Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập di truyền quần thể

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu đề tài “Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập di truyền quần thể ” nhằm giúp học sinh hiểu, giải nhanh, đơn giản và chính xác các dạng bài tập của phần này để các em có hứng thú hơn trong học tập cũng như có kết quả cao hơn trong các kỳ thi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập di truyền quần thể

A. ĐẶT VẤN ĐỀ I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Di truyền học quần thể là một phần nội dung khó và quan trọng trong chương trình sinh học lớp 12 THPT. Kiến thức về di truyền quần thể ngày càng xuất hiện nhiều trong đề thi học sinh giỏi các cấp, đề thi tốt nghiệp và đại học. Bài tập về di truyền quần thể có rất nhiều dạng từ đơn giản đến phức tạp đòi hỏi học sinh phải có khả năng tư duy lô gic, chặt chẽ và sáng tạo đặc biệt là phải phối hợp nhiều kiến thức để hoàn thiện. Qua thực tiễn dạy học nhiều năm tôi thấy rằng dung lượng kiến thức của phần này quá nhiều và phức tạp trong khi thời lượng để giảng dạy lại quá ít đặc biệt là giáo viên không có thời gian để hướng dẫn học sinh cách nhận ra các dạng bài tập và phương pháp giải từng loại bài tập cụ thể do đó học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc vận dụng kiến thức lý thuyết để suy luận tìm ra cách giải các bài tập đó và đặc biệt là phương pháp giải nhanh để phù hợp với kiểu đề thi trắc nghiệm tốt nghiệp và đại học như hiện nay. Từ những lý do đó, tôi đã thực hiện việc nghiên cứu đề tài “ phương pháp giải nhanh các dạng bài tập di truyền quần thể ” nhằm giúp học sinh hiểu, giải nhanh, đơn giản và chính xác các dạng bài tập của phần này để các em có hứng thú hơn trong học tập cũng như có kết quả cao hơn trong các kỳ thi. Giáo viên thuận lợi hơn trong quá trình rèn luyện kỹ năng giải bài tập để củng cố khắc sâu thêm kiến thức lý thuyết về di truyền quần thể cho học sinh. Từ đó nâng cao được hiệu quả dạy và học đặc biệt là dạy học ở các lớp mũi nhọn. II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu những vấn đề như sau: a. Nghiên cứu lý thuyết: Kiến thức lý thuyết và phương pháp giải bài tập di truyền quàn thể trong chương trình sinh học lớp 12 THPT.
b. Nghiên cứu thực tiễn : Thực trạng của việc dạy học di truyền quần thể hiện nay ở khối lớp 12 trường THPT Lý Tự Trọng – Thạch Hà – Hà Tĩnh 2. Phạm vi nghiên cứu: * Đề tài tập trung vào những vấn đề chủ yếu sau: Kiến thức lý thuyết để giảng dạy phần di truyền quần thể Vận dụng lý thuyết để giải bài tập di truyền quần thể trong đó chủ yếu phân dạng bài tập và phương pháp giải cho từng dạng - Một số kiến thức toán học có liên quan. III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Phương pháp bộ phận: Phương pháp nghiên cứu tài liệu, phương pháp quan sát và so sánh. 2. Phương pháp tích hợp: Phối kết hợp và vận dụng kiến thức liên môn toán học – sinh học và các phần nội dung khác nhau của sinh học lớp 12 đồng thời vận dụng kiến thức lý thuyết để giải các bài tập. B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ PHẦN I : CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN I. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.Khái quát hóa về thực trạng giảng dạy phần nội dung di truyền quần thể ở trường THPT hiện nay. Thời gian giảng dạy theo phân phối chương trình quá ít so với lượng kiến thức yêu cầu của sách giáo khoa. Trong các tiết trên lớp giáo viên chỉ đủ thời gian giảng dạy kiến thức lý thuyết, không có nhiều thời gian để hướng dẫn học sinh nhận dạng bài tập và cách giải từng dạng bài tập đó, có chăng chỉ hướng dẫn giải một số bài tập cụ thể. Trong đề thi học sinh giỏi các cấp, đề thi đại học ta gặp nhiều dạng bài tập khác nhau, thường học sinh phải mò mẫm giải các bài tập đó dựa vào những bài tập cụ thể đã được giáo viên hướng dẫn giải trước đó chứ không dựa vào công thức chung để vận dụng linh hoạt cho từng dạng bài tập. 2. Những vấn đề rút ra từ thực trạng và nguyên nhân.
