tương đương để so sánh thơng qua kiểm tra hình thức trắc nghiệm khách quan gồm 10 câu ( câu dễ, câu bình thường, câu khó vừa, câu khó) 15 phút Kết sau: Lớp 12C2: Lớp thực nghiệm, lớp 12C6: lớp đối chứng Lớp Sĩ số Yếu, SL Tỉ lệ(%) Trung bình SL Tỉ lệ(%) Khá SL Tỉ lệ(%) Giỏi SL Tỉ lệ(%) 12C2 48 12 25 19 40 15 31 12C6 45 15,5 26 58 10 22 4,5 Sau hướng dẫn phương pháp cho học sinh, nhận thấy: - Dạng tập “ Xác định số kiểu gen tối đa hay xác định số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp, số kiểu gen đồng hợp gen dị hợp gen khác quần thể” khơng cịn vấn đề hầu hết em Những câu thuộc dạng câu em không để điểm đề thi - Khi tơi đưa trường hợp thuộc dạng này, em áp dụng cách để làm đưa nhanh đáp án C KẾT LUẬN Trong sáng kiến kinh nghiệm mình, tơi làm rõ số vấn đề : - Chứng minh công thức SGK xác định số kiểu gen tối đa quần thể - Hướng dẫn cách giải nhanh số kiểu gen tối đa quần thể - So sánh hiệu phương pháp thực nghiệm với phương pháp đối chứng - Chứng minh thực nghiệm hiệu phương pháp 10 SKKN không tránh khỏi sai sót, mong quan tâm, đóng góp ý kiến quý độc giả bạn đồng nghiệp Thanh Hóa, ngày tháng năm 2020 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Lê Thị Hường 11 ... định số kiểu gen tối đa quần thể ) Do có n gen phân li độc lập nên số kiểu gen tối đa quần thể tích số kiểu gen gen: [ r (r + 1) n ] 3.2 Phương pháp tính nhanh Bước Tính số kiểu gen phải tính. .. chứa X số loại giao tử chứa Y Số kiểu gen tối đa = Số kiểu gen giới XX + Số kiểu gen giới XY Bước 2: Muốn xác định số kiểu gen tối đa quần thể gồm nhiều nhóm liên kết ta việc nhân số kiểu gen nhóm... Tính số kiểu gen dị hợp: tổ hợp chập số loại giao tử - Số kiểu gen tối đa = Số kiểu gen đồng hợp + Số kiểu gen dị hợp (Giả sử nhóm liên kết có gen: gen thứ có m alen, gen thứ có n alen - Số kiểu