A – ĐẶT VẤN ĐỀ
Một thực tế đã và đang tồn tại trong việc dạy, học, thi đối với bộ môn
Sinh học là thời lượng chính dành cho việc dạy và học bộ môn ở trên lớp
đang còn quá ít, trong khi đó quá trình thi, kiểm tra, đánh giá thì thường đòi
hỏi rất cao, yêu cầu học sinh không chỉ nhớ, hiểu, mà còn phải biết vận dụng
kiến thức để giải quyết nhiều tình huống đặt ra, đặc biệt là những tình huống
liên quan đến di truyền. Trong các dạng bài tập di truyền thì bài tập di truyền
dạng hoán vị gen thường được sử dụng đưa vào trong các đề thi như đề thi
tuyển sinh đại học, cao đẳng qua các năm, đề thi học sinh giỏi qua các năm.
Trên thực tế, việc hướng dẫn học sinh giải các bài tập di truyền dạng hoán vị
gen thường gặp rất nhiều khó khăn, nhất là những bài tập dữ kiện đề bài cho
rất ít, đề bài chưa cho biết tỷ lệ kiểu hình đồng hợp lặn ở thế hệ sau. Những
bài tập dạng như thế này thường gây không ít khó khăn cho cả người dạy và
người học, giáo viên thì lúng túng trong việc tìm cách giải cho học sinh dễ
hiểu, học sinh thì lúng túng, khó hiểu nên thường không giải được, hoặc giải
được nhưng phải mất rất nhiều thời gian. Để khắc phục hiện trạng này, trong
quá trình giảng dạy bộ môn tôi đã luôn để tâm tìm kiếm những phương pháp
giải đơn giản, dễ hiểu, dễ áp dụng mà hiệu quả lại nhanh và chính xác nhằm
giúp học sinh có thể giải các bài tập di truyền hoán vị gen một cách hứng thú,
nhanh gọn, chính xác. Vì vậy tôi đã quyết định lựa chọn đề tài Xây dựng
công thức xác định tỷ lệ kiểu hình đồng hợp lặn ở thế hệ con trong các
phép lai hai cặp tính trạng trội lặn hoàn toàn có hoán vị gen.
B – GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1. Cơ sở lý luận của vấn đề.
Khái niệm hoán vị gen: Các gen trên cùng nhiễm sắc thể (NST) có thể
đổi chỗ cho nhau do sự trao đổi chéo giữa các cromatit trong quá trình giảm
phân tạo nên hiện tượng di truyền hoán vị gen.
Tần số hoán vị gen (f) được tính bằng tỷ lệ phần trăm các giao tử mang
gen hoán vị trên tổng số giao tử được sinh ra.
Tần số hoán vị gen thể hiện lực liên kết giữa các gen không alen trên
cùng NST. Tần số hoán vị gen càng cao thì lực liên kết càng nhỏ, tần số hoán
giản, dễ hiểu, hiệu quả cao, chính xác để giúp các em học sinh có thể giải
nhanh, chính xác các bài tập di truyền hoán vị gen. Những bài tập khó như
trên có thể trở nên rất đơn giản nếu như chúng ta tìm được cách để tìm ra
được tỷ lệ của kiểu hình đồng hợp lặn và giải theo tỷ lệ kiểu hình đồng hợp
lặn.
3. Giải pháp và tổ chức thực hiện
3.1. Xây dựng công thức
Trường hợp 1: Bố mẹ đều có kiểu gen dị hợp tử đều (
AB
), trội lặn
ab
hoàn toàn, hoán vị gen xảy ra ở cả hai bên với tần số khác nhau, một bên là f 1,
một bên là f2:
P:
Trội, trội
AB
ab
G: AB = ab =
x
Trội, trội
AB
ab
1 − f1
1 − f2
ab
2
1 − f 1 1 − f 2 AB
.
AB
2
2
f 2 1 − f 1 AB
.
2
2 Ab
f 2 1 − f 1 AB
.
2
2 aB
1 − f 1 1 − f 2 AB
.
ab
2
2
trội, trội
trội, trội
aB
2
2
f1 f 2
4
f 1 1 − f 2 Ab
.
ab
2
2
Ab
aB
trội, lặn
trội, trội
Ab
aB
f1 f 2
4
f 1 1 − f 2 aB
.
