Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải các dạng bài tập xác định kiểu gen, kiểu giao phối trong quần thể

Nội dung tài liệu: Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải các dạng bài tập xác định kiểu gen, kiểu giao phối trong quần thể

1. MỤC LỤC STT NỘI DUNG TRANG 1 Phần một : Mở đầu 1 2 I. Mục đích 1 3 II. Điểm mới của đề tài 2 4 II. Đóng góp 2 5 Phần hai: Nội dung 3 6 Chương I. Cơ sở khoa học 3 7 1. Cơ sở lí luận 3 8 2. Cơ sở thực tế 3 9 Chương II. Thực trạng vấn đề 4 10 Chương III. Các dạng bài tập 5 11 Chương IV. Kiểm chứng 35 12 Phần ba: Kết luận 37 13 I. Những đóng góp của đề tài 37 14 II. Hiệu quả thiết thực 37 15 III. Kiến nghị 37 Phụ lục 38 1
2. PHẦN MỘT : MỞ ĐẦU I – MỤC ĐÍCH Hiện nay, theo kế hoạch của bộ môn sinh học là một trong bốn môn thi theo hình thức trắc nghiệm và bài tập trong chương trình Sinh học 12 phổ thông chiếm tỷ lệ khá nhiều trong cấu trúc đề thi tốt nghiệp, Đại học- cao đẳng ,trong đó phần di truyền học là nội dung cơ bản nhất. với hình thức thi trắc nghiệm, nếu học sinh chỉ học lý thuyết mà không biết cách tự suy ra công thức thì không thể làm được bài tập . Hơn nữa với hình thức thi trắc nghiệm, kiến thức của chương trình rất rộng, số lượng câu hỏi nhiều (50 câu hỏi trong thời gian làm bài 90 phút, trung bình mỗi câu hỏi chỉ là 1,8 phút), do đó yêu cầu với học sinh phải có những phương pháp giải bài tập làm sao đó đáp ứng được khoảng thời gian nhất định, trong đó có những bài tập trong đề thi rất khó và dài, nếu trước kia thi bằng hình thức tự luận thì bài tập đó phải chiếm khoảng 1 – 1,5 điểm trong bài thi. Mặt khác, thời lượng dành cho rèn luyện kỹ năng giải bài tập rất hạn chế, vi vậy, đa phần học sinh khi vận dụng lý thuyết để giải bài tập thường mơ hồ, lúng túng, thiếu cơ sở khoa học. Điều đó làm cho các em không có hứng thú khi học tập bộ môn. Chương trình sinh học 12 bài tập sinh học vừa đa dạng, vừa phức tạp nên ngay cả giáo viên khi giảng dạy cũng ngại đề cập vì rất mất thời gian mà học sinh lại khó hiểu. Trong đề thi tốt nghiệp hoặc thi tuyển sinh của những năm gần đây, năm nào cũng có câu hỏi đó là phần “xác định kiểu gen, kiểu giao phối nhiều nhất trong quần thể”. Làm thế nào để xác định được số kiểu gen, kiểu giao phối trong các trường hợp khác nhau? Đó là câu hỏi mà không phải học sinh nào cũng có thể trả lời được. Với yêu cầu như vậy, trong quá trình giảng dạy, quá trình ôn tập cho học sinh thi tuyển sinh, tôi trăn trở rất nhiều, tìm ra những phương pháp, cách giải 2
3. làm sao đó để học sinh vẫn có thể nắm được bản chất của vấn đề và giải hay tìm ra được đáp án một cách chính xác và nhanh nhất. Xuất phát từ những lí do trên và thực tế giảng dạy của bản thân trong suốt thời gian công tác từ khi ra trường (từ năm 2004 đến nay) và nhất là thời gian giảng dạy tại trường THPT Yên Phong số2, tôi quyết định viết sáng kiến kinh nghiệm với để tài: “Phương pháp giải các dạng bài tập xác định kiểu gen, kiểu giao phối trong quần thể”. II –ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI Nhằm tạo điều kiện cho Học sinh nhận dạng và giải nhanh các dạng bài tập xác định kiểu gen, kiểu giao phối trong quần thể sinh học 12, để tiết kiệm được thời gian khi làm bài kiểm tra, thi trắc nghiệm, nâng cao hiệu quả giảng dạy sinh học 12 phần di truyền quần thể của Giáo viên. III – ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Đối với giáo viên: có cái nhìn tổng quát hơn về việc giảng dạy phần di truyền quần thể đồng thời bổ sung thêm những hạn chế về kiến thức và phương pháp mà sách giáo khoa và sách giáo viên chưa có thể đáp ứng được. Có cái nhìn rộng hơn về hình thức thi tự luận và trắc nghiệm. - Đối với học sinh: hiểu được bản chất của các công thức xác định kiểu gen, kiểu giao phối, tính toán và áp dụng một cách linh hoạt trong thi cử để có kết quả cao, đồng thời có hứng thú và yêu thích môn Sinh học. 3
