Phương pháp giải tập di truyền quần thể - tập thuộc chương trình Sinh học 12 - THPT) Một số lưu ý: Khi giải tập cần xác định quần thể tự phối hay quần thể giao phối: - Quần thể tự phối: Tần số alen quần thể tự thụ phấn quần thể động vật giao phối cận huyết không thay đổi qua hệ làm thay đổi tần số kiểu gen theo hướng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp giảm dần tần số kiểu gen dị hợp Trong quần thể - Tần số alen = số lượng alen/tổng số alen thời điểm xác định - Tần số loại kiểu gen = số lượng cá thể có kiểu gen cần tính / tổng số thể Đặc điểm di truyền quần thể ngẫu phối: - Nội dung định luật Hacđi – Vanbec: Trong điều kiện định, tần số tương đối alen thành phần kiểu gen quần thể ngẫu phối trì ổn định qua hệ Khi xảy ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân theo định luật Hacđi – Van bec Khi thoả mãn đẳng thức : p2AA + pqAa + q2aa = Trong : p tần số alen A, q tần số alen a, p + q = Đối với quần thể tự phối Quy ước: Trong quần thể sinh vật, - kiểu gen AA (Thể đồng hợp trội): có tỷ lệ x; - kiểu gen Aa (Thể dị hợp): có tỷ lệ y; - kiểu gen aa (Thể đồng hợp lặn): có tỷ lệ z => Cấu trúc di truyền quần thể có dạng : AA : Aa : aa = x : y : z; Trong đó: x (AA) + y (Aa) + z (aa) =1 Công thức tổng quát Đối với quần thể giao phối Xác định số loại kiểu gen quần thể Cho gen có m alen, gen có n alen, số kiểu gen tối đa, số kiểu gen dị hợp, số kiểu gen đồng hợp tính theo bảng sau: 2.Kiểm tra cân quần thể 2.1 Trường hợp gen gồm alen: AA.aa = (Aa/2) quần thể cân tính p, q sau tính p 2+2pq+q2 so sánh với kiện đầu 2.2 Trường hợp gen đa alen, ví dụ nhóm máu: A, B, AB, O Gọi : p(IA); q(IB), r(i) tần số tương đối alen I A, IB, IO => p + q + r = p2 + 2pq + 4pr + q + r2 = Nhóm máu Kiểu gen Tần số kiểu gen A IA IA + IAIO p2 + pr B IB IB + IB IO q2 + qr AB IA IB 2pq O IO IO r2 2.3 Trường hợp gen NST giới tính - Đối với locus NST X có alen có kiểu gen - Giới (hoặc giới XX): tần số kiểu gen tính giống trường hợp alen NST thường p2 + 2pq + q2 = - Giới đực (hoặc giới XY): Chỉ có alen X => pXAY+ qXaY=1 - Trong quần thể tỉ lệ đực : = 1: => Ở trạng thái cân di truyền 2.4 Trường hợp kiểu hình lặn (aa) bị tách khỏi quần thể khả sinh sản, sau k hệ - Tỉ lệ alen A: a = (p+kq) : q - Tỉ lệ kiểu gen AA : Aa = (p+q) : kq 2.5 Thiết lập trạng thái cân di truyền cho hay nhiều locut gen - Xét hai locut dị hợp Aa Bb => Số kiểu gen tăng lên = = - Gọi tần số alen A, a, B, b là: p, q, r,s - Tần số kiểu gen (ở trạng thái cân bằng) = (p + q) 2(r + s)2 = = (p2 AA + 2pqAa + q 2aa)(r2BB + 2rsBb + s 2bb) = p2r2AABB + p 22rs AABb + p 2s2Aabb - Triển khai ta có STT Kiểu gen AABB AABb AAbb AaBB AaBb Aabb aaBB aaBb aabb Tỉ lệ p r2 2p2rs p 2s 2pqr2 4pqrs 2pqs2 q r2 2q2rs p 2s - Khi đạt trạng thái cân tỉ lệ loại giao tử sau: AB = pr; Ab = ps; aB = qr, ab = qs Bài tập vận dụng Ví dụ Ở quần thể thực vật hệ P0 có 100% thể dị hợp kiểu gen Aa Nếu xảy tự thụ phấn hệ, tính tỉ lệ dị hợp đồng hợp thệ Hướng dẫn giải tập - Áp dụng công thức (Bảng