Đặc điểm về cấu trúc di truyền của một quần thể tự thụ phấn trong tự nhiên như thế nào

I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

1. Quần thể

- Quần thể là tập hợp những cá thể cùng loài, cùng chung sống trong 1 khoảng không gian nhất định tại 1 thời điểm đang xét, có khả năng duy trì nòi giống.

- Xét về mặt di truyền, người ta phân biệt:

+ Quần thể tự phối

+ Quần thể giao phối

2. Đặc trưng di truyền của quần thể.

Mỗi 1 quần thể có 1 vốn gen đặc trưng:

- Vốn gen là tập hợp tất cả các alen của các gen khác nhau có trong quần thể ở 1 thời điểm xác định.

- Biểu hiện của vốn gen: thông qua tần số alen và tần số kiểu gen.

+ Tần số alen [tần số tương đối của alen]: được tính bằng tỉ lệ giữa số alen được xét đến trên tổng số alen thuộc 1 locut trong quần thể hay bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử mang alen đó trong quần thể.

+ Tần số kiểu gen: được xác định bằng tỉ lệ số cá thể mang gen đó trên tổng số cá thể.

3. Quần thể tự phối [nội phối]

- Các thực vật tự thụ phấn, động vật tự thụ tinh

- Đặc điểm của quần thể tự phối:

+ Quần thể tự phối có quá trình tự phối làm cho quần thể dần dần phân hóa thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau.

+ Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối biến đổi qua các thế hệ theo hướng làm giảm dần tỉ lệ dị hợp, tăng dần tỉ lệ đồng hợp nhưng tần số các alen không đổi. Cuối cùng, các tỉ lệ đồng hợp cũng chính là tần số của các alen.

+ Sự chọn lọc trong các dòng thuần của quần thể không có hiệu quả.

+ Các quần thể tự phối đều giảm sự đa dạng di truyền.

- Thành phần kiểu gen của quần thể tự phối:

+ Nội phối là sự giao phối giữa các kiểu gen đồng nhất với nhau. Trong quá trình nội phối, tần số gen với mỗi kiểu giao phối là khôn giống nhau như trong trường hợp ngẫu phối.

+ Giả sử: cấu trúc di truyền của quần thể là D [AA] : H [Aa] : R [aa].

Gọi H0 là tỉ lệ dị hợp trong quần thể ban đầu, Hn là tỉ lệ dị hợp trong quần thể ở thế hệ thứ n.

Ta có: tỉ lệ dị hợp tử sau mỗi thế hệ bằng 1 nửa tỉ lệ dị hợp tử thế hệ trước

=> H1 = ½ H0 ; H2 = ½ H1 ; H3 = ½ H2 ; …..  ; Hn = ½ Hn-1

=> Hn = 1/ 2n H0

Khi n→¥ => lim 1/ 2n = 0

=> Trong quần thể tự phối, thành phần dị hợp tử sẽ diễn ra sự phân li, trong đó các cá thể đồng hợp AA và aa được tạo ra với tần số ngang nhau trong mỗi thế hệ. Khi đó, cấu trúc di truyền của quần thể là:

[D + H/2] AA : [R + H/2] aa

*Các dạng bài tập:

Dạng 1: Xác định sự thay đổi tần số, kiểu gen dị hợp sau n thế hệ tự thụ phấn.

Dạng 2: Xác định sự thay đổi tần số các kiểu gen trong quần thể sau n thế hệ tự thụ phấn.

- Thế hệ ban đầu có cấu trúc di truyền là:

d AA : h Aa : r aa

- Sau n thế hệ, cấu trúc di truyền của quần thể là:

[d + [1 - 1/2n]. h/2] AA : 1/2n Aa : [r + [1 - 1/2n]. h/2] aa

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Bài 1:

Thế nào là thành phần kiểu gen của một quần thể?

Tần số tương đối các alen của một gen là gì? Hãy nêu các ví dụ để minh họa.

                                                    Hướng dẫn giải

a] Thành phần kiển gen: Còn gọi là cấu trúc di truyền hoặc tần số kiểu gen. Đó là tỉ lệ giữa các loại kiểu gen khác nhau của một gen được tổ hợp từ các alen của gen đó.

Ví dụ: Thành phần kiểu gen của một quần thể đối với một gen là 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa nghĩa là trong tổng số cá thể của quần thể, loại kiểu gen AA chiếm 36%, Aa chiếm 48% và aa chiếm 16%.

b] Tần số tương đối các alen của một gen: Là tỉ lệ các loại giao tử mang alen khác nhau của gen đó, tính trạng tổng số giao tử được sinh ra.

+ Một quần thể có cấu trúc di truyền là:

p2 [AA] : 2pq[Aa] : q2[aa] thì p[A] + q[a] = 1.

+ p[A] = p2 + pq; q[a] = q2 + pq = 1 - p[A]

Ví dụ: Trong quần thể có cấu trúc di truyền như mục b1, thì:

p[A] = 0,36 + [0,48 : 2] = 0,6

q[a] = 1 - 0,6 = 0,4

Nghĩa là trong quần thể trên, loại giao tử đực cũng như giao tử cái mang alen A chiếm 60%, mang alen a chiếm 40%.

