XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI - BÀI TẬP TỰ LỰC ĐỂ DẠY CHUYÊN ĐỀ DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ CHO HỌC SINH CHUYÊN SINH Người soạn: Nguyễn Thị Năm Trường THPT Chuyên Hưng Yên Thế kỉ 21 coi kỉ Tin học Sinh học Sự bùng nổ thơng tin có nguồn thơng tin Sinh học đặt người trước nhiều hội khơng thách thức Một thách thức khả thu thập xử lý thơng tin cho thật hiệu Điều địi hỏi cần phải có đổi dạy học Trong đó, trị cần phải người tự lực chiếm lĩnh kiến thức, thầy người tổ chức, trọng tài, cố vấn cho trò Xuất phát từ yêu cầu trên, viết mình, xây dựng hệ thống CH-BT (câu hỏi – tập) tự lực để tổ chức dạy học theo hướng tăng cường khả tự học học sinh chuyên Sinh dạy chuyên đề “Di truyền học quần thể” A- Một vài vấn đề CH – BT tự lực CH mệnh đề chứa đựng biết chưa biết Đó dạng cấu trúc ngôn ngữ diễn đạt nhu cầu, đòi hỏi hay mệnh lệnh cần giải Như vậy, thân CH chứa đựng hai yếu tố điều biết điều cần tìm Sự tương quan biết chưa biết thúc đẩy mở rộng hiểu biết người BT giao cho học sinh để vận dụng điều học Đó tốn CH mà hồn thành chúng, người học có hồn thiện tri thức hay kĩ định BT chứa đựng điều biết điều cần tìm hai yếu tố có mối quan hệ chặt chẽ với so với CH Từ điều biết qua loạt phép biến đổi tương đương, ta có điều cần tìm CH-BT tự lực CH-BT thiết kế cho trở thành “chương trình hành động” thời lượng định, nhằm định hướng trình tự lực nghiên cứu tài liệu (sách giáo khoa tài liệu bổ trợ) học sinh theo ý đồ giáo viên Hưng Yên – năm 2012 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… Vai trị CH-BT tự lực q trình dạy học Sinh học: - CH-BT tự lực phương tiện đắc lực để tổ chức trình hình thành kiến thức cho học sinh - CH-BT tự lực đặt người học vào tình có vấn đề kích thích người học, giúp người học ln đảm nhiệm tốt vai trị chủ thể q trình nhận thức - CH-BT tự lực cịn cơng cụ để giáo viên rèn luyện biện pháp logic, cách lập luận logic học sinh , phát huy lực nhận thức cho học sinh đồng thời hình thành kiến thức cho người học cách hệ thống - CH-BTtự lực giúp phát huy lực tự học, tự nghiên cứu tài liệu từ phát huy lực tư duy, sáng tạo học sinh Như vậy, CH-BT nói chung CH-BT tự lực nói riêng có vai trị quan trọng q trình dạy học Nhưng để đảm bảo tốt vai trị nó, CH-BT tự lực không yêu cầu người học liệt kê nội dung trình bày tài liệu cần yêu cầu phân tích, giải thích, chứng minh, tổng hợp, khái qt hố vấn đề trình bày tài liệu Hơn nữa, hiệu sử dụng CH-BT tự lực dạy học cao nhiều thiết kế cách có hệ thống, lơgic tồn lên lớp chun đề Có thể sử dụng hệ thống CH-BT với nhiều cách khác Trong trình dạy chuyên đề Di truyền quần thể, thường sử dụng hệ thống CH-BT tự lực theo hai cách sau: - Giáo viên phát trước cho học sinh hệ thống CH-BT tự lực, học sinh làm việc nhà theo nhóm cá nhân Ở khâu lên lớp, giáo viên tổ chức học sinh phát biểu ý kiến, tranh luận CH-BT giao Giáo viên chốt lại đáp án từ lưu ý học sinh vấn đề trọng tâm Ở đây, giáo viên đóng vai trị trọng tài cố vấn cho q trình học trị Tính tự lực học trị cao song người học phải mày mò thời gian dài thử sai không định hướng kịp thời - Trong trình lên lớp, GV tung dần CH-BT hệ thống CH-BT soạn trước để tổ chức hướng dẫn học sinh (cá nhân theo nhóm) làm việc độc lập với SGK Giáo viên đóng vai trị trọng tài cố vấn kịp thời uốn nắn nhữn cách tư chưa hướng học sinh Học trị phải thực q trình thử sai định hướng kịp thời nên đỡ tốn thời gian Tuy nhiên, tính tự lực không cao cách thứ Như vậy, cách có ưu nhược điểm khác nhau, vậy, theo nội dung kiến thức, đặc điểm người học mà thực tế, chúng tơi phối hợp linh hoạt hai cách để nâng cao hiệu CH-BT tự lực B Sử dụng hệ thống CH-BT tự lực dạy học chuyên đề Di truyền học quần thể I Mục tiêu dạy học chuyên đề Di truyền học quần thể Về kiến thức: - Phát biểu định nghĩa quần thể (xét mặt di truyền học) tần số alen, tần số kiểu gen Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… - Phân biệt kiểu quần thể ngẫu phối giao phối không ngẫu nhiên (giao phối gần, tự phối giao phối có lựa chọn) - Phát biểu nội