Bài 21: Trạng thái cân bằng của quần thể giao phối ngẫu nhiên - Sinh học 12 nâng cao

Phần 1: Câu hỏi thảo luận

Câu hỏi Sinh 12 nâng cao Bài 21 trang 85: Hãy xác định tần số tương đối của các alen A và a ở thế hệ xuất phát và cấu trúc di truyền ở thế hệ tiếp theo qua ngẫu phối. Từ đó em rút ra nhận xét gì?

Đáp án:

- Vận dụng công thức tính tần số tương đối các alen, ta xác định được:

+ Tần số tương đối của alen A là: p = 0,36 + 0,48/2 = 0,6

+ Tần số tương đối của alen a là: q = 1 – 0,6 = 0,4

- Qua 2 thế hệ ngẫu phối tần số tương đối của các gen và alen không đổi.

- Cấu trúc di truyền của quần thế thế hệ tiếp theo:

0,36 AA: 0,48 Aa: 0,16 aa

=> Nhận xét: Quần thể thế hệ tiếp theo có cấu trúc p² + 2pq + q² = 1 nghiệm đúng công thức Hacđi – Vanbec, phản ánh trạng thái cân bằng di truyền của quần thể.

Câu hỏi Sinh 12 nâng cao Bài 21 trang 85: Quần thể này có ở trạng thái cân bằng di truyền không? Có nhận xét gì về cấu trúc di truyền của quần thể ở thế hệ tiếp theo sau khi diễn ra sự ngẫu phối?

Đáp án:

- Cấu trúc của quần thể ban đầu:

0,68 AA: 0,24 Aa: 0,08 aa

Quần thể không ở trạng thái cân bằng di truyền vì: Tỉ lệ kiểu gen không tương ứng với công thức Hacđi – Vanbec: p² + 2pq + q² = 1.

- Tần số tương đối của alen A: p = 0,68 + 0,24: 2 = 0,8

Tần số tương đối của alen a: q = 1 – 0,8 = 0,2

+ Cấu trúc di truyền của quần thể tiếp theo:

	0,8 A	0,2 a
0,8 A	0,64 AA	0,16 Aa
0,2 a	0,16 Aa	0,04 aa

→ 0,64 AA: 0,32 Aa: 0,04 aa = 1

+ Cấu trúc của quần thể di truyền nghiệm đúng với công thức Hacđi – Vanbec nên quần thể cân bằng di truyền.

→ Như vậy, một quần thể chưa đạt trạng thái cân bằng, nếu ngẫu phối một lần thì đạt trạng thái cân bằng, sau đó nếu tiếp tục ngẫu phối thì cấu trúc di truyền của quần thể không đổi qua các thế hệ (nếu không có áp lực tiến hóa).

Phần 2: Câu hỏi thảo luận

Bài 1 trang 87 sgk Sinh học 12 nâng cao: Nêu những đặc điểm của quần thể ngẫu phối.

Trả lời:

* Những đặc điểm của quần thể ngẫu phối:

- Quần thể giao phối được xem là đơn vị sinh sản, đơn vị tồn tại của loài trong. Chính mối quan hệ về sinh sản là cơ sở đảm bảo cho quần thể tồn tại trong không gian và theo thời gian.

- Quần thể giao phối nổi bật ở đặc điểm đa hình. Quá trình giao phối là nguyên nhân làm cho quần thể đa hình về kiểu gen. Vì vậy, đưa đến sự đa hình về kiểu hình. Các cá thể trong quần thể chỉ giống nhau ở những nét cơ bản, chúng sai khác nhau về nhiều chi tiết.

- Trong quần thể giao phối thì số gen trong cá thể rất lớn, số alen không phải là ít, bởi thể quần thể rất đa hình, khó mà tìm được 2 cá thể giống hệt nhau (trừ trường hợp sinh đôi cùng trứng).

- Tuy quần thể là đa hình nhưng một quần thể xác định được phân biệt với những quần thể khác cùng loài ở những tần số tương đối các alen, các kiểu gen và các kiểu hình.

- Giao phối ngẫu nhiên là nét đặc trưng giữa các cá thể trong quần thể.

Bài 2 trang 87: Nêu nội dung cơ bản của định luật Hacđi-Vanbec và cho ví dụ minh họa. Khi ở trạng thái cân bằng di truyền thì cấu trúc di truyền của quần thể như thế nào?

Trả lời:

- Nội dung của định luật Hacđi-Vanbec như sau: Thành phần kiểu gen và tần số tương đối các alen của quần thể ngẫu phối được ổn định qua các thế hệ trong những điều kiện nhất định.

- Ví dụ: Quần thể ban đầu có kiểu gen: 0,24 AA: 0,72 Aa: 0,04 aa

Tần số tương đối alen A: p = 0,24 + 0,72/2 = 0,6

Tần số tương đối alen a: q = 0,04 + 0,72/2 = 0,4

Cấu trúc quần thể ở thế hệ tiếp theo:

	0,6 A	0,4 a
0,6 A	0,36 AA	0,24 Aa
0,4 a	0,24 Aa	0,16 aa

→ 0,36 AA: 0,48 Aa: 0,16 aa

Qua các thế hệ ngẫu phối tiếp theo thì tần số tương đối của các alen và cấu trúc di truyền của quần thể không đổi.

