[Chủ yếu là các bài tập liên quan đến bài 37 SGK nâng cao: Các nhân tố tiến hóa] I/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA ĐỘT BIẾN
- Cơ sở lí luận:
Đột biến làm cho mỗi gen phát sinh ra nhiều alen [A đột biến A1, A2, A 3 ...
An] và đây chính là nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hoá.
Giả sử1 locut có hai alen A và a. Trên thực tế có thể xảy ra các trường hợp sau:
Gen A đột biến thành gen a [đột biến thuận] với tần số u. A u aẳng
hạn, ở thế hệ xuất phát tần số tương đối của alen A là po. Sang thế hệ thứ hai có u alen A
bị biến đổi thành a do đột biến. Tần số alen A ở thế hệ này là: p 1 = po – upo = po[1-u]
Sang thế hệ thứ hai lại có u của số alen A còn lại tiệp tục đột biến thành a. Tần số
alen A ơ thế hệ thứ hai là: P 2 = p 1 – up 1 = p 1 [1-u] = po[1-u] 2
Vậy sau n thế hệ tần số tương đối của alen A là: pn = po[1-u]n
Từ đó ta thấy rằng: Tần số đột biến u càng lớn thì tần số tương đối của alen A
càng giảm nhanh.
Như vậy, quá trình đột biến đã xảy ra một áp lực biến đổi cấu trúc di truyền của quần
thể. Áp lực của quá trình đột biến biểu hiện ở tốc độ biến đổi tần số tương đối của các
alen bị đột biến.
Alen a cũng có thể đột biến thành A [đột biến nghịch] với tần số v.
a v A
- Nếu u = v thì tần số tương đối của các alen vẫn được giữ nguyên không đổi.
- Nếu v = 0 và u > 0 → chỉ xảy ra đột biến thuận.
- Nếu u ≠ v; u > 0, v > 0 → nghĩa là xảy ra cả đột biến thuận và đột biến nghịch. Sau một thế hệ, tần số tương đối của alen A sẽ là:
p 1 = po – upo + vqo
Kí hiệu sự biến đổi tần số alen A là ∆p
Khi đó ∆p = p 1 – po = [po – upo + vqo] – po = vqo - upo
Tần số tương đối p của alen A và q của alen a sẽ đạt thế cân bằng khi số lượng
đột biến A→ a và a → A bù trừ cho nhau, nghĩa là ∆p = 0 khi vq = up. Mà q = 1- p.
→ up = v[1 – p] ↔ up + vp = v ↔ u v
q u u v
p v +
→ = +
\=
- Các dạng bài tập
- Dạng 1: Biết tỉ lệ kiểu hình → xác định tần số alen, tần số phân bố kiểu gen và trạng
thái cân bằng của quần thể sau khi xảy ra đột biến.
- Dạng 2: Biết số lượng alen và số lượng các alen đột biến → xác định tần số đột biến
gen thuận và nghịch.
- Dạng 3: Biết tần số đột biến thuận và nghịch, tổng số cá thể → Xác định số lượng đột
biến.
BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI
Bài 1: Một quần thể động vật 5 4 con. Tính trạng sừng dài do gen A quy định, sừng
ngắn do gen a quy định. Trong quần thể trên có số gen A đột biến thành a và ngược lại,
với số lượng bù trừ nhau. Tìm số đột biến đó. Biết A đột biến thành a với tần số v, với u
\= 3v = 3-
Giải:
Gọi : p là tần số của alen A và q là tần số của alen a
-Tổng số alen trong quần thể: 5 4 x 2 = 10 5 [alen]
-Tần số alen trội, lặn khi có cân bằng mới được thiết lập:
+Tần số alen a : qa =
3 3
u v u v v u
\=
\= 0,
+Tần số alen A : pA = 1- 0,75 = 0,
-Số lượng mỗi alen trong quần thể:
+Số lượng alen A là: 0,25. 10 5 = 2,5 4
+Số lượng alen a là: 0,75. 10 5 = 7,5 4
-Số lượng đột biến thuận bằng đột biến nghịch và bằng.
3-3 x 2,5 4 = 75 [alen] hoặc 10 -3 x 7,5 4 = 74 [alen]
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 2:Quần thể ban đầu có 1000000 alen A và a. Tốc độ đột biến của alen A là 3-5,
còn của alen a là 10-5. Khi cân bằng thì quần thể có số lượng của từng alen là bao nhiêu?
Cho biết không tính áp lực của các nhân tố khác làm biến đổi cấu trúc di truyền của
quần thể?
Trong một quần thể gồm 2 5 alen. Tần số alen a bằng 25%. Khi quần thể có 7 alen A
bị đột biến thành a và 11 alen a đột biến thành A thì tần suất đột biến trong mỗi trường
hợp bằng bao nhiêu?
- ∆p lượng biến thiên về tần số alen trong quần thể nhận Có thể tổng quát như sau: p[A] =[mp 1 + np 2 ] : [m+n] q[a] =[mq 1 + nq 2 ] : [m+n] = 1 - p Với : m: tổng số cá thế của QT được nhập cư trước thời điểm nhập cư n: số cá thể đến nhập cư p 1 [q 1 ]: tần số A[a] của QT được nhập cư trước thời điểm nhập cư p 2 [q 2 ]: tần số A[a] của QT đến nhập cư
Bài 1 [3,0 điểm].
- a] Thế nào là áp lực của quá trình đột biến? b] Giả thiết đột biến thuận [A → a] với tần số u, đột biến nghịch [a → A] với tần số v.
