Một quần thể được gọi là cân bằng di truyền khi thành phần KG của nó thoả mãn công thức
|
Show Giải Bài Tập Sinh Học 12 – Bài 21: Trạng thái cân bằng của quần thể giao phối ngẫu nhiên (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, cung cấp cho học sinh những hiểu biết khoa học về đặc điểm cấu tạo, mọi hoạt động sống của con người và các loại sinh vật trong tự nhiên: Trả lời 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 rút ra nhận xét gì? Lời giải: – Vận dụng công thức tính tần số tương đối các alen 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 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. Trả lời 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? Lời giải: – 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:
→ 0,64 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). Lời giải: – 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, do đó 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, vì 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, các kiểu hình. – Giao phối ngẫu nhiên là nét đặc trưng giữa các cá thể trong quần thể. Lời giải: – Nội dung: 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:
→ 0,36 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. Lời giải: – Ý nghĩa: Định luật Hacđi-Vanbec phản ánh trạng thái cân bằng di truyền trong quần thể. Nó giải thích vì 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 rất quan trọng trong y học và chọn giống. – Điều kiện nghiệm đúng: + 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… Lời giải: 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 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. Lời giải: 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 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. Lời giải: Đáp án A Một quần thể khi nào thì được gọi là cân bằng di truyền (cân bằng Hacđi – Vanbec)
Bài 23: Ôn tập phần di truyền họcCâu 7 trang 102 Sinh học 12: Một quần thể khi nào thì được gọi là cân bằng di truyền (cân bằng Hacđi – Vanbec)? Trả lời: Quảng cáo
- Quần thể được coi là cân bằng di truyền khi thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể di truyền ổn định qua các thế hệ sinh sản ngẫu phối. Quần thể đó tuân theo công thức sau: p2 + 2pq + q2 = 1 Trong đó: p là tần số alen trội q là tần số alen lặn (p + q = 1) Quảng cáo
Xem thêm các bài giải bài tập sách giáo khoa Sinh học lớp 12 ngắn nhất, hay khác: Một quần thể khi nào thì được gọi là cân bằng di truyền (cân bằng Hacđi- Vanbec)
Bài 7 (trang 102 SGK Sinh học 12): Một quần thể khi nào thì được gọi là cân bằng di truyền (cân bằng Hacđi- Vanbec)? Lời giải: Quảng cáo
Một quần thể được gọi là cân bằng di truyền khi tỉ lệ các kiểu gen thoả mãn công thức: p2AA + 2pqAa + q2aa = 1 Trong một quần thể lớn, ngẫu phối nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ ở trạng thái cân bằng và được duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác. Quảng cáo
Tham khảo lời giải các bài tập Sinh học 12 bài 23 khác:
