Chuyên đề Sinh học 12 - Di truyền học quần thể

Nội dung text: Chuyên đề Sinh học 12 - Di truyền học quần thể

1. I. TỔNG QUAN VỀ DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ 1. Các đặc trưng di truyền của quần thể 1.1. Khái niệm Quần thể là một nhóm cá thể của 1 loài, phân bố trong vùng phân bố của loài vào 1 thời gian nhất định, có khả năng sinh ra các thế hệ mới hữu thụ, kể cả loài sinh sản vô tính hay trinh sản. Về mặt di truyền: quần thể tự phối và quần thể giao phối 1.2. Đặc trưng di truyền của quần thể Có vốn gen đặc trưng. Vốn gen của quần thể, thể hiện ở tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể. +Tần số alen: Tỉ lệ giữa số lượng alen đó trên tổng số alen thuộc một lôcut trong quần thể hay bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử mang alen đó trong quần thể. +Tần số kiểu gen: Tỉ lệ cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể trong quần thể. 2. Cấu trúc di truyền của quần thể. 2.1. Quần thể tự phối Xét 1 gen có 2 alen là A và a thì trong quần thể có 3 kiểu gen là AA, Aa, aa Qui ước: Tần số tương đối của KG AA là d, của Aa là h, của aa là r. Tần số tương đối của alen A là p, tần số tương đối của alen a là q Nếu cấu trúc di truyền ban đầu của quần thể là d(AA) + h(Aa) + r(aa) = 1. Sau n thế hệ tự phối liên tiếp, thì cấu trúc di truyền của quần thể là: AA = d + h. 1-(1/2)n 2 Aa = h.(1/2)n aa = r + h. 1-(1/2)n 2 Tần số alen: p = d + h/2 ; q = r + h/2 Kết luận: Quần thể tự phối qua các thế hệ, thì tần số alen không đổi, nhưng tần số kiểu gen thay đổi theo hướng tăng dần tỉ lệ kiểu gen đồng hợp, giảm dần tần số kiểu gen dị hợp. Kết quả là quần thể phân hoá thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau. 2.2 Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối. Hiện tượng các cá thể có thể lựa chọn và giao phối với nhau hoàn toàn ngẫu nhiên là đặc trưng của quần thể ngẫu phối. Quần thể được xem là đơn vị sinh sản, đơn vị tồn tại của loài trong tự nhiên Quần thể giao phối nổi bật ở đặc điểm đa hình 2.2.1 Định luật Hardy-Weinberg. Trong quần thể ngẫu phối, thành phần kiểu gen và tần số tương đối các alen được ổn định qua các thế hệ trong những điều kiện nhất định. Cấu trúc di truyền của quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền p2(AA) +2pq(Aa) + q2(aa) = 1. Nếu thế hệ xuất phát của QT không ở trạng thái cân bằng DT thì chỉ cần qua ngẫu phối đã tạo ra trạng thái cân bằng DT cho QT ngay ở thế hệ tiếp theo. 2.2.2. Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi-Wanbec. + Quần thể có kích thước lớn.
2. + Các cá thể trong quần thể giao phối ngẫu nhiên. + Các loại giao tử đều có sức sống và thụ tinh như nhau + Không có đột biến và chọn lọc và không có di nhập gen 2.2.3. Ý nghĩa của định luật Hardy-Weinberg: +Định luật Hardy-Weinberg đã giải thích tại sao có những quần thể tồn tại ổn định trong thời gian dài. Đây là định luật cơ bản để nghiên cứu DT học quần thể. + Giá trị thực tiễn: cho phép xác định được tần số tương đối các alen, các KG trong quần thể. Do đó có ý nghĩa đối với y học và chọn giống. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ DI TRUYỀN QUẦN THỂ 1. Xác định tần số alen 1.1. Xác định tần số alen khi biết cấu trúc di truyền quần thể Nếu cấu trúc di truyền ban đầu của quần thể là d(AA) + h(Aa) + r(aa) = 1 Tần số alen: p = d + h/2 ; q = r + h/2 p + q = 1 VD1: Một quần thể thực vật có 1000 cây. Trong có có 500 cây AA, 300 cây Aa, 200 cây aa. Xác định tần số alen của quần thể. Hướng dẫn: Tần số alen A là: p(A) = [500.2 + 300] / (1000.2) = 0,65. q(a)=1 - 0,65 = 0,35. VD 2: Ở một quần thể có cấu trúc di truyền là 0,5AA + 0,3Aa + 0,2aa =1. Xác định tần số alen của quần thể? Hướng dẫn: Tần số alen A là: p(A) = 0,5 + 0,3/2 = 0,65 q(a) = 1 - 0,65 = 0,35. BÀI TẬP Bài 1. Ở một quần thể thực vật gen A qui định quả đỏ, alen a qui định quả vàng. Ở