Tài liệu Một số dạng toán về giao tử của loài

MỘT SỐ DẠNG TOÁN VỀ GIAO TỬ CỦA LOÀI DẠNG 1: Tính số giao tử và số tổ hợp tạo thành. 1. Số giao tử được tạo ra từ một loại tế bào sinh giao tử Qua GP: 1 tế bào sinh tinh tạo 4 tinh trùng. 1 tế bào sinh trứng tạo 1 trứng + 3 thể định hướng à Số tinh trùng = Số tế bào sinh tinh x 4 Số trứng = Số tế bào sinh trứng Số thể định hướng = Số tế bào sinh trứng x 3 2. Tính số hợp tử Ta thấy: 1 tinh trùng(n) kết hợp với 1 trứng (n) à 1 hợp tử (2n) Số hợp tử = Số tinh trùng tham gia thụ tinh = Số trứng thụ tinh 3. Hiệu suất thụ tinh Là tỉ số % giữa số giao tử được thụ tinh trên tổng số giao tử được tạo ra VD1: Một mèo cái sinh được 4 con. Biết hiệu suất thụ tinh của trứng là 25%, của tinh trùng là 5%. Tìm số tế bào sinh tinh và sinh trứng đã tham gia vào quá trình trên. Dạng 2: Tính số loại giao tử và hợp tử Gọi n là số cặp NST của tế bào của loài. 1. Nếu n cặp NST có cấu trúc khác nhau. 1.1 . Nếu giảm phân không có trao đổi chéo(TĐC) thì cứ mỗi cặp cho 2 loại giao tử  Số loại giao tử = 2n --> Số hợp tử = 2n.2n 1.2 . Nếu giảm phân có trao đổi chéo tại kì trước I của giảm phân. a. Nếu có m cặp NST mà mỗi cặp trao đổi chéo tại 1 điểm trong n cặp NST của loài (n > m) 1 - Xét 1 cặp: AB ab Tạo ra được 4 giao tử (AB, ab, Ab, aB) = 21.21 - Xét 2 cặp xảy ra TĐC  số giao tử tạo ra là = 22.22 - Xét m cặp xảy ra TĐC  số giao tử tạo ra là = 2m.2m  Tổng số loại giao tử là = 2n-m.2m.2m = 2n+m b. Nếu có m cặp NST mà mỗi cặp NST TĐC tại 2 điểm xảy ra không cùng lúc trong n cặp NST của loài(n > m). - Xét 1 cặp NST: ABD abd + Trường hợp(TH) 1: --> TĐC giữa gen A và B Số giao tử tạo ra là = 4(gồm ABD, Abd, aBD, abd) + TH2:TĐC giữa gen B và D Số giao tử tạo ra là = 4(gồm ABD, ABd, aBD, abd) Kết hợp 2 trường hợp lại ta có tổng số loại giao tử khác nhau là 6(ABD, abd, ABd, abD, Abd, aBD) = 21.31 - Xét 2 cặp sẽ có số loại giao tử tạo ra là = 6.6 = 22.32. - Xét m cặp sẽ có số loại giao tử tạo ra là = 2m.3m  Vậy tổng số loại giao tử tạo ra do m cặp NST mà mỗi cặp NST TĐC tại 2 điểm xảy ra không cùng lúc trong n cặp NST của loài là = 2nm .2m.3m = 2n.3m. c. Nếu có m cặp NST mà mỗi cặp NST TĐC tại 2 điểm xảy ra không cùng lúc và cùng lúc(TĐC kép) trong n cặp NST của loài(n > m). - Xét 1 cặp NST trong cơ thể có cấu trúc như sau: ABD abd + TH có m cặp NST mà mỗi cặp NST TĐC tại 2 điểm xảy ra không cùng lúc tạo ra 6 loại giao tử như trên. + TH TĐC xảy ra tại 2 điểm cùng lúc thì 2 Tạo được 4 loại giao tử là: ABD, AbD, aBd, abd  Có 2 loại giao tử mới khác so với 6 giao tử trên(AbD, aBd). Như vậy tổng số loại giao tử tạo ra từ 1 cặp NST do TĐC tại hai điểm cùng lúc và không cùng lúc tối đa 8 loại = 21.21.2 - Xét xảy ở 2 cặp NST TĐC tại 2 điểm xảy ra không cùng lúc và cùng lúc số loại giao tử là = 21.22.21.22 = 22.22.2 Tương tự ở xét m cặp NST TĐC tại 2 điểm xảy ra không cùng lúc và cùng lúc là số loại giao tử là = 