I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1. Khái niệm: Quần thể ngẫu phối. - Quần thể ngẫu phối là quần thể sinh vật mà các cá thể trong quần thể giao phối 1 cách hoàn toàn ngẫu nhiên với nhau. - Quần thể giao phối là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng chung sống trong 1 khoảng không gian xác định, tồn tại trong 1 thời gian nhất định, trong đó các cá thể giao phối với nhau để sinh ra thế hệ sau hữu thụ. - Ở quần thể giao phối, các cá thể giao phối tự do với nhau (Các cá thể thuộc những quần thể khác trong cùng 1 loài thường không giao phối với nhau do cách li nhau bởi những điều kiện sống nhất định nhưng khi tiếp xúc với nhau, chúng vẫn có thể giao phối với nhau được). Những cá thể thuộc 2 loài khác nhau không giao phối được với nhau hoặc nếu có giao phối thì không có kết quả. 2. Đặc điểm của quần thể ngẫu phối. - Giao phối ngẫu nhiên là đặc trưng cơ bản của quần thể ngẫu phối (Các cá thể giao phối tự do với nhau). - Quan hệ nổi bật giữa các cá thể trong quần thể là quan hệ về mặt sinh sản. Do đó, quần thể ngẫu phối là đơn vị sinh sản của loài trong tự nhiên. - Đa dạng về kiểu gen, kiểu hình. - Mỗi 1 quần thể ngẫu phối được phân biệt với các quần thể khác của cùng 1 loài ở tần số các alen, tần số kiểu gen và tần số các kiểu hình trong quần thể. - Tần số tương đối của các alen về 1 hoặc vài gen điển hình nào đó là dấu hiệu đặc trưng cho sự phân bố về các kiểu gen, kiểu hình trong quần thể đó. - Trong những điều kiện nhất định, tần số tương đối của các alen và thành phần kiểu gen của quần thể được duy trì ổn định qua các thế hệ. 3. Tính đa dạng của quần thể ngẫu phối - Tính đa dạng của quần thể ngẫu phối là sự đa dạng về kiểu gen, kiểu hình của các cá thể trong quần thể, cụ thể ở quần thể ngẫu phối, các cá thể chỉ giống nhau các nét cơ bản, sai khác nhiều về chi tiết. - Nguyên nhân tính đa hình của quần thể: + Do quá trình đột biến đã tạo ra rất nhiều alen khác nhau trong cùng 1 kiểu gen, là cơ sở tạo ra nhiều kiểu gen khác nhau. + Do quá trình giao phối, các kiểu gen khác nhau có thể giao phối với nhau tạo ra được 1 lượng biến dị di truyền rất lớn. + Do hiện tượng trao đổi chéo (hoán vị gen), hiện tượng tương tác gen giữa các cá thể trong quần thể đã tạo ra nguông biến dị tổ hợp cho quần thể. + Do hiện tượng di nhập gen (cá thể, giao tử). 4. Định luật Hacdi Vanbec - Nội dung: Trong những điều kiện nhất định, trong quần thể giao phối thành phần kiểu gen và tần số tương đối của các alen được di truyền ổn định qua các thế hệ. - Điều kiện nghiệm đúng: + Số lượng cá thể của quần thể lớn (quần thể có kích thước lớn) + Các cá thể trong quần thể giao phối với nhau 1 cách ngẫu nhiên + Các loại giao tử và các loại kiểu gen phải có sức sống, khả năng sinh sản ngang nhau (nghĩa là không có chọn lọc tự nhiên). + Không xảy ra đột biến. (Nếu xảy ra đột biến thì tần số đột biến thuận bằng tần số đột biến nghịch: A đột biến thành a là đột biến thuận, a đột biến thành A là đột biến nghịch). + Quần thể phải được cách li với các quần thể khác thuộc cùng loài (không có sự di nhập gen giữa các quần thể). - Ý nghĩa của định luật: + Lí luận: Phản ánh trạng thái cân bằng di truyền của quần thể. Nó giải thích tại sao trong tự nhiên có những quần thể được di truyền ổn định qua thời gian dài. + Thực tiễn: Khi biết được 1 quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì từ tỉ lệ kiểu hình, ta có thể tính được tần số tương đối của các alen, tần số tương đối