Tài liệu Skkn-các dạng bài tập và phương pháp giải bài tập sinh học

Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ PHẦN A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Năm học 2005 – 2006 là năm đầu tiên BGD chính thức đưa vào áp dụng đại trà sách giáo khoa sinh học 9 nói riêng và bộ SGK lớp 9 nói chung theo chương trình đổi mới. Trong chương trình SGK sinh học 9 có đưa vào các kiến thức về Di truyền và Biến dị. Do đó đòi hỏi học sinh phải nắm được các kiến thức cơ bản về lai một cặp và hai cặp tính trạng của Menđen; nhiễm sắc thể; ADN và gen; ARN…, đồng thời biết vận dụng lý thuyết vào giải các dạng bài tập này. Tuy nhiên do phân phối chương trình quy định thời gian dành cho việc vận dụng vào giải bài tập rất ít hoặc thậm chí không có nên giáo viên và học sinh không có đủ thời gian để thực hành giải các dạng bài tập này trên lớp cũng như trong việc dạy bồi dưỡng học sinh giỏi. Trong khi đó đề thi học sinh giỏi Sinh lớp 9, thi tuyển sinh vào lớp 10… luôn đòi hỏi học sinh phải biết giải các dạng toán này. Mặt khác đây cũng chính là các dạng toán cơ bản để giúp học sinh có đủ cơ sở khi lên học cấp THPT. Chính vì thế, tôi làm đề tài này nhằm giúp giáo viên có thêm thông tin về các dạng toán cơ bản trong chương trình Sinh học ở bậc THCS để vận dụng vào việc dạy trên lớp, dạy học tự chọn cũng như dạy bồi dưỡng học sinh giỏi trong các nhà trường. PHẦN B. NỘI DUNG ĐỀ TÀI PHẦN 1. DI TRUYỀN PHÂN TỬ. A. CẤU TẠO ADN: I. TÓM TÁT KIẾN THỨC CƠ BẢN: - Phân tử ADN ( axit đêôxiribônuclêic) có kích thước và khối lượng lớn; có cấu tạo đa phân, tức do nhiều dơn phân hợp lại. - Mỗi đơn phân là một nuclêôtit có chiều dài 3,4A 0 và có khối lượng trung bình là 300đvC. Có 4 loại nuclêôtit là A ( ađênin), T ( timin), G ( guanin) và X ( xitôzin). - Các nuclêôtit liên kết nhau tạo thành 2 mạch pôlinuclêôtit. Các nuclêôtit trên hai mạch của ADN liên kết theo từng cặp, gọi là nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T bằng 2 liên kết hyđrô G liên kết với X bằng 3 liên kết hyđrô. - Bốn loại nuclêôtit sắp xếp với thành phần, số lượng và trật tự khác nhau tạo cho ADN vừa có tính đa dạng vừa có tính đặc thù. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI: DẠNG 1. Tính chiều dài, số lượng nuclêôtit và khối lượng của phân tử ADN. 1. Hướng dẫn và công thức: Hai mạch pôlinuclêôtit của ADN xếp song song nhau nên chiều dài của ADN bằng chiều dài của một mạch. 1 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ Ký hiệu: N: số nuclêôtit của ADN N : số nuclêôtit của 1 mạch 2 L: chiều dài của ADN M: khối lượng của ADN. Mỗi nuclêôtit dài 3,4A0 và có khối lượng trung bình là 300đvC, nên: 2L N L = . 3,4A0 N= M= N . 300đvC 2 3,4A 0 2. Bài tập và hướng dẫn giải: Bài 1. Có hai đoạn ADN: - Đoạn thứ nhất có khối lượng là 900.000đvC. - Đoạn thứ hai có 2400 nuclêôtit. Cho biết đọan ADN nào dài hơn và dài hơn bao nhiêu? GIẢI - Xét đoạn ADN thứ nhất: Số lượng nuclêôtit của đoạn: 900.000 M N= = = 3000(nu). 300 300 Chiều dài của đoạn ADN: N 3000 L = . 3,4A0 = . 3,4A0 = 5100A0 2 2 - Xét đoạn ADN thứ hai: Chiều dài của đoạn ADN: N 2400 L = . 3,4A0 = . 3,4A0 = 4080A0 2 2 Vậy đoạn ADN thứ nhất dài hơn đoạn AND thứ hai: 5100A0 - 4080A0 = 1020A0. Bài 2. Gen thứ nhất có chiều dài 3060A0. Gen thứ hai nặng hơn gen thứ nhất 36000đvC. Xác định số lượng nuclêôtit của mỗi gen. GIẢI Số lượng nuclêôtit của gen thứ nhất: 2L 2.3060 N= = = 1800( nu). 0 3,4 3,4A Khối lượng của gen thứ nhất: M= N . 300đvC = 1800 . 300đvC = 540000đvC. Khối lượng của gen thứ hai: 540000đvC + 36000đvC = 576000đvC. Số lượng nuclêôtit của gen thứ hai: 2 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ N= M 576000 = = 1920 ( nu). 