Thời gian giảng dạy theo phân phối chương trình quá ít so với lương kiến thức học sinh cần phải hiểu để đáp ứng được yêu cầu dự thi đại học, học sinh giỏi các cấp Giáo viên và học sinh đều chưa nhận thức được sâu sắc tầm quan trong của phần bài tập di truyền quần thể bổ sung củng cố thêm cho phần lý thuyết của nó. Việc giải các dạng bài tập chỉ chú trọng giải bài tập cụ thể mà chưa đi sâu vào khái quát hóa bằng công thức chung cho từng dạng bài tập. Sách gáo khoa, sách bài tập và tài liệu tham khảo về phân môn di truyền học đề cập chưa nhiều vào di truyền học quần thể và chưa chú trọng phân loại bài tập. Yêu cầu của giảng dạy bài tập di truyền quần thể. Bài tập di truyền quần thể gồm nhiều dạng khác nhau vì vậy để học sinh tiếp thu tốt cách giải từng dạng một cần có cơ sở toán học, các bước giải bài tập, các công thức cụ thể cho từng dạng bài tập. II. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU * Cơ sở sinh học: Khi dạy học phần này giáo viên và học sinh cần nắm vững các kiến thức sau: Các đặc trưng di truyền của quần thể. Mỗi quần thể được đặc trưng bởi: Vốn gen: Là toàn bộ các alen của tất cả các gen trong quần thể, gồm những kiểu gen biểu hiện thành những kiểu hình riêng biệt Tần số tương đối của kiểu gen: Là tỉ lệ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể của quần thể. Tần số các alen: Tần số 1 alen bằng tỉ lệ số alen được xét trên tổng số alen thuộc 1 lôcút trong quần thể hoặc bằng tỉ lệ số loại giao tử mang alen đó trong quần thể. Đặc điểm của quần thể tự thụ phấn: Giảm dần tỉ lệ kiểu gen dị hợp, tăng dần tỉ lệ kiểu gen đồng hợp quần thể có xu hướng phân hoá thành các dòng thuần chủng ; nhưng tần số tương đối các alen không thay đổi. Quần thể kém đa dạng về mặt di truyền. Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối:
Các cá thể giao phối với nhau 1 cách ngẫu nhiên hay nói cách khác các giao tử đực và cái tổ hợp với nhau 1 cách tự do, ngẫu nhiên. Quần thể đa dạng về kiểu gen và kiểu hình. Qua các thế hệ ngẫu phối cấu trúc di truyền của quần thể có xu hướng duy trì ở trạng thái cân bằng di truyền; thể hiện qua công thức: p2 + 2pq + q2 = 1. Trong đó p2 ; 2pq; q2 lần lượt là tần số các kiểu gen AA, Aa, aa; còn p, q là tần số các alen A, a. Điều này có thể hiểu như sau: Quần thể đạt cân bằng di truyền khi thành phần kiểu gen của quần thể thõa mãn các đẳng thức: Tỉ lệ AA = p2; tỉ lệ Aa = 2pq; tỉ lệ aa = q2. Khi đạt cân bằng di truyền thì tần số các alen pA; qa cũng như tần số các kiểu gen AA, Aa, aa được duy trì ổn định từ thế hệ này qua thế hệ khác (khi thõa mãn 1 số điều kiện). Điều kiện quần thể đạt cân bằng di truyền: + Quần thể phải có kích thước lớn (số lượng cá thể lớn) + Các cá thể trong quần thể phải giao phối 1 cách ngẫu nhiên. + Các cá thể trong quần thể phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau; các giao tử có khă năng thụ tinh như nhau ... ( không có chọn lọc tự nhiên ) + Không xảy ra đột biến, nếu có thì tần số đột biến thuận bằng tần số đột biến nghịch + Quần thể có hệ di truyền kín (không có sự di nhập gen) PHẦN II: NỘI DUNG I. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP MẪU VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. QUẦN THỂ TỰ THỤ PHẤN Trong quần thể có 3 kiểu gen AA, Aa, aa xảy ra các kiểu tự phối là: AA x AA  AA; Aa x Aa 1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa; aa x aa  aa. Một quần thể thế hệ ban đầu có cấu trúc di truyền: d AA : h Aa : r aa. Nếu khả năng sinh sản của các kiểu gen và khả năng thụ tinh của các giao tử như nhau; thì cấu trúc di truyền của quần thể sau n thế hệ tự phối là: h 1 1 h 1 AA: d + .(1 ) Aa: h. aa: r + .(1 ) 2 2n 2n 2 2n