dung, nêu ý nghĩa điều kiện nghiệm định luật Hácđi - Vanbec Xác định cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân di truyền - Trình bày cân di truyền quần thể trường hợp dãy alen, có khác biệt tần số alen hai giới đực và cân quần thể với gen NST giới tính Về kĩ năng: - Biết xác định tần số tương đối alen, kiểu gen, hệ số nội phối (hệ số cận huyết) trạng thái cân không cân di truyền quần thể Về thái độ: - Hình thành hoàn thiện lực tự lực làm việc với sách giáo khoa tài liệu tham khảo - Ý thức tính tất yếu tiến hố, yếu tố ảnh hưởng từ có ý thức bảo vệ môi trường, bảo vệ đa dạng sinh học,… II Hệ thống CH-BT tự lực dạy học chuyên đề Di truyền học quần thể Khái niệm quần thể đặc trưng di truyền quần thể a Nội dung - Định nghĩa quần thể…… - Đặc trưng di truyền quần thể => khái niệm vốn gen, tần số tương đối alen, tần số kiểu gen => Cách tính tần số tương đối alen tần số kiểu gen quần thể - Phân loại quần thể loài sinh sản hứu tính, giao phối vào khả giao phối tự ngẫu nhiên cá thể quần thể: quần thể ngẫu phối, quần thể tự phối, quần thể tự phối khơng hồn tồn b Câu hỏi – tập Câu 1: Ở bị: AA – lơng đen, Aa – lông khoang, aa – lông trắng Một quần thể bị có 1000 con, có 300 lông đen, 400 lông khoang, 300 lông trắng a Thế tần số tương đối alen tần số tương đối kiểu gen quần thể? b Xác định tần số tương đối kiểu gen AA, Aa, aa quần thể c Xác định tần số tương đối alen A a quần thể d Vận dụng trường hợp quần thể có số bị lơng đen, lơng khoang lông trắng tương ứng D, H, R Hướng dẫn giải: a Khái niệm tần số tương đối alen tần số tương đối kiểu gen quần thể: …… Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… b Tần số tương đối kiểu gen quần thể là: AA = 300/1000 =0,3 Aa = 400/1000 = 0,4 aa = 300/ 1000 = 0,3 c Tần số tương đối alen quần thể là: A = 0,3 + 0,4/2 = 0,5 a = 0,3+ 0,4/2 = 0,5 d Công thức tổng quát: - Tần số tương đối kiểu gen quần thể: dAA = D/(D+H+R) - hAa = H/(D+H+R) raa = R/(D+H+R) Tần số tương đối alen quần thể: pA = d + h/2 qa = r + h/2 Quần thể tự phối a Nội dung bản: - Các loại quần thể tự phối (tự thụ phấn giao phối cận huyết) - Công thức tổng quát - Đặc điểm di truyền quần thể tự phối  Hậu tự thụ phấn giao phối cận huyết qua nhiều hệ b Câu hỏi – Bài tập Câu 2: Ở cà chua, A – đỏ, a – vàng Cho cà chua đỏ dị hợp tử tự thụ phấn liên tiếp qua nhiều hệ a Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể sau hệ tự thụ phấn liên tiếp b Khái quát công thức với số hệ n c Xác định cấu trúc di truyền quần thể dAA + h Aa + raa = (0 ≤ d,h,r ≤1) sau n hệ tự thụ phấn liên tiếp d Nhận xét đặc điểm di truyền quần thể tự phối Hướng dẫn giải: a HS dựa vào bảng 20 (T82 SH12 NC) viết cấu trúc di truyền quần thể F1, F2,…  Sau hệ tự thụ phấn bắt buộc, tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa giảm nửa  Ở F5 tỉ lệ Aa (1/2)5, tỉ lệ AA = aa = [1- (1/2)5]/2 b Fn: [1 – (1/2)n]/2 AA + (1/2)n Aa + [1 – (1/2)n]/2 aa = c P: dAA + hAa + raa =  Fn: { d+h[1 – (1/2)n]/2 } AA + h(1/2)n Aa + { r+h[1 – (1/2)n]/2 }aa = Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… d Nhận xét - Tỉ lệ đồng hợp tăng, tỉ lệ dị hợp giảm - Tăng nguy bị thối hố giống alen lặn có hại có hội biểu kiểu hình Câu 3: a.Thối hố giống gì? Hãy giải thích ngun nhân thoái hoá giống b.Ở bồ câu, giao phối cận huyết xảy nghiêm ngặt Trong lứa, đôi bồ câu bố mẹ thường đẻ hai trứng Thơng thường, hai trứng nở thành trống mái Hai sau kết đơi với Tuy nhiên, người ta lại khơng thấy tượng thối hố giống phát sinh quần thể Hãy giải thích c Hiện tượng tự thụ phấn giao phối cận huyết có ý nghĩa thực tế chọn giống vật ni, trồng? Hướng dẫn giải: a - Định nghĩa thoái hoá giống:… - Nguyên nhân thoái hoá giống: Tự thụ phấn, giao phối cận huyết qua nhiều hệ => Tăng tỉ lệ kiểu gen đồng hợp, giảm tỉ lệ dị hợp => Gen lặn có hại bộc lộ kiểu hình => Giảm suất, chất lượng giống b Ở bồ câu: Các gen quần thể trạng thái đồng hợp giao phối cận huyết từ lâu đời Các gen lặn có hại đào thải qua tác dụng chọn lọc Vì vậy, quần thể khơng xuất hiện tượng thoái hoá giống c Ý nghĩa tượng