4. PHẦN HAI: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: – CƠ SỞ KHOA HỌC I.CƠ SỞ LÝ LUẬN - Khái niệm quần thể: là tập hợp các cá thể cùng loài, chung sống trong khoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nhất định, giao phối với nhau sinh ra thế hệ sau. - Đặc trưng di truyền học của quần thể: + Mỗi quần thể có vốn gen đặc trưng. Vốn gen là toàn bộ các alen của tất cả các alen trong quần thể. Vốn gen bao gồm những kiểu gen riêng biệt, được biểu hiện thành kiểu hình nhất định. + Mỗi quần thể được đặc trưng bởi tần số alen, các kiểu gen, kiểu hình. - Quần thể giao phối (ngẫu phối): các cá thể trong quần thể giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên. - Quần thể giao phối nổi bật ở đặc điểm đa hình. Quá trình giao phối là nguyên nhân làm cho quần thể đa hình về kiểu gen, dẫn đến sự đa hình về kiểu hình. Các cá thể trong quần thể chỉ giống nhau ở nét cơ bản, chúng sai khác về nhiều chi tiết. - Trong quần thể giao phối thì số gen trong kiểu gen của cá thể rất lớn, số gen có nhiều alen không phải là ít, vì thế quần thể rất đa hình, khó tìm được 2 cá thể giống hệt nhau (trừ trường hợp sinh đôi cùng trứng). - Trong mỗi phương pháp xác định kiểu gen, kiểu giao phối tối đa trong quần thể, tôi đưa ra các bước như sau: + Xác định số cặp gen quy định tính trạng. + Xác định số cặp nhiễm sắc thể chứa các gen. + Áp dụng công thức xác định kiểu gen, kiểu giao phối trong từng trường hợp xảy ra. II. CƠ SỞ THỰC TẾ Trong sinh học 12 phần bài tập là một trong phần vừa đa dạng, vừa phức tạp, lại không có thơi gian nhiều trên lớp. Do vậy thương khó với học sinh, nên 4
5. các em sẽ nảy sinh tâm lí bỏ qua phân kiến thức này. Tuy nhiên trong những năm gần đây câu hỏi về bài tập chiếm tỷ lệ khá nhiều trong cấu trúc đề thi tốt nghiệp, Đại học- cao đẳng, mà thời gian dành cho mỗi câu lai rất ngắn, đặc biệt trong đề thi tốt nghiệp hoặc thi tuyển sinh của những năm gần đây, năm nào cũng có câu hỏi đó là phần “xác định kiểu gen, kiểu giao phối nhiều nhất trong quần thể” vì vậy việc tìm ra các công thức để áp dụng giải các dạng bài tập xác định kiểu gen, kiểu giao phối trong quần thể là việc rất cần thiết để giúp học sinh đạt thành tích cao trong các kì thi. CHƯƠNG II.- THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ: I. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Học sinh lớp 12A2, 12A10, 12A11 năm học 2012 – 2013. - Học sinh lớp 12A2,12A4 và 12A9 năm học 2013 – 2014. II. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU - Thực hiện trong bài kiểm tra 1 tiết ở học kì I năm học 2012 – 2013 và năm học 2013 – 2014. III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Tiến hành kiểm tra trắc nghiệm ở các lớp trên trong phần trắc nghiệm của đề kiểm tra một tiết với những nội dung tương tự nhau trong 2 năm học 2012 – 2013 và 2013 – 2014 Qua kết điều tra quả kiểm tra học kì I năm học 2012- 2013 tại trường THPT Yên Phong số 2 tôi thu được kết quả như sau: Lớp Sĩ số Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém 12A2 39 3 15 18 6 0 12A10 38 1 10 12 11 4 12A11 34 1 7 11 13 2 5
6. CHƯƠNG III – CÁC DẠNG BÀI TẬP I. PHƯƠNG PHÁP XAC ĐỊNH SỐ KIỂU GEN TRONG QUẦN THỂ GIAO PHỐI KHI GEN NẰM TRÊN NST THƯỜNG 1. Trường hợp một gen có nhiều alen nằm trên nhiễm sắc thể thường. - Một gen có nhiều alen (n alen) trên nhiễm sắc thể thường. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: n(n 1) . 2 - Trong đó: số kiểu gen đồng hợp là: n. Số kiểu gen dị hợp là: n(n 1) . 2 Ví dụ 1: Một gen có 4 alen nằm trên nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen, kiểu gen đồng hợp, kiểu gen dị hợp nhiều nhất trong quần thể. Hướng dẫn - Số kiểu gen tối đa trong quần thể: 4(4 1) = 10. 2 - Số kiểu gen đồng hợp tối đa trong quần thể: 4. - Số kiểu gen dị hợp tối đa trong quần thể: 4(4 1) = 6. 2 Ví dụ 2: Ở người gen quy định nhóm máu có 3 alen I A, IB và IO. Trong đó IA và IB đồng trội. Xác định số kiểu gen, kiểu gen đồng hợp, kiểu gen dị hợp tối đa trong quần thể. Hướng dẫn - Số kiểu gen tối đa trong quần thể: 3(3 1) = 6. 2 - Số kiểu gen đồng hợp tối đa trong quần thể: 3. - Số kiểu gen dị hợp tối đa trong quần thể: 3(3 1) = 3. 2 2. Trường hợp có nhiều gen, mỗi gen có nhiều alen cùng trên một cặp nhiễm sắc thể thường(LK). 6
