Ôn tập Sinh học 12 - Chuyên đề: Di truyền quần thể

Nội dung tài liệu: Ôn tập Sinh học 12 - Chuyên đề: Di truyền quần thể

1. Chuyên đề: Di truyền quần thể I. HỆ THỐNG KIẾN THỨC A. Quần thể là gì? 1. Khái niệm Quần thể : là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng sống trong một khoảng không gian xác định, ở vào một thời điểm xác định và có khả năng sinh sản ra thế hệ mới. 2. Phân loại: Xét về mặt di truyền của quần thể ở các loài sinh sản hữu tính người ta chia làm 2 loại: + Quần thể tự phối + Quần thể giao phối B. Các đặc trưng di truyền của quần thể 1. Mỗi quần thể có vốn gen đặc trưng - Vốn gen của quần thể: Là tập hợp tất cả các alen của các gen có trong quần thể. 2. Các đặc điểm của vốn gen được thể hiện thông qua những yếu tố nào ? - Mỗi quần thể có 1 vốn gen đặc trưng thể hiện ở tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể. * Vốn gen : tập hợp tất cả các alen có trong quần thể ở một thời điểm xác định. - Đặc điểm của vốn gen thể hiện qua tần số alen và tần số kiểu gen * Tần số alen: - Tỉ lệ giữa số lượng alen nào đó trên tổng số alen của các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định. * Tần số kiểu gen của quần thể: - Tần số của một loại kiểu gen nào đó trong quần thể được tính bằng tỉ lệ giữa số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể có trong quần thể. (Cấu trúc dt của quần thể = thành phần kiểu gen của quần thể) * Kết luận - Mỗi quần thể được đặc trưng bởi vốn gen, tần số alen và tần số kiểu gen C. Cấu trúc di truyền của quần thể 1. Quần thể tự phối 1.1. Khái niệm : Quần thể tự phối là các quần thể thực vật tự thụ phấn, động vật lưỡng tính tự thụ tinh. Ở động vật, giao phối cận huyết cũng được xem như quần thể tự phối. 1.2. Đặc điểm di truyền
2. Nếu quần thể ban đầu 100% Aa ➢ Nhận xét: - Sau mỗi thế hệ tự phối, tỉ lệ thể dị hợp Aa giảm một nữa so với thế hệ trước đó - Khi n ∞ thì tỉ lệ thể dị hợp Aa = lim [(1/2)n] = 0 Tỉ lệ mỗi thể đồng hợp AA = aa = lim [1 - (1/2)n] : 2] = ½ Đặc điểm: - Gồm các dòng thuần với kiểu gen khác nhau. -Ở thể đồng hợp, cấu trúc di truyền của quần thể không đổi qua các thế hệ. - Khi tiến hành tự phối qua nhiều thế hệ thì cấu trúc di truyền của quần thể thay đổi theo hướng: + Thành phần kiểu gen của quần thể thay đổi theo hướng:Tỉ lệ thể đồng hợp tăng dần, tỉ lệ thể dị hợp giảm dần ( phân hóa thành các dòng thuần). + Tần số tương đối của các alen không thay đổi 1.3. Ý nghĩa của tự thụ phấn - Tạo dòng thuần chủng (mang các cặp gen đồng hợp về tính trạng mong muốn). 2. Quần thể ngẫu phối (giao phối ngẫu nhiên) 2.1. Khái niệm - Quần thể ngẫu phối là quần thể trong đó các cá thể giao phối với nhau một cách hoàn toàn ngẫu nhiên.