của kiểu gen. Ngược lại, khi biết được tần số của các alen có thể tính được tần số của các kiểu gen và tỉ lệ kiểu hình trong quần thể. => Như vậy, với y học, chọn giống, khi biết được tần số xuất hiện của đột biến nào đó, ta tính được xác suất bắt gặp thể đột biến đó trong quần thể. Đây là cơ sở dự đoán sự tiềm tàng của các gen hay cá đột biến có hại trong quần thể. 5. Công thức: áp dụng cho quần thể ngẫu phối (quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền). Xét 1 gen gồm 2 alen (A, a) => quần thể có 3 kiểu gen: AA, Aa, aa. Gọi tần số tương đối của các kiểu gen trên lần lượt là d, h, r. Trong quần thể ngẫu phối, sự giao phối xảy ra giữa cá thể có cùng kiểu gen hoặc có kiểu gen khác nhau. Như vậy, trong quần thể, có nhiều cặp lai khác nhau. Có nhiều phép lai trong quần thể:
AA: d2 + dh + ¼ h2 ; Aa: dh + hr + 2dr + ½ h2 ; aa: hr + r2 + ¼ h2. - Với tần số alen A là p, tần số alen a là q thì cấu trúc di truyền của quần thể là p2 AA : 2pq Aa : q2 aa với (p + q)2 =1. Tần số này có khuynh hướng không đổi qua các thế hệ ngẫu phối tiếp theo. Do vậy, công thức p2 + 2pq + q2 được gọi là cấu trúc di truyền của quần thể ở trạng thái cân bằng. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỖi DẠNG Dạng 1: BIẾT CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ XÁC ĐỊNH TẦN SỐ CÁC ALEN a1) Phương pháp giải Ta cần lưu ý một số vấn đề: + Thuật ngữ cấu trúc di truyền ⇔ tần số kiểu gen ⇔Tỉ lệ các loại kiểu gen trong quần thể. + Tần số các alen ⇔ tỉ lệ giao tử đực, cái mang gen khác nhau trong quần thể. Xét 1 gen có 2 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 2 alen có tần số tương đối trên hình thành quần thể có cấu trúc di truyền sau:  ⇒ Cấu trúc di truyền của quần thể: p2 (AA) + 2pq (Aa) + q2 (aa) = 1 Do vậy: p(A) = p2 + pq; q (a) =p2 + pq. a2) Bài tập vận dụng Tính tần số tương đối các alen của mỗi quần thể có thành phần kiểu gen sau: 1) Quần thể 1: 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa 2) Quần thể 2: 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa 3) Quần thể 3: 0,5625AA : 0,375Aa : 0,0625aa Hướng dẫn giải Gọi p(A): Tần số tương đối của alen A q(a): Tần số tương đối của alen a p(A) + q(a) = 1 1) Quần thể 1: p(A) = 0,64 + (0,32 : 2) = 0,8 Suy ra q (a) = 1 - 0,8 = 0,2 2) Quần thể 2: p(A) = 0,36 + (0,48 : 2) = 0,6 Suy ra q (a) = 1 - 0,6 = 0,4 3) Quần thể 3: p(A) = 0,5625 + (0,375 : 2) = 0,75 Suy ra q (a) = 1 - 0,75 = 0,25 b) Dạng 2: + BIẾT TẦN SỐ TƯƠNG ĐỐI CÁC ALEN. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN KIỂU GEN VÀ TẦN SỐ KIỂU HÌNH + XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI CÂN BẰNG CỦA QUẦN THỂ + ĐIỀU KIỆN ĐỂ QUẦN THỂ ĐẠT CÂN BẰNG b1) Phương pháp giải + Khi biết tần số tương đối các alen lúc đạt cân bằng, ta lập bảng tổ hợp giao tử, suy ra thành phần kiểu gen của quần thể từ đó biết được tần số kiểu hình. + Căn cứ vào thành phần kiểu gen của quần thể ta xác định trạng thái cân bằng theo hai trường hợp sau: • Thành phần kiểu gen của quần thể đạt trạng thái cân bằng khi: p2.q2 = • Thành phần kiểu gen của quần thể chưa đạt trạng thái cân bằng khi: p2.q2 ≠ + Điều kiện để một quần thể chưa đạt cân bằng trở nên cân bằng là: Cho ngẫu phối qua một thế hệ. b2) Bài tập vận dụng Một quần thể có thành phần kiểu gen là 0,7AA : 0,2Aa : 0,1 aa 1) Xác định trạng thái cân bằng về thành phần kiểu gen của quần thể trên. 2) Cấu trúc di truyền của quần thể được viết như thế nào khi đạt trạng thái cân bằng về thành phần kiểu gen? Hướng dẫn giải 1)Trạng thái cân bằng về thành phần kiểu gen: Quần thể chưa đạt trạng thái cân bằng, vì: 0,7 . 