Lý thuyết Sinh học 12 Bài 17: Cấu trúc di truyền của quần thể (tiếp theo)
Lớp 12Sinh học

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

Trả lời nhanh

Bài 17 (phần tiếp theo) học về quần thể ngẫu phối và trạng thái cân bằng di truyền. Quần thể cân bằng khi thành phần kiểu gen có dạng p2AA + 2pqAa + q2aa = 1. Nếu quần thể lớn, ngẫu phối, không đột biến, không chọn lọc, không di nhập gen thì tần số alen và thành phần kiểu gen giữ nguyên qua các thế hệ.

1. Quần thể ngẫu phối

Quần thể ngẫu phối là quần thể mà các cá thể chọn bạn tình để giao phối hoàn toàn ngẫu nhiên, không ưu tiên kiểu gen hay kiểu hình nào.

Đặc điểm di truyền quan trọng:

  • Các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi tự do nên tạo ra rất nhiều biến dị tổ hợp. Đây là nguồn nguyên liệu cho tiến hoá và chọn giống.
  • Trong điều kiện nhất định, tần số các kiểu gen được duy trì ổn định qua nhiều thế hệ. Nhờ vậy quần thể giữ được sự đa dạng di truyền.

So với tự phối (bài 16): tự phối làm dị hợp giảm dần, đồng hợp tăng dần, quần thể phân hoá thành các dòng thuần. Ngẫu phối thì ngược lại, duy trì được tỉ lệ dị hợp.

2. Trạng thái cân bằng di truyền – định luật Hacđi – Vanbec

2.1. Khái niệm

Xét một gen có hai alen A (tần số p) và a (tần số q), với p + q = 1. Quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền khi:

p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 1

  • p2: tần số kiểu gen đồng hợp trội AA.
  • 2pq: tần số kiểu gen dị hợp Aa.
  • q2: tần số kiểu gen đồng hợp lặn aa.

Ví dụ: quần thể 0,16AA + 0,48Aa + 0,36aa = 1 có p(A) = 0,16 + 0,48/2 = 0,4 và q(a) = 0,6. Kiểm tra: 0,42 = 0,16; 2·0,4·0,6 = 0,48; 0,62 = 0,36. Vậy quần thể đang cân bằng.

Biểu đồ cột tần số ba kiểu gen AA, Aa, aa của quần thể cân bằng có p = 0,4 và q = 0,6
Thành phần kiểu gen của quần thể cân bằng Hacđi – Vanbec khi p(A) = 0,4 và q(a) = 0,6.

2.2. Nội dung định luật

Trong một quần thể lớn, ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen và tần số tương đối của các alen được duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác.

2.3. Vì sao quần thể đạt cân bằng?

Giả sử bố mẹ cho giao tử A với tần số p và giao tử a với tần số q. Ngẫu phối nghĩa là các giao tử kết hợp ngẫu nhiên, nên đời con có:

  • AA = p × p = p2
  • Aa = p × q + q × p = 2pq
  • aa = q × q = q2

Tần số A ở đời con = p2 + pq = p(p + q) = p. Tần số alen không đổi, nên các thế hệ sau lặp lại đúng tỉ lệ đó.

2.4. Điều kiện nghiệm đúng

  • Quần thể có số lượng cá thể lớn.
  • Các cá thể giao phối ngẫu nhiên.
  • Các loại giao tử có sức sống và khả năng thụ tinh như nhau; các hợp tử có sức sống như nhau.
  • Không có đột biến (hoặc đột biến thuận và nghịch cân bằng nhau) và không có chọn lọc tự nhiên.
  • Không có di nhập gen.

2.5. Ý nghĩa

  • Lí luận: giải thích vì sao trong tự nhiên có những quần thể duy trì ổn định qua thời gian dài.
  • Thực tiễn: từ tỉ lệ kiểu hình lặn (q2) tính được q, p và tần số mọi kiểu gen. Cách này dùng để ước tính tần số alen gây bệnh trong quần thể người.