tự thụ phấn giao phối cận huyết: - Tạo dòng, giống chủng => tạo ưu lai - Đánh giá giá trị alen đó, đặc biệt alen lặn - Củng cố đặc tính tốt giống sau đưa sản xuất đại trà thời gian Quần thể ngẫu phối khơng hồn tồn a Nội dung bản: Ngẫu phối khơng hồn tồn trường hợp quần thể vừa xảy ngẫu phối vừa nội phối Ví dụ: Hiện tượng giao phối cận huyết xảy anh chị em cô, chú, bác ruột Tự thụ phấn owr thực vật trường hợp cực đoan nội phối Giao phối cận huyết làm tăng tỷ lệ đồng hợp tử với mức giảm tỷ lệ dị hợp tử Giao phối cận huyết làm thay đổi tần số kiểu gen, không làm thay đổi tần số alen Tần số thể đồng hợp tử cao lý thuyết kết nội phối Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… Mức độ giao phối cận huyết quần thể biểu diễn hệ số cận huyết, F, tính theo phương trình: fdị hợp tử quan sát thực tế = f dị hợp tử tính thep lí thuyết x (1-F) = 2pq x(1-F) Trong f tần số kiểu gen Từ cơng thức ta có F = – fTT/fLT Khi F =1 tần số dị hợp quan sát thực tế = tức toàn quần thể trạng thái dị hợp tử b Quần thể nội phối n hệ, tỉ lệ kiểu gen Aa tính theo cơng thức: 2pq(1-F)n Câu hỏi - tập Câu 4: Trong quần thể yến mạch hoang dại, tần số đồng hợp tử trội, dị hợp tử đồng hợp tử lặn tương ứng là: 0,67; 0,06 0,27 Hãy tính hệ số nội phối quần thể Hướng dẫn giải: Tần số alen: p = 0,67 + (1/2)(0,6) = 0,7; q = – 0,7 = 0,3 Tần số dị hợp tử theo lý thuyết: 2pq = 2(0,3)(0,7) = 0,42 Hệ số nội phối = – (0,06/0,42) = 0,86 Câu 5: Một quần thể có tần số alen A 0,6 Giả sử ban đầu quần thể đạt trạng thái cân di truyền Sau số hệ giao phối thấy tần số kiểu gen aa 0,301696 Biết quần thể xảy nội phối với hệ số 0,2 Tính số hệ giao phối? Hướng dẫn giải : Tần số alen a 0,4 Do quần thể đạt trạng thái cân nên cấu trúc quần thể là: 0,36AA+ 0,48Aa + 0,16aa = Sau số hệ giao phối, tần số aa là: 0,301696 => Tần số kiểu gen aa tăng là: 0,301696 - 0,16 = 0,141696 => Tần số Aa giảm là: 0,141696 x = 0,283392 => Tần số Aa sau n hệ giao phối là: 2pq(1 - f)n = 0,48(1 - f)n = 0,48.0,8n  Tần số Aa giảm là: 0,48 – 0,48.0,8n = 0,283392  n = Vậy số hệ giao phối Câu : Một quần thể ngẫu phối có tần số alen sau: p(A) = 0,7; q(a) = 0,3.Giả sử quần thể ban đầu đạt trạng thái cân di truyền Sau hệ giao phối cấu trúc di truyền quần thể sau: 0,65464 AA + 0,09072 Aa + 0,25464 aa = Biết xảy tượng nội phối Tính hệ số nội phối? Hướng dẫn giải : Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… - Tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa theo lí thuyết : 2pq = 2x0,7x0,3 = 0,42 - Hệ số nội phối F = – fAaTT/fAaLT = – 0,09072/0,42 = Câu : Một quần thể có 150 cá thể, số kiểu gen nhóm máu MN quan sát 60MM, 36 MN, 54NN a Hãy tính F b Nếu quần thể thứ hai lồi có tần số alen giống hệt quần thể thứ hệ số nội phối nửa so với quần thể thứ Hãy tính tỉ lệ kiểu gen dị hợp tử quan sát quần thể Hướng dẫn giải : a Tần số tương đối alen quần thể : pA = 0,52, qa = 0,48  Tần số kiểu gen dị hợp theo lí thuyết : 2pq = 2x0,52x0,48  Tần số kiểu gen dị hợp thực tế : 36/150 = 0,24  Hệ số nội phối F : F = – 0,24/(2x0,52x0,48) = 0,52 b Hệ số nội phối quần thể thứ hai : 0,52/2 = 0,26  Tần số kiểu gen dị hợp tử quan sát thực tế quần thể : 2x0,48x0,52 (1 – 0,26) = 0,37 Quần thể giao phối ngẫu nhiên • Đặc điểm di truyền quần thể giao phối ngẫu nhiên a Nội dung bản: - Ngẫu phối xem đặc trưng quần thể giao phối => quần thể giao phối xem đơn vị sinh sản, đơn vị tồn loài tự nhiên  Quan hệ sinh sản sở để đảm bảo cho quần thể tồn không gian theo thời gian - Đặc điểm bật quần thể giao phối: Tính đa hình kiểu gen kiểu hình  Ngun nhân tính đa hình quần thể giao phối: Quá trình giao phối  Ý nghĩa tính đa hình: Giúp quần thể thích nghi linh hoạt trước thay đổi điều kiện môi trường - Cách tính số kiểu gen quần thể giao phối trường hợp: + Xét đến locus gen đa alen + Xét nhiều locus gen phân ly độc lập + Nhiều locus gen phân bố cặp NST tương đồng b Câu hỏi – tập Câu 8: Một locus gen A có n alen, thiết lập cơng thức tính số kiểu gen có Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… quần thể lôcus gen Hướng dẫn giải: Trong tế bào sinh dưỡng, NST tồn thành cặp tương đồng, gen tồn thành cặp alen Giả sử n alen locus A A1, A2,…., An Khi ta thấy cách phân bố alen NST cặp tương đồng sau: NST2 A1 A2 …… An A1 A1A1 A1A2 A1A A1An A2 - A2A2 A2A… A2An … - - …… A…An An - - - AnAn NST1  Số kiểu genvới locus A có quần thể là; n + (n-1) + (n-2) + ……+ = n(n+1)/2 (Lưu ý: Có thể thiết lập cơng thức theo cách khác quy nạp, đưa cách nhằm tạo cho học sinh tư trường hợp nhiều locus gen liên kết cặp NST tương đồng ) Câu 9: Trong quần thể, người ta xét locus gen A, B, C phân ly độc lập nằm NST thường Trong đó, locus A có alen, locus B có alen, locus C có alen Hãy xác định số kiểu gen có quần thể Hướng dẫn giải: Trong trường hợp locus gen phân li độc lập số kiểu gen tích số kiểu gen locus Trong này, số kiểu gen có quần thể là:` 3(3+1)/2 + 4(4+1)/2 + 5(5+1)/2 = 31 (kiểu gen) Câu 10: Trong quần thể, xét locus gen A, B,C, locus có alen Hãy xác định số kiểu gen có quần thể trường hợp sau: a Locus A B liên kết với phân li độc lập với locus C Cả ba gen nằm NST thường b Ba locus gen A, B, C liên kết nằm NST thường c Ba locus gen A, B, C liên kết với nằm NST giới tính X vùng khơng tương đồng với Y d Hãy thiết lập cơng thức tính số kiểu gen có quần thể trường hợp: Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… - n gen liên kết NST thường - n gen liên kết NST giới tính X vùng không tương đồng Y Hướng dẫn giải: a - Số kiểu gen tạo thành từ hai locus A B: Hai locus gen có số cách phân bố NST (hay số loại giao tử tạo thành từ hai locus A B) 22 = 4, giả sử AB, Ab, aB, ab Trong tế bào sinh dưỡng, NST tồn thành cặp tương đồng, kiểu gen có tổ hợp theo bảng sau: NST1 AB Ab aB ab AB AB/AB AB/Ab AB/aB AB/ab Ab - Ab/Ab Ab/aB Ab/ab aB - - aB/aB aB/ab ab - - - ab/ab NST  Các kiểu gen có: 4+3+2+1 = 4(4+1)/2 = 10 (kiểu gen) (Học sinh liệt kê kiểu gen có cách khó sử dụng để xây dựng cơng thức tổng qt chúng tơi đưa cách trình bày trên) - Số kiểu gen tạo thành từ locus C: - C phân li độc lập với A B nên số kiểu gen có quần thể xét tới locus gen là: x 10 = 30 b Ba locus gen A, B, C liên kết nằm NST thường - Số kiểu giao tử tạo thành từ locus gen (số cách phân bố gen trên NST cặp tương đồng) là: 23 = Đó giao tử ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, abc,  Các kiểu gen có quần thể xét tới ba locus gen mô tả bảng sau: NST1 ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC Abc ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC Abc NST2 ABC Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… ABc Abc - - ABc ABc ABc Abc aBC ABc abC abc - AbC AbC AbC AbC AbC AbC Abc aBC aBc abC Abc - Abc Abc aBc Abc Abc aBC Abc abC abc - aBC aBC aBC aBC aBc abC abc - aBc aBc aBc abC abc - abC abC abC abC - aBc aBc aBc - ABc aBC aBC - ABc Abc Abc AbC AbC - ABc ABc AbC - abc - Abc - - - - - - - - - - - - - - - Abc  Số kiểu gen có quần thể: + + …+ = 8(8+1)/2 = 23(23+ 1)/2= 36 c Ba locus gen A, B, C liên kết với nằm NST giới tính X vùng khơng tương đồng với Y - Số loại kiểu gen có giới XX số kiểu gen có trường hợp locus gen liên kết NST thường (36) - Số loại kiểu gen có giới XY (hoặc XO) số loại giao tử (8) - Vậy số loại kiểu gen cần xác định là: 36 + = 44 d Công thức tổng quát - Trường hợp n gen liên kết NST thường Số loại kiểu gen = 2n(2n+1)/2 - Trường hợp n gen liên kết NST giới tính X vùng không tương đồng Y Số loại kiểu gen = 2n(2n+1)/2 + 2n = 2n(2n + 3)/2 Câu 11: Cho locus gen liên kết với NST thường Hãy tính số kiểu gen có quần thể biết gen A có alen, B có alen C có alen Hướng dẫn giải: - Số loại giao tử tạo thành từ locus gen là: 2x3x4=24(loại giao tử)  Số loại kiểu gen tạo thành từ locus gen là: 10 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… 24(24+1)/2 = 300 (loại kiểu gen) • Định luật Hácđi – Vanbéc a Nội dung - Nội dung định luật:………… - Chứng minh: ………… - Điều kiện nghiệm đúng:…………………… - Ý nghĩa định luật: + Định luật Hácđi-Vanbec phản ánh trạng thái cân di truyền quần thể Nó giúp giải thích thiên nhiên có quần thể tồn trạng thái cân ổn định khoảng thời gian