2
2 ab
2
2 ab
trội, trội
trội, lặn
lặn, trội
lặn, lặn
Từ bảng trên ta có:
Tỷ lệ kiểu hình trội, trội =
1
(3 – f1 – f2 + f1f2).
4
Tỷ lệ kiểu hình trội, lặn =
1
( f1 + f2 - f1f2)
4
Tỷ lệ kiểu hình lặn, trội =
1
( f1 + f2 - f1f2)
4
Trường hợp 2: Bố mẹ đều có kiểu gen dị hợp tử lệch (
Ab
), trội lặn
aB
hoàn toàn, hoán vị gen xảy ra ở cả hai bên với tần số khác nhau, một bên là f 1,
một bên là f2:
P:
Trội, trội
x
Trội, trội
Ab
aB
G: Ab = aB =
Ab
aB
1 − f1
2
Ab = aB =
AB = ab = f1/2
2
2
f 1 1 − f 2 AB
.
2
2 aB
trội, trội
trội, trội
trội, trội
trội, trội
f 2 1 − f 1 AB
.
2
2 Ab
1 − f 1 1 − f 2 Ab
.
Ab
2
2
1 − f 1 1 − f 2 Ab
.
2
f 2 1 − f 1 aB
.
2
2 ab
trội, trội
trội, trội
lặn, trội
lặn, trội
f 1 f 2 AB
.
ab
4
f 1 1 − f 2 Ab
.
2
2 ab
f 1 1 − f 2 aB
.
2
2 ab
trội, trội
(2 + f1f2).
4
Tỷ lệ kiểu hình trội, lặn =
1
(1–f1f2)
4
1
4
Tỷ lệ kiểu hình lặn, trội = (1–f1f2)
Tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
f1 f 2
4
Từ đây ta có:
4
Tỷ lệ kiểu hình trội, lặn + tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
1
4
Tỷ lệ kiểu hình lặn, trội + tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
1
4
G: AB = ab =
Trội, trội
Ab
aB
1 − f1
2
Ab = aB =
Ab = aB = f1/2
1− f2
2
AB = ab = f2/2
F:
♀
♂
1 − f1
AB
2
f1/2 Ab
f2/2 AB
1 − f2
trội, trội
Ab
AB
trội, trội
aB
f 1 1 − f 2 Ab
.
Ab
2
2
f 1 1 − f 2 Ab
.
2
2 aB
trội, lặn
trội, trội
f 1 1 − f 2 Ab
.
2
2 aB
f 1 1 − f 2 aB
.
2
trội, trội
trội, lặn
lặn, trội
lặn, lặn
AB
trội, trội
AB
f1 f 2
4
AB
Ab
trội, trội
f1/2 aB
1 − f1
ab
2
f1 f 2
4
AB
aB
4
Tỷ lệ kiểu hình lặn, trội =
1
(1 – f2 + f1f2 )
4
Tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
f 2 1 − f1
.
2
2
Từ đây ta có:
Tỷ lệ kiểu hình trội, lặn + tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
1
4
Tỷ lệ kiểu hình lặn, trội + tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
1
4
Tỷ lệ kiểu hình trội, trội – tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
1
.
X
2
1
Y
2
XAB = Y = 1/2
F:
XAB
f
2
XAb
f
2
XaB
1− f
2
Xab
1 1− f
.
XABXAB
1 f
. XAbY
2 2
1 f
. XaBY
2 2
1 1− f
.
XabY
2
2
Trội, trội
Trội, lặn
Lặn, trội
Lặn, lặn
6
Từ bảng trên ta có:
3− f
Tỷ lệ kiểu hình trội, trội =
.
2
Trường hợp 5: Trường hợp khái quát cho hai cặp gen qui định hai cặp
tính trạng, trội lặn hoàn toàn cùng nằm trên NST giới tính X không có alen
tương ứng trên Y. Thể đồng hợp XX mang gen dị hợp tử lệch X AbXaB có xảy
ra hoán vị gen với tần số f, thể dị hợp mang gen trội XABY.
