BÀI 17: CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ (tiếp theo 2)

BÀI 17: CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ (tiếp theo)

I. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ NGẪU PHỐI

1. Quần thể ngẫu phối

- 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

2. Định luật Hacđi-Vanbec và trạng thái cân bằng di truyền của quần thể

- Trong những điều kiện nhất định thì trong lòng 1 quần thể giao phối tần số tương đối của các alen ở mỗi gen có khuynh hướng duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác.

- Gọi p là tần số tương đối của alen A

- Gọi q là tần số tương đối của alen a

- Quần thể được gọi là cân bằng di truyền khi đáp ứng được công thức:

p² AA + 2pq Aa + q² aa = 1

p²: tần số kiểu gen AA

2pq: tần số kiểu gen Aa

q²: tần số kiểu gen aa

Ví dụ: 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?

II. ĐIỀU KIỆN NGHIỆM ĐÚNG CỦA ĐỊNH LUẬT HACĐI – VANBEC

- 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 và chọn lọc tự nhiên.

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

BÀI TẬP

Câu 1. Nêu đặc điểm cơ bản của quần thể ngẫu phối

Lời giải

- Quần thể ngẫu phối rất đa hình về mặt di truyền, tức là có rất nhiều biến dị di truyền. Do các cá thể giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên nên tạo ra rất nhiều biến dị tổ hợp

Câu 2. 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?

Lời giải

- Nội dung: Trong những điều kiện xác định, trong lòng một quần thể giao phối, tần số tương đối các alen và thành phần kiểu gen của quần thể có xu hướng không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác.

- Khi ở trạng thái cân bằng di truyền thì cấu trúc di truyền của quần thể có dạng: p²AA: 2pqAa: q²Aaa

- Ví dụ: một quần thể ở trạng thái cân bằng có cấu trúc di truyền như sau: 0,49AA: 0,42Aa: 0,09aa

Câu 3. Nêu ý nghĩa và những điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi – Vanbec.

Lời giải

- Quần thể ngẫu phối luôn đạt cân bằng về mặt di truyền theo định luật Hacđi – Vanbec nếu thỏa các điều kiện sau:

+ Không có đột biến xảy ra hoặc nếu có thì tần số đột biến thuận (Aa) phải bằng tần số đột biến nghịch (aA)

+ Không có CLTN hay các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống như nhau

+ Không có hiện tượng di nhập gen giữa các quần thể

+ Kích thước quần thể phải lớn để đảm bảo sự giao phối ngẫu nhiên

- Định luật Hacđi – Vanbec giải thích sự tồn tại lâu dài của một số quần thể ngẫu phối trong tự nhiên. Nếu ta biết được tần số tương đối của các alen trong quần thể ta có thể dự đoán được tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình và ngược lại.

Câu 4. Thế nào là trạng thái cân bằng của quần thể? Những mối tương quan cơ bản nào trong quần thể và trong quần xã đảm bảo cho trạng thái cân bằng của quần thể.

Lời giải

1/ Trạng thái cân bằng của quần thể:

- Khái niệm: Mỗi quần thể sống trong 1 môi trường xác định đều có xu hướng tự điều chỉnh số lượng cá thể ở một trạng thái ổn định gọi là trạng thái cân bằng của quần thể.

- Ví dụ: Số lượng các thể của quần thể gia tăng do nguồn thức ăn phong phú, vượt khỏi mức bình thường. Số lượng cá thể vọt cao khiến sau 1 thời gian nguồn thức ăn trở nên thiếu hụt, nơi ở và nơi đẻ không đủ, nhiều cá thể bị chết. Quần thể lại được điều chỉnh trở về mức bình thường ban đầu.

2/ Mối tương quan:

- Cơ chế điều hoà quần thể ở trạng thái cân bằng là sự thống nhất tương quan giữa tỷ lệ sinh sản và tỷ lệ tử vong, nhờ đó mà tốc độ sinh trưởng của quần thể được điều chỉnh.

- Trong quần xã, cơ chế điều hoà trạng thái cân bằng của quần thể là mối tương quan sinh học giữa các loài thể hiện trong quan hệ thức ăn một cách hợp lý.

Bài 5: Nêu đặc điểm cơ bản của quần thể ngẫu phối.

Lời giải

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.

Bài 6: Một quần-thể bao gồm 120 cá thể có kiểu gen AA, 400 cá thể có kiểu gen Aa và 680 cá thể có kiểu gen aa. Hãy tính tần số của các alen A và a trong quần-thể và cho biết quần-thể có cân bằng về thành phần kiểu gen hay không?

Lời giải

Cách tính tần số alen như sau:

Tần số alen trội A được tính bằng số lượng cá thể có kiểu gen đồng hợp tử AA + 1/2 số cá thể có kiểu gen dị hợp tử rồi chia cho tổng số cá thể trong quần-thể. Cụ thể trong bài này tần số alen p(A) = (120 + 200)/ (120+ 400+ 680) = 0,266 Vì quần-thể chỉ có 2 loại alen nên tần số alen a sẽ bằng 1- 0,266 = 0,734. Muốn biết quần.thể có cân bằng di truyền hay không ta áp dụng công thức p² + 2pq + q² = 1 đế xác định thành phần kiểu gen của quần.hể ở trạng thái cân bằng rồi so với thành phần kiểu gen thực tế của quần.thể.

Một quần-thế có 120 cá thể có kiểu gen AA, 400 cá thể có kiểu gen Aa và 680 cá thế có kiểu gen aa.

Để xét xem quần-thể này hiện có cân bằng di truyền hay không cần tính tần số của các alen sau đó áp dụng vào công thức: p²(AA) + 2pq(Aa) + q²(aa) = I đế xem tần số các kiểu gen có khi cân bằng có giống với thành phần kiểu gen khi ta đang xét hay không.

Cụ thể cách tính như sau: gọi tần số alen A là p và alen a là q. Ta có p = [(120 X 21 + 400]/ (120 + 400 + 680) X 2 = 640/ 2400 = 0,267. Do vậy q = 0,733.

Nếu Q.thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì tần số các kiểu gen phải thoả mãn công thức p²(AA) + 2pq(Aa) + q²(aa) = I và phải có tần số cụ thể là 0,071 AA:

0,392 Aa: 0.537 aa. Trong khi đó tần số các kiểu gen thực tế là AA = 120/1200 = 0,1 ; Aa = 400/1200 = 0.333 và aa = 680/1200 = 0,567. Như vậy. có thể nói Q.thể không cân bằng di truyền.

Hay cách kiểm tra khác như sau:

Cụ thể trong Q.thể này nếu ở trạng thái cân bằng di truyền thì thành phần kiểu gen phải là:

(0T266)²AA + 2 (0,266) (0,743) Aa + (0,734)- aa = I

→ 0,07 AA + 0,39 Aa + 0,54 aa = I.

Trong khi đó thành phần kiểu gen thực tế của Q/thế là: p² A A =120/ (120 + 400 + 680) = 0,1 -> 2pq Aa = 400/ 1200 = 0,33 q-aa = 680/1200 =0,57.

Như vậy tần số các kiêu gen của quần/thể khá khác biệt so với tần số các kiểu gen ở trạng thái cân bằng di truyền. Do vậy có thể nói quần/thể không ở trạng thái cân bằng di truyền. Tuy nhiên, để kết luận xem sự sai khác về tần số kiểu gen của quần/thể có thực sự sai khác (có ý nghĩa thống kê) với tần số kiểu gen của quần/thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì chúng ta phải áp dụng thuật toán thống kê. Việc áp dụng thuật toán thống kê vượt ra khỏi chương trình nên không cần học sinh phải vận dụng.

Bài 7: Hãy chọn phương án đúng.

Quần thể nào trong các quần-thể nêu dưới đây ở trạng thái cân bằng di truyền?

A. Quần thể 1

B. Quần thể 2

C. Quần thể 3

D. Quần thể 1 và 3

E. Quần thể 4

Lời giải

Đáp án đúng D. Quần thể 1 và 3.

Bài 8*: Các gen di truyền liên kể với giới tính có thể đạt được trạng thái cân bằng Hacđi – Vanbec hay không nếu tần số alen ở hai giới là khác nhau? Giải thích?

Lời giải

Gen trên nhiễm sắc thể giới tính sẽ không thể cân bằng di truyền sau một thế hệ giao phối ngẫu nhiên khi tần số alen ở hai giới la không như nhau trong thế hệ bố mẹ. Vì: trong một quầnthể, gen A chỉ có hai alen A và a với tần số alen A và a tương ứng là p và q, thì quầnthể được gọi là cân bằng di truyền hay còn gọi là cân bằng Hacđi-Vanbec khi thoả mãn công thức về thành phần kiểu gen như sau:

Thành phần kiểu gen: P²AA + 2pqAa + q²aa = 1

Với p² là tần số kiểu gen AA; 2pq là tần số kiểu gen Aa còn q² là tần số kiểu gen aa.