quần thể 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 và a trong quần thể là A. 0,2A : 0,8a. B. 0,4A : 0,6a.C. 0,5A : 0,5a. D0,6A : 0,4a. 1.2. Đối với gen trên NST thường: Nếu quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì tần số alen lặn bằng căn bậc hai tần số kiểu hình lặn. Nếu biết tần số kiểu hình lặn r(aa) => q (a) = r ( r(aa) = q2(aa) VD 1: Ở một loài gen A quy định lông đen là trội hoàn toàn so với a quy định lông trắng. Quần thể đang ở trạng thái cân bằng di truyền và có tỉ lệ lông đen là 64%. Tính tần số alen A? Hướng dẫn: Tỉ lệ lông trắng là: 1 – 0,64 = 0,36. Tần số alen a là: q(a) = 0,6 => p(A) = 1 – 0,6 = 0,4. VD2: Ở một quần thể thực vật lưỡng bội, xét một gen có hai alen nằm trên nhiễm sắc thể thường: alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng. Khi quần thể này đang ở trạng thái cân bằng di truyền có số cây hoa trắng chiếm tỉ lệ 4%. Cho toàn bộ các cây hoa đỏ trong quần thể đó giao phấn ngẫu nhiên với nhau, theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu hình thu được ở đời con là: A. 35 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng. B. 15 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng. C. 24 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng.D. 3 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng.
3. 1.3. Đối với gen nằm trên NST X không có alen tương ứng trên NST Y. Đối với 1 locus trên NST giới tính X có 2 alen sẽ có 5 kiểu gen: X A X A , X A X a , X a X a , X AY , X aY Giới đồng giao tử có 2 alen trên NST X thì tần số các kiểu gen X A X A , X A X a , X a X a được tính giống trường hợp các alen trên NST thường, có nghĩa là tần số các kiểu gen ở trạng thía cân bằng Hacdi – Vanbec là: p2 X A X A + 2pq X A X a + q2 X a X a = 1. Giới dị giao tử chỉ có 1 alen trên X nên tần số các kiểu gen là p X AY + q X aY =1. Vì tỉ lệ đực : cái là 1: 1 nên tỉ lệ các kiểu gen trên mỗi giới tính phải giảm đi một nửa khi xét trong phạm vi toàn bộ quần thể, vì vậy ở trạng thái cân bằng quần thể Hacdi – Vanbec, công thức tính kiểu gen liên quan đến locus gen trên NST trên NST X ( vùng không tương đồng) gồm 2 alen là: 0.5p2 X A X A + pq X A X a + 0.5q2 X a X a + 0.5p X AY + 0.5q X aY = 1. VD 1: Trong quần thể người tỉ lệ nam mắc bệnh mù màu là 1%. Khả năng nữ giới mắc bệnh mù màu là: A. 0,01%.B. 0,05%.C. 0,04%.D. 1% Hướng dẫn: Ta có q(Xa) = q(XaY) = 0,01. Vậy tỉ lệ nữ mù màu là q 2(aa) = 0,012 = 0,01%. VD 2: Trong quần thể người điều tra thấy 12% bị mù màu. Xác định tỉ lệ nam, nữ mù màu? Biết rằng quần thể người đang ở trạng thái cân bằng di truyền. A. 12% nam mù màu, 4% nữ mù màu.B. 20% nam mù màu, 4% nữ mù màu. C. 2% nam mù màu, 4% nữ mù màu.D. 20% nam mù màu, 2% nữ mù màu. Hướng dẫn: Ta có q(XaY) + q2(XaXa) = 2.0,12 => q(a) = 0,2. Tỉ lệ nam mù màu là q(XaY) =20%, tỉ lệ nữ mù màu là q2(XaXa) = 0,22 = 4%. VD 3: Ở một quần thể Ruồi giấm ngẫu phối đang ở trạng thái cân bằng di truyền, giới đực có 10% con mắt trắng. Hãy xác định tần số tương đối của các alen và tần số của các kiểu gen trong quần thể. Hướng dẫn: -Theo bài ra ta có q(Xa)=0,1. +Tỉ lệ kiểu gen ở giới đực là: 0,9XAY : 0,1XaY. + Tỉ lệ kiểu gen ở giới cái: 0,81XAXA: 0,18XAXa : 0,01XaXa. + Tỉ lệ kiểu gen chung ở cả hai giới : 0,45XAY + 0,05XaY + 0,405XAXA + 0,09XAXa + 0,05XaXa = 1. BÀI TẬP Câu 1: Ở người gen đột biến lặn (m: qui định mù màu) trên NST X không có alen tương ứng trên Y. Alen M không gây mù màu. Trong quần thể người ở trạng thái cân bằng Hardy – Weinberg về bệnh mù màu có tần số người bị mù màu là 2,625%. Xác định cấu trúc di truyền của quần thể. A. nam: 0,95XAY; 0,05XaY; nữ: 0,9025XAXA: 0,095XAXa: 0,0025XaXa. B. nam: 0,05XAY; 0,95XaY; nữ: 0,9025XAXA: 0,095XAXa: 0,0025XaXa. C. nam: 0,95XAY; 0,05XaY; nữ: 0,095XAXA: 0,95XAXa: 0,025XaXa. D. nam: 0,95XAY; 0,05XaY; nữ: 0,925XAXA: 0,095XAXa: 0,25XaXa.
