Tài liệu Skkn giải nhanh bài tập hoán vị gen trên nhiễm sắc thể thường và trên nhiễm sắc thể giới tính

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐÊ Trong chương trình sinh học THPT, bài tập phần di truyền học là một phần không thể thiếu trong các đề thi, từ các đề kiểm tra khảo sát chất lượng đến các đề thi học sinh giỏi, thi đại học. Tuy nhiên trong quá trình học, thời lượng dành cho làm bài tập là không đáng kể (trong chương trình sinh học 12: phần di truyền học có 26 tiết nhưng chỉ được bố trí có 2 tiết bài tập và 1 tiết ôn tập, hoặc trong chương trình sinh học 12 nâng cao: có 32 tiết nhưng chỉ có 3 tiết bài tập và 1 tiết ôn tập), trong khi đó lượng bài tập là rất lớn, đặc biệt là bài tập thuộc chương 1, chương 2, chương 3, vì vậy đa số học sinh gặp rất nhiều khó khăn trong khi học bài cũng như làm bài, đặc biệt là phần bài tập thuộc về các quy luật di truyền, điều đó thường gây ra tâm lý chán nản cho học sinh. Hiện nay, trong nhiều bài kiểm tra thường sử dụng phương pháp làm bài trắc nghiệm. Với phương pháp này đòi hỏi thao tác làm bài phải nhanh hơn. Qua nhiều năm giảng dạy, tôi nhận thấy đối với phần bài tập phải dạy cho học sinh biện luận một cách chắc chắn khi làm bài tự luận, còn khi làm bài trắc nghiệm thì phải rèn luyện kỹ năng làm bài thật nhanh và chính xác, đó là nhiệm vụ không thể thiếu đối với giáo viên. Tuy nhiên để làm được điều đó không phải là dễ, đòi hỏi giáo viên phải có biện pháp phù hợp giúp học sinh hiểu sâu sắc vấn đề và có thể áp dụng ơ các tình huống khác nhau, có thể biến đổi để vận dụng cho những dạng bài tập khác nhau. Khi học sinh đã hiểu được vấn đề, có thể làm được các dạng bài tập khác nhau sẽ kích thích sự say mê, tìm tòi, sáng tạo trong học tập, nâng cao chất lượng dạy và học. Phần bài tập trong phần di truyền học là rất lớn, trong giới hạn sáng kiến kinh nghiệm của mình tôi xin được đề cập đến một khía cạnh liên quan đến hoán vi gen xảy ra đối với nhiễm sắc thể thường và nhiễm sắc thể giới tính. Trong đề thi của các kỳ thi thì gần như không bỏ sót phần bài tập có liên quan đến hoán vi gen, có thể xác đinh tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình ơ thế hệ lai, xác 1 đinh tỉ lệ các loại giao tử được sinh ra từ cơ thể bố mẹ, hay xác đinh tần số hoán vi gen, từ tỉ lệ kiểu hình để xác đinh quy luật di truyền chi phối. ..Với lượng bài tập khổng lồ như vậy mà cơ bản học sinh không hiểu bản chất vấn đề, đồng thời không có biện phương pháp áp dụng để làm bài tập liên quan nên khi các em gặp phải bài tập phần này thường hay bỏ qua. Qua sáng kiến kinh nghiệm này, tôi mong sẽ góp được phần nào đó giải quyết vấn đề khó khăn đó. Từ những lý do trên tôi xin trình bày sáng kiến kinh nghiệm của mình: “Giải nhanh bài tập hoán vị gen trên nhiễm sắc thể thường và trên nhiễm sắc thể giới tính” 2 PHẦN 2: NỘI DUNG 1. Cơ sở lý luận hoán vị gen. 1.1. Khái niệm hoán vị gen - Hoán vi gen là hiện tượng 2 gen alen trong cặp NST tương đồng có thể trao đổi chỗ cho nhau do sự trao đổi chéo giữa 2 crômatit khác nguồn gốc trong cặp NST kép tương đồng trong quá trình phát sinh giao tử. 1.2 Thí nghiệm của Moocgan. F1 : F a: ♀ AB ab ( thân xám, cánh dài) x ♂ ab ab (thân đen, cánh cụt) 0,415 thân xám, cánh dài; 0,415 thân đen, cánh cụt; 0,085 thân xám, cánh cụt; 0,085 thân đen, cánh dài. Kết quả không giải thích được bằng liên kết