- Nếu v = 0 và u > 0 sẽ làm cho tần số A giảm dần. Qui ước tần số alen A ở thế hệ
khởi đầu là p 0 , hãy lập công thức tính tần số pn của alen A sau n thế hệ. - Nếu u > v > 0, thì tần số tương đối của các alen A và a sẽ đạt cân bằng khi nào?
Khi đó tần số tương đối của alen A và alen a được tính như thế nào?
- a] Nêu các hình thức di-nhập gen phổ biến ở các nhóm sinh vật: dương xỉ và nấm, thực vật có hoa, động vật ở nước thụ tinh ngoài, lớp thú.
- Cho biết tần số tương đối của alen A ở quần thể Y là 0,8; ở quần thể X là 0,3. Số
cá thể của quần thể Y là 1600, số cá thể nhập cư từ quần thể X vào quần thể Y là 400. Hãy xác định tần số py của alen A trong quần thể Y ở thế hệ tiếp theo sau khi di-nhập.
Giải:
- Sự ảnh hưởng của số lượng đột biến đến tỉ lệ các kiểu gen và tần số các alen trong quần thể gọi là áp lực của quá trình đột biến. b] * Nếu v = 0 và u > 0 - Tần số của alen A ở thế hệ p 1 là: p 1 = p 0 – u 0 = p 0 [1-u] [1] - Tần số của alen A ở thế hệ p 2 là: p 2 = p 1 – u 1 = p 1 [1-u] [2] - Thay [1] vào [2] ta có: p 2 = p 0 [1-u].[1-u] = p 0 [1-u] 2. ⇒ Sau n thế hệ, tần số của alen A là: pn = p 0 [1-u]n.
1.
- Nếu u > v > 0, thì tần số tương đối của các alen A và a sẽ đạt cân bằng khi số lượng đột biến thuận và nghịch bù trừ cho nhau [tức là v = u]. Khi đó tstđ của các alen được tính như sau: v = u mà p = 1- q; do đó v = u[1-q] ⇒ v = u – u ⇒ v + u = u ⇒ qa = u/u+v Tương tự ta có: pA = v/u+v a] Các hình thức di-nhập gen:
- Dương xỉ và nấm: phát tán bào tử
- Thực vật bậc cao: phát tán hạt phấn, quả, hạt
- Động vật ở nước thụ tinh ngoài: di cư của các cá thể, phát tán giao tử theo nước
- Lớp thú: sự di cư của các cá thể. b] - Tốc độ di nhập gen: m = 400/[1600 + 400] = 0,
2.
- Sau một thế hê, lượng biến thiên tần số tương đối của alen A trong quần thể nhận Y là: ∆p = 0,2 [0,3 – 0,8] = - 0,1. Như vậy, tần số tương đối của alen A
trong quần thể nhận giảm xuống còn: pY = 0,8 – 0,1 =0, Bài 2: Tần số tương đối của gen A ở quần thể I là 0,8; của quần thể II là 0,3ốc độ di- nhập gen A từ quần thể [II] vào quần thể [I] là 0,2. Tính lượng biến thiên tần số tương đối của gen A. Lời giải: Tỉ lệ số cá thể nhập cư, lượng biến thiên tần số gen A trong quần thể nhận [I] là: ∆p = 0,2[0,3-0,8] = - 0,1. Giá trị này cho thấy tần số A trong quần thể nhận [I] giảm đi 0,1. Sự du nhập đột biến Lý thuyết: Một quần thể ban đầu gồm những cá thể có kiểu gen AA như vậy quần thể chỉ có alen A. Quần thể có thêm alen mới a do quá trình đột biến A → a xảy ra trong nội bộ quần thể hoặc đã nhận được a du nhập từ một quần thể khác tới thông qua sự phát tán của giao tử hay sự di cư của các cá thể có mang đột biến a. Sự du nhập của đột biến cũng là một nguyên nhân làm thay đổi vốn gen của quần thể. Khi đó tần số mới của a sau khi xảy ra sự du nhập gen có thể tính theo công thức: q1= n+m qn là tần số alen a trước khi có du nhập. qm là tần số alen a trong bộ phận mới du nhập. n và m là tỉ lệ so sánh kích thước của quần thể và của bộ phận du nhập[n+m=1]. Đối với những quần thể lớn thì sự du nhập đột biến không ảnh hưởng đáng kể tới sự thay đổi cấu trúc di truyền của quần thể. Bài 3:Trong một quần thể có 16% mắt xanh, 20% số người di cư đến quần thể chỉ có 9% số người mắt xanh. Giả sử mắt xanh do gen lặn quy định thuộc nhiễm sắc thể thường. Tính tần số alen mắt xanh của quần thể mới? Lời giải: Gọi a là gen quy định kiểu hình mắt xanh Vì quần thể ngẫu phối nên Sự du nhập của gen lặn a vào quần thể làm cho quần thể có tần số alen a là q1= n+m. qn là tần số alen a trước khi có du nhập = 0, qm là tần số alen a trong bộ phận mới du nhập = 0, n và m là tỉ lệ so sánh kích thước của quần thể và của nhóm du nhập, theo bài giá trị n = 0,8 và m = 0,2. Thay các giá trị vào biểu thức ta có tần số alen mắt xanh của quần thể mới là q1= 0,8,4 + 0,2,3 = 0, Bài 4: a] Nêu các hình thức di-nhập gen phổ biến ở các nhóm sinh vật: dương xỉ và
nấm, thực vật có hoa, động vật ở nước thụ tinh ngoài, lớp thú.