0,1 ≠ 2) Tần số các alen của quần thể bố mẹ: p (A) = 0,7 + 0,1 = 0,8; q (a) = 1 - 0,8 = 0,2 Kết quả ngẫu phối giữa thế hệ bố mẹ Thành phần kiểu gen của F1 là: 0,64 AA : 0,32Aa : 0,04aa. - Cấu trúc di truyền của F1 đã đạt trạng thái cân bằng, vì: 0,64 . 0,04 = c) Dạng 3: BIẾT TẦN SỐ KIỂU HÌNH CỦA QUẦN THỂ LÚC CÂN BẰNG. XÁC ĐỊNH TẦN SỐ CỦA CÁC ALEN VÀ VIẾT THÀNH PHẦN KIỂU GEN CỦA QUẦN THỂ c1) Phương pháp giải Dựa vào tỉ lệ kiểu hình mang tính trạng lặn của đề cho, ta xác định tần số tương đối của alen lặn trước rồi suy ra tần số của alen trội sau: q2 (aa) = tỉ lệ % kiểu hình lặn ⇒ q (a) rồi suy ra P (A) = 1 - q (a). c2) Bài tập vận dụng Ở một quần thể sóc, A qui định lông dài, a qui định lông ngắn, gen trên NST thường. Một quần thể lúc cân bằng về thành phần kiểu gen có 3200 con, trong đó có 2912 Còn lông dài. 1) Xác định tần số tương đối các alen A và a. 2) Viết thành phần kiểu gen của quần thể. 3) Số cá thể lông dài kiểu gen dị hợp bằng bao nhiêu? Hướng dẫn giải 1) Tần số A, a: Gọi: p(A): tần số của alen A q(a): tần số của alen a.p(A) + q(a) = 1 . Số lượng sóc có kiểu hình lông ngắn: 3200 - 2912 = 288 Tỉ lệ sóc kiểu hình lông ngắn, kiểu gen aa: (288 : 3200) x 100% = 9% Ta có: q2 (aa) = 9% = 0,09 = (0,3)2 Suy ra q(a) = 0,3 ; p(A) = 1 - 0,3 = 0,7 2) Thành phần kiểu gen của quần thể lúc cân bằng: 3) Số lượng sóc có kiểu gen dị hợp: 3200 x 0,42 = 1344 cá thể. d) Dạng 4: TRƯỜNG HỢP TẦN SỐ TƯƠNG ĐỐI CÁC ALEN CỦA PHẦN ĐỰC VÀ PHẦN CÁI TRONG QUẦN THỂ KHÁC NHAU d1) Phương pháp giải - Lập bảng ngẫu phối của P, xác định cấu trúc di truyền của F1 theo ẩn số đã đặt. - Dựa vào tính chất: Quần thể F1 thu được do ngẫu phối P, chưa đạt cân bằng thành phần kiểu gen với tần số các alen như thế nào, thì sau đó ngẫu phối F1 thu được F2 cân bằng, tần số các alen của F2 giống với tần số các alen của F1. - Từ thành phần kiểu gen của quần thể F2 lúc đạt cân bằng, ta xác định tần số tương đối các alen và đó cũng là tần số các alen của F1. Do vậy, ta lập được hệ phương trình hai ẩn, rồi giải tìm ẩn số. d2) Bài tập vận dụng Cho biết tần số alen A của phần cái trong quần thể P là 0,7. Qua ngẫu phối thu được quần thể F2 đạt trạng thái cân bằng với cấu trúc 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa. 1) Tần số các alen A và a của phần đực trong quần thể P bằng bao nhiêu? 2) Viết thành phần kiểu gen của quần thể F1, lúc chưa đạt trạng thái cân bằng. Biết cặp alen nằm trên NST thường. Hướng dẫn giải 1) Tần số alen của phần cái là A : a = 0,7 : 0,3. - Gọi p’: Tần số alen A của phần đực; - Sau khi ngẫu phối giữa P, thu được F1 chưa đạt cân bằng với cấu trúc di truyền là: P: F1 : 0,7p’ AA + 0,3p’ Aa + 0,7q’ Aa + 0,3q’ aa = 1. - Tần số alen A, a của F1 cũng bằng của F2: p' + q' = 1 ⇒ q' = 1 - p' (2) Thay (2) vào (1). Giải ra ta được p’ = 0,9 ⇒ q’ = 1 - 0,9 = 0,1. 2) Cấu trúc di truyền quần thể F1, lúc chưa đạt cân bằng: P: |
