Sáng kiến kinh nghiệm phơng pháp phân tích di truyền trong dạy học giải quyết Vấn đề A. Đặt vấn đề : Bài tập di truyền đối với các em học sinh lớp 9, lớp vừa mới học kiến thức di truyền đầu tiên. Nên làm thế nào có thể giúp học sinh hiểu đợc giải quyết đợc các bài tập một cách có hiệu quả. Việc dạy học giải quyết vấn đề đối với các quy luật di truyền ở trờng THCS đợc tổ chức qua bài tập nhận thức. Trong quá trình giải bài toán, thông thờng ngời giải phải qua các giai đoạn: -Tìm hiểu điều kiện của bài tập (phát hiện ra sự mâu thuẩn g ữa điều kiện và yêu cầu bài tập) -Lập chơng trình giải. -Thực hiện chơng trình giải -Kiểm tra và đánh giá việc giải . Phơng pháp giải đối với bài tập nhận thức và quy luật di truyền có thể khác nhau về chi tiết, tuỳ theo từng bài tập nhận thức cụ thể. Nhng nhìn chung chúng có những phơng pháp giải cơ bản. Những phép giải này liên quan đến các phơng pháp phân tích di truyền mà MEN ĐEN đã thực hiện. Cống hiến khoa học của MEN ĐENđã trở thành tri thức chung của nhân loại đó là: Các quy luật di truyền và ph- ơng pháp phát hiện ra chúng phơng pháp đó là nguồn gốc để MEN ĐEN và những ngời tiếp theo phát hiện ra các quy luật di truyền.Vì vậy bài tập nhận thức về quy luật di truyền về cơ bản là thực hiện phơng pháp phân tích di truyền. Cho nên trong quá trình dạy học giáo viên phải ý thức sâu sắc rằng dạy phơng pháp làm ra sản phẩm và hớng dẫn học sinh vận dụng quan trọng hơn nhiều so với việc dạy cho ng- ời học từng sản phẩm cụ thể. Các phơng pháp phân tích di truyên bao gồm phân tích các thế hệ lai và phơng pháp lai phân tích. B. Nội dung: 1. Ph ơng pháp phân tích các thế hệ lai: Phơng pháp phân tích thế hệ lai chính là phơng pháp phân tích cơ thể mà sách giáo khoa đã nói.Nhng chính lai phân tích cũng chính là phơng pháp phân tích cơ thể lai.Thực chất các bài tập nhận thức về quy luật di truyền đợc thiết kế dựa vào các phơng pháp phân tích di truyền nói trên. Do đó nếu học sinh nắm vững các ph- ơng pháp phân tích di truyền thì sẽ giải đợc các bài tập nhận thức một cách thuận lợi.Tuy nhiên, việc nhận thức đợc thực chất và mối quan hệ giữa các phơng pháp không đơn giản với học sinh. Do đó giáo viên phải chú trọng tới điều đó. Trong từng phơng pháp điều quan trọng không chỉ là việc trình bàycách thức tiến hành mà cần phải nhấn mạnh mục đích của nó. Ngời thực hiện: Trần Minh Huy 1 Sáng kiến kinh nghiệm Phớng pháp phân tích các thế hệ lai nhằm xác định các quy luật di truyền chi phối các tính trạng trong đó cần chú trọng các quy luật di truyền chi phối một tính trạng. Vì vậy khi trình các quy luật di truyền về một tính trạng hay lai một cặp tính trạng dứt khoát phải thể hiện phơng pháp này, nghĩa là sơ đồ lai đợc thể hiện từ P F 2 . Vì không dùng phơng pháp phân tích các thế hệ lai thì không xác định đợc quy luật di truyền chi phối