- Cho biết tần số tương đối của alen A ở quần thể Y là 0,8; ở quần thể X là 0,3. Số cá thể của quần thể Y là 1600, số cá thể nhập cư từ quần thể X vào quần thể Y là 400.
Hãy xác định tần số py của alen A trong quần thể Y ở thế hệ tiếp theo sau khi di-nhập.
GIẢI a] Các hình thức di-nhập gen:
- Dương xỉ và nấm: phát tán bào tử
- Thực vật bậc cao: phát tán hạt phấn, quả, hạt
- Động vật ở nước thụ tinh ngoài: di cư của các cá thể, phát tán giao tử theo nước
- Lớp thú: sự di cư của các cá thể.
sự di cư là : 162 + 30 = 192 cá thể. Tổng số cá thể sóc trong ường thực vật: 180 + 60 = 240 cá thể Tần số alen A = 192 0, 240
\= , tần số alen a = 1- 0,8 = 0,2.
b]pA = vq – up = [10-5 x 0,2] – [5-5 x 0,8] = -3,8- qa = up – vq = [5-5 x 0,8] – [10-5 x 0,2] = 3,8- Vậy tần số của alen A và alen a sau 1 thể hệ là: pA=0,8 - 3,8- qa = 0,2 + 3,8- c] m = 0,1; qm = 0,2575; q’ = 0,5625. Ta có phương trình: [ &
039;] [ m]
m q q q q
\= − −
[ &
039; ] [0,5625 0,1 0, 2575] 0, [1 ] 1 0,
q q mq m x m
\= − = − ≈ − − Vậy tần số alen [a] là: 0,
1 điểm
1 điểm
1 điểm
0,5 điểm
1 điểm
Bài 6: Cho 2 QT 1 và 2 cùng loài,kích thước QT 1 gấp đôi QT 2. QT 1 có TS alen A=0,3, QT 2 có TS alen A=0,4. Nếu có 10% cá thể của QT 1 di cư qua QT 2 và 20% cá thể của QT 2 di cư qua QT 1 thì TS alen A của 2 QT 1 và 2 lần lượt là:
- 0,35 và 0,4 B. 0,31 và 0,38 C. 0,4 và 0,3 D. bằng nhau và=0,
Giải: gọi N 1 , p 1 , và N2 , p 2 lần lượt là số lượng cá thể [kích thước ] của QT 1 và 2 và theo gt thì
N 1 =2 N 1
TS alen p sau khi xuất và nhập cư ở 2 QT:
- QT1: p[1] = [[p 1 x 9N 1 /10] +[p 2 x 2N 2 /10] ] / [9N 1 /10 +2N 2 /10] = 0,
- QT2: p[2]= [[p 1 x N 1 /10] +[p 2 x 8N 2 /10] ] / [N 1 /10 +8N 2 /10] = 0,38 [Đáp án B]
Bài 7:Một QT sóc sống trong vườn thực vật có 160 con có TS alen B = 0,9. Một QT sóc khác sống trong rừng bên cạnh có TS alen này là 0,5. Do mùa đông khắc nghiệt đột ngột, 40 con sóc trưởng thành từ QT rừng chuyển sang QT sóc vườn tìm ăn và hòa nhập vào QT vườn, TS alen B sau sự di cư này là bao nhiêu? A. 0,70. B. 0,90. C. 0,75. D. 0,82. Giải:Xét QT ban đầu: Số allele B là: 0.9.160 = 288 ; số allele b là: [1-0,9].160 = 32
Xét nhóm cá thể nhập cư: Số allele B = số allele a = 0,5.40 = 40
QT vườn sau nhập cư: Số allele B = 288+40 = 328 ; số allele b = 40+32=
TS allele B trong QT sau nhập cư là: 328/[328+72] = 0,
Bài 8: Trong một quần thể bướm gồm 900 con, tần số alen quy định cấu tử chuyển động nhanh của một enzim là 0,7 và tần số len quy định cấu tử chuyển động chậm là 0,3. Có 90 con bướm từ quần thể này nhập cư đến một quần thể có q= 0,8. Tần số alen của quần thể mới là. A. p= 0,7; q= 0,3 B. p= 0,25; q= 0,75 C. p= 0,75; q= 0,25 D. p= 0,3; q= 0,
Giải: số lượng cá thể ban đầu của QT được nhập =900, SL cá thể của QT xuất cư khong cần thiết mà chỉ cần SL cá thể xuất cư và tần số alen. ta có p = [N 1 p 1 + N 2 p 2 ]/[N1 + N 2 ] = [90,7 + 900,2]/[90+900] = 0,245 = 0,25 →q = 0, Một cách giải khác với dạng bài này Bài 9: Trong 1 quần thể bướm gồm 900 con, tần số alen [p] quy định tính trạng tác động nhanh của enzim là 0,6 và tần số alen [q] quy đinh tác động chậm là 0,4. 90 con bướm từ quần thể khác di cư vào quần thể này và bướm di cư có tần số alen quy định tác động chậm enzim là 0,8. Tính tần số alen của quần thể mới. Giải:
- Với 900 bướm, tổng số alen trong quần thể ban đầu là 2x900=1800. Số alen nhanh=1800 x0,6= Số alen chậm=1080 x 0,4=
- Trong quần thể di cư, tổng số alen= 2x90= Số alen nhanh=180 x 0,2= Số alen chậm=180 x 0,8=
Do đó tần số alen nhanh trong quần thể mới là p= 1800 180
1080 36 +
+ =0,
III/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA GIAO PHỐI KHÔNG NGẪU NHIÊN
[THÊM GIAO PHỐI NGẪU NHIÊN]
- Cơ sở lí luận:
Ngẫu phối không hoàn toàn là quần thể vừa ngẫu phối vừa nội phối. Nội phối
làm tăng tỷ lệ đồng hợp tử bằng với mức giảm tỷ lệ dị hợp tử. Nội phối có thể làm thay
đổi tần số kiểu gen, nhưng không làm thay đổi tần số alenần số các thể đồng hợp tử
cao hơn lý thuyết là kết quả của nội phối.