Nhưng tần số các alen A, a không thay đổi qua các thế hệ. Dạng 1: Biết số thế hệ tự thụ phấn tìm cấu trúc di truyền ở đời Fn nếu biết cấu trúc di truyền ở đời P hoặc ngược lại biết cấu trúc di truyền đời Fn tìm cấu trúc di truyền đời P. Câu 1: Một quần thể tự phối có thành phần kiểu gen: 0,5 AA : 0,5 Aa. Sau 3 thế hệ tự phối, thành phần kiểu gen của quần thể là: A. 0,5AA : 0,25Aa : 0,25aa B. 0,5 AA : 0,5 Aa C. 0,71875AA : 0,0625Aa : 0,21875 aa D. 0,75AA : 0,0625Aa : 0,1875aa Giải : Sau 3 thế hệ tự phối, thành phần kiểu gen của quần thể là: 0,5 � 1 � 0,5 AA = 0,5 + 1 − � = 0,71875; � Aa = = 0,0625; aa = 0,21875 2 � 23 � 23 Đáp án C. Câu 2: Nếu quần thể ban đầu gồm toàn cá thể có kiểu gen dị hợp tử thì sau 3 thế hệ tự thụ phấn tỉ lệ kiểu gen đồng hợp tử trội sẽ là A. 87,5%. B. 43,75%. C. 75%. D. 93,75%. Giải: Một quần thể thế hệ ban đầu có cấu trúc di truyền: 100% Aa. Cấu trúc di truyền của quần thể sau n thế hệ tự phối là: 1 1 1 1 1 AA: .(1 ) Aa: aa: .(1 ) 2 2n 2n 2 2n Vậy sau 3 thế hệ tự thụ phấn thì tỉ lệ kiểu gen đồng hợp trội trong quần 1 1 7 thể là: AA = 2 .(1 23 ) = 16 Đáp án B. Câu 3: Xét 1 gen có 2 alen A và a, A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với a quy định hoa trắng. Trong 1 quần thể tự thụ phấn ở thế hệ xuất phát có 40% số cây có kiểu gen dị hợp, hỏi sau 4 thế hệ thì tỉ lệ các kiểu hình trong quần thể thay đổi như thế nào? A. Tỉ lệ các kiểu hình không thay đổi B. Tỉ lệ cây hoa đỏ tăng lên 18,75% C. Tỉ lệ cây hoa trắng tăng lên 18,75%
D. Tỉ lệ cây hoa đỏ và hoa trắng đều tăng 18,75% Giải: ở thế hệ xuất phát có Aa = 0,4 Sau 4 thế hệ tự thụ phấn thì tỉ lệ 1 kiểu gen dị hợp Aa còn lại là: 0,4 x = 0,025 24 Tỉ lệ kiểu gen đồng hợp trội AA và đồng hợp lặn aa được tăng lên (do các cá thể dị hợp tự thụ phấn Aa x Aa  1AA : 2 Aa : 1aa) bằng nhau là: AA 0,4 − 0,025 = aa = = 0,1875 2 Như vậy sau 4 thế hệ tự thụ phấn thì tỉ lệ kiểu gen aa hay tỉ lệ kiểu hình hoa trắng tăng 18,75%; tỉ lệ kiểu hình hoa đỏ giảm 18,75%; tỉ lệ kiểu gen AA tăng 18,75%; còn tỉ lệ kiểu gen Aa giảm 0,4 – 0,025 = 0,375 hay 37,5%. Đáp án C. Câu 4: Ở một loài thực vật, A quy định hoa đỏ; a quy định hoa trắng, kiểu gen Aa biểu hiện thành hoa hồng. Quần thể ban đầu có 1000 cây, trong đó có 300 cây hoa đỏ, 300 cây hoa trắng. Cho quần thể tự thụ phấn qua 2 thế hệ. Trong trường hợp không có đột biến, tính theo lý thuyết, ở thế hệ thứ 2, tỷ lệ các cây là: A. 0,45 đỏ : 0,1 hồng : 0,45 trắng B. 0,55 đỏ : 0,1 hồng : 0,35 trắng C. 0,35 đỏ : 0,1 hồng : 0,55 trắng D. 0,3 đỏ : 0,4 hồng : 0,3 trắng Giải: Quần thể ban đầu có 1000 cây, trong đó có 300 cây hoa đỏ AA, 300 cây hoa trắng aa. Như vậy tỉ lệ các kiểu gen ở thế hệ ban đầu trong quần thể là: 300 AA = aa = = 0,3; Aa = 1 0,3 0,3 = 0,4 1000 Cho quần thể tự thụ phấn qua 2 thế hệ. Trong trường hợp không có đột biến, tính theo lý thuyết, ở thế hệ thứ 2, tỷ lệ các cây là: 0, 4 � 1 � AA hoa đỏ = aa hoa trắng = 0,3 + 1 − �= 0,45 � 2 � 22 � 0, 4 Aa hoa hồng = = 0,1 22 Đáp án A.
Câu 5: Một quần thể thực vật tự thụ phấn nghiêm ngặt qua 5 thế hệ thì thành phần kiểu gen 0,795 AA : 0,01Aa : 0,195aa. Tỉ lệ các kiểu gen ở thế hệ xuất phát có thành phần kiểu gen là: A. 0,915AA : 0,001Aa : 0,085aa B. 0,865AA : 0,01Aa : 0,135aa C. 0,04 AA : 0,32Aa : 0,64aa D. 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa Giải: Gọi d, h, r lần lượt là tần số 3 kiểu gen AA, Aa, aa ở thế hệ xuất phát. Một quần thể thực vật tự thụ phấn nghiêm ngặt qua 5 thế hệ thì thành phần kiểu gen 0,795 AA : 0,01Aa : 0,195aa. 1 0,32 � 1 � Như vậy ta có: Aa = h x 5 = 0,01 h = 0,32 AA = d + 1− 2 2 � � 25 �= � � � 0,795 d = 0,64 r = 1 0,32 0,64 = 0,04 Tỉ lệ các kiểu gen ở thế hệ xuất phát có thành phần kiểu gen là: 0,795 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa. Đáp án D. Câu 6: Ở một quần thể sau khi trải qua 3 thế hệ tự phối, tỉ l ệ c ủa th ể d ị hợp trong quần thể bằng 8%. Biết rằng ở thế hệ xuất phát, quần thể có 20% số cá thể đồng hợp trội và cánh dài là tính trội hoàn toàn so với cánh ngắn. Hãy cho biết trước khi xảy ra quá trình tự phối, tỉ lệ kiểu hình nào sau đây là của quần thể trên? A. 36% cánh dài : 64% cánh ngắn. B. 16% cánh dài : 84% cánh ngắn. C. 64% cánh dài : 36% cánh ngắn. D. 84% cánh dài : 16% cánh ngắn. Giải: Sau 3 thế hệ tự phối tỉ lệ dị hợp trong quần thể là 8% chứng tỏ ở thế hệ xuất phát tỉ lệ dị hợp Aa (kiểu hình cánh dài) chiếm tỉ lệ là: 8 x 23 = 64%. Vậy ở thế hệ xuất phát có tỉ lệ kiểu hình là: Cánh dài (AA, Aa) = 20+64 = 84%; Cánh ngắn (aa) = 100 – 84 = 16% Đáp án D. Dạng 2: Tìm số thế hệ tự thụ phấn