3. 2.2. Đặc điểm di truyền của quần thể giao phối ngẫu nhiên - Có sự giao phối ngẫu nhiên giữa các cá thể trong quần thể Quần thể giao phối được xem là đơn vị sinh sản, đơn vị tồn tại và là đơn vị tiến hóa của loài trong tự nhiên. - Đa dạng về kiểu gen và kiểu hình (không có sự thay thế hoàn toàn một alen này bằng alen khác mà có xu hướng duy trì ưu thế của thể dị hợp. - Mỗi quần thể giao phối ngẫu nhiên có thể duy trì tần số các kiểu gen, alen khác nhau không đổi qua các thế hệ trong những điều kiện nhất định. 2.3. Trạng thái cân bằng quần thể và định luật Hacđi – Vanbec a. Định luật Hacdi- Vanbec: Trong một quần thể lớn ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức: p2 + 2pq + q2 = 1. (Trong quần thể chỉ có 2 loại alen: một loại là trội và một loại là lặn. p - tần số alen trội; q – tần số alen lặn) b. Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacdi- Vanbec ✓ Kích thước quần thể thể lớn. ✓ Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên. ✓ Các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau (không có tác động của CLTN). ✓ Không có đột biến (hoặc đột biến thuận bằng đột biến nghịch). ✓ Quần thể phải được cách li với các quần thể khác (không có sự di - nhập gen giữa các quần thể). c. Ý nghĩa của định luật Hacdi- Vanbec ➢ Phản ánh trạng thái cân bằng di truyền trong quần thể. ➢ Giải thích được sự duy trì ổn định của các quần thể trong tự nhiên qua thời gian dài. ➢ Là cơ sở để nghiên cứu di truyền học quần thể. ➢Ý nghĩa thực tiễn: Có thể xác định được tần số tương đối của alen, kiểu gen từ tỉ lệ kiểu hình và ngược lại. *Hạn chế: Không phản ánh được sự tiến hóa của sinh vật. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP
4. A. Quần thể tự phối 1. Dạng 1: Tính tần số alen - Nếu một quần thể có cấu trúc di truyền là: x AA + y Aa + z aa = 1 (x + y + z = 1) y + Tần số alen A (fA) = x + 2 y + Tần số alen a (fa) = z + hoặc fa = 1 - fA. 2 ❖ Chú ý: Nếu đề bài cho dưới dạng số lượng cá thể thì ta phải chuyển về tỉ lệ tần số giữa các kiểu gen. Áp dụng công thức: Tần số KG = Số cá thể có kiểu gen đó trong quần thể : tổng số cá thể trong quần thể. Ví dụ 1: 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 Tần số alen a là: q(a) = 1 - 0,65 = 0,35. Ví dụ 2: 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 các kiểu gen trong quần thể: + AA = 500/1000 = 0,5 + Aa = 300/1000 = 0,3 + aa = 200/1000 = 0,2 - Tần số alen A là: p(A) = [0,5.2 + 0,3] .2 = 0,65. -> Tần số alen a là: q(a)=1 - 0,65 = 0,35. 2. Dạng 2: Tính số dòng thuần tối đa được tạo ra sau n thế hệ tự thụ phấn - Khi cở thể mang n cặp gen dị hợp, các gen di truyền độc lập tiến hành tự thụ phấn liên tiếp qua nhiều thế hệ sẽ tạo ra số dòng thuần chủng tối đa là: 2n Tổng số dòng thuần tối đa: 2n Ví dụ 1: Một cơ thể có kiểu gen Aa tự thụ phấn. Theo lí thuyết, số dòng thuần chủng tối đa có thể được tạo ra là A. 4. B. 3. C. 1. D. 2. Hướng dẫn Cách 1: liệt kê các kiểu gen được tạo thành ở đời con của một có thể có kiểu gen Aa như sau: AA, Aa và aa. Trong 3 kiểu gen đó thì: + Kiể gen Aa: là dị hợp (không thuần chủng)