7. - Khi trên một cặp nhiễm sắc thể tương đồng có đồng thời nhiều gen, mỗi gen có nhiều alen. Ta xem như trên cặp NST đó có một gen (M) mà số alen của gen (M) này bằng tích số alen của các gen hợp thành. - Công thức: giả sử gen 1 có n alen, gen 2 có m alen. Cả 2 gen này cùng nằm trên một cặp nhiễm sắc thể thường. Xem như trên cặp nhiễm sắc thể này có một gen mà số alen của gen là nm. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: nm(nm 1) . 2 Ví dụ 1: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen. Cả hai gen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể về cả 2 alen trên. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3 = 6 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 6(6 1) = 21 hoặc 2.3(2.3 1) =21. 2 2 Ví dụ 2: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen. Cả 3 gen đều nằm trên một cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3.4 = 24 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 24(24 1) =300 hoặc 2.3.4(2.3.4 1) =300. 2 2 Ví dụ 3 (tốt nghiệp 2011): Ở người, tính trạng thuận tay phải hay thuận tay trái do một gen có 2 alen nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định, tính trạng tóc quăn hay thẳng do một gen có 2 alen nằm trên NST thường khác quy định. Trong trường hợp không xảy ra đột biến mới, tính theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa có thể có về 2 tính trạng trên trong quần thể người là: A. 9 B. 27 C. 16 D. 18 Hướng dẫn Khi có 2 gen (mỗi gen có 2 alen) trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường thì số kiểu gen tối đa có thể có trong quần thể là: 7
8. 2(2 1) .2(2 1) = 9 (đáp án A). 2 2 Ví dụ 4. : gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen. Cả hai gen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể về cả 2 alen trên. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3 = 6 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 6(6 1) = 21 hoặc 2.3(2.3 1) =21. 2 2 Ví dụ 5: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen. Cả 3 gen đều nằm trên một cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3.4 = 24 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 24(24 1) =300 hoặc 2.3.4(2.3.4 1) =300. 2 2 Ví dụ 6 :Ở người, tính trạng thuận tay phải hay thuận tay trái do một gen có 2 alen nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định, tính trạng tóc quăn hay thẳng do một gen có 2 alen nằm trên NST thường khác quy định. Trong trường hợp không xảy ra đột biến mới, tính theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa có thể có về 2 tính trạng trên trong quần thể người là: A. 9 B. 27 C. 16 D. 18 Hướng dẫn Khi có 2 gen (mỗi gen có 2 alen) trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường thì số kiểu gen tối đa có thể có trong quần thể là: 2(2 1) .2(2 1) = 9 (đáp án A). 2 2 8
9. Ví dụ 7 : gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen. Cả hai gen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể về cả 2 alen trên. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3 = 6 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 6(6 1) = 21 hoặc 2.3(2.3 1) =21. 2 2 Ví dụ 8: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen. Cả 3 gen đều nằm trên một cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3.4 = 24 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 24(24 1) =300 hoặc 2.3.4(2.3.4 1) =300. 2 2 Ví dụ 9 : Ở người, tính trạng thuận tay phải hay thuận tay trái do một gen có 2 alen nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định, tính trạng tóc quăn hay thẳng do một gen có 2 alen nằm trên NST thường khác quy định. Trong trường hợp không xảy ra đột biến mới, tính theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa có thể có về 2 tính trạng trên trong quần thể người là: A. 9 B. 27 C. 16 D. 18 Hướng dẫn Khi có 2 gen (mỗi gen có 2 alen) trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường thì số kiểu gen tối đa có thể có trong quần thể là: 2(2 1) .2(2 1) = 9 (đáp án A). 2 2 Ví dụ 10 : Ở người, tính trạng thuận tay phải hay thuận tay trái do một gen có 2 alen nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định, tính trạng tóc quăn hay thẳng do một gen có 2 alen nằm trên NST thường khác quy định. Trong trường hợp không xảy ra đột biến mới, tính theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa có thể có về 2 tính trạng trên trong quần thể người là: 9