Câu 1: Một quần thể tự thụ phấn ban đầu có tỉ lệ các kiểu gen là: 0,3 AA : 0,4 Aa : 0,3 aa. Sau 1 số thế hệ tự thụ ph ấn thì tỉ lệ kiểu hình lặn trong quần thể đạt 47,5%. Hỏi quần thể đã trải qua bao nhiêu thế hệ tự thụ phấn? A. 3 B. 2 C. 4 D. 1 Giải: Các cá thể có kiểu hình lặn có kiểu gen aa. Ban đầu quần thể có 0,3 aa Tỉ lệ aa được tạo ra do Aa tự thụ phấn là: 0,475 – 0,3 = 0,175. 0, 4 � 1 � Mà tỉ lệ dị hợp ban đầu là 0,4 Ta có phương trình: 1 − �= 0,175 � 2 � 2n � với n là số thế hệ tự thụ phấn. Giải ra ta có: n = 3. Vậy quần thể đã trải qua 3 thế hệ tự thụ phấn. Đáp án A. Câu 2: Sau 1 số thế hệ tự thụ phấn thì tần số các alen B, b trong quần thể đạt 0,7; 0,3 và các cá thể mang kiểu hình trội chiếm tỉ lệ 72,5%. Số thế hệ tự thụ phấn của quần thể đã trải qua là bao nhiêu, biết ban đầu quần thể có 10% số cá thể có kiểu hình lặn. A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 Giải: Tỉ lệ kiểu gen đồng hợp lặn bb (kiểu hình lặn) ở thế hệ cuối là: 1 – 0,725 = 0,275 Tỉ lệ aa được tạo ra do Bb tự thụ phấn là: 0,275 – 0,1 = 0,175. Mà quá trình tự thụ phấn không làm thay đổi tần số các alen nên ở thế hệ xuất phát ta cũng có pB = 0,7; qb = 0,3. Tỉ lệ kiểu hình lặn bb ở đời P là 0,1 (hay 10%) Tỉ lệ Bb ở đời P là: Bb = 2x(0,3 0,1) = 0,4 ( Vì q b = 0,1bb + hBb/2 ). Như vậy sau 1 số thế hệ tự thụ phấn với 0,4Bb ban đầu đã tạo ra thêm 0, 4 � 1 � được 0,175bb Ta có phương trình: 1 − �=0,175 với n là số thế � 2 � 2n � hệ tự thụ phấn. Giải ra ta có: n = 3. Vậy quần thể đã trải qua 3 thế hệ tự thụ phấn. Đáp án C. Câu 3: Một quần thể xuất phát có tỉ lệ của thể dị hợp bằng 60%. Sau một số thế hệ tự phối liên tiếp, tỉ lệ của thể dị hợp còn lại bằng 3,75%. Số thế hệ tự phối đã xảy ra ở quần thể tính đến thời điểm nói trên bằng
A. 3 thế hệ. B. 4 thế hệ. C. 5 thế hệ. D. 6 thế hệ. Giải: Gọi số thế hệ tự phối là n. 1 0, 6. = 0, 0375 Ta có tỉ lệ số cá thể dị hợp sau n thế hệ tự phối là: 2n n=4 Đáp án B. Dạng 3: Có tác động của các nhân tố tiến hóa như: chọn lọc tự nhiên: trong quần thể có 1 kiểu gen nào đó không có khả năng sinh sản hoặc không hình thành cơ thể trưởng thành (hạt không nảy mầm, trứng không nở)… Câu 1: Cho quần thể gồm 100AA, 400 Aa, 500 aa. Giả sử chọn lọc tự nhiên đào thải kiểu hình lặn. Trong số các cá thể ở F1 tỉ lệ kiểu hình trội đồng hợp của quần thể tự phối này là A. 2/5. B. 1/2. C. 1/5. D. 3/5. Giải: Ta có cấu trúc di truyền của quần thể là: AA = ; Aa = 0,4; aa=0,5. Giả sử chọn lọc tự nhiên đào thải kiểu hình lặn. Tức là chỉ có các kiểu 0,1 gen AA, Aa tham gia sinh sản với tỉ lệ là: AA = 0, 4 + 0,1 = 0, 2 ; Aa = 0,8. Mà quần thể tự phối, nên ta có: P: 0,2 ( AA x AA ) F1: 0,2 AA P: 0,8(Aa x Aa) F1: 0,8. (1/4AA:1/2Aa : 1/4 aa) = 0,2 AA : 0,4 Aa : 0,2 aa Vậy trong số các cá thể ở F1 tỉ lệ kiểu hình trội đồng hợp của quần thể 0, 2 + 0, 2 = 0,5 tự phối này là: 0, 4 + 0, 2 + 0, 2 Đáp án B. Câu 2: Một quần thể thực vật tự thụ phấn có tỉ lệ kiểu gen ở thế hệ P là 0,45AA:0,30Aa:0,25aa. Cho biết các cá thể có kiểu gen aa không có khả năng sinh sản. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu gen thu được ở F1 là: A. 0,360AA : 0,480Aa : 0,160aa. B. 0,525AA : 0,150Aa : 0,325aa. C. 0,700AA : 0,200Aa : 0,100aa. D. 0,360AA : 0,240Aa : 0,400aa.
Giải: Ta có tỉ lệ các kiểu gen trong số các cá thể có khả năng sinh sản trong quần thể là: 0, 45 AA = 0, 45 + 0,3 = 0,6; Aa = 1 – 0,6 = 0,4. Khi tự thụ phấn ta có AA x AA AA; Aa x Aa 1/4 AA; 1/2 Aa; 1/4 aa. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu gen thu được ở F 1 là: AA = 0,6 + 0,4x1/4 = 0,7; Aa = 0,4 x 1/2 = 0,2; aa = 0,4 x 1/4 = 0,1 Đáp án C. Câu 3: Một quần thể có tỉ lệ các kiểu gen ở đời P là: 0,5AA : 0,5Aa.Trong quá trình hình thành giao tử đã phát sinh đột biến A a Với tần số 0,05. Tỉ lệ kiểu gen Aa đời F1 là: A. 0,5 B. 0,25 C. 0,1484 D. 0,025 Giải: Các loại giao tử do cơ thể AA tạo ra sau khi phát sinh đột biến là: a = 0,5 x 0,05 = 0,025; A = 0,5 x (1 – 0,05) = 0,475 Các loại giao tử do cơ thể Aa tạo ra sau khi phát sinh đột biến là: A = 0,5/2 x (10,05) = 0,2375; a = 0,5/2 + 0,5/2 x 0,05 = 0,2625 Vì đây là quần thể tự thụ phấn nên ta có tỉ lệ kiểu gen Aa ở F1 là: 2 x 0,025 x 0,475 + 2 x 0,2375 x 0,2625 = 0,1484 Đáp án C. Câu 4: Một quần thể tự thụ phấn có 16 cá thể AA; 48 cá thể Aa; kiểu gen aa chết ở giai đoạn phôi. Tính tỉ lệ các kiểu gen của các cá thể ở F3 ? Giải: Tỉ lệ các kiểu gen ở thế hệ xuất phát là: 16 AA = = 0,25; Aa = 0,75 16 + 48 Giả sử 3 kiểu gen đều có khả năng sống và sinh sản, ta có cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ F2 là: 0,75 � 1 � 17 0,75 3 9 AA = 0,25 + 1 − �= ; Aa = = ; aa = 2 � � 22 � 32 22 16 32 Vì aa bị chết ở giai đoạn phôi nên ta có các kiểu tự thụ phấn là: 17/32 (AA AA) F3: 17/32 AA; 3/16 (Aa Aa) F3: 3/16 (1/4 AA; 1/2 Aa; 1/4 aa bị chết) tỉ lệ các kiểu gen trong các cá thể F3 là:
17 3 1 + 32 16 4 = 37 37 6 AA = 17 3 3 43 ; Aa = 1 = + 43 43 32 16 4 Tổng quát: Trường hợp 1: Một quần thể ban đầu có tỉ lệ các kiểu gen là dAA : hAa : raa; trong đó kiểu gen aa không có khả năng sinh sản. Xác định cấu trúc di truyền hay tần số các alen trong quần thể sau n thế hệ tự thụ phấn hay ở Fn, ta thực hiện các thao tác sau: Bước 1: Giả sử 3 kiểu gen đều có khả năng sinh sản, ta xác định cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ F n1 (Công thức đã cho ở phần trên) ta được Fn1: d’AA : h’Aa :r’aa. Bước 2: Vì aa không có khả năng sinh sản nên ta có các kiểu tự thụ phấn là: Fn1:d’ (AA AA) Fn: d’ AA; Fn1: h’(Aa Aa) Fn: h’(1/4 AA; 1/2 Aa; 1/4 aa) Tính cấu trúc di truyền của quần thể ở Fn là: h h h d'+ AA = 4 ; Aa = 2 ; aa = 4 d'+ h' d'+ h' d'+ h' Tính tần số các alen A, a ở Fn là: h h d'+ A = 2 ; a = 2 d'+ h' d'+ h' Trường hợp 2: Một quần thể ban đầu có tỉ lệ các kiểu gen trong hợp tử là dAA : hAa : raa; trong đó kiểu gen aa không có khả năng sống (bị chết, không nảy mầm hoặc không nở). Xác định cấu trúc di truyền hay tần số các alen trong quần thể sau n thế hệ tự thụ phấn hay ở Fn, ta thực hiện các thao tác sau: Bước 1: Giả sử 3 kiểu gen đều có khả năng sống và sinh sản như nhau, ta xác định cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ Fn1 (Công thức đã cho ở phần trên) ta được d’AA : h’Aa :r’aa. Bước 2: Vì aa không có khả năng sống nên ta có các kiểu tự thụ phấn là: Fn1:d’ (AA AA) Fn: d’ AA; Fn1: h’(Aa Aa) Fn: h’(1/4 AA; 1/2 Aa; 1/4 aa) aa không hình thành cá thể trưởng thành.
Tính cấu trúc di truyền của quần thể ở Fn là: h' h d'+ 4 AA = 3h' ; Aa = 23h' ; d'+ d'+ 4 4 Từ đó tính tần số A, a. 2. QUẦN THỂ NGẪU PHỐI Dạng 1: Xét 1 gen có 2 alen nằm trên NST thường không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa (đột biến, di nhập gen, chọn lọc tự nhiên…) Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể thõa mãn công thức: P 2 + 2Pq + q2 = 1. Trong đó p2; 2pq; q2 lần lượt là tỉ lệ các kiểu gen AA, Aa, aa; P là tần số của A, q là tần số của a. Như vậy một quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền khi cấu trúc di truyền thõa mãn: AA = p2; Aa = 2pq ; aa = q2 Khi quần thể cân bằng di truyền: Nếu biết tỉ lệ kiểu gen aa (hoặc kiểu hình lặn) là faa ta có: faa = qa2 qa = faa , PA = 1 qa. Nếu biết tỉ lệ kiểu hình trội tỉ lệ kiểu hình lặn faa = 1 – tỉ lệ kiểu hình trội qa = faa , PA =1 qa. Nếu biết tỉ lệ kiểu gen AA là fAA ta có: f AA = PA2 PA = f AA , qa = 1 – PA Nếu biết tỉ lệ kiểu gen Aa là fAa ta có: f Aa = 2PAqa ; PA + qa = 1. Khi đó PA, 1 qa là 2 nghiệm của phương trình: x2 – x + fAa = 0. 2 Từ đó ta tính được tỉ lệ các kiểu gen của quần thể: faa = qa2; f AA = PA2; f Aa = 2PAqa Câu 1: Một loài thực vật gen trội A qui định quả đỏ, alen lặn a qui định quả vàng. Một quần thể của loài trên ở trạng thái cân bằng di truyền có 75% số cây quả đỏ; 25% số cây quả vàng. Tần số tương đối của alen A, a trong quần thể là: A. 0,4 A và 0,6 a B. 0,5 A và 0,5a C. 0,6 A và 0,4 a D. 0,2 A và 0,8 a (Đề tuyển sinh đại học và cao đẳng năm 2008) Giải: Cây quả vàng có kiểu gen aa.