hoàn toàn và phân li độc lập của các gen. 4 kiểu hình được hình thành từ 4 kiểu tổ hợp giao tử. Ruồi đực thân đen, ab cánh cụt ( ab ) chỉ tạo ra một loại giao tử, như vậy cơ thể cái F 1 trong quá trình phát sinh giao tử đã xảy ra sự hoán vi gen (đổi chỗ) giữa các alen B và b dẫn đến sự xuất hiện thêm 2 loại giao tử Ab và aB, do đó có sự tổ hợp lại các tính trạng của bố mẹ là thân đen, cánh dài và thân xám, cánh cụt. Các kiểu hình ơ thế hệ lai xuất hiện với tần số không bằng nhau do cơ thể cái F 1 đã tạo ra các loại giao tử với tỉ lệ không bằng nhau, đó là: AB = ab = 0,415; Ab = aB = 0,085. 1.3 Cơ sở khoa học của hoán vị gen Hiện tượng trên được giải thích trên cơ sơ tế bào học là: trong quá trình phân bào, ơ kỳ trước 1 của quá trình giảm phân đã xảy ra hiện tượng bắt chéo giữa 2 crômatit khác nguồn trong 4 crômatit của cặp NST kép tương đồng: 3 Để giải thích kết quả trên, sách giáo khoa 12 nâng cao đã xây dựng sơ đồ lai: F1: A a a a B b b b Xám, dài GF1: Đen, cụt A a B b A A a a a B b B b b Fa : A A 0.415 0.085 B a 0.085 b a 0.415 B b a 0.415 A a 0.085 A a 0.085 a a 0.415 a a b X, D B b X, C b b Đ, D B b Đ, C b b 1.4 Đặc điểm hoán vị gen - Tần số hoán vi gen: + Là tỉ lệ % số cá thể có tái tổ hợp (% các giao tử mang gen hoán vi). 4 + Tần số hoán vi gen f= b 2a , trong đó b là số tế bào có xảy ra hoán vi gen, a là tổng số tế bào tham gia vào quá trình giảm phân (b ≤ a) + Phản ánh khoảng cách tương đối giữa 2 gen không alen trên cùng một NST. Khoảng cách càng lớn thì lực liên kết càng nhỏ và tần số hoán vi gen càng cao. - Tần số hoán vi gen không vượt quá 50%. Thông thường, các gen có xu hướng chủ yếu là liên kết nên tần số hoán vị gen <50%. Trong trường hợp đặc biệt, tất cả tế bào sinh dục giảm phân đều xảy ra trao đổi chéo giống nhau thì tần số hoán vị gen = 50% nên trong trường hợp này, cơ thể dị hợp kép cho 4 loại giao tử với tỉ lệ tương đương giống trường hợp lai hai tính trạng ở phân li độc lập. Trong thí nghiệm của Moocgan thì trao đổi chéo xảy ra trong phát sinh giao tử cái nhưng đó không phải trường hợp tổng quát cho mọi nhóm liên kết và mọi loài. - Trao đổi chéo làm tăng biến dị tổ hợp, nhờ hoán vị gen mà những gen quý trên các nhiễm sắc thể tương đồng có dịp tổ hợp với nhau thành nhóm liên kết mới, nên có ý nghĩa cho chọn giống và tiến hóa. - Xác đinh tần số hoán vi gen để xây dựng bản đồ di truyền. 2. Thực trạng vấn đề. Với cách dạy thông thường, có nghĩa chỉ giảng dạy vấn đề mang tính lí thuyết mà không hệ thống bài tập thì học sinh vẫn gặp nhiều khó khăn trong quá trình giải các bài tập hoán vi gen, đặc biệt với thao tác giải bài tập nhanh trong khi thi Đại học, trong quá trình công tác tôi nhận thấy khi làm bài tập học sinh thường có nhiều thắc mắc, như: + Tỉ lệ như thế nào thì là hiện tượng hoán vi gen đã xảy ra. 5 + Mối quan hệ giữa tỉ lệ các loại giao tử, tần số hoán vi gen, kiểu gen của cơ thể F1, tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình như thế nào? + Khi F1 tự thụ phấn hay lai giữa hai cơ thể đều di hợp hai cặp gen trong điều kiện hoán vi gen một bên, hoán vi gen 2 bên thì kết quả sẽ như thế nào? + Khó khăn trong việc xác đinh hoán vi gen trên nhiễm sắc thể thường hay trên nhiễm sắc thể giới tính, đặc biệt trong việc xác đinh tần số hoán vi gen cũng như xác đinh kiểu gen… Với cách làm hiện nay của học sinh mất rất nhiều thời