10. A. 9 B. 27 C. 16 D. 18 Hướng dẫn Khi có 2 gen (mỗi gen có 2 alen) trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường thì số kiểu gen tối đa có thể có trong quần thể là: 2(2 1) .2(2 1) = 9 (đáp án A). 2 2 3. Trường hợp có nhiều gen mỗi gen có nhiều alen nằm trên nhiều cặp NST thường (PLĐL) - Xác định số gặp gen quy định tính trạng. - Xác định số cặp gen cùng nằm trên một cặp nhiễm sắc thể. - Xác định số kiểu gen tối đa ở từng cặp nhiễm sắc thể (áp dụng công thức đối với từng trường hợp). - Số kiểu gen tối đa chung = tích số kiểu gen tối đa ở từng cặp nhiễm sắc thể. Ví dụ 1: Gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen. Xác định số kiểu gen tối đa trong các trường hợp sau: a. 3 cặp gen nằm trên 3 cặp nhiễm sắc thể thường tương đồng khác nhau. b. 3 cặp gen nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường tương đồng. c. 3 cặp gen nằm trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường tương đồng. Hướng dẫn a. Khi 3 cặp gen nằm trên 3 cặp nhiễm sắc thể thường. Số kiểu gen tối đa trong quần thể được xác định bằng tích số kiểu gen tối đa trên từng cặp nhiễm sắc thể. Cụ thể: 2(2 1) .3(3 1) .4(4 1) = 180. 2 2 2 b. Khi 3 cặp gen nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. Xem như trên cặp nhiễm sắc thể thường đó có 1 gen mà số alen của gen này là: 2.3.4 = 24 alen. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 24(24 1) = 300. 2 2.3.4(2.3.4 1) hoặc =300. 2 c. Khi 3 cặp gen nằm trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường. Lúc này sẽ xảy ra 2 cặp gen nằm trên một cặp nhiễm sắc thể thường, một cặp gen còn lại sẽ nằm trên cặp 10
11. nhiễm sắc thể thường còn lại. Có 3 trường hợp xảy ra (trường hợp nào sẽ cho số kiểu gen nhiều nhất). - Trường hợp 1: gen 1 và gen 2 cùng trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen 3 trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 2.3(2.3 1) .4(4 1) = 210. 2 2 - Trường hợp 2: gen 1 và gen 3 cùng trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen 2 trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 2.4(2.4 1) .3(3 1) = 216. 2 2 - Trường hợp 3: gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen 1 trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 3.4(3.4 1) .2(2 1) = 234. 2 2 Như vậy trường hợp 3 (gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen 1 trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại) sẽ cho số kiểu gen trong quần thể nhiều nhất là 234. Ví dụ 2: Gen 1 có 3 alen, gen 2 có 5 alen, gen 3 có 7 alen. Xác định số kiểu gen tối đa trong các trường hợp sau: a. 3 cặp gen nằm trên 3 cặp nhiễm sắc thể thường tương đồng khác nhau. b. 3 cặp gen nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường tương đồng. c. 3 cặp gen nằm trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường tương đồng. Hướng dẫn a. Khi 3 cặp gen nằm trên 3 cặp nhiễm sắc thể thường. Số kiểu gen tối đa trong quần thể được xác định bằng tích số kiểu gen tối đa trên từng cặp nhiễm sắc thể. Cụ thể: 3(3 1) .5(5 1) .7(7 1) = 2520. 2 2 2 b. Khi 3 cặp gen nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. Xem như trên cặp nhiễm sắc thể thường đó có 1 gen mà số alen của gen này là: 3.5.7 = 105 alen. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 105(105 1) = 5565 hoặc 3.5.7(3.5.7 1) =5565. 2 2 11
