Đặc điểm di truyền của quần thể tự phối và quần thể ngẫu phối qua các thế hệ đều giống nhau là
|
I. CÁC ĐẶC TRƯNG DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ Show 1. Khái niệm quần thể - Quần thể là một tập hợp các cá thể cùng loài, chung sống trong một khoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nhất định, giao phối với nhau sinh ra thế hệ sau (quần thể giao phối). Ví dụ: Những con mối sống trong tổ mối ở góc vườn 2. Tần số tương đối của các alen và tỉ lệ kiểu gen - Mỗi quần thể được đặc trưng bằng một vốn gen nhất định. - Vốn gen là toàn bộ các alen của tất cả các gen trong quần thể ở thời điểm nhất định. - Vốn gen thể hiện qua tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể: + Tần số alen của 1 gen được tính bằng tỉ lệ giữa số alen đó trên tổng số alen của các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định. + Tần số tương đối của một kiểu gen được xác định bằng tỉ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể trong quần thể. - Ví dụ, một quần thể có tỉ lệ các kiểu gen như sau: 0,6AA : 0,2Aa : 0,2aa (1) → (1) được gọi là cấu trúc di truyền của quần thể đó + Gọi p là tần số tương đối của alen A + Gọi q là tần số tương đối của alen a → Khi đó: + p(A)=(0,6 + 0,2/2)=0,7 + q(a)=(0,2 + 0,2/2)=0,3 II. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ TỰ THỤ PHẤN VÀ QUẦN THỂ GIAO PHỐI GẦN 1. Quần thể tự thụ phấn - Thành phần kiểu gen của quần thể tự thụ phấn thay đổi theo hướng giảm dần tấn số kiểu gen dị hợp tử và tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp. - Công thức tổng quát: QT: xAA + yAa + zaa = 1 → Trong đó: x, y, z lần lượt là tần số của các kiểu gen: AA, Aa, aa. → Nếu quần thể trên tự thụ phấn qua n thế hệ thì: * Tần số KG AA = x + (y – y.(1/2)n)/2 * Tần số KG Aa = y.(1/2)n * Tần số KG aa = z + (y – y.(1/2)n)/2 - Sự biến đổi cấu trúc di truyền quần thể tự thụ phấn qua các thế hệ:
- Ở các loài động vật, hiện tượng cá thể có cùng quan hệ huyết thống giao phối với nhau thì gọi là giao phối gần (giao phối cận huyết). - Qua các thế hệ giao phối gần thì tần số kiểu gen dị hợp giảm dần và tần số kiểu gen đồng hợp tăng dần. III. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ NGẪU PHỐI 1. Quần thể ngẫu phối - Quần thể sinh vật được gọi là ngẫu phối (giao phối ngẫu nhiên) khi các cá thể trong quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối một cách hoàn toàn ngẫu nhiên. - Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối: + Trong quần thể ngẫu phối, các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi với nhau một cách ngẫu nhiên tạo nên một lượng biến dị tổ hợp rất lớn → Làm nguyên liệu cho tiến hóa và chọn giống. + Quần thể ngẫu phối có thể duy trì tần số các kiểu gen khác nhau trong những điều kiện nhất định → Duy trì được sự đa dạng di truyền của quần thể. 2. Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể (định luật Hacđi-Vanbec) a) Khái niệm - Một quần thể được coi là ở trạng thái cân bằng di truyền khi tỉ lệ các kiểu gen (thành phần kiểu gen) của quần thể tuân theo công thức: p2+2pq+q2=1 → Trong đó: + p là tần số alen trội + q là tần số alen lặn + p2 là tần số kiểu gen đồng hợp trội + 2pq là tần số kiểu gen dị hợp + q2 là tần số kiểu gen đồng hợp lặn - Ví dụ: 0,16AA+0,48Aa+0,36aa=1 b. Định luật Hacđi-Vanbec - Nội dung định luật: Trong một quần thể ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen và tần số tương đối của các alen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức: p2+2pq+q2=1 - Bài toán: Nếu trong 1 quần thể, lôcut gen A chỉ có 2 alen A và a nằm trên NST thường. → Gọi tần số alen A là p, a là q → Tổng p và q=1 → Các kiểu gen có thể có: AA, Aa, aa → Giả sử thành phần gen của quần thể ban đầu là: 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa → Tính được p=0,8 và q=0,2 → Công thức tổng quát về thành phần kiểu gen: p2AA+2pqAa+q2aa → Nhận xét: tần số alen và thành phần kiểu gen không đổi qua các thế hệ - Điều kiện nghiệm đúng: + Số lượng cá thể lớn. + Diễn ra sự ngẫu phối. + Các loại giao tử đều có sức sống và thụ tinh như nhau. Các loại hợp tử đều có sức sống như nhau. + Không có đột biến và chọn lọc. + Không có sự di nhập gen. - Ý nghĩa của định luật Hacđi-Vanbec: Từ tần số các cá thể có kiểu hình lặn, có thể tính tần số của alen lặn và alen trội cũng như tần số các loại kiểu gen của quần thể. Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phổi:
Quần thể sinh vật được gọi là ngẫu phối khi các cá thể trong quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối một cách hoàn toàn ngẫu nhiên. 1.2 Đặc điểm di truyền quần thể ngẫu phốiTrong quần thể ngẫu phối, các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi với nhau một cách ngẫu nhiên. Ngoài ra, trong quần thể, một gen có thể có rất nhiều alen khác nhau. Tạo nên một lượng biến dị di truyền rất lớn trong quần thể làm nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hóa và chọn giống. Quần thể ngẫu phối trong những điều kiện nhất định có thể duy trì tần số các kiểu gen khác nhau trong quần thể một cách không đổi. Như vậy, một đặc điểm quan trọng của quần thể ngẫu phối là duy trì được sự đa dạng di truyền của quần thể. 1.3 Trạng thái cân bằng di truyền quần thể
Nội dung định luật Hacđi - Vanbec Trong một quẩn thể ngẫu phối kích thước lớn, nếu như không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức p2+2pq + q2 =1 Ví dụ: Trong quần thể, xét 1 gen chỉ có 2 loại alen là A và a pA: tần số của alen trội; qa: tần số của alen lặn và pA+qa=1 p2: tần số kiểu gen AA; 2pq: tần số kiểu gen Aa và q2 là tần số kiểu gen aa
Điều kiện để quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền
⇒Trong các điều kiện này thì điều kiện các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên là điều kiện cơ bản nhất.