3. Các dạng bài thường gặp

Dạng 1: Kiểm tra quần thể có cân bằng không

Quần thể xAA + yAa + zaa = 1 cân bằng khi x · z = (y/2)2. Đây là cách nhanh hơn việc tính p, q rồi bình phương.

Ví dụ tự đặt: 0,36AA + 0,48Aa + 0,16aa. Ta có 0,36 × 0,16 = 0,0576 và (0,48/2)2 = 0,242 = 0,0576. Hai vế bằng nhau nên quần thể cân bằng.

Dạng 2: Quần thể chưa cân bằng, cho ngẫu phối

Tính p, q từ thế hệ ban đầu: p = x + y/2, q = z + y/2. Sau một thế hệ ngẫu phối, quần thể đạt cân bằng với p2 : 2pq : q2.

Ví dụ: 0,5AA + 0,5aa. Có p = q = 0,5, nên F1 là 0,25AA + 0,50Aa + 0,25aa.

Dạng 3: Cho tỉ lệ kiểu hình lặn

Lấy q = √(tỉ lệ kiểu hình lặn), rồi p = 1 − q. Ví dụ quần thể cân bằng có 9% cây thấp (aa): q = 0,3; p = 0,7; AA = 0,49; Aa = 0,42.

Dạng 4: Gen có nhiều alen (ví dụ nhóm máu ABO)

Với ba alen IA (p), IB (q), IO (r), p + q + r = 1, quần thể cân bằng có (p + q + r)2 = 1. Khai triển:

  • Nhóm O: r2
  • Nhóm A: p2 + 2pr
  • Nhóm B: q2 + 2qr
  • Nhóm AB: 2pq

Dạng 5: Gen nằm trên NST giới tính X (không có alen trên Y)

Giới XY chỉ có một alen X nên tần số kiểu hình ở giới đực bằng tần số alen. Nếu tần số Xa là q thì ở giới đực XaY chiếm q. Ở giới cái (XX) kiểu gen cân bằng theo p2 + 2pq + q2, tức XaXa = q2. Ví dụ q = 0,2 thì 20% đực mang tính trạng lặn nhưng chỉ 4% cái có tính trạng đó. Phần này có thêm bài tập ở bài trắc nghiệm về gen liên kết giới tính: Cân bằng của quần thể khi gen liên kết với giới tính.

4. Lỗi sai thường gặp và mẹo nhớ

  • Nhầm “cân bằng” với “tần số kiểu gen bằng nhau”. Cân bằng chỉ nghĩa là tỉ lệ kiểu gen thoả p2 : 2pq : q2. Hai tỉ lệ này thường không bằng nhau.
  • Quên căn bậc hai. Đề cho aa = 0,04 thì q = 0,2 chứ không phải 0,04.
  • Dùng công thức khi quần thể không cân bằng. Phải kiểm tra x·z = (y/2)2 trước. Nếu chưa cân bằng, chỉ tính p, q từ x, y, z rồi cho ngẫu phối 1 thế hệ.
  • Tính tần số dị hợp trong nhóm kiểu hình trội. Phải chia 2pq cho (p2 + 2pq), chứ không lấy 2pq.
  • Mẹo nhớ: “Bình phương của tổng”: (p + q)2 = p2 + 2pq + q2. Hệ số 2 xuất hiện vì có hai cách tạo Aa (A từ bố – a từ mẹ và ngược lại).

5. Trắc nghiệm có đáp án giải thích (10 câu)

Câu 1. Bản chất của định luật Hacđi – Vanbec là:

  1. Có những điều kiện nhất định
  2. Sự ngẫu phối diễn ra
  3. Tần số tương đối của các alen không đổi
  4. Tần số tương đối của các kiểu gen không đổi

Đáp án: D. Định luật phản ánh trạng thái cân bằng di truyền, tức là thành phần kiểu gen được duy trì ổn định. A, B chỉ là điều kiện của định luật, không phải bản chất. C đúng về tần số alen nhưng chưa nêu được trạng thái cân bằng kiểu gen, nên D là đáp án phù hợp nhất.