4. Câu 2. Bệnh mù màu ( mù màu đỏ và mù màu lục) do gen lặn trên nhiễm sắc thể X quy định. Cho biết trong một quần thể người tần số nam bị bệnh mù màu là 0,08. Hãy tính tần số nữ bị mù màu và tần số nữ bình thường nhưng không mang alen gây bệnh. ĐA: Tỉ lệ nữ mù màu q2(XaXa) = (0,08)2. Tỉ lệ nữ bình thường nhưng không mang gen gây bệnh là p2/(p2+2pq)=0,922/(0,922+2.0,92.0,08). Câu 3. Ở người bệnh mù màu do gen m qui định nằm trên NST X không có alen tương ứng trên NST Y, alen M qui định bình thường. Một quần thể người đang ở trạng thái cân bằng di truyền có 5% nam mù màu. Xác định tỉ lệ nữ mù màu trong quần thể này. ĐA: Tỉ lệ nữ mù màu q2(XaXa) = (0,05)2. 1.4. Đối với một gen có nhiều alen: có tần số tương ứng p(A), q(a’), r(a) Thì cấu trúc di truyền của quần thể khi cân bằng là: [p(A) + q(a’) + r(a) + ]2 = 1. -Xét sự di truyền nhóm máu ở người có ba alen IA, IB, IO với tần số tương ứng là p, q, r. Khi quần thể cân bằng di truyền thì cấu trúc di truyền của quần thể là Nhóm máu A B AB O Kiểu gen IA IA + IA IO IB IB + IB IO IA IB IO IO Tần số KG p2 + 2 pr q2 + 2 pr 2pq r2 Ta có p + q + r = 1 VD 1: Trong quần thể người nhóm máu O chiếm 4%, nhóm máu B chiếm 21%. Xác định tỉ lệ nhóm máu A của quần thể, biết cấu trúc di truyền ở trạng thái cân bằng. A. 0,45.B. 0,30.C. 0,25.D. 0.15. Hướng dẫn: Ta có r2 (IOIO) = 0,04 => r(IO) = 0,2 (1). q2(IBIB) + 2qr(IBIO) =0,21 (2). Từ (1), (2) suy ra q(IB) = 0,3 > p(IA) = 0,5. Vậy tần số nhóm máu A trong quần thể là p2(IAIA) + 2pr(IAIO) =0,45. VD 2: Trong một quần thể người cân bằng kiểu gen người ta thấy xuất hiện 1% có nhóm máu O và 28% nhóm máu AB. Tỉ lệ người có nhóm máu A và B của quần thể đó là bao nhiêu. Biết rằng tần số nhóm máu A cao hơn nhóm máu B. A. 56%; 15% B. 62%; 9% C. 49%; 22% D. 63%; 8% Hướng dẫn: Ta có r2 (IOIO) = 0,01 => r(IO) = 0,1 (1). 2pq(IBIO) =0,28 (2). p + q+ r =1 (3). Từ (1), (2, (3) suy ra q(IB) = 0,2, p(IA) = 0,7. Vậy tần số nhóm máu A trong quần thể là p2(IAIA) + 2pr(IAIO) =0,63 tần số nhóm máu B là 0,08. Xét trường hợp các gen di truyền theo kiểu thứ tự trội lặn khác nhau. -Xét lôcut A có 3 alen a1, a2, a3 theo thứ tự trội lặn hoàn toàn a1>a2> a3 với tần số tương ứng là p,q, r. Cấu trúc di truyền của quần thể khi cân bằng là: 2 2 2 p (a1a1) + 2pq(a1a2) + 2pr(a1a3) + q (a2a2) + 2qr(a2a3) +r (a3a3) = 1. 2 Tần số kiểu hình 1: p (a1a1) + 2pq(a1a2) + 2pr(a1a3). 2 Tần số kiểu hình 2: q (a2a2) + 2qr(a2a3). 2 Tần số kiểu hình lặn: r (a3a3). VD 1: Màu sắc vỏ ốc do một gen có 3 alen kiểm soát: C1: nâu, C2: hồng, C3: vàng. Alen qui định màu nâu trội hoàn toàn so với 2 alen kia, alen qui định màu hồng trội hoàn toàn so với alen qui định màu vàng. Điều tra một quần thể ốc người ta thu được các số
