Skkn phương pháp xây dựng công thức tổng quát tính số loại giao tử hình thành qua giảm phân

  • Số trang: 22 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 51 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÔNG THỨC TỔNG QUÁT TÍNH SỐ LOẠI GIAO TỬ HÌNH THÀNH QUA GIẢM PHÂN" 1 PHẦN I. MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây đề thi đại học, đặc biệt là đề thi học sinh giỏi tỉnh, đề thi giải toán bằng máy tính Casio không còn ra theo kiểu học sinh phải nhớ kiến thức một cách máy móc. Mà theo hướng học sinh phải hiểu rõ bản chất di truyền và vận dụng kiến thức đó vào việc giải các bài tập. Trong các dạng bài tập về giảm phân, thì bài tập tính số loại giao tử hình thành qua giảm phân là dạng bài tập khó, khi gặp các dạng bài tập này các em thường lúng túng, nhầm lẫn các công thức áp dụng, có em không hiểu sử dụng công thức nào cho trường hợp nào… Một số tài liệu tham khảo cũng có đưa ra công thức tính số loại giao tử hình thành qua giảm phân trong các trường hợp nhưng chưa giải thích rõ ràng, học sinh rất khó hiểu, khó nhớ nên kết quả áp dụng không cao. Chính vì vậy việc xây dựng các công thức tổng quát trong đó thể hiện bản chất của giảm phân giúp học sinh hiểu bản chất sinh học trong công thức giải bài tập là rất quan trọng. Tôi nhận thấy việc xây dựng công thức kèm theo hình ảnh minh họa sẽ giúp học sinh hiểu kiến thức dễ dàng, nhớ chính xác, không nhầm lẫn giữa các trường hợp. Qua quá trình dạy học và tham khảo thêm các tài liệu tôi đã tích lũy được: “ Phương pháp xây dựng công thức tổng quát tính số loại giao tử hình thành qua giảm phân”. Hy vọng thông qua đề tài này có thể giúp các em học sinh yêu thích các bài tập về giảm phân. Nội dung được chia làm ba mục: I. Xác định số loại giao tử của một tế bào tham gia giảm phân II. Xác định số loại giao tử của cơ thể có bộ NST 2n 2 III. Bài tập minh họa (Công thức được xây dựng trên cơ sở học sinh đã học diễn biến của quá trình giảm phân. Trong các hình vẽ, nhiễm sắc thể đều được vẽ ở trạng thái đóng xoắn để học sinh dễ quan sát, thực tế ở kì trung gian và kì cuối nhiễm sắc thể giãn xoắn) PHẦN II. NỘI DUNG Tế bào ban đầu (2n đơn) I. Xác định số loại giao tử của một tế bào tham gia giảm phân X Y 1. Số loại giao tử sinh ra từ một tế bào sinh tinh trùng a. Xét một tế bào sinh tinh chứa cặp NST giới tính XY Quá trình giảm phân diễn ra như sau: Kì trung gian (2n kép) Hình 1 Giảm phân I: XX YY Mặt phẳng xích đạo của tế bào (NST xếp thành hai hàng trên mặt phẳng xích đạo) XX YY Kì sau I (Các NST kép phân li về hai cực của tế bào) XX YY 3 XX YY Kì cuối I (mỗi tế bào con chứa bộ NST n kép) Kì giữa I Kì đầu II XX YY Kì giữa II Kết thúc giảm phân INST từ một tế bàothành sinhmột tinh chứa cặp nhiễm sắc thể giới tính XY tập trung XX hàng trên mặt phẳng xích tạo hai tế bào con: Một tế bào con chứa NST kép XX, một tế bào con chứa NST kép YY. đạo XX YY Hai tế bào này tiếp tục tham gia giảm phân II. Hình 2 