SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG 4SÁNG KIẾN KINH NGHIỆMCÔNG THỨC GIÚP GIẢI NHANH BÀI TẬPTÍNH SỐ KIỂU GEN TỐI ĐACỦA QUẦN THỂNgười thực hiện: Lê Thị HườngChức vụ: Tổ trưởngSKKN thuộc lĩnh vực: Sinh họcTHANHHOÁ,LỤCNĂM 2020MỤCTrang1I. MỞ ĐẦU2II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN31. Cơ sở lí luận31.1. Tích xác suất31.2. Tổ hợp32. Thực trạng của vấn đề33. Giải pháp đã thực hiện43.1. Chứng minh công thức cơ sở43.2. Phương pháp tính nhanh53.3. Vận dụng làm bài tập64. Kiểm nghiệmIII. KẾT LUẬN892I. MỞ ĐẦUTrong những năm gần đây, kể từ khi Bộ giáo dục và đào tạo áp dụngchương trình Sgk mới, bản thân tôi nhận thấy trong các đề thi tốt nghiệp, thi đạihọc – cao đẳng cũng như thi học sinh giỏi tỉnh ở bộ môn sinh học năm nào cũngcó 1 câu yêu cầu tính số kiểu gen tối đa của quần thể, mỗi năm một trường hợp,trường hợp của đề năm sau thì phức tạp và khó hơn của đề năm trước.Đối với dạng bài tập này, học sinh rất lúng túng, nhất là khi phải tính sốkiểu gen trong trường hợp quần thể gồm nhiều gen có số alen khác nhau liên kếtvới nhau hay liên kết với NST giới tính. Cũng có một số em làm ra kết quả đúngnhưng thường mất rất nhiều thời gian, không đáp ứng được yêu cầu về thời giancho một câu hỏi trắc nghiệm trong đề thi đại học.Tuy vậy, sách giáo khoa Sinh học lớp 12 - Cơ bản thì không đề cập gì đếnphương pháp xác định số loại kiểu gen trong quần thể, sách giáo khoa Sinh họclớp 12 - Nâng cao thì chỉ nêu ra một công thức tính số loại kiểu gen tối đa trongquần thể là: [r (r + 1) n] (Bài 21: Trạng thái cân bằng của quần thể giao phối2ngẫu nhiên) với mục đích giải thích cho tính đa hình của quần thể ngẫu phối,nhưng công thức này không được chứng minh và chỉ áp dụng trong trường hợpquần thể gồm n gen phân li độc lập, mỗi gen gồm r alen.Hiện tại, chưa có tài liệu nào bàn sâu về vấn đề này và đã có nhiều bài tậpđược các đồng nghiệp đưa ra thảo luận trong sinh hoạt chuyên môn.- Tôi thiết nghĩ, với vai trò là một giáo viên ôn luyện đội tuyển và ôn thiđại học nhiều năm, mình cần phải nghiên cứu để tìm ra cách giải dạng bài nàymột cách đơn giản, nhanh gọn mà học sinh dễ hiểu.- Qua quá trình nghiên cứu, tôi nhận thấy mình phải bắt đầu từ gốc rễ củavấn đề, từ cái cơ bản nhất. Đó là, phải chứng minh được công thức xác định sốkiểu gen tối đa của quần thể gồm n gen phân li độc lập, mỗi gen gồm r alen màSGK đã đề cập đến : [r (r + 1) n] . Sau khi đã hiểu rõ bản chất, chính công thức2này đã gợi ý cho tôi tìm ra cách làm nhanh, giúp học sinh dễ hiểu, dễ ứng dụngđể làm nhanh các bài tương tự và mở rộng trong những trường hợp phức tạpnhư tính số kiểu gen đồng hợp, số kiểu gen dị hợp, số kiểu gen tối đa của quầnthể xét nhiều gen có số alen khác nhau, liên kết trên NST thường hoặc giới tính,trên X hay trên Y, ở vùng tương đồng hay không tương đồng.3- Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã sử dụng phương pháp điều tra khảosát thực tế, phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lí thuyết, phương phápthống kê xử lí số liệu.Qua thực tế giảng dạy, tôi thấy cách làm của mình thực sự có hiệu quả,giúp các em hiểu sâu, nhớ lâu và giải nhanh ra kết quả bài tính số kiểu gen kể cảtrường hợp phức tạp trong thời gian rất hạn chế của dạng câu hỏi trắc nghiệm, làkiến thức không thể thiếu trong hành trang kiến thức chuẩn bị cho các em bướcvào các kì