tương đối dài + Dựa vào định luật Hacđi – Vanbec, vào tỉ lệ kiểu hình người ta suy tỉ lệ kiểu gen, tần số tương đối alen ngược lại  Trong di truyền học người, cách kết hợp di truyền học quần thể với phương pháp di truyền người, người ta dự đốn khả xuất bệnh, tật di truyền quần thể, gia đình hay đứa cặp vợ chồng  Định luật Hácđi – Vanbec không góp phần làm sáng tỏ số điểm cịn hạn chế học thuyết Đácuyn mà giúp đánh giá cách định lượng tác động nhân tố tiến hoá đến cấu trúc di truyền quần thể, qua giúp phán đốn chiều hướng q trình tiến hố - Định luật giao phối ổn định (của Pirson): Trong quần thể ngẫu phối, xét locus gen nằm NST thường, trạng thái cân locus gen đạt qua hệ ngẫu phối  Trạng thái cân di truyền quần thể đạt qua ngẫu phối không phụ thuộc vào cấu trúc (di truyền) ban đầu quần thể  Ngẫu phối nhân tố quan trọng tạo trì trạng thái cân di truyền quần thể b Câu hỏi – Bài tập Câu 12: Phát biểu nội dung định luật Hácđi – Vanbec Hãy chứng minh nội dung định luật phân tích điều kiện nghiệm định luật Hướng dẫn giải: Nội dung SGK 12 Câu 13: Cho quần thể có cấu ttrúc di truyền: dAA + hAa + raa = Hãy chứng minh cấu trúc di truyền quần thể đạt sau hệ ngẫu phối Hướng dẫn giải: Tính tần số tương đối alen => Xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ kế sau từ chứng minh cấu trúc khơng đổi qua hệ ngẫu phối (đã đạt trạng thái cân bằng) 11 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… Câu 14: Ở người, A- bình thường, a- bạch tạng Trong quần thể người trạng thái cân di truyền locus gen có tỉ lệ người bị bạch tạng 1/10000 a Hãy viết cấu trúc di truyền quần thể vầ tính tần số tương đối alen b Trong quần thể trên, tính xác suất để cặp vợ chồng bình thường sinh đứa đầu lòng bị bệnh Hướng dẫn giải: a - Tần số alen a là: q2= 0,0001 => q = 0,01 => Tần số alen A p = 0,99 => Cấu trúc di truyền quần thể : 0,992AA + 2x0,99x0,01Aa + 0,012aa = b – Để cặp vợ chồng bình thường sinh bị bệnh => họ có kiểu gen Aa => Xác suất cần tính : (2x0,99x0,01)2 x (1/4) = … Câu 15 : Cho quần thể thực vật hệ xuất phát có 1/2Aa 1/2aa Xác định cấu trúc di truyền quần thể sau hệ ngẫu phối liên tiếp Hướng dẫn giải : - Tần số tương đối alen quần thể : A/a = 0,25/0,75 - Sau hệ ngẫu phối, quần thể trạng thái cân di truyền Vì cấu trúc di truyền quần thể sau hệ ngẫu phối liên tiếp : 0,252 AA + 0,25 0,75 Aa + 0,752aa =1 • Sự cân quần thể với gen nằm NST giới tính X vùng khơng tương đồng Y a Nội dung bản: Xét gen có alen A a nằm nhiễm sắc thể giới tính X (Y khơng mang gen tương ứng), đực XY, XX quần thể hình thành kiểu gen là:XAXA, XAXa, XaXa, XAY, XaY Gọi p tần số alen A, q tần số alen a NST X phân bố không đồng đều: 2/3 thể ♀, 1/3 thể ♂.Cho nên, alen tương ứng quần thể phân bố không đồng thể đực Theo định luật Hacđi Vanbec => quần thể trạng thái cân tần số alen thành phần kiểu gen quần thể không đổi qua hệ ngẫu phối  Tần số tương đối alen hai giới phải cấu trúc di truyền vế 12 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… quần thể trạng thái cân Vế ♀: XAXA, XAXa, XaXa với tần số alen tương ứng p2, 2pq, q2 Vế♂: XAY, XaY có tần số tương ứng p,q  Tần số alen A cá thể ♀: p2 + pq; Tần số alen a cá thể ♀: pq + q2  Tần số alen A cá thể ♂: p; Tần số alen a cá thể ♂: q  Tần số chung alen quần thể giới đực số lượng cá thể đực quần thể là: pA = pA♂ + pA♀ = (p♂ + 2p♀)/3 => qa = - pA - Nếu giá trị pA♂ = pA♀ => quần thể đạt trạng thái cân cân sau hệ ngẫu phối - Nếu pA♂╪ pA♀ => quần thể khơng đạt trạng thái cân hệ thứ nhất, thứ hai mà phải qua nhiều hệ ngẫu phối đạt trạng thái cân - Tương tự với gen NST thường, giá trị chung pA qa quần thể không đổi quần thể tiến tới trạng thái cân quần thể thoả mãn điều kiện nghiệm định luật Hácđi – Vanbéc, tần số tương đối alen giới lại thay đổi theo quy luật tần số alen giới bị dao động qua thể hệ giao động diễn theo quy luật: p'♂,q'♂ (con) = p,q (mẹ) p giới trung bình cộng p bố mẹ q giới đời trung bình cộng q bố mẹ p'♀,q'♀ (con) = (p♂ + p♀), (q♂ + q♀), b.Câu hỏi – Bài tập Câu 16: Chứng minh trường hợp gen vùng khơng tương