nhiều tính trạng phơng pháp phân tích các thế hệ lai đợc thể hiện hàng loạt các quy luậ di truyền trừ liên kết gen và hoán vị gen. Nếu phép lai một tính trạng trình bày không tuân thủ theo phơng pháp phân tích các thế hệ lai (kể cả các phép lai nhiều tính trạng) sẽ tạo cho học sinh những nhận thức nhầm lẫn đáng tiếc. Tính chất di truyền của tính trạng do gen trong nhân chi phối hay sự phát hiện ra quy luật di truyền chi phối nó chỉ xác định khi biết đợc tỉ lệ phân ly của nó ở F 2 . Để làm sáng tỏ các ý tôi xin dẫn ra hai ví dụ sau: - Ví dụ 1: P(TC) Thân cao x thân lùn. F 1 : đều thân cao. F 2 : Ba thân cao một thân lùn. - Ví dụ 2: ở ngô P(TC) Thân cao x thân lùn. F 1 : đều thân cao. F 2 : 9 thân cao 7 thân lùn. Kết quả của hai phép lai cho thấy chiều cao của đậu Hà Lan tuân theo quy luật phân tính của Menden. Trong đó thân cao là trội hoàn toàn. Nh vậy, chiều cao của thân do một gen chi phối còn chiều cao của cây ngô bị chi phối do hai gen không Alen, trong đó thân cao do hai loại gen trội tác động bổ trợ tạo thành. Vì thử các phép lai chỉ dừng lại ở F 1 ( ví dụ ở cây ngô) rồi kết luận thân cao là trội hoàn toàn thì sẽ ảnh hởng âm tính tới nhận thức của học sinh. Điều này sẽ đợc nhân thêm ở hai ví dụ sau đây: - Ví dụ 1: ở gà P(TC) lông đen x lông trắng F 1 : xanh da trời. F 2 : 1 đen, 2 xanh da trời, 1 trắng. - Ví dụ 2: ở chuột P(TC) lông đen x lông trắng F 1 : xám nâu. F 2 : 9 xám nâu, 3 đen, 4 trắng. Từ hai sơ đồ lai trên ta thấy sự di truyền màu lông của gà là trội không hoàn toàn còn của chuột do sự tác động của hai gen không Alen. Màu xanh da trời đợc xác định là trội không hoàn toàn chỉ khi không biết đợc tỉ lệ phân tích ở F 2 là 1: 2 : 1. Cũng nh vậy màu xám nâu đợc hiểu do sự chi phối của hai gen không Alen chỉ khi đợc biết ở F 2 có tỉ lệ phân tính là 9: 3: 4. Tơng tự sự chứng minh cũng đợc thực hiện ở phép lai nhiều tính. - Ví dụ: ở đậu Hà Lan P(TC) thân cao, hạt vàng x thân lùn, hạt xanh. Ngời thực hiện: Trần Minh Huy 2 Sáng kiến kinh nghiệm F 1 : Đều vàng cao. F 2 : 9 vàng cao, 3 xanh cao, 3 lùn vàng, 1 lùn xanh. - Ví dụ 2: ở ngô P(TC) thân cao, hạt đỏ x thân lùn, hạt trắng. F 1 : Cao đỏ F 2 : 108 cao đỏ, 84 lùn đỏ, 27 cao vàng, 21 lùn vàng. 9 cao vàng: 7 lùn trắng. Trong sơ đồ lai ở ngô, cho rằng các gen tham gia chi phối các tính trạng nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau. Tỉ lệ phân ly ở từng loại tính trạng ở F 2 của đậu Hà Lan thân cao/thân lùn = 3: 1, hạt vàng/hạt xanh = 3:1. Suy ra chúng đều tuân theo quy luật phân ly. Nh vậy thân cao, hạt vàng ở F 1 đều là các tính trạng trội hoàn toàn. Còn ở ngô thân cao/thân lùn = 9:7, hạt đỏ/hạt vàng/hạt trắng = 12:3:1. Từ đó cho thấy thân cao hạt đỏ ở F 1 là các tính trạng bị chi phối bởi hai gen không Alen. Sự di truyền về hai tính trạng ở đậu Hà lan và ngô nói trên bị chi