Tài liệu Phân dạng và phương pháp giải bài tập tiến hóa

Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TIẾN HÓA I/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA ĐỘT BIẾN 1. Lí thuyết Ta có tần số alen A ban đầu là p0 . Đã xảy ra đột biến A→ a với tần số là u. → Sau n thế hệ, tần số của alen A là: pn = p0(1-u)n 2. Các dạng bài tập - Dạng 1: Biết tỉ lệ kiểu hình → xác định tần số alen, tần số phân bố kiểu gen và trạng thái cân bằng của quần thể sau khi xảy ra đột biến. - Dạng 2: Biết số lượng alen và số lượng các alen đột biến → xác định tần số đột biến gen thuận và nghịch. - Dạng 3: Biết tần số đột biến thuận và nghịch, tổng số cá thể → Xác định số lượng đột biến Bài 1: Một quần thể động vật 5.104 con. Tính trạng sừng dài do gen A quy định, sừng ngắn do gen a quy định. Trong quần thể trên có số gen A đột biến thành a và ngược lại, với số lượng bù trừ nhau. Tìm số đột biến đó ? Biết A đột biến thành a với tần số v, với u = 3v = 3.10-3 Bài 2:Quần thể ban đầu có 1000000 alen A và a. Tốc độ đột biến của alen A là 3.10-5, còn của alen a là 10-5. Khi cân bằng thì quần thể có số lượng của từng alen là bao nhiêu? Cho biết không tính áp lực của các nhân tố khác làm biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội Trong một quần thể này gồm 2.105 alen. Tần số alen a bằng 25%. Khi quần thể có 7 alen A bị đột biến thành a và 11 alen a đột biến thành A thì tần suất đột biến trong mỗi trường hợp bằng bao nhiêu? Bài 3: Giả sử 1 lôcut có 2 alen A và a, thế hệ ban đầu có tần số tương đối của alen A là p0. Quá trình đột biến làm cho A → a với tần số u = 10-5. a) Để p0 giảm đi 1 2 phải cần bao nhiêu thế hệ? b) Sau bao nhiêu thế hệ thì tần số alen A = a ? c) Giả sử xảy ra đồng thời đột biến a → A với tần số v = 10-8 thì tần số các alen như thế nào? Bài 4: Quần thể thực vật ở trạng thái cân bằng có tần số alen A = 0,4 , a= 0,6.Đã xảy ra đột biến A→ a với tần số gấp 99 lần đột biến a→ A. a) Tính tần số mỗi alen của quần thể sau đột biến ? b) Nếu quần thể có 1 tỉ alen. Thì số lượng mỗi alen trước và sau đột biến là bao nhiêu ? c) Hỏi sau bao nhiêu thế hệ thì tần số alen A = a ? d) Để p0 giảm đi 100 lần phải cần bao nhiêu thế hệ ? II/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA DI – NHẬP GEN. p = M (P - p) 1. Lí Thuyết - p là tần Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội số tương đối của gen A ở quần thể nhận - P là tần số tương đối của gen A ở quần thể cho - M là tỷ lệ số cá thể nhập cư - p lượng biến thiên về tần số alen trong quần thể nhận Có thể tổng quát như sau: p(A) =(mp1 + np2 ) : (m+n) q(a) =(mq1 + nq2 ) : (m+n) = 1 - p Với : m: tổng số cá thế của QT được nhập cư trước thời điểm nhập cư n: số cá thể đến nhập cư p1(q1): tần số A(a) của QT được nhập cư trước thời điểm nhập cư p2(q2): tần số A(a) của QT đến nhập cư - M là tỷ lệ số cá thể nhập cư →M = n : (m + n ) Bài 1: Tần số tương đối của gen A ở quần thể I là 0,8; của quần thể II là 0,3.Tốc độ di- nhập gen