Giảm phân II: Tương tự nguyên phân Kì sau II NST phân li về hai cực của tế bào X X Y Y Kì cuối II X X 4 Y Y Kết thúc kì cuối giảm phân II từ hai tế bào con của giảm phân I đã tạo ra 4 giao tử trong đó có: 2 giao tử mang nhiễm sắc thể giới tính X, 2 giao tử mang nhiễm sắc thể giới tính Y. 5 Như vậy: Từ một tế bào sinh tinh trùng giảm phân cho 4 tinh trùng thuộc hai loại ( loại một mang nhiễm sắc thể giới tính X, loại hai mang nhiễm sắc thể giới tính Y) Bài toán: Một số tế bào sinh dục đực của ruồi giấm tham gia giảm phân tạo ra 512 tinh trùng mang nhiễm sắc thể giới tính Y. Hãy xác định số tế bào tham gia giảm phân? A Hướng dẫn: a B b Tế bào ban đầu (2n đơn) - Quá trình giảm phân tạo hai loại tinh trùng, loại một mang NST giới tính X, loại hai mang NST giới tính Y với số lượng bằng nhau. - Theo bài ra: Quá trình giảm phân tạo ra 512 tinh trùng mang NST giới tính Y nên cũng có 512 tinh trùng mang NST giới tính X. A aa A thành là:BB b b+ 512 = 1024 - Tổng số tinh trùng hình 512 Kì trung gian (2n kép) - Từ một tế bào sinh tinh giảm phân tạo ra bốn tinh trùng. Vì vậy số tế bào sinh tinh đã tham gia giảm phân hình thành 1024 tinh trùng là: 1024 256 4 b. Xét một tế bào sinh tinh chứa 2 cặp gen dị hợp tồn tại trên 2 cặp NST tương đồng AaBb (Cách sắp xếp I) (Cách sắp xếp II) a a phân diễn raKì giữa - Quá trìnhAA giảm như sau: AA a a Giảm phân I: Hình 3 (Trang 5) Hoặc BB b b b b BB Hình 3 Kì cuối Hoặc AA BB B aa bB b AA bB b aa BB B 6 AA a a BB bb Kì đầu II AA AA Như vậy tùy theo cách sắp xếp của các cặp NST kép tương đồng ở kì giữa giảm phân I mà kết quả của giảm phân I có thể hình thành hai tế bào con có kí hiệu NST: AABB và a A A và aaBB. aabb hoặc AAbb a Kì giữa đầu IIII Giảm phân II: b b B B A A + Trường hợp 1: Ứng với cách sắp xếp 1. Hai tế bào con A sinhAra là AABB và aabb. Quá trình diễn ra như sau: Hình 4 A A a a Kì sau II B A B b A A A B A B A A Kì cuối II b A a b a b A A 7 Như vậy với cách sắp xếp 1 thì kết quả giảm phân I và giảm phân II hình thành 4 tinh trùng thuộc hai loại với số lượng bằng nhau là AB và ab. + Trường hợp 2: Ứng với cách sắp xếp 2. Hai tế bào sinh ra là AAbb và aaBB. Quá trình giảm phân 2 diễn ra tương tự trường hợp 1, kết quả cũng hình thành 4 tinh trùng thuộc hai loại với số lượng bằng nhau là aB và Ab. 8 - Kì giữa của giảm phân I NST chỉ sắp xếp theo 1 trong 2 trường hợp trên nên kết quả giảm phân hình thành hai loại tinh trùng AB và ab hoặc Ab và aB - Đối với những bài toán xét đến nhiều cặp NST có cấu trúc khác nhau ta sẽ có nhiều hơn số cách sắp xếp trên mặt phẳng xích đạo ( 2 n-1 cách: n là số cặp NST có cấu trúc khác nhau), nhưng thực tế chỉ xảy ra một trong số 2 n-1 cách đó nên chỉ có hai loại tinh trùng hình thành. Bài toán: Một tế bào sinh tinh chứa ba cặp gen dị hợp tồn tại trên ba cặp NST tương đồng khác nhau (AaBbDd). Tế bào đó giảm phân cho mấy loại tinh trùng? Viết thành phần gen mỗi loại? Hướng dẫn: Tế bào ban đầu có kí hiệu