phối do quy luật phân ly độc lập. Những điều phân tích và chứng minh trên cho thấy tầm quan trọng của việc hiểu thực chất và trình bày đúng đắn phơng pháp phân tích các thế hệ lai. Do đó việc trang bị cho học sinh hiểu đợc thực chất của phơng pháp này sẽ giúp cho các em vừa vận dụng để giải bài tập nhận thức vừa tránh đợc những sai lầm có thể xảy ra. Việc thiết kế và giải bài tập nhận thức theo phơng pháp phân tích của thế hệ này đợc sử dụng nhiều trong khâu giới thiệu bài mới. Cách giải bài tập nhận thức này dựa vào số tổ hợp kiểu hình ở F 2 và phơng pháp quy nạp. Từ đó suy ra cơ chế tế bào học hay xác định sơ đồ lai. Thông qua đó xác định đợc quy luật di truyền chi phối kiểu hình. Điều đó đợc khái quát ở sơ đồ dới đây Kiểu hình P(TC) F 1 F 2 Điều kiện 1 QLDT Yêu cầu Kiểu gen P 2 F 1 3 F 2 Chiều nhận thức để giải 4 1, 2, 3 là các bớc giải Để minh hoạ điều trên tôi xin nêu ra các cách giải bài tập nhận thức về quy luật tơng tác các gen không Alen nh sau: P(TC) bí quả dẹt x quả dài F 1 quả dẹt F 2 9 quả dẹt, 6 quả tròn, 1 quả dài. Biện luận và xác định sơ đồ lai từ P F 2 dựa vào sơ đồ lai(1) lập luận và giải toán nh sau: Ngời thực hiện: Trần Minh Huy 3 Sáng kiến kinh nghiệm F 2 có tỉ lệ: 9 quả dẹt + 6 quả tròn + 1 quả dài = 16 F 1 phải dị hợp về hai cặp gen nhằm trên hai cặp nhiễm sắc thể tơng đồng thì mới có thể tạo ra đợc 4 loại giao tử vì(16 = 4 x 4). Xác định sơ đồ kiểu gen từ F 1 F 2 sau đó đối chiếu tỉ lệ kiểu gen và kiểu hình của F 2 từ đó suy ra kiểu gen của P có thể minh hoạ phép giải qua các bớc sau: F 2 : 9 + 6 + 1 = 16 = 4 x 4 (1) F 1 : DdFf (2) GF 1 : DF. Df, dF, df F 2 : 9(D-F-) 3(D-ff) 3(ddF-)1ddff 9 dẹt 6 tròn 1 dài (3) D: DDFF x ddff. 2. Phơng pháp lai phân tích: Phơng pháp phân tích di truyền thứ hai là lai phân tích. Phơng pháp này đợc trình bày sau khi học sinh đã đợc học quy luật phân tính. Tại đây lai phân tích đợc hiểu là phép lai đợc hiểu là phép lai giữa các phép lai mạng tính trạng trội với cá thế mang tính trạng lặn để kiểm tra kiểu gen của cơ thể mang tính trạng trội. Cần lu ý rằng, khác với phơng pháp phân tích các thế hệ lai trong lai phân tích tính chất di truyền của từng tính trạng đã đợc biết khái niệm lai phân tích trên đợc mở rộng ngay trong phạm vi của nhóm quy luật di truyền chi phối một tính trạng. Sau khi trình bày xong sự tơng tác bổ trợ qua sơ đồ lai ở bí ngô đã nêu trên ta thấy rằng muốn xác định kiểu gen của bất kỳ cây bí quả dẹt hay quả tròn nào của F 2 phải cho lai với cây quả dài, vì nó mang kiểu gen đồng hợp tử lặn ddff rồi căn cứ vào kết quả của phép lai để nhận biết đợc kiểu gen của đối tợng. Thực chất của phơng pháp lai phân tích: Pa: quả dẹt (F 2 ) x quả dài (D-F-) (ddff) Nếu Fa có 100% quả dẹt thì Fa (F 2 ) có kiểu gen: DDFF Hoặc 1 quả dẹt / 1 quả tròn Pa DdFF hoặc DDFf Hoặc 1 quả dẹt / 2 quả tròn / 