300 300 DẠNG 2. Tính số lượng và tỉ lệ từng loại nuclêôtit của phân tử ADN. 1. Hướng dẫn và công thức: Theo nguyên tắc bổ sung, trong phân tử ADN, số nuclêôtit loại A luôn bằng T và G luôn bằng X: A=T G=X - Số lượng nuclêôtit của phân tử ADN: A+T+G+X=N Hay 2A + 2G =N. A+G= N 2 - Suy ra tương quan tỉ lệ các loại nuclêôtit trong phân tử ADN: A + G = 50% N T + X = 50% N. 2. Bài tập và hướng dẫn giải: Bài 1. Một gen dài 0,408micrômet và có số nuclêôtit loại G bằng 15%. Xác định số lượng và tỉ lệ từng loại nclêôtit của gen. GIẢI Tổng số nuclêôtit cuae gen: 2L 2 x0,408 x104 N= = = 2400(nu). 3,4A 0 3, 4 Gen có: G = X = 15%. Suy ra A = T = 50% - 15% = 35%. Vậy tỉ lệ và số lượng từng loại nuclêôtit của gen là: A = T = 35% x 2400 = 840 ( nu). G = X = 15% x 2400 = 360 ( nu). Bài 2. Gen thứ nhất có 900G bằng 30% tổng số nuclêôtit của gen. Gen thứ hai có khối lượng 900000đvC. Hãy xác định gen nào dài hơn. GIẢI - Xét gen thứ nhất: Số lượng nuclêôtit của gen thứ nhất: 100 N = 900 x = 3000 ( nu). 30 Chiều dài của gen thứ nhất: N 3000 L = . 3,4A0 = . 3,4A0 = 5100A0 2 2 - Xét gen thứ hai: Số lượng nuclêôtit của gen thứ hai: 3 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ N= M 900000 = = 3000 ( nu). 300 300 Chiều dài của gen thứ hai: N 3000 L = . 3,4A0 = . 3,4A0 = 5100A0 2 2 Vậy hai gen có chiều dài bằng nhau. DẠNG 3. Xác định trình tự và số lượng các loại nuclêôtit trên mỗi mạch pôlinuclêôtit của thân tử ADN. 1. Hướng dẫn và công thức: - Xác định trình tự nuclêôtit trên mỗi mạch của phân tử ADN dựa và NTBS: A trên mạch này liên kết với T trên mạch kia và G trên mạch này liên kết với X trên mạch kia. - Gọi A1, T1, G1, X1 lần lượt là số nuclêôtit mỗi loại trên mạch thứ nhất và A2, T2, G2, X2 lần lượt là số nuclêôtit mỗi loại trên mạch thứ hai. Dựa vào NTBS, ta có: A1 = T2 T 1 = A2 G 1 = X2 X1 = G2 A = T = A 1 + A2 G = X = G 1 + G2 2. Bài tập và hướng dẫn giải: Bài 1. Một đoạn của phân tử ADN có trật tự các nuclêôtit trên mạch đơn thứ nhất như sau: …AAT-AXA-GGX-GXA-AAX-TAG… a. Viết trật tự các nuclêôtit trên mạch đơn thứ hai của đọan ADN . b. Xác định số lượng từng loại nuclêôtit của mỗi mạch và của đọan ADN đã cho. GIẢI a. Trật tự các nuclêôtit trên mạch đơn thứ hai của đọan ADN : …TTA-TGT-XXG-XGT-TTG-ATX... b. Số lượng từng loại nuclêôtit của mỗi mạch và của đọan ADN. Theo đề bài và theo NTBS, ta có số nuclêôtit trên mỗi mạch: A1 = T2 = 8 ( nu) T1 = A2 = 2 (nu) G1 = X2 = 4( nu) X1 = G2 = 4 ( nu). Số lượng từng loại nuclêôtit của đọan ADN: A = T = A1 + A2 = 8+2 = 10 (nu) G = X = G1 + G2 = 4+4 = 8 ( nu). Bài 2. Một gen có chiều dài 5100A0 và có 25%A. Trên mạch thứ nhất có 300T và trên mạch thứ hai có 250X. Xác định: a. Số lượng từng loại nuclêôtit của cả gen. b. Số lượng từng loại nuclêôtit của mỗi mạch gen. 4 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ GIẢI a. Số lượng từng loại nuclêôtit của cả gen: Tổng số nuclêôtit của gen: 2L 2 x5100 N= = = 3000( nu). 3,4 3,4A 0 Theo đề: A =T = 25% Suy ra G = X = 50% - 25% = 25% Vậy số lượng từng loại nuclêôtit của gen đều bằng nhau: A = T = G = X = 25% x 3000 = 750 (nu). b. Số lượng từng loại nuclêôtit của mỗi mạch gen: Theo đề bài và theo NTBS, ta có: T1 = A2 = 300 ( nu) Suy ra A1 = T2 = A – A2 = 750 – 300 = 450 (nu). G1 = X2 = 250 ( nu) Suy ra X1 = G2 = G – G1 = 750 – 250 = 500 (nu). DẠNG 4. Tính số liên kết hyđrô của phân tử ADN. 1. Hướng dẫn và công thức: Trong phân tử ADN: - A trên mạch này liên kết với T trên mạch kia bằng 2 liên kết hyđrô. - G trên mạch này liên kết với X trên mạch kia bằng 3 liên kết hyđrô. Gọi H là số liên kết hyđrô của phân tử ADN H = ( 2 x số cặp A-T) + ( 3 x số cặp G-X) Hay: H = 2A + 3G 2. Bài tập và hướng dẫn giải: Bài 1. Một gen có 2700 nuclêôtit và có hiệu số giữa A với G bằng 10% số nuclêôtit của gen. a. Tính số lượng từng loại nuclêôtit của gen. b. Tính số liên kết hyđrô của gen. GIẢI a. Số lượng từng loại nuclêôtit của gen: Theo đề: A – G = 10% Theo NTBS A + G = 50% Suy ra: 2A = 60% Vậy A = T = 30% Suy ra: G = X = 50% - 30% = 20%. Số lượng từng loại nuclêôtit của gen: A = T = 30% x 2700 = 810 ( nu) G = X = 20% x 2700 = 540 ( nu). b. Số liên kết hyđrô của gen: 5 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ H = 2A + 3G = ( 2 x 810) + ( 3 x 540) = 3240 Lkết. Bài 2. Một gen có 2720 liên kết hyđrô và có số nuclêôtit loại X là 480. Xác định: a. Số lượng từng loại nuclêôtit của gen. b. Chiều dài của gen. GIẢI a. Số lượng từng loại nuclêôtit của gen: Theo đề: G = X = 480( nu). Gen có 2720 liên kết hyđrô, nên: H = 2A + 3G  2720 = 2.A + ( 3 x 480) 2720  (3x 480) Suy ra A = = 640(nu). 