thi lớn.Vì vậy, thông qua bài viết này tôi mong muốn được chia sẻ với các bạnđồng nghiệp sáng kiến kinh nghiệm của mình với đề tài:“CÔNG THỨC GIÚP GIẢI NHANH BÀI TẬP TÍNH SỐ KIỂU GEN TỐIĐA CỦA QUẦN THỂ”.4II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM1. Cơ sở lí luận1.1. Tích xác suấtTrong cách làm của mình tôi đã vận dụng lí thuyết về tích xác suất trongtrường hợp bài toán yêu cầu tính số kiểu gen gồm nhiều gen thuộc các nhómliên kết khác nhau. Theo lí thuyết xác suất, hai sự kiện Avà B được gọi là độclập nhau nếu P(AB) = P(A) . P(B) .- Khi các gen nằm trong các nhóm liên kết khác nhau có nghĩa là chúngđộc lập nhau. Vậy nên, số kiểu gen tối đa của quần thể chính bằng tích số kiểugen trong mỗi nhóm liên kết.- Do cặp NST XY không đồng dạng nên khi tính số kiểu gen ở giới dịgiao tử (giới XY) trong trường hợp gen nằm trên NST giới tính, tôi tính riêng sốloại giao tử chứa X (số cách chọn của X) và số loại giao tử chứa Y( số cáchchọn của Y) sau đó nhân chúng với nhau để được số kiểu gen .1.2. Tổ hợpKhi xác định số kiểu gen dị hợp, tôi đã vận dụng toán tổ hợp để xác định,bởi số kiểu gen dị hợp thực ra chính là tổ hợp chập 2 của số loại giao tử :n!C2n = n!(n − 2)!2. Thực trạng của vấn đềQua thực tế giảng dạy môn sinh học tại trường THPT với 2 ban ( KHTN ,Cơ bản) tôi nhận thấy việc giải được, giải chính xác dạng bài tập tính số kiểugen của quần thể là một vấn đề mà đa số học sinh còn vướng mắc. Với nhữngbài đơn giản, chỉ áp dụng đơn thuần công thức SGK thì học sinh còn làm được,đối với những bài phức tạp: xét đến nhiều gen, thuộc nhiều nhóm liên kết, lại cócả gen trên NST giới tính thì các em không còn biết áp dụng công thức như thếnào nên đành dùng cách liệt kê số kiểu gen rồi đếm xem có bao nhiêu kiểu gen.Cách này rối rắm, mất nhiều thời gian và thường mắc sai sót.Mặt khác, với hình thức thi trắc nghiệm môn sinh học trong các kì thi tốtnghiệp THPT, Đại học – cao đẳng đòi hỏi học sinh muốn đạt kết quả cao, bêncạnh việc trả lời đúng còn phải nhanh. Để giải được nhanh các bài tập các emphải thành thục các kĩ năng giải bài tập. Qua nghiên cứu dạng bài tính số kiểugen của quần thể, bản thân tôi thấy rằng nếu các em biết vận dụng kiến thứctoán tổ hợp – xác suất để giải thì sẽ nhanh và chính xác hơn rất nhiều so với việc5liệt kê ra từng kiểu gen. Mặc dù vậy, việc chủ động vận dụng kiến thức toán tổhợp vào giải các bài tập sinh ở học sinh và một bộ phận giáo viên còn rất hạnchế.Trước thực trạng trên tôi đã mạnh dạn đề xuất một số công thức giảinhanh số kiểu gen tối đa của quần thể, mong muốn các em yêu thích học bộmôn sinh học, tích cực chủ động vận dụng giải nhanh và chính xác dạng bài tậpnày trong các đề thi.3. Giải pháp đã sử dụng.3.1. Chứng minh công thức cơ sởSố kiểu gen tối đa của quần thể gồm n gen, các gen phân li độc lập, mỗi gencó r alen trên NST thường là:[r (r + 1) n]2(Công thức bài 21 – Tr. 84 SGK sinh học lớp12- Nâng cao)Bước 1: (Xác định số kiểu gen tối đa ở mỗi gen)Mỗi kiểu gen gồm 2 alen nên ta có:số kiểu gen đồng hợp: rsố kiểu gen dị hợp : Tổ hợp chập 2 của số loại giao tử = C2r =r (r − 1)2số kiểu gen tối đa ở mỗi gen là: tổng số kiểu gen đồng hợp và dị hợp:r!C2r + r = 2!