đồng Y: có alen nằm NST giới tính X a Quần thể đạt trạng thái cân di truyền tần số tương đối alen hai giới phải cấu trúc di truyền vế quần thể trạng thái cân b Ở hệ xuất phát, tần số tương đối alen hai giới quần thể đạt trạng thái cân sau hệ ngẫu phối Nếu hệ xuất phát, tần số tương đối alen hai giới khác quần thể đạt trạng thái tiệm cận với trạng thái cân sau nhiều hệ ngẫu phối Gợi ý: Vận dụng tượng di truyền chéo quần thể, lập bảng để xác định cấu trúc di truền quần thể sau hệ ngẫu phối Ở hệ, tính tần số tương đối alen thành phần kiểu gen so sánh với hệ liền trước 13 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… Câu 17: Ở quần thể trùng ngẫu phối, giới đực có 10% m tr ắng, giới có 1% mắt trắng, lại mắt đỏ Hãy xác định tần số tương đối alen tần số phân bố kiểu gen quần thể Biết giới đực XY Hướng dẫn giải: Theo quần thể trùng kiểu hình mắt trắng biểu nhiều đực (XY) → chứng tỏ di truyền màu mắt liên kết với giới tính gen quy định tính trạng mắt gen lặn Quy ước: Gen A quy định mắt đỏ Gen a quy định mắt trắng Trong quần thể có 10% đực mắt trắng có kiểu gen XaY; 1% mắt trắng có kiểu gen XaXa Ta có 10%XaY = 0,1Xa x Y (1) 1%XaXa = 0,1Xa x 0,1Xa - (2) Từ (1) (2) suy ra: Tần số alen a giới đực giới 0,1, Tần số alen A là: – 0,1 = 0,9 Cấu trúc di truyền quần thể côn trùng là: ♂ ♀ 0,9XA 0,1Xa 0,9XA 0,81XAXA 0,09XAXa 0.1Xa 0,09XAXa 0,01XaXa 0,9XAY 0,1XaY Y +Tỉ lệ kiểu gen giới đực là: + Tỉ lệ kiểu gen giới cái: 0,9XAY : 0,1XaY 0,81XAXA : 0,18XAXa : 0,01XaXa + Tỉ lệ kiểu gen chung hai giới : 0,45XAY + 0,05XaY + 0,405XAXA + 0,09XAXa + 0,05XaXa = Câu 18: Bệnh mù màu ( mù màu đỏ mù màu lục) gen lặn nhiễm sắc thể X quy định Cho biết quần thể người tần số nam bị bệnh mù màu 0,08 Hãy tính tần số nữ bị mù màu tần số nữ bình thường khơng mang alen gây bệnh (Đề thi chọn HSG quốc gia năm 2003) Hướng dẫn giải: 14 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… - Giả sử quần thể trạng thái cân di truyền locus gen xét Quy ước: A – bình thường, a – mù màu Khi đó, ta có: Tần số tương đối alen hai giới phải cấu trúc di truyền vế quần thể trạng thái cân Vế ♀: XAXA, XAXa, XaXa với tần số alen tương ứng p2, 2pq, q2 Vế♂: XAY, XaY có tần số tương ứng p,q q = 0,08  p = 0,92  Tần số nữ bị mù màu XaXa 0,082  Tần số nữ bình thường không mang alen gây bệnh là: 0,922 Câu 19: Một quần thể có cấu trúc di truyền: pA♂= 0,8; qa♂= 0,2 pA♀= 0,4; qa♀= 0,6 a Xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ b Viết cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân c Nhận xét xu hướng biến động tần số alen quần thể quần thể đạt trạng thái cân di truyền Biết locus gen nằm NST giới tính X vùng khơng tương đồng Y Giới đực : XY, giới XX Hướng dẫn giải: a Ở hệ sau: - Tần số kiểu gen giới đực (con) tần số alen alen giới (mẹ): pA♂ = 0,4; qa♂ = 0,6  Tần số kiểu gen quần thể giới đực (con) là: 0,4AY + 0,6aY - Sự phân bố kiểu gen giới thể bảng sau: pA♂= 0,8 qa♂= 0,2 pA♀= 0,4 0,32 AA 0,08 Aa qa♀= 0,6 0,48 Aa 0,12 aa ♂ ♀  Tần số kiểu gen giới cái: 0,32 AA + 0,56 Aa + 0,12 aa =  Cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ là: 15 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… 0,16AA + 0,28Aa + 0,06aa +0,2AY + 0,3aY = b - Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân bằng: Khi quần thể trạng thái cân bằng, tần số tương đối alen giới tần số tương đối alen chung quần thể: qa = 0,2/3 + 0,6x2/3 = 0,467 => pA = 0,4x2/3 + 0,8/3 = 0,533  Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân là: 0,5332 /2AA + 2x0,467x0,533/2Aa + 0,4672/2aa +0,533/2 AY + 0,467/2 aY = c - Từ câu a ta có: Tần số alen a hệ giới là: q'a♀= 0,12 + 0,56/2 = 0,4 Tần số alen A hệ giới là: p'A♀= 0,6 Như vậy, qa♀ hệ bố mẹ = 0,6 => q'a♀ ( con) = 0,4 = (0,2 + 0,6) qa♂ hệ bố mẹ = 0,2 => q'a♂ ( con) = 0,6 qa chung = 0,467 =>q'a chung = 0,4 + 0,6 = 0,467 Nhận xét: +Tần số alen chung không thay đổi tần số alen kkhi quần thể đạt trạng thái cân + q'♂ = q♀ ; q'♀ ( con) = ( q♂ + q♀ ) + q'♂ > 0,467 > q'♀ , ngược lại q♀ >0,467 > hai giới bị dao động q♂ Ở hệ tần số alen + Hiệu giá trị q'♂ với q'♀ thệ hệ 0,2 = so với q♂ với q♀ hệ bố mẹ Như vậy, sau hệ chênh lệch tần số hai giới giảm tiến tới – quần thể đạt trạng thái cân => Qua hệ ngẫu phối liên tiếp, quần thể dần tiệm cận trạng thái cân Tuy nhiên, trạng thái cân quần thể đạt số hệ ngẫu phối đủ lớn Câu 20: Trên quần đảo biệt lập có 5800 người sống, có 2800 nam giới số có 196 nam bị mù màu xanh đỏ Kiểu mù màu gen lặn a nằm NST X kiểu mù màu khơng ảnh hưởng tới thích nghi cá thể Khả có phụ nữ đảo bị mù màu xanh đỏ bao nhiêu? 