P:
trội, trội
x
trội, trội
XAbXaB
XAb = XaB =
XABY
1− f
XAB = Y = 1/2
2
XAB = Xab = f/2
F:
f
2
.
XABXAb
2
2
1 1− f
.
XABXaB
2
2
1 f
. XABXab
2 2
Trội, trội
Trội, trội
Trội, trội
Trội, trội
1 f
. XABY
2 2
1 1− f
.
XAbY
2+ f
4
1− f
4
1− f
4
f
4
Từ đây ta có:
Tỷ lệ kiểu hình trội, lặn + tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
1
4
Tỷ lệ kiểu hình lặn, trội + tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
1
4
Tỷ lệ kiểu hình trội, trội – tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
1
.
2
Công thức khái quát: Trong các trường hợp bố, mẹ đem lai dị hợp tử
về hai cặp gen qui định hai cặp tính trạng tương phản trội lặn hoàn toàn thì ở
thế hệ lai ta luôn có:
Tỷ lệ kiểu hình lặn, lặn =
8
Cách giải thông thường
Cách giải vận dụng
Ta có tỷ lệ ruồi giấm thân xám, cánh dài =
60%= 0,60 ≠ 9/16 của phần li độc lập và 0,60≠
0,75 của liên kết hoàn toàn đây là tỷ lệ của
qui luật hoán vị gen.
Ta có tỷ lệ ruồi giấm thân
xám, cánh dài = 60%=
0,60 ≠ 9/16 của phần li
độc lập và 0,60≠ 0,75 của
liên kết hoàn toàn đây
là tỷ lệ của qui luật hoán
vị gen.
Gọi AB = ab = x; Ab = aB = y.
Ta có x + y = 0,5 (1)
Xét trường hợp ruồi giấm đực có kiểu gen dị
AB
hợp tử đều
, ta có thế hệ lai:
ab
♀
♂
ab
0,5y
aB
ab
Tỷ lệ kiểu hình đen, cụt =
60% - 50% = 10% ♀ab
= 10%/50% = 0,2 < 0,25
♀ab là giao tử hoán vị.
Ruồi giấm cái đem lai
Ab
, ruồi đực
aB
AB
đem lai có kiểu gen
ab
có kiểu gen
f = 0,2.2.100% = 40%
Từ bảng trên ta có 1,5x + y =0,6 (2)
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: x =
0,2; y = 0,3 AB là giao tử mang gen hoán vị
kiểu gen của ruồi cái đem lai là
Ab
.
Ab
ab
0,5y
Ab
Ab
0,5y
Ab
aB
0,5x
AB
aB
0,5x
aB
ab
0,5y
Ab
aB
0,5y
qui luật hoán vị gen.
Gọi AB = ab = x; Ab = aB = y.
Ta có x + y = 0,5 (1)
Xét trường hợp ruồi giấm đực có kiểu gen dị
AB
hợp tử đều
, ta có thế hệ lai:
ab
♀
♂
0,5AB
0,5ab
xAB
xab
yAb
yaB
0,5x
AB
AB
0,5x
AB
ab
0,15
0,15 ♀ab = 0,5 = 0,3 >
0,25 ♀ab là giao tử liên
kết. Ruồi giấm đem lai
đều có kiểu gen
AB
ab
f = (1 - 0,3.2).100% =
40%
Xám, cụt
Từ bảng trên ta có: 0,5y = 0,1
y = 0,2 thay vào (1)
x = 0,3 > 0,25 AB là giao tử mang gen
liên kết kiểu gen của ruồi giấm cái là
AB
.
ab
f = 0,2.2.100% = 40%
Trường hợp ruồi giấm đực có kiểu gen dị hợp
tử lệch
Ab
không thỏa mãn.
aB
Ruồi giấm đực mắt đỏ, cánh bình thường
- 0,5 = 0,05 ♀Xab= 0,05/0,5 =
AB
có kiểu gen: X Y cho 2 loại giao tử với tỷ 0,1< 0,25 ♀ Xab là giao tử
lệ bằng nhau: XAB = Y = 0,5
hoán vị. Ruồi giấm đem lai
có kiểu gen XAbXaB x XABY
Ta có các kiểu tổ hợp ở thế hệ lai:
♀
♂
XAB=x Xab=x XAb=y XaB=y
0,5XAB 0,5x
0,5x
0,5y
f = 0,1.2.100% = 20%
0,5y
XABXAB XABXab XABXAb XABXaB
0,5Y
0,5x
0,5x
≠ 9/16 của di truyền phân li độc lập và
0,54≠ 0,75 của di truyền liên kết hoàn
toàn đây là tỷ lệ của qui luật hoán vị
gen.