2 Vậy số lượng từng loại nuclêôtit của gen là: A = T = 640(nu) ; G = X = 480(nu). a. Chiều dài của gen: Số lượng nuclêôtit trên một mạch của gen: N = A + G = 480+ 640 = 1120(nu). 2 Chiều dài của gen: N L = . 3,4A0 = 1120 x 3,4A0 = 3808A0 2 B. CƠ CHẾ NHÂN ĐÔI ADN. I. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN: Dưới tác dụng của men, hai mạch đơn của phân tử ADN lần lượt tách các liên kết hyđrô từ đầu này đến đầu kia. Khi ấy, các nuclêôtit tự do của môi trường nội bào lần lượt di chuyển vào và liên kết với các nuclêôtit của hai mạch đơn theo NTBS: - A của mạch liên kết với T của môi trường - T của mạch liên kết với A của môi trường - G của mạch liên kết với X của môi trường - X của mạch liên kết với G của môi trường Kết quả từ một phân tử ADN mẹ hình thành 2 phân tử ADN con giống hệt nhau và giống với ADN mẹ. Trong mỗi phân tử ADN con có một mạch đơn nhận từ ADN mẹ và một mạch đơn còn lại được liên kết từ các nuclêôti của môi trường. Quá trình nhân đôi của ADN còn gọi là quá trình tự sao. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI. 6 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ DẠNG 1. Tính số lần nhân đôi của ADN và số phân tử ADN được tạo ra qua quá trình nhân đôi. 1. Hướng dẫn và công thức: Phân tử ADN thực hiện nhân đôi: Số lần nhân đôi Số ADN con 1 2 = 21 2 4 = 22 3 8 = 23 Gọi x là số lần nhân đôi của ADN thì số phân tử ADN được tạo ra là: 2x 2. Bài tập và hướng dẫn giải: Bài 1. Một gen nhân đôi một số lần và đã tạo được 32 gen con. Xác định số lần nhân đôi của gen. GIẢI Gọi x là số lần nhân đôi của gen, ta có số gen con tạo ra là: 2x = 32 = 25 Suy ra x = 5 Vậy gen đã nhân đôi 5 lần. Bài 2. Một đoạn phân tử ADN có trật tự các nuclêôtit trên một mạch đơn như sau: -A-T-X-A-G-X-G-T-Aa. Xác định trật tự các nuclêôtit của môi trường đến bổ sung với đoạn mạch trên. b. Viết hai đoạn phân tử ADN mới hình thành từ quá trình nhân đôi của đoạn ADN nói trên. GIẢI a. Trật tự các nuclêôtit của môi trường: -T-A-G-T-X-G-X-A-Tb. Hai đoạn ADN mới: Theo đề và theo NTBS, đọan ADN đã cho có trật tự các cặp nuclêôtit như sau: -A-T-X-A-G-X-G-T-A-T-A-G-T-X-G-X-A-THai đoạn ADN mới giống hệt đoạn ADN đã cho: -A-T-X-A-G-X-G-T-A-T-A-G-T-X-G-X-A-TDẠNG 2. Tính số lượng nuclêôtit môi trường cung cấp cho ADN nhân đôi. 1. Hướng dẫn và công thức: Nếu x là số lần nhân đôi của ADN thì: - Tổng số nuclêôtit môi trường cung cấp: 7 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ �nu.mt = ( 2 – 1) . N x ADN - Số lượng nuclêôtit từng loại môi trường cung cấp: Amt = Tmt = ( 2x – 1) . NADN Gmt = Xmt = ( 2x – 1) . NADN 2. Bài tập và hướng dẫn giải: Bài 1. Mạch 1 của gen có 200A và 120G; mạch 2 của gen có 150A và 130G. Gen đó nhân đôi 3 lần liên tiếp. Xác định từng lọai nuclêôtit môi trường cung cấp cho gen nhân đôi. GIẢI Số lượng từng loại nu gen: A = T = A1 + A2 = 200 + 150 = 250 (nu) G = X = G1 + G2 = 120 + 130 = 250 (nu). Số lượng nuclêôtit từng loại môi trường cung cấp cho gen nhân đôi: Amt = Tmt = ( 23 – 1) . Agen = ( 23 -1) . 350 = 2450 (nu). Gmt = Xmt = ( 23 – 1) . Ggen = ( 23 -1) . 250 = 1750 (nu). 3 Bài 2. Gen có 600A và có G = A. Gen đó nhân đôi một số đợt, môi 2 trường cung cấp 6300G. a. Xác định số gen con được tạo ra. b. Xác định số liên kết hyđrô của gen. GIẢI a. Số gen con được tạo ra: Gen có: A =T = 600 (nu) 3 3 G=X= A= x 600 = 900 (nu). 2 2 Gọi x là số lần nhân đôi của gen, ta có số G môi trường cung cấp cho gen nhân đôi là: Gmt = Xmt = ( 2x – 1) . Ggen  6300 = ( 2x – 1) . 