A từ quần thể (II) vào quần thể (I) là 0,2. Tính lượng biến thiên tần số tương đối của gen A ? Bài 2: Trong một quần thể có 16% mắt xanh, 20% số người di cư đến quần thể chỉ có 9% số người mắt xanh. Giả sử mắt xanh do gen lặn quy định thuộc nhiễm sắc thể thường. Tính tần số alen mắt xanh của quần thể mới? Bài 3: Cho biết tần số tương đối của alen A ở quần thể Y là 0,8; ở quần thể X là 0,3. Số cá thể của quần thể Y là 1600, số cá thể nhập cư Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội từ quần thể X vào quần thể Y là 400. Hãy xác định tần số py của alen A trong quần thể Y ở thế hệ tiếp theo sau khi di-nhập ? Bài 4: Một con sông có hai quần thể ốc sên: quần thể lớn (quần thể chính) ở phía trên và quần thể nhỏ nằm ở cuối dòng trên một hòn đảo (quần thể đảo). Do nước chảy xuôi nên ốc chỉ di chuyển được từ quần thể chính đến quần thể đảo mà không di chuyển ngược lại. Xét một gen gồm hai alen: A và a. Ở quần thể chính có pA =1, quần thể đảo có pA= 0,6. Do di cư, quần thể đảo trở thành quần thể mới, có 12% số cá thể là của quần thể chính. a. Tính tần số tương đối của các alen trong quần thể mới sau di cư. b. Quần thể mới sinh sản. Vì một lí do nào đó xảy ra quá trình đột biến: A  a, với tốc độ là 0,3%. Không có đột biến ngược. - Tính tần số tương đối của các alen ở thế hệ tiếp theo của quần thể mới. Bài 5: Xét một gen có 2 alen A và alen a. Một quần thể sóc gồm 180 cá thể trưởng thành sống ở một vườn thực vật có tần số alen A là 0,9. Một quần thể sóc khác sống ở khu rừng bên cạnh có tần số alen này là 0,5. Do thời tiết mùa đông khắc nghiệt đột ngột 60 con sóc trưởng thành từ quần thể rừng di cư sang quần thể vườn thực vật để tìm thức ăn và hòa nhập vào quần thể sóc trong vườn thực vật. Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội a)Tính tần số alen A và alen a của quần thể sóc sau sự di cư được mong đợi là bao nhiêu? b)Ở quần thể sóc vườn thực vật sau sự di cư, giả sử tần số đột biến thuận (Aa) gấp 5 lần tần số đột biến nghịch (aA). Biết tần số đột biến nghịch là 10-5. Tính tần số của mỗi alen sau một thế hệ tiếp theo của quần thể sóc này. c)Giả sử tần số alen (a) của quần thể sóc sống ở quần thể rừng là 0,2575 và 0,5625 ở quần thể hỗn hợp(sau nhập cư), cho biết tốc độ nhập cư là 0,1. Tính tần số của alen (a) ở quần thể sóc ở vườn thực vật ban đầu? Bài 6: Cho 2 QT 1 và 2 cùng loài,kích thước QT 1 gấp đôi QT 2. QT 1 có TS alen A=0,3, QT 2 có TS alen A=0,4. Nếu có 10% cá thể của QT 1 di cư qua QT 2 và 20% cá thể của QT 2 di cư qua QT 1 thì TS alen A của 2 QT 1 và 2 lần lượt là: A. 0,35 và 0,4 C. 0,4 và 0,3 B. 0,31 và 0,38 D. bằng nhau và=0,35 Bài 7:Một QT sóc sống trong vườn thực vật có 160 con có TS alen B = 0,9. Một QT sóc khác sống trong rừng bên cạnh có TS alen này là 0,5. Do mùa đông khắc nghiệt đột ngột, 40 con sóc trưởng thành từ QT rừng chuyển sang QT sóc vườn tìm ăn và hòa nhập vào QT vườn, TS alen B sau sự di cư này là bao nhiêu ? A. 0,70. B. 0,90. C. 0,75. D. 0,82. Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội Bài 8: Trong một quần thể bướm gồm 900 con, tần số alen quy định cấu tử chuyển động nhanh của một enzim là 0,7 và tần số len quy định cấu tử chuyển động chậm là 0,3. Có 90 con bướm từ quần thể này nhập cư đến một quần thể có q= 0,8. Tần số alen của quần thể mới là. A. p= 0,7; q= 0,3 B. p= 0,25; q= 0,75 C. p= 0,75; q= 0,25 D. p= 0,3; q= 0,7 III/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA GIAO PHỐI KHÔNG NGẪU NHIÊN (THÊM GIAO PHỐI NGẪU NHIÊN) 1. Lí Thuyết Ngẫu phối không hoàn toàn là quần thể vừa ngẫu phối vừa nội phối. Nội phối làm tăng tỷ lệ đồng hợp tử bằng với mức giảm tỷ lệ dị hợp tử. Nội phối có thể làm thay đổi tần số kiểu gen, nhưng không làm thay đổi tần số alen.Tần số các thể đồng hợp tử cao hơn lý thuyết là kết quả của nội phối. Nếu trong một quần thể có f cá thể nội phối thì tần số các kiểu gen bằng (p2 + fpq)AA + (2pq – 2fpq)Aa + (q2 + fpq)aa Hệ số nội phối được tính bằng: 1- [(tần số dị hợp tử quan sát được)/(tần số dị hợp tử theo lý thuyết)] Hay bằng (tần số dị hợp tử theo lý thuyết – tần số dị hợp tử quan sát được)/tần số dị hợp tử theo lý thuyết. Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội 2.Các dạng bài tập : Bài 1: Trong một quần thể yến mạch hoang dại, tần số đồng hợp tử trội, dị hợp tử và đồng hợp tử lặn tương ứng là: 0,67; 0,06 và 0,27. Hãy tính hệ số nội phối trong quần thể ? Bài 2: Một quần thể có tần số alen A là 0,6. Giả sử ban đầu quần thể đang đạt trạng thái cân bằng di truyền. Sau một số thế hệ giao phối thấy tần số kiểu gen aa là 0,301696. Biết trong quần thể đã xảy ra nội phối với hệ số là 0,2. Tính số thế hệ giao phối? Bài 3 : Một quần thể ngẫu phối có tần số các alen như sau: p(A) = 0,7; q(a) = 0,3.Giả sử quần thể ban đầu đang đạt trạng thái cân bằng di truyền. Sau 3 thế hệ giao phối cấu trúc di truyền của quần thể như sau: 0,65464 AA + 0,09072 Aa + 0,25464 aa = 1. Biết rằng đã xảy ra hiện tượng nội phối. Tính hệ số nội phối? * Trường hợp giao phối có lựa chọn: sẽ làm cho tỉ lệ kiểu gen và tần số alen sẽ bị thay đổi qua các thế hệ. Bài 4: Ở quần thể cá đạt trạng thái cân bằng Hacđi – Vanbec có ti lệ cá màu xám : cá màu đỏ = 1:24. Nếu xảy ra hiện tượng giao phối có lựa chọn (chi có những con cùng màu mới giao phối với Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội nhau) qua 2 thế hệ. Xác định thành phần kiểu gen của quần thể ở thế hệ thứ hai. Biết gen quy định màu đỏ là trội hoàn toàn so với màu xám, gen nằm trên nhiễm sắc thể thường. Bài 5: Có 1 đột biến lặn trên NST thường làm cho mỏ dưới của gà dài hơn mỏ trên. Những con gà như vậy mổ được ít thức ăn nên yếu ớt. Những chủ chăn nuôi thường phải liên tục loại chúng khỏi đàn. Khi cho giao phối ngẫu nhiên 100 cặp gà bố mẹ mỏ bình thường, thu được 1500 gà con, trong đó có 15 gà biểu hiện đột biến trên. Giả sử không có đột biến mới xảy ra, hãy cho biết có bao nhiêu gà bố mẹ dị hợp tử về đột biến trên? A. 15 B. 2 C. 40 D. 4 Bài 