gian để biện luận một bài tập liên quan đến hoán vi gen, vì vậy không thích hợp cho thi theo hình thức trắc nghiệm. Nguyên nhân của tình trạng này là do học sinh còn chưa hiểu rõ vấn đề một cách sâu sắc về hoán vi gen, chưa có phương pháp làm bài tập thích hợp, nên chưa kích thích được sự say mê nghiên cứu môn sinh học ơ nhiều học sinh. Mặt khác do học sinh hiện nay mục đích của các em là thi Đại học trong đó các trường dành cho thi khối B là rất ít, trong khi đó điểm thi vào lại khá cao, nên số các em đầu tư thực sự vào môn sinh là rất ít, vì vậy đa số các em không chiu học hỏi, tìm tòi những kiến thức liên quan làm cho kiến thức ngày càng khó, gây nên tâm lý chán nản. Do đó, giáo viên phải tìm được những phương pháp thích hợp với từng đối tượng học sinh giúp các em giải quyết khó khăn trong khi học môn sinh học. Trong sáng kiến kinh nghiệm của mình, tôi đã hệ thống lại những kiến thức liên quan đến bài tập hoán vi gen một cách ngắn gọn, súc tích giúp học sinh giải quyết khó khăn trong quá trình học. 3. Giải pháp và tổ chức thực hiện Hoán vi gen xảy ra trên nhiễm sắc thể thường và trên nhiễm sắc thể giới tính, nhưng có những điểm khác nhau để phân biệt: - Hoán vi gen xảy ra trên nhiễm sắc thể thường: bài tập liên quan đến hoán vi gen trên nhiễm sắc thường hay gặp hơn, hoán vi gen có thể xảy ra ơ 2 gen, 3 gen 6 hay ơ nhiều gen nhưng trong các bài tập chúng ta thường gặp hoán vi gen xảy ra đối với 2 gen. Trong trường hợp này, tính trạng được phân bố đồng đều cho cả giới cái và giới đực. - Hoán vi gen trên NST giới tính: Khi gen nằm trên NST giới tính thì tính trạng do gen quy đinh phân bố không đồng đều ơ 2 giới. + Trường hợp 1: Khi gen nằm trên X không có alen trên Y: Hoán vi gen chỉ xảy ra ơ giới XX, giới XY không xảy ra hoán vi gen. + Trường hợp 2: Khi gen nằm trên vùng tương đồng của X và Y thì hoán vi gen xảy ra ơ cả 2 giới. Trong giới hạn sáng kiến tôi chỉ trình bày trường hợp 1. Trong những năm công tác tôi nhận thấy khi dạy bài tập hoán vi gen theo những bước sau đây, thì học sinh không còn gặp khó khăn trong khi giải quyết bài tập liên quan đến hoán vi gen, đồng thời tạo hứng thú học tập cho học sinh. 3.1 Nhận dạng bài tập hoán vị gen. 3.1.1 Cách nhận biết hiện tượng hoán vị gen trong phép lai phân tích cá thể dị hợp tử hai cặp gen. Khi lai phân tích cá thể di hợp tử hai cặp gen, mỗi gen quy đinh một tính trạng trội lặn hoàn toàn nếu Fa xuất hiện 4 loại kiểu hình khác 1:1:1:1 (cũng có thể là 1:1:1:1 nếu tần số hoán vi gen là 50%, nhưng trường hợp này rất ít xảy ra) và tỷ lệ 1: 1 ta có thể kết luận hai cặp gen đó di truyền theo hoán vi gen. Ví dụ: Ở lúa, cây thân cao, chín sớm trội hoàn toàn so với cây thân thấp, chín muộn. Khi lai cây thân cao, chín sớm (di hợp tử hai cặp gen) với cây thân thấp, chín muộn thế hệ lai thu được 40% cây thân cao, chín sớm: 40% cây thân thấp, chín muộn : 10% cây thân cao, chín muộn : 10% cây thân thấp, chín sớm. Xác đinh quy luật di truyền các gen nói trên? 7 Giải: Fa xuất hiện 4 loại kiểu hình với tỉ lệ 0,4 : 0,4 : 0,1 : 0,1, tỷ lệ khác 1:1:1:1 (phân li độc lập) và khác tỷ lệ 1:1 (liên kết gen).Vậy hai cặp gen quy đinh tính trạng di truyền theo hoán vi gen. 3.1.2. Cách nhận biết hiện tượng hoán vị gen khi tự thụ phấn hoặc giao phối cá thể đều thể đều dị hợp hai cặp gen. Nếu thế hệ lai xuất hiện 4 loại kiểu hình tỷ lệ khác với tỷ lệ 9:3:3:1 (phân li độc lập), 3:1(liên kết hoàn toàn, kiểu gen của cơ thể đem lai di hợp tử đều) hay 1:2:1 (liên kết hoàn toàn, kiểu gen của cơ thể đem lai di hợp tử chéo) ta kết luận: hai cặp gen đó quy đinh tính trạng cùng nằm trên một cặp nhiễm sắc thể tương đồng và xảy ra hoán vi gen. Ví dụ: Ở lúa cho cây cao, chín sớm thự thụ phấn, thì ơ thế hệ lai thu được tỉ lệ kiểu hình như sau: 51 % cây cao, chín sớm; 24% cây cao, chín muộn; 24% cây thấp, chín sớm; 1% cây thấp, chín muộn. Xác đinh quy luật di truyền của các gen chi phối tính trạng trên? Giải: F1 phân li theo tỷ lệ 51:24:24:1 khác với tỷ lệ 9:3:3:1, 1: 2 : 1, 3:1. Vậy hai cặp gen quy đinh hai tính trạng nói trên cùng nằm trên một cặp nhiễm sắc thể tương đồng, quá trình giảm phân xảy ra hoán vi gen. * Kết luận: Nếu phép lai xuất hiện đầy đủ biến di tổ hợp nhưng tỷ lệ phân li kiểu hình khác với quy luật phân li độc lập, thì phép lai phải được di truyền tuân theo hiện tương hoán vi gen. 3.2. Xác định tỉ lệ các loại giao tử, tần số hoán vị gen, kiểu gen của cơ thể đem lai, tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình ở thế hệ lai. 3.2.1 Xác định tỉ lệ các loại giao tử, tần số hoán vị gen, kiểu gen của cơ thể lai. Kiểu gen của F1 là di hợp tử đều ( AB ab Ab ) hay di hợp tử chéo ( aB ) thì khi xảy ra hiện tượng hoán vi gen đều sinh ra 4 loại giao tử. Đặt tỉ lệ các loại giao tử như sau: AB = ab = x; Ab = aB = y (chú ý: x + y = 50%). 8 + Nếu giá tri x >25% thì đây là giao tử liên kết, cơ thể F 1 là cơ thể di hợp tử đều ( AB ab ). Trong trường hợp này, tần số hoán vi gen f = 100% - 2x = 2y. + Nếu giá tri x < 25% thì đây là giao tử liên kết, cơ thể F 1 là cơ thể di hợp tử Ab chéo ( aB ). Trong trường hợp này, tần số hoán vi gen f = 2x . * Kết luận: Khi xác đinh được tỉ lệ loại giao tử thì chúng ta sẽ xác đinh được tần số hoán vi gen, đồng thời dựa vào tỉ lệ loại giao tử sẽ xác đinh được kiểu gen của cơ thể F1. Tỉ lệ các loại giao tử được xác đinh thông qua tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình thu được ơ đời lai. 3.2.2 Xác định mối quan hệ giữa tỉ lệ giao tử, tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình ở đời lai khi gen nằm trên nhiễm sắc thể thường. a. Khi F1 lai phân tích. AB ab F1 : GF1 : hoặc Ab aB ab ab x AB = ab = x; ab Ab = aB = y Fa : x AB ab ( trội 2 tính trạng); x y Ab ab (trội A, lặn b); y aB ab ab ab (lặn 2 tính trạng); ( lặn a, trội B) Như vậy Fa thu được 4 loại kiểu hình với tỉ lệ x : x : y : y ≠1:1:1:1. Khi x < 25%, đây là giao tử hoán vi, cơ thể F1 có kiểu gen di hợp tử chéo. Khi x > 25%, đây là giao tử liên kết, cơ thể F1 có kiểu gen di hợp tử đều. Ví dụ: Ở một loài côn trùng, hai cặp alen Aa, Bb quy đinh hai cặp tính trạng màu sắc thân và độ dài chân. Cho P thuần chủng khác nhau hai cặp tính trạng, F1 xuất hiện thân đen, chân dài. Đem F1 giao phối với cá thể thân nâu, chân ngắn thu 9 được 40% thân đen, chân dài: 40% thân nâu, chân ngắn: 10% thân nâu, chân dài: 10% thân nâu, chân ngắn. Các gen quy đinh các tính trạng trên di truyền theo quy luật nào? Xác đinh kiểu gen của cơ thể F1? Giải: Thân đen, chân dài là trội hoàn toàn so với thân nâu, chân ngắn. F1 thực hiện phep lai với cơ thể đồng hợp lặn, đây là phép lai phân tích. Kết quả thu được tỉ lệ kiểu hình là x: x: y: y = 0,4: 0,4: 0,1: 0,1 khác với tỉ lệ 1: 1: 1:1 nên các gen đã nằm trên một cặp nhiễm sắc thể và trong quá trình giảm phân đã xảy ra hoán vi gen. Theo kết quả, x =0,4, là giao tử liên kết nên F1 di hợp tử đều ( AB ab ) b. Khi 2 cơ thể đem lai đều dị hợp 2 cặp gen, hoán vị gen xảy ra ở một bên, một bên liên kết. + Bên liên kết hoàn toàn có kiểu gen dị hợp tử đều ( AB ab F1 : GF1 : hoặc Ab aB ). AB ab x AB = ab = x; AB ab AB = ab = 1 2 Ab = aB = y F2 : Thu được 7 kiểu gen và 4 loại kiểu hình, đó là: Kiểu gen x 2 AB AB y 2 AB Ab x 2 AB aB 1 2. 