12. c. Khi 3 cặp gen nằm trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường. Lúc này sẽ xảy ra 2 cặp gen nằm trên một cặp nhiễm sắc thể thường, một cặp gen còn lại sẽ nằm trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại. Có 3 trường hợp xảy ra (trường hợp nào sẽ cho số kiểu gen nhiều nhất). - Trường hợp 1: gen 1 và gen 2 cùng trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen 3 trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 3.5(3.5 1) .7(7 1) = 3360. 2 2 - Trường hợp 2: gen 1 và gen 3 cùng trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen 2 trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 3.7(3.7 1) .5(5 1) = 3465. 2 2 - Trường hợp 3: gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen 1 trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 5.7(5.7 1) .3(3 1) = 3780. 2 2 Như vậy trường hợp 3 (gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường, gen 1 trên cặp nhiễm sắc thể thường còn lại) sẽ cho số kiểu gen trong quần thể nhiều nhất là 3780. Kết luận: Qua 2 ví dụ trên, ta thấy rằng nếu có 3 cặp gen, mỗi gen có nhiều alen thì: - Số kiểu gen nhiều nhất khi cả 3 cặp gen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. - Nếu 3 cặp gen nằm trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường thì số kiểu gen nhiều nhất trong quần thể xảy ra khi 2 cặp gen có nhiều alen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể, gen có ít alen nhất nằm trên cặp nhiễm sắc thể còn lại. Do đó khi gặp trường hợp trên học sinh không nhất thiết phải xét tất cả các trường hợp để xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể, mà chỉ cần xem dữ kiện đề bài và thay số vào 1 trong 2 trường hợp trên (kết luận trên đúng với trường hợp có nhiều gen). 12
13. II. PHƯƠNG PHÁP XAC ĐỊNH SỐ KIỂU GEN TRONG QUẦN THỂ GIAO PHỐI KHI GEN NẰM TRÊN NHIỄM SẮC THỂ GIỚI TÍNH 1. Kiến thức cơ bản. - nhiễm sắc thể giới tính có sự khác biệt nhau giữa giới tính đực và cái. Gồm các dạng XX, XY và XO. - Đặc điểm từng dạng: + Cặp NST giới tính XX (gồm 2 nhiễm sắc thể giống nhau, tồn tại thành cặp tương đồng, do đó công thức giống trên nhiễm sắc thể thường). + Cặp nhiễm sắc thể giới tính XY (gồm 2 nhiễm sắc thể khác nhau, có những đoạn tồn tại tương đồng gen có cả trên NST X và Y, có những đoạn gen chỉ có trên nhiễm sắc thể X, có những đoạn gen chỉ có trên NST Y). + Cặp nhiễm sắc thể giới tính XO (thực ra nhiễm sắc thể giới tính chỉ có một chiếc X, nên số kiểu gen chỉ bằng số alen có trên gen). 2. Phương pháp giải bài tập: 2.1- Trường hợp 1: Một gen có nhiều alen (n alen) nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X (không có alen tương ứng trên Y). n(n 1) Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: n 2 Trong đó: n(n 1) tương ứng kiểu gen dạng XX. 2 n tương ứng kiểu gen dạng XY. Ví dụ 1: Bệnh mù màu do đột biến gen lặn trên nhiễm sắc thể giới tính X quy định (không có alen tương ứng trên Y). Xác định số kiểu gen tối đa có thế có về bệnh trên trong quần thể người. Hướng dẫn n(n 1) 2(2 1) Áp dụng công thức: n hay 2 = 5. 2 2 Ví dụ 2: Ở một loài động vật (đực XX, cái XY), xét 1 gen có 4 alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể, số kiểu gen tối đa ở giới tính đực cà giới tính cái. Hướng dẫn 13
14. n(n 1) 4(4 1) - Số kiểu gen tối đa trong quần thể: n hay +4 = 14. 2 2 - Số kiểu gen tối đa ở giới tính đực (XX): n(n 1) = 4(4 1) = 10. 2 2 - Số kiểu gen tối đa ở giới tính cái (XY): n = 4. Ví dụ 3: Bệnh mù màu do đột biến gen lặn trên nhiễm sắc thể giới tính X quy định (không có alen tương ứng trên Y). Xác định số kiểu gen tối đa có thế có về bệnh trên trong quần thể người. Hướng dẫn n(n 1) 2(2 1) Áp dụng công thức: n hay 2 = 5. 2 2 Ví dụ 4: Ở một loài động vật (đực XX, cái XY), xét 1 gen có 4 alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể, số kiểu gen tối đa ở giới tính đực cà giới tính cái. Hướng dẫn n(n 1) 4(4 1) - Số kiểu gen tối đa trong quần thể: n hay +4 = 14. 2 2 - Số ki ểu gen tối đa ở giới tính đực (XX): n(n 1) = 4(4 1) = 10. 2 2 Ví dụ 5: Bệnh mù màu do đột biến gen lặn trên nhiễm sắc thể giới tính X quy định (không có alen tương ứng trên Y). Xác định số kiểu gen tối đa có thế có về bệnh trên trong quần thể người. Hướng dẫn n(n 1) 2(2 1) Áp dụng công thức: n hay 2 = 5. 2 2 Ví dụ 6: Ở một loài động vật (đực XX, cái XY), xét 1 gen có 4 alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể, số kiểu gen tối đa ở giới tính đực cà giới tính cái. Hướng dẫn n(n 1) 4(4 1) - Số kiểu gen tối đa trong quần thể: n hay +4 = 14. 2 2 - Số kiểu gen tối đa ở giới tính đực (XX): n(n 1) = 4(4 1) = 10. 2 2 14
