028.38225933 (Hotline) - 028 3822 1188 (FM 95.6) - 028 38291 357
icon-radio-fm-999-mhz
logo-voh-radio-online
Điện thoại: 028.38225933 - 028.38225934
Đường dây nóng bạn nghe đài: 028.3891 357 - 0948747571
Sự kiện:  Học tập, Sinh học

Những đặc điểm di truyền quần thể ngẫu phối và các dạng bài tập cần nắm

Bên cạnh di truyền tự phối, quần thể có thể thực hiện di truyền ngẫu phối. Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối có đặc điểm gì cần lưu ý?

1. Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối 

1.1 Quần thể ngẫu phối

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. 

1.2 Đặc điểm di truyền quần thể ngẫu phối

Trong quần thể ngẫu phối, các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi với nhau một cách ngẫu nhiên. Ngoài ra, trong quần thể, một gen có thể có rất nhiều alen khác nhau. 

Tạo nên một lượng biến dị di truyền rất lớn trong quần thể làm nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hóa và chọn giống.

Quần thể ngẫu phối trong những điều kiện nhất định có thể duy trì tần số các kiểu gen khác nhau trong quần thể một cách không đổi. Như vậy, một đặc điểm quan trọng của quần thể ngẫu phối là duy trì được sự đa dạng di truyền của quần thể.

1.3 Trạng thái cân bằng di truyền quần thể

Nội dung định luật Hacđi - Vanbec

Trong một quẩn thể ngẫu phối kích thước lớn, nếu như không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức  p2+2pq + q2 =1

Ví dụ: Trong quần thể, xét 1 gen chỉ có 2 loại alen là A và a

pA: tần số của alen trội; qa: tần số của alen lặn và pA+qa=1

p2: tần số kiểu gen AA; 2pq: tần số kiểu gen Aa và q2 là tần số kiểu gen aa

Điều kiện để quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền

  • Quần thể phải có kích thước lớn. 
  • Các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên.
  • 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).
  • Đột biến không xảy ra hay có xảy ra thì tần số đột biến thuận phải bằng tần số đột biến nghịch.
  • Quần thể phải được cách ly với các quần thể khác (không có sự di nhập gen giữa các quần thể).

Trong các điều kiện này thì điều kiện các cá thể trong quần thể phải giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên là điều kiện cơ bản nhất.

Mặt hạn chế của định luật

  • Trên thực tế, một quần thể trong tự nhiên rất khó có thể đáp ứng được tất cả các điều kiện nêu trên nên tần số alen và thành phần kiểu gen liên tục bị biến đổi.
  • Một quần thể có thể cân bằng về thành phần kiểu gen của một gen này nhưng lại có thể không cân bằng về thành phần kiểu gen của một gen khác.

Ý nghĩa của định luật Hacđi - Vanbec

Về mặt lý luận

  • Định luật Hacđi - Vanbec giải thích vì sao trong tự nhiên có những quần thể duy trì trạng thái ổn định trong thời gian dài. 
  • Trong tiến hoá, sự duy trì, kiên định những đặc điểm đạt được có ý nghĩa quan trọng chứ không phải chỉ có sự phát sinh các đặc điểm mới có ý nghĩa.

Về mặt thực tiễn

  • Dựa vào công thức Hacđi - Vanbec, có thể từ tỷ lệ kiểu hình suy ra tỷ lệ kiểu gen và tần số tương đối các alen, ngược lại, từ tần số tương đối của alen đã biết có thể dự tính tỷ lệ các kiểu gen và kiểu hình. 
  • Nắm được thành phần kiểu gen của một số quần thể có thể dự đoán tác hại của các đột biến gây chết, đột biến có hại, hoặc khả năng gặp những đồng hợp tử mang đột biến có lợi.