(r − 2)! + r =r (r + 1)2Bước 2: (Xác định số kiểu gen tối đa của quần thể )Do có n gen phân li độc lập nên số kiểu gen tối đa của quần thể chính bằng tíchsố kiểu gen ở mỗi gen: [r (r + 1) n]23.2. Phương pháp tính nhanhBước 1 Tính số kiểu gen phải được tính riêng cho từng nhóm liên kết trênNST thường, nhóm liên kết trên NST giới tính( nếu được đề cập).a. Để xác định số kiểu gen của một hoặc nhiều gen trong một nhóm liênkết trên NST thường, ta sẽ làm như sau:- Tính số kiểu gen đồng hợp : chính bằng số loại giao tử của nhóm liên kết(là tích số alen của các gen trong nhóm liên kết).- Tính số kiểu gen dị hợp: chính là tổ hợp chập 2 của số loại giao tử .- Số kiểu gen tối đa = Số kiểu gen đồng hợp + Số kiểu gen dị hợp.(Giả sử một nhóm liên kết có 2 gen: gen thứ nhất có m alen, gen thứ 2 có n alen.6- Số kiểu gen đồng hợp = số loại giao tử = m.n.C2rmn =- Số kiểu gen dị hợp:mn(mn − 1)2Vậy nên: Số kiểu gen tối đa của quần thể:mn + C2mn =mn(mn + 1)2b. Để xác định số kiểu gen của một hoặc nhiều gen trên NST giới tính ta sẽlàm như sau:- Tính số kiểu gen của giới XX:+ Nếu gen trên X: cách xác định giống như của gen trên NSTthường;+ Nếu gen ở vùng không tương đồng trên Y: thì số kiểu gen ở giớiXX được xác định là 1- Tính số kiểu gen của giới XY: là tích của số loại giao tử chứa X và sốloại giao tử chứa Y.Số kiểu gen tối đa = Số kiểu gen ở giới XX + Số kiểu gen ở giới XYBước 2: Muốn xác định số kiểu gen tối đa của quần thể gồm nhiều nhómliên kết ta chỉ việc nhân số kiểu gen của các nhóm liên kết với nhau.3.3 Tổng quát: Trong một quần thể động vật ngẫu phối, xét 2 gen trêncùng một nhóm liên kết: gen thứ nhất có m alen, gen thứ 2 có n alen, ta sẽcó các công thức sau:Các trường hợpSố KG củaXXSố KGcủa XYTrên 1 cặp NST thườngỞ vùng tương đồng của cặp giới mn(mn + 1)2tínhỞ vùng không tương đồng trên X mn(mn + 1)(m.n)2Số kg tối đa về 2genmn(mn + 1)2mn(mn + 1)+(mn)22m.n.1mn(mn + 1)+m.n2Ở vùng không tương đồng trên Y1Gen 1 ở vùng tương đồng , gen 2 mn(mn + 1)2ở vùng không tương đồng trên XGen 1 ở vùng tương đồng, gen 2 ở mn(mn + 1)2vùng không tương đồng trên Y3.4 Bài tập vận dụng:1.m.nmn.11+ mnm.m.nmn(mn + 1)+m2n2Phương pháp thông thườngBài 1: (BT4 Tr.111 Sgk 12NC)Phương pháp giải nhanh2mn(mn + 1)+mn27Tính trạng tóc quăn do gen A, tóc thẳng do alen a nằm trên NST thường quyđịnh; bệnh mù màu đỏ - lục do gen m trên NST X gây nên. Với 2 gen quy địnhtính trạng trên, tối đa có thể tạo ra bao nhiêu loại kiểu gen khác nhau trong quầnthể người?- Liệt kê:- Số kiểu gen của gen quy địnhAXMXM, AAXMXm , AAXmXm, AaXMXM,dạng tóc trên NST thường :AaXMXm , AaXmXm, aaXMXM, aaXMXm,2(2 + 1)=3m mMmM2aaX X , AAX Y, AAX Y, AaX Y,- Số kiểu gen của gen quy địnhAaXmY , aaXMY,aaXmYtính trạng bệnh mù màu trên NST- ĐS : 15 kiểu gengiới tính:2(2 + 1)+2.1 = 52- Số KG về 2 tính trạng trên:3.5=15Bài 2: (Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2012)Trong quần thể của một loài động vật lưỡng bội, xét một locut có 3 alen nằm trênvùng tương đồng của cặp NST giới tính X và Y, Biết rằng không xảy ra đột biến,số kiểu gen tối đa về locut trên trong quần thể là:A. 15B.6.C. 9.D. 12.3(3 + 1)Liệt kê: Gọi 3 alen là A1 , A2 , A3 có cácSố KG giới XX:=62KG sau:Số KG giới XY: 3.3 = 9XA1 XA1, XA2 XA2, XA3 XA3, XA1 XA2,Số KG tối đa: 6+9=15XA1 XA3, XA2 XA3 , XA1 YA1, XA2 YA2,ĐA: A. 15XA3 YA3, XA1 YA2, XA1 YA3, XA2 YA3,(Có thể tính gộp trong 1 phép tính)XA2 YA1, XA3 YA1, XA3 YA2.