các cặp NST là AaBbDd. Kết thúc kì trung gian, NST tự nhân đôi thành NST kép dính nhau ở tâm động, kí hiệu các cặp NST là: AAaaBBbbDDdd. Kì giữa I các NST có thể sắp xếp trên mặt phẳng xích đạo của tế bào theo các cách sau: Cách 1 AA aa BB bb DD dd Cách 2 Hoặc AA aa BB bb dd DD Cách 3 Hoặc AA aa bb BB DD dd Cách 4 Hoặc AA aa bb BB dd DD 9 Cuối kì I hình thành hai tế bào con là: AABBDD và aabbdd hoặc AABBdd và aabbDD hoặc AAbbDD và aaBBdd hoặc AAbbdd và aaBBDD Kết thúc giảm phân II sẽ hình thành hai loại giao tử: ABD và abd hoặc ABd và abD hoặc AbD và aBd hoặc Abd và aBD 2. Số loại giao tử sinh ra từ 1 tế bào sinh trứng. Từ một tế bào sinh trứng giảm phân cho 4 tế bào: 1 trứng và ba thể định hướng. Chỉ có một trứng là tham gia thụ tinh, còn 3 thể định hướng sẽ tiêu biến nên từ một tế bào sinh trứng giảm phân chỉ cho một loại trứng. Bài toán 1: Tính số tế bào sinh tinh và số tế bào sinh trứng cần thiết để tạo ra 1000 hợp tử. Biết hiệu suất thụ tinh của tinh trùng là 50%, của trứng là 80%. Hướng dẫn: - Để tạo ra 1000 hợp tử cần: + 1000 tinh trùng được thụ tinh + 1000 trứng được thụ tinh - Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng là 50% nên số tinh trùng tham gia thụ tinh là 2000; số tế bào sinh tinh tham gia giảm phân là 2000/4 = 500 (tế bào) - Hiệu suất thụ tinh của trứng là 80% nên số trứng tham gia thụ tinh là 1000 1250 80% (tế bào); số tế bào sinh trứng tham gia giảm phân là 1250 (tế bào) 10 Bài toán 2: Một tế bào sinh trứng chứa hai cặp gen dị hợp tồn tại trên hai cặp NST tương đồng AaBb. Tế bào này giảm phân cho mấy loại trứng? Viết thành phần gen của các loại trứng đó? Hướng dẫn: Một tế bào sinh trứng có kiểu gen AaBb giảm phân cho một loại trứng, có thành phần gen là một trong bốn loại sau: AB hoặc Ab hoặc aB hoặc ab II. Xác định số loại giao tử của cơ thể có bộ NST 2n. 1. Nếu không có trao đổi chéo tại kì đầu của giảm phân I Mỗi cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau giảm phân cho hai loại giao tử (Xem lại giảm phân của tế bào sinh tinh chứa cặp NST giới tính XY phần I.1.a) - Tế bào có bộ NST 2n có n cặp NST có cấu trúc khác nhau thì số loại giao tử hình n  2 2 thành là: 2 .2n... Bài toán: Ở đậu Hà lan ( 2n = 14). Mỗi cặp NST tương đồng đều gồm 2 NST có cấu trúc khác nhau, quá trình giảm phân không xảy ra trao đổi đoạn và không đột biến. Tính số loại giao tử của loài ? Hướng dẫn: 2n = 14 hay n = 7 Mỗi cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau giảm phân cho hai loại giao tử. Số giao tử có thể có là: 2.2.2.2.2.2.2 = 27 = 128 11 2. Nếu có trao đổi đoạn tại kì đầu của giảm phân I. Hình 5 Có 3 trường hợp trao đổi đoạn như sau: a. Tế bào ban đầu Trao đổi đoạn xảy ra tại một điểm ở k trong số n cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau. Trước tiên ta quan sát hình trao đổi đoạn tại một điểm trên 1 cặp NST tương đồng có cấu Kếtcông thúc kì trung gianquát cho trao đổi đoạn tại 1 trúc khác nhau, sau đó