Vì quần thể cân bằng di truyền nên ta có: faa = qa2 qa = faa = 0, 25 = 0,5 Mà gen qui định màu sắc quả có 2 alen A và a PA = 1 – qa = 1 0,5 = 0,5 Đáp án: B Câu 2: Trong một huyện có 400000 dân, nếu thống kê được có 160 người bị bệnh bạch tạng (bệnh do gen a trên NST thường). Giả sử quần thể đã đạt trạng thái cân bằng di truyền thì tần số của gen a là bao nhiêu? Số người mang kiểu gen dị hợp Aa là bao nhiêu? Xác suất để hai vợ chồng có màu da bình thường sinh ra một đứa con bị bệnh bạch tạng trong quần thể này là bao nhiêu? (Đề thi học sinh giỏi năm 2011) 160 Giải: Tỉ lệ người bị bạch tạng có kiểu gen aa là: = 0,0004 400000 Tần số của alen A, a trong huyện là: qa = 0, 0004 = 0,02 PA = 1 – 0,02 = 0,98 Tỉ lệ người có kiểu gen dị hợp Aa là: x PA xqa = 2 x 0,02 x 0,98 = 0, 0392 Số người có kiểu gen dị hợp trong huyện là: 0,0392 x 400000 = 15680 Hai vợ chồng có màu da bình thường (A) sinh con bị bạch tạng (aa) chứng tỏ cả hai bố mẹ đều có kiểu gen dị hợp Aa. Tỉ lệ người có da bình thường (AA hoặc Aa) trong huyện là: PA2 + 2 PAqa Xác suất gặp người có kiểu gen dị hợp trong những người có da bình thường là: 2p q A a 2 2 pq pA a A Xác suất để cả hai bố mẹ màu da bình thường đều có kiểu gen dị hợp là: 2p q 2p q A a A a 2 x 2 2p q +p 2p q +p A a A A a A Khi hai bố mẹ có kiểu gen dị hợp xác suất sinh con bị bệnh (aa) là: 1/4 = 0,25
P: Aa x Aa G: A, a A, a F1: 1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa Như vậy xác suất hai bố mẹ có da bình thường sinh con bị bạch tạng là: 2p q 2p q 1 0, 0392 0, 0392 1 A a A a 2 2 = 2 2 = 2p q +p 2p q +p 4 0, 0392 + 0,98 0, 0392 + 0,98 4 A a A A a A 0,00038 Câu 3: Giả sử một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền có 10000 cá thể, trong đó 100 cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn (aa), thì số cá thể có kiểu gen dị hợp (Aa) trong quần thể sẽ là A. 900 B. 9900 C. 8100 D. 1800 Giải: Tần số kiểu gen đồng hợp lăn aa là: 100 faa = = 0, 01 10000 Vì quần thể cân bằng di truyền nên ta có: fAa = 2.pA.qa; faa = qa2 => qa = faa = 0, 01 = 0,1 =>pA = 1 qa = 1 0,1 = 0,9 => fAa = 2. 0,1. 0,9 = 0,18. Vậy số cá thể có kiểu gen dị hợp Aa trong quần thể người là: 0,18 x 10000 = 1800. Đáp án đúng là D. Câu 4: Bệnh bạch tạng ở người do đột biến gen lặn trên NST thường. Trong QT người cứ 100 người bình thường, trung bình có 1 người mang gen dị hợp về tính trạng trên. Một cặp vợ chồng không bị bệnh thì xác suất sinh được đứa con trai bình thường là bao nhiêu? A. 0,999975 B. 0,49875 C. 0,4999875 D. 0,49875 Giải: Trong QT người cứ 100 người bình thường, trung bình có 1 người mang gen dị hợp về tính trạng trên. Như vậy tỉ lệ của kiểu gen dị hợp trong số nhứng người bình thường là: 1/100 Một cặp vợ chồng không bị bệnh sinh được đứa con bị bệnh khi cả 2 vợ chồng đều có kiểu gen dị hợp (Aa x Aa F1: 3/4 A bình thường : 1/4 aa
bị bệnh). Như vậy xác suất 1 cặp vợ chồng bình thường sinh 1 đứa con bị bệnh bạch tạng là: (1/100)2 x 1/4 Xác suất sinh con bình thường của cặp vợ chồng này là: 1 (1/100)2 x 1/4 Vậy xác suất 1 cặp vợ chồng bình thường sinh 1 đứa con trai bình thường là: 1/2 x (1 (1/100)2 x 1/4) = 0,4999875 (Xác suất sinh con trai là 1/2) Đáp án C. Câu 5: ở một quần thể thực vật, màu hoa do gen gồm 2 alen quy định. Trong đó, alen A quy định hoa đỏ, trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng. Trung bình, trong 1000 cây có 40 cây hoa trắng. Giả sử quần thể cân bằng di truyền về tính trạng màu hoa và không có đột biến phát sinh, khi cho lai hai cây hoa đỏ với nhau, xác suất thu được cây hoa đỏ dị hợp tử là: A. 1/18 B. 2/8 C.5/18 D. 4/8 Giải: Trung bình, trong 1000 cây có 40 cây hoa trắng có kiểu gen aa. Giả sử quần thể cân bằng di truyền về tính trạng màu hoa, ta có tỉ lệ các kiểu gen là: AA = p2 Aa = 2pq aa = q2 trong đó p, q lần lượt là tần số các alen A và a. 40 Ta có tỉ lệ kiểu gen aa trong quần thể là: q2 = = 0,04 tần số alen a 1000 là q = 0, 04 = 0,2 tần số alen A là: p = 1 0,2 = 0,8. Cây hoa đỏ có kiểu gen AA hoặc Aa. Cây AA chỉ tạo ra 1 loại giao tử A, còn cây Aa tạo ra 2 loại giao tử 1/2 A và 1/2 a. Vậy các cây hoa đỏ tạo ra loại giao tử A và a với xác suất là: 1 p2 + 2 pq 5 5 1 A = 2 = ; a = 1 = p + 2 pq 2 6 6 6 Khi lai hai cây hoa đỏ với nhau, xác suất thu được cây hoa đỏ dị hợp tử Aa là: 5 1 5 2 x x = 6 6 18 Đáp án C.