ĐA: A. 15Bài 3: Trong quần thể của một loài động vật , xét 2 locut đều có 2 alen nằm trênvùng tương đồng của cặp NST giới tính XY và một locut cũng có 2 alen nằm ởvùng không tương đồng trên NST Y. Xác định số kiểu gen tối đa về 3 locut trênmà quần thể có thể có.2.2(2.2 + 1)Các locut gen A và B ở vùng tương đồng,- Giới XX:=102locut gen D ở vùng không tương đồng trên- Giới XY: 2.2.2.2.2 =32Y. Ta có các kiểu gen về 3 locut trên:8XAB XAB, XAB XAb, XAB XaB, XAB Xab,- Số KG tối đa : 10 + 32= 42XAb XAb, XaB XaB, Xab Xab, XAb Xab,ĐS: 42XaB Xab, XAb XaB, XAB YABD, XAB YABd,XAb YAbD, XAb YAbd, XaB YaBD, XaB YaBd,Xab YabD, Xab Yabd, XAB YAbD, XAB YAbd, XAbYABD, XAb YABd,XaB YabD, XaB Yabd, Xab YaBD, Xab YaBdXAB YaBD, XAB YaBd, XaB YABD, XaB YABd,XaB YAbD, XaB YAbd, XAb YaBD, XAb YaBdXAB YabD, XAB Yabd, Xab YABD, Xab YABd,XAb YabD, XAb Yabd, Xab YAbD, Xab YAbdĐS: 42Bài 4: ( Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2016)Trong một quần thể của loài thú, xét 2 locut: Lôcut 1có 3 alen là A 1, A2, A3; locut2 có 2 alen B và b. Cả 2 lôcut đều nằm trên đoạn không tương đồng của NST Xvà các alen của 2 lôcut này liên kết không hoàn toàn. Biết rằng không xảy ra độtbiến, tính theo lí thuyết, số kiểu gen tối đa về 2 locut trên trong quần thể này là:A. 18.B. 36.C. 30.D. 27.Giới XX:3.2(3.2 + 1)= 212Giới XY : 3.2.1 = 6Số KG tối đa : 21+6=27ĐA: D. 27Bài 5: (Đề ĐH môn Sinh – khối B năm 2010)Ở một quần thể ngẫu phối, xét hai gen: gen thứ nhất có 3 alen, nằm trên đoạnkhông tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X; gen thứ hai có 5 alen, nằmtrên nhiễm sắc thể thường. Trong trường hợp không xảy ra đột biến, số loạikiểu gen tối đa về cả hai gen trên có thể được tạo ra trong quần thể này làA. 45.B. 90.C. 15.D. 135Số KG tối đa:(3(3 + 1)5(5 + 1)+ 3.1) .= 9.15 =22135ĐA: D. 1354. Kiểm nghiệm9Cách làm trên đã được tôi áp dụng để giảng dạy cho học sinh trong nhiềunăm học gần đây. Năm học 2016- 2017, chọn 2 lớp có năng lực tương đương đểso sánh thông qua một bài kiểm tra bằng hình thức trắc nghiệm khách quan gồm10 câu ( 3 câu dễ, 3 câu bình thường, 2 câu khó vừa, 2 câu khó) trong 15 phút.Kết quả như sau:Lớp 12C2: Lớp thực nghiệm, lớp 12C6: lớp đối chứng.LớpSĩ sốYếu, kémSLTỉ lệ(%)Trung bìnhSLTỉ lệ(%)KháSLTỉ lệ(%)GiỏiSL Tỉ lệ(%)12C2 48241225194015 3112C6 45715,5265810222 4,5Sau khi hướng dẫn phương pháp này cho học sinh, tôi nhận thấy:- Dạng bài tập “ Xác định số kiểu gen tối đa hay xác định số kiểu genđồng hợp, số kiểu gen dị hợp, số kiểu gen đồng hợp về gen này và dị hợp về genkhác trong quần thể” không còn là vấn đề đối với hầu hết các em. Những câuthuộc dạng này là những câu các em không để mất điểm trong bất kì đề thi nào.- Khi tôi đưa ra những trường hợp mới thuộc dạng này, các em đều có thểáp dụng cách trên để làm và đưa nhanh ra đáp án đúng.C. KẾT LUẬNTrong sáng kiến kinh nghiệm của mình, tôi đã làm rõ một số vấn đề :- Chứng minh công thức cơ bản SGK về xác định số kiểu gen tối đa củaquần thể.- Hướng dẫn cách giải nhanh ra số kiểu gen tối đa của quần thể.- So sánh hiệu quả của phương pháp thực nghiệm với phương pháp đốichứng.- Chứng minh bằng thực nghiệm hiệu quả của phương pháp.10SKKN này không tránh khỏi sai sót, vì vậy rất mong được sự quan tâm, đónggóp ý kiến của quý độc giả và các bạn đồng nghiệp.Thanh Hóa, ngày 5 tháng6 năm 2020XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊTôi xin cam đoan đây là SKKN củamình viết, không sao chép nội dungcủa người khác.Lê Thị Hường11 |