Mặt hạn chế của định luật
Ý nghĩa của định luật Hacđi - Vanbec Về mặt lý luận
Về mặt thực tiễn
2. Công thức và bài tập ứng dụng di truyền quần thể ngẫu phối2.1 Công thức di truyền quần thể ngẫu phốiQuần thể cân bằng thỏa hằng đẳng thức: p2AA+2pqAa+q2aa=1,0 Ví dụ: Trong quần thể gen chỉ có 2 loại alen là A và a pA: tần số của alen trội; qa: tần số của alen lặn và pA+qa=1,0 p2 là tần số kiểu gen AA ; 2pq là tần số kiểu gen Aa và q2 là tần số kiểu gen aa ⇒p2.q2=2pq22 hoặc p2+q2=1 Với P:d(AA):h(Aa):r(aa) Tính tần số alen A=d+h2 Tính tần số alen a=r +h2 Kiểm tra sự cân bằng của quần thể d.r=h22 hoặc d +r =1 Nếu quần thể đạt trạng thái cân bằng thì d=p2; h=2pq; r=q2 Nếu quần thể chưa đạt trạng thái cân bằng thì d chỉ là tần số của kiểu gen AA; h chỉ là tần số của kiểu gen Aa và r chỉ là tần số của kiểu gen aa. 2.2 Bài tập vận dụngCâu 1: Một quần thể có cấu trúc di truyền 0,04 AA + 0,32 Aa + 0,64 aa = 1. Tần số tương đối của alen A, a lần lượt là: A. 0,3 ; 0,7 B. 0,8 ; 0,2 C. 0,7 ; 0,3 D. 0,2 ; 0,8 Giải thích: P: d(AA) = 0,04; h(Aa) = 0,32; r(aa) = 0,64 Tính tần số alen A=d+h2 Tính tần số alen a=r+h2 Tần số tương đối của alen 0,04+0,322=0,2 Tần số tương đối của alen 0,64 +0,322=0,8 Đáp án D Câu 2: Xét một quần thể có 2 alen (A, a). Quần thể khởi đầu có số cá thể tương ứng với từng loại kiểu gen là: 65AA:26Aa:169aa. Tần số tương đối của mỗi alen trong quần thể này là: A. A = 0,30 ; a = 0,70 B. A = 0,50 ; a = 0,50 C. A = 0,25 ; a = 0,75 D. A = 0,35 ; a = 0,65 Giải thích Cách 1: Toàn bộ quần thể có 260 cây chứa 260×2=520 alen khác nhau của gen quy định màu hoa, trong đó có 65 cây có kiểu gen AA, 26 cây có kiểu gen Aa và 169 cây có kiểu gen aa. Tổng số alen A trong quần thể: 65×2+26=156 Tổng số alen a trong quần thể: 26+169×2=364 Tần số alen A=156520=0,3 Tần số alen a=364520=0,7 Cách 2: Tỉ lệ các kiểu gen AA=65260=0,25 Aa=26260=0,1 aa = 169260=0,65 Tần số kiểu gen: 0,25 AA:0,1 Aa:0,65aa. Tần số alen A=0,25+0,12=0,3 Tần số alen a=0,65+0,12=0,7 Đáp án A Câu 3: Một quần thể thực vật lưỡng bội, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp. Ở thể hệ xuất phát (P) có cấu trúc di truyền 0,5AA:0,4Aa:0,1 aa. Khi P tự thụ phấn liên tiếp qua 3 thế hệ, theo lý thuyết, trong tổng số cây thân cao ở F3, cây mang kiểu gen dị hợp tử chiếm tỷ lệ A. 5,0%. B. 6,9%. C. 13,3%. D. 7,41%. Giải thích P: 0,5AA:0,4Aa:0,1 aa và (n = 3) F3: Aa=0,4×123=0,05 AA=0,5+0,4-0,052=0,675 aa=0,1+0,4-0,052=0,275 Trong tổng số cây thân cao ở F3, cây mang kiểu gen dị hợp tử chiếm tỷ lệ: 0,050,05+0,675=229≈6,9% Đáp án B Câu 4: Theo định luật Hardy - Weinberg, có bao nhiêu quần thể sinh vật ngẫu phối sau đây đang ở trạng thái cân bằng di truyền? (1) 0,5AA : 0,5aa. (2) 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa. (3) 0,2AA : 0,6Aa: 0,2aa. (4) 0,75AA : 0,25aa. (5) 100% AA. (6) 100% Aa. A. 2. B. 3. C. 4. D. 5. Giải thích Quần thể (2) 0,64+0,04 = 1,0 Quần thể (5) 1 +0 =1,0 Chỉ có quần thể (2) , (5) là thỏa điều kiện p2+q2 =1 Đáp án A Câu 5: Một quần thể (P) có 60 cá thể AA; 40 cá thể Aa; 100 cá thể aa. Cấu trúc di truyền của quần thể sau một lần ngẫu phối là: A. 