6:Một QT ở TTCB về 1 gen gồm 2 alen A và a, trong đó P(A) = 0,4. Nếu quá trình chọn lọc đào thải những cá thể có KG aa xảy ra với áp lực S = 0,02. CTDT của QT sau khi xảy ra áp lực chọn lọc: A. 0,1612 AA: 0,4835 Aa: 0,3551 aa B. 0,16 AA: 0,48 Aa: 0,36 aa C. 0,1613 AA: 0,4830 Aa: 0,3455 aa D. 0,1610 AA: 0,4875 Aa: 0,3513 aa IV/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA CHỌN LỌC TỰ NHIÊN 1. Cơ sở lí luận: Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội a. Giá trị thích nghi và hệ số chọn lọc - Giá trị chọn lọc hay giá trị thích nghi (giá trị chọn lọc hay giá trị thích ứng), kí hiệu là w), phản ánh mức độ sống sót và truyền lại cho thế hệ sau của một kiểu gen (hoặc của một alen). - Hệ số chọn lọc phản ánh sự chênh lệch giá trị thích nghi của 2 alen, phản ánh mức độ ưu thế của các alen với nhau trong quá trình chọn lọc. : S = wA – wa b. Chọn lọc alen chống lại giao tử hay thể ðõn bội. Δq= −Sq (1−q ) 1−Sq với S là hệ số chọn lọc , q là tần số alen a trước chon lọc Ta có tần số alen a sau chon lọc là : q + Δq c. Chọn lọc chống lại alen trội và alen lặn ở cơ thể lưỡng bội: 1. Xét trường hợp chọn lọc chống lại alen lặn: 2 Δq= −Sq (1−q ) 1-Sq 2 với S là hệ số chọn lọc , q là tần số alen a trước chon lọc Ta có tần số alen a sau chon lọc là : q + Δq (Giá trị âm vì chọn lọc chống lại alen a) d. Số thế hệ cần thiết để thay đổi tần số gen a từ q ở thế hệ khởi đầu thành qn : Trường hợp S=1 Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội q n= q0 1 1 .. .. . .. .. . .. . và→n= − 1+nq 0 qn q 0 Ví dụ : Tần số alen a ban đầu là 0,96. Quá trình chọn lọc pha lưỡng bội diễn ra qua 16 thế hệ sẽ làm tần số alen a giảm xuống còn bao nhiêu? Cho biết hệ số chọn lọc S = 1. GIẢI Tần số alen lặn sau 16 thế hệ chọn lọc là: q(a) = q0 / 1+ nq0 = 0,96 / 1 +16 x 0,96 e. Sự cân bằng giữa đột biến và chọn lọc: Sự cân bằng áp lực chọn lọc và áp lực đột biến sẽ đạt được khi số lượng đột biến xuất hiện thêm bù trừ cho số lượng đột biến bị chọn lọc loại trừ đi. * Trường hợp 1: Alen đột biến trội tăng lên với tần số v và chịu tác động của áp lực chọn lọc S v = p.S → p = * Trường hợp 2: Các alen đột biến lặn tăng với tần số u và chịu tác động của áp lực chon lọc S Nhưng do chỉ biểu hiện khi đồng hợp aa với tỉ lệ là q2 nên : u = q 2 . S → q2 = u �q  S u S Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội 2. Bài tập Bài 1: Một quần thể ở trạng thái cân bằng về 1 gen có 2 alen A, a. Trong đó tần số p = 0,4. Nếu quá trình chọn lọc đào thải những cơ thể có kiểu gen aa xảy ra với áp lực S = 0,02. Hãy xác định cẩu trúc di truyền của quần thể sau khi xảy ra chọn lọc. Bài 2: Trên một quần đảo biệt lập có 5800 người sống, trong dó có 2800 nam giới. trong số này có 196 nam bị mù màu xanh đỏ. Kiểu mù màu này là do 1 gen lặn r nằm trên NST X. kiểu mù màu này không ảnh hưởng tới sự thích nghi của cá thể. Khả năng có ít nhất 1 phụ nữ của hòn đảo này bị mù màu xanh đỏ là bao nhiêu? Bài 3: Giả sử một quần thể động vật