Giáo án Sinh học Lớp 12 - Tiết 26: Trạng thái cân bằng của quần thể ngẫu phối

Từ ý nghĩa của định luật Hacđi – Van bec vận dụng giải thích tại sao trong tự nhiên có những quần thể tồn tại lâu dài, ổn định.
- Vận dụng kiến thức, công thức vào giải bài tập.
 II. Phương tiện:
Cỏc dạng bài tập cơ bản
 III. Phương pháp:
 - Vấn đáp , thảo luận nhóm.
 IV. Tiến trình:
 1. ổ định tổ chức:
 - Kiểm tra sĩ số và nhắc nhở giữ trật tự:
 2. KTBC:
 - Những đặc trưng cơ bản của quần thể giao phối
 - Đặc điểm cấu trỳc di truyền của quần thể tự thụ phấn và giao phối cận huyết
 - Cỏch tớnh tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể giao phối
Ở cỏc loài giao phối, quần thể là một nhúm cỏ thể cựng loài, trải qua nhiều thế hệ đó cựng chung sống trong khoảng khụng gian xỏc định, trong đú cú cỏc cỏ thể giao phối tự do với nhau và được cỏch li ở mức độ nhất định với cỏc nhúm cỏ thể lõn cận cũng thuộc loài đú.
Định luật Hacđi – vanbec: Trong những điều kiện nhất định thỡ trong lũng một quần thể giao phối, tần số tương đối cỏc alen của mỗi gen cú khuynh hướng duy trỡ khụng đổi từ thế hệ này sang  thế hệ khỏc.
Điều kiện nghiệm đỳng định luật Hacđi – Vanbec:
+ Phải là quần thể giao phối tự do.
+ Số lượng cỏ thể trong quần thể phải lớn và khụng xuất hiện biến động di truyền.
+ Giỏ trị thớch nghi của cỏc kiểu gen khỏc nhau (AA, Aa, aa) xem như giống nhau.
+ Khụng cú ỏp lực của đột biến cũng như khụng cú sự di nhập cỏc đột biến từ quần thể khỏc.
í nghĩa định luật Hacđi – Vanbec:
+ Về lớ luận: Định luật giải thớch vỡ sao trong thiờn nhiờn cú cỏc quần thể được ổn định trong thời gian dài.
+ Về thực tiễn: Từ tần số tương đối cỏc alen đó biết, ta cú thể dự đoỏn kiểu gen, tỉ lệ kiểu hỡnh của quần thể. Biết tần số kiểu hỡnh ta xỏc định được tần số tương đối của cỏc alen và tỉ lệ cỏc kiểu gen.
Cỏc nhõn tố làm biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể gồm: quỏ trỡnh đột biến, phỏt tỏn đột biến, sự di nhập gen, quỏ trỡnh chọn lọc tự nhiờn và quỏ trỡnh cỏch li.
 3. Vận dụng giả bài tập.
Dạng 1:  Biết cấu trỳc di truyền của quần thể, xỏc định tần số cỏc Alen
* Ta cần lưu ý một số vấn đề:
  + Thuật ngữ cấu trỳc di truyềntần số kiểu gentỉ lệ cỏc kiểu gen trong quần thể.
  + Tần số cỏc alentỉ lệ giao tử đực, cỏi mang gen khỏc nhau trong quần thể.
1a: Xột 1 gen trong cú hai alen (A, a):
 + Gọi P (A): tần số tương đối của alen A.
            q (a): Tần số tương đối của alen a.
 + Sự tổ hợp của hai alen cú tần số tương đối trờn hỡnh thành quần thể cú cấu trỳc di truyền như sau?
Bài 1. Xỏc định tần số tương đối của cỏc alen A, a cho biết cấu trỳc di truyền của mỗi quần thể như sau:
a.       Quần thể 1: 0,64 AA + 0,32 Aa + 0,04 aa = 1
b.       Quần thể 2: 0,91 AA + 0,18 Aa + 0,01 aa = 1
c.       Quần thể 3: 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa = 1
Bài giải:
Gọi p(A): tần số tương đối của alen A. 
             q(a) : Tần số tương đối của alen a.
 Ta cú: p(A) + q(a) = 1
            p(A) = 0,64 + (0,32 : 2) = 0,8
   q(a) = 1 – 0,8 = 0,2
Tương tự, ta suy ra p(A) = 0,9 ; q(a) = 0,1. 
Tương tự, ta suy ra p(A) = 0,7 ; q(a) = 0,3. 
1b. Xột một gen cú 3 alen :
 (gen quy định cỏc nhúm mỏu hệ O, A, B cú alen IA, IB, Io)
 + Gọi p(IA): Tần số tương đối của alen IA.
           q(IB): Tần số tương đối của alen IB
            r(Io): Tần số tương đối của alen Io
p(IA) + q(IB) + r (Io) = 1.