5. liệu sau: Màu nâu có 360 con; màu hồng có 550 con; màu vàng có 90 con. Xác định tần số các alen C1, C2, C3? Biết quần thể cân bằng di truyền. A. 0,4; 0,4; 0,2B. 0,2 ; 0,5; 0,3C. 0,3; 0,5; 0,2D. 0,2; 0,3; 0,5 Hướng dẫn: Ta có tần số kiểu hình nâu : hồng : vàng tương ứng là 0,36 : 0,55 : 0,09. 2 Ta có r (C3C3) = 0,09 => r(C3) = 0,3. 2 Ta có q (C2C2) + 2qr(C2C3) =0,55 ==> q(C2) = 0,5 => p(C1) = 0,2. 1.5. Xác định tần số alen trong trường hợp có tác động của nhân tố tiến hóa 1.5.1. Xác định tần số alen trong trường hợp có tác động của chọn lọc tự nhiên Ở quần thể tự thụ phấn Đối với quần thể tự thụ phấn có gen gây chết (hoặc không có khả năng sinh sản) phải xác định lại cấu trúc di truyền của quần thể sau khi có chọn lọc. VD: Một quần thể thực vật tự thụ phấn có kiểu gen ở thế hệ P: 0,45AA: 0,30Aa: 0,25aa. Biết rằng cây có kiểu gen aa không có khả năng sinh sản. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu gen thu được ở thế hệ F1 là: A. 0,7AA: 0,2Aa : 0,1aa.B. 0,36AA: 0,24Aa : 0,40aa C. 0,36AA: 0,48Aa : 0,16aaD. 0,525AA: 0,150Aa : 0,325aa Hướng dẫn: Cấu trúc di truyền của quần thể sau khi có chọn lọc là: AA = 0,45 / (0,45+0,3) = 0,6 Aa = 1- 0,6 = 0,4. Vậy sau 1 thế hệ tự thụ phấn thì tần số kiểu gen aa = 0,4.1/4=0,1; Aa=0,2; AA=1-0,1-0,2=0,7. Quần thể giao phối. -Nếu kiểu gen đồng hợp tử lặn gây chết thì tần số alen lặn sau 1 thế hệ chọn lọc q = q0/(1+q0). pq q q Chứng minh: q(a) = p 2 2 pq p 2q 1 q -Nếu ban đầu quần thể đang ở trạng thái cân bằng di truyền, do điều kiện sống thay đổi làm kiểu gen đồng hợp tử lặn gây chết thì tần số alen lặn sau n thế hệ chọn lọc bằng q0/(1+n.q0). VD1: Quần thể ban đầu đang cân bằng di truyền có q(a)=0,01, các đồng hợp tử lặn chết trong dạ con. Hãy tính tần số các alen sau 1 thế hệ? A. p(A)=0,9901; q(a)=0,0099.B. p(A)=0,9001; q(a)=0,0999. C. p(A)=0,9801; q(a)=0,0199.D. p(A)=0,901; q(a)=0,099. Hướng dẫn: q(a) = q0/(1+q0) = 0,0099, p(A) = 0,9901. 2 VD2: Sau khi quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền có cấu trúc di truyền p0 (AA) 2 : 2p0.q0(Aa) : q0 (aa), do điều kiện sống thay đổi, những cá thể có kiểu gen aa trở nên không có khả năng sinh sản. Hãy xác định tần số alen q(a) của quần thể sau 5 thế hệ ngẫu phối? n n n A. q0/(1+5q0) B. (1/5.q0) C. q0-(1/5.q0) D. (1-q0) /2. Hướng dẫn: Áp dụng công thức qn = q0/(1+n.q0). VD3: Giả sử một quần thể động vật ngẫu phối có tỉ lệ các kiểu gen: - Ở giới cái: 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa
6. - Ở giới đực: 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa a. Xác định cấu trúc di truyền của quần thể ở trạng thái cân bằng. b. Sau khi quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền, do điều kiện sống thay đổi, những cá thể có kiểu gen aa trở nên không có khả năng sinh sản. Hãy xác định tần số các alen của quần thể sau 5 thế hệ ngẫu phối. ĐA : Cấu trúc di truyền của quần thể khi cân bằng : 0,49AA : 0,42Aa : 0,09aa. Tần số các alen của quần thể sau 5 thế hệ ngẫu phối : q(a) = 0,3/(1+5.0,3); p(A) = 1- q(a). VD4. Một quần thể ngẫu phối, ở thế hệ xuất phát có thành phần kiểu gen là 0,36BB + 0,48Bb + 0,16bb = 1. Khi trong quần thể này, các cá thể có kiểu gen dị hợp có sức sống và khả năng sinh sản cao hơn hẳn so với các cá thể có kiểu gen đồng hợp thì A. alen trội có xu hướng bị loại bỏ hoàn toàn khỏi quần thể. B. tần số alen trội và tần số alen lặn có xu hướng bằng nhau. C. tần số alen trội và tần số alen lặn có xu hướng không thay đổi. D. alen lặn có xu hướng bị loại bỏ hoàn toàn khỏi quần thể. 1.5.2 Xác định tần số alen trong trường hợp xảy ra di nhập gen. Tốc độ di-nhập gen: m=Số cá thể nhập cư / tổng số cá thể trong quần thể. -Nếu gọi:q 0 : tần số alen trước khi có di nhập. qm: tần số alen trong bộ phận di nhập. q’: tần số alen sau khi di nhập. m: kích thước nhóm nhập cư. ’ -Tần số alen q = q0 - m(q0-qm) VD1: Trong một quần thể động vật gồm 600, tần số alen p = 0,7 và tần số alen q = 0,3. Có 20 con từ quần thể khác nhập cư đến quần thể có q = 0,8. Tính tần số alen của quần thể mới. Hướng dẫn: Ta tính được m= 20/ 620 = 0,032. Ta có q’ = q0 - m(q0-qm) = 0,8 – 0,032.