900 6300 Suy ra: 2x – 1 = =7 900 Số gen con được tạo ra là: 2x = 7 + 1 = 8 gen. b. Số liên kết hyđrô của gen: H = 2A + 3G = ( 2 x 600) + ( 3 x 900) = 3900 liên kết. DẠNG 3. Tính số liên kết hyđrô bị phá vỡ trong quá trình nhân đôi ADN. 1. Hướng dẫn và công thức: 8 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ Nếu phân tử ADN chứa H liên kết hyđrô ( H = 2A + 3G) nhân đôi x lần thì: Số liên kết hyđrô bị phá = (2x -1) .H 2. Bài tập và hướng dẫn giải. Bài 1. Một gen nhân đôi 3 lần phá vỡ tất cả 22680 liên kết hyđrô, gen đó có 360A. a. Tính số lượng từng loại nuclêôtit của gen. b. Tính số liên kết hyđrô có trong các gen con tạo ra. GIẢI a. Số lượng từng loại nuclêôtit của gen: Gọi H là số liên kết hyđrô của gen, áp dụng công thức tính số liên kết hyđrô bị phá trong nhân đôi của gen: ( 2x – 1) . H = ( 23 – 1) . H = 22680 22680 Suy ra: H= 3 = 3240 liên kết. 2 1 H = 2A + 3G hay ( 2 x 360) + 3G = 3240 3240  (2 x360) Suy ra: G= = 840 (nu). 3 Vậy số lượng từng loại nuclêôtit của gen là: A = T = 360 (nu) G = X = 840 ( nu). b. Số liên kết hyđrô có trong các gen con tạo ra: Số gen con tạo ra: 2x = 23 = 8 gen Số liên kết hyđrô có trong các gen con: 3240 x 8 = 25920 liên kết. PHẦN 2. DI TRUYỀN TẾ BÀO A. NST VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA NST TRONG NGUYÊN PHÂN. I. HƯỚNG DẪN VÀ CÔNG THỨC: 1. Công thức liên quan đến việc xác định số NST, số crômatit và số tâm động trong mỗi tế bào trong từng kì của nguyên phân. Trong quá trình nguyên phân, NST có những hoạt động mang tính chất chu kì như tháo xoắn, nhân đôi, xếp trên mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc, phân li về các cực của tế bào,… Dưới đây là bảng khái quát về số NST, số crômatit và số tâm động trong mỗi tế bào trong dựa trên lí thuyết về biến đổi và hoạt động của NST trong nguyên phân: 9 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ Kì Cuối Trung Đầu Giữa Sau TB TB Cấu trúc gian chưa tách đã tách Số NST 2n 2n 2n 4n 4n 2n Trạng thái NST kép kép kép đơn đơn đơn Số crômatit 4n 4n 4n 0 0 0 Số tâm động 2n 2n 2n 4n 4n 2n 2. Tính số lần nguyên phân, số TB con được tạo ra, số NST môi trường cung cấp cho các TB nguyên phân và số NST có trong các TB con được tạo ra sau nguyên phân. a. Nếu có 1 tế bào mẹ (2n) tiến hành nguyên phân x lần, thì: - Số TB con được tạo ra sau nguyên phân = 2x - Số NST có trong các TB con = 2x. 2n - Số NST môi trường cung cấp cho TB nguyên phân = ( 2x -1).2n b. Nếu có a tế bào mẹ (2n) tiến hành nguyên phân x lần bằng nhau, thì: - Số TB con được tạo ra sau nguyên phân = a.2x - Số NST có trong các TB con = a .2x. 2n - Số NST môi trường cung cấp cho TB nguyên phân = ( 2x -1).a.2n c. Nếu có a tế bào mẹ (2n) tiến hành nguyên phân x lần không bằng nhau là x1, x2 , x3 ,…xa , thì: - Số TB con được tạo ra sau nguyên phân = 2X1 + 2X2+…+ 2Xa - Số NST có trong các TB con = (2X1 + 2X2+…+ 2Xa ).2n - Số NST môi trường cung cấp cho TB nguyên phân = ( 2 X1 -1).2n + ( 2X2 -1).2n +…+ ( 2Xa -1).2n II. BÀI TẬP ÁP DỤNG. Bài 1. Ruồi gấm có 2n = 8. Có 4 hợp tử của ruồi giấm đều nguyên phân 5 lần bằng nhau. Xác định: a. Số TB con đã được tạo ra. b. Số NST có trong các TB con. c. Số NST môi trường đã cung cấp cho quá trình nguyên phân. GIẢI a. Số TB con đã được tạo ra = a.2x = 4. 25 = 128 (TB) b. Số NST có trong các TB con = a .2x. 2n = 128 x 8 = 1024(NST) c. Số NST môi trường đã cung cấp cho quá trình nguyên phân là ( 2x -1).a.2n = ( 25 – 1) . 4. 8 = 992(NST). Bài 2. Có 3 hợp tử A, B, C - Hợp tử A nguyên phân 3 lần liên tiếp và đã sử dụng của môi trường nguyên liệu tương đương với 84 NST. 10 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ - Hợp tử B nguyên phân 4 lần liên tiếp và trong các TB con có chứa 256 NST. - Hợp tử C nguyên phân 2 lần. Vào kì giữa của lần nguyên phân đầu tiên, trong hợp tử có chứa 40 crômatit. Hãy xác định: a. Ba hợp tử A, B, C cùng hay khác loài. b. Tổng số TB con do 3 hợp tử tạo ra. c. Tổng số NST môi trường cung cấp cho hai hợp tử B và C nguyên phân. GIẢI a. Xác định ba hợp tử A, B, C cùng hay khác loài. Gọi 2nA, 2nB, 2nC lần lượt là số NST có trong mỗi hợp tử A, B, C. Ta có: - Hợp tử A: ( 23 – 1) . 