Nếu trong một quần thể có f cá thể nội phối thì tần số các kiểu gen bằng
[p 2 + fpq]AA + [2pq – 2fpq]Aa + [q 2 + fpq]aa
Hệ số nội phối được tính bằng:
1- [[tần số dị hợp tử quan sát được]/[tần số dị hợp tử theo lý thuyết]]
Hay bằng [tần số dị hợp tử theo lý thuyết – tần số dị hợp tử quan sát được]/tần
số dị hợp tử theo lý thuyết.
- Các dạng bài tập
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Trong một quần thể yến mạch hoang dại, tần số đồng hợp tử trội, dị hợp tử và
đồng hợp tử lặn tương ứng là: 0,67; 0,06 và 0,27. Hãy tính hệ số nội phối trong quần
thể.
Giải
Tần số các alen: p = 0,67 + [1/2][0,6] = 0,7; q = 1 – 0,7 = 0,
F1x F1: [màu đỏ x màu đỏ]0, = [0,7142 AA : 0,2858 Aa] × [0,7142 AA : 0,2858 Aa] 0, → F2: [0,6856 AA : 0,2286 Aa : 0,0190 aa] F1x F1: [màu xám x màu xám]0,0667 → F2:0,0667 aa Vậy cấu trúc di truyền quần thể F2: [0,6856 AA : 0,2286 Aa : 0,0857 aa]
Bài 5: Có 1 đột biến lặn trên NST thường làm cho mỏ dưới của gà dài hơn mỏ trên. Những con gà như vậy mổ được ít thức ăn nên yếu ớt. Những chủ chăn nuôi thường phải liên tục loại chúng khỏi đàn. Khi cho giao phối ngẫu nhiên 100 cặp gà bố mẹ mỏ bình thường, thu được 1500 gà con, trong đó có 15 gà biểu hiện đột biến trên. Giả sử không có đột biến mới xảy ra, hãy cho biết có bao nhiêu gà bố mẹ dị hợp tử về đột biến trên? A. 15 B. 2 C. 40 D. 4 BL: ngẫu phối=> đời con Taa=15/1500=0,01 =>Ta=0,1=1/2 đời bố mẹ => TAa đời bố mẹ=0,2 tương ứng 40 con gà ở đây là 200 con gà do có 100 cặp Hoac C2: Gọi n là số cá thể bố mẹ dị hợp [trong số 100 cặp =200 con]→ TS q = n/2x200 = n/400 [1] theo gt thì q 2 = 15/1500=1/100→q = 1/10 [2] Từ [1] và [2] → n= 40
Bài 6:Một QT ở TTCB về 1 gen gồm 2 alen A và a, trong đó P[A] = 0,4. Nếu quá
trình chọn lọc đào thải những cá thể có KG aa xảy ra với áp lực S = 0,02. CTDT của QT sau khi xảy ra áp lực chọn lọc: A. 0,1612 AA: 0,4835 Aa: 0,3551 aa B. 0,16 AA: 0,48 Aa: 0,36 aa C. 0,1613 AA: 0,4830 Aa: 0,3455 aa D. 0,1610 AA: 0,4875 Aa: 0, aa GIẢI:Tan so KG AA=0,4^2=0, Aa=20,40,6=0, aa=0,6^2=0, qu á trình chọn lọc đào thải những cá thể có KG aa xảy ra với áp lực S = 0, aa=0,36-0,02*0,36=0, sau chon loc Tan so KG aa=0,3528/[0,16+0,48+0,3528]=0,
IV/ NHÂN TỐ TIẾN HÓA CHỌN LỌC TỰ NHIÊN
- Cơ sở lí luận:
- Giá trị thích nghi và hệ số chọn lọc
Mặt chủ yếu của chọn lọc tự nhiên là sự phân hoá khả năng sinh sản tức là khả
năng truyền gen cho thế hệ sau. Khả năng này được đánh giá bằng hiệu suất sinh sản,
ước lượng bằng con số trung bình của một cá thể trong một thế hệ.
So sánh hiệu suất sinh sản dẫn tới khái niệm giá trị chọn lọc hay giá trị thích nghi
[giá trị chọn lọc hay giá trị thích ứng], kí hiệu là w], phản ánh mức độ sống sót và
truyền lại cho thế hệ sau của một kiểu gen [hoặc của một alen].
Ví dụ: kiểu hình dại trội [AA và Aa để lại cho đời sau 100 con cháu mà kiểu hình
đột biến lặn [aa] chỉ để lại được 99 con cháu, thì ta nói giá trị thích nghi của alen A là
100% [wA = 1] và giá trị thích nghi của các alen a là 99% [wa = 0,99].