5. + AA và aa: là thuần chủng → có 2 dòng thuần Cách 2: ADCT: số dòng thuần tối đa: 2n = 21 = 2 dòng Ví dụ 2: Một cơ thể có kiểu gen AaBb tự thụ phấn. Theo lí thuyết, số dòng thuần chủng tối đa có thể được tạo ra là A. 8. B. 4. C. 1. D. 2. (câu 7 - Đề minh họa 2017) Hướng dẫn Cách 1: Cơ thể AaBb tự thụ phấn (được hiểu là phép lai AaBb × AaBb). Đây là một phép lai 2 cặp tính trạng, thực chất là 2 phép lai như sau: + Phép lai 1: Aa × Aa → 2 dòng thuần + Phép lai 2: Bb × Bb → 2 dòng thuần Vậy xét chung cả 2 phép lai sẽ có: 2×2 = 4 dòng thuần. Chúng ta có thể viết ra 4 dòng thuần đó là: AABB, AAbb, aaBB và aabb. Cách 2: ADCT: số dòng thuần tối đa: 2n = 22 = 4 dòng Ví dụ 3: Cho cây có kiểu gen AaBbDd tự thụ phấn qua nhiều thế hệ. Nếu các cặp gen này nằm trên các cặp nhiễm sắc thể khác nhau thì số dòng thuần tối đa về cả 3 cặp gen có thể được tạo ra là A. 1 B. 6 C. 8 D. 3 Hướng dẫn Cách 1: Cơ thể AaBbDd tự thụ phấn (được hiểu là phép lai AaBbDd × AaBbDd). Đây là một phép lai 3 cặp tính trạng, thực chất là 3 phép lai như sau: + Phép lai 1: Aa × Aa → 2 dòng thuần + Phép lai 2: Bb × Bb → 2 dòng thuần + Phép lai 3: Dd × Dd → 2 dòng thuần Vậy xét chung cả 2 phép lai sẽ có: 2×2×2= 8 dòng thuần. Chúng ta có thể viết ra 4 dòng thuần đó là: AABB, AAbb, aaBB và aabb. Cách 2: ADCT: số dòng thuần tối đa: 2n = 23 = 8 dòng 3. Dạng 3: Cho biết thế hệ ban đầu (P). Tính tần số (tỉ lệ) kiểu gen, kiểu hình của quần thể sau n thế hệ tự thụ phấn a. Nếu tất cả các cá thể trong quần thể ban đầu đều có kiểu gen Aa thì sau n thế hệ tự thụ phấn tỉ lệ mỗi kiểu gen trong quần thể là: P: Aa = 100%. Fn: 1 Aa = 2n
6. 1 1 n AA = aa = 2 2 Ví dụ : Quần thể ban đầu 100% cá thể có kiểu gen dị hợp. Sau 3 thế hệ tự thụ phấn thành phần kiểu gen của quần thể như thế nào? Giải nhanh: Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau (Với n=3) Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là Aa = = = 0,125 Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là AA = aa = = = = 0,4375 b. Nếu quần thể ban đầu có cấu trúc di truyền (tỉ lệ kiểu gen) là: xAA : yAa : zaa = 1. Sau n thế hệ tự thụ phấn thì tỉ lệ mỗi kiểu gen trong quần thể là: 1 Aa = y. 2n 1 y y n AA = x + 2 2 1 y y n aa = z + 2 2 * Ví dụ 1: Quần thể P có 35AA, 14Aa, 91aa =1. Các cá thể trong quần thể tự phối bắt buộc qua 3 thế hệ tìm cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ Giải: Cấu trúc của quần thể P 0,25AA + 0,1Aa + 0,65aa Cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ AA = x +y = 0,25 + 0,1 x = 0,29375
7. Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là Aa = 0,1x =0,1 x = 0,0125 Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể Fn là aa = z +y = 0,65 + = 0,69375 Vậy cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ 0,29375 AA + 0,125 Aa + 0,69375 aa = 1 *Ví dụ 2 : Quần thể tự thụ phấn có thành phần kiểu gen ở thế hệ P là 0,8Bb + 0,2bb = 1. Sau 3 thế hệ tự thụ phấn cấu trúc của quần thể như thế nào? Giải: Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F3 là BB = x + y = 0,8 x = 0,35 Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F3 là Bb = 0,8x = 0,8 x = 0,1 Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể F3 là bb = z + y = 0,2 + 0,8 x = = 0,55 Vậy cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ tự thụ phấn là: 0,35 BB + 0,1 Bb + 0,55 bb = 1 Ví dụ 3: Một quần thể ở thế hệ F1 có cấu trúc di truyền 0,36AA: 0,48Aa: 0,16aa. Khi cho tự phối bắt buộc, cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ F3 được dự đoán là A. 0,57AA: 0,06Aa: 0,37aa. B. 0,36AA: 0,48Aa: 0,16aa. C. 0,48AA: 0,24Aa: 0,28aa. D. 0,54AA: 0,12Aa: 0,34aa. 4. Dạng 4: Cho Fn xác định cấu trúc di truyền ở P: x A A y A a z a a 1 , tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình ở P và số thế hệ tự phối n Ví dụ 1: Một quần thể xuất phát có tỉ lệ của thể dị hợp bằng 60%, Sau 1 số thế hệ tự phối liên tiếp, tỉ lệ của thể dị hợp trong quần thể còn bằng 0,0375. Số thế hệ tự phối của quần thể nói trên bằng: A. 4 thế hệ. B. 6 thế hệ. C. 5 thế hệ. D. 3 thế hệ.
8. Hướng dẫn: Theo bài ra y = 60% = 0,6. Tỉ lệ kiểu gen dị hợp trong quần thể sau n thế hệ tự phối là: y. (1/2)n = 0,0375 0,6. (1/2)n = 0,0375 => y = 4 thế hệ. Ví dụ 2: 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 F 3 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. Hướng dẫn: Cấu trúc di truyền của quần thể ở P là: x AA + y Aa+ z aa = 1 Theo bài ra: ( x+y) : z = 9 : 1 y. (1/2)3 = 7,5% = 0,075 => x = 0,3 ; y = 0,6; z = 0,1. Ví dụ 3: 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. 5. Dạng 5: Các câu liên quan đến sức sống, khả năng sinh sản của các kiểu gen khác nhau 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. Ví dụ 1: 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. Ví dụ 2: Một quần thể 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 kết hạt. Tính theo lí thuyết cây không có khả năng kết hạt ở thế hệ F1 là A. 0,1 B. 0,16 C. 0,15 D. 0,325 Hướng dẫn: Cấu trúc di truyền của quần thể sau khi có chọn lọc là: AA = 0,45 / (0,45+0,3) = 0,6
9. 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. B. Quần thể ngẫu phối 1. Dạng 1: Tính tần số alen * Nếu một quần thể có cấu trúc di truyền là: x AA + y Aa + z aa = 1 (x + y + z = 1) y + Tần số alen A (fA) = x + 2 y + Tần số alen a (fa) = z + hoặc fa = 1 - fA. 2 Ví dụ: Ở một quần thể ngẫu phối có cấu trúc di truyền là 0,6AA + 0,3Aa + 0,1aa =1. Xác định tần số alen của quần thể? Hướng dẫn: Tần số alen A là: p(A) = 0,6 + 0,3/2 = 0,75 Tần số alen a là: q(a) = 1 - 0,75 = 0,25. * Nếu cho quần thể đang ở trạng thái cân bằng di truyền thì dựa vào tỉ lệ cá thể có kiểu hình lặn (aa) để tính tần số alen Tần số alen a ( qa = %aa Ví dụ: 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. Chú ý: 1. 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 I A, 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.
10. 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. 2. 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 a 1>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: C 1: 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 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. 2. Dạng 2: Xác định quần thể có ở trạng thái cân bằng di truyền hay chưa? a/ TH1: gen trên NST thường - Trong quần thể có tối đa 3 kiểu gen: AA, Aa, aa. - Khi quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì cấu trúc dt của quần thể sẽ là: (pA +qa)2 = 1 p2AA + 2pqAa + q2aa = 1. b/ TH2: gen trên vùng không tương đồng của NST giới tính X - Trong quần thể có tối đa 5 kiểu gen: X A X A , X A X a , X a X a , X AY , X aY
11. - Khi quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì cấu trúc dt của quần thể sẽ là: + Giới XX: p2 X A X A + 2pq X A X a + q2 X a X a = 1. + Giới XY: p X AY + q X aY =1. - Vì tỉ lệ đực : cái = 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 di truyền, TLKG của quần thể 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. * Cách giải 1: - Gọi p là tần số tương đối của alen A - Gọi q là tần số tương đối của alen a p +q = 1 Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng: p2 AA + 2pqAa + q2 aa Như vậy trạng thái cân bằng của quần thể phản ánh mối tương quan sau: p2 q2 = (2pq/2)2 Xác định hệ số p2, q2, 2pq Thế vào p2 q2 = (2pq/2)2 quần thể cân bằng. Thế vào p2 q2 # (2pq/2)2 quần thể không cân bằng. * Cách giải 2: - Từ cấu trúc di truyền quần thể tìm tần số tương đối của các alen. Có tần số tương đối của các alen thế vào công thức định luật. - Nếu quần thể ban đầu đã cho nghiệm đúng công thức định luật (tức trùng công thức định luật) suy ra quần thể cân bằng - Nếu quần thể ban đầu đã cho không nghiệm đúng công thức định luật (tức không trùng công thức định luật) suy ra quần thể không cân bằng *Ví dụ 1: Quần thể nào trong các quần thể dưới đây đạt trạng thái cần bằng Quần thể Tần số kiểu gen AA Tần số kiểu gen Aa Tần số kiểu gen aa 1 1 0 0 2 0 1 0
12. 3 0 0 1 4 0,2 0,5 0,3 Giải nhanh Quần thể 1: Nếu cân bằng thì p2 q2 = 1 x 0 = => quần thể cân bằng. Quần thể 2: Nếu cân bằng thì p2 q2 = 0 x 0 ≠ => quần thể không cân bằng. Quần thể 3: Nếu cân bằng thì p2 q2 = 0 x 1 = => quần thể cân bằng. Quần thể 4: Nếu cân bằng thì p2 q2 = 0,2 x 0,3 = => quần thể không cân bằng. Ví dụ 2: 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. 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. Đ/a: Quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền gồm:1; 3; 4; 5. Ví dụ 3: 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. Dạng 3: : Từ số lượng kiểu hình đã cho đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể (chỉ cho tổng số cá thể và số cá thể mang kiểu hình lặn hoặc trội). - Nếu biết tỷ lệ kiểu hình trội => Kiểu hình lặn = 100% - Trội.
13. - Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể có kiểu hình lặn : Tổng số cá thể trong quần thể + Từ tỷ lệ kiểu gen đồng lặn => Tần số tương đối của alen lặn (q) => Tần số tương đối của alen trội tức tần số p. + Áp dụng công thức định luật p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 1 => cấu trúc di truyền quần thể. * Ví dụ 1: Quần thể ngẫu phối có thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân bằng với 2 loại kiểu hình là hoa đỏ(do B trội hoàn toàn quy định) và hoa trắng(do b quy định). Tỷ lệ hoa đỏ 84%. Xác định cấu trúc di truền của quần thể? Giải:- Gọi p tần số tương đối của alen B; - q tần số tương đối alen b - % hoa trắng bb = 100% - 84% = 16% = q2 => q = 0,4 => p = 0,6 Áp dụng công thức định luật p2 BB + 2pq Bb + q2 bb = 1 => Cấu trúc di truyền quần thể : 0.62 BB + 2.0,6.0,4 Bb + 0,42 bb = 0,36BB + 0,48Bb + 0,16bb = 1 Ví dụ 2: 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%. 