(0,3-0,8) = 0,816. và p’ = 1 – 0,816 = 0,184. 2. Xác định cấu trúc di truyền của quần thể. 2.1. Quần thể tự thụ phấn. Xét 1 gen có 2 alen là A và a thì trong quần thể có 3 kiểu gen là AA, Aa, aa Qui ước: Tần số tương đối của KG AA là d, của Aa là h, của aa là r. Tần số tương đối của alen A là p, tần số tương đối của alen a là q Nếu cấu trúc di truyền ban đầu của quần thể là d(AA) + h(Aa) + r(aa) = 1. Sau n thế hệ tự phối liên tiếp, thì cấu trúc di truyền của quần thể là: AA = d + h. 1-(1/2)n 2 Aa = h.(1/2)n; aa = r + h. 1-(1/2)n 2 Tần số alen: p = d + h/2 ; q = r + h/2
7. BÀI TẬP VD1: Ở ngô, gen A: hạt đỏ, gen a: hạt trắng. Trong quần thể ban đầu toàn cây Aa. Xác định tỉ lệ phân li kiểu hình ở thế hệ F3 tự thụ phấn? A. 62,5% hạt đỏ: 37,5% hạt trắng.B. 50% hạt đỏ : 50% hạt trắng. C. 56,25% hạt đỏ : 43,75% hạt trắng.D. 75% hạt đỏ : 25% hạt trắng. VD2: Cho biết tỉ lệ kiểu gen của quần thể như sau: 1%AA: 64%Aa: 35%aa. Xác định cấu trúc di truyền của quần thể sau 4 thế hệ tự phối ? A. 65%AA: 4% Aa: 31% aa. B. 1%AA: 64%Aa: 35%aa. C. 31%AA: 4%Aa: 65%aa. D. 46,875%AA: 6,25%Aa: 46,875%aa. VD3. Ở quần thể có 100% cá thể có kiểu gen Aa tự thụ phấn liên tiếp qua 3 thế hệ. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu gen ở thế hệ thứ 3 là A. 0,2AA: 0,4Aa: 0,4aa. B. 0,4375AA: 0,125Aa: 0,4375aa. C. 0,25AA: 0,5Aa: 0,25aa. D. 0,375AA: 0,25Aa: 0,375aa. VD4. Một quần thể thực vật có tỉ lệ các kiểu gen ở thế hệ xuất phát (P) là 0,25AA : 0,40Aa : 0,35aa. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ các kiểu gen của quần thể này sau ba thế hệ tự thụ phấn bắt buộc (F3) là: A. 0,375AA : 0,100Aa : 0,525aa. B. 0,25AA : 0,40Aa : 0,35aa. C. 0,425AA : 0,050Aa : 0,525aa. D. 0,35AA : 0,20Aa : 0,45aa. VD5. Ở một loài thực vật, alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa vàng. Thế hệ xuất phát (P) của một quần thể tự thụ phấn có tần số các kiểu gen là 0,6AA: 0,4Aa. Biết rằng không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen của quần thể, tính theo lí thuyết, tỉ lệ cây hoa đỏ ở F1 là: A. 64%.B. 90%. C. 96%.D. 32%. VD6: Từ một quần thể thực vật ban đầu (P), sau 3 thế hệ tự thụ phấn thì thành phần kiểu gen của quần thể là 0,525AA : 0,050Aa : 0,425aa. Cho rằng quần thể không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa khác, tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen của (P) là: A. 0,400AA : 0,400Aa : 0,200aa. B. 0,250AA : 0,400Aa : 0,350aa. C. 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aa. D. 0,375AA : 0,400Aa : 0,225aa. VD7. Ở một lời thực vật, alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa vàng. Cho cây (P) có kiểu gen Aa tự thụ phấn thu được F 1; tiếp tục cho cây F1 tự thụ phấn thu được F2. Biết rằng không có đột biến xảy ra, số cây con được tạo ra khi cho các cây F1 tự thụ phấn là tương đương nhau. Tính theo lí thuyết, cây có kiểu hình hoa đỏ ở F2 chiếm tỉ lệ A. 62,5%. B. 37,5%. C. 75,0%. D. 50,0%. 