ngẫu phối có tỉ lệ các kiểu gen: - Ở giới cái: 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa - Ở giới đực: 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa a) Xác định cấu trúc di truyền của quần thể ở trạng thái cân bằng. b) Sau khi quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền, 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 các alen của quần thể sau 5 thế hệ ngẫu phối. Bài 4: Trong 1 quần thể thực vật lưỡng bội sống 1 năm ở trên đảo, tần số alen năm 1999 là p(A) = 0,90 và q(a) = 0,10. Giả sử rằng quần thể đó có 50 cây vào thời điểm năm 2000. vậy khả năng alen a bị mất đi (nghĩa là p(A) = 1) do ngẫu phối giữa năm 1999 và 2000 là bao nhiêu? Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội Bài 5: Để làm giảm tần số của alen a từ 0.98 xuống 0.04 chỉ do tác động của chọn lọc pha lưỡng bội thì cần bao nhiêu thế hệ. biết không có ảnh hưởng của đột biến và các yếu tố khác ngoài chọn lọc và hệ số chọn lọc đối với KH lặn là S = 1. Bài 6:: Một gen có 2 alen,ở thế hệ xuất phát,tần số alen A = 0,2 ; a = 0,8. Sau 5 thế hệ chọn lọc loại bỏ hoàn toàn kiểu hình lặn ra khỏi quần thể thì tần số alen a trong quần thể là: A. 0,186 B. 0,146 C. 0,160 D. 0,284 Bài 7: Trong một quần thể đặc biệt tần số các alen trước và sau đột biến xảy ra như sau: AA Tần số trước khi có chọn 0,25 Aa 0,5 aa 0,25 lọc (Fo) Tần số sau khi có chọn 0,48 0,17 0,35 lọc (F1) a) Xác định giá trị thích nghi (tỉ lệ sống sót tới khi sinh sản) của các kiểu gen. b) Xác định sự biến đổi (lượng biến thiên) tần số các alen A và a sau 1 thế hệ chọn lọc. Từ đó có nhận xét gì về tác động của chọn lọc đối với các alen? Bài 8: Một QT có TS alen pA = 0,3 và qa = 0,7. Khi kích thước QT bị giảm chỉ còn 50 cá thể thì xác suất để alen trội A bị biến mất hoàn toàn khỏi QT sẽ bằng bao nhiêu? Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội A. 0,7100 B. 0,350 C. 0,750 D. 1- 0,750 Bài 17: Một QT thực vật tự thụ, alen A quy định khả năng mọc được trên đất nhiễm kim loại nặng, a: không mọc trên đất nhiễm kim loại nặng. QT ở P có 0,16AA: 0,48Aa: 0,36aa. Khi chuyển toàn bộ QT này trồng ở đất nhiễm kim loại nặng, sau 2 thế hệ TS của mỗi alen là: A. A = 0,728 ; a = 0,272. B. A = 0,77 ; a = 0,23. C. A = 0,87 ; a = 0,13 D. A = 0,79 ; a = 0,21. V/ CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN Bài 1: Người ta thả 16 con sóc gồm 8 con đực và 8 con cái lên một hòn đảo. Tuổi sinh sản của sóc là 1 năm, mỗi con cái đẻ 6 con/năm. Nếu số lượng các cá thể trong QT vẫn bảo toàn và TL đực cái là 1 :1 thì sau 5 năm, số lượng cá thể của QT sóc là A. 4096 B. 4080 C. 16384 D. 16368 Nn = N0 (S+2)n/2n = 16.384 Bài 2: Tần số của 2 alen không chịu tác động của chọn lọc trong một quần thể lớn là 0,7 A và 0,3 a. Quần thể này bị tiêu diệt gần hết sau một trận dịch, chỉ còn lại 4 cá thể có khả năng sinh con được. Hỏi xác suất để sau một số năm quần thể có 100% cá thể là AA (giả sử không xảy ra đột biến). Y Đa Khoa – Đại Học Y Hà Nội