15. 2.2- Trường hợp 2: Một gen có nhiều alen (n alen) nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính Y (không có alen tương ứng trên X). Do gen chỉ có trên nhiễm sắc thể giới tính Y, nên chỉ có giới tính có cặp nhiễm sắc thể XY mới biểu hiện thành kiểu hình và số kiểu gen tối đa trong quần thể là: n (giới tính có cặp nhiễm sắc thể XX không mang gen nên số kiểu gen chứa alen trên bằng 0). Ví dụ 1: Ở một loài động vật, xét một gen có 2 alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính Y (không có alen tương ứng trên X). Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể. Hướng dẫn Do gen trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính Y nên chỉ giới XY mới chứa gen. Số kiểu gen tối đa trong quần thể = n = 2. Ví dụ 2: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen. Cả hai gen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể về cả 2 alen trên. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3 = 6 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 6(6 1) = 21 hoặc 2.3(2.3 1) =21. 2 2 Ví dụ 3: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen. Cả 3 gen đều nằm trên một cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3.4 = 24 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 24(24 1) =300 hoặc 2.3.4(2.3.4 1) =300. 2 2 Ví dụ 4 : Ở người, tính trạng thuận tay phải hay thuận tay trái do một gen có 2 alen nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định, tính trạng tóc quăn hay thẳng do một gen có 2 alen nằm trên NST thường khác quy định. Trong trường hợp không xảy ra đột biến mới, tính theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa có thể có về 2 tính trạng trên trong quần thể người là: 15
16. A. 9 B. 27 C. 16 D. 18 Hướng dẫn Khi có 2 gen (mỗi gen có 2 alen) trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường thì số kiểu gen tối đa có thể có trong quần thể là: 2(2 1) .2(2 1) = 9 (đáp án A). 2 2 Ví dụ 5. : gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen. Cả hai gen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể về cả 2 alen trên. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3 = 6 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 6(6 1) = 21 hoặc 2.3(2.3 1) =21. 2 2 Ví dụ 6: gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen. Cả 3 gen đều nằm trên một cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3.4 = 24 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 24(24 1) =300 hoặc 2.3.4(2.3.4 1) =300. 2 2 Ví dụ 7 :Ở người, tính trạng thuận tay phải hay thuận tay trái do một gen có 2 alen nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định, tính trạng tóc quăn hay thẳng do một gen có 2 alen nằm trên NST thường khác quy định. Trong trường hợp không xảy ra đột biến mới, tính theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa có thể có về 2 tính trạng trên trong quần thể người là: A. 9 B. 27 C. 16 D. 18 Hướng dẫn Khi có 2 gen (mỗi gen có 2 alen) trên 2 cặp nhiễm sắc thể thường thì số kiểu gen tối đa có thể có trong quần thể là: 16
17. 2(2 1) .2(2 1) = 9 (đáp án A). 2 2 Ví dụ 8 : gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen. Cả hai gen cùng nằm trên 1 cặp nhiễm sắc thể thường. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể về cả 2 alen trên. Hướng dẫn Xem như trên cặp nhiễm sắc thể đó có 1 gen có 2.3 = 6 alen. Số kiểu gen tối đa về cả 2 alen trên: 6(6 1) = 21 hoặc 2.3(2.3 1) =21. 2 2 2.4- Trường hợp 4: Một gen có nhiều alen (n alen) nằm trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X, Y. Do gen có trên nhiễm sắc thể giới tính X và Y, nên gen quy định tính trạng có ở cả 2 giới tính XX, XY. Đặc biệt ở giới tính XY không chỉ kiểu gen bình thường mà còn trật tự sắp xếp các gen trên X và Y. Công thức: n(n 1) + n2 2 Trong đó: Kiểu gen dạng XX là: n(n 1) . 