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa B. 0,16 AA : 0,36 Aa : 0,48 aa C.0,16 AA : 0,48 Aa : 0,36 aa D. 0,48 AA : 0,16 Aa : 0,36 aa Giải thích Tỉ lệ các kiểu gen là: AA=60200=0,3 aa=100200=0,5 Tần số kiểu gen P: 0,3 AA:0,2 Aa:0,5aa. Nhận thấy 0,3 +0,5 khác 1 ⇒ Quần thể này chưa cân bằng di truyền. Sau khi ngẫu phối thì sẽ đạt trạng thái cân bằng di truyền. Tần số alen A=0,3+0,22=0,4 Tần số alen a=0,5+0,22=0,6 QT ngẫu phối F1: 0,4²(AA):2.0,4.0,6(Aa):0,6²(aa) =0,16AA:0,48Aa:0,36aa Đáp án C Câu 6: Một quần thể có 1050 cá thể AA, 150 cá thể Aa và 300 cá thể aa. Nếu lúc cân bằng, quần thể có 6000 cá thể thì số cá thể dị hợp trong đó là: A. 3375 cá thể B. 2880 cá thể C. 2160 cá thể D. 2250 cá thể Giải thích Tổng số cá thể trong quần thể: 1050 + 150 + 300 = 1500 ⇒Thành phần kiểu gen P: 0,7AA:0,1Aa:0,2aa Nhận thấy 0,7 + 0,2 khác 1,0 ⇒Quần thể chưa cân bằng Để quần thể đạt trạng thái cân bằng, các cá thể trong quần thể ngẫu phối. Tần số tương đối của A=0,7+0,12=0,75 Tần số tương đối của a=0,2 +0,12=0,25 Quần thể ngẫu phối sẽ đạt trạng thái cân bằng và thỏa đẳng thức: p²(AA)+2pq(Aa)+q²(aa)=1,0 F1: 0,75²(AA)+2.0,75.0,25(Aa)+0,252(aa)=1 ⇒F1: 0,5625AA:0,375Aa:0,0625aa ⇒Số cá thể dị hợp trong quần thể khi đạt trạng thái cân bằng và có 6000 cá thể: 0,375×6000=2250 Đáp án D Câu 7: Một quần thể ở trạng thái cân bằng Hardy-Weinberg có 2 alen D, d ; trong đó số cá thể dd chiếm tỉ lệ 16%. Tần số tương đối của mỗi alen trong quần thể là bao nhiêu? A. D = 0,16 ; d = 0,84 B. D = 0,4 ; d = 0,6 C. D = 0,84 ; d = 0,16 D. D = 0,6 ; d = 0,4 Giải thích Quần thể cân bằng di truyền có cấu trúc thỏa đẳng thức: p²(DD)+2pd(Dd)+q²(dd)=1,0 ⇒q2(dd) = 0,16 ⇒qd=0,4 ⇒pD=1-0,4=0,6 ⇒D=0,6; d=0,4 Đáp án D Câu 8: Một quần thể đang cân bằng về mặt di truyền, trong đó kiểu gen AA bằng 9 lần kiểu gen aa. Tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa của quần thể là: A. 18%. B. 37,5%. C. 50%. D. 75%. Giải thích Quần thể cân bằng di truyền có cấu trúc thỏa đẳng thức: p²(AA)+2pq(Aa)+q²(aa)=1,0 ⇒p2(AA) = 9 q2(aa) ⇒pA=3qa Mà p + q = 1,0 ⇒ p = 0,75 ; q = 0,25 ⇒2pq = 2 .0,75 .0,25 = 0,375 ⇒Tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa của quần thể = 37,5% Đáp án B ----------------------------- Hy vọng bài viết sẽ hỗ trợ các em trong quá trình tự học và ôn tập kiến thức di truyền quần thể ngẫu phối hiệu quả. Người biên soạn: Giáo viên: Trương Thị Hữu Nhơn Trường THCS-THPT Nguyễn Khuyến |