sẽ khái quát thành thức tổng điểm ở k cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau. Theo hình 5. (Quan sát hình 5, trang 10) Nếu trao đổi đoạn xảy ra tại một điểm Kì trênđầu một cặp NST thì cặp NST có trao đổi đoạn sẽ I (cặp NST trao đổi đoạn tại một điểm) tạo ra 4 loại giao tử: 2 loại giao tử bình thường và hai loại giao tử do trao đổi đoạn. Nếu có k cặp NST trao đổi đoạn tại một điểm thì số giao tử được tạo ra từ k cặp này là: k 4  .4 ....  4 4 Kết thúc kì đầu I gian k - Còn lại n – k cặp NST giảm phân bình thường thì số giao tử tạo ta từ n – k cặp này là: 2n-k Tổng số giao tử hình thành là: 4k.2n-k = 22k.2n-k = 2n+k Kì giữa I Kì cuối I Kì giữa II b. Trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc ở k trong số n cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau. Kì cuối II 12 Gbt1 GTĐC1 GTĐC2 Gbt2 - Trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc: Có tế bào xảy ra trao đổi đoạn tại điểm 1, có tế bào xảy ra trao đổi đoạn tại điểm 2 cũng ở một cặp NST tương đồng đó. - Xét một cặp NST trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc. Tế bào 1 xảy ra trao đổi đoạn tại điểm 1, tế bào 2 xảy ra trao đổi đoạn tại điểm 2 trên cùng 1 cặp NST ta có diễn biến như sau: Hình 6 (Trang 12) Theo hình 6. Ta có kết quả sau: - Nếu trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc xảy ra ở 1 cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau tạo ra 8 giao tử thuộc 6 loại ( 2 loại G bình thường; 4 loại do trao đổi đoạn) - Nếu có k cặp NST có cấu trúc khác nhau trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc sẽ k  6 6 loại giao tử tạo ra 6 .6k.... - Còn lại n-k cặp NST giảm phân bình thường không trao đổi đoạn tạo ra 2n-k loại giao tử. - Vậy tổng số loại giao tử là: 6k.2n-k = 2n.3k c. Trao đổi đoạn kép ở k trong số n cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau - Trao đổi chéo kép là hiện tượng có tế bào trao đổi đoạn tại điểm một, có tế bào trao đổi đoạn tại điểm hai, có tế bào trao đổi đoạn tại hai điểm cùng lúc cũng ở cặp NST tương đồng đó. Đây chính là hiện tượng trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc (ở trường hợp b) và trao đổi đoạn tại hai điểm cùng lúc - Trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc ở 1 cặp NST tạo ra 6 loại giao tử - Ta xét trường hợp trao đổi đoạn tại hai điểm cùng lúc. Diễn biến như hình 7 (trang 13) 13 Hình 6 Hình 7 Tế bào 1 Tế bào 2 Cặp NST số 1 Cặp NST số 1 Kì trung gian Kì trung gian Điểm 2 TĐC điểm 1 Kì đầu I Kì đầu I TĐC điểm 2 Điểm 1 Kết thúc kì đầu I gian Kì giữa I Kết thúc kì đầu I gian Kì giữa I Kì cuối I Kì cuối I Kì giữa II Kì giữa II Kì cuối II Gbt1 GGtđđ1 Gtđđ2 G Gbt2 GGbt1 Gtđđ3 G Gtđđ4 Gbt2 14 - Kết quả tạo ra 4 loại G: 1Gbt1; 1Gbt2; 2G do trao đổi đoạn tại hai điểm cùng lúc: Trong đó 2 loại Gbt giống 2 loại Gbt của trường hợp trao đổi đoạn tại hai điểm không cùng lúc, còn 2 loại G do trao đổi đoạn tại hai điểm cùng lúc thì khác loại