2 .x y 2 Ab ab Kiểu hình A-B- ( Trội 2 tính trạng: tính trạng A và tính trạng B) = x 2 y +2 + y 2 + x = 50% + x 2 =a AB ab A-bb ( trội 1 tính trạng, lặn 1 tính trạng: trội A, lặn b) 10 = y 2 aB ab y 2 = 50%  x 2 = 25% - x 2 =b A-bb ( trội 1 tính trạng, lặn 1 tính trạng: lặn a, trội B) = x ab 2 ab y 2 = 50%  x 2 = 25% - aabb (lặn 2 tính trạng) = x 2 x 2 =b =c Như vậy tỉ lệ kiểu hình trội 2 tính trạng đạt giá tri a, kiểu hình trội tính trạng này, lặn tính trạng kia đạt giá tri b, kiểu hình đồng hợp lặn đạt giá tri x. Quan sát trên sơ đồ lai ta thấy a, b, c đều liên quan đến x, y. Nên dựa vào kiểu hình bất kỳ có thể xác đinh được tỉ lệ các loại giao tử mà không cần phải dựa vào kiểu hình đồng hợp lặn. Ví dụ: Ở loài ruồi giấm đem lai giữa bố mẹ đều thuần chủng đời F1 chỉ xuất hiện loại kiểu hình thân xám, cánh dài. Tiếp tục cho F1 giao phối, đời F2 có 4 loại kiểu hình sau: 564 con thân xám, cánh dài; 164 con thân đen, cánh cụt; 36 con thân xám, cánh cụt; 36 con thân đen, cánh dài. Xác đinh tần số hoán vi gen? Xác đinh kểu gen của cơ thể F1? Giải: Ở loài ruồi giấm hiện tượng hoán vi gen chỉ xảy ra ơ ruồi cái không xảy ra ơ ruồi đực. Đời F2 xuất hiện kiểu hình mang hai tính trạng lặn thân đen, cánh cụt chiếm x 2 = 20.5% x = 41% > 25%, đây là giao tử liên kết, nên tần số hoán vi gen f = 100 – 2x = 18%, F1 di hợp tử đều ( AB ab ). Ab + Bên liên kết hoàn toàn có kiểu gen dị hợp tử chéo ( aB ). F1 : GF1 : AB ab hoặc Ab aB AB = ab = x; x Ab aB Ab = aB = 1 2 Ab = aB = y 11 F2 : Thu được 7 kiểu gen và 3 loại kiểu hình, đó là: Kiểu gen x 2 AB Ab x 2 AB aB y Kiểu hình A-B- ( Trội 2 tính trạng: tính trạng A và tính trạng B) = x + 2 + y = 50% Ab aB y 2 Ab Ab A-bb ( Trội 1 tính trạng, lặn 1 tính trạng: trội A, lặn b) x Ab 2 ab y 2 x 2 = aB aB x 2 + y 2 = 25% A-bb ( Trội 1 tính trạng, lặn 1 tính trạng: lặn a, trội B) x Ab 2 ab = x 2 + y 2 = 25% Vậy ơ trường hợp này tỉ lệ kiểu hình ơ thế hệ lai hoàn toàn không phụ thuộc vào tần số hoán vi gen, tỉ lệ kiểu hình luôn là 1:2:1. c. Khi 2 cơ thể đem lai đều dị hợp 2 cặp gen, hoán vị gen xảy ra ở một bên với tần số bằng nhau. F1 : GF1 : AB ab hoặc Ab aB x AB ab hoặc Ab aB AB = ab = x; AB = ab = x Ab = aB = y Ab = aB = y F2 : Thu được 10 kiểu gen và 4 loại kiểu hình, đó là: 12 Kiểu gen AB AB x2 AB Ab 2xy AB aB 2xy 2x2 AB ab 2y2 Ab aB y2 Ab Ab 2xy y2 Kiểu hình Ab ab aB aB 2xy aB ab x2 ab ab (trội 2 tính trạng) A-B- = x2 + 2xy + 2xy + 2x2 +2y2= 2(x+y)2 + x2 =50% + x2 =a ( Trội A, lặn b) A-bb = y2 + 2xy= (x + y)2 - x2 = 25% - x2= b ( lặn a, trội B) aaB- = y2 + 2xy= (x + y)2 - x2 = 25% - x2= b (lặn 2 tính trạng): aabb = x2 = c Trong trường hợp này chúng ta cũng có thể dựa vào một tỉ lệ kiểu hình để xác đinh tỉ lệ giao tử, kiểu gen của F1. Ví dụ: Ở cà chua gen A trội hoàn toàn quy đinh quả tròn so với gen a quy đinh quả bầu. Gen B trội hoàn toàn quy đinh quả đỏ so với b quy