Chuyên đề Sinh học Lớp 12: Phân dạng bài tập phần di truyền quần thể - Nguyễn Thị Thúy Mai

Nội dung text: Chuyên đề Sinh học Lớp 12: Phân dạng bài tập phần di truyền quần thể - Nguyễn Thị Thúy Mai

1. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 2 1. Lý do chọn đề tài 2 2. Đối tượng nghiên cứu 2 2. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 4. Phương pháp nghiên cứu 2 NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ 3 PHẦN I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 3 PHẦN II: HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP, PHƯƠNG PHÁP GIẢI, 4 VÍ DỤ MINH HỌA VÀ BÀI TẬP VẬN DỤNG II.1. DẠNG 1. Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối 4 II.2. DẠNG 2. Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối 6 III.3. DẠNG 3. Áp dụng định luật Hac đi – Van bec cho một gen gồm 7 nhiều alen II.4. DẠNG 4. Xác định số loại kiểu gen trong quần thể 9 II.5. DẠNG 5. Vận dụng định luật Hacđi – vanbec cho bài toán gồm 2 gen 13 nằm trên 2 cặp NST tương đồng khác nhau II.6. DẠNG 6. Cấu trúc quần thể ngẫu phối khi chịu tác động của nhân tố 15 chọn lọc tự nhiên II.7. DẠNG 7. Bài toán liên quan đến nhân tố đột biến 16 II.8. DẠNG 8. Di truyền liên kết giới tính 17 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 1
2. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong thời gian gần đây, các đề thi tuyển sinh đại học – cao đẳng có xuất hiện các câu hỏi trắc nghiệm liên quan đến di truyền học quần thể ở mức độ khó và dạng bài tập rất đa dạng. Tuy nhiên, sách giáo khoa Sinh học lớp 12 - cơ bản chỉ giới thiệu cách tính tần số alen, tần số kiểu gen, cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn, giao phối gần và quần thể ngẫu phối. Sách giáo khoa Sinh học lớp 12 - nâng cao, trang 84 (bài 21: Trạng thái cân bằng của quần thể giao phối ngẫu nhiên), thì nêu ra một công thức tính số loại kiểu gen trong quần thể là r(r+1)/2. Hệ thống bài tập liên quan đến phần di truyền quần thể rất cơ bản không đáp ứng được yêu cầu của đề thi đại học – cao đẳng. Do đó, tôi viết chuyên đề “ Phân dạng bài tập phần di truyền quần thể” nhằm hệ thống và khái quát hóa các dạng bài tập liên quan đến phần di truyền quần thể, từ đó có thể giúp học sinh giải được các dạng bài tập có liên quan một cách dễ dàng, đặc biệt là trong việc ôn tập chuẩn bị cho các kì thi lớn như thi đại học và cao đẳng. 2. Đối tượng nghiên cứu. - Học sinh học lớp 12 ôn thi đại học - Số tiết bồi dưỡng: 2 tiết. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu. Đưa ra phương pháp giải các dạng bài tập liên quan quần thể tự phối và giao phối, từ đó giúp học sinh nhận dạng và áp dụng được trong từng bài tập cụ thể và đạt kết quả tốt. Đưa ra một số công thức, nhận xét mà khi học chính khoá do giới hạn của chương trình nên học sinh chưa được tiếp thu nhưng được suy ra khi giải bài tập. 4. Phương pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu lý thuyết. Giải các bài tập vận dụng. - Kiểm tra sự tiếp thu của học sinh bằng các bài tập về nhà và các đề ôn tập. 2
3. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ PHẦN I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT I. Đặc điểm của quần thể tự phối : - Gồm nhiều dòng thuần có kiểu gen khác nhau. Các gen chủ yếu ở trạng thái đồng hợp, tỉ lệ dị hợp rất nhỏ. - Các đột biến đều nhanh chóng thể hiện thành kiểu hình và chịu tác động của chọn lọc. - Sự trao đổi thông tin di truyền giữa các quần thể là rất hạn chế thậm chí hoàn toàn không có ở các loài tự phối bắt buộc. Vì vậy, nếu quần thể ban đầu có thành phần kiểu gen xAA, yAa, zaa thì tần số alen được tính : Gọi p, q lần lượt là tần số alen A và a. Ta có : y y P = x , q = z 2 2 Qua n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen như sau : n 1 1 2 AA = x y 2 n 1 Aa = y 2 n 1 1 2 aa = z y 2 II. Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối - Các cá thể giao phối tự do với nhau. - Quần thể giao phối đa dạng về kiểu gen và kiểu hình. - Quần thể ngẫu phối có thể duy trì tần số kiểu gen khác nhau trong quần thể không đổi qua các thế hệ trong những điều kiện nhất định. * Nội dung định luật Hacđi – Vanbec: Trong những điều kiện nhất định, tần số tương đối của các alen và thành phần kiểu gen của quần thể ngẫu phối được duy trì ổn định qua các thế hệ. 3
4. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương - Khi xảy ra ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân bằng theo định luật Hacđi – Vanbec. Khi đó thỏa mãn công thức: p2AA + 2pqAa+q2aa =1 Trong đó: p: tần số alen A, q : tần số alen a, p + q =1 * Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi- Vanbec. - Quần thể phải có kích thước lớn - Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên. - Các cá thể trong quần thể phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau (ko có chọn lọc tự nhiên) - Không xảy ra đột biến, nếu có thì tần số đột biến thuận bằng tần số đột biến nghịch - Không có sự di - nhập gen( Phải có sự cách li với quần thể khác) PHẦN II. HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP, PHƯƠNG PHÁP GIẢI, VÍ DỤ MINH HỌA VÀ BÀI TẬP VẬN DỤNG II.1. DẠNG 1. Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối II.1.1. Phương pháp : - Giả sử quần thể tự phối ban đầu có kiểu gen: x AA : y Aa: z aa Xác định cấu trúc di truyền của quần thể qua n thế hệ tự phối - Tần số kiểu gen sau n thế hệ tự thụ phấn là: n 1 (1/ 2)n 1 1 (1/ 2)n AA = x y ; Aa = y : aa = z y 2 2 2 - Lưu ý: Khi làm bài tập quần thể tự phối, không cần phải tính tần số tương đối của các alen , chỉ áp dụng công thức tính tần số của kiểu gen. II.1.2. Ví dụ: Cấu trúc di truyền của quần thể ban đầu : 0,2 AA + 0,6 Aa + 0,2 aa = 1. Tìm cấu trúc di truyền của quần thể sau 2 thế hệ tự phối? Bài làm: Tần số các kiểu gen ở thế hệ F2 là Áp dụng công thức: n 1 (1/ 2)n 1 1 (1/ 2)n AA = x y ; Aa = y : aa = z y 2 2 2 4
5. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương Ta có: 2 1 (1/ 2)2 1 AA = 0,2 0,6 0,425 Aa = 0,6 = 0,15 2 2 1 (1/ 2)2 aa = 0,2 0,6 = 0,425 2 Vậy cấu trúc di truyền ở F2: 0,425AA : 0,15Aa : 0,425aa II.1.3. Bài tập áp dụng Câu 1. 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% Câu 2. 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 : 0,200aaB. 0,250AA : 0,400Aa : 0,350aa C. 0,350AA : 0,400Aa : 0,250aaD. 0,375AA : 0,400Aa : 0,225aa Câu 3. Giả sử một quần thể thực vật có thành phần kiểu gen ở thế hệ xuất phát là : 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa. Nếu cho tự thụ phấn nghiêm ngặt thì ở thế hệ sau thành phần kiểu gen của quần thể tính theo lý thuyết là: A. 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa. B. 0,375AA : 0,250Aa : 0,375aa. C. 0,125AA : 0,750Aa : 0,125aa. D. 0,375AA : 0,375Aa : 0,250aa. Câu 4. 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. 0,35AA : 0,20Aa : 0,45aa. D. 0,425AA : 0,050Aa : 0,525aa. Câu 5. Một quần thể thực vật tự thụ phấn có tỉ lệ kiểu gen ở thế hệ P là: 0,45AA : 0,30Aa : 0,25aa. 5
6. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương Cho biết các cá thể có kiểu gen aa không có khả năng sinh sản. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ các kiểu gen thu được ở F1 là: A. 0,525AA : 0,150Aa : 0,325aa. B. 0,7AA : 0,2Aa : 0,1aa. C. 0,36AA : 0,24Aa : 0,40aa. D. 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa. Câu 1 2 3 4 5 Đáp án B C B D B II.2. DẠNG 2. Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối II.2.1. Phương pháp - Tính tần số tương đối của các alen - Quần thể ở trạng thái cần bằng khi: p2AA + 2pqAa+q2aa =1, p + q =1 * Lưu ý: Nếu gen quy định tính trạng nằm trên NST thường, quần thể ban đầu chưa ở trạng thái cân bằng nhưng chỉ sau một thế hệ ngẫu phối đã ở trạng thái cân bằng. II.2.2. Ví dụ: : Ở người, bệnh bạch tạng do gen b nằm trên nhiễm sắc thể thường gây ra. Những người bạch tạng trong quần thể cân bằng được gặp với tần số 0,04%. Tìm cấu trúc di truyền của quần thể người nói trên ? Bài làm Quần thể trên ở trạng thái cân bằng di truyền. Gọi p, q lần lượt là tần số của alen B và b. Theo giả thiết người bị bệnh bạch tạng kiểu gen aa có tần số 0,04%. Tần số alen d : q = 0, 0004 0, 02 vậy p = 1 – 0,02 = 0,98 Áp dụng định luật Hacđi – Van bec ta có 0,9604BB : 0,0392 Bb : 0,0004 bb II.2.3. Bài tập vận dụng Câu 1.( ĐH 2011) 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 : 0,25aaB. 0,25AA : 0,50Aa : 0,25aa C. 0,30AA : 0,45Aa : 0,25aaD. 0,10AA : 0,65Aa : 0,25aa 6
7. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương Câu 2. Một quần thể ban đầu có cấu trúc di truyền là: 0,6AA : 0,4Aa. Sau một thế hệ ngẫu phối, người ta thu được ở đời con 8000 cá thể. Tính theo lí thuyết, số cá thể có kiểu gen dị hợp ở đời con là A. 320. B. 7680. C. 5120. D. 2560. Câu 3. Ở người, bệnh bạch tạng do gen lặn b nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định.Ở một huyện miền núi có 100.000 người trong đó có 40 người bị bệnh bạch tạng.Nếu quần thể đang cân bằng về di truyền thì số người mang gen gây bệnh là: A. 3920 B. 3960 C. 96080 D. 99960 Câu 4. Một quần thể có 60 cá thể AA; 40 cá thể Aa; 100 cá thể aa. Cấu trúc di truyền của quần thể sau một lần ngẫu phối là: A. 0,36 AA: 0,48 Aa: 0,16 aa B. 0,16 AA: 0,36 Aa: 0,48 aa C. 0,16 AA: 0,48 Aa: 0,36 aa D. 0,48 AA: 0,16 Aa: 0,36 aa Câu 5. Một quần thể có cấu trúc di truyền 0,5AA: 0,5Aa. Nếu biết alen A là trội không hoàn toàn so với alen a thì tỉ lệ cá thể mang kiểu hình lặn của quần thể nói trên khi đạt trạng thái cân bằng là: A. 56,25% B. 6,25% C. 37,5% D. 0% Câu 1 2 3 4 5 Đáp án A D B C B III.3. DẠNG 3. Áp dụng định luật Hac đi – Van bec cho một gen gồm nhiều alen II.3.1. Phương pháp - Giả sử một gen gồm r alen khác nhau kí hiệu A1, A2, , Ar có tần số tương ứng lá p1, p2, ,pr. Quần thể đạt trạng thái cân bằng có dạng: (A1 + A2 + + Ar)2 = 1 và p1 + p2 + + pr = 1(*) - Dựa vào tỉ lệ kiểu hình lặn tìm được tỉ lệ alen lặn - Dựa vào công thức (*) tính được tỉ lệ các alen còn lại từ đó xác định được cấu trúc di truyền quần thể II.3.2. Ví dụ Ở một loài bướm, màu cánh được xác định bởi một lôcút gồm ba alen: C1 ( Cánh đen ) > C2 ( Cánh xám ) > C3 ( Cánh trắng ). 7
8. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương Trong đợt điều tra một quần thể bướm có 6500 con ở một địa phương, người ta thu được tần số các alen như sau: C 1 = 0,5 ; C2 = 0,4 ; C3 = 0,1. Nếu quần thể bướm này giao phối ngẫu nhiên, hãy xác định số lượng bướm của mỗi kiểu hình? Bài làm Quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền. Áp dụng định luật Hacđi – Van bec cho một gen gồm 3 alen ta có: - Bướm cánh đen kiểu gen C1C1, C1C2, C1C3 tần số: 0,52 2 0,5 0,4 2 0,5 0,1 0,75. Số lượng bướm cánh đen: 0,75 6500 = 4875 con 2 - Bướm cánh xám kiểu gen: C2C2, C2C3 tần số: 0,4 2 0,4 0,1 0,24. Số lượng bướm cánh xám là : 0,24 6500 = 1560 con. 2 - Bướm cánh trắng kiểu gen C3C3 tần số 0,1 = 0,01. Số lượng bướm cánh trắng : 0,01 6500 = 65 con II.3.3. Bài tập vận dụng: Câu 1. Một quần thể người có 36% có nhóm máu A, 12 % nhóm máu B, 3 % nhóm máu AB và 49% nhóm máu 0. Gọi p,q, r lần lượt là tần số của alen IA, IB, IO. Thì tần số của các alen trong quần thể này là: A. p = 0,22 ; q = 0,08 ; r = 0,7 B. p = 0,08 ; q = 0,22 ; r = 0,7 C. p = 0,7 ; q = 0,22 ; r = 0,08 D. p = 0,7; q = 0,08 ; r = 0,22 Câu 2. Một quần thể giao phối đang ở trạng thái cân bằng di truyền, có một locut gen gồm 4 alen với các tần số như sau:a 1(0,1), a2(0,3), a3(0,4), a4(0,2). Tần số kiểu gen a4a4 và a2a3 là: A. 0,20 và 0,70. B. 0,04 và 0,24 C. 0,08 và 0,12 D. 0,04 và 0,12. Câu 3. Một loài thú, locut quy định màu lông gồm 3 alen theo thứ tự át hoàn toàn như sau: A > a1 > a trong đó alen A quy định lông đen, a 1- lông xám, a – lông trắng. Quá trình ngẫu phối ở một quần thể có tỷ lệ kiểu hình là 0,51 lông đen: 0,24 lông xám: 0,25 lông trắng. Tần số tương đối của 3 alen là: A. A = 0, 4 ; a1= 0,1 ; a = 0,5 B. A = 0, 5 ; a1 = 0,2 ; a = 0,3 C. A = 0,7 ; a1= 0,2 ; a = 0, 1 D. A = 0,3 ; a1= 0,2 ; a = 0,5 Câu 4: Ở người gen IA quy định máu A, gen IB quy định máu B, IOIO quy định máu O, IAIB quy định máu AB. Một quần thể người khi đạt trạng thái cân bằng có số người mang máu B (kiểu gen IBIB và IBIO) chiếm tỉ lệ 21%, máu A (kiểu gen I AIA 8
9. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương và IAIO) chiếm tỉ lệ 45%, nhóm máu AB (kiểu gen I AIB) chiếm 30%, còn lại là máu O. Tần số tương đối của các alen IA, IB, IO trong quần thể này là: A. IA = 0.5 , IB = 0.3 , IO = 0.2 B. IA = 0.6 , IB = 0.1 , IO = 0.3 C. IA = 0.4 , IB = 0.2 , IO = 0.4 D. IA = 0.2 , IB = 0.7 , IO = 0.1 Câu 1 2 3 4 Đáp án A B D A II.4. DẠNG 4. Xác định số loại kiểu gen trong quần thể II.4.1. Phương pháp a. Gen nằm trên NST thường * Phương pháp: Gọi: + r: số alen khác nhau của một gen + n: số gen khác nhau, các gen di truyền phân li độc lập với nhau. Thì số kiểu gen khác nhau trong một quần thể là: n r r 1 Kiểu gen khác nhau.( 1) 2 * Chú ý: + Nếu có n gen , mỗi gen có số alen khác nhau, các gen phân li độc lập tổ hợp tự do. Tính số kiểu gen có thể có trong quần thể: Áp dụng công thức (1) cho từng gen, sau đó nhân kết quả của từng gen với nhau ta được số kiểu gen cần tìm. * Ví dụ: Ở người, gen quy định màu mắt có 2 alen (A và a), gen quy định dạng tóc có 2 alen (B và b),gen quy định nhóm máu có 3 alen (IA, IB và Io). Cho biết các gen nằm trên các cặp nhiễm sắc thểthường khác nhau. Số kiểu gen tối đa có thể được tạo ra từ 3 gen nói trên ở trong quần thể người là bao nhiêu? Bài làm: Áp dụng công thức (1) cho 3 gen có số lượng alen khác nhau ta có số kiểu gen khác nhau trong quần thể người về ba gen trên là: 2 2 2 1 3 3 1 54 2 2 b. Gen nằm trên NST giới tính X không có alen trên Y * Phương pháp: 9
10. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương Khi 1 gen gồm r alen nằm trên NST giới tính X không có alen trên Y. Số kiểu gen được tính như sau: r r 1 + r . 2 r r 1 Trong đó: : số kiểu gen của giới đồng giao tử 2 r: số kiểu gen của giới dị giao tử * Ví dụ: Ở một quần thể ngẫu phối, xét hai gen: gen thứ nhất có 3 alen, nằm trên đoạn không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X; gen thứ hai có 5 alen, nằm trên nhiễm sắc thể thường. Trong trường hợp không xảy ra đột biến, số loại kiểu gen tối đa về cả hai gen trên có thể được tạo ra trong quần thể này là bao nhiêu? Bài làm: - Xét gen thứ nhất: Số kiểu gen có thể có trong quần thể là Áp dụng công thức: r r 1 3(3 1) + r 3 9 kiểu gen 2 2 n r r 1 5(5 1) - Xét gen thứ 2: Áp dụng công thức 15 2 2 - Do 2 gen nằm trên 2 cặp NST tương đồng khác nhau nên số kiểu gen có thể có trong quần thể về 2 gen là: 9 15 = 135 kiểu gen c. Gen nằm trên NST giới tính Y không có alen trên X * Phương pháp: - Vì locut gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính Y không có alen tương ứng trên X, tính trạng chỉ biểu hiện ở giới dị giao tử XY nên chỉ ở giới XY mới xác định kiểu gen. Số kiểu gen ở giới XY cũng chính là số alen = r * Ví dụ: Ở một loài côn trùng (♀XX; ♂ XY). Một locut gen có 4 alen T, Ts, Tr, t nằm trên NST giới tính Y không có alen tương ứng trên X. Hãy xác định các kiểu gen trong quần thể? Bài làm: - Vì locut gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính Y không có alen tương ứng trên X, tính trạng chỉ biểu hiện ở giới dị giao tử XY nên chỉ ở giới XY mới xác định kiểu 10
11. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương gen và số kiểu gen cũng chính là số alen = 4. Đó là các kiểu gen: XYT, XYTs, XYTr, XYt d. Gen nằm trên vùng tương đồng của NST X và Y * Phương pháp: Gọi r số alen nằm trên vùng tương đồng của NST X và Y. Số kiểu gen tối đa : r r 1 2 2 r * Ví dụ:( ĐH 2012) Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét một loocut có 3 alen nằm trên vùng tương đồng trên X và Y. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa về locut trên trong quần thể bằng bao nhiêu? Bài làm r r 1 2 Áp dụng công thức 2 r với r = 3 ta có 3 .(3+ 1)/2 + 32 = 15( Kiểu gen) e. Tính số kiểu gen tối đa trong trường hợp các gen liên kết nằm trên NST thường: * Phương pháp - Cho gen I gồm n alen, gen II có m alen. Hai gen này cùng nằm trên NST thường. - Do 2 gen nằm trên cùng một NST nên ta xem tổ hợp 2 gen là một gen( gọi là M). Khi đó gen M có số alen là tích 2 alen của 2 gen I, II = n.m n.m n.m 1 Số kiểu gen: 2 * Ví dụ: Xét 2 locut gen cùng nằm trên một cặp NST thường, locut thứ nhất có 5 alen, locut thứ hai có 2 alen. Hãy xác định số kiểu gen có thể có trong quần thể? Bài làm n.m n.m 1 2 5 (2 5 1) Áp dụng công thức 55 Kiểu gen. 2 2 f. Tính số kiểu gen tối đa trong trường hợp các gen liên kết nằm trên NST giới tính X không có alen trên Y * Phương pháp n.m n.m 1 - Số kiểu gen XX: 2 11
12. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương - Số kiểu gen XY: n.m n.m n.m 1 - Tổng kiểu gen là: + n.m 2 * Ví dụ: Ở một loài côn trùng ( cái XX; đực XY). Xét 2 locut gen cùng nằm trên NST giới tính X không có alen tương ứng trên Y, locut thứ nhất có 2 alen B và b. Locut thứ hai có 3 alen E, E’, e. Cho biết tổng số kiểu gen trong quần thể ? Bài làm: n.m n.m 1 2 3 (2 3 1) Áp dụng công thức: + n.m 2 3 27 2 2 II.4.2. Bài tập vận dụng Câu 1. Ở người, gen A quy định mắt nhìn màu bình thường, alen a quy định bệnh mù màu đỏ và lục; gen B quy định máu đông bình thường, alen b quy định bệnh máu khó đông. Các gen này nằm trên nhiễm sắc thể 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 nhiễm sắc thể thường. Số kiểu gen tối đa về 3 locut trên trong quần thể người là A. 42. B. 36. C. 39. D. 27. Câu 2. Gen I có 3 alen, gen II có 4 alen, gen III có 5 alen. Biết gen I và gen II nằm trên NST X không có alen trên Y và gen III nằm trên Y không có alen trên X. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: A. 154 B. 184 C. 138 D. 214 Câu 3. Gen A có 5 alen, gen B có 2 alen. Cả 2 gen này cùng nằm trên NST X không có alen trên Y. Gen D nằm trên một cặp NST thường có 3 alen. Số loại kiểu gen tối đa trong quần thể là A. 270 B. 330 C. 390 D. 60 Câu 4. Gen A có 5 alen, gen B có 2 alen. Cả 2 gen này cùng nằm trên NST X không có alen trên Y. Gen D nằm trên NST Y không có alen trên X có 7 alen. Số loại kiểu gen tối đa trong quần thể là A. 270 B. 240 C. 125 D. 60 Câu 5.( CĐ 2009). Một quần thể động vật, xét một gen có 3 alen trên nhiễm sắc thể thường và một gen có 2 alen trên nhiễm sắc thể giới tính X, không có alen tương ứng trên Y. Quần thể này có số loại kiểu gen tối đa về hai gen trên là A. 60. B. 32. C. 30. D. 18. 12
13. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương Câu 6.( ĐH 2009) Ở người, gen A quy định mắt nhìn màu bình thường, alen a quy định bệnh mù màu đỏ và lục; gen B quy định máu đông bình thường, alen b quy định bệnh máu khó đông. Các gen này nằm trên nhiễm sắc thể 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 nhiễm sắc thể thường. Số kiểu gen tối đa về 3 locut trên trong quần thể người là A. 42. B. 36. C. 39. D. 27. Câu 7.( CĐ 2010) Trong quần thể ngẫu phối của một loài động vật lưỡng bội, xét một gen có 5 alen nằm trên nhiễm sắc thể thường. Biết không có đột biến mới xảy ra, số loại kiểu gen tối đa có thể tạo ra trong quần thể này là A. 6. B. 4. C. 10. D. 15. Câu 8.( ĐH 2010) Ở một quần thể ngẫu phối, xét hai gen: gen thứ nhất có 3 alen, nằm trên đoạn không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X; gen thứ hai có 5 alen, nằm trên nhiễm sắc thể thường. Trong trường hợp không xảy ra đột biến, số loại kiểu gen tối đa về cả hai gen trên có thể được tạo ra trong quần thể này là A. 45. B. 90. C. 15. D. 135. Câu 9.