Sự chênh lệch giá trị chọn lọc của 2 alen [trội và lặn] dẫn tới khái niệm hệ số
chọn lọc [Salective coeffcient], thường kí hiệu là S.
Hệ số chọn lọc phản ánh sự chênh lệch giá trị thích nghi của 2 alen, phản ánh
mức độ ưu thế của các alen với nhau trong quá trình chọn lọc.
Như vậy trong ví dụ trên thì thì S = wA – wa = 1 – 0,99 = 0,
- Nếu wA = wa → S = 0, nghĩa là giá trị thích nghi của alen A và a là bằng nhau
và tần số tương đối của alen A và a trong quần thể sẽ không đổi.
- Nếu wA = 1, wa = 0 → S=1, nghĩa là các cơ thể có kiểu gen aa bị đào thải hoàn
toàn vì đột biến a gây chết hoặc bất dục [ không sinh sản được].
Như vậy, giá trị của S càng lớn thì tần số tương đối của các alen biến đổi càng
nhanh hay nói cách khác, giá trị của hệ số chọn lọc [S] phản ánh áp lực của chọn lọc tự
nhiên.
- Chọn lọc alen chống lại giao tử hay thể đơn bội.
- Giả sử trong 1 quần thể chỉ có 2 loại giao tử là A và giao tử mang alen a.
- Nếu CLTN chống lại giao tử mang mang alen a với hệ số chọn lọc S => Giá trị
thích nghi Wa = 1 - S.
- Tần số alen A trước chọ lọc: p
- Tổng tần số các giao tử trước chọn lọc: p + S
- Tổng tần số các giao tử sau chọn lọc: p + q[1 - S] = p + [1 - p][1 - S] = p + 1 - S
- p + Sp = 1 - S[1 - p] = 1 - Sq.
- Tần số alen sau chọn lọc = Tần số alen trước chọn lọc/ Tổng tần số alen sau chọn
lọc.
Tổng số alen A sau chọn lọc: 1 1
p Sq
p = −
- Tốc độ thay đổi tần số alen A: p Sq
Spq Sq
p p p p p Sqp Sq
p =∆ −
\= −
− = − = − + 1 − 1 1 1
Sq
Sq q Sq
q q qS q Sq Sq
q q q q S −
\=− − −
− = − − + −
- ∆ = − = − 1
[ 1 ] 1 1
[ 1 ] 2 1
0 0
0 0 0 0 0 0 0
0
0 0
3 0 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2 1 0
1 0
1 1 .
[. 1 ] [. 1 ].
1
; 1 3
; 1 2 1
1 2
1
1
1
1 1
; 1
q q q q
n q q q
nq q q q
nq q q nq q
nq
q q q
q q q
q
q
q
q
q
q
q
q
q
q
q q q
q q
n n
n n
n n
n
n
- \= ⇔ + = ⇔ = − ⇔ = − = −
\= +
\= +
\=
- \= +
\= + +
\= +
\=
- Chọn lọc: Loại bỏ alen lặn aa Bài tập: Nếu QTGP ở trạng thái cân bằng ,xét một gen với tần số A=[p 0 ]; a=[q 0 ] với p 0 + q 0 = 1, hệ số chọn lọc s =1ự thay đổi tần số các alen qua các thế hệ sẽ như thế nào? Chứng minh Số thế hệ CL
AA Aa aa p[A] q[a]
0 p 02 2p 0 q 0 q 02 p 0 q 0 1 p 12 2p 1 q 1 q 12 p 02 + p 0 q 0 / p 02 + 2p 0 q 0 = p0 + q 0 / p0 + 2q 0
p 0 q 0 / p 02 + 2p 0 q 0 = q 0 / p0 + 2q 0 2 p 22 2p 2 q 2 q 22 p 12 + p 1 q 1 / p 12 + 2p 1 q 1 = p0 + 2q 0 / p0 + 3q 0
p 1 q 1 / p 12 + 2p 1 q 1 = q 0 / p0 + 3q 0 3 p 32 2p 3 q 3 q 32 p 22 + p 2 q 2 / p 22 + 2p 2 q 2 = p0 + 3q 0 / p0 + 4q 0
p 2 q 2 / p 22 + 2p 2 q 2 = q 0 / p0 + 4q 0 . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
n pn2 2pnqn qn2 p0 + nq 0 / p0 + [n+1]q 0 = 1+ [n-1]q 0 / 1+ nq 0
q 0 / p0 + [n+1]q 0 = q 0 / 1+ nq 0
- CÔNG THỨC TỔNG QUÁT VỀ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA TẦN SỐ ALEN TRONG TRƯỜNG HỢP CHỌN LỌC CÁC ALEN LẶN TRONG QTNP QUA NHIỀU THẾ HỆ
Nếu QTGP ở trạng thái cân bằng và tần số A=[p 0 ]; a=[q 0 ] với p 0 + q 0 = 1, hệ số chọn lọc[ s =1] thì : Tần số alen trội và lặn sau n thế hệ chịu sự chọn lọc là: p[A] = p0 + nq 0 / p0 + [n+1]q 0 = 1+ [n-1]q 0 / 1+ nq 0 q[a] = q 0 / p0 + [n+1]q 0 = q 0 / 1+ nq 0
- Ví dụ: Tần số alen a ban đầu là 0,96. Quá trình chọn lọc pha lưỡng bội diễn ra qua 16 thế hệ sẽ làm tần số alen a giảm xuống còn bao nhiêu? Cho biết hệ số chọn lọc S = 1. GIẢI Tần số alen lặn sau 16 thế hệ chọn lọc là: q[a] = q 0 / 1+ nq 0 = 0,96 / 1 +16 x 0, e. Sự cân bằng giữa đột biến và chọn lọc:
Sự cân bằng áp lực chọn lọc và áp lực đột biến sẽ đạt được khi số lượng đột biến xuất hiện thêm bù trừ cho số lượng đột biến bị chọn lọc loại trừ đi.