đinh quả vàng. Khi cho hai thứ cà chua thuần chủng khác nhau bơi hai cặp tính trạng nói trên thu được F1, cho F1 tạp giao F2 thu được 4 loại kiểu hình, trong đó cây quả tròn, đỏ chiếm tỷ lệ 66% . Quá trình giảm phân tạo noãn và phấn giống nhau. Xác đinh kiểu gen của F1? Giải: Ở F2 thu được 4 loại kiểu hình, trong đó cây quả tròn, đỏ chiếm tỷ lệ 0,66 ≠ 0,5625 ( tỷ lệ của phân li độc lập) nên tỉ lệ này được hình thành do hiện tượng hoán vi gen (nếu là liên kết hoàn toàn thì chỉ thu được 2 hoặc 3 kiểu hình). 13 Cây quả tròn, đỏ là kiểu hình trội 2 tính trạng có tỉ lệ 50% + x2 = 66% x2 =16%, vậy x = 40%>25%, đây là giao tử liên kết, nên F1 có kiểu gen di hợp tử đều ( AB ab ). Từ đó, học sinh có thể suy ra được cách làm trong trường hợp khác như: khi 2 bên bố mẹ đều xảy ra hoán vi với tần số không bằng nhau, hay 2 bên bố mẹ xảy ra hoán vi với tần số bằng nhau nhưng có kiểu gen khác nhau ( một bên di hợp tử đều, một bên di hợp tử chéo). * Kết luận: Với quy ước như trên: a là tỷ lệ kiểu hình trội 2 tính trạng (trội A và B). b là tỷ lệ kiểu hình trội 1 tính trạng, lặn 1 tính trạng (trội A, lặn b hoặc lặn a, trội B). c là tỷ lệ kiểu hình lặn 2 tính trạng. = 50% + x2 ( hoán vi gen ơ 2 bên với tần số như nhau) Ta có: a = = 50% + = 25% - x 2 x 2 (hoán vi gen ơ 1 bên, một bên liên kết hoàn toàn) Từ đó ta có biểu thức: = (hoán vi gen ơ 1 bên, một bên liên kết hoàn toàn) = x2 ( hoán vi gen ơ 2 bên với tần số như nhau) = x= (hoán vi gen ơ 1 bên, một bên liên kết hoàn toàn) = 25% - x2 ( hoán vi gen ơ 2 bên với tần số như nhau) b= c= x 2 c a b bc = 3 1 ( hoán vi gen ơ 2 bên với tần số như nhau) = 2c (hoán vi gen ơ 1 bên, một bên liên kết hoàn toàn) x > 25%, thì f = 100% - 2x, x là giao tử liên kết, F1 di hợp tử đều x < 25%, thì f = 2x, x là giao tử hoán vi, F1 di hợp tử chéo. 3.3 Hoán vị gen trên nhiễm sắc thể giới tính X. 14 Xét 2 gen: gen A có 2 alen A và a, gen B có 2 alen B và b, đều nằm trên X không nằm trên Y. Khi gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính thì các tính trạng phân bố không đồng đều cho 2 giới, dựa vào đặc điểm này để xác đinh gen tồn tại trên nhiễm sắc thể thường hay trên nhiễm giới tính. Trong quần thể xuất hiện 14 kiểu gen: Giới XX: có 10 kiểu gen gồm XABXAB, XABXAb, XABXaB, XABXab, XAbXaB, XAbXAb, XAbXab, XaBXaB, XaBXab, XabXab. Giới XY: có 4 kiểu gen gồm XABY, XAbY, XaBY, XabY. Hoán vi gen không xảy ra với giới XY, nên cơ thể XY chỉ tạo ra 2 loại giao tử với tỷ lệ bằng nhau: XABY XAB = Y = 1 2 ; XAbY XAb = Y= XaBYXaB =Y = 1 2 ; XabY Xab = Y= 1 2 1 2 ; . Giới XX xảy ra hoán vi gen, tuy nhiên tỷ lệ các loại giao tử phụ thuộc vào kiểu gen: + Kiểu gen đồng hợp: XABXAB, XAbXAb, XaBXaB, XabXab chỉ tạo ra một loại giao tử: XABXABXAB; XAbXAb XAb ; XaBXaBXaB ; XabXab Xab + Kiểu gen di hợp 1 cặp gen: X ABXAb, XABXaB, XAbXab, XaBXab tạo ra 2 loại giao tử với tỷ lệ bằng nhau: XABXAb XAB =XAb= XAbXab XAb =Xab = 1 2 1 2 ; XABXaB XAB =XaB = ; XaBXab  XaB =Xab = 1 2 1 2 ; . + Kiểu gen di hợp 2 cặp gen: XABXab, XAbXaB khi giảm phân xảy ra hoán vi sẽ tạo ra 4 loại giao tử với tỷ lệ khác nhau: XABXab  XAB = Xab = x; XAb = XaB =y. ( x+y =50%) 15 x là giao tử liên kết nên x >25%, tần số hoán vi gen f = 100-2x. XAbXaB  XAB = Xab = x; XAb = XaB =y. x là giao tử hoán vi nên x <25%, tần số hoán vi gen f = 2x. Từ những kiến thức cơ bản đó có thể xác đinh được tỉ lệ các loại giao tử, tần số hoán vi gen hay xác đinh kiểu gen của cơ thể lai khi có tỉ lệ kiểu hình. Ví dụ: Ở ruồi giấm cho giao phối các cá thể ruồi F 1 toàn thân xám mắt đỏ thu được thế hệ F2 có tỉ lệ kiểu hình: Ở giới cái:100% thân xám, mắt đỏ. Ở giới đực: 40% thân xám, mắt đỏ: 40% thân đen mắt trắng: 10% thân xám, mắt trắng: 10% thân đen, mắt đỏ. Biết mỗi tính trạng do 1 cặp gen quy đinh. Xác đinh tần số hoán vi gen? Xác đinh kiểu gen của ruồi F1? Giải: Từ dữ kiện của đề bài chúng ta xác đinh được tính trạng thân xám, mắt đỏ là trội hoàn toàn so với tính trạng thân đen, mắt trắng. Do 2 tính trạng đều phân bố không đồng đều ơ 2 giới (thân đen, mắt trắng chỉ xuất hiện ơ giới đực) nên suy ra gen quy đinh 2 tính trạng này đều nằm trên nhiễm sắc thế giới tính X. Tỷ lệ kiểu hình ơ thế hệ lai là 14: 4: 1: 1 khác tỷ lệ 3: 1 và 1: 2: 1 (liên kết hoàn toàn) nên các gen đã liên kết không hoàn toàn. Kiểu hình ruồi đực thân đen, mắt trắng chiếm 10% so với tổng số cá thể ruồi đực, vậy so với tổng số cá thể thu được thì chỉ chiếm 5%, ruồi đực thân đen, mắt trắng có kiểu gen XabY = 1 2 .x = 0,05  x = 0,1 <0,25 nên là giao tử hoán vi. Vậy f = 2x = 0,2. Kiểu gen của ruồi cái là di hợp tử chéo (XAbXaB) Ruồi F1 có kiểu gen: ruồi đực là XABY. Có thể hệ thống thành các dạng bài tập cơ bản giúp học sinh giải nhanh bài tập hơn, như: * Các dạng bài tập cơ bản: Dạng 1: 16 - Đề bài cho: + 1 gen quy đinh một tính trạng. + P thuần chủng về 2 cặp tính trạng tương phản. + F1 đồng tính (mang 2 tính trạng trội : A-B-) + F2 thu được: giới XX: 100% kiểu hình A-BGiới XY: 4 kiểu hình với tỷ lệ khác 1: 1: 1: 1. - Đề bài yêu cầu: + Xác đinh quy luật chi phối + Xác đinh tần số hoán vi gen, kiểu gen của cơ thể lai. Khi trong bài tập xuất hiện những dữ kiện như trên thì có những kết luận sau: + Các quy luật di truyền chi phối gồm: quy luật trội lặn hoàn toàn; quy luật phân ly; quy luật liên kết với giới tính; quy luật hoán vi gen. + Tần số hoán vi gen: f = tổng tỉ lệ kiểu hình XY ít trên tổng số cá thể XY. + Kiểu gen của cơ thể lai: vì P thuần chủng nên xác đinh ngay được kiểu gen và tỉ lệ các loại giao tử của cơ thể XX hoán vi gen. Dạng 2: - Đề bài cho: + 1 gen quy đinh 1 tính trạng + Khi cho F1 giao phối với nhau thu được F2 được 4 loại kiểu hình là a: b: b: c khác 9: 3; 3: 1 + F2 thu được: giới XX: 100% kiểu hình A-B- - Đề bài yêu cầu: + Xác đinh quy luật chi phối + Xác đinh tần số hoán vi gen, kiểu gen của cơ thể lai. Khi trong bài tập xuất hiện những dữ kiện như trên thì có những kết luận sau: + Các quy luật di truyền chi phối gồm: quy luật trội lặn hoàn toàn; quy luật phân ly; quy luật liên kết với giới tính; quy luật hoán vi gen. + Tần số hoán vi gen: Ta có x = 2c (c là tỉ lệ kiểu hình lặn cả 2 tính trạng) Nếu x >25% thì x là giao tử liên kết, suy ra f = 100 -2x, F1 di hợp tử đều. Nếu x < 25% thì x là giao tử hoán vi gen, suy ra f = 2x, F1 di hợp tử chéo. Dạng 3: 17 - Đề bài cho: + 1 gen quy đinh 1 tính trạng + P thuần chủng về 2 cặp tính trạng tương phản. + F1 đồng tính (mang 2 tính trạng trội : A-B-) + Khi cho F1 giao phối với nhau thu được F2 được 4 loại kiểu hình là a (A-B-): b (A-bb): b (aaB-): c (aabb) . + F2 thu được: giới XX: 100% kiểu hình A-B- - Đề bài yêu cầu: + Xác đinh quy luật chi phối + Xác đinh tần số hoán vi gen, xác đinh tổng số cá thể F2. Khi trong bài tập xuất hiện