2. Công thức và bài tập ứng dụng di truyền quần thể ngẫu phối

2.1 Công thức di truyền quần thể ngẫu phối

Quần thể cân bằng thỏa hằng đẳng thức:

p2AA+2pqAa+q2aa=1,0

Ví dụ: Trong quần thể gen chỉ có 2 loại alen là A và a

pA: tần số của alen trội; qa: tần số của alen lặn và pA+qa=1,0

p2 là tần số kiểu gen AA ; 2pq là tần số kiểu gen Aa và q2 là tần số kiểu gen aa

p2.q2=2pq22 

hoc p2+q2=1

Với P:d(AA):h(Aa):r(aa)

Tính tần số alen A=d+h2

Tính tần số alen a=r +h2

Kiểm tra sự cân bằng của quần thể d.r=h22

hoc d +r =1

Nếu quần thể đạt trạng thái cân bằng thì d=p2h=2pqr=q2

Nếu quần thể chưa đạt trạng thái cân bằng thì d chỉ là tần số của kiểu gen AA; h chỉ là tần số của kiểu gen Aa và r chỉ là tần số của kiểu gen aa.

2.2 Bài tập vận dụng 

Câu 1: Một quần thể có cấu trúc di truyền 0,04 AA + 0,32 Aa + 0,64 aa = 1. Tần số tương đối của alen A, a lần lượt là: 

A. 0,3 ; 0,7 

B. 0,8 ; 0,2    

C. 0,7 ; 0,3    

D. 0,2 ; 0,8

Giải thích:

P: d(AA) = 0,04; h(Aa) = 0,32; r(aa) = 0,64

Tính tần số alen A=d+h2

Tính tần số alen a=r+h2

Tần số tương đối của alen 0,04+0,322=0,2

Tần số tương đối của alen 0,64 +0,322=0,8

Đáp án D

Câu 2: Xét một quần thể có 2 alen (A, a). Quần thể khởi đầu có số cá thể tương ứng với từng loại kiểu gen là: 65AA:26Aa:169aa. Tần số tương đối của mỗi alen trong quần thể này là:

A. A = 0,30 ; a = 0,70         

B. A = 0,50 ; a = 0,50 

C. A = 0,25 ; a = 0,75         

D. A = 0,35 ; a = 0,65 

Giải thích 

Cách 1: Toàn bộ quần thể có 260 cây chứa 260×2=520 alen khác nhau của gen quy định màu hoa, trong đó có 65 cây có kiểu gen AA, 26 cây có kiểu gen Aa và 169 cây có kiểu gen aa. 

Tổng số alen A trong quần thể:  65×2+26=156

Tổng số alen a trong quần thể:  26+169×2=364

Tần số alen A=156520=0,3

Tần số alen a=364520=0,7

Cách 2: Tỉ lệ các kiểu gen

AA=65260=0,25

Aa=26260=0,1

aa = 169260=0,65

Tần số kiểu gen: 0,25 AA:0,1 Aa:0,65aa.

Tần số alen A=0,25+0,12=0,3

Tần số alen a=0,65+0,12=0,7

Đáp án A

Câu 3: Một quần thể thực vật lưỡng bội, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp. Ở thể hệ xuất phát (P) có cấu trúc di truyền 0,5AA:0,4Aa:0,1 aa. Khi P tự thụ phấn liên tiếp qua 3 thế hệ, theo lý thuyết, trong tổng số cây thân cao ở F3, cây mang kiểu gen dị hợp tử chiếm tỷ lệ

A. 5,0%.    

B. 6,9%.    

C. 13,3%.    

D. 7,41%.

Giải thích 

P:  0,5AA:0,4Aa:0,1 aa và (n = 3)

F3: Aa=0,4×123=0,05

AA=0,5+0,4-0,052=0,675

aa=0,1+0,4-0,052=0,275

Trong tổng số cây thân cao ở F3, cây mang kiểu gen dị hợp tử chiếm tỷ lệ:  

0,050,05+0,675=2296,9%

Đáp án B

Câu 4: Theo định luật Hardy - Weinberg, có bao nhiêu quần thể sinh vật ngẫu phối sau đây đang ở trạng thái cân bằng di truyền?

(1) 0,5AA : 0,5aa.                            

(2) 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa.            