Câu 2. Nội dung cơ bản của định luật Hacđi – Vanbec là:

  1. Tần số tương đối của các alen ở mỗi gen được duy trì ổn định qua các thế hệ
  2. Tỉ lệ các kiểu gen trong quần thể được duy trì ổn định
  3. Tỉ lệ các loại kiểu hình trong quần thể được duy trì ổn định
  4. Tỉ lệ dị hợp giảm dần, tỉ lệ đồng hợp tăng dần

Đáp án: B. Quần thể lớn, ngẫu phối, không có nhân tố tiến hoá thì thành phần kiểu gen không đổi. D là đặc điểm của quần thể tự phối. C không được chọn vì định luật nói về kiểu gen, còn kiểu hình còn phụ thuộc quan hệ trội – lặn.

Câu 3. Điền vào chỗ trống: “Trong những điều kiện nhất định, trong lòng một (A), tần số tương đối của các alen của mỗi gen có khuynh hướng (B) từ thế hệ này sang thế hệ khác.”

  1. (A) quần thể giao phối; (B) thay đổi liên tục
  2. (A) quần thể tự phối; (B) thay đổi liên tục
  3. (A) quần thể giao phối; (B) duy trì không đổi
  4. (A) quần thể tự phối; (B) duy trì không đổi

Đáp án: C. Định luật chỉ áp dụng cho quần thể giao phối (ngẫu phối) và nội dung là tần số alen duy trì không đổi.

Câu 4. Trong quần thể ngẫu phối đã cân bằng di truyền, từ tỉ lệ kiểu hình có thể suy ra:

  1. Tần số các alen và tỉ lệ các kiểu gen
  2. Thành phần các alen đặc trưng của quần thể
  3. Vốn gen của quần thể
  4. Tính ổn định của quần thể

Đáp án: A. Từ kiểu hình lặn (q2) suy ra q, p rồi mọi tỉ lệ kiểu gen. Các phương án còn lại không tính toán được từ số liệu kiểu hình.

Câu 5. Quần thể cây ngẫu phối đã cân bằng, có 9% cây thân thấp (aa). Tần số kiểu gen Aa là:

  1. 0,21
  2. 0,42
  3. 0,49
  4. 0,30

Đáp án: B. q = √0,09 = 0,3; p = 0,7; Aa = 2 × 0,7 × 0,3 = 0,42. Đáp án 0,49 là tần số AA, 0,21 là pq (quên nhân 2), 0,30 là q.

Câu 6. Quần thể gồm 0,5AA + 0,5aa, cho ngẫu phối. Thành phần kiểu gen ở F1 là:

  1. 0,5AA + 0,5aa
  2. 0,25AA + 0,50Aa + 0,25aa
  3. 0,36AA + 0,48Aa + 0,16aa
  4. 0,50AA + 0,25Aa + 0,25aa

Đáp án: B. p = q = 0,5 nên F1 có 0,25 : 0,50 : 0,25. A là kết quả khi các cá thể chỉ giao phối cùng kiểu gen, không phải ngẫu phối.

Câu 7. Quần thể nào dưới đây đang ở trạng thái cân bằng di truyền?

  1. 0,5AA + 0,3Aa + 0,2aa
  2. 0,49AA + 0,40Aa + 0,11aa
  3. 0,25AA + 0,50Aa + 0,25aa
  4. 0,60AA + 0,20Aa + 0,20aa

Đáp án: C. Kiểm tra x·z = (y/2)2: ở C có 0,25 × 0,25 = 0,0625 = 0,252. A: 0,1 ≠ 0,0225. B: 0,0539 ≠ 0,04. D: 0,12 ≠ 0,01.

Câu 8. Bệnh bạch tạng do gen lặn trên NST thường, gặp ở 1/10000 người trong một quần thể người cân bằng. Tần số người mang gen bệnh ở trạng thái dị hợp xấp xỉ:

  1. 0,01
  2. 0,0198
  3. 0,0001
  4. 0,99

Đáp án: B. q2 = 0,0001 nên q = 0,01; p = 0,99; 2pq = 2 × 0,99 × 0,01 = 0,0198. Số người mang gen bệnh nhiều gấp khoảng 198 lần số người bệnh, nên gen lặn có hại vẫn tồn tại bền vững trong quần thể.

Câu 9. Trong quần thể người cân bằng, tần số alen IA = 0,3; IB = 0,2; IO = 0,5. Tỉ lệ người nhóm máu A là:

  1. 0,09
  2. 0,30
  3. 0,39
  4. 0,25

Đáp án: C. Nhóm A = IAIA + IAIO = 0,32 + 2 × 0,3 × 0,5 = 0,09 + 0,30 = 0,39. Kiểm tra tổng: O = 0,25; B = 0,04 + 0,20 = 0,24; AB = 0,12; cộng cả bốn nhóm bằng 1,00.

Câu 10. Yếu tố nào sau đây KHÔNG phải điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi – Vanbec?

  1. Quần thể có kích thước lớn
  2. Các cá thể giao phối ngẫu nhiên
  3. Có chọn lọc mạnh chống lại kiểu hình lặn
  4. Không có di nhập gen

Đáp án: C. Chọn lọc làm thay đổi tần số alen, nên làm quần thể lệch khỏi cân bằng. Ba phương án còn lại đều là điều kiện của định luật.

6. Bài luyện tập tự giải

  1. Quần thể có 0,64AA + 0,32Aa + 0,04aa. Quần thể có cân bằng không? Đáp án: có, vì 0,64 × 0,04 = 0,0256 = 0,162; p = 0,8, q = 0,2.
  2. Quần thể cân bằng có 16% cá thể lông trắng (aa). Trong số cá thể lông đen, tỉ lệ dị hợp là bao nhiêu? Đáp án: q = 0,4; p = 0,6; Aa = 0,48; lông đen = 0,84; tỉ lệ cần tìm = 0,48/0,84 = 4/7 ≈ 57,1%.
  3. Gen lặn gây mù màu đỏ – lục nằm trên X, tần số alen lặn là 0,08. Tính tỉ lệ nam và nữ mù màu trong quần thể cân bằng. Đáp án: nam 0,08 (8%); nữ 0,082 = 0,0064 (0,64%).

Muốn luyện thêm, bạn xem bộ câu hỏi lớn hơn ở 102 câu trắc nghiệm Sinh học 12 Bài 17 và phần hướng dẫn trả lời câu hỏi SGK ở Giải Sinh học 12 Bài 17.

Câu hỏi thường gặp

Công thức của định luật Hacđi – Vanbec là gì?

Với một gen có hai alen A (tần số p) và a (tần số q), p + q = 1, quần thể cân bằng có thành phần kiểu gen p²AA + 2pqAa + q²aa = 1.

Làm sao biết một quần thể có cân bằng di truyền hay không?

Với quần thể xAA + yAa + zaa = 1, kiểm tra x·z có bằng (y/2)² hay không. Nếu bằng thì quần thể cân bằng; nếu không thì chưa cân bằng và sẽ đạt cân bằng sau một thế hệ ngẫu phối.

Điều kiện nghiệm đúng của định luật Hacđi – Vanbec gồm những gì?

Quần thể lớn, ngẫu phối, giao tử và hợp tử có sức sống như nhau, không có đột biến, không có chọn lọc và không có di nhập gen.

Quần thể ngẫu phối khác quần thể tự phối ở điểm nào?

Ngẫu phối duy trì được tỉ lệ dị hợp và tạo nhiều biến dị tổ hợp. Tự phối làm giảm dị hợp, tăng đồng hợp qua các thế hệ và phân hoá quần thể thành các dòng thuần.

Bài học liên quan