16 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… Hướng dẫn giải Gọi p tần số alen A (p +q = 1; p, q > 0); q tần số alen a Cấu trúc di truyền nam: pXAY + qXaY = 196 = 0,07 2800 Theo bài: qXaY = => p = – 0,07 = 0,93 Cấu trúc di truyền nữ: p2XAXA + 2pqXAXa + q2XaXa =  0,8649.XAXA + 0,1302.XAXa + 0,0049XaXa =  Tần số cá thể nữ bình thường là: 0,8649 + 0,1302 = 0,9951 => Tần số để 3000 cá thể nữ bình thường là: 0,99513000 =>Tần số để có phụ nữ bị bệnh mù màu là: - 0,99513000 • Thiết lập trạng thái cân di truyền cho hai hay nhiều locus gen a Nội dung bản: - Xét locut den dị hợp tử Aa Bb, quần thể có kiểu gen (gen cặp gen nằm hai cặp nhiễm sắc thể tuơng đồng khác :AABB, AABb, AaBB, Aabb, aaBB, aaBb, Aabb, aabb - Nếu gọi p, q, r s tần số alen A, a ,B, b tần số kiểu gen trạng thái cân kết triển khai đa thức: (pA+ qa)2 (rB + sb)2 = (prAB+ ps Ab+ qraB + qsab)2 Hay đa thức: (p2AA + 2pqAa + q2aa) (r2BB + 2rsBb + s2bb) = p2 r2 AABB + p2rsAABb + p2s2AAbb + 2pqr2AaBB + 4pqrsAaBb + 2s2pqAabb + q2r2aaBB + 2q2rsaaBb + q2s2aabb = - Nếu quần thể khởi đầu cá thể dị hợp tử AaBb với tần số alen (nghĩa p = q = r = s = 0,5) bốn kiểu giao tử (AB,Ab,aB,ab) sinh với tần số cân (AB = Ab = aB = ab = 0,25) sau hệ ngẫu phối quần thể đạt trạng thái cân di truyền - Xét ví dụ khác: Nếu quần thể khởi đầu có kiểu gen AABB aabb có loại giao tử sinh (AB ab), trạng thái cân di truyền cho kiểu gen đạt hệ sau thiếu hầu hết 17 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… kiểu gen (như AAbb, aaBB…) Như vậy, quần thể khởi đầu có tần số alen khơng cần nhiều hệ ngẫu phối liên tiếp thiết lập tần số cân cho giao tử trạng thái cân di truyền cho quần thể thiết lập Trong trường hợp có hai câu hỏi đặt là: Tần số tần số cân cho giao tử? Tần số đạt sau hệ ngẫu phối? Các loại giao tử chia thành hai nhóm: giao tử “đồng trạng thái” (như AB ab), giao tử “đối trạng thái” (như Ab aB) Vì tần số gen giao tử “đồng trạng thái” tần số gen giao tử “đối trạng thái” chúng đạt trạng thái cân bằng, ta có: AB x ab = Ab x aB Ví dụ, tần số alen A B 0,6; a b 0,4 tần số giao tử trạng thái cân là: 0,36 x 0,16 = 0,24 x 0,24 hay 0,0576 = 0,0576 - Nếu có sai khác giao tử “đồng trạng thái” “đối trạng thái” quần thể đầu khác biệt khác biệt tần số giao tử phải loại bỏ để đạt trạng thái cân Nếu ta kí hiệu độ khác biệt K số dương, nghĩa (Ab)(aB) – (AB)(ab) = K, để cân bằng, loại giao tử nhóm “đồng trạng thái” phải thêm vào lượng giao tử K Nếu K âm ngược lại Như vậy, K = tần số giao tử đạt trạng thái cân b Câu hỏi – Bài tập Câu 21: Một quần thể có cấu trúc di truyền 30%AABB : 30%AAbb : 30%aaBB : 10%aabb Xác định tần số giao tử cân Hướng dẫn giải: Quần thể khởi đầu Kiểu giao tử Tần số khởi đầu Tần số cân 30%AABB AB 0,3 0,3+K 30%Aabb Ab 0,3 0,3-K 30%aaBB aB 0,3 0,3-K 10%aabb Ab 0,1 0,3+K Trong trường hợp K= (Ab) x ( aB) – (AB) x (ab) = 0,06 trạng thái cân thiết lập sau: 18 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… Thế hệ Lượng giao tử thêm vào(AB ab) bớt (Ab aB) AB Ab aB ab 0,3 0,3 0,3 0,1 0,5K 0,33 0,27 0,27 0,13 0,75K 0,345 0,255 0,255 0,145 0,875K 0,3525 0,2475 0,2475 0,1525 0,9375K 0,35625 0,24375 0,24375 0,15625 Cân K 0,36 0,24 0,24 0,16 Nhận xét: + Sau hệ, mức độ khác biệt tỉ lệ giao tử so với tỉ lệ cuối đạt trạng thái cân giảm nửa + Nếu gặp tập tương tự, ta việc xác định tỉ lệ loại giao tử khởi đầu, xác định K → giao tử trạng thái cân Câu 22: Ở loài thực vật, alen A quy định hạt vàng, alen a quy định hạt xanh, alen B quy định hạt trơn, alen b quy định hạt nhăn Tỉ lệ giao tử: AB = Ab = 0,3 aB = ab = 0,2 Cho biết gen nằm nhiễm sắc thể khác Hãy xác định tần số alen tỉ lệ hạt vàng nhăn xanh trơn Hướng dẫn giải: -Tần số alen là: +Tần số alen A: pA = 0,3 + 0,3 = 0,6; Tần số alen a : pa = 0,2 + 0,2 = 0,4 +Tần số alen B: rB = 0,3 + 0,2 = 0,5; Tần số alen b : sb = 0,2 + 0,3 = 0,5 -Tỉ lệ loại kiểu hình: + Kiểu hình vàng, nhăn có kiểu gen : A-bb Ta có: (0,3Ab + 0,2ab) ( 0,3Ab +0,2ab) → 0,09AAbb + 0,06Aabb + 0,06Aabb = 0,21 +Kiểu hình xanh, trơn có kiểu gen aaBTa có: (0,2aB + 0,2ab) (0,2aB + 0,2ab) → 0,04aaBB + 0,04aaBb + 0,04aaBb = 0,12 Vậy, tỉ lệ hạt vàng, nhăn 0,21 xanh trơn 0,12 Câu 23: Một quần thể ngẫu phối có tần số alen A= 0,6; a = 0,4 ; B = 0,5 ; b=0,5 19 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… Xác định tần số loại giao tử AB, Ab, aB, ab cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ sau ngẫu phối Cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ có đạt trạng thái cân khơng? Biết alen nằm nhiễm sắc thể khác Hướng dẫn giải: - Đề không cho tần số kiểu gen mà cho tần số alen quần thể hệ xuất phát, ta xác định tần số kiểu gen tần số giao tử quần thể hệ thứ sau ngẫu phối, trừ quần thể trạng thái cân Khi quần thể trạng thái cân ta có: - Tần số loại giao tử quần thể: AB = 0,6x0,5 = 0,3 - Ab = 0,6x0,5 = 0,3 aB = 0,4x0,5 = 0,2 ab = 0,4x0,5 = 0,2 Cấu trúc di truyền quần thể triển khai biểu thức: (0,3AB: 0,3Ab:0,2aB:0,2ab)2 = Câu 24: Một quần thể cấu trúc di truyền là: 0,4AABB : 0,6AaBb Quần thể cho trạng thái cân hay chưa?Hãy tìm số tần số cân giao tử AB, Ab, aB, ab Hướng dẫn giải: - Tần số giao tử quần thể cho: AB = 0,4 + 0,6/4 = 0,55 Ab = aB = ab = 0,6/4 = 0,15 AB x ab = 0,55x0,15 ≠ 0,15x0,15 = Ab x aB  Quần thể cho chưa trạng thái cân di truyền - Tần số tương đối alen locus gen quần thể là: pA = 0,7 qa = 0,3 rB = 0,7 sb = 0,3  Tần số cân giao tử là: AB = 0,49 • Ab = 0,21 aB = 0,21 ab = 0,09 Trạng thái cân di truyền quần thể trường hợp gen đa alen (dãy alen) a Nội dung - Một gen có n alen A1, A2, , An với tần số tương ứng x1, x2, , xn Khi quần thể trạng thái cân locus gen cấu trúc di truyền quần thể triển khai biểu thức: (x1A1 + x2A2 + + xnAn )2 = - Trạng thái đạt sau hệ ngẫu phối b Câu hỏi – Bài tập Câu 25: Cho quần thể người trạng thái cân hệ nhóm máu A, B, O Quần thể có tần số tương đối nhóm máu là: 20 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể… A = 0,36 B = 0,23 O = 0,33 AB = 0,08 Hướng dẫn giải: Gọi tần số tương đối alen A, B, O p, q, r Cấu trúc di truyền quần thể triển khai biểu thức: (pA +qB + rO )2 = Từ suy hệ phương trình ẩn Giải hệ ta có tần số tương đối alen A, B, O • Trạng thái cân di truyền quần thể tần số tương đối alen hai giới khác nhau, gen nằm NST thường a Nội dung Trong thực tế, có nhiều trường hợp tần số tương đối alen hai giới không (giả sử tần số A, a giới đực tương ứng p1, q1 p2, q2) chăn ni Khi đó: - Thế hệ ngẫu phối thứ có vai trị trung hồ tần số tương đối alen hai giới p = (p1+p2)/2 - q = (q1+q2)/2 Ở hệ ngẫu phối thứ hai cấu trúc di truyền quần thể đạt trạng thái cân bằng: p2AA + 2pq Aa+ q2aa = b Câu hỏi – Bài tập Câu 26: Cho quần thể có tần số tương đối alen A, a giới đực là: p1 = 0,8, q1 =0,2 p2 = 0,4, q2 = 0,6 Xác định cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân di truyền Hướng dẫn giải: - Tần số tương đối alen chung quần thể là: p A= (0,8+0,4)/2 = 0,6 - qa = (0,2+0,6)/2 = 0,4 Cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân di truyền là: 0,36AA + 0,48Aa + 0,16aa = 21 .. .Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể? ?? Vai trị CH-BT tự lực q trình dạy học Sinh học: - CH-BT tự lực phương tiện đắc lực để tổ chức trình... sinh học, … II Hệ thống CH-BT tự lực dạy học chuyên đề Di truyền học quần thể Khái niệm quần thể đặc trưng di truyền quần thể a Nội dung - Định nghĩa quần thể? ??… - Đặc trưng di truyền quần thể =>... trúc di truyền quần thể hệ thứ là: 15 Xây dựng hệ thống câu hỏi – tập tự lực để dạy chuyên đề Di truyền học quần thể? ?? 0,16AA + 0,28Aa + 0,06aa +0,2AY + 0,3aY = b - Cấu trúc di truyền quần thể