Ta có tỷ lệ cây cao, quả đỏ =
54%= 0,54 ≠ 9/16 của di truyền
phân li độc lập và 0,54≠ 0,75 của
di truyền liên kết hoàn toàn
đây là tỷ lệ của qui luật hoán vị
gen.
11
Gọi AB = ab = x; Ab = aB = y.
Tỷ lệ cây thấp, quả vàng = 54% 50% = 4% ab = 0,2 < 0,25
ab là giao tử hoán vị Kiểu gen
Ta có x + y = 0,5 y = 0,5 – x (1)
Ta có thế hệ sau:
♀
♂
xAB
xab
yAb
AB
ab
x2
ab
ab
xy
Ab
ab
xy
aB
ab
yAb xy
AB
Ab
xy
Ab
ab
y2
của cả hai cơ thể đem lai là
Từ bảng trên ta có:
3x2 + 4xy + 2y2 = 0,54 (2)
Thay (1) vào (2) ta có:
3x2 + 4x(0,5 - x) + 2(0,5 - x)2 = 0,54
x2 = 0,54 – 0,5 = 0,04 x = 0,2
ab
x
♂
AB = ab =0,41
AB
ab
AB = ab = 0,5
Ab = aB = 0,09
F1: Lập bảng ta có tỷ lệ kiểu gen và kiểu hình
♀ 0,41 AB
0,41 ab
0,09Ab
0,09aB
♂
0,5AB
0,205
AB
AB
0,045
Ab
ab
Xám, cụt
0,045
AB
aB
Xám, dài
0,045
aB
ab
Đen, dài
b) Xác suất xuất hiện ruồi đực có kiểu hình mang ít nhất một tính trạng lặn ở
F1 là:
A-bb =
1
1
.0,09. =0,0225
2
2
ab
) = 25%
= 25% - 4,5% =20,5%.
ab
ab
20,5%
Ruồi giấm chỉ xảy ra hoán vị gen ở ruồi cái %♀ab =
= 41% > 25%
50%
AB
♀ab là giao tử mang gen liên kết Kiểu gen của P đem lai đều là
,
ab
kiểu hình thân đen, cánh cụt ở F1(
f = 100% - 2.41%=18%
Sơ đồ lai
P:
♀
G:
AB
ab
x
♂
0,205
AB
ab
Xám, dài
0,205
ab
ab
Đen, cụt
0,09Ab
0,045
AB
Ab
Xám, dài
0,045
Ab
ab
Xám, cụt
0,09aB
0,045
AB DE AB DE
x
trong trường hợp giảm phân
ab de ab de
bình thường, quá trình phát sinh giao tử đực và giao tử cái đều xảy ra hoán vị
gen giữa các alen B và b với tần số 20%, giữa các alen E và e với tần số 40%,
cho F1 có kiểu hình thân cao, hoa tím, quả đỏ, tròn chiếm tỷ lệ
A. 17,75%.
B. 38,94%.
C. 30,25%.
D. 56,25%
Cách giải:
Xét cặp nhiễm sắc thể thứ nhất mang cặp gen
AB
ab
Khi cả bố và mẹ đều xảy ra hoán vị gen với tần số 20% thì ta có tỷ lệ
kiểu hình đồng trội (thân cao, hoa tím) chiếm tỷ lệ = 0,5 + tỷ lệ kiểu hình cây
thấp, hoa trắng
ab
= 0,5 + 0,42 = 0,66.
ab
D. 5900 cây hoa đơn, đài cuốn; 900 cây hoa kép, đài cuốn, 1600 cây
hoa kép, đài ngã.