Dạng 2: Xét 1 gen có 2 alen nằm trên NST thường chịu tác động của các nhân tố tiến hóa (đột biến, di nhập gen, chọn lọc tự nhiên…) Câu 1: Một quần thể ở trạng thái cân bằng về 1 gen gồm 2 alen A và a, trong đó P(A) = 0,4. Nếu quá trình chọn lọc đào thải những cá thể có kiểu gen aa xảy ra với áp lực S = 0,02. Cấu trúc di truyền của quần thể sau khi xảy ra áp lực chọn lọc: A. 0,1612 AA: 0,4835 Aa: 0,3551 aa B. 0,1610 AA: 0,4875 Aa: 0,3513 aa C. 0,1613 AA: 0,4830 Aa: 0,3455 aa D. 0,16 AA: 0,48 Aa: 0,36 aa Giải: Quần thể ở trạng thái cân bằng về 1 gen gồm 2 alen A và a, trong đó P(A) = 0,4 qa = 0,6 Tỉ lệ các kiểu gen trong quần thể là: AA = 0,42 = 0,16; Aa = 2x0,4x0,6 = 0,48; aa = 0,62 = 0,36. Nếu quá trình chọn lọc đào thải những cá thể có kiểu gen aa xảy ra với áp lực S = 0,02. Có nghĩa là sẽ có 2% số cá thể có kiểu gen aa bị loại bỏ khỏi quần thể. Như vậy tỉ lệ số cá thể aa bị chọn lọc tự nhiên loại bỏ là: 0,36 x 0,02 = 0,0072 Cấu trúc di truyền của quần thể sau khi xảy ra áp lực chọn lọc: 0,16 0, 48 AA = = 0,16116 ; Aa = = 0, 48348 ; 1 − 0, 0072 1 − 0, 0072 0, 36 − 0, 0072 aa = = 0, 35536 1 − 0, 0072 Đáp án A. Câu 2: Có hai quần thể của cùng một loài. Quần thể thứ nhất có 750 cá thể, trong đó tần số alen A là 0,6. Quần thể thứ hai có 250 cá thể, trong đó tần số alen A là 0,4. Nếu toàn bộ các cá thể ở quần thể 2 di cư vào quần thể 1 thì ở quần thể mới. alen A có tần số là: A. 0,5 B. 1 C. 0,55 D. .0,45 Giải: Nếu toàn bộ các cá thể ở quần thể 2 di cư vào quần thể 1 thì ở quần thể mới có số cá thể là 750 + 250 = 1000 trong đó có 750/1000 = 3/4 là số cá thể của quần thể 1 và 250/1000=1/4 là số cá thể của quần thể 2. Vậy alen A có tần số là: 0,6.3/4 + 0,4.1/4 = 0,55 Đáp án C.
Câu 3: ở mèo, lông nhung do một alen lặn trên nhiễm sắc thể thường quy định. Một người nuôi mèo có đàn mèo gồm 500 con, trong đó có 80 con lông nhung. Một lần, có khách đến trả giá cao và mua cả 80 con lông nhung. Để tiếp tục có mèo lông nhung, người chủ đành cho lai ngẫu các con mèo còn lại với nhau. Giả sử đàn mèo ở trạng thái cân bằng di truyền, không có đột biến phát sinh, tính theo lý thuyết, tỷ lệ mèo lông nhung thu được ở thế hệ tiếp theo là A. 16,25% B. 1,25% C. 8,16% D. 5,76% Giải: Mèo lông nhung có kiểu gen đồng hợp lặn aa, chiếm tỉ lệ là: 80 : 500 = 0,16 Quần thể cân bằng di truyền nên ta có tần số alen lặn a là: 0,16 = 0, 4 Tần số alen trội A là: 1 0,4 = 0,6 Tỉ lệ các kiểu gen AA và Aa lần lượt là: 0,62 = 0,36 và 2x0,6x0,4 = 0,48 Như vậy sau khi bán hết 80 con mèo nhung thì những con mèo còn lại có kiểu gen AA, Aa. Khi cho chúng giao phối tự do với nhau các loại giao tử 0, 48 0,36 + do chúng tạo ra là: A = 2 = 5 ; a = 1 5/7 = 2/7 0,36 + 0, 48 7 2 4 Vậy tỉ lệ mèo lông nhung aa được tạo ra ở F1 là: ( )2 = hay 8,16% 7 49 Đáp án C. Câu 4: Một nhà chọn giống chồn vizon cho các con chồn của mình giao phối ngẫu nhiên với nhau. Ông ta đã phát hiện ra một điều là tính trung bình, thì 9% số chồn của mình có lông ráp. Loại lông này bán được ít tiền hơn. Vì vậy ông ta chú trọng tới việc chọn giống chồn lông mượt bằng cách không cho các con chồn lông ráp giao phối. Tính trạng lông ráp là do alen lặn trên nhiễm sắc thể thường qui định. Tỷ lệ chồn có lông ráp mà ông ta nhận được trong thế hệ sau theo lý thuyết là bao nhiêu %? Biết rằng tình trạng lông ráp không làm ảnh hưởng đến sức sống và khả năng sinh sản của chồn. A. 7.3 B. 2.5 C. 5.3 D. 1.2 Giải: Khi cho các cá thể ngẫu phối thì quần thể sẽ đạt cân bằng di truyền. Ta có tỉ lệ các kiểu gen thoã mãn các đẳng thức:
AA = p2; Aa = 2pq; aa = q2 trong đó p, q lần lượt là tần số các alen A (qui định lông mượt) và alen a (qui định lông ráp). Số chồn lông ráp có kiểu gen aa chiếm 9% Tần số alen a là: q = 0, 09 = 0,3 Tần số alen A là: p = 1 0,3 = 0,7 ở thế hệ này người ta không cho các con chồn lông ráp giao phối nên tỉ lệ các loại giao tử tham gia quá trình thụ tinh là: 0, 7 70 70 21 A = = ; a = 1 = 1 − 0, 09 91 91 91 Vậy ở thế hệ tiếp theo tỉ lệ chồn lông ráp aa được sinh ra là: 21 21 x = 0,05325 91 91 Đáp án C. Câu 5: ở một loài thực vật, gen A quy định hạt có khả năng nảy mầm trên đất bị nhiễm mặn, alen a quy định hạt không có khả năng này. Từ một quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thu được tổng số 10000 hạt. Đem gieo tất cả các hạt này trên đất nhiễm mặn thì thấy