Trạng thái cân bằng Hacđi – Vanbec không chỉ giowsi hạn cho trường hợp một 1 gen có 2 alen mà có thể mở rộng cho trường hợp một gen có nhiều alen trong quần thể.

Để quần thể có thể ở trạng thái cân bằng di truyền được thì cần một số điều kiện sau:

(1) quần thể phải có kích thước lớn;

(2) các cá thể trong quần-thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên;

(3) các cá thể có kiểu gen khác nhau phải có sức sống và khả năng sinh sản như nhau (không có chọn lọc tự nhiên);

(4) đột biến không xảy ra hay có xảy ra thì tần số đột biến thuận phải bằng tần số đột biến nghịch và

(5) quần thể phải được cách li với các quần thể khác (không có sự di nhập gen giữa các quần thể).

BÀI TẬP TỰ LUẬN

Câu 15: Ở 1 quần thể động vật, xét 1 gen gồm 2 alen A và a nằm trên NST thường. Ở thế hệ xuất phát (P), khi chưa xảy ra ngẫu phối có tần số alen A ở giới đực trong quần thể là 0,8 ; tần số alen A ở giới cái là 0,4. Nếu quần thể này thực hiện ngẫu phối, có bao nhiêu dự đoán sau đây đúng?

(1) Sau 1 thế hệ ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền.

(2) Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng di truyền sẽ là 0,36AA + 0,48Aa + 0,16aa = 1.

(3) Tần số kiểu gen đồng hợp là 32% sau 1 thế hệ ngẫu phối.

(4) Tần số alen A = 0,6 ; a = 0,4 duy trì không đổi từ P đến F₂

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

Câu 16: Cho biết ơ 1 loài thực vật tự thụ phấn, alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng, Thế hệ xuất phát (F₀) gồm 90% số cây hoa đỏ và 10% số cây hoa trắng. Thế hệ F₁ gồm 84% số cây hoa đỏ và 16% số cây hoa trắng. Theo lí thuyết, dự đoán nào sau đây đúng?

A. Cấu trúc di truyền ở thế hệ F₀ là: 0,24AA : 0,66Aa : 0,1aa.

B. Tỉ lệ cá thể đồng hợp ở F₁ chiếm 88%.

C. Tỉ lệ cá thể dị hợp ở F₂ chiếm 33%.

D. Tỉ lệ cá thể đồng hợp trội ở F₂ ít hơn tỉ lệ cá thể đồng hợp trội ở F₁.

Câu 17: Cho các nội dung sau:

(1) Phản ánh trạng thái động của quần thể.

(2) Từ tỉ lệ kiểu hình suy ta tỉ lệ các kiểu gen và tần số tương đối của các alen.

(3) Từ tần số tương đối của các alen đã biết có thể dự đoán tỉ lệ các loại kiểu gen và kiểu hình trong quần thể.

(4) Giải thích được tại sao trong thiên nhiên có những quần thể đã duy trì ổn định trong thời gian dài.

Những nội dung nào ở trên là ý nghĩa của định luật Hacđi – Vanbec?

A. (1), (2), (3) và (4)

B. (1), (2) và (4)

C. (2), (3) và (1)

D. (2), (3) và (4)

Câu 18: Khi nói về di truyền quần thể, phát biểu nào sau đây đúng?

A. Quần thể ngẫu phối có tần số các kiểu gen và tần số các alen luông được duy trì không đổi qua các thế hệ.

B. Quần thể ngẫu phối thường kém thích nghi hơn quần thể tự phối.

C. Trong quần thể tự phối, tần số các alen thường không thay đổi qua các thế hệ.

D. Tần số các alen trong quần thể ngẫu phối thường ổn định dưới tác dụng của CLTN và đột biến.

Câu 19: Trong các phát biểu dưới đây về di truyền quần thể, có bao nhiêu phát biểu không đúng?

(1) Quá trình giao phối gần ở động vật hay tự thụ phấn ở thực vật thường là tăng tần số alen trội, làm giảm tần số alen lặn.

(2) Quá trình giao phối thường là cho quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền.

(3) Nếu quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì có thể dựa vào kiểu hình để suy ra tần số của các alen trong quần thể.

(4) Tự thụ phấn luôn dẫn đến thoái hóa giống.

(5) Quá trình tự thụ phấn qua nhiều thế hệ làm phong phú vốn gen của quần thể.

(6) Quần thể ngẫu phối hay nội phối thường có tần số alen ổn định qua các thế hệ trong những điều kiện nhất định.

A. 2 B. 4

C. 1 D. 3

Câu 20: Cho các quần thể giao phối ngẫu nhiên với thành phần kiểu gen như sau:

(1) 0,6AA : 0,4aa (2) 0,36AA : 0,5Aa : 0,14aa.

(3) 0,3AA : 0,6Aa : 0,1aa (4) 0,75Aa : 0,25aa.

Sau một thế hệ ngẫu phối thì những quần thể nào ở trên sẽ có cấu trúc di truyền giống nhau?

A. (1) và (3)

B. (2) và (4)

C. (1) và (4)

D. (3) và (4)

Câu 21: Trong 1 quần thể thực vật, tính trạng chiều cao thân do một gen quy định, thân cao trội hoàn toàn so với thân thấp. Trong những quần thể sau đây, có bao nhiêu quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền?

(1) 25% cây cao dị hợp : 50% câu cao đồng hợp : 25% cây thấp.

(2) 75% cây cao : 25% cây thấp.

(3) 100% cây cao.

(4) 100% cây thấp.

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

Câu 22: Quần thể có thành phần kiểu gen nào sau đây đang có cấu trúc di truyền theo định luật Hacđi – Vanbec?

A. Quần thể có tỉ lệ kiểu gen 0,48AA : 0,64Aa : 0,04aa.

B. Quần thể có tỉ lệ kiểu gen 100% Aa.

C. Quần thể có tỉ lệ kiểu gen 100% AA.

D. Quần thể có tỉ lệ kiểu gen 0,36AA : 0,28Aa : 0,36aa.

Câu 23: Trong một quần thể cây trồng đạt trạng thái cân bằng di truyền có số cây hoa vàng chiếm 36%. Biết rằng, tính trạng màu sắc hoa do 1 gen quy định, trong đó A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với a quy định hoa vàng. Tần số tương đối của mỗi alen trong quần thể là:

A. A = 0,6 ; a = 0,4

B. A = 0,4 ; a = 0,6

C. A = 0,8 ; a = 0,2

D. A = 0,2 ; a = 0,8

Câu 24: Trong 1 quần thể ngẫu phối, xét 1 gen có 2 alen, trội – lặn hoàn toàn và tần số alen pA – 0,4 và qa = 0,6. Khi quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thì dự đoán nào sau đây đúng?

A. Tỉ lệ cá thể mang alen lặn trong quần thế chiếm 36%

B. Tỉ lệ kiểu gen dị hợp trong số cá thể mang kiểu hình trội chiếm 36%

C. Lấy ngẫu nhiên 1 cá thể trội trong quần thể thì xác suất gặp cá thể mang alen lặn chiếm 3/4

D. Nếu cho các cá thể trội trong quần thể giao phối ngẫu nhiên thì phải sau 2 thế hệ mới cân bằng di truyền.

Câu 25: Tính trạng nhóm máu ở người do 3 alen quy định là I^A, I^B, I^O. Ở một quần thể đang cân bằng về mặt di truyền, trong đó I^A= 0,5; I^B = 0,2; I^O = 0,3. Có bao nhiêu kết luận sau đây là chính xác?

(1) Người có nhóm máu AB chiếm tỉ lệ 20%.

(2) Người không có nhóm máu O chiếm tỉ lệ 91%.

(3) Có 3 kiểu gen đồng hợp về tính trạng nhóm máu.

(4) Người nhóm máu A chiếm tỉ lệ 35%.

(5) Trong số những người có nhóm máu B, người đồng hợp chiếm 25%.

A. 3 B. 4

C. 2 D. 5

Câu 26: Ở 1 quần thể ngẫu phối cân bằng di truyền, xét 1 gen có 3 alen, trội – lặn hoàn toàn: A : quy định lông xám > a : quy định lông đen > a₁ : quy định lông trắng. Trong quần thể, số con lông xám chiếm 64%, số con lông đen chiếm 35%, số con lông trắng chiếm 1%. Theo lí thuyết, có bao nhiêu dự đoán sau đây đúng?