2m.22m --> Số loại giao tử tạo ra không do TĐC là = 2n – m  Tổng số loại giao tử tạo ra do có m cặp NST mà mỗi cặp NST TĐC tại 2 điểm xảy ra không cùng lúc và cùng lúc(TĐC kép) trong n cặp NST của loài(n > m) là = 2n + 2m Ví dụ: Một nhóm tế bào sinh dục của ruồi giấm cái, mỗi NST trong từng cặp NST tương đồng đều có cấu trúc khác nhau a. Nếu không có trao đổi đoạn và không có đột biến thì có thể tạo nên bao nhiêu loại trứng khác nhau về nguồn gốc NST? b. Nếu có 2 cặp NST có xẩy ra TĐC(mỗi cặp NST TĐC tại 1 điểm) thì sẽ tạo nên bao nhiêu koại trứng? c. Nếu có 1 cặp NST TĐC tại một điểm, 1 cặp NST khác TĐC tại 2 chỗ không cùng lúc, 1 cặp NST khác TĐC tại 2 chỗ không cùng lúc và cùng lúc. Tìm số loại trứng có thể tạo ra? Giải: a. không có trao đổi đoạn và không có đột biến thì mỗi cặp NST tạo ra 2 loại giao tử. Vậy 4 cặp NST sẽ tạo ra: 2n = 24 = 16 loại trứng. b. Mỗi cặp NST có TĐC tại 1 điểm sẽ tạo ra 4 loại giao tử. Vậy tổng số loai giao tử cái có thể tạo ra: 2n + m = 22 + 2 = 64 loại trứng 3 c. Cặp NST có TĐC tại 1 điểm sẽ tạo ra 4 loại giao tử, Cặp NST TĐC tại 2 chỗ không cùng lúc tạo nên 6 loại giao tử. Cặp NST TĐC tại 2 chỗ không cùng lúc và cùng lúc tạo nên 8 loại giao tử. Vậy số loại trứng có thể được hình thành: 4.6.8.2 = 384 loại trứng 2. Nếu trong n cặp NST có i cặp NST có cấu trúc giống nhau(VD: AA, aa, AABBDD; AB AB ...); (i n )  những cặp giống nhau chỉ cho duy nhất 1 loại giao tử. a. Khi giảm phân không có TĐC. Vì những cặp giống nhau chỉ cho duy nhất 1 loại giao tử, những cặp còn lại cho 2 loại giao tử.  Vậy số loại giao tử = 2n – i b. Khi giảm phân có TĐC tại 1 điểm ở m cặp. Những cặp còn lại có cấu trúc khác nhau khi có TĐC tại 1 điểm ở m cặp thì mỗi cặp TĐC cho 4 loại giao tử, những cặp cặp không TĐC cho 2 loại giao tử  Số loại giao tử là = 2n – i + m c.Khi giảm phân có TĐC tại 2 điểm không cùng lúc ở m cặp(giải thích tương tự như trên) ta có: Số loại giao tử là = 2n - i .3m d.Khi giảm phân có TĐC tại 2 điểm không cùng lúc và không cùng lúc ở m cặp, mỗi cặp TĐC tối đa cho 8 loại giao tử nên số loại giao tử là = 2ni+2m 3. Số loại giao tử chứa các NST có nguồn gốc từ cha hoặc từ mẹ: a. Số loại giao tử chứa a NST có nguồn gốc từ cha (a n) là số lượng tổ hợp chập a từ n phần tử NST của giao tử loài là: 4 a n! C  n a!( n  a )!  Tỉ lệ số loại giao tử này = a C 2 n n b. Tương tự số loại giao tử chứa b NST có nguồn gốc từ mẹ (b n) là số lượng tổ hợp chập b từ n phần tử NST của giao tử loài là: b n! C  n b!( n  b)!  