( ĐH 2011) Trong quần thể của một loài thú, xét hai lôcut: lôcut một có 3 alen là A1, A2, A3; lôcut hai có 2 alen là B và b. Cả hai lôcut đều nằm trên đoạn không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X và các alen của hai lôcut này liên kết không hoàn toàn. Biết rằng không xảy ra đột biến, tính theo lí thuyết, số kiểu gen tối đa về hai lôcut trên trong quần thể này là: A. 18B. 36C. 30D. 27 Câu 10.( ĐH 2013) Ở một loài động vật, xét hai lôcut gen trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X và Y, lôcut I có 2 alen, lôcut II có 3 alen. Trên nhiễm sắc thể thường, xét lôcut III có 4 alen. Quá trình ngẫu phối có thể tạo ra trong quần thể của loài này tối đa bao nhiêu loại kiểu gen về ba lôcut trên? A. 570B. 270C. 210D. 180 Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐA A C C C C A D D D A II.5. DẠNG 5. Vận dụng định luật Hacđi – vanbec cho bài toán gồm 2 gen nằm trên 2 cặp NST tương đồng khác nhau II.5.1. Phương pháp - Định luật Hacđi – vanbec: gọi p, q lần lượt là tần số alen A, a. Ở trạng thái cân bằng di truyền cấu trúc di truyền của quần thể là: p2 AA 2 pqAa q2aa 1 - Tính tần số alen hoặc kiểu gen của từng gen, do 2 gen phân li độc lập, do đó kết quả của một kiểu gen bất kì sẽ bằng tích kiểu gen của mỗi gen. 13
14. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương II.5.2. Ví dụ: Hai cặp gen Aa và Bb nằm trên 2 cặp NST tương đồng khác nhau. Trong một quần thể ngẫu phối đang cân bằng về di truyền, alen A có tần số 0,3 và alen B có tần số 0,6. Tính tỉ lệ kiểu gen Aabb trong quần thể? Bài làm: - Xét cặp gen Aa: p(A) = 0,3 q(a) = 0,7. Do quần thể ở trạng thái cân bằng nên tỉ lệ kiểu gen Aa = 2 0,3 0,7 = 0,42 - Xét cặp gen Bb: p(B) = 0,6 q(b) = 0,4. Quần thể ở trạng thái cân bằng nên tỉ lệ kiểu gen bb = 0,4 0,4= 0,16 - Tỉ lệ kiểu gen Aabb = 0,42 0,16 = 0,0672 II.5.3. Bài tập vận dụng Câu 1. Xét hai cặp gen Aa và Bb nằm trên hai cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau. Trong một quần thể ngẫu phối, A có tần số 0,4; B có tần số 0,5. Tỷ lệ kiểu gen dị hợp AaBb có trong quần thể là A. 0,2. B.0,04. C. 0,24. D. 0,36. Câu 2. Cấu trúc di truyền của quần thể như sau : 0,2AABb : 0,2AaBb : 0,3aaBB : 0,3aabb. Nếu quần thể trên giao phối tự do thì tỷ lệ cơ thể mang 2 cặp gen đồng hợp lặn sau 1 thế hệ là A. 30%. B. 5,25%. C. 35%. D. 12,25%. Câu 3. Tính trạng màu hoa do hai cặp gen nằm trên hai cặp NST khác nhau tương tác theo kiểu bổ sung, trong đó có cả hai gen A và B thì quy định hoa đỏ, thiếu một trong 2 gen A hoặc B thì quy định hoa vàng, kiểu gen aabb quy định hoa trắng. Ở một quần thể đang cân bằng về di truyền, trong đó A có tần số 0,4 và B có tần số 0,3. Theo lí thuyết, kiểu hình hoa đỏ chiếm tỉ lệ A. 32,64%. B. 56,25% C. 1,44%. D. 12%. Câu 4. Trong một quần thể giao phối tự do, xét một gen gồm 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 một gen quy định một tính trạng, tính trạng trội là trội hoàn toàn. Tỉ lệ kiểu hình trội cả hai tính trạng được dự đoán xuất hiện trong quần thể là: A. 87,36% B. 75% C. 51,17% D. 81,25% Câu 5. Ở một loài thực vật lưỡng bội, xét hai cặp gen Aa và Bb nằm trên hai cặp nhiễm sắc thể thường khác nhau. Nếu một quần thể của loài này đang ở trạng thái cân bằng di truyền về cả hai cặp gen trên, trong đó tần số của alen A là 0,2; tần số của alen B là 0,4 thì tỉ lệ kiểu gen AABb là 14
15. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương A. 1,92% B. 3,25% C. 0,96% D. 0,04% Câu 1 2 3 4 5 Đáp án C D A A A II.6. DẠNG 6. Cấu trúc quần thể ngẫu phối khi chịu tác động của nhân tố chọn lọc tự nhiên II.6.1. Phương pháp - Một gen gồm 2 alen( A, a) với p, q: lần lượt là tần số của alen A, a ở thế hệ ban đầu, quần thể giao phối, giả sử kiểu gen aa không có khả năng sinh sản. Tần số alen a sau n thế hệ chọn lọc là: qn = q/(1 + nq) Trong đó: qn: tần số alen a tại thế hệ thứ n q: tần số alen trước chọn lọc n: số thế hệ ngẫu phối - Từ tần số alen a ta tính được tần số alen A và cấu trúc di truyền thể. II.6.2. Ví dụ: Trong một quần thể cân bằng di truyền xét 1 gen có 2 alen T và t quan hệ trội lặn hoàn toàn. Quần thể có 51% cá thể có kiểu hình trội. Đột nhiên điều kiện sống thay đổi làm chết tất cả các cá thể có kiểu hình lặn trước khi trưởng thành. Sau đó, điều kiện sống lại trở lại như cũ. Tần số của alen t sau một thế hệ ngẫu phối là bao nhiêu? Bài làm: Gọi p, q lần lượt là tần số alen T và t. Quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền, tỉ lệ kiểu hình lặn( kiểu gen tt) là 49% = q2 q = 0,7 p = 0,3. Cấu trúc di truyền của quần thể ở trạng thái cân bằng là: 0,09 TT + 0,42 Tt + 0,49 tt = 1. Do điều kiện sống thay đổi tất cả cá kiểu hình lặn bị chết trước khi trưởng thành. Áp dụng công thức: qn = q/(1 + nq) Ta có tần số alen t = 0,7/(1+0,7) = 0,41 II.6.3. Bài tập vận dụng Câu 1. 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 đang ở trạng thái cân bằng di truyền thu được tổng số 10000 hạt. Đem gieo các hạt này trên một vùng đất bị 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. 16%. C. 25%. D. 48%. 15
16. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương Câu 2. Ở ruồi giấm, alen A quy định thân xám trội so với alen a quy định thân đen. Một quần thể ruồi giấm có cấu trúc di truyền là: 0,2 AA : 0,3 Aa : 0,5 aa. Nếu loại bỏ các cá thể có kiểu hình thân đen thì quần thể còn lại có tần số tương đối của alen A/a là: A. 0,3/ 0,7.B. 0,4/ 0,6 C. 0,7/ 0,3. D. 0,85/ 0,15. Câu 3. Gen có 2 alen, thế hệ xuất phát: A = 0,2; a = 0,8. Sau 5 thế hệ chọn lọc loại bỏ hoàn toàn kiểu gen lặn ra khỏi quần thể thì tần số alen trong quần thể là: A. 0,186. B. 0,146. C. 0,16. D.0,284. Câu 4. Trong một quần thể cân bằng di truyền xét 1 gen có 2 alen T và t quan hệ trội lặn hoàn toàn. Quần thể có 51% cá thể có kiểu hình trội. Đột nhiên điều kiện sống thay đổi làm chết tất cả các cá thể có kiểu hình lặn trước khi trưởng thành. Sau đó, điều kiện sống lại trở lại như cũ. Tần số của alen t sau một thế hệ ngẫu phối là: A. 0,58. B. 0,41. C. 0,7 D. 0,3. Câu 1 2 3 4 Đáp án C C C B II.7.DẠNG 7. Bài toán liên quan đến nhân tố đột biến II.7.1. Phương pháp - Xét một gen gồm 2 alen A, a. Xảy ra đột biến thuận A đột biến thành a với tần số n u thì tần số alen A sau n thế hệ là: Pn = P0( 1 - u) ( P0: tần số alen ban đầu của A) - Từ tần số alen A ta tính được tần số alen a và cấu trúc di truyền quần thể. II.7.2. Ví dụ : Ở gia súc tính trạng lông dài do gen D quy định, alen d quy định tính trạng lông ngắn. Người ta thấy rằng cừu lông ngắn chiếm 0,0081. Giả sử có đột biến gen thuận D d với tần số u = 10- 4. Xác định tần số gen qua 2 thế hệ? Bài làm n 2 Theo công thức Pn = P0( 1 - u) ta có p2 p0 (1 u) (1) 2 Cừu lông ngắn có kiểu gen dd : q (dd) = 0,0081 q = 0,09 qD = 1-0,09 = 0,91 4 2 Thay vào (1) ta có p2 0,91(1 10 ) 0,909818 II.7.3. Bài tập áp dụng Quần thể giao phối có thành phần kiểu gen: 0.35AA :0.50Aa :0.15aa. Nếu xảy ra đột biến thuận với tần số 5% thì tần số tương đối của các alen A và a lần lượt là: A. 0.57 : 0.43 B. 0.58 : 0.42 C. 0.62 : 0.38 D. 0.63 : 0.37 16
17. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương II.8. DẠNG 8. Di truyền liên kết giới tính: II.8.1. Phương pháp Xét một gen gồm 2 alen( A, a), nằm trên NST X, không có alen trên Y và pA : tần A a số alen X , qa : tần số alen X . Quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì: 2 A A A a 2 a a + Phần đồng giao tử( XX): pA X X + 2pAqa X X + qa X X A a + Phần dị giao tử( XY): pA X Y + qa X Y II.8.2. Ví dụ Ở mèo màu lông hung do gen d quy định nằm trên NST X, lông đen do D quy định. Vì D không át hoàn toàn d nên mèo cái dị hợp tử này có màu lông tam thể. Khi kiểm tra 691 con mèo, xác định được tần số xuất hiện gen D : 81,3%; gen d : 10,7%. Số mèo tam thể đếm được 64 con. Xác định số lượng mèo đực và mèo cái lông hung và mèo cái màu lông khác? Bết rằng việc xác định tần số gen dựa vào địnhluật Hacđi – Van bec. Bài làm Theo định luật Hacđi – Vanbec và theo đầu ài ta có tỉ lệ kiểu gen quy định màu lông ở mèo cái 0,893 2 