G ở trường hợp b - Vậy nếu trao đổi chéo kép ở một cặp NST sẽ tạo ra 8 loại G: + 2 loại Gbt + 2 loại G trao đổi đoạn tại điểm 1 + 2 loại G trao đổi đoạn tại điểm 2 + 2 loại G trao đổi đoạn cùng lúc 15 - Nếu có k cặp TĐC kép tạo 8k loại G - Còn n-k cặp giảm phân bình thường tạo 2n-k loại G - Tổng G hình thành do TĐC kép là: 8k.2n-k = 2n+3k III. Bài tập minh họa Bài 1. Ruồi nhà có bộ NST 2n=12. Một ruồi cái trong tế bào có hai cặp NST tương đồng mà trong mỗi cặp gồm 2 NST có cấu trúc giống nhau, các cặp NST còn lại thì 2 NST có cấu trúc khác nhau. Khi phát sinh giao tử đã có 2 cặp NST tương đồng đều có trao đổi đoạn tại một điểm, các cặp còn lại không trao đổi đoạn thì số loại trứng sinh ra từ ruồi cái đó là bao nhiêu? ( Đề thi chọn HSG Casio trường Hoàng Lệ Kha 2013) Hướng dẫn: Bộ NST 2n=12  n=6. Có 2 cặp NST tương đồng có cấu trúc giống nhau nên còn lại 6-2 = 4 cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau. + Mỗi cặp NST có cấu trúc giống nhau giảm phân có trao đổi đoạn hay không đều cho một loại G + Mỗi cặp NST có cấu trúc khác nhau giảm phân không trao đổi đoạn cho 2 loại G; còn có trao đổi đoạn cho 4 loại G - Nếu 2 cặp NST có trao đổi đoạn thuộc hai cặp có cấu trúc giống nhau thì số giao tử hình thành là: 1.1.24 = 16 - Nếu 2 cặp NST có trao đổi đoạn, 1 cặp có cấu trúc khác nhau thì số G hình thành là: 1.1.4.2.2.2 = 25 = 32 16 - Nếu 2 cặp NST có trao đổi đoạn là 2 cặp NST có cấu trúc khác nhau thì số G là: 1.1.4.4.2.2 = 26 = 64 Bài 2. Một tế bào sinh dục sơ khai của một loài nguyên phân liên tiếp một số đợt môi trường nội bào cung cấp nguyên liệu để hình thành nên 9690 NST đơn mới. Các tế bào con sinh ra từ lần nguyên phân cuối cùng đều giảm phân bình thường cho các tinh trùng, trong đó có 512 tinh trùng mang NST giới tính Y. a. Xác định bộ NST lưỡng bội của loài và số lần nguyên phân của tế bào sinh dục sơ khai? b. Nếu tế bào sinh tinh của loài khi phát sinh giao tử không có đột biến xảy ra, mỗi cặp NST tương đồng đều có cấu trúc khác nhau, có trao đổi chéo tại hai điểm không đồng thời trên 3 cặp NST và trao đổi chéo kép trên một cặp NST thì tối đa xuất hiện bao nhiêu loại giao tử? ( Casio Thanh Hóa 2011 – 2012 ) Hướng dẫn: a. Xác định bộ NST lưỡng bội của loài - Quá trình giảm phân từ một tế bào sinh tinh giảm phân cho hai loại tinh trùng (tinh trùng mang NST giới tính X và tinh trùng mang NST giới tinh Y) với số lượng bằng nhau. Theo bài ra có 512 tinh trùng mang NST giới tính Y nên cũng có 512 tinh trùng mang NST giới tính X - Tổng số tinh trùng hình thành là: 512+512=1024 - Tổng số tế bào sinh tinh là 1024:4=256 17 - Vì tổng số NST môi trường cung cấp cho quá trình nguyên phân là 9690 nên ta có: (256-1).2n = 9690  2n = 38 - Số lần nguyên phân của tế bào sinh dục sơ khai: Gọi k là số lần nguyên phân thì 2k = 256  k = 8 b. Số loại tinh trùng tối đa có thể được tạo ra: 2n = 38  n = 19. Tế bào có 19 cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau. - Trao