2 Kiểu gen dạng XY là: n2. Ví dụ 1: Ở một loài động vật (đực XY, cái XX), xét một gen gồm 5 alen nằm trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X, Y. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể, số kiểu gen tối đa có thể có ở từng giới tính. Hướng dẫn - Số kiểu gen tối đa trong quần thể. n(n 1) + n2 hay 5(5 1) + 52 = 40. 2 2 - Số kiểu gen tối đa có thể có ở cá thể đực (XY): n2 = 52 = 25. - Số kiểu gen tối đa có thể có ở cá thể cái (XX): n(n 1) = 5(5 1) 15. 2 2 Ví dụ 2 (tuyển sinh ĐH năm 2012): Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét một lôcut có ba alen nằm trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể 17
18. giới tính X và Y. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa về lôcut trên trong quần thể là: A. 15. B. 6. C. 9. D. 12. Hướng dẫn - Số kiểu gen tối đa trong quần thể: n(n 1) + n2 hay 3(3 1) + 32 = 15. 2 2 Ví dụ 3. Ở một loài động vật (đực XY, cái XX), xét một gen gồm 5 alen nằm trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X, Y. Xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể, số kiểu gen tối đa có thể có ở từng giới tính. Hướng dẫn - Số kiểu gen tối đa trong quần thể. n(n 1) + n2 hay 5(5 1) + 52 = 40. 2 2 - Số kiểu gen tối đa có thể có ở cá thể đực (XY): n2 = 52 = 25. - Số kiểu gen tối đa có thể có ở cá thể cái (XX): n(n 1) = 5(5 1) 15. 2 2 Ví dụ 4 : Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét một lôcut có ba alen nằm trên vùng tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X và Y. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, số loại kiểu gen tối đa về lôcut trên trong quần thể là: A. 15. B. 6. C. 9. D. 12. Hướng dẫn - Số kiểu gen tối đa trong quần thể: n(n 1) + n2 hay 3(3 1) + 32 = 15. 2 2 2.5- Trường hợp 5: gen thứ nhất có n alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X (không có alen tương ứng trên nhiễm sắc thể giới tính Y), gen thứ hai có m alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính Y (không có alen tương ứng trên nhiễm sắc thể giới tính X). Số kiểu gen tối đa trong quần thể: n(n 1) + n.m. 2 18
19. Trong đó: Kiểu gen dạng XX là: n(n 1) . 2 Kiểu gen dạng XY là: n.m. Ví dụ 1: Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét lôcut thứ nhất có hai alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X (không có alen tương ứng trên nhiễm sắc thể giới tính Y), xét lôcut thứ hai có ba alen nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính Y (không có alen tương ứng trên nhiễm sắc thể giới tính X). Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, xác định số loại kiểu gen tối đa về lôcut trên trong quần thể trên. Hướng dẫn Số kiểu gen tối đa trong quần thể: n(n 1) + n.m. 2 Hay 2(2 1) + 2.3 = 9. 2 2.1- Trường hợp 1: Hai locut gen nằm trên cặp nhiễm sắc thể giới tính X không có alen trên Y Ví dụ 1: Gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen. Xác định số kiểu gen tối đa trong các trường hợp sau: a. 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường tương đồng khác nhau. b. 3 cặp gen nằm trên 1 cặp NST thường tương đồng. c. 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường tương đồng. Hướng dẫn a. Khi 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường. Số kiểu gen tối đa trong quần thể được xác định bằng tích số kiểu gen tối đa trên từng cặp NST. Cụ thể: 2(2 1) .3(3 1) .4(4 1) = 180. 2 2 2 b. Khi 3 cặp gen nằm trên 1 cặp NST thường. Xem như trên cặp NST thường đó có 1 gen mà số alen của gen này là: 2.3.4 = 24 alen. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 24(24 1) = 300. 2 2.3.4(2.3.4 1) hoặc =300. 2 c. Khi 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường. Lúc này sẽ xảy ra 2 cặp gen nằm trên một cặp NST thường, một cặp gen còn lại sẽ nằm trên cặp NST thường còn lại. Có 3 trường hợp xảy ra (trường hợp nào sẽ cho số kiểu gen nhiều nhất). - Trường hợp 1: gen 1 và gen 2 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 3 trên cặp NST thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 2.3(2.3 1) .4(4 1) = 210. 2 2 19
