Giải SBT Sinh 12 Bài 16: Cấu trúc di truyền của quần thể

Thế nào là một quần thể sinh vật? Tại sao các quần thể cùng loài thường khác nhau về một số đặc điểm di truyền?

Phương pháp giải

Các đặc trưng di truyền của quần thể:

- Tần số alen

- Tần số kiểu gen

Hướng dẫn giải

- Quần thể là mức độ tổ chức sự sống trên mức cá thể. Quần thể bao gồm nhiều cá thể cùng loài, cùng tồn tại trong một không gian xác định, thời gian xác định. Các cá thể trong cùng một quần thể có mối quan hệ với nhau về di truyền qua con đường sinh sản.

- Quần thể giao phối và quần thể không giao phối bao gồm các hình thức sinh sản khác như: quần thể tự phối, quần thể giao phối có chọn lọc, quần thể ngẫu phối và quần thể sinh sản vô tính.

- Về mặt di truyền, quần thể ngẫu phối có độ đa dạng cao và là đối tượng nghiên cứu chính của di truyền học quần thể. Quần thể giao phối gần và tự thụ phấn trong tự nhiên sẽ phân hoá thành các dòng thuần về các gen đặc trưng.

- Những loài có khu phân bố rộng sẽ bao gồm nhiều quần thể, giữa các quần thể cùng loài có sự cách li tương đối do những điều kiện không thuận lợi của môi trường sống. Mặc dù giữa các quần thể cùng loài vẫn có thể có di cư của các cá thể từ quần thể này sang quần thể khác nhưng sự cách li trong không gian, kéo dài qua thời gian sẽ hình thành những dấu hiệu đặc trưng trong cấu trúc di truyền của mỗi quần thể. Mỗi quần thể có một vốn gen đặc trưng và được duy trì tương đối ổn định qua nhiều thế hệ nên quần thể sinh vật được xem là đơn vị tồn tại thực tế của loài trong tự nhiên.

Vốn gen của quần thể là gì? Vốn gen có phải là cấu trúc di truyền đặc trưng của quần thể không?

Phương pháp giải

- Xem lí thuyết về vốn gen của quần thể.

- Đặc trưng di truyền của quần thể bao gồm: tần số alen và tần số kiểu gen.

Hướng dẫn giải

- Vốn gen là tập hợp của tất cả các alen của tất cả các gen trong quần thể tại một thời điểm xác định. Vốn gen của quần thể khó xác định một cách chính xác vì nó luôn thay đổi nhưng do sự cách li tương đối giữa các quần thể cùng loài nên mỗi quần thể vẫn có một vốn gen đặc trưng và phân biệt với các quần thể khác.

- Để phân biệt các quần thể cùng loài, người ta không khảo sát toàn bộ vốn gen (không thể khảo sát được) mà chỉ căn cứ vào một hoặc một số gen đặc trưng của quần thể. Các quần thể khác nhau sẽ có các giá trị khác nhau về tần số các alen và tần số các kiểu gen về những gen đặc trưng.

Vậy, cấu trúc di truyền đặc trưng của quần thể giao phối dựa vào tần số các alen và tần số các kiểu gen về một số gen đặc trưng chứ không dựa vào toàn bộ vốn gen.

Một quần thể tự phối, thế hệ xuất phát (P) có tỉ lệ kiểu gen là 50% Aa : 50% aa, đến thế hệ F3 thì cấu trúc di truyền của quần thể sẽ như thế nào? Nếu một quần thể ngẫu phối cũng có thế hệ xuất phát (P) với tần số kiểu gen như trên thì đến thế hệ F3, cấu trúc di truyền của quần thể sẽ như thế nào?

Phương pháp giải

- Tính tần số alen A và a

- Tỷ lệ kiểu gen AA của quần thể tự phối được tính bằng công thức: \(\frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^n}}}{2}\)

- Tỷ lệ kiểu gen Aa của quần thể tự phối được tính bằng công thức: \({\left( {\frac{1}{2}} \right)^n}\)

Hướng dẫn giải

P có 50% Aa : 50% aa tự phối liên tiếp 3 thế hệ đến F3:

Tỉ lệ kiểu gen Aa ở \({F_3} = 50{\rm{\% }} \times \frac{1}{{{2^3}}}\)

Tỉ lệ kiểu gen AA ở \({F_3} = \frac{{0,5 - 0,0625}}{2} = 0,21875 = 21,875{\rm{\% }}\)

Tỉ lệ kiểu gen aa ở F3 = 50% + 21,875% = 71,875%

Vậy, thành phần kiểu gen của quần thể F3 là:

0,21875 AA : 0,0625 Aa : 0,71875 aa

Nếu quần thể ngẫu phối p có 50% Aa : 50% aa ngẫu phối liên tiếp 3 thế hệ đến F3:

\(\begin{array}{*{20}{c}} {}&{p(A) = \frac{{0,5}}{2} = 0,25;}\\ {}&{q(a) = \frac{{0,5}}{2} + 0,5 = 0,75} \end{array}\)

Thành phần kiểu gen của quần thể F1 thoả mãn công thức Hacđi - Vanbec:

\({F_1} = 0,{25^2}{\rm{AA}}:2 \times 0,25 \times 0,75{\rm{Aa}}:0,{75^2}{\rm{aa}} = 0,0625AA:0,375Aa:0,5625aa\)

Cho F1 ngẫu phối đến F3, thành phần kiểu gen của quần thể vẫn không đổi: F3= 0,0625 AA : 0,375 Aa : 0,5625 aa

Trong một quần thể tự phối thì thành phần kiểu gen của quần thể có xu hướng

A. phân hoá thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau.

B. ngày càng phong phú, đa dạng về kiểu gen

C. tồn tại chủ yếu ở trạng thái dị hợp.

D. ngày càng ổn định về tần số các alen.

Phương pháp giải

Cấu trúc di truyền 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

Hướng dẫn giải

Trong một quần thể tự phối thì thành phần kiểu gen của quần thể có xu hướng phân hoá thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau..