2.2. Quần thể ngẫu phối cân bằng di truyền. 2.2.1. Xác định cấu trúc di truyền của quần thể khi ở trạng thái cân bằng di truyền: Cấu trúc di truyền của quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền p2(AA) +2pq(Aa) + q2(aa) = 1. Bài tập VD 1: Ở một vùng tỉ lệ người bị bệnh bạch tạng là 1/400. Xác định tỉ lệ kiểu gen của quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền? A. 0,95AA: 0,095Aa:0,005aa.C. 0,9025AA: 0,095Aa: 0,0025aa B. 0,81AA: 0,18Aa: 0,01aa.D. 0,095AA: 0,9025Aa: 0,0025aa.
8. VD2. Trong một quần thể thực vật giao phấn, xét một lôcut có hai alen, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp. Quần thể ban đầu (P) có kiểu hình thân thấp chiếm tỉ lệ 25%. Sau một thế hệ ngẫu phối và không chịu tác động của các nhân tố tiến hóa, kiểu hình thân thấp ở thế hệ con chiếm tỉ lệ 16%. Tính theo lí thuyết, thành phần kiểu gen của quần thể (P) là: A. 0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa. B. 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa. C. 0,30AA : 0,45Aa : 0,25aa. D. 0,10AA : 0,65Aa : 0,25aa. VD3. Ở một loài thực vật gen A qui định hạt có khả năng nảy mầm trên đất bị nhiễm mặn, alen a qui định không có khả năng này. Từ một quần thể đang ở trạng thái cân bằng di truyền thu được 10000 hạt. Đem gieo các hạt này trên đất bị nhiễm mặn thì thu được 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. 16%. C. 48%.D. 25%. VD4. Một quần thể giao phối ở trạng thái cân bằng di truyền, xét một gen có 2 alen (A, a) người ta thấy số cá thể đồng hợp trội nhiều gấp 9 lần số cá thể đồng hợp lặn. Tỉ lệ phần trăm số cá thể dị hợp trong quần thể này là A. 37,5%. B. 18,75%. C. 3,75%. D. 56,25%. VD5: Ở một quần thể, cấu trúc di truyền của 4 thế hệ liên tiếp như sau: F1 : 0,12AA; 0,56Aa; 0,32aa. F2 : 0,18AA; 0,44Aa; 0,38aa. F3 : 0,24AA; 0,32Aa; 0,44aa. F4 : 0,28AA; 0,24Aa; 0,48aa. Cho biết các kiểu gen khác nhau có sức sống và khả năng sinh sản như nhau. Quần thể có khả năng đang chịu tác động của nhân tố nào sau đây? A. Các yếu tố ngẫu nhiên. B. Giao phối không ngẫu nhiên. C. Giao phối ngẫu nhiên. D. Đột biến gen. VD6. Ở một loài thực vật, xét 1 gen có 2 alen, alen A qui định hoa đỏ là trội hoàn toàn so với alen a qui didnhj hoa trắng. Thế hệ xuất phát (P) của quần thể này có tỉ lệ phân li kiểu hình là 9 cây hoa đỏ: 1 cây hoa trắng. Sau 3 thế hệ tự thụ phấn, ở F3 cây có kiểu gen dị hợp chiếm 7,5%. Theo lí thuyết, câu trúc di truyền của quần thể này ở thế hệ P là A. 0,6AA + 0,3Aa + 0,1aa = 1.B. 0,3AA + 0,6Aa + 0,1aa = 1. C. 0,1AA + 0,6Aa + 0,3aa = 1. D. 0,7AA + 0,2Aa + 0,1aa = 1. 2.2. 2.Xác định trạng thái cân bằng di truyền của quần thể. Dấu hiệu xác định quần thể cân bằng di truyền. +Cấu trúc di truyền thoả mãn công thức định luật Hardy-Weinberg: p2 (AA) + 2pq (Aa) + q2 (aa) = 1 + Tỉ lệ kiểu gen dị hợp và kiểu gen đồng hợp thoả mãn: p2.q 2 = (2pq/2)2 Ví dụ1: Cho cấu trúc di truyền của các quần thể sau: 1. 100% các cá thể của quần thể có kiểu hình lặn. 2. 100% các cá thể của quần thể có kiểu hình trội.