Page 2

Preview

I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1. Quần thể - Quần thể là tập hợp những cá thể cùng loài, cùng chung sống trong 1 khoảng không gian nhất định tại 1 thời điểm đang xét, có khả năng duy trì nòi giống. - Xét về mặt di truyền, người ta phân biệt: + Quần thể tự phối + Quần thể giao phối 2. Đặc trưng di truyền của quần thể. Mỗi 1 quần thể có 1 vốn gen đặc trưng: - Vốn gen là tập hợp tất cả các alen của các gen khác nhau có trong quần thể ở 1 thời điểm xác định. - Biểu hiện của vốn gen: thông qua tần số alen và tần số kiểu gen. + Tần số alen [tần số tương đối của alen]: được tính bằng tỉ lệ giữa số alen được xét đến trên tổng số alen thuộc 1 locut trong quần thể hay bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử mang alen đó trong quần thể. + Tần số kiểu gen: được xác định bằng tỉ lệ số cá thể mang gen đó trên tổng số cá thể. 3. Quần thể tự phối [nội phối] - Các thực vật tự thụ phấn, động vật tự thụ tinh - Đặc điểm của quần thể tự phối: + Quần thể tự phối có quá trình tự phối làm cho quần thể dần dần phân hóa thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau. + Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối biến đổi qua các thế hệ theo hướng làm giảm dần tỉ lệ dị hợp, tăng dần tỉ lệ đồng hợp nhưng tần số các alen không đổi. Cuối cùng, các tỉ lệ đồng hợp cũng chính là tần số của các alen. + Sự chọn lọc trong các dòng thuần của quần thể không có hiệu quả. + Các quần thể tự phối đều giảm sự đa dạng di truyền. - Thành phần kiểu gen của quần thể tự phối: + Nội phối là sự giao phối giữa các kiểu gen đồng nhất với nhau. Trong quá trình nội phối, tần số gen với mỗi kiểu giao phối là khôn giống nhau như trong trường hợp ngẫu phối. + Giả sử: cấu trúc di truyền của quần thể là D [AA] : H [Aa] : R [aa]. Gọi H0 là tỉ lệ dị hợp trong quần thể ban đầu, Hn là tỉ lệ dị hợp trong quần thể ở thế hệ thứ n. Ta có: tỉ lệ dị hợp tử sau mỗi thế hệ bằng 1 nửa tỉ lệ dị hợp tử thế hệ trước => H1 = ½ H0 ; H2 = ½ H1 ; H3 = ½ H2 ; …..  ; Hn = ½ Hn-1 => Hn = 1/ 2n H0 Khi n→¥ => lim 1/ 2n = 0 => Trong quần thể tự phối, thành phần dị hợp tử sẽ diễn ra sự phân li, trong đó các cá thể đồng hợp AA và aa được tạo ra với tần số ngang nhau trong mỗi thế hệ. Khi đó, cấu trúc di truyền của quần thể là: [D + H/2] AA : [R + H/2] aa *Các dạng bài tập: Dạng 1: Xác định sự thay đổi tần số, kiểu gen dị hợp sau n thế hệ tự thụ phấn. Dạng 2: Xác định sự thay đổi tần số các kiểu gen trong quần thể sau n thế hệ tự thụ phấn. - Thế hệ ban đầu có cấu trúc di truyền là: d AA : h Aa : r aa - Sau n thế hệ, cấu trúc di truyền của quần thể là: [d + [1 - 1/2n]. h/2] AA : 1/2n Aa : [r + [1 - 1/2n]. h/2] aa II. CÁC DẠNG BÀI TẬP Bài 1: Thế nào là thành phần kiểu gen của một quần thể? Tần số tương đối các alen của một gen là gì? Hãy nêu các ví dụ để minh họa.                                                     Hướng dẫn giải a] Thành phần kiển gen: Còn gọi là cấu trúc di truyền hoặc tần số kiểu gen. Đó là tỉ lệ giữa các loại kiểu gen khác nhau của một gen được tổ hợp từ các alen của gen đó. Ví dụ: Thành phần kiểu gen của một quần thể đối với một gen là 0,36AA : 0,48Aa : 0,16aa nghĩa là trong tổng số cá thể của quần thể, loại kiểu gen AA chiếm 36%, Aa chiếm 48% và aa chiếm 16%. b] Tần số tương đối các alen của một gen: Là tỉ lệ các loại giao tử mang alen khác nhau của gen đó, tính trạng tổng số giao tử được sinh ra. + Một quần thể có cấu trúc di truyền là: p2 [AA] : 2pq[Aa] : q2[aa] thì p[A] + q[a] = 1. + p[A] = p2 + pq; q[a] = q2 + pq = 1 - p[A] Ví dụ: Trong quần thể có cấu trúc di truyền như mục b1, thì: p[A] = 0,36 + [0,48 : 2] = 0,6 q[a] = 1 - 0,6 = 0,4 Nghĩa là trong quần thể trên, loại giao tử đực cũng như giao tử cái mang alen A chiếm 60%, mang alen a chiếm 40%.

I. CÁC ĐẶC TRƯNG DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ

1. Khái niệm quần thể:

Quần thể là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng chung sống trong một khoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nhất định, giao phối với nhau sinh ra thế hệ sau. [quần thể giao phối]

2. Vốn gen: tập hợp tất cả các alen có trong quần thể ở một thời điểm xác định.

- Đặc điểm của vốn gen được thể hiện ở tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể:

+ Tần số alen: Tỷ lệ số lượng alen đó trên tổng số lượng các loại alen khác nhau của gen đó tại thời điểm xác định.

Tần số tương đối của 1 alen có thể được tính bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử của alen đó trong quần thể.

Ví dụ: P: x AA + y Aa + z aa = 1

Tần số alen A = x + y/2; Tần số alen a = z + y/2

+ Tần số kiểu gen: tỉ lệ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể có trong quần thể.

Ví dụ: Một quần thể cây đậu Hà Lan có 1000 cây, trong đó 500 cây có kiểu gen AA, 200 cây có kiểu gen Aa, 300 cây có kiểu gen aa.

                                           Tần số kiểu gen AA = 500/1000 = 0,5

                                           Tần số kiểu gen Aa = 200/1000 = 0,2

                                           Tần số kiểu gen aa = 300/1000 = 0,3

II. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ TỰ THỤ PHẤN VÀ GIAO PHỐI GẦN

1. Khái niệm

Quần thể tự phối là quần thể mà trong đó các cá thể không có sự giao phối ngẫu nhiên với nhau, con được sinh ra do quá trình tự thụ phấn [hay giao phối cận huyết]. Đây là dạng đặc trưng hầu như chỉ có ở quần thể thực vật.

Quần thể tự phối làm cho quần thể dần phân thành các dòng thuần chủng có kiểu gen [KG] khác nhau.

- Cấu trúc DT của quần thể tự phối biến đổi qua các thế hệ theo hướng giảm dần tỉ lệ dị hợp và tăng dần tỉ lệ đồng hợp, nhưng không làm thay đổi tần số alen

2. Đặc trưng di truyền của quần thể tự phối:

Sự thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể tự phối qua các thế hệ:

+ Sự tự phối làm cho quần thể có số cá thể dị hợp ngày càng giảm dần, số cá thể đồng hợp ngày càng tăng dần, quần thể dần dần bị phân thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau, làm giảm tính đa dạng của sinh vật.

+ Trong quá trình tự phối liên tiếp qua nhiều thế hệ:tần số các alen không thay đổi, chỉ có tần số các kiểu gen thay đổi.

III. DẠNG BÀI TẬP

1. Dạng 1: Tính tần số alen của quần thể

1 quần thể có tần số các kiểu gen lần lượt là: xAA + yAa + zaa = 1 

Tần số tương đối của 1 alen có thể tính bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử của alen đó trong quần thể.

Gọi fA;fa lần lượt là tần số alen A và a thì ta có công thức tính tần số alen như sau:

${f_A} = \frac{{2x + y}}{{2[x + y + z]}} = \frac{{x + \frac{y}{2}}}{{x + y + z}}$ 

${f_a} = \frac{{2z + y}}{{2[x + y + z]}} = \frac{{z + \frac{y}{2}}}{{x + y + z}} = 1 - {f_A}$

Các quần thể chỉ có một kiểu gen hay thiếu thành phần nào thì ta có thể loại bỏ x, y hoặc z tương ứng trong công thức.

2. Dạng 2 Tính thành phần kiểu gen trong quần thể nội phối [tự thụ phấn, tự phối]

Xét 1 gen gồm 2 alen A và a. Giả sử quần thể ban đầu có 100% Aa với n là số thế hệ tự phối.

$\text{Tỉ lệ KG dị hợp qua n lần tự phối}$ $=$ $\frac{1}{{{2^n}}}$

$\text{Tỉ lệ KG đồng hợp mỗi loại [AA = aa] qua n lần tự phối}$ $=$ $\frac{{1 - \frac{1}{{{2^n}}}}}{2}$

Chú ý: Nếu quần thể ban đầu không phải là 100% Aa mà có dạng: xAA + yAa + zaa = 1

Qua n thế hệ tự phối thì ta phải nhân thêm với tỷ lệ tương ứng của  nó phức tạp hơn. Lúc này, tỉ lệ kiểu gen Aa, AA, aa lần lượt là:

${\text{Aa}} = \frac{y}{{{2^n}}}$;      ${\text{AA}} = x + [\frac{{1 - \frac{1}{{{2^n}}}}}{2}].y$ ;    ${\text{aa}} = z + [\frac{{1 - \frac{1}{{{2^n}}}}}{2}].y$

Các quần thể chỉ có một kiểu gen hay thiếu thành phần nào thì ta có thể loại bỏ x, y hoặc z tương ứng trong công thức.