Chọn A

Một khu vườn thí nghiệm trồng 50 cây ớt chuông có 25 cây có kiểu gen dị hợp, số còn lại là đồng hợp trội. Cho các cây tự thụ phấn bắt buộc liên tiếp thì đến thế hệ F4 tỉ lệ kiểu gen là bao nhiêu?

A. 25% AA : 50% Aa : 25% aa.

B. 98,4375% AA : 1,5625 % Aa : 0% aa

C. 73,4375% AA : 3,125% Aa : 23,4375% aa

D. 49,21875% AA : 1,5625% Aa : 49,21875% aa.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức \({\left( {\frac{1}{2}} \right)^n}\) để tính tỷ lệ kiểu gen Aa qua 4 thế hệ.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức ta có:

Tỉ lệ Aa ở F4 là: \(0,5.{(1/2)^2} = 0,003125\)

Chọn C

Một quần thể thực vật, thế hệ xuất phát p có 100% thể dị hợp (Aa). Qua tự thụ phấn thì tỉ lệ %Aa ở thế hệ thứ nhất và thứ hai lần lượt là 

A. 0,5%; 0,5%.               C. 50%; 25%.

B. 75%; 25%.                 D. 0,75%; 0,25%

Phương pháp giải

- Tính tần số alen A và a

- Dựa vào công thức trong bảng sự thay đổi tỷ lệ kiểu gen để tính tỷ lệ từng kiểu gen.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức trên ta có: tỉ lệ kiểu gen Aa ở thế hệ thứ nhất là: 1/2, ở thế hệ thứ hai là 1/4.

Chọn C

Trong một quần thể giao phối có tỉ lệ phân bố các kiểu gen ở thế hệ xuất phát là 0,04BB + 0,32Bb + 0,64bb = 1, tần số của các alen p(B) và q(b) là

A. p(B) = 0,64 và q(b) = 0,36

B. p(B) = 0,4 và q(b) = 0,6.

C. P(B) = 0,2 và q(b) = 0,8

D. p(B) = 0,75 và q(b) = 0,25.

Phương pháp giải

xAA + yAa + zaa = 1 

Gọi p, q lần lượt là tần số alen A và a  thì ta có công thức 

p = (2x+y²(x+y+z)">2x+y) / 2(x+y+z)

qfa=2z+y²(x+y+z)=1−fA → = (2z+y) / 2(x+y+z)=1−p

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức ta có

p(B)= (0.04 x 2 + 0. 32) / 2 = 0.2

q(b) = 1- 0.2 = 0.8

Chọn C

Cấu trúc di truyền của một quần thể thực vật tự thụ phấn như sau : 0,5AA : 0,5aa. Giả sử, quá trình đột biến và chọn lọc không đáng kể thì thành phần kiểu gen của quần thể sau 4 thế hệ là:

A. 25% AA : 50% Aa : 25% aa.                        

B. 25% AA : 50% aa : 25% Aa.

C. 50% AA : 50% Aa.                                              

D. 50% AA : 50% aa.

Phương pháp giải

- Quần thể tự phối có thành phần kiểu gen của thể hệ P ban đầu như sau: xAA + yAa + zaa

- Quần thể P: Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau:

• Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là: \({\rm{AA}} = x + y + \frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^n}}}{2}\)
• Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là: \({\rm{Aa}} = y{\left( {\frac{1}{2}} \right)^n}\)
• Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể Fn là: 

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức ta có:

• AA= 0.5
• aa= 0.5

Vậy đáp án đúng là: D

Ở một quẩn thể thực vật tự thụ phấn có alen A quy định hoa đỏ, alen a quy đinh hoa trắng. Thế hệ P có 100% cây hoa đỏ. Ở thế hệ F3 có tĩ lệ kiểu hình là 13 cây hoa đỏ : 7 cây hoa trắng. Tỉ lệ cây hoa đỏ thuần chủng ở thế hệ P là:

A. 30%.                 B. 20%.               C. 10%                  D. 25%.

Phương pháp giải

Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau 

Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là: \(Aa = {\left( {\frac{1}{2}} \right)^n}\)

Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA, aa trong quần thể Fn là: \({\rm{AA}} = {\rm{aa}} = \frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^n}}}{2}\)

Hướng dẫn giải

Tỉ lệ aa ở F3 là : 7/ 20 = 0.35

Gọi tỉ lệ Aa ở quần thể P là x

Áp dụng công thức ta có:

Tỷ lệ thể đồng hợp trội aa trong quần thể F3 là

\({\rm{aa}} = {\rm{X}}\frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^3}}}{2} = 0.35 = > x = 0.8\)

Tỉ lệ AA ở P là : 1 - Aa = 1 - 0.8 = 0.2

Chọn B