- Khi ở trạng thái cân bằng di truyền thì cấu trúc di truyền của quần thể không đổi (trong những điều kiện nhất định) khi ngẫu phối.

Bài 3 trang 87: Nêu ý nghĩa và những điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi-Vanbec.

Trả lời:

- Ý nghĩa của định luật Hacđi-Vanbec:

+ Định luật Hacđi-Vanbec phản ánh trạng thái cân bằng di truyền trong quần thể. Nó giải thích tại sao trong thiên nhiên có những quần thể được duy trì ổn định qua thời gian dài.

+ Giá trị của thực tiễn: Xác định tần số tương đối của các kiểu gen và các alen từ tỉ lệ các kiểu hình. Từ đó, khi biết được tần số xuất hiện đột biến nào đó thì có thể dự tính xác suất bắt gặp thể đột biến đó trong quần thể, hoặc dự đoán các gen hay các đột biến có hại trong quần thể. Điều đó vô cùng quan trọng trong y học và chọn giống.

- Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi-Vanbec.

+ Số lượng cá thể lớn.

+ Có 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, chọn lọc, di nhập gen…

Bài 4 trang 87: Trong một quần thể ngô (bắp), cây bạch tạng (aa) chiếm 0,0025 trong tổng số cá thể của quần thể. Xác định cấu trúc di truyền của quần thể đó. Biết rằng quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền.

Trả lời:

Cây bạch tạng aa: 0,0025 → Tần số tương đối của alen a: q = √ 0,0025 = 0,05

→ Tần số tương đối của alen A: p = 1 – 0,05 = 0,95

Quần thể ở trạng thái cân bằng, nên: Cấu trúc di truyền của quần thể là:

(0,95)² AA: 2×0,95×0,05 Aa: (0.05)² aa

0.9025 AA: 0.095 Aa: 0,0025aa

Bài 5 trang 87: Một số quần thể có cấu trúc di truyền như sau:

a. 0,42 AA; 0,48 Aa; 0,10 aa

b. 0,25 AA; 0,50 Aa; 0,25 aa

c. 0,34 AA; 0,42 Aa; 0,24 aa

d. 0,01 AA; 0,18 Aa; 0,81 aa

Quần thể nào nêu trên ở trạng thái cân bằng di truyền? Xác định tần số tương đối của các alen ở mỗi quần thể.

Trả lời:

a. Cấu trúc di truyền của quần thể: 0,42 AA; 0,48 Aa; 0,10 aa → Quần thể chưa ở trạng thái cân bằng di truyền vì không nghiệm đúng với công thức Hacđi – Vanbec: p² + 2pq + q² = 1.

Tần số tương đối của alen A: p = 0,42 + 0,48/2 = 0,66

Tần số tương đối của alen a: q = 1 – 0,66 = 0,34

b. Cấu trúc di truyền của quần thể: 0,25 AA; 0,50 Aa; 0,25 aa → Quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền vì nghiệm đúng với công thức Hacđi – Vanbec: p² + 2pq + q² = 1.

Tần số tương đối của alen A: p = 0,25 + 0,5/2 = 0,5

Tần số tương đối của alen a: q = 1 – 0,5 = 0,5

c. Cấu trúc di truyền của quần thể: 0,34 AA; 0,42 Aa; 0,24 aa → Quần thể chưa ở trạng thái cân bằng di truyền vì không nghiệm đúng với công thức Hacđi – Vanbec: p² + 2pq + q² = 1.

Tần số tương đối của alen A: p = 0,34 + 0,42/2 = 0,55

Tần số tương đối của alen a: q = 1 – 0,55 = 0,45

d. Cấu trúc di truyền của quần thể: 0,01 AA; 0,18 Aa; 0,81 aa → Quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền vì nghiệm đúng với công thức Hacđi – Vanbec: p² + 2pq + q² = 1.

Tần số tương đối của alen A: p = 0,01 + 0,18/2 = 0,1

Tần số tương đối của alen a: q = 1 – 0,1 = 0,9

Bài 6 trang 87: Hãy chọn phương án trả lời đúng. Quần thể giao phối được xem là đơn vị sinh sản, đơn vị tồn tại của loài trong thiên nhiên vì

A. có sự giao phối ngẫu nhiên và tự do giữa các cá thể trong quần thể

B. không có sự cách li trong giao phối giữa các cá thể thuộc các quần thể khác nhau trong một loài.

C. không có sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các cá thể về mặt sinh sản.

D. sự giao phối trong nội bộ quần thể xảy ra không thường xuyên.

Trả lời:

Đáp án đúng là: A. có sự giao phối ngẫu nhiên và tự do giữa các cá thể trong quần thể

Bài trước: Bài 20: Cấu trúc di truyền của quần thể - Sinh học 12 nâng cao Bài tiếp: Bài 22: Chọn giống vật nuôi và cây trồng - Sinh học 12 nâng cao