- Trường hợp 1: Alen đột biến trội tăng lên với tần số u và chịu tác động của áp lực
chọn lọc S.
Thế cân bằng các alen trong quần thể đạt được khi số lượng alen đột biến xuất hiện
bằng số alen A bị đào thải đi, hoặc tần số các alen đột biến A xuất hiện phải bằng tần số
alen A bị đào thải đi, tức là:
u = p → p = u S
. Nếu S = 1 → p = u nghĩa là A gây chết. Lúc này tần số
kiểu hình xuất hiện ra cũng biểu thị đột biến.
- Trường hợp 2: Các alen đột biến lặn tăng. Nếu các alen lặn không ảnh hưởng đến
kiểu hình dị hợp một cách rõ rệt, thì chúng được tích luỹ trong quần thể cho đến lúc có
thể biểu hiện ra thể đồng hợp.
Thế cân bằng đạt được khi tần số alen xuất hiện do đột biến bằng tần số alen bị đào thải
đi mà cá thể bị đào thải có kiểu gen aa chiếm tỉ lệ là q 2 → tần số alen a bị đào thải là: q 2
. S
Vậy quần thể cân bằng khi: u = q 2. S → q 2 = u q u S S
→ =
- Các dạng bài tập
BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI
Bài 1: Một quần thể ở trạng thái cân bằng về 1 gen có 2 alen A, a. Trong đó tần số p =
0,4. Nếu quá trình chọn lọc đào thải những cơ thể có kiểu gen aa xảy ra với áp lực S =
0,02. Hãy xác định cẩu trúc di truyền của quần thể sau khi xảy ra chọn lọc.
Giải:
- Quần thể cân bằng di truyền, nên ta có: pA + qa = 1 → qa = 1 – 0,4 = 0,
- Cấu trúc di truyền của quần thể cân bằng là:
[0,4] 2 AA + 2[0,4 x 0,6]Aa + [0,6] 2 aa = 1 → 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa
-Sau khi chọn lọc thì tỉ lệ kiểu gen aa còn lại là: 0,36 [1 – S] = 0,36[1 – 0,02] = 0,3528.
Mặt khác, tổng tỉ lệ các kiểu gen sau chọn lọc là: 0,16 + 0,48 + 0,36[1 – S] = 0,
- Vậy cấu trúc di truyền của quần thể khi xảy ra chọn lọc là:
0, 0,
AA : 0,483Aa :
0, 0,
aa ↔ 0,161AA : 0,483Aa : 0,356aa
Bài 2: Trên một quần đảo biệt lập có 5800 người sống, trong dó có 2800 nam giới.
trong số này có 196 nam bị mù màu xanh đỏ. Kiểu mù màu này là do 1 gen lặn r nằm
Vậy số thế hệ chọn lọc: n = 24 Bài 6:: Một gen có 2 alen,ở thế hệ xuất phát,tần số alen A = 0,2 ; a = 0,8. Sau 5 thế hệ chọn lọc loại bỏ hoàn toàn kiểu hình lặn ra khỏi quần thể thì tần số alen a trong quần thể là: A. 0,186 B. 0,146 C. 0,160 D. 0, công thức qn = q 0 /1+ nq 0 = 0,
Bài 7: Trong một quần thể đặc biệt tần số các alen trước và sau đột biến xảy ra như sau: AA Aa aa Tần số trước khi có chọn lọc [Fo]
0,25 0,5 0,
Tần số sau khi có chọn lọc [F 1 ]
0,35 0,48 0,
- Xác định giá trị thích nghi [tỉ lệ sống sót tới khi sinh sản] của các kiểu gen. b] Xác định sự biến đổi [lượng biến thiên] tần số các alen A và a sau 1 thế hệ chọn lọc. Từ đó có nhận xét gì về tác động của chọn lọc đối với các alen?
Giải
- Giá trị thích nghi của các kiểu gen:
Kiểu gen AA: 0, 35 0, 25
\= 1,4 1, 4
1, 4
\= 1; Kiểu gen Aa = 0, 48 0,
\= 0,96 0, 96
1, 4
\= 0,685;
Kiểu gen aa = 0, 0, 25
\= 0,68 0, 68
1, 4
\= 0,485.
- Lượng biến thiên tần số của các alen A và a:
- Trước khi chọn lọc: p[A] = 0,5; q[a] = 0,5. Sau chọn lọc: p[A] = 0,59; q[a] = 0,41.
- Lượng biến thiên: Tần số alen A: 0,59- 0,50 = 0,09; Tần số alen a: 0,41- 0,50 = - 0,09.
Chọn lọc tự nhiên đào thải alen a, bảo tồn tích luỹ alen A.