Tỉ lệ số loại giao tử này = C 2 b n n Ví dụ: Ở đậu hà lan 2n = 14. Giảm phân không xảy ra trao đổi đoạn hãy cho biết: a. Bao nhiêu loại giao tử chứa 5 NST của cha? Tỉ lệ loại giao tử này? b. Bao nhiêu loại giao tử chứa 2 NST của mẹ? Tỉ lệ loại giao tử này? 4. Số loại giao tử tạo ra khi có đột biến(ĐB) cấu trúc NST xảy ra sau khi NST tái sinh. 4.1. Nếu giảm phân bình thường không có TĐC - Xét 1 NST của 1 cặp NST: Nếu đột biến cấu trúc NST xảy ra ở 1 crômatit hoặc 2 crômatit của 1 NST. + Xảy ra ở 1 crômatit + Xảy ra đột biến không giống nhau ở 2 crômatit của 1 NST(cùng nguồn gốc)  Cả 2 TH trên đều cho mỗi cặp là 3 loại giao tử  Vậy có a cặp NST trong n cặp NST của loài xảy ra ĐB cấu trúc NST mà mỗi cặp chỉ ĐB ở 1 crômatit hoặc xảy ra ĐB không giống nhau ở 2 crômatit của 1 NST trong mỗi cặp cho số loại giao tử là 3a; Số cặp còn lại là n – a cho 2n –a loại giao tử Vậy số loại giao tử có thể tạo ra là = 2n – a.3a 5 + Nếu xảy ra ĐB giống nhau ở 2 crômatit của cùng 1 NST (cùng nguồn gốc) thì  Mỗi cặp xảy ra ĐB cũng chỉ tạo ra 2 loại giao tử = với số cặp không xảy ra ĐB Vậy số loại giao tử tạo ra là = 2n - Xét ĐB xảy ra ở 2 crômatit của 2 NST khác nhau ở cùng 1 cặp NST(khác nguồn gốc)  Cứ mỗi cặp NST xảy ra ĐB ở 2 crômatit khác nhau cho 4 loại giao tử, vậy nếu có k cặp NST xảy ra ĐB trên thì số loại giao tử là = 2n + k 4.2. Giảm phân có TĐC suy luận tương tự để tìm ra số loại giao tử. Ví dụ: Xét 1 cặp NST. Giả sử ĐB xảy ra ở 1 crômatit, nếu có TĐC tại 1 điểm xảy ra thì số loại giao tử tạo ra của cặp là = 4 + Vậy nếu có m cặp ĐB đều xảy ra TĐC tại 1 điểm thì Số loại giao tử tạo ra là = 2n + m + Nếu p cặp ĐB xảy ra ở 1 crômatit và m cặp xẩy ra TĐC tại 1 điểm(p  m n ) thì mỗi cặp ĐB cho 3 loại giao tử, mỗi cặp TĐC tại 1 điểm cho 4 loại giao tử. Vậy số loại giao tử có thể tạo ra là = 2n+m – p.3p Ví dụ: Bộ NST của loài 2n = 24. Do tác nhân đột biến khi giảm phân xảy ra 2 trường hợp sau: - Trường hợp 1: Đột bíên mất đoạn NST xảy ra trên 1 crômatit. Còn các cặp NST khác giảm phân bình thường không có trao đổi chéo và không có đột biến. 6 - Trường hợp 2: Đột biến mất đoạn NST xảy ra trên 2 crômatit. Còn các cặp NST khác giảm phân bình thường không có trao đổi chéo và không có đột biến. Tìm số loại giao tử tạo ra trong mỗi trường hợp? Giải: * Trường hợp 1: Đột biến mất đoạn trên 1 crômatit thì cặp NST đó tạo ra được 3 loại giao tử, các cặp còn lại cho 2 loại giao tử  Số lại giao tử tạo ra là = 2n-a.3a = 211.3; (a =1) * Trường hợp 2: - Đột biến xảy ra trong phạm vi 1 cặp NST tương đồng. + Trên 2 crômatit cùng nguồn gốc và mất đoạn giống nhau tạo ra số loại giao tử là = 2n = 212 + Trên 2 crômatit cùng nguồn gốc và mất đoạn khác nhau tạo ra số loại giao tử là = 2n-a.3a = 212-1.3 = 211.3 + Trên 2 crômatit cùng khác nguồn gốc tạo ra số loại giao tử là = 2n+m=212+1 =213 - Xảy ra trong phạm vi 2 cặp NST  Số loại giao tử = 2n-a.3a = 212-2.32 = 210.9 (a =2) Dạng 3: Tính số NST môi trường cung cấp cho quá trình tạo giao tử và số NST trong các giao tử. Một tế bào sinh dục sơ khai đực hay cái có 2n NST phát triển đến giai đoạn giao tử phải trải qua. - x lần NP ở vùng sinh sản của tinh hoàn(hay buồng trứng) tạo ra 2x tb sinh tinh(2n) (hay tb sinh trứng 2n). 