Lý thuyết và bài tập ôn tập chuyên đề Di truyền học quần thể Sinh học 12 nâng cao

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP ÔN TẬP CHUYÊN ĐỀ DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ SINH HỌC 12 NÂNG CAO

I. PHẦN LÍ THUYẾT:

1. Khái niệm:

• Khái niệm quần thể.
• Đặc trưng của quần thể: là vốn gen của quần thể đó.  Vốn gen là tập hợp tất cả các alen trong quần thể.
• Vốn gen của quần thể được biểu hiện ở 2 đặc điểm là tần số alen và tần số kiểu gen.
  • Thành phần kiểu gen (hay tần số kiểu gen): Là tỉ lệ giữa số cá thể mang kiểu gen nào đó với tổng số cá thể trong quần thể.
  • Tần số alen: là tỉ lệ giữa số alen nào đó trên tổng số alen của tất cả các alen khác nhau (thuộc cùng một gen) trong quần thể.

2. Cấu trúc di truyền của quần thể:

• Khi xét cấu trúc di truyền của một quần thể,  có nghĩa là ta xét đến
  • thành phần kiểu gen (tần số kiểu gen)
  • tần số các alen trong quần thể.
• Những đặc trưng này có sự biến thiên khác nhau trong quần thể tự phối và quần thể ngẫu phối .

a) Quần thể tự phối:

• Quần thể tự phối là quần thể mà trong đó các cá thể không có sự giao phối ngẫu nhiên với nhau, con được sinh ra do quá trình tự thụ phấn (hay giao phối cận huyết). Đây là dạng đặc trưng hầu như chỉ có ở quần thể thực vật.
• Trong quần thể tự phối: (đặc điểm di truyền của quần thể tự phối)
  • thành phần kiểu gen thay đổi theo hướng tăng dần tỉ lệ dị hợp, giảm dần tỉ lệ đồng hợp (bao gồm cả đồng hợp trội và đồng hợp lặn).
  • tần số alen không đổi qua các thế hệ tự phối cho dù thành phần kiểu gen có sự biến động. Đây là đặc điểm rất đặc trưng mà  em phải nhớ.
• cấu trúc di truyền của quần thể không tuân theo định luật Hacđi – Vanbec.

b) Quần thể ngẫu phối:

• Quần thể ngẫu phối là quần thể mà trong đó các cá thể giao phối tự do với nhau và được cách li ở mức độ nhất định với các nhóm cá thể lân cận thuộc loài đó.
• Trong quần thể ngẫu phối: (đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối) cấu trúc di truyền của quần thể tuân theo định luật Hacđi – Vanbec:

Trong những điều kiện nhất định, trong lòng một quần thể có kích thước lớn, ngẫu phối, tần số tương đối của các alen của mỗi gen có khuynh hướng duy trì không đổi qua các thế hệ.

• Điều kiện nghiệm đúng định luật Hacđi – Vanbec:
  • Số lượng cá thể phải đủ lớn và không xảy ra biến động di truyền. Trong một khoảng thời gian nhất định, điều kiện này có thể được đáp ứng, nhất là ở những quần thể tách biệt với môi trường bên ngoài.
  • Các các thể trong quần thể phải giao phối ngẫu nhiên với nhau. Tức  là không có sự chọn lọc trong quá trình giao phối. Đây là điều kiện khó xảy ra trong thực tế.
  • Giá trị thích nghi của các kiểu gen khác nhau là như nhau. Điều kiện này chỉ được thỏa ở một số tính trạng, phổ biến là các tính trạng số lượng có sự di truyền theo qui luật tương tác cộng gộp – các alen khác nhau có vai trò như nhau trong việc hình thành kiểu hình, và phần lớn chúng không anh hưởng nhiều đến sức sống của cá thể.
  • Không có áp lực của đột biến và chọn lọc tự nhiên. Rõ ràng đây là điều kiện khó đáp ứng nhất.
  • Không có hiện tượng di nhập gen. Có thể được đáp ứng với những quần thể sống tách biệt với các quần thể khác.

(định luật Hacđi – Vanbec là có tính lí thuyết. Nó không được nghiệm đúng trong tất cả các trường hợp. Trong một khoảng thời gian nhất định, định luật này có thể được áp dụng.)

• Ý nghĩa:
  • Giải thích vì sao trong thiên nhiên có những quần thể ổn định trong thời gian dài
  • Từ tần số tương đối của các alen có thể dự đoán tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình của quần thề. Hay ngược lại.

3. Những yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng di truyền của quần thể

{-- Nội dung lý thuyết phần 3: Những yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng di truyền của quần thể của tài liệu chuyên đề Di truyền học quần thể Sinh học 12 vui lòng xem ở phần xem online hoặc tải về --}

II. PHẦN BÀI TẬP ÁP DỤNG:

1. Xác định tần số alen:

• Một cách tổng quát, tần số tương đối của các kiểu gen trong quần thể có thể kí hiệu như sau: x AA : y Aa : z aa

Theo đó, công thức tính tần số tương đối của các alen A và a lần lượt là: p(A) = x + y/2 ; q(a) = z + y/2

• Nếu có tần số tuyệt đối (số lượng cá thể mang từng kiểu gen khác nhau): X AA : Y Aa : Z aa

p(A) = (2X + Y)/2M ; q(a) = (2Z + Y)/2M

M – tổng số cá thể trong quần thể

2. Kiểm tra trạng thái cân bằng của quần thể ngẫu phối:

• Lưu ý là quần thể tự phối không cân bằng qua nhiều thế hệ, nên việc kiểm tra trạng thái cân bằng của quần thể này là “dư thừa”.
• Có 2 điều kiện phổ biến được dùng để kiểm tra

MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỂN HÌNH

I. BÀI TẬP QUẦN THỂ TỰ PHỐI

Dạng 1: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P (thế hệ xuất phát) 100% dị hợp Aa  qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ F_n

*Cách giải:    

Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau

Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F_n là  Aa =\(\left ( \frac{1}{2} \right )^n\)

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA , aa  trong quần thể F_n là

     AA = aa = \(\frac{1- \left ( \frac{1}{2}\right )^n}{2}\) =  \(\frac{1-\left ( \frac{1}{2} \right )^n}{2}\)

*Ví dụ 1:  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 F_n là

                    Aa =\(\left ( \frac{1}{2} \right )^n\) = \(\left ( \frac{1}{2} \right )^3\)= 0,125

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F_n là

                    AA =  aa  = \(\frac{1- \left ( \frac{1}{2}\right )^n}{2}\)=  0,4375

Dạng 2: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ F_n

* Cách giải: Quần thể tự phối có thành phần kiểu gen của thể hệ P ban đầu như sau:

                                                xAA + yAa + zaa

Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F_n là

                    AA =  x +y \(\frac{1- \left ( \frac{1}{2}\right )^n}{2}\)

Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F_n là

                    Aa = y \(\left ( \frac{1}{2} \right )^n\)

Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể F_n là

                    aa = z +y \( \frac{1- \left ( \frac{1}{2}\right )^n}{2}\)

* Ví dụ 1: Quần thể P có 35AA, 14Aa, 91aa =1Các 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 \(\frac{1- \left ( \frac{1}{2}\right )^n}{2}\) = 0,25 + 0,1 x \(\frac{1- \left ( \frac{1}{2}\right )^3}{2}\)= 0,29375

                    Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F_n là

                    Aa = 0,1x \(\left ( \frac{1}{2} \right )^n\) =0,1 x \(\left ( \frac{1}{2} \right )^3\) = 0,0125

                    Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể F_n là

                    aa = z +y \(\frac{1- \left ( \frac{1}{2}\right )^3}{2}\) = 0,65 + \(\frac{1- \left ( \frac{1}{2}\right )^3}{2}\)= 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: 

{-- Nội dung Ví dụ 2 phần bài tập quần thể tự phối của tài liệu chuyên đề Di truyền học quần thể Sinh học 12 vui lòng xem ở phần xem online hoặc tải về --}

II. BÀI TẬP QUẦN THỂ NGẪU PHỐI

Dạng 1: Từ cấu trúc di truyền quần thể chứng minh quần thể đã đạt trạng thái cân bằng hay không, qua bao nhiêu thế hệ quần thể đạt trạng thái cân bằng.

* 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
3	0	0	1
4	0,2	0,5	0,3

 Giải nhanh

      Quần thể 1: Nếu cân bằng thì p² q² = \(\left ( \frac{2pq}{2} \right )^2\)   =>1 x 0 =\(\left ( \frac{0}{2}\right )^2\) =>  quần thể cân bằng.

      Quần thể 2: Nếu cân bằng thì p² q² = \(\left ( \frac{2pq}{2} \right )^2\)  =>0 x 0 ≠ \(\left ( \frac{1}{2}\right )^2\) =>  quần thể không cân bằng.

      Quần thể 3: Nếu cân bằng thì p² q² = \(\left ( \frac{2pq}{2} \right )^2\)   =>0 x 1 = \(\left ( \frac{0}{2}\right )^2\) =>  quần thể cân bằng.

     Quần thể 4: Nếu cân bằng thì p² q² = \(\left ( \frac{2pq}{2} \right )^2\)  =>0,2 x 0,3 = \(\left ( \frac{0.5}{2}\right )^2\)=>  quần thể không cân bằng.

Dạng 2:Từ số lượng kiểu hình đã cho đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể (cho số lượng tất cả kiểu hình có trong quần thể).

{-- Nội dung Dạng2 phần bài tập quần thể ngẫu phối của tài liệu chuyên đề Di truyền học quần thể Sinh học 12 vui lòng xem ở phần xem online hoặc tải về --}

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).

Cách giải:

• Nếu biết tỷ lệ kiểu hình trội => Kiểu hình lặn = 100% - Trội.
  • 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: 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:

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: \(\frac{2pq}{p^2+2pq}\)
• Mẹ dị hợp (Aa)  xác suất: \(\frac{2pq}{p^2+2pq}\)
• Xác suất con bị bệnh        \(\frac{1}{4}\)

  Vậy xác suất để 2 người bình thường trong quần thể lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bạch tạng là: \(\frac{2pq}{p^2+2pq}\) x \(\frac{2pq}{p^2+2pq}\) x \(\frac{1}{4}\)

Với  p=0,01 , q= 0,99 =>  \(\frac{2pq}{p^2+2pq}\) x \(\frac{2pq}{p^2+2pq}\) x \(\frac{1}{4}\) = 0,00495

Trên đây là nội dung Lý thuyết và bài tập ôn tập chuyên đề Di truyền học quần thể Sinh học 12 nâng cao. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Các dạng bài tập di truyền học quần thể Sinh học 12 có đáp án

​Chúc các em học tập tốt !