Bài 8: Giá trị thích nghi của các kiểu gen trong một quần thể bướm sâu đo bạch dương như sau: Kiểu gen AA Aa aa Giá trị thích nghi 1,00 1,00 0, Quần thể này đang chịu tác động của hình thức chọn lọc nào? Nêu đặc điểm của hình thức chọn lọc đó. Bài 9: Giả sử 1 lôcut có 2 alen A và a, thế hệ ban đầu có tần số tương đối của alen A là p 0. Quá trình đột biến làm cho A → a với tần số u = 10-5. a] Để p 0 giảm đi 2
1 phải cần bao nhiêu thế hệ?
- Từ đó em có nhận xét gì về vai trò của quá trình đột biến trong tiến hoá? Giải bài 8
- Quần thể đang chịu tác động của hình thức chọn lọc vận động.
- Đặc điểm của hình thức chọn lọc vận động:
- Diễn ra khi điều kiện sống thay đổi theo một hướng xác định hướng chọn lọc thay đổi.
- Kết quả: đặc điểm thích nghi cũ dần dần được thay thế bằng đặc điểm thích nghi mới thích nghi hơn trong hoàn cảnh mới.
Giải bài 9 a]Vì đột biến diễn ra theo chiều thuận, nên ta có: pn = po [1- u]n trong đó: pn: tần số alen trội [A] ở thế hệ pn ; po: tần số alen trội [A] ở thế hệ po ; u: tốc độ đột biến theo chiều thuận; n: số thế hệ.
\=> 2
1 p o = po [1- 10
-5]n 0,5 = [1-10-5]n ln0,5 = ln [1-10-5].n
\=> n = ln 0,5 5 ln[1 − 10 −]
≈ 69 thế hệ.
- Nhận xét về vai trò của quá trình đột biến trong tiến hóa: gây áp lực không đáng kể cho quá trình tiến hóa. Bài 10: a. Phát biểu định luật Hacđi - Vanbec. b. Một quần thể động vật giao phối có số lượng cá thể và giá trị thích nghi của các kiểu gen như sau: Kiểu gen AA Aa aa Số lượng cá thể 500 400 100 Giá trị thích nghi
1,00 1,00 0,
- Tính tần số của alen A, a và cho biết quần thể có cân bằng di truyền không?
- Quần thể trên đang bị chọn lọc theo hướng đào thải alen nào khỏi quần thể? Tốc độ đào thải alen này nhanh hay chậm? Vì sao? Alen này có mất hẳn khỏi quần thể không? Vì sao? [Biết rằng 100% số cá thể có kiểu gen aa bị chết ở độ tuổi trước sinh sản]. Giải: aát biểu định luật Hacdi- Vanbec b.- Tần số alen: Tỷ lệ kiểu gen trong quần thể ban đầu là: 0,50AA + 0,40 Aa + 0,10 aa Tần số alen A [pA ] = 0,50 + 0,40/2 = 0, Tần số alen a [qa ] = 1- 0,70 = 0, Quần thể trên không cân bằng di truyền. Giải thích. Quần thể cân bằng sẽ có tỷ lệ kiểu gen là: [pA +qA]2 = [ 0,70 + 0,30] 2 = 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa = Quần thể này đang bị chọn lọc theo hướng đào thải alen lặn ra khỏi quần thể. Tốc độ đào thải alen này rất nhanh vì giá trị thích nghi của A =1 , giá trị thích nghi của a = 0. Alen a không mất hẳn khỏi quần thể vì gen lặn tồn tại trong cơ thể ở trạng thái dị hợp tử, nên alen a vẫn tồn tại trong quần thể.
Bài 11:: Một gen có 2 alen,ở thế hệ XP,TS alen A = 0,2 ; a = 0,8. Sau 5 thế hệ chọn lọc loại bỏ hoàn toàn KH lặn ra khỏi QT thì TS alen a trong QT là:
- 0,186 B. 0,146 C. 0,160 D. 0,
Áp dụng công thức qn = q 0 /1+ nq 0 = 0,8/1+5x0,8 = 0,
Bài 15:Một QT có TS alen p[A] = 0,3 và q[a] = 0,7. Khi kích thước QT bị giảm chỉ còn 50 cá thể thì xác suất để alen trội A bị biến mất hoàn toàn khỏi QT sẽ bằng bao nhiêu? A. 0,7 100 B. 0,3 50 C. 0,7 50 D. 1-0,7 50. Nghĩa là QT chỉ có alenlặn
Xác suất xuất hiện 1 alen lặn= 0,
50 cá thể có 50x2 =100 alen
Vậy XS cần tìm = [0,7] 100 [đáp án A]
Quần thể cân bằng nên có cấu trúc: 0,09AA:0,42Aa:0,49aa
Để allele A biến mất khỏi quần thể thì các kiểu gen AA, Aa đều bị loại ra khỏi quần thể, tức là 50 cá thể thu được chỉ có KG aa.