20. - Trường hợp 2: gen 1 và gen 3 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 2 trên cặp NST thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 2.4(2.4 1) .3(3 1) = 216. 2 2 - Trường hợp 3: gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 1 trên cặp NST thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 3.4(3.4 1) .2(2 1) = 234. 2 2 Như vậy trường hợp 3 (gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 1 trên cặp NST thường còn lại) sẽ cho số kiểu gen trong quần thể nhiều nhất là 234. Ví dụ 2: Gen 1 có 3 alen, gen 2 có 5 alen, gen 3 có 7 alen. Xác định số kiểu gen tối đa trong các trường hợp sau: a. 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường tương đồng khác nhau. b. 3 cặp gen nằm trên 1 cặp NST thường tương đồng. c. 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường tương đồng. Hướng dẫn a. Khi 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường. Số kiểu gen tối đa trong quần thể được xác định bằng tích số kiểu gen tối đa trên từng cặp NST. Cụ thể: 3(3 1) .5(5 1) .7(7 1) = 2520. 2 2 2 b. Khi 3 cặp gen nằm trên 1 cặp NST thường. Xem như trên cặp NST thường đó có 1 gen mà số alen của gen này là: 3.5.7 = 105 alen. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 105(105 1) = 5565 hoặc 3.5.7(3.5.7 1) =5565. 2 2 c. Khi 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường. Lúc này sẽ xảy ra 2 cặp gen nằm trên một cặp NST thường, một cặp gen còn lại sẽ nằm trên cặp NST thường còn lại. Có 3 trường hợp xảy ra (trường hợp nào sẽ cho số kiểu gen nhiều nhất). - Trường hợp 1: gen 1 và gen 2 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 3 trên cặp NST thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 3.5(3.5 1) .7(7 1) = 3360. 2 2 - Trường hợp 2: gen 1 và gen 3 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 2 trên cặp NST thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 3.7(3.7 1) .5(5 1) = 3465. 2 2 - Trường hợp 3: gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 1 trên cặp NST thường còn lại. Số kiểu gen tối đa trong quần thể là: 5.7(5.7 1) .3(3 1) = 3780. 2 2 Như vậy trường hợp 3 (gen 2 và gen 3 cùng trên 1 cặp NST thường, gen 1 trên cặp NST thường còn lại) sẽ cho số kiểu gen trong quần thể nhiều nhất là 3780. 20
21. Kết luận: Qua 2 ví dụ trên, ta thấy rằng nếu có 3 cặp gen, mỗi gen có nhiều alen thì: - Số kiểu gen nhiều nhất khi cả 3 cặp gen cùng nằm trên 1 cặp NST thường. - Nếu 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường thì số kiểu gen nhiều nhất trong quần thể xảy ra khi 2 cặp gen có nhiều alen cùng nằm trên 1 cặp NST, gen có ít alen nhất nằm trên cặp NST còn lại. Do đó khi gặp trường hợp trên học sinh không nhất thiết phải xét tất cả các trường hợp để xác định số kiểu gen tối đa trong quần thể, mà chỉ cần xem dữ kiện đề bài và thay số vào 1 trong 2 trường hợp trên (kết luận trên đúng với trường hợp có nhiều gen). Ví dụ 3: Số alen của gen I, II và III lần lượt là 3, 4 và 5.Biết các gen đều nằm trên NST thường và không cùng nhóm liên kết. Xác định trong QT: 1/ Số KG ĐH về tất cả các gen và dị hợp tất cả các gen lần lượt là: A. 60 và 90 B. 120 và 180 C. 60 và 180 D. 30 và 60 2/ Số KG ĐH về 2 cặp gen và dị hợp về 2 cặp gen lần lượt là: A. 240 và 270 B. 180 và 270 C. 290 và 370 D. 270 và 390 3/ Số KG dị hợp A. 840 B. 690 ` C. 750 D. 660 Hướng dẫn 1) Số Kg ĐH tất cả các gen = 3.4.5 =60 ; Số Kg dị hợp tất cả các gen = 3.6.10 =180 2) Số Kg ĐH 2 căp, dị hợp 1 cặp = (3.4.10+4.5.3+3.5.6) =270 Số Kg dị hợp 2 cặp, ĐH 1 cặp = (3.6.5+6.10.3+3.10.4) =390 3) Số KG dị hợp = (6.10.15) – (3.4.5) = 840 Ví dụ 1: Gen 1 có 2 alen, gen 2 có 3 alen, gen 3 có 4 alen. Xác định số kiểu gen tối đa trong các trường hợp sau: a. 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường tương đồng khác nhau. b. 3 cặp gen nằm trên 1 cặp NST thường tương đồng. c. 3 cặp gen nằm trên 2 cặp NST thường tương đồng. Hướng dẫn a. Khi 3 cặp gen nằm trên 3 cặp NST thường. Số kiểu gen tối đa trong quần thể được xác định bằng tích số kiểu gen tối đa trên từng cặp NST. Cụ thể: 2(2 1) .3(3 1) .4(4 1) = 180. 2 2 2 21