9. 3. 100% các cá thể của quần thể có kiểu gen đồng hợp trội. 4. 0,16XAXA:0,48XAXa:0,36XaXa:0,4XAY:0,6XaY. 5. 0,49AA : 0,42Aa: 0,09aa 6. 0,25AA: 0,5Aa: 0,25aa. Nhưng kiểu gen aa không có khả năng sinh sản. -Quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền gồm:1,3,4,5. VD2: Quần thể nào sau đây đạt trạng thái cân bằng di truyền? A. 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa.B. 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa. C. 0,4AA : 0,4Aa : 0,2aa.D. 0,6AA : 0,2Aa : 0,2aa. 3. Bài tập di truyền xác suất về quần thể 3.1. Xác suất kiểu gen BÀI TẬP VD 1: Ở quần thể ruồi giấm có thân xám là trội so với thân đen. Quần thể này có tần số thân đen 36%. Chọn ngẫu nhiên 10 cặp thân xám giao phối với nhau theo từng cặp. Tính xác suất để 10 cặp cá thể này đều có kiểu gen dị hợp tử? A. (2/3)10.B. (3/4) 20. C. (3/4)10. D. (2/3)20. Hướng dẫn : Ta có q2(aa) = 0,36 => q(a) = 0,6, p(A) = 0,4. Xác suất cá thể có kiểu hình trội có kiểu gen dị hợp là : 2pq/(p2 + 2pq) = 0,48/0,64=3/4. Xác suất để 10 cặp cá thể thân xám đều có kiểu gen dị hợp tử là : (3/4)2.10. VD2: Ở quần thể người tỉ lệ bị bệnh bạch tạng là 1/10.000. Xác suất để 1 cặp vợ chồng bình thường mang gen gây bệnh là bao nhiêu? A. 4%.B. 0,04%.C. 1%.D. 0,01%. Hướng dẫn: ta có q2(aa) = 1/10.000 => q(a) = 0,01; p(A) = 0,99. Xác suất để 1 cặp vợ chồng bình thường mang gen gây bệnh (có kiểu gen dị hợp Aa) là: [2pq/(p2 + 2pq)]2 = 0,04%. VD3. Ở người, gen lặn qui định bệnh bạch tạng nằm trên NST thường, gen trội tương ứng qui định da bình thường. Giả sử trong quần thể người cứ 100 người da bình thường thì có 1 người mang gen bạch tạng. Một cặp vợ chồng bình thường, xác suất con bị bạch tạng của họ là A. 0,0125%. B. 0,025%. C. 0,25%. D. 0,0025%. VD4. Ở người, một gen trên NST thường có 2 alen: A qui định thuận phải là trội hoàn toàn so với a qui định thuận trái. Một quần thể người đang ở trạng thái cân bằng di truyền có 64% số người thuận tay phải. Một người phụ nữ thuận tay trái kết hôn với người thuận tay phải thuộc quần thể này. Xác suất để người con đầu lòng của cặp vợ chồng này thuận tay phải là A. 37,5%. B. 50%. C. 43,75%. D. 62,5%. 3.2. Vận dụng di truyền quần thể để giải bài tập di truyền Menđen VD 1: Ở đậu Hà Lan A: hoa đỏ, a: hoa trắng. Cho cây hoa đỏ dị hợp tự thụ phấn thu được F1. Chọn ngẫu nhiên các cây hoa đỏ F 1 cho giao phấn ngẫu nhiên. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ phân li kiểu hình ở F2 là A. 5 đỏ : 1 trắng. B. 8 đỏ : 1 trắng. C. 3 đỏ : 1 trắng. D. 2 đỏ : 1 trắng. Hướng dẫn: Cây hoa đỏ F1 có thành phần kiểu gen 1AA : 2Aa. Vậy, tần số alen q(a)=1/3. Tần số kiểu hình lặn q2(aa)=(1/3)2=1/9, A- =1-1/9=8/9. Tỉ lệ phân li kiểu hình là 8 đỏ : 1 trắng.