Từ [1] ta có xác suất để một cơ thể có KG dị hợp là 0,49 nên 50 có thể sẽ có xác suất [0,49]^
Câu 16:. có một đột biến lặn trên NST thường làm cho mỏ dưới của gà dài hơn mỏ trên. Những con gà như vậy mổ được rất ít thức ăn nên rất yếu ớtững chủ chăn nuôi thường xuyên phải loại bỏ chúng ra khỏi đàn. Khi cho giao phối ngẫu nhiên 100 cặp gà bố mẹ có mỏ bình thường, một người chủ thu được1500 gà con, trong đó có 15 con gà biểu hiện đột biến trên. Giả xử ko co đột biến mới xảy ra, hãy cho biết có bao nhiêu gà bố mẹ là dị hợp tử về ĐB trên? Đáp án 40 Gọi n là số cá thể bố mẹ dị hợp [trong số 100 cặp =200 con]→ TS q = n/2x200 = n/ [1] theo gt thì q 2 = 15/1500=1/100→q = 1/10 [2] Từ [1] và [2] → n= 40 Bài 17: Một QT thực vật tự thụ, alen A quy định khả năng mọc được trên đất nhiễm kim loại nặng, a: không mọc trên đất nhiễm kim loại nặng. QT ở P có 0,16AA: 0,48Aa: 0,36aa. Khi chuyển toàn bộ QT này trồng ở đất nhiễm kim loại nặng, sau 2 thế hệ TS của mỗi alen là: A. A = 0,728 ; a = 0,272. B. A = 0,77 ; a = 0,23. C. A = 0,87 ; a = 0,13 D. A = 0,79 ; a = 0,21. Khi chuyển toàn bộ QT này trồng ở đất nhiễm kim loại nặng thì cây có KG aa sẽ chết. Nên tần sồ của q = q0/[1+n]= 0,36/[1+2,36] = 0 → p = 1-0 = 0 đáp án D
V/ CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN
Bài 1: Người ta thả 16 con sóc gồm 8 con đực và 8 con cái lên một hòn đảo. Tuổi sinh sản của sóc là 1 năm, mỗi con cái đẻ 6 con/năm. Nếu số lượng các cá thể trong QT vẫn bảo toàn và TL đực cái là 1 :1 thì sau 5 năm, số lượng cá thể của QT sóc là
- 4096 B. 4080 C. 16384 D. 16368
- gọi N 0 là số lượng cá thể của QT ở F 0
- S là số con / lứa
- với TL đực cái tạo ra ở mỗi thế hệ bằng nhau và số cá thể được bảo toàn thì ta thiết lập được công thức TQ về tổng số cá thể của QT ở thế hệ Fn :
Nn = N 0 [S+2]n/2n = 16. Quần thể mới cũng có thể được hình thành từ một quần thể lớn vào thời điểm số lượng cá thể giảm sút ở vào thế “cổ chai’. Ví dụ: Tần số của 2 alen không chịu tác động của chọn lọc trong một quần thể lớn là 0,7 A và 0,3 a. Quần thể này bị tiêu diệt gần hết sau một trận dịch, chỉ còn lại 4 cá thể có khả năng sinh con được. Hỏi xác suất để sau một số năm quần thể có 100% cá thể là AA [giả sử không xảy ra đột biến]. Lời giải: Cấu trúc di truyền quần thể là 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa = 1 Vì quần thể không bị chọn lọc và đột biến do đó từ 4 cá thể trở thành 100% AA thì 4 cá thể đó phải là AA. Xác suất 4 cá thể đều là AA là [0,49] 4 = 0, Vậy xác suất để sau một số năm quần thể có 100% cá thể AA là 5,76%
VI/ CÁC DẠNG BÀI TẬP KHÁC C©u 11. [1 ®iÓm] Gi¶ sö cã hai hßn ®¶o X vμ Y cïng ®−îc h×nh thμnh do ® ̧y ®¹i d−¬ng tråi lªn, vμo cïng mét thêi ®iÓm vμ ë cïng mét vÜ ®é. Sau mét thêi gian tiÕn ho ̧ ng−êi ta thÊy trªn ®¶o X cã sè l−îng loμi sinh vËt nhiÒu h¬n so víi ë ®¶o Y. H·y thö gi¶i thÝch nguyªn nh©n dÉn ®Õn sù kh ̧c biÖt vÒ sè l−îng c ̧c loμi trªn 2 ®¶o ®ã. C©u 11. [1 ®iÓm]
- §¶o X cã thÓ cã kÝch th−íc lín h¬n nhiÒu so víi kÝch th−íc ®¶o Y, v× thÕ sÏ nhËn ®−îc nhiÒu loμi di c− tõ ®Êt liÒn ra còng nh− cã thÓ cã nhiÒu vïng sinh th ̧i kh ̧c biÖt hay c ̧c vïng c ̧ch li ®Þa lÝ víi nhau khiÕn cho loμi míi dÔ ®−îc h×nh thμnh h¬n so víi ®¶o cã kÝch th−íc nhá. [0,5 ®iÓm]
- §¶o X cã kÝch th−íc lín nªn æ sinh th ̧i ®a d¹ng h¬n khiÕn sè l−îng loμi bÞ tuyÖt chñng trong qu ̧ tr×nh tiÕn ho ̧ do kh«ng th¾ng ®−îc trong qu ̧ tr×nh c¹nh tranh còng sÏ Ýt h¬n. §iÒu nμy còng gãp phÇn lμm cho sè l−îng loμi trªn ®¶o X nhiÒu h¬n. C©u 9.
H·y tr×nh bμy nh÷ng yÕu tè qui ®Þnh sù ®a h×nh di truyÒn cña quÇn thÓ sinh vËt giao phèi.
C©u 9. [1,0 ®iÓm]
Sù ®a h×nh di truyÒn cña quÇn thÓ sinh vËt thÓ hiÖn ë chç quÇn thÓ cã rÊt nhiÒu kiÓu gen kh ̧c nhau cïng tån t¹i. Sù ®a h×nh th−êng ®−îc nhËn biÕt b»ng tÇn sè c ̧c kiÓu gen dÞ hîp tö cao. C ̧c yÕu tè duy tr× sù ®a h×nh di truyÒn cña quÇn thÓ lμ: