Sinh học 12 Bài 17: Cấu trúc di truyền và quần thể (tiếp theo)

a. Khái niệm

• 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
• Quần thể ngẫu phối được xem là đơn vị sinh sản, đơn vị tồn tại của loài trong tự nhiên
• Quá trình giao phối ngẫu nhiên là nguyên nhân làm cho quần thể đa hình (đa dạng) về kiểu gen và kiểu hình
• Các quần thể ngẫu phối được phân biệt với các quần thể khác cùng loài bởi tần số tương đối các alen, các kiểu gen, các kiểu hình

b. Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối

• Các cá thể giao phối tự do với nhau
• Quần thể giao phối đa dạng về kiểu gen và kiểu hình
• Quần thể ngẫu phối có thể duy trì tần số các kiểu gen khác nhau trong quần thể không đổi qua các thế hệ trong những điều kiện nhất định

- Một quần thể được gọi là đang ở trạng thái cân bằng di truyền khi tỉ lệ các kiểu gen (thành phần kiểu gen) của quần thể tuân theo công thức sau:

            p² + 2pq + q² = 1     

    p: tần số alen trội, q: tần số alen lặn (p + q  = 1)

- Định luật hacđi vanbec

+ Nội dung: Trong những điều kiện nhất định, tần số tương đối của các alen và thành phần kiểu gen của quần thể ngẫu phối được duy trì ổn định qua các thê hệ. ​​Khi xảy ra ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân bằng theo định luật Hacđi – Vanbec. Khi đó thỏa mãn đẳng thức: p²AA + 2pqAa + q²aa = 1. Trong đó : p là tần số alen A, q là tần số alen a, p + q = 1

+ Điều kiện nghiệm đúng

•  Quần thể phải có kích thước lớn, số lượng cá thể nhiều
• Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau 1 cách ngẫu nhiên.
• Không có đột biến chọn lọc tự nhiên
• Không có đột biến
• Không có sự di- nhập gen giữ các quần thể

+ Ý nghĩa của đinh luật Hac đi-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.

- Tuy nhiên trên thực tế rất khó có thể đáp ứng được tất cả các điều kiện trên nên tần số alen và thành phần kiểu gen của một quần thể liên tục bị biến đổi

Phương pháp giải 

- Gọi p là tần số tương đối của alen A

- Gọi q là tần số tương đối của alen a

                            p +q = 1

- Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng:

                            p² AA + 2pqAa + q² aa

⇒ Như vậy, trạng thái cân bằng của quần thể phản ánh mối tương quan sau:

                            p²q² = (2pq/2) x 2  

- Xác định hệ số p², q², 2pq  

• Thế vào p²q² = (2pq/2) x 2  quần thể cân bằng
• Thế vào p²q² # (2pq/2) x 2  quần thể không cân bằng

Một quần thể có cấu trúc di truyền là: 0.68AA + 0.24 Aa + 0.08 aa = 1

Tính tần số tương đối của các alen của quần thể trên? Quần thể trên có cân bằng không?

Hướng dẫn giải

Tần số tướng đối của alen A pA= 0,68+ 0,24/2= 0,8

Tần số tương đối của alen a qa= 0,08 + 0,24/2= 0,2

⇒ pA+ qa = 1

⇒ Quần thể cân bằng

Phương pháp giải

Cấu trúc di truyền của quần thể: 

Ở gà, cho biết các kiểu gen: AA qui định lông đen, Aa qui định lông đốm, aa qui định lông trắng. Một quần thể gà có 410 con lông đen, 580 con lông đốm, 10 con lông trắng.

a. Cấu trúc di truyền của quần thể nói trên có ở trạng thái cân bằng không?

b. Quần thể đạt trạng thái cân bằng với điều kiện nào?

c. Xác định cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng?

Hướng dẫn giải

a. Cấu trúc di truyền của quần thể được xác định dựa vào tỉ lệ của các kiểu gen:

• Tổng số cá thể của quần thể:  580 + 410 + 10 =1000
• Tỉ lệ thể đồng hợp trội AA  là: 410 : 1000 = 0,41
• Tỉ lệ thể dị hợp Aa là: 580 : 1000 = 0,58 
• Tỉ lệ thể đồng hợp lặn aa là: 10 : 1000 = 0.01

Cấu trúc di truyền của quần thể như sau: 0.41 AA  +  0.58aa  +  0.01aa

Cấu trúc này cho thấy quần thể không ở trạng thái cân bằng vì

                                     0,41  x  0,01  ≠ (0,58/2)²    

b. Điều kiện để quần thể đạt vị trí cân bằng di truyền khi quá trình ngẫu phối diễn ra thì ngay ở thế hệ tiếp theo quần thể đã đat sự cân bằng di truyền

c. Tần số alen A là: 0,41 + 0,58/2= 0.7

    Tần số của alen a là:1 - 0.7= 0,3

Sau khi quá trình ngẫu phối xãy ra thì cấu trúc di truyền của quần thể ở thể hệ sau là:

    (0,7A: 0,3a) x (0,7A: 0,3a) ⇒ 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa

Với cấu trúc trên quần thể đạt trạng thái cân bằng vì thoả mãn

    (0,9)^2 AA + 2(0,7 x 0,3) Aa + (0,3)² aa

Phương pháp giải

• Nếu  biết tỷ lệ kiểu hình trội => Kiểu hình lặn = 100% - Trội.
• Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể có kiểu hình lặn : Tổng số cá thể  trong quần thể 
• Từ tỷ lệ kiểu gen đồng lặn ⇒ Tần số tương đối của alen lặn (q)

⇒ Tần số tương đối của alen trội tức tần số p.