có 6400 hạt nảy mầm. Trong số các hạt nảy mầm, tỉ lệ hạt có kiểu gen đồng hợp tính theo lí thuyết là A. 36% B. 25% C. 16% D. 48% Giải: 10000 − 6400 Tỉ lệ hạt không nảy mầm (aa) là: = 0,36 10000 Vì quần thể cân bằng di truyền nên ta có: faa = qa2 => qa = 0,36 = 0,6 => PA = 1 0,6 = 0,4. => Tỉ lệ các hạt có kiểu gen đồng hợp trội là: fAA = PA2 = 0,42 = 0,16 Tỉ lệ các hạt nảy mầm là: 1 – 0,36 = 0,64 0,16 1 Vậy tỉ lệ hạt có kiểu gen đồng hợp trong số các hạt nảy mầm là: = 0, 64 4 Đáp án B. Câu 6: Xét 1 gen gồm 2 alen A, a. ở thế hệ xuất phát tần số a = 0,38. Qua mỗi thế hệ xảy ra đột biến a  A với tần số 10%. Sau 3 thế hệ thì tần số các alen A, a trong quần thể là: A. A = 0,723 B. a = 0,249 C. A = 0,692 D. a = 0,284
Giải: Qua mỗi thế hệ xảy ra đột biến a  A với tần số 10% tức là có 10% số alen a trong mỗi thế hệ biến đổi thành A hay nói cách khác sau mỗi thế hệ quần thể chỉ còn lại 90% số alen a so với thế hệ trước làm cho tần số a giảm dần; A tăng dần. Vậy sau 3 thế hệ, tần số a còn lại là: 0,38 x 0,9 3 = 0,277 Tần số alen A là: 1 – 0,277 = 0,723 Đáp án A. Tổng quát: Nếu quần thể ban đầu có tần số các alen là pA; qa. Qua mỗi thế hệ xảy ra đột biến a A với tần số f; thì sau n thế hệ tần số các alen a, A là: a = q ( 1 − f ) n ; A = 1 q ( 1 − f ) n Tương tự đối với đột biến A  a. Dạng 3: Xét 1 gen có 2 alen nằm trên NST X không có alen trên Y Giả sử có 2 alen A, a nằm trên NST X không có alen trên Y. Khi đó trong quần thể có các kiểu gen là XAXA; XAXa; XaXa; XAY và XaY. Khi quần thể đạt cân bằng di truyền ta có: tần số các alen A và a là: pA = tỉ lệ XAY trong tổng số cá thể thuộc giới XY; qa= tỉ lệ XaY trong tổng số cá thể thuộc giới XY Tỉ lệ các kiểu gen ở giới XX là: XAXA = p2; XAXa = 2pq; XaXa = q2 Câu 1: ở người bệnh mù màu do gen lặn trên NST giới tính X quy định. Xét một quần thể ở một hòn đảo có 100 người, trong đó có 50 người phụ nữ và 50 người đàn ông, hai người đàn ông bị bệnh mù màu. Nếu quần thể ở trạng thái cân bằng thì số người phụ nữ bình thường mang gen gây bệnh là: A. 96%. B. 7,68%. C. 4%. D. 99,84% Giải: Trong tổng số đàn ông, thì tỉ lệ người đàn ông bị mù màu có kiểu gen XaY là: 2/50 = 0,04 Tần số các alen A, a trong quần thể là: qa = 0,04; pA = 1 – 0,04 = 0,96. Tỉ lệ phụ nữ bình thường mang gen bệnh (có kiểu gen dị hợp XAXa) trong tổng số phụ nữ là: 2pq = 0,04 x 0,96 = 0,0768 Đáp án B. Câu 2: Quần thể ruồi giấm đang ở trạng thái cân bằng di truyền. Xét một gen có hai alen là A và a nằm trên đoạn không tương đồng của nhiễm sắc
thể giới tính X. Nếu tần số alen lặn a bằng 0,5 thì tỉ lệ giữa con đực có kiểu hình do alen lặn quy định với con cái cũng có kiểu hình do alen lặn quy định là A. 2:1 B. 3:1 C. 1,5:1 D. 1:1 Giải: Con cái mang cặp NST XX, con đực mang cặp NST XY. Tỉ lệ các kiểu gen ở 2 giới là: XAXA = p2; XAXa = 2pq; XaXa = q2; XAY = p; XaY = q Trong đó p, q lần lượt là tần số các alen A và a. Nếu tần số alen lặn a bằng 0,5 thì tỉ lệ con đực có kiểu hình do alen lặn quy định XaY là: 0,5. Tỉ lệ con cái cũng có kiểu hình do alen lặn quy định X aXa là: q2 = 0,52 = 0,25. Vậy tỉ lệ con đực có kiểu hình lặn so với con cái có kiểu hình lặn là: 0,5 : 0,25 = 2:1 Đáp án A. Câu 3: Ở gà, gen t nằm trên NST giới tính X quy định chân lùn. Trong một quần thể gà người ta đếm được 320 con chân lùn trong đó có 1/4 là gà mái. Số gen t có trong những con gà chân lùn nói trên là: A. 480 B. 400 C. 640 D. 560 Giải : Ở gà, gen t nằm trên NST giới tính X quy định chân lùn như vậy gà mái chân lùn có kiểu gen XtY (mang 1 gen t), còn trống chân lùn có kiểu gen XtXt (mang 2 gen t). Trong một quần thể gà người ta đếm được 320 con chân lùn trong đó có 1/4 là gà mái  có 80 con gà mái chân lùn và 240 con gà trống chân lùn. Số gen t có trong những con gà chân lùn nói trên là: 80 + 240 x 2 = 560 Đáp án D Câu 4: Ở mèo gen quy định màu sắc lông nằm trên NST giới tính X không có alen trên Y; DD quy định lông đen ; Dd quy định lông tam thể ; dd quy định lông hung. Kiểm tra một quần thể mèo đang ở trạng thái cân bằng di truyền gồm 2114 con thấy tần số D = 89,3%, d = 10,7%.Số mèo tam thể đếm được là 162 con. Số mèo cái lông đen trong quần thể là : A. 848. B. 676. C. 242. D. 1057. Giải: Kiểm tra một quần thể mèo đang ở trạng thái cân bằng di truyền gồm 2114 con thấy tần số D = 89,3%, d = 10,7%. Ta có tỉ lệ các kiểu gen