trên) => Lập bảng sau: Ví dụ 2: Một quần thể thực vật có số lượng cá thể với tỉ lệ đồng hợp trội (AA) chiếm 50%, tỉ lệ dị hợp (Aa) chiếm 50% Nếu cho tự thụ phấn qua hệ , kiểu gen hệ thứ Hướng dẫn giải tập - Áp dụng công thức (Bảng trên) => Lập bảng sau: Ví dụ 3: Một quần thể thể động vật có 70% thể dị hợp ( Aa), 20% thể đồng hợp lặn (aa) cho tự phụ phấn qua lớp hệ tỉ lệ % thể động hợp trội, thể dị hợp, đồng hợp lặn %? Hướng dẫn giải tập - Áp dụng công thức (Bảng trên) => Lập bảng sau: Ví dụ 4: Một quần thể thực vật hệ ban đầu có 25% kiểu gen AA, 50% kiểu gen AA, 50% kiểu gen Aa, 25% kiểu gen lặn aa cho tự thụ phấn bắt buộc qua hệ tỉ lệ thể dị hợp, thể đồng hợp trội, đồng hợp lặn % Hướng dẫn giải tập - Áp dụng công thức (Bảng trên) => Lập bảng sau: Ví dụ 5: Ở gà, AA: lông đen, Aa: lông đốm, aa: lông trắng Một quần thể gà có 410 lông đen, 580 lông đốm, 10 lông trắng Cấu trúc di truyền quần thể có trạng thái cân không? Quần thể đạt trạng thái cân với điều kiện nào? Xác định cấu trúc di truyền quần thể đạt trạng thái cân bằng? Hướng dẫn a Tổng cá thể : 580 + 410 + 10 =1000 Trong tỉ lệ kiểu gen: AA: 410/1000 = 0,41; Aa = 580/1000 = 0,58; aa = 10/1000 = 0.01 So sánh: p2q2 với (2pq/2)2 p2q2 = 0,41 x 0,01 = 0,041.(2pq/2)2 = (0,58/2)2 = 0,0841 => Không cân b Quần thể đạt di truyền trình ngẫu phối diễn ra, hệ đạt cân di truyền c p A = 0.7 q a = - 0.7 = 0,3 => Cấu trúc DT: 0,49AA+0,42Aa+0,09aa Ví dụ 6: Ở người, A: da bình thường, a: bạch tạng Quần thể người có tần số người bị bạch tạng 1/10000 Giả sử quần thể cân a Tính tần số alen? b Tính xác suất để người bình thường quần thể lấy sinh người đầu lòng bị bạch tạng? Hướng dẫn a Tính tần số alen aa = q2 = 1/10000 = > qa= 0,01 => pA= 0,99 b Tính xác suất để người bình thường quần thể lấy sinh người đầu lòng bị bạch tạng - Con mắc bệnh (aa) => bố mẹ có a, bố mẹ bình thường => Aa - Trong quần thể, tính trạng trội thể dị hợp (2pq) có tỉ lệ: 2pq/(p 2+2pq) - Cặp vợ chồng sinh => xác suất bị bệnh 1/4 - Vậy xác suất để người bình thường lấy sinh mắc bệnh: 2pq/(p2+2pq) x 2pq/(p2+2pq) x 1/4 = 0,00495 Ví dụ 7: Giả thiết quần thể người, tần số nhóm máu là: Nhóm A=0,45, nhóm B = 0,21, nhóm AB = 0,3, nhóm O = 0,04 Xác định tần số tương đối alen qui định nhóm máu cấu trúc di truyền quần thể Hướng dẫn - Gọi tần số tương đối alen IA, IB, IO p, q, r Nhóm máu A (IAIA +IAIO) B (IBIB + IBIO ) AB (IAIB) O (IOIO) Kiểu hình p2 + 2pr = 0,45 q2 + 2qr =0,21 2pq=0,3 r2=0,04 => p2 + 2pr + r2 = 0,45 + 0,04 => (p + r)2 = 0,49 => p + r = 0,7 Mà r2 = 0,04 => r = 0,2 => p = 0,5 => q = 0,3 => Cấu trúc: 0,25IAIA + 0,09IBIB + 0,04 IOIO + 0,3IAIB + 0,2IAIO + 0,12IBIO Ví dụ 8: Nhóm máu người alen IA, IB, IO nằm NST thường quy định Biết tần số nhóm máu O quần thể người chiếm 25% Tần số nhóm máu AB lớn quần thể bao nhiêu? 2/ Nếu tần số nhóm máu B quần thể 24% xác suất để người mang nhóm máu AB bao nhiêu? 