2nA = 84.  2nA = 84 : 7 = 12(NST). 4 - Hợp tử B: 2 . 2nB 256  2nB = 256 : 16 = 16(NST). - Hợp tử C: Số crômatit có trong hợp tử ở kì giữa là: 4nC = 2.2nC = 40  2nC = 40 : 2 = 20(NST). Ta có số lượng NST trong 3 hợp tử khác nhau nên 3 hợp tử A, B, C thuộc 3 loài khác nhau. b. Tổng số TB con do 3 hợp tử tạo ra: Áp dụng 2Xa + 2Xb + 2Xc = 23+ 24 + 22 = 28(TB) c. Tổng số NST môi trường cung cấp cho hai hợp tử B và C nguyên phân: - Số NST môi trường cung cấp cho hợp tử B nguyên phân: ( 2Xb -1) . 2nB = ( 24 – 1). 16 = 240(NST). - Số NST môi trường cung cấp cho hợp tử C nguyên phân: ( 2Xc -1) . 2nC = ( 22 – 1). 20 = 60(NST). Tổng số NST môi trường cung cấp cho hai hợp tử B và C nguyên phân là: 240 + 60 = 300(NST). B. NST VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA NST TRONG GIẢM PHÂN. I. HƯỚNG DẪN VÀ CÔNG THỨC: 1. Tính số TB con và số NST trong các TB con được tạo ra sau giảm phân. Biết: - Mỗi tinh bào bậc I qua giảm phân tạo ra 4 giao tử đực ( tinh trùng) đều có chứa n NST. - Mỗi noãn bào bậc I qua giảm phân tạo ra 1 giao tử cái ( trứng) và 3 thể định hướng ( thể cực) đều có chứa n NST. Nên: - Số tinh trùng được tạo ra = 4 lần số tinh bào bậc 1 11 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ - Số trứng được tạo ra = số noãn bào bậc 1 - Số thể định hướng = 3 lần số noãn bào bậc I - Số NST trong mỗi loại giao tử ( hoặc trong các thể định hướng) được tạo ra = số lượng mỗi loại TB trên nhân với n NST. 2. Tính số hợp tử được tạo thành và hiệu suất thụ tinh của giao tử: - Trong thụ tinh, mỗi tinh trùng kết hợp với 1 trứng tạo ra một hợp tử. Nên: Số hợp tử = Số trứng thụ tinh = Số tinh trùng thụ tinh. - Hiệu suất thụ tinh( HSTT) của giao tử một giới nào đó là tỉ lệ giữa số giao tử giới đó được thụ tinh so với tổng số giao tử của giới đó tham gia vào quá trình thụ tinh. HSTT của trứng = (Số trứng được thụ tinh : tổng số trứng tham gia thụ tinh) x 100%. HSTT của tinh trùng = (Số tinh trùng được thụ tinh : tổng số tinh trùng tham gia thụ tinh) x 100%. II. BÀI TẬP ÁP DỤNG. Bài 1. Có 10 TB mầm của một chuột cái ( 2n =40) đều nguyên phân 2 lần. Các TB con đều trở thành noãn bào bậc 1 và qua giảm phân tạo trứng. a. Tính số lượng trứng đã được tạo ra trong quá trình trên và số NST trong các trứng đó. b. Tính số thể định hướng tạo ra và số NST có trong các thể định hướng. GIẢI a. Số trứng và số NST trong các trứng: Số noãn bào bậc 1 = Số TB con sau nguyên phân: a.2x = 10.22 = 40 Số trứng được tạo ra = Số noãn bào bậc 1 = 40 số NST có trong các trứng được tạo ra: 40 40 . n = 40 . = 800 (NST). 2 b. Số thể định hướng tạo ra và số NST có trong các thể định hướng: Số thể định hướng được tạo ra = 3 lần số noãn bào bậc I: 3 x 40 = 120 số NST có trong các thể định hướng: 40 120 .n = 120 . = 2400(NST). 2 Bài 2. Một loài có 2n = 50. 12 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ Có một số noãn bào bậc 1 ở loài trên tiến hành giảm phan bình thường các trứng tạo ra có chứa 375 NST. Các trứng nói trên đều tham gia vào quá trình thụ tinh với hiệu suất bằng 40%. a. Xác định số lượng noãn bào bậc 1. b. Số hợp tử được tạo thành là bao nhiêu? c. Giả sử trong quá trình trên đã có sự tham gia của số tinh trùng được tạo ra từ 16 tinh bào bậc 1. Hãy tính hiệu suất thụ tinh của tinh trùng. GIẢI a. Số noãn bào bậc 1: Gọi a là số noãn bào bậc 1 = số trứng được tạo ra Số NST có trong các trứng được tạo ra là : 50 a .n = 375  a = 375 : n = 375 : = 15. 2 Vậy số noãn bào bậc 1 = 15 b. Số hợp tử: Số hợp tử = Số trứng thụ tinh = Số tinh trùng thụ tinh: 15 x 40% = 6(hợp tử). c. Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng: Số tinh trùng tham gia thụ tinh = 4 lần số tinh bào bậc 1: 4 x 16 = 64 Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng là: 6 x 100% = 9,375%. 64 PHẦN 3. CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN A. LAI MỘT CẶP TÍNH TRẠNG THEO ĐỊNH LUẬT ĐỒNG TÍNH VÀ PHÂN TÍNH CỦA MEN. I. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN: 1.Nội dung định luật đồng tính và định luật phân tính của Menđen: a. Định luật đồng tính: Khi lai hai cơ thể bố mẹ thuần chủng khác nhau về một cặp tính trạng tương phản thì các cơ thể lai ở thế hệ thứ nhất (F 1) đều đồng tính, nghĩa là mang tính trạng đồng loạt giống bố hay giống mẹ. b.Định luật phân tính ( còn gọi là định luật phân li): Khi lai hai cơ thể bố mẹ thuần chủng khác nhau về một cặp tính trạng tương phản thì các cơ thể lai ở thế hệ thứ hai (F 2) có sự phân li kiểu hình với tỉ lệ xấp xỉ 3 trội : 1 lặn. 2.Điều kiện nghiệm đúng của định luật đồng tính và định luật phân tính: 13 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ a. Điều kiện nghiệm đúng của định luật đồng tính: -Thế hệ xuất (P) phải thuần chủng về cặp tính trạng đem lai. -Mỗi gen qui định một tính trạng. -Tính trội phải là trội hoàn toàn. b.Điều kiện nghiệm đúng của định luật phân tính: -Gồm 3 điều kiện như ở định luật đồng tính. -Số lượng cá thể F2 phải đủ lớn thì tỉ lệ phân tính mới gần đúng với tỉ lệ 3trội: 1 lặn. 3. Phép lai phân tích: Phương pháp lai phân tích nhằm để kiểm tra kiểu gen của một cơ thể mang tính trội là thuần chủng hay không thuần chủng. Cho cơ thể mang tính trội cần kiểm tra kiểu gen lai với cơ thể mang tính trạng lặn. -Nếu kiểu hình của con lai đồng loạt giống nhau, nghĩa là cơ thể mang tính trội chỉ tạo một loại giao tử duy nhất, tức có kiểu gen thuần chủng (Đồng hợp tử). -Nếu kiểu hình của con lai phân li, nghĩa là cơ thể mang tính trội đã tạo ra nhiều loại giao tử, tức có kiểu gen không thuần chủng ( dị hợp tử). Thí dụ: *P. AA ( thuần chủng) x aa GP A a FB Aa ( đồng tính). *P. Aa ( không thuần chủng) x aa GP A,a a FB 1Aa : 1aa ( phân tính). 4. Hiện tượng di truyền trung gian (Tính trội không hoàn toàn): Là hiện tượng di truyền mà gen trội lấn át không hoàn toàn gen lặn, dẫn đến thế hệ dị hợp bộc lộ kiểu hình trung gian giữa bố và mẹ. Thí dụ: Cho cây hoa dạ lan thuần chủng có hoa đỏ với cây hoa thuần chủng có hoa trắng thu được F1 đồng loạt có màu hoa hồng. Nếu tiếp tục cho F1 lai với nhau, F2 có tỉ lệ kiểu hình xấp xỉ 1 hoa đỏ : 2 hoa hồng : 1 hoa trắng. 5. Các sơ đồ lai có thể gặp khi lai một cặp tính trạng: P. AA GP A F1 P. AA x AA A AA Đồng tính trội . x aa P. GP F1 P. AA x Aa A A,a 1AA : 1Aa Đồng tính trội (1 trội : 1 trung gian). Aa x Aa 14 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ GP A F1 a Aa Đồng tính trội (đồng tính trung gian). GP A,a A,a F1 1AA : 2Aa : 1aa 3 trội : 1 Lặn (1trội : 2 trung gian ; 1lặn). P. Aa x aa P. aa x aa GP A,a a GP a a F1 1Aa : 1aa F1 aa 1trội : 1lặn Đồng tính lặn. (1 trung gian : 1lặn). Ghi chú: Các tỉ lệ kiểu hình trong dấu ngoặc dùng trong bảng nêu trên nghiệm đúng khi tính trội không hoàn toàn. 6. Các kí hiệu thường dùng: P: thế hệ bố mẹ. F: thế hệ con lai ( F1 thế hệ con thứ nhất, F2 thế hệ con thứ hai... ). FB: thế hệ con lai phân tích. G: giao tử (GP: giao tử của P, GF1: giao tử của F1...) Dấu nhân (X): sự lai giống. ♂: đực ; ♀: cái. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP: Thường gặp hai dạng bài tập, tạm gọi là bài toán thuận và bài toán nghịch. 