Bài 2. Khi khảo sỏt về nhúm mỏu của một quần thể người cú cấu trỳc di truyền sau:
 0,25 (IAIA) + 0,20 (IAIo) + 0,09 (IBIB) + 0,12 (IBIo) + 0,30 (IAIB) + 0,04 (IoIo) = 1
Xỏc định tần số tương đối của cỏc alen IA, IB, Io.
 Bài giải
+ Gọi : p(IA) : tần số tương đối  alen IA
            q(IB): tần số tương đối alen IB
            r(I0): tần số tương đối alen I0
p(IA) + q(IB) + r(I0) = 1
 r(I0) = 1- (0,5 + 0,3) = 0,2
Dạng 2: Biết tần số tương đối cỏc Alen, xỏc định cấu trỳc di truyền của quần thể, tỉ lệ kiểu hỡnh. Chứng minh cấu trỳc di truyền của quần thể được cõn bằng hay chưa cõn bằng di truyền.
Cỏch giải:
 + Lập bảng tổ hợp giữa cỏc giao tử đực và cỏi theo tần số tương đối đó cho ta suy ra kết quả về cấu trỳc di truyền và tần số kiểu hỡnh.
 + Trạng thỏi cõn bằng của quần thể biểu hiện qua tương quan:
 + Điều kiện để quần thể đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền: cho ngẫu phối đến lỳc tần số tương đối cỏc alen khụng đổi.
Bài 3. Trong một quần thể giao phối, A quy định quả ngọt, a quy định quả chua. Viết cấu trỳc di truyền của quần thể, xỏc định tỉ lệ kiểu hỡnh và cho biết trạng thỏi cõn bằng di truyền của mỗi quần thể trong cỏc trường hợp sau:
a.       Quần thể 1 cú tần số tương đối của alen A = 0,9; a = 0,1.
b.       Quần thể 2 cú tần số tương đối của alen a = 0,2.
Bài giải
a.       P1: ♀ (pA + qa) x (pA + qa) ♂
F1-1 : p2 (AA) + 2pq (Aa) + q2 (aa) = 1
 (0,9)2 AA + (2 x 0,9 x 0,1) Aa + (0,1)2 aa  = 1
0,81 AA + 0,18 Aa + 0,01 aa = 1
Tỉ lệ kiểu hỡnh của quần thể 1 : 99% cõy quả ngọt : 1% cõy quả chua.
+ Cấu trỳc di truyền của quần thể 1 đạt cõn bằng di truyền vỡ :
 (0,81) x (0,01) = (0,18 : 2)2 = 0,0081
b.       Tương tự, ta cú cỏc đỏp số :
+ Cấu trỳc di truyền của quần thể 2 : 0,64 AA + 0,32 Aa + 0,04aa = 1
+ Tỉ lệ kiểu hỡnh của quần thể 2 : 96% cõy quả ngọt, 4% cõy quả chua.
+ Quần thể 2 đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền.
Bài 4.  Lỳc đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền, quần thể 1 cú tần số tương đối của alen A = 0,6 ;  quần thể 2 cú tần số tương đối của alen a = 0,3.
 Quần thể nào cú tỉ lệ cỏ thể dị hợp tử cao hơn và cao bao nhiờu % ?
 Bài giải
 + Xột quần thể 1 : tần số tương đối p(A) = 0,6  q(a) = 1 – 0,6 = 0,4
Cấu trỳc di truyền của quần thể 1 : 0,36 AA + 0,48 Aa + 0,16 aa = 1.
+ Xột quần thể 2 : tần số tương đối q(a) = 0,3  p(A)  = 1 – 0,3 = 0,7.
Cấu trỳc di truyền quần thể 2 : 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa = 1.
Vậy tỉ lệ cỏ thể dị hợp tử của quần thể 1 cao hơn quần thể 2 :
                0,48 – 0,42 = 0,06 = 6%.
 Bài 5.  Cho hai quần thể giao phối cú cấu trỳc di truyền sau :
 Quần thể 1 : 0,6 AA : 0,2Aa : 0,2aa.
 Quần thể 2 : 0,0225 AA : 0,2550 Aa : 0,7225 aa.
a.       Quần thể nào đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền.
b.       Muốn quần thể chưa cõn bằng di truyền (nếu cú) đạt trạng thỏi cõn bằng phải cú điều kiện gỡ ? Lỳc đú cấu trỳc di truyền của quần thể sẽ như thế nào ?
Bài giải
Quần thể 1 chưa đạt cõn bằng di truyền vỡ :
0,6. 0,2 ≠ (0,2 : 2)2  0,12 ≠ 0,01
Quần thể 2 đạt cõn bằng di truyền vỡ :
0,0225 . 0,7225 = (0,225 : 2)2 = 0, 01625625.
+ Muốn quần thể 1 đạt cõn bằng di truyền ta cho ngẫu phối.
+ Tần số tương đối cỏc alen của quần thể 1 : p(A) = 0,6 + (0,2 : 2) = 0,7.
 q(a) = 1 – 0,7 = 0,3
+ Kết quả ngẫu phối : 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,99 aa = 1
+ Lỳc đạt cõn bằng di truyền, cấu trỳc di truyền của quần thể 1 như trờn.
Dạng 3: Biết tần số kiểu hỡnh của quần thể lỳc cõn bằng. Xỏc định tần số tương đối của cỏc Alen của một gen. 
3a. Xột trường hợp 1 gen cú hai alen :
Cỏch giải :
   Dựa vào tỉ lệ kiểu hỡnh mang tớnh trạng lặn của đề cho, ta xỏc định tần số tương đối của alen lặn trước rồi suy ra tần số tương đối của alen trội sau : q2 (aa) = tỉ lệ % kiểu hỡnh lặn  q(a) rồi suy ra p(A) = 1 – q(a).
Bài 6. Một quần thể lỳa khi cõn bằng di truyền cú 20000 cõy trong đú cú 4500 cõy thõn thấp. Biết A quy định cõy cao, a quy định cõy thấp. Xỏc định: 
a.       Tần số tương đối cỏc alen.
b.       Cấu trỳc di truyền của quần thể.
c.       Số lượng cõy lỳa cú kiểu gen dị hợp tử.
Bài giải
a.       Gọi p(A): tần số tương đối của alen A
             Q(a): Tần số tương đối của alen a.
 Ta cú: p(A) + q(a) = 1
+ Lỳa thõn thấp cú kiểu gen
b.       Cấu trỳc di truyền của quần thể lỳc đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền là : 
0,7225 AA + 0,255Aa + 0,0225aa = 1
c.       Số lượng cõy cú kiểu gen dị hợp :
20000 x 0,255 = 5100 cõy.
Bài 7. Ở gà, cho biết cỏc kiểu gen : AA quy định lụng xoăn nhiều.
                                                  Aa quy định lụng xoăn vừa.
                                                  aa quy định lụng xoăn ớt.
Một quần thể gà cú 205 con lụng xoăn nhiều, 290 con lụng xoăn vừa và 5 con lụng xoăn ớt.
1. Cấu trỳc di truyền của quần thể gà núi trờn cú ở trạng thỏi cõn bằng khụng ?
2. Quần thể đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền với điều kiện nào ?
  Xỏc định cấu trỳc di truyền của quần thể khi đạt trạng thỏi cõn bằng.
Bài giải
 1. Trạng thỏi cõn bằng của quần thể :
  + Tỉ lệ giữa cỏc loại kiểu hỡnh của quần thể :
Gà lụng xoăn nhiều : 41% = 0,41 ; gà lụng xoăn vừa : 58% = 0,58.
Gà lụng xoăn ớt : 1% = 0,01.
  + Cấu trỳc di truyền của quần thể núi trờn : 
     0,41 AA : 0,58Aa : 0,01aa.
  + Cấu trỳc di truyền của quần thể này chưa đạt trạng thỏi cõn bằng, vỡ :
   0,41 x 0,01 ≠ (0,58 : 2)2  0,0041 ≠ 0,0841.
2. Điều kiện để quần thể đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền :
   + Cho cỏc cỏ thể trong quần thể ngẫu phối. 
   + Gọi p(A) : Tần số tương đối alen A của quần thể P ban đầu.
             q(a) : Tần số tương đối alen a của quần thể P ban đầu.
   + Ta cú: p(A) + q(a) = 1
   + p(A) = 0,41 + 0,58/2 = 0,7
      q(a) = 1 – 0,7 = 0,3.
   + Kết quả ngẫu phối giữa cỏc cỏ thể ở thế hệ P như sau:
  Kết quả F1 : 0,49AA : 0,42 Aa : 0,09aa.
   + Cấu trỳc di truyền của quần thể F1 núi trờn đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền, vỡ:
3.b. Xột trường hợp 1 gen cú ba alen:
Cỏch giải:
  + Từ tỉ lệ kiểu hỡnh lặn xuất hiện ở F sau. Ta suy ra tần số tương đối của alen lặn trước.
  + Sau đú dựa vào tỉ lệ kiểu hỡnh nào cú liờn quan đến alen lặn núi trờn để lập phương trỡnh bậc hai rồi giải phương trỡnh để tỡm nghiệm hợp lớ.
  + Sau cựng ta suy ra tần số tương đối của alen thứ ba.
 Bài 8. Khi khảo sỏt về hệ nhúm mỏu O, A, B của một quần thể người tại một thành phố cú 14500 dõn, trong đú cú 3480 người mỏu A; 5057 người mỏu B; 5800 người mỏu AB; cú 145 người mỏu O.
Xỏc định tần số tương đối cỏc alen quy định nhúm mỏu và cấu trỳc di truyền của quần thể. 
Cú bao nhiờu người cú mỏu A đồng hợp? 
Bài giải
a.       Tỉ lệ cỏc nhúm mỏu:
Nhúm A = 0,24                   Nhúm AB = 0,4
Nhúm B = 0,35                   Nhúm O = 0,01
+ Gọi p:tần số tương đối alen IA
          q: tần số tương đối alen IB
           r: Tần số tương đối alen Io  p +q + r = 1 (*)
Nhúm m