4. Dạng 4: Tính xác suất xuất hiện kiểu gen, kiểu hình ở đời sau Từ tần số kiểu hình lặn q2aa tính được qa áp dụng công thức tính tần số kiểu gen khác khi quần thể cân bằng: p2AA + 2pq Aa + q2aa = 1. Xác định tần số các kiểu gen, kiểu hình + Xác suất để một cá thể có kiểu gen dị hợp (Aa) trong số các cá thể có kiểu hình trội là: 2pq/( p2 + 2pq). + Xác suất để một cá thể có kiểu gen đồng hợp (AA) trong số các cá thể có kiểu hình trội là: p2/( p2 + 2pq). -> Xác suất để 2 cá thể có kiểu hình trội trong quần thể giao phối với nhau sinh ra được cá thể có kiểu hình lặn là: (2pq/( p2 + 2pq))2. 1/4 * Ví dụ 1: Quần thể người có tần số người bị bạch tạng 1/10000. Giả sử quần thể này cân bằng (biết bạch tạng do gen lặn nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định). a. Tính tần số các alen? b. Tính xác suất để 2 người bình thường trong quần thể lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bạch tạng? Giải nhanh:
14. a) A: bình thường (không bạch tạng), a: bạch tạng Quần thể cân bằng aa = q2 = 1/10000 = > a = q = 0,01 => A = p = 0,99 b)Tính xác suất để 2 người bình thường trong quần thể lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bạch tạng? - Bố dị hợp (Aa) xác suất - Mẹ dị hợp (Aa) xác suất - Xác suất con bị bệnh Vậy xác suất để 2 người bình thường trong quần thể lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bạch tạng là: x x Với p=0,01 , q= 0,99 => x x = 0,00495 Ví dụ 2: 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%. 5. Dạng 5: Các câu liên quan đến sức sống, khả năng sinh sản của các kiểu gen khác nhau - 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.
15. 2 VD2: Sau khi quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền có cấu trúc di truyền p 0 (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). 6. Dạng 6: Số lượng kiểu gen trong quần thể ngẫu phối. 6. 1. Số KG có trong quần thể khi gen tồn tại trên NST thường. 6 1. 1. Gen nằm trên 1 NST thường với có m alen - Số KG đồng hợp (ĐH) = m 2 m(m 1) - Số KG dị hợp (DH) = C = m 2 m(m 1) - Tổng số KG trong QT= 2 6.1.2. Khi các gen nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau - Sử dụng quy tắc: Xét chung bằng tích xét riêng Ví dụ: Gen 1 có m alen, gen 2 có n alen, gen 3 có p alen; 3 gen nằm trên 3 cặp NST thường khác nhau (phân li độc lập) số kiểu gen là m(m 1) n(n 1) p( p 1) x x 2 2 2 Ví dụ 1. 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 6.1.3. Khi các gen cùng nằm trên 1 cặp NST thường Ví dụ: Gen 1 có m alen, gen 2 có n alen, gen 3 có p alen; 3 gen nằm trên cùng 1 cặp NST thường, số kiểu gen là m.n.p(m.n.p 1) 2 6. 2. Các gen nằm trên NST giới tính. 6. 2.1. Gen nằm trên NST giới tính X (gen nằm trên vùng không tương đồng trên X, không có alen tương ứng trên Y) (1 gen có m alen)
16. m(m 1) * Trên giới XX : Số KG = (Vì cặp NST tương đồng nên giống như trên NST 2 thường) * Trên giới XY :Số KG = m (vì alen chỉ có trên X, không có trên Y) m(m 1) m(m 3) - Tổng số Kiểu gen trong quần thể = m = 2 2 Ví dụ 2. 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 6. 2.2. Hai gen cùng nằm trên NST giới tính X không có alen tương ứng trên Y Ví dụ: Gen 1 có m alen, gen 2 có n alen; 2 gen nằm trên vùng không tương đồng của X không có alen tương ứng trên Y, số kiểu gen là m.n(m.n 1) * Trên giới XX : Số KG = (Vì cặp NST tương đồng nên giống như trên 2 NST thường) * Trên giới XY :Số KG = m.n ( vì alen chỉ có trên X, không có trên Y) - Tổng số kiểu gen trong quần thể = m.n(m.n 1) m.n(m.n 3) m.n 2 = 2 6.2.3. Gen nằm trên vùng tương đồng NST giới tính X và Y ( gen có m alen) m(m 1) * Trên giới XX : Số KG = 2 (Vì XX - cặp NST tương đồng nên giống như trên NST thường) 2 * Trên giới XY :Số KG = m m(2m 1) - Tổng số Kiểu gen trong quần thể = 2 6. 2.4. Gen có m alen nằm trên vùng không tương đồng NST giới tính X và n alen nằm trên vùng không tương đồng NST Y