1 quả dài: Pa DdFf từ đó lai phân tích đợc mở rộng là phép lai giữa cơ thể có kiểu hình do nhiều kiểu gen cùng quy định (đối t- ợng) với cơ thể có kiểu gen đồng hợp lặn. Nếu kết quả phép lai là đồng tính trội thì đối tợng có kiểu gen đồng hợp tử trội còn nếu có sự phân tính tuỳ thuộc vào từng tỉ lệ mà đối tợng dị hợp tử về một hay nhiều cặp gen. Khái niệm này bao quát cho các kiểu lai phân tích trên. Trong quy luật di truyền chi phối một tính trạng phép lai phân tích chỉ có tác dụng kiểm tra hay xác định kiểu gen của những kiểu hình có nhiều kiểu gen cùng quy định. Tuy nhiên nó không có khả năng phát hiện ra tính chất di truyền hay quy luật di truyền chi phối từng tính trạng. Nhng khi chuyển sang phép lai nhiều tính trạng thì phép lai phân tích còn có thêm một vai trò quan trọng nữa là phát hiện ra các quy luật di truyền chi phối nhiều tính trạng, nghĩa là xác định sự phân bố của các gen trên các nhiễm sắc thể chỉ lai phân tích mới xác Ngời thực hiện: Trần Minh Huy 4 Sáng kiến kinh nghiệm định đợc sự liên kết gen hoàn toà ở ruồi đực F 1 và tái tổ hợp gen ở ruồi cái F 1 trong thí nghiệm của Moocgan. Nh vậy hiểu đợc thực chất và ý nghĩa của lai phân tích học sinh có thể chủ động giải đợc bài tập nhận thức ở khâu cũng cố dựa vào kết quả về kiểu hình của Fa học sinh suy ra kiểu gen của Pa hoặc kiểu hình của Fa suy ra kiểu gen của Fa và kiểu gen của Pa có thể hình dung phép giải bài tập nhận thức liên quan đến phép lai phân tích qua sơ đồ: Kiều hình: Pa Fa Kiểu gen : Pa Fa Ví dụ: Tiếp theo bài tập nhận thức giới thiệu định luật phân ly độc lập Pa: hạt vàng, trơn x hạt xanh, nhăn Fa 1 vàng trơn, 1 vàng nhăn, 1 xanh trơn. Xác định kiểu gen của Pa. Sơ đồ giải: Fa: 1 + 1+ 1+ 1 = 4 Pa. AaBb Fa 1AaBb 1Aabb 1aabb 1aaBb Tóm lại: Những điều phân tích trên đều cho thấy mối quan hệ mật thiết giữa lai phân tích và phơng pháp phân tích các thế hệ lai. Trong đó phơng pháp phân tích các thế hệ lại là tiền đề của lai phân tích. Phơng pháp phân tích các thế hệ lai nhằm xác định tính chất di truyền của tính trạng nghĩa là xác định tính trạng đó do một hay nhiều kiểu gen quy định hay tính trạng đó trội hoàn toàn hay không hoàn toàn hoặc liên kết với giới tính. Còn mục đích của lai phân tích chủ yếu là xác định kiểu gen của đối tợng nhng chỉ tiến hành đợc khi đã biết đợc tính chất di truyền của tính trạng đợc xác định bởi phơng pháp phân tích các thế hệ lai. Vì vậy lai phân tích bao giừo cũng tiến hành sau phơng pháp phân tích các thế hệ lai. Ngời thực hiện: Trần Minh Huy 5 . Sáng kiến kinh nghiệm phơng pháp phân tích di truyền trong dạy học giải quyết Vấn đề A. Đặt vấn đề : Bài tập di truyền đối với các em học sinh lớp 9, . thân lùn, hạt xanh. Ngời thực hiện: Trần Minh Huy 2 Sáng kiến kinh nghiệm F 1 : Đều vàng cao. F 2 : 9 vàng cao, 3 xanh cao, 3 lùn vàng, 1 lùn xanh. - Ví