3/ Xác suất lớn để cặp vợ chồng quần thể sinh có đủ nhóm máu? Hướng dẫn Gọi p, q, r tần số I A,IB, IO Nhóm máu A (IAIA +IAIO) B (IBIB + IBIO) Kiểu hình p2 + 2pr q2 + 2qr AB (IAIB) O (IOIO) 2pq r2=0,25 => r = 0,5 => p+q = 0,5 => Tần số AB = 2pq => Áp dụng bất đẳng thức cosii: (p+q)/2 >= bậc ab => dấu = xảy (p.q max) p =q => p =q =0,25 Vậy tần số nhóm máu AB lớn = 2.0,25.0,25 = 0,125 = 12,5% q2 + 2qr =0,24 mà r = 0,5 =>q2 + 2qr +r2 = 0,24+ 0,25 = 0,49 => q = 0,2 => p =0,3 => Xác suất người mang máu AB = 2.0,3.0,2 = 0,12 = 12% Xác suất lớn cặp vợ chồng sinh đủ nhóm máu => Bố mẹ: IAIO x IBIO - Xác suất IAIO = 2pr; Xác suất IBIO = 2pr => Xác suất cặp vợ chồng: 4p2q2 lớn => p = q Ví dụ Một quần thể giao phối ngẫu nhiên có thành phần KG hệ xuất phát là: 30%AA : 20%Aa : 50%aa a Tiến hành loại bỏ tất cá thể có kiểu gen aa Hãy xác định thành phần KG hệ F1 b Nếu cá thể aa khả sinh sản đến hệ F4, quần thể có thành phần KG nào? Giải a Loại aa => lại (0,3AA +0,3Aa) =0,6 p(A) = 0,8 qa =0,2 QT giao phối ngẫu nhiên: AA : Aa: aa = 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa b Cá thể aa khả sinh sản qua hệ, AA, Aa phát sinh giao tử Đến hệ F4 => Tính giao tử F3 F3 có A : a = (0,8 + 3.0,2): 0,2 = => A= 1/8*7 = 0,875; a = 0,125 => Cấu trúc di truyền Ví dụ 10 Trong quần thể người cân di truyền có 21% số người mang nhóm máu B; 30% số người có nhóm máu AB; 4% số người có nhóm máu O a Xác định tần số tương đối alen qui định nhóm máu cấu trúc di truyền quần thể b Một cặp vợ chồng thuộc quần thể có nhóm máu B sinh hai người Xác suất để đứa có nhóm máu giống mẹ bao nhiêu? Hướng dẫn a Gọi tần số alen IA, IB, IO p, q, r Nhóm máu A B AB O A A A O B B B O A B O O Kiểu gen I I + II I I + II I I I I 2 Tần số kiểu gen p + pr q + pr 2pq r2 - r2 = 0,04=> r = 0,2 p = 1-0,2-0,3 = 0,5 - (q + r)2 = 0,21 + 0,4 = 0,25 => q + r = 0,5 => q = 0,3 - Cấu trúc DT: 0,25 IAIA: 0,02 IAIO: 0,09 IBIB: 0,12 IBIO: 0,3 IAIB: 0,04 IOIO b Cặp vợ chồng máu B sinh con, xác suất đứa giống máu mẹ - Bố mẹ có nhóm máu B => KG bố mẹ phải IBIB IBIO, sinh có nhóm máu giống bố mẹ - Vì sinh khác bố mẹ + sinh giống bố mẹ = => Sinh giống bố mẹ = 1sinh khác bố mẹ - P máu B sinh khác bố mẹ (máu O, trường hợp IBIB x IBIO) - Tần số KG IBIB 0,09 IBIO 0,12 Tần số máu B 0,21 - P (máu O) = IBIO x IBIO => Tần số cặp vợ chồng có KG là: 0,12/0,21 x 0,12/0,21 => Tỷ lệ cặp vợ chồng sinh máu O = 1/4 => Xác suất sinh máu khác bố mẹ (O) = 1/4x0,12/0,21x0,12/0,21 => Xác suất sinh máu B: - 1/4x0,12/0,21x0,12/0,21 Ví dụ 11 Một quần thể hệ xuất phát có 100 cá thể AABb, 150 cá thể AaBb, 150 cá thể aaBb, 100 cá thể aabb Hãy xác định tỉ lệ kiểu gen Aabb quần thể đời F2 trường hợp: a Các cá thể giao phối ngẫu nhiên b Các cá thể sinh sản tự phối Hướng dẫn - Tổng cá thể: 500 - Giao tử cá thể AB Ab aB ab - AABb (0,2) 0,1 0,1 0 - AaBb (0,3) 0,075 0,075 0,075 0,075 - aaBb (0,3) 0 0,15 0,15 - aabb (0,2) 0 0,2 0,175 0,175 0,225 0,425 a Quần thể ngẫu phối: Aabb = (Ab x ab) = 0,175.0,425 = 0,14875 = 14,875% b Quần thể sinh sản tự phối: Aabb = Aa x ab xuất cặp AaBb x AaBb Aabb = 0,075 x 0,075 =0,01125 = 1,125%