(1) Tần số alen A = 0,4 ; a = 0,5 ; a₁ = 0,1.

(2) Nếu lấy ngẫu nhiên 2 con lông xám của quần thể thì xác suất gặp 1 cá thể đồng hợp là 37,5%.

(3) Số con xám dị hợp chiếm 48%.

(4) Số con dị hợp trong quần thể chiếm 58%.

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

Câu 27: Trong 1 quần thể ngẫu phối, xét 3 gen: gen thứ nhất có 2 alen và gen thứ 2 có 3 alen nằm trên 2 cặp NST thường khác nhau, gen thứ 3 có 4 alen nằm trên NST X vùng không tương đồng trên Y. Có bao nhiêu dự đoán sau đây đúng?

(1) Số loại kiểu gen tối đa liên quan đến các locut trên là 252.

(2) Số loại kiểu gen dị hợp về tất cả các gen trên ở giới đồng giao tử là 18.

(3) Số loại kiểu gen tối đa ở giới XY là 72.

(4) Số loại kiểu gen đồng hợp ở giới đồng giao tử là 36.

A. 4 B. 3

C. 2 D. 1

Đáp án - Hướng dẫn giải

15 - B

16 - B

17 - D

18 - C

19 - B

20 - A

21 - A

22 - C

23 - B

24 - C

25 - A

26 - D

27 - B

Câu 15:

Cấu trúc di truyền của F₁: 0,32AA : 0,56Aa : 0,12aa → chưa thỏa mã công thức Hacđi – Vanbec → chưa cân bằng di truyền → (1) sai,(3) sai.

Tần số các alen tính chung cho cả 2 giới ở thế hệ xuất phát là pA = (0,8 + 0,4) : 2 = 0,6 ; qa = 0,4 và tần số này được suy trì qua các thế hệ tự thụ phấn → (4) đúng.

Cấu trúc di truyền quần thể khi đạt trạng thái cân bằng di truyền là: (0,6)² AA : (2 x 0,6 x 0,4) Aa : (0,4)² aa = 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa → (2) đúng.

Câu 16:

Do quần thể tự thụ phấn nên F₀: x AA : y Aa : 0,1 aa → F₁ : aa = 0,25y + 0,1 = 0,16 → y = 0,24

F₀ có tỉ lệ kiểu gen: 0,66AA : 0,24Aa : 0,1aa

F₁ : 0,72AA : 0,12Aa : 0,16aa

F₂: 0,75AA : 0,06Aa : 0,19aa

Câu 24:

Cấu trúc di truyền của quần thể = 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa

- Tỉ lệ cá thể mang alen lặn trong quần thể chiếm (0,48+0,36) = 0,84aa → A sai.

- Tỉ lệ kiểu gen dị hợp trong số cá thể mang kiểu hình trội = 0,48/0,64 = 0,75 → B sai.

- Lấy ngẫu nhiên một cá thể trội trong quần thể thì xác suất gặp cá thể mang gen lặn = 0,48/0,64 = 0,75 = 3/4 → C đúng.

- Các cá thể trội trong quần thể có tỉ lệ kiểu gen: 0,16/0,64 AA : 0,48/0,64 Aa = 0,25 AA : 0,75 Aa → pA = 0,625; qa = 0,375 ở cả 2 giới như nhau → Sau 1 thế hệ ngẫu phối đã đạt trạng thái cân bằng di truyền → D sai.

Câu 25:

Cấu trúc di truyền của quần thể: (0,5I^A : 0,2I^B : 0,3I^O)² → (1), (2), (3) đúng; (4), (5) sai.

Câu 26:

Gọi: A = p, a = q, a₁ = r.

Ta có: Số con xám: AA + Aa + Aa₁ = p² + 2pq + 2pr = 0,64.

Số con đen: q²aa + 2qraa₁ = 0,35.

Số con trắng: r²aa = 0,01.

→ pA = 0,4 ; qa = 0,5; ra₁ = 0,1 → (1) đúng

Nếu lấy ngẫu nhiên 2 con xám của quần thể, thì xác suất gặp 1 cá thể đồng hợp là

2 x 0,16/0,64 x 0,48/0,64 = 37,5% → (2) đúng

Tỉ lệ cá thể xám dị hợp = 0,64 – 0,16 = 48% → (3) đúng

Số con dị hợp trong quần thể = 100% - 42% (AA + aa + a₁a₁ = 0,16 + 0,25 + 0,01) = 58% → (4) đúng.