DD: 2 0,893 0,107 Dd : 0,107 2 dd - Số mèo cái tam thể là 64 con chiếm tỉ lệ: 2 0,983 0,107 = 0,191102 Gọi số mèo cái sinh ra là x. Ta có phương trình 0,191102x = 64 x = 335 con. - Số mèo cái là 335 con Số mèo đực là 691 – 335 = 356 con - Số mèo cái không phải tam thể là : 335 – 64 = 271 con II.8.3. Bài tập vận dụng Câu 1. Trong quần thể của một loài lưỡng bội, xét một gen có hai alen là A và a. Cho biết không có đột biến xảy ra và quá trình ngẫu phối đã tạo ra trong quần thể 5 loại kiểu gen về gen trên. Tính theo lí thuyết, phép lai nào sau đây giữa hai cá thể của quần thể trên cho đời con có tỉ lệ phân li kiểu gen là 1 : 1? A. Aa × aa. B. XAXa × XAY. C. AA × Aa. D. XAXA × XaY. Câu 2. Trong một quần thể động vật có vú, tính trạng màu lông do một gen quy định, đang ở trạng thái cân bằng di truyền. Trong đó, tính trạng lông màu nâu do alen lặn a quy định, lông vàng do alen A quy định. Người ta tìm thấy 40% con đực và 16% con cái có lông màu nâu. Hãy xác định tần số tương đối các alen trong quần thể nói trên? 17
18. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương A. pA = 0,6 ; qa = 0,4. B. pA = 0,2; qa = 0,8. C. pA = 0,8 ; qa = 0,2. D. pA = 0,4; qa = 0,6. Câu 3. Ở mèo, gen D nằm trên phần không tương đồng trên NST X không có alen trên Y qui định màu lông đen, gen lặn d qui định màu lông hung, khi trong kiểu gen có đồng thời 2 gen D, d sẽ có màu lông tam thể. Trong một quần thể mèo có 10% mèo đực lông đen và 40% mèo đực lông hung, số còn lại là mèo cái. Tỉ lệ mèo có màu lông tam thể theo định luật Hacđi – vanbec là bao nhiêu? A. 16% B. 2% C. 32% D. 8% Câu 4. Ở người, bệnh mù màu do gen lặn nằm trên NST X qui định. Xét một quần thể ở một hòn đảo có 100 người trong đó có 50 phụ nữ và 50 đàn ông, hai người đàn ông bị mù màu. Nếu quần thể trên ở trạng thái cân bằng di truyền thì tần số phụ nữ bình thường mang gen bệnh là A. 4% B. 7,68% C. 96% D. 99,84% Câu 1 2 3 4 Đáp án D A C B 18
19. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 1. Kết luận Để bài tập sinh học thực hiện đúng mục đích của nó thì người giáo viên phải phân loại và có được phương pháp tốt nhất để học sinh dễ hiểu và phù hợp với trình độ của từng học sinh, phù hợp với xu thế kiểm tra, đánh giá. Qua giảng dạy tôi thấy đề tài đạt được một số kết quả sau: - Đã trang bị cho học sinh 8 dạng toán của phần di truyền học quần thể. - Rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải 8 dạng bài tập trên. - Nội dung đề tài thiết thực đối với giáo viên và học sinh ôn luyện thi tốt nghiệp và Đại học – Cao đẳng. Do thời gian có hạn nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy rất mong được sự góp ý của quý thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn và để được áp dụng thực hiện trong những năm học tới rộng rãi hơn. 2. Đề xuất 2.1. Đối với nhà trường Nhà trường trang bị thêm các sách tài liệu cho thư viện để giáo viên và học sinh tham khảo. Tổ chức các buổi trao đổi, thảo luận về phương pháp dạy học. 2.2. Đối với Sở Giáo dục và Đào tạo Tổ chức các chuyên đề, hội thảo để giáo viên có điều kiện trao đổi và học tập chuyên môn - nghiệp vụ. 19
20. Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Mai Trường THPT Tam Dương TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Thành Đạt( tổng chủ biên), Phạm Văn Lập, Đặng Hữu Lanh, Mai Sỹ Tuấn, Sách giáo khoa sinh học 12 cơ bản . NXB Giáo dục - 2009. 2. Vũ Văn Vụ( tổng chủ biên), Nguyễn Như Hiền, Vũ Đức Lưu, Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng, Sách giáo khoa sinh học 12 nâng cao. NXB Giáo dục 2007. 3. Đề thi CĐ - ĐH các năm 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 môn sinh, khối B 4. PTS Lê Đình Trung, Các dạng bài tập chọn lọc về di truyền và biến dị . NXB Giáo dục 1999. 5. Phan Khắc Nghệ, Phương pháp giải nhanh các dạng toán sinh học. NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội 2013. Người thực hiện Nguyễn Thị Thúy Mai 20