Cách giải:
Ta có: cây hoa đơn, đài ngã (trội, lặn) chiếm tỷ lệ = 1600/10000 = 0,16
≠ 3/16 của quy luật phân li độc lập và ≠ 1/4 của quy luật liên kết gen hoàn
toàn Đây là tỷ lệ của quy luật di truyền hoán vị gen.
Tỷ lệ kiểu hình hoa kép, đài ngã (lặn, lặn) = 1/4 – 0,16 = 0,09 Số
cây hoa kép, đài ngã = 0,09.10000 = 900 cây.
Tỷ lệ kiểu hình hoa kép, đài cuốn = 1/4 – 0,09 = 0,16 Số cây hoa
kép, đài cuốn = 0,16.10000 = 1600 cây.
Tỷ lệ kiểu hình hoa đơn, đài cuốn = 1/2 + 0,09 = 0,59 Số cây hoa
đơn, đài cuốn = 0,59.10000 = 5900 cây.
Chọn phương án A. 5900 cây hoa đơn, đài cuốn; 1600 cây hoa kép,
đài cuốn, 900 cây hoa kép, đài ngã.
4. Kiểm nghiệm.
Bằng phương pháp đưa về tỷ lệ kiểu hình đồng hợp lặn khi hướng dẫn
cho học sinh tôi nhận thấy hầu hết học sinh đều tiếp thu một cách hứng thú,
dễ hiểu, áp dụng để giải các bài tập di truyền hoán vị gen một cách nhanh
chóng, chính xác, đặc biệt là các bài tập dạng trắc nghiệm.
Đối tượng học sinh Nhóm học sinh không Nhóm học sinh áp
áp dụng phương pháp dụng phương pháp này
này để giải bài tập
để giải bài tập
Học sinh áp dụng giải các
bài tập di truyền hoán vị
gen có kết quả đúng
Tổng
số học
93%
16
C. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
1. Kết luận.
Bước đầu nghiên cứu, triển khai một số dạng bài tập hoán vị gen như
đã trình bày ở trên đã thu được kết quả khả quan, có thể áp dụng trên nhiều
đối tượng học sinh khác nhau, đặc biệt là đối tượng học sinh ôn thi đại học,
cao đăng, trung học chuyên nghiệp và ôn thi học sinh giỏi. Tuy nhiên, đề tài
mới chỉ đề cập đến một số dạng bài tập di truyền hoán vị gen phổ biến là hoán
vị gen xảy ra tại một điểm, trên thực tế còn rất nhiều dạng bài tập di truyền
hoán vị gen khác nữa như hoán vị gen xảy ra tại nhiều điểm, … Vì vậy cần
phải tiếp tục nghiên cứu, mở rộng phạm vi nghiên cứu cũng như đối tượng áp
dụng để đề tài được hoàn thiện hơn, từ đó có thể triển khai rộng rãi hơn trong
đồng nghiệp và đối tượng học sinh.
2. Kiến nghị và đề xuất.
Đối với nhà trường: sưu tầm, bổ sung các đầu sách tham khảo, đặc biệt
là các sáng kiến kinh nghiệm đạt giải cấp tỉnh bộ môn Sinh Học vào thư viện
của nhà trường để giáo viên và học sinh có tài liệu tham khảo trong quá trình
giảng dạy và học tập. Có chính sách khuyến khích phong trào viết sáng kiến
kinh nghiệm mạnh hơn nữa.
Đới với Sở giáo dục và đào tạo: nên có chương trình triển khai mở rộng
các điển hình tiên tiến, các sáng kiến kinh nghiệm đã đạt giải qua các năm đến
các trường bằng cách mở các đợt tập huấn vào hè. Xây dựng cơ sở dữ liệu
đồng bộ của ngành trong đó có các đề tài sáng kiến kinh nghiệm đạt giải qua
các năm để giáo viên có thể tự học hỏi lẫn nhau và nhân rộng các kinh
nghiệm hay trong quá trình giảng dạy.
Thời gian nghiên cứu, triển khai và hoàn thiện đề tài không nhiều, quá
1
3
1. Cơ sở lý luận của vấn đề.
1
4
2. Thực trạng của vấn đề
2
5
3. Giải pháp và tổ chức thực hiện
2
6
3.1. Xây dựng công thức
2
7
3.2. Một số ví dụ vận dụng