17. m.n(m.n 1) * Trên giới XX : Số KG = (Vì XX - cặp NST tương đồng nên giống như 2 trên NST thường) * Trên giới XY :Số KG = m.n ( vì alen chỉ có trên X, không có trên Y) - Tổng số KG trong QT m.n(m.n 1) m.n(m.n 3) m.n = 2 = 2 7. Dạng 7: Vận dụng di truyền quần thể để giải bài tập di truyền Menđen ➢ Tính tần số alen (giao tử) ở P ➢ Tổ hợp các alen ở P ➢ Kết quả phép lai Chú ý: để tính nhanh tỉ lệ kiểu hình của phép lai có thể sử dụng biến cố đối: Trội +Lặn = 1 => Trội = 1 – lặn. Do vậy để tính nhanh ta tìm tỉ lệ kiểu hình lặn -> tỉ lệ kiểu hình trội. Ví dụ 1: 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.2890 C.1020 D.7680 Hướng dẫn: P: 0,7AA + 0,3Aa -> Tần số alen a là 0,15 -> tần số alen A là 0,85 F1: (0,85 A: 0,15 a) x (0,85 A: 0,15 a) = 72,25AA: 25,5Aa: 2,25aa Số cá thể có KG dị hợp: 25,5% x 4000 = 1020 cá thể. Ví dụ 2: 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 F1 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 q 2(aa)=(1/3)2=1/9, A- =1-1/9=8/9. Tỉ lệ phân li kiểu hình là 8 đỏ : 1 trắng. Ví dụ 3: 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. Ví dụ 4: 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.
18. C. 3 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng. D. 9 cây hoa đỏ : 7 cây hoa trắng. III. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Mức nhận biết ( 10 câu) Câu 1: Tập hợp tất cả các alen của các gen trong quần thể tạo nên A. vốn gen của quần thể. B. kiểu gen của quần thể. C. kiểu hình của quần thể. D. thành phần kiểu gen của quần thể Câu 2: Tần số của một loại kiểu gen nào đó trong quần thể được tính bằng tỉ lệ giữa A. số lượng alen đó trên tổng số alen của quần thể. B. số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số alen của quần thể. C. số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể của quần thể. D. số lượng alen đó trên tổng số cá thể của quần thể. Câu 3: Số cá thể dị hợp ngày càng giảm, đồng hợp ngày càng tăng biểu hiện rõ nhất ở A. quần thể giao phối có lựa chọn. B. quần thể tự phối và ngẫu phối. C. quần thể tự phối. D. quần thể ngẫu phối. Câu 4: Vốn gen của quần thể là gì? A. Là tập hợp của tất cả các alen của tất cả các gen trong quần thể tại một thời điểm xác định. B. Là tập hợp của tất cả các gen trong quần thể tại một thời điểm xác định. C. Là tập hợp của tất cả các kiểu gen trong quần thể tại một thời điểm xác định. D. Là tập hợp của tất cả các kiểu hình trong quần thể tại một thời điểm xác định. Câu 5: Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối biến đổi qua các thế hệ theo hướng A. giảm dần kiểu gen đồng hợp tử trội, tăng dần tỉ lệ kiểu gen đồng hợp tử lặn. B. giảm dần tỉ lệ dị hợp tử, tăng dần tỉ lệ đồng hợp tử. C. tăng dần tỉ lệ dị hợp tử, giảm dần tỉ lệ đồng hợp tử. D. giảm dần kiểu gen đồng hợp tử lặn, tăng dần tỉ lệ kiểu gen đồng hợp tử trội. Câu 6: Điều nào không đúng khi nói về các điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacdi- Vanbec? A. Quần thể có kích thước lớn. B. Có hiện tượng di nhập gen. C. Không có chọn lọc tự nhiên. D. Các cá thể giao phối tự do. Câu 7: Định luật Hacđi-Vanbec phản ánh sự A. mất ổn định tần số tương đối của các alen trong quần thể ngẫu phối. B. mất ổn định tần số các thể đồng hợp trong quần thể ngẫu phối. C. ổn định về tần số alen và thành phần kiểu gen trong quần thể ngẫu phối. D. mất cân bằng thành phần kiểu gen trong quần thể ngẫu phối. Câu 8: Trong quần thể tự phối, thành phần kiểu gen của quần thể có xu hướng A. tăng tỉ lệ thể dị hợp, giảm tỉ lệ thể đồng hợp. B. duy trì tỉ lệ số cá thể ở trạng thái dị hợp tử. C. phân hoá đa dạng và phong phú về kiểu gen. D. phân hóa thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau.