10. BÀI TẬP Câu 1: Một quần thể thực vật, xét một gen có 2 alen, alen A: hoa đỏ, a: qui định hoa trắng. Ở thế hệ xuất phát (P) có thành phần kiểu gen 1AA : 3Aa. Cho các cá thể ở thế hệ (P) giao phấn ngẫu nhiên với nhau. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ cây hoa đỏ có kiểu gen dị hợp là A. 6/11. B. 15/32. C. 15/64. D. 55/64. Câu 2. Một loài thực vật, alen A quy định hoa đỏ là trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng. Thế hệ ban đầu (P) của một quần thể có tần số các kiểu gen là 0,5Aa: 0,5aa. Các cá thể của quần thể ngẫn phối và không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen, tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu hình ở thế hệ F1 là: A. 1 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng.B. 7 cây hoa đỏ : 9 cây hoa trắng. C. 3 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng.D. 9 cây hoa đỏ : 7 cây hoa trắng. Câu 3. Một quần thể ban đầu có cấu trúc di truyền là: 0,7AA + 0,3Aa. Sau một thế hệ ngẫu phối người ta thu được ở đời con 4000 cá thể. Tính theo lí thuyết, số cá thể có KG dị hợp ở đời con là: A. 90 B.2890C.1020 D.7680 3.3. Trường hợp xét 2 lôcut phân li độc lập. VD: Trong một quần thể giao phối tự do, xét một gen có 2 alen A và a có tần số tương ứng là 0,8 và 0,2; một gen khác nhóm liên kết với nó có 2 alen B và b có tần số tương ứng là 0,7 và 0,3. Trong trường hợp 1 gen quy định 1 tính trạng, tính trạng trội là trội hoàn toàn. Tỉ lệ cá thể mang kiểu hình trội cả 2 tính trạng được dự đoán xuất hiện trong quần thể sẽ là: A. 75% B. 81,25% C. 51,17% D. 87,36% Hướng dẫn: Tần số kiểu hình A-B- = (A-).(B-) = (1-aa).(1-bb) = 0,96.0,91 = 0,8736. 4. Xác định số loại kiểu gen của quần thể: - Số kiểu gen ={ r ( r + 1 ) /2 } n ( r : số alen thuộc 1 gen (lôcut), n : số gen khác nhau, trong đó các gen phân li độc lập). - Nếu có r của các locut khác nhau thì tính từng locut theo công thức nhân kết quả tính từng locut - Gen I có m alen, gen II có n alen trên cùng một NST thì tổng kiểu gen là mn ( mn + 1) / 2 - Nếu gen nằm trên NST giới tính X không có alen trên Y thì tổng kiểu gen là r(r+2)/2 + r VD1. Ở người gen qui định màu mắt có 2 alen ( A, a ), gen qui định dạng tóc có 2 alen (B, b) gen qui định nhóm máu có 3 alen ( IA. IB, IO ). Cho biết các gen nằm trên nhiễm sắc thể thường khác nhau. Số kiểu gen khác nhau có thể tạo ra từ 3 gen nói trên ở quần thể người là: A.54 B.24 C.10 D.64
11. VD2. Một quần thể động vật, xét 1 gen có 3 alen nằm trên NST thường và 1 gen có 2 alen nằm trên NST giới tính không có alen tương ứng trên Y. Quần thể này có số loại KG tối đa về 2 gen trên là: A.30 B.60 C. 18 D.32 VD3. Ở người gen A qui định mắt nhìn màu bình thường, alen a qui định bệnh mù màu đỏ và lục; gen B qui định máu đông bình thường, alen b qui định bệnh máu khó đông. Các gen này nằm trên NST giới tính X không có alen tương ứng trên Y. Gen D quy định thuận tay phải, alen d quy định thuận tay trái nằm trên NST thường. Số kiểu gen tối đa về 3 locut trên trong quần thể người là: A.42 B.36 C.39 D.27