đổi chéo xảy ra tại một điểm trên 2 cặp NST tạo ra 4.4 = 16 loại G - Trao đổi chéo tại hai điểm không đồng thời trên 3 cặp NST tạo ra 6.6.6 = 216 loại G - Trao đổi chéo kép trên 1 cặp NST tạo ra 8 loại G - Còn lại 19 - ( 2+3+1) = 13 cặp giảm phân bình thường tạo ra 213 loại G - Tổng số loại giao tử hình thành là 16.216.8.213= 223.33 Bài 3. Một cá thể ở một loài động vật có bộ NST 2n = 12. Khi quan sát quá trình giảm phân của 2000 tế bào sinh tinh, người ta thấy có 20 tế bào có cặp NST số 1 không phân li trong giảm phân I, các sự kiện khác trong giảm phân diễn ra bình thường, các tế bào còn lại giảm phân bình thường. Theo lí thuyết, trong tổng số giao tử được tạo ra từ quá trình trên thì số giao tử chứa 5 NST chiếm tỉ lệ bao nhiêu? A. 0,5% B. 0,25% C. 1% D. 2% ( Đại học 2012) Hướng dẫn: 2n = 12  n = 6 18 20 tế bào có cặp NST số 1 không phân li giảm phân cho 20.4 = 80 giao tử thuộc 2 loại: 40 giao tử chứa 5 NST và 40 giao tử chứa 7 NST. Tổng số giao tử hình thành từ quá trình giảm phân của 2000 tế bào sinh tinh là: 2000.4 = 8000 (giao tử) Số giao tử chứa 5 NST chiếm tỉ lệ: 40 . 8000 100 = 0,5% .Chọn đáp án A Bài 4. Có 3 tế bào sinh tinh trùng đều có kiểu gen AaBbDdEe GH gh tiến hành giảm phân xảy ra trao đổi chéo thì tối đa cho bao nhiêu loại tinh trùng? ( Thi thử ĐH trường THPT Thanh Miện – Hải Dương 2012 ) Hướng dẫn: Mỗi tế bào sinh tinh có kiểu gen AaBbDdEe GH gh giảm phân có trao đổi chéo cho 4 loại tinh trùng  3 tế bào sinh tinh có kiểu gen như trên giảm phân tạo 4.3=12 loại tinh trùng. Bài 5. Xét trong 1 cơ thể có kiểu gen AabbDd EG eg . Khi 150 tế bào của cơ thể này tham gia giảm phân tạo giao tử, trong các giao tử tạo ra, giao tử abDEg chiếm 2%. Số tế bào đã xảy ra hoán vị gen là bao nhiêu? ( Thi thử ĐH trường THPT Thanh Miện – Hải Dương 2012 ) Hướng dẫn: - Cơ thể có kiểu gen AabbDd EG eg giảm phân có trao đổi chéo tạo ra 24=16 loại giao tử, trong đó có 8 loại giao tử bình thường và 8 loại sinh ra do hoán vị gen. 19 - Loại giao tử abDEg chiếm 2% là giao tử sinh ra do hoán vị gen  Tần số hoán vị gen là: 2%. 8 = 16% - Tổng số giao tử sinh ra từ 150 tế bào giảm phân là 150.4=600 ( giao tử ) - Gọi x là số tế bào đã xảy ra hoán vị gen  Số giao tử sinh ra do hoán vị là 2x. Ta có: 2x 600 .100 = 16%  x=48 Vậy số tế bào đã xảy ra hoán vị gen là 48. Bài 6. Một tế bào có kiểu gen AB ab Dd khi giảm phân bình thường thực tế cho mấy loại tinh trùng? A. 1 B. 2 C. 4 D. 8 ( Ôn thi tốt nghiệp 2012 – 2013 ) Hướng dẫn: Một tế bào có kiểu gen AB ab Dd khi giảm phân bình thường thực tế cho 2 loại tinh trùng là ABD và abd hoặc ABd và abD Bài 7. Một cơ thể có kiểu gen AB ab Dd khi giảm phân có trao đổi chéo xảy ra có thể cho tối đa mấy loại trứng? A. 2 B. 4 C. 8 D. 16 ( Ôn thi tốt nghiệp 2012 – 2013 ) Hướng dẫn: Cơ thể có kiểu gen AB ab Dd khi giảm phân có trao đổi chéo xảy ra có thể cho tối đa 8 loại trứng: ABD, ABd, abD, abd, AbD, aBd, Abd, aBD. 20
- Xem thêm -