1. Dạng 1: Bài toán thuận. Là dạng bài toán đã biết tính trội, tính lặn, kiểu hình của P. Từ đó xác định kiểu gen, kiểu hình của F và lập sơ đồ lai. a. Cách giải: Có 3 bước giải: * Bước 1: Dựa vào đề bài, qui ước gen trội, gen lặn ( có thể không có bước này nếu như đề bài đã qui ước sẵn). * Bước 2: Từ kiểu hình của bố, mẹ; biện luận để xác định kiểu gen của bố, mẹ. * Bước 3: Lập sơ đồ lai, xác định kết quả kiểu gen, kiểu hình ở con lai. b. Thí dụ: Ở chuột, tính trạng lông đen trội hoàn toàn so với lông trắng. Khi cho chuột đực lông đen giao phối với chuột cái lông trắng thì kết quả giao phối sẽ như thế nào? GIẢI Bước 1: Qui ước gen: Gọi A là gen qui định tính trạng lông đen Gọi a là gen qui định tính trạng lông trắng. Bước 2: 15 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ - Chuột đực lông đen có kiểu gen AA hay Aa - Chuột cái lông trắng có kiểu gen aa Bước 3: Ở P có hai sơ đồ lai: P. AA x aa và P. Aa x aa. - Trường hợp 1: P. AA (đen) x aa (trắng) GP A a F1 Aa Kiểu hình: 100% lông đen. - Trường hợp 2: P. Aa (đen) x aa (trắng) GP A,a a F1 1Aa : 1aa Kiểu hình: 50% lông đen : 50% lông trắng. 2. Dạng 2: Bài toán nghịch. Là dạng bài toán dựa vào kết quả lai để xác định kiểu gen, kiểu hình của bố, mẹ và lập sơ đồ lai. Thường gặp hai trường hợp sau: a. Trường hợp 1: Nếu đề bài đã nêu tỉ lệ phân li kiểu hình của con lai. Có hai cách giải: - Bước 1: Căn cứ vào tỉ lệ kiểu hình của con lai ( có thể rút gọn tỉ lệ ở con lai thành tỉ lệ quen thuộc để dễ nhận xét ); từ đó suy ra kiểu gen của bố mẹ. - Bước 2: Lập sơ đồ lai và nhận xét kết quả. Lưu ý: Nếu đề bài chưa xác định tính trội, tính lặn thì có thể căn cứ vào tỉ lệ ở con lai để qui ước gen. Thí dụ: Trong phép lai giữa hai cây lúa thân cao, người ta thu được kết quả ở con lai như sau: - 3018 hạt cho cây thân cao - 1004 hạt cho cây thân thấp. Hãy biện luận và lập sơ đồ cho phép lai trên. GIẢI *Bước 1: Xét tỉ lệ kiểu hình : (3018 : 1004) xấp xỉ (3 cao : 1 thấp). Tỉ lệ 3:1 tuân theo định luật phân tính của Menđen. Suy ra: - Tính trạng thân cao trội hoàn toàn so với tính trạng thân thấp. Qui ước gen: A: thân cao ; a: thân thấp. 16 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ - Tỉ lệ con lai 3:1 chứng tỏ bố mẹ có kiểu gen dị hợp: Aa. *Bước 2: Sơ đồ lai: P. Aa (thân cao) x Aa (thân cao) GP A,a A,a F1 1AA : 2Aa : 1aa Kiểu hình F1: 3 thân cao : 1 thân thấp. b. Trường hợp 2: Nếu đề bài không nêu tỉ lệ kiểu hình của con lai. Để giải dạng bài toán này, dựa vào cơ chế phân li và tổ hợp NST trong quá trình giảm phân và thụ tinh. Cụ thể là căn cứ vào kiểu gen của con để suy ra loại giao tử mà con có thể nhận từ bố, mẹ. Nếu có yêu cầu thì lập sơ đồ lai kiểm nghiệm. Thí dụ: Ở người, màu mắt nâu là tính trạng trội so với màu mắt xanh. Trong một gia đình, bố và mẹ đều có mắt nâu. Trong số các con sinh ra thấy có đứa con gái mắt xanh . Hãy xác định kiểu gen của bố mẹ và lập sơ đồ lai minh hoạ. GIẢI Qui ước gen: A mắt nâu ; a: mắt xanh. Người con gái mắt xanh mang kiểu hình lặn, tức có kiểu gen aa. Kiểu gen này được tổ hợp từ 1 giao tử a của bố và một giao tử a của mẹ. Tức bố và mẹ đều tạo được giao tử a. Theo đề bài, bố mẹ đều có mắt nâu lại tạo được giao tử a. Suy ra bố và mẹ đều có kiểu gen dị hợp tử Aa. Sơ đồ lai minh hoạ: P. Aa (mắt nâu) x Aa (mắt nâu) GP A,a A,a F1 1AA : 2Aa : 1aa Kiểu hình F1: 3 mắt nâu : 1 mắt xanh. III. BÀI TẬP ÁP DỤNG. Bài 1. Ở cây cà chua, màu quả đỏ là tính trạng trội hoàn toàn, màu quả vàng là tính trạng lặn. a. Khi đem thụ phấn hai cây cà chua thuần chủng quả màu đỏ và quả màu vàng thì F1 và F2 sẽ như thế nào? b. Nếu đem những cây cà chua quả màu vàng thụ phấn với nhau thì ở đời con sẽ có kiểu hình như thế nào? Tỉ lệ là bao nhiêu? GIẢI a. Xác định kết quả ở F1 và F2 : *Qui ước gen: - Gọi A là gen qui định tính trạng màu quả đỏ. 17 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ - Gọi a là gen qui định tính trạng màu quả vàng. *Xác định kiểu gen: - Cây cà chua quả đỏ thuần chủng có kiểu gen AA - Cây cà chua quả vàng thuần chủng có kiểu gen aa. *Sơ đồ lai: P. AA (quả đỏ) x aa (quả vàng) GP A a F1 Aa ( 100% quả đỏ). F1xF1 Aa ( quả đỏ) x Aa ( quả đỏ) GF1 A,a A,a F2 1AA : 2Aa : 1aa Tỉ lệ kiểu hình: 3 quả đỏ : 1 quả vàng. b. Xác định kiểu gen: Quả vàng là tính trạng lặn nên có kiểu gen aa. Sơ đồ lai: P. aa (quả vàng) x aa (quả