7 Môi trường tb phải cung cấp nguyên liệu tương đương với số NST đơn là: 2n(2x – 1) - Bước vào vùng chín 2x tb sinh tinh (hay sinh trứng) lại tiếp tục phân chia theo lối giảm phân cho số lượng tb con (giao tử) là: 4.2x mang tổng số NST là 4.2x.n Do đó số NST đơn môi trường cung cấp cho 1 tb sinh dục sơ khai phát triển thành giao tử là: 4.2x.n – 2n = 2n(2x+1 - 1) - Số NST đơn được cấu tạo bởi nguyên liệu hoàn toàn mới cung cấp cho quá trình sinh tinh hay sinh trứng là: 2n(2x+1 - 2) - Số NST môi trường cung cấp thêm cho các tb sinh giao tử hoàn thành việc tạo các giao tử: 2x.2n - Một tế bào sinh tinh GP cho 4 tinh trùng, trong đó, do đó 2x tb sinh tinh GP cho 4.2x tinh trùng. tổng số NST đơn trong các tinh trùng là 4.2x .n - Một tế bào sinh trứng GP cho 1 trứng và 3 thể định hướng(sau đó tiêu biến). Do đó tb 2x tb sinh trứng trải qua GP sẽ cho 2x trứng và 3.2x thể định hướng. Tổng số NST đơn trong các trứng là: 2x.n Tổng số NST đơn bị tiêu biến trong các thể định hướng là: 3.2x.n 1 tế bào DSK(2n) NP x lần 2xtb(2n) Giảm phân 2x.4 tb(n) Dạng 4: các kí hiệu bộ NST trong các kì phân bào 8 VD: tế bào sinh tinh GP không có trao đổi chéo trong số các loại tinh trùng tạo ra thấy có 2 loại: AB de X và ab DE Y 1. Tìm bộ NST lưỡng bội của loài? KG của tb và thành phần KG của các tinh trùng còn lại. 2. Kí hiệu bộ NST của tb ở các giai đoạn: - Kì trước của lần phân bào thứ nhất. - Kì sau của lần phân bào thứ nhất. - Kì trước của lần phân bào thứ hai. - Kì sau của lần phân bào thứ hai. Giải: 1. giao tử có bộ NST đơn bội n = 3. vậy bộ NST lưỡng bội 2n của loài là: 2n = 2.3 = 6 - KG của tế bào là: AB DE XY ab de - Thành phần KG của các giao tử còn lại: Bằng phép nhân đại số hoặc sơ đồ hình cây ta có: (AB; ab)(DE; de)(X;Y). Ta có thể tìm được 6 loại gtử còn lại là: AB DE X; AB DE Y; AB de X; AB de Y; ab DE X; ab DE Y 2. Kí hiệu bộ NST của tế bào ở các giai đoạn - kì trước 1: Mỗi NST đã tự nhân đôi, kí hiệu bộ NST là: AABB DDEE XXYY aabb ddee - Kì sau 1: các NST kép trong cặp NST đồng dạng phân li về 2 cực của tế bào. Nên thành phần KG ở mỗi cực của tế bào có thể có 1 trong những trường hợp sau: Bằng phép nhân đại số: (AABB; aabb)(DDEE; ddee)(XX; YY) 9 Bộ NST ở mỗi cực của tb được kí hiệu các trường hợp sau đây: AABB DDEE XX; AABB DDEE YY; AABB ddee XX; AABB ddee YY; aabb ddee XX; aabb ddee YY; aabb DDEE XX;aabb DDEE YY. - Kì trước lần phân bào 2: Mỗi tb con chứa bộ NST đơn bội tồn tại ở trạng thái kép, nên bộ NST ở mỗi tb con được kí hiệu giống như ở mỗi cực của kì sau 1. - Kì sau của lần phân bào thứ hai: ở kì này NST kép chỉ dọc qua tâm động, mỗi NST đơn đi về một cực của tb, nên ở mỗi cực của tb có thể kí hiệu bộ NST ở 1 trong các trường hợp sau: Bằng phép nhân đại số: (AB; ab)(DE; de)(X;Y) thu được kí hiệu bộ NST là: AB DE X; AB DE Y; AB de X; AB de Y; ab DE X; ab DE Y; ab de X; ab de Y VD1: Một tế bào sinh dục của 1 loài thực hiện nguyên phân liên tiếp 1 số đợt, đòi hỏi môi trường nội bào cung cấp nguyên liệu để hình thành nên 19890 NST đơn mới. Các tế bào con sinh ra từ đợt phân bào cuối cùng đều giảm phân bình thường tạo ra 512 tinh trùng chứa NST giới tình Y. Tìm bộ NST lưỡng bội của loài, số lần nguyên phân của tế bào sinh dục. Môi trường nội bào đã cung cấp nguyên liệu để tạo ra bao nhiêu NST đơn mới cho quá trình giảm phân? Giả thiết sự giảm phân xẩy ra trong tế bào sinh dục cái, mỗi NST tương đồng đều gồm 2 NST có cấu trúc khác nhau. sự TĐC tại một điểm xảy ra trên 2 cặp NST. 10 Tìm số loại trứng được hình thành. Khi thụ tinh đã tạo nên bao nhiêu kiểu hợp tử? Biết rằng cá thể đực giảm phân bình thường không có trao đổi đoạn và đột biến. VD2: ở vùng sinh sản trong cơ quan sinh dục của một cá thể có 100 tế bào đều trải qua 7 đợt nguyên phân liên tiếp để hình thành các tế bào sinh dục sơ khai. các tế bào sinh dục sơ khai được hình thành đều trải qua giảm phân tạo thành 51200 giao tử. Trong số giao tử sinh ra thì số loại giao tử chứa 2 NST có nguồn gốc từ cha là 6. Biết rằng giảm phân bình thường và không có trao đổi đoạn. 1. Tìm bộ NST lưỡng bội của loài? 2. Xác định giới tính của cá thể nói trên? 3. Nếu tỉ lệ thụ tinh của tất cả các giao tử là1/100 và các hợp tử đều phát triển thành cá thể thì số cá thể mang 2 NST có guồn gốc từ ông nội là bao nhiêu? cho rằng số cá thể thực tế thu được đúng theo lí thuyết. VD3: Tại xí nghiệp gà giống, trong một số đợt ấp trứng người ta thu được 3800 gà con. Kiểm tra sinh học gà mẹ cho biết tỉ lệ thụ tinh của trứng đạt 100%, tỉ lệ nở so với trứng thụ tinh là 95%. Hãy cho biết lượng tế bào sinh trứng đã tham gia tạo thành đàn gà con. Biết rằng số lượng tinh trùng được dùng phối giống còn dư thừa là 3996.103 Hãy tìm số lượng tế bào sinh tinh đã hình thành nên các tinh trùng phục vụ đợt phối giống nói trên và tính tỉ lệ thụ tinh của tinh trùng. Biết bộ NST của gà 2n = 78. Hãy tính số lượng NST bị tiêu biến trong đợt hình thành tế bào trứng nói trên? VD4: Một tế bào sinh dục của ruồi giấm đực có kí hiệu các cặp NST: AaBbDdXY(mỗi chữ cái ứng với mỗi NST đơn). 11 Cho biết kí hiệu bộ NST ở các kì sau của giảm phân: đầu kì trung gian, kì trước I, kì giữa I, kì cuối I, kì giữa II, kì cuối II(nếu không có trao đổi đoạn giữa các crômatit trong các cặp NST tương đồng). Nếu khi giảm phân cặp NST Bb có trao đổi đoạn tại một điểm, thì có thể tạo nên bao nhiêu loại tinh trùng? VD5: Một nhóm tế bào sinh dục của ruồi giấm cái, mỗi NST trong từng cặp NST tương đồng đều có cấu trúc khác nhau. Nếu không có trao đổi đoạn và không có đột biến thì có thể tạo nên bao nhiêu loại trứng khác nhau về nguồn gốc NST? Nếu có 2 cặp NST có xẩy ra trao đổi chéo (TĐC)(mỗi cặp NST TĐC tại một điểm) thì sẽ tạo nên được bao nhiêu loại trứng? Có một cặp NST TĐC tại 1 điểm, một cặp NST khác TĐC tại 2 điểm không cùng một lúc, một cặp NST khác TĐC tại 2 điểm không cùng một lúc và 2 chỗ cùng lúc. Tìm số loại trứng có thể tạo ra? 12