Áp dụng công thức định luật p² AA + 2pq Aa + q² aa = 1 => cấu trúc di truyền quần thể

Quần thể ngẫu phối có thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân bằng với 2 loại kiểu hình là hoa đỏ(do B trội hoàn toàn quy định) và hoa trắng(do b quy định). Tỷ lệ hoa đỏ 84%. Xác định cấu trúc di truền của quần thể?

Hướng dẫn giải

• Gọi p tần số tương đối của alen B;  q tần số tương đối alen b
• % hoa trắng bb = 100% -  84% = 16% = q2 ⇒ q = 0,4  ⇒ p = 0,6

Áp dụng công thức định luật p² BB + 2pq Bb + q² bb = 1

 ⇒ Cấu trúc di truyền quần thể: 0.62 BB + 2.0,6.0,4 Bb + 0,42 bb = 0,36BB + 0,48Bb + 0,16bb = 1

Câu 1: Một quần thể người có tần số người bị bệnh bạch tạng là 1/10000.Giả sử quần thể này cân bằng di truyền.

- Hãy tính tần số các alen và thành phần các kiểu gen của quần thể. Biết rằng, bệnh bạch tạng là do một gen lặn nằm trên NST thường quy định.

- Tính xác suất để hai người bình thường trong quần thể này lấy nhau sinh ra người con đầu lòng bị bệnh bạch tạng.

Câu 2: Ở ngô, alen A quy định hạt vàng và alen a quy định hạt trắng. Một rẫy ngô có 1000 cây, mỗi cây có 2 bắp, trung bình mỗi bắp có 200 hạt. Giả sử quá trình thụ phấn thế hệ P có sự tham gia của 70% loại giao tử đực A, 30% loại giao tử đực a và 40% loại giao tử cái a, 60% loại giao tử cái A. Tính:

a) Thành phần kiểu gen của quần thể p và số hạt ngô mỗi loại thu được.

b) Chọn ngẫu nhiên một số hạt ngô đem gieo, giả sử với số lượng lớn, tần số kiểu gen AA : Aa : aa vẫn không đổi, sự ngẫu phối xảy ra với xác suất như nhau ở mỗi loại giao tử, không có áp lực của chọn lọc và đột biến. Thành phần kiểu gen của quần thể F1 như thế nào?

c) Nếu như các thế hệ kế tiếp liên tiếp bị sâu bệnh phá hoại, đến thế hệ F9 thì quần thể đạt trạng thái cân bằng mới với tần số kiểu gen Aa gấp đôi tần số kiểu gen aa. Tính tần số của các alen A và a ở F9.

Câu 3: 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?

Câu 1: Quần thể ngẫu phối được xem là đơn vị sinh sản, đơn vị tồn tại của loài trong tự nhiên vì

A. mỗi quần thể có số lượng cá thể ổn định tương đối qua các thế hệ

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

C. mỗi quần thể chiếm một khoảng không gian xác định. Có sự giao phối ngẫu nhiên và tự do giữa các cá thể trong cùng một quần thể và cách li tương đối với các cá thể thuộc quần thể khác.

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

Câu 2: Trong một quần thể ngẫu phối đã cân bằng di truyền thì từ tỉ lệ kiểu hình có thể suy ra

A. vốn gen của quần thể

B. tần số của các alen và tỉ lệ các kiểu gen

C. thành phần các gen alen đặc trưng của quần thể

D. tính ổn định của quần thể

Câu 3: Trong quần thể ngẫu phối khó tìm được hai cá thể giống nhau vì

A. một gen thường có nhiều alen

B. số biến dị tổ hợp rất lớn

C. các cá thể giao phối ngẫu nhiên và tự do

D. số gen trong kiểu gen của mỗi cá thể rất lớn

Câu 4: Trong một quần thể ngẫu phối, không có chọn lọc, không có đột biến, tần số của các alen thuộc một gen nào đó

A. không có tính ổn định và đặc trưng cho từng quần thể

B. chịu sự chi phối của quy luật tương tác gen

C. chịu sự chi phối của các quy luật di truyền liên kết và hoán vị gen

D. có tính ổn định và đặc trưng cho từng quần thể

Sau khi học xong bài này các em cần:

• Phát biểu được nội dung; nêu được ý nghĩa và những điều kiên nghiệm đúng của định luật Hacđi – Vanbec.
• Xác định đươc cấu trúc của quần thể khi ở trạng thái cân bằng di truyền
• Biết xác định tần số của các alen
• Giải thích được thế nào là trạng thái cân bằng di truyền của một quần thể
• Nêu được điều kiện cân bằng di truyền về thành phần kiểu gen đối với một gen nào đó và ý nghĩa của định luật Hacđi – Vanbec