những dữ kiện như trên thì có những kết luận sau: + Các quy luật di truyền chi phối gồm: quy luật trội lặn hoàn toàn; quy luật phân ly; quy luật liên kết với giới tính; quy luật hoán vi gen. + Tần số hoán vi gen: f = b bc + Tổng số cá thể F2 = a+b+b+c = 4(b+c). (Vì a b bc = 3 1 ) Như vậy, sau khi cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản đồng thời hệ thống lại những dạng bài tập có thể gặp, học sinh sẽ không còn thấy khó khăn trong quá trình làm bài. 3.4 Thực nghiệm chứng minh Mục đích: Đánh giá hiệu quả của sáng kiến. Nội dung: Bài kiểm tra 15 phút trắc nghiệm về bài tập hoán vi gen: 2 bài trong khi áp dụng sáng kiến và 1 bài sau khi áp dụng sáng kiến. Đối tượng: Lớp 12C1 (lớp thực nghiệm), lớp 12C2 (lớp đối chứng). Kết quả: Sau khi kiểm tra, thu được kết quả như sau: Bảng : Phân loại trình độ học sinh qua các lần kiểm tra trongvà sau thực nghiệm. Lần KT Đối Tổng tượng số bài ( n) Điểm dưới Trung bình Điểm khá Điểm giỏi TB (xi≤4) SL % ( 7≤xi≤8) SL % (9≤xi≤10) SL % ( 5≤xi≤6) SL % 18 1 2 3 Tổng 12C1 12C2 49 48 4 6 8,2 12,5 6 16 12,2 33,3 28 20 57,1 41,7 11 6 22,5 12,5 12C1 49 1 2 5 10,2 31 63,3 12 24,5 12C2 48 6 12,5 20 41,7 19 39,6 3 6,2 12C1 49 0 0 5 10,2 30 61,2 14 28,6 12C2 48 4 8,3 15 31,3 26 54,2 3 6,2 12C1 147 5 3,4 16 10,9 89 60,5 37 25,2 12 8,4 hợp 12C2 144 16 11,1 51 35,4 65 45,1 - Nhận xét: Ở mỗi lần kiểm tra tỉ lệ % điểm khá , giỏi ơ lớp thực nghiệm luôn cao hơn so với nhóm đối chứng, đồng thời điểm yếu kém và trung bình thì thấp hơn so với nhóm đối chứng. Ở lớp thực nghiệm, điểm khá giỏi tăng dần qua các lần kiểm tra và có xu hướng ổn đinh, chứng tỏ đã có sự tăng tiến trong quá trình lĩnh hội tri thức của học sinh ơ nhóm lớp này. Lớp đối chứng không ổn đinh - Về độ bền kiến thức: Ở lớp thực nghiệm: học sinh nhớ lâu hơn, chính xác hơn, thể hiện ơ bài làm tốt hơn, điểm số nhìn chung là có xu hướng ổn đinh, số điểm cao nhiều hơn lớp đối chứng. Ở lớp đối chứng: Kết quả làm bài chưa tốt, thể hiện số điểm cao còn ít, số bi điểm yếu kém còn cao. PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ ĐÊ XUẤT 1. Kết luận Qua thực tế giảng dạy, tôi nhận thấy khi sử dụng phương pháp này để giải các bài tập về hoán vi gen, học sinh không còn gặp lúng túng khi làm bài, thu được 19 kết quả tốt, học sinh giải quyết được các dạng bài hoán vi gen trong các đề thi, đặc biệt trong thi đại học. Khi sử dụng phương pháp này giúp học sinh hiểu rõ cách làm bài tập nên học sinh rất có hứng thú trong học tập, không còn ngại ngần khi gặp bài tập hoán vi gen. 2. Đề nghị Bài tập hoán vi gen là một dạng bài tập rất phức tạp, có thể thay đổi thành nhiều dạng khác nhau, trong giới hạn của sáng kiến kinh nghiệm còn một số vấn đề liên quan nhưng chưa được trình bày như khi hoán vi xảy ra ơ 2 bên nhưng tần số không bằng nhau hoặc kiểu gen của bố mẹ khác nhau cùng xảy ra hoán vi với tần số bằng nhau hoặc không bằng nhau...và những trường hợp khác. Ngoài ra, phương pháp giải bài tập hoán vi gen có rất nhiều cách giải khác nhau, mỗi cách có những ưu và nhược điểm riêng, cần có nhiều cách giải nhanh hơn, mới hơn, qua sáng kiến kinh nghiệm này tôi mong nhận được sự góp ý của các đồng nghiệp để tôi hoàn thiện phương pháp dạy học tốt hơn. XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 8 tháng6 năm 2013 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Lê Thi Thủy 20