19. Câu 9: Khi nói về quần thể ngẫu phối, phát biểu nào sau đây không đúng? A. Quá trình ngẫu phối làm cho quần thể đa hình về kiểu gen và kiểu hình. B. Quá trình ngẫu phối không làm thay đổi tần số alen của quần thể. C. Quá trình ngẫu phối làm cho tần số kiểu gen dị hợp giảm dần qua các thế hệ. D. Quá trình ngẫu phối tạo ra nhiều biến dị tổ hợp. Câu 10: Giả sử quần thể ban đầu có 100% cá thể mang kiểu gen Aa. Cho quần thể tự phối qua n thế hệ, tỉ lệ đồng hợp ở thế hệ n là A. (1/2)n. B. 1 – ( 1/2 )2. C. 1 – ( 1/2 )n-1. D. 1 – (1/2)n. 2. Mức thông hiểu (10 câu) Câu 1: Một quần thể động vật tại thời điểm thống kê có cấu trúc di truyền 0,7 AA: 0,1 Aa: 0,2aa tần số các alen trong quần thể lúc đó là A. 0,25A; ,075a. B. 0,65A; ,035a. C. 0,55A; ,045a. D. 0,75A; ,025a. Câu 2: 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. Câu 3: Cho các quần thể sau đây (1): 0,32 AA : 0,64 Aa : 0,04 aa. 2: 0,04 AA:0,64 Aa : 0,32 aa. 3: 0,64 AA : 0,04 Aa : 0,32 aa. 4: 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa. 5. 0.01AA : 0.18Aa : 0.81 aa. Có bao nhiêu quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền. A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 Câu 4: Một quần thể có 4 gen: I, II, III, IV; số alen của mỗi gen lần lượt là: 2, 3, 4, 5. Các gen nằm trên các cặp NST thường khác nhau. Số kiểu gen đồng hợp và số kiểu gen dị hợp về tất cả các gen trong quần thể ngẫu phối nói trên là A. 120 và 480. B. 24 và 120. C. 14 và 120. D. 120 và 180. Câu 5: 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. Câu 6: Giả sử trong một quần thể thực vật ở thế hệ xuất phát các cá thể đều có kiểu gen Aa. Tính theo lý thuyết, tỉ lệ kiểu gen AA trong quần thể sau 5 thế hệ tự thụ phấn bắt buộc là A. 43,7500%. B. 48,4375%. C. 37,5000%. D. 46,8750%. Câu 7: Trong 1 quần thể, số cá thể mang kiểu hình lặn (do gen a quy định) chiếm tỉ lệ 1% và quần thể đang ở trạng thái cân bằng. Tỉ lệ kiểu gen Aa trong quần thể là A. 72% B. 81% C. 18% D. 54% Câu 8: Một cơ thể có kiểu gen AaBbDD tự thụ phấn. Theo lí thuyết, số dòng thuần chủng tối đa có thể được tạo ra là