vàng) GP a a F1 aa ( 100% quả vàng). Bài 2. Ở ruồi giấm gen trội V qui định cánh dài và gen lặn v qui định cánh ngắn. Trong một phép lai giữa một cặp ruồi giấm, người ta thu được ở con lai có 84 con cánh dài và 27 con cánh ngắn. Xác định kiểu gen và kiểu hình của cặp bố mẹ đem lai và lập sơ đồ lai. GIẢI Xét tỉ lệ phân tính ở con lai : (84 cánh dài) : (27 cánh ngắn) Xấp xỉ (3 cánh dài) : (1 cánh ngắn). Kết quả lai tuân theo định luật phân tính của Menđen, chứng tỏ cặp bố mẹ đem lai đều có kiểu gen dị hợp tử Vv và kiểu hình cánh dài. Sơ đồ lai: P. Vv (cánh dài) x Vv (cánh dài) GP V,v V,v F1 1VV : 2Vv : 1vv Tỉ lệ kiểu hình F1: 3 cánh dài : 1 cánh ngắn. Bài 3. Một bò cái không sừng (1) giao phối với bò đực có sừng (2), năm đầu đẻ được một bê có sừng (3) và năm sau đẻ được một bê không sừng (4). Con bê không sừng nói trên lớp lên giao phối với một bò đực không sừng (5) đẻ được một bê có sừng ( 6). a. Xác định tính trội, tính lặn b. Xác định kiểu gen của mỗi cá thể nêu trên. 18 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ c. Lập sơ đồ lai minh hoạ. GIẢI a. Xác định tính trội, tính lặn: Xét phép lai giữa con bê không sừng (4) khi nó lớn lên với con bò đực không sừng (5). Ta có: (4) không sừng x (5) không sừng → con là (6) có sừng. Bố mẹ đều không có sừng sinh ra con có sừng. suy ra không sừng là tính trạng trội so với có sừng. b. Kiểu gen của mỗi cá thể: Có thể tóm tắt sơ đồ của sự liên hệ giữa các cá thể theo đề bài như sau: Cái (1) x Đực (2) Không sừng Có sừng Bê (3) Có sừng Bê ( 4) Không sừng x Bò đực (5) Không sừng Bê (6) Có sừng Qui ước gen: gen A qui định không sừng gen a qui định có sừng. Bò cái P không sừng (1) là A_ lại sinh được con bê (3) có sừng.Vậy bê (3) có kiểu gen là aa và bò cái (1) tạo được giao tử a; nên (1) có kiểu gen Aa. Bò đực P có sừng (2) có kiểu gen là aa. Bê (4) không sừng nhưng lớn lên giao phối với bò đực (5) không sừng đẻ ra bê (6) có sừng. Suy ra bê (6) có sừng có kiểu gen aa, còn (4) và (5) đều tạo được giao tử a. Vậy (4) và (5) đều có kiểu gen Aa. Tóm lại, kiểu gen của mỗi cá thể nêu trên là: - Bò cái không sừng (1) : Aa - Bò đực có sừng (2) : aa - Bê có sừng ( 3) : aa - Bê không sừng (4) : Aa - Bê không sừng (5) : Aa - Bò có sừng (6) : aa. c. Sơ đồ lai minh hoạ: * Sơ đồ lai từ P đến F1: P. Cái không sừng x Đực có sừng 19 Sáng kiến kinh nghiệm - Người thực hiện : Mai Xuân Dung - Trường THCS TT Ba Tơ Aa A,a aa a GP F1 1Aa : 1aa Tỉ lệ kiểu hình: 1 bê có sừng : 1 bê không sừng. * Sơ đồ lai từ F1 đến F2 : Bê F1 không sừng lớn lên giao phối với bò đực không sừng. F1 Aa x Aa GF1 A, a A,a F2 1AA : 2 Aa : 1aa Tỉ lệ kiểu hình F2 : 3 không sừng : 1 có sừng. F2 chỉ xuất hiện aa (có sừng). B. LAI HAI CẶP TÍNH TRẠNG - ĐỊNH LUẬT PHÂN LI ĐỘC LẬP. I. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN: 1. Nội dung định luật phân li độc lập: Khi lai hai cơ thể bố mẹ thuần chủng khác nhau về hai hay nhiều cặp tính trạng tương phản, thì sự di truyền của cặp tính trạng này không phụ thuộc vào sự di truyền của các cặp tính trạng khác. 2. Điều kiện nghiệm đúng của định luật phân li độc lập: - Thế hệ xuất phát (P) phải thuần chủng về các cặp tính trạng đem lai - Mỗi gen qui định một tính trạng - Tính trạng trội phải là trội hoàn toàn - Số lượng cá thể F2 phải đủ lớn - Các gen phải nằm trên các NST khác nhau. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP. 1. Dạng bài toán thuận: Cách giải tương tự như ở bài toán thuận của lai một tính. Gồm 3 bước sau: - Qui ước gen - Xác định kiểu gen của bố mẹ - Lập sơ đồ lai Thí dụ : Ở cà chua, lá chẻ trội so với lá nguyên; quả đỏ trội so với quả vàng. Mỗi tính trạng do một gen qui định, các gen nằm trên các NST thường khác nhau. Giải thích kết quả và lập sơ đồ lai từ P đến F 2 khi cho cà chua thuần chủng lá chẻ, quả vàng thụ phấn của cây cà chua thuần chủng lá nguyên, quả đỏ. GIẢI - Bước:1 Qui ước gen: A: lá chẻ ; a: lá nguyên 20