(3) 0,2AA : 0,6Aa: 0,2aa.                  

(4) 0,75AA : 0,25aa.           

(5) 100% AA.                                    

(6) 100% Aa.

A. 2.                                        

B. 3.                              

C. 4.                                  

D. 5.

Giải thích 

Quần thể (2) 0,64+0,04  = 1,0

Quần thể (5) 1 +0 =1,0

Chỉ có quần thể (2) , (5) là thỏa điều kiện p2+q2 =1

Đáp án A

Câu 5: Một quần thể (P) có 60 cá thể AA; 40 cá thể Aa; 100 cá thể aa. Cấu trúc di truyền của quần thể sau một lần ngẫu phối là:

A. 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa    

B. 0,16 AA : 0,36 Aa : 0,48 aa

C.0,16 AA : 0,48 Aa : 0,36 aa    

D. 0,48 AA : 0,16 Aa : 0,36 aa

Giải thích 

Tỉ lệ các kiểu gen là:    

AA=60200=0,3
Aa=40200=0,2

aa=100200=0,5

Tần số kiểu gen P: 0,3 AA:0,2 Aa:0,5aa.

Nhận thấy 0,3 +0,5 khác 1

 Quần thể này chưa cân bằng di truyền. Sau khi ngẫu phối thì sẽ đạt trạng thái cân bằng di truyền. 

Tần số alen A=0,3+0,22=0,4

Tần số alen a=0,5+0,22=0,6

QT ngẫu phối

F1: 0,4²(AA):2.0,4.0,6(Aa):0,6²(aa)

=0,16AA:0,48Aa:0,36aa

Đáp án C

Câu 6: Một quần thể có 1050 cá thể AA, 150 cá thể Aa và 300 cá thể aa. Nếu lúc cân bằng, quần thể có 6000 cá thể thì số cá thể dị hợp trong đó là:

A. 3375 cá thể     

B. 2880 cá thể     

C. 2160 cá thể     

D. 2250 cá thể 

Giải thích

Tổng số cá thể trong quần thể: 1050 + 150 + 300 = 1500

Thành phần kiểu gen P: 0,7AA:0,1Aa:0,2aa 

Nhận thấy 0,7 + 0,2 khác 1,0 

Quần thể chưa cân bằng

Để quần thể đạt trạng thái cân bằng, các cá thể trong quần thể ngẫu phối.

Tần số tương đối của A=0,7+0,12=0,75

Tần số tương đối của a=0,2 +0,12=0,25

Quần thể ngẫu phối sẽ đạt trạng thái cân bằng và thỏa đẳng thức:

p²(AA)+2pq(Aa)+q²(aa)=1,0

F1: 0,75²(AA)+2.0,75.0,25(Aa)+0,252(aa)=1

F1: 0,5625AA:0,375Aa:0,0625aa

Số cá thể dị hợp trong quần thể khi đạt trạng thái cân bằng và có 6000 cá thể:

0,375×6000=2250

Đáp án D

Câu 7: Một quần thể ở trạng thái cân bằng Hardy-Weinberg có 2 alen D, d ; trong đó số cá thể dd chiếm tỉ lệ 16%. Tần số tương đối của mỗi alen trong quần thể là bao nhiêu?

A. D = 0,16 ; d = 0,84     

B. D = 0,4 ; d = 0,6     

C. D = 0,84 ; d = 0,16     

D. D = 0,6 ; d = 0,4 

Giải thích

Quần thể cân bằng di truyền có cấu trúc thỏa đẳng thức:

p²(DD)+2pd(Dd)+q²(dd)=1,0

q2(dd) = 0,16

qd=0,4

pD=1-0,4=0,6

D=0,6; d=0,4

Đáp án D

Câu 8: Một quần thể đang cân bằng về mặt di truyền, trong đó kiểu gen AA bằng 9 lần kiểu gen aa. Tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa của quần thể là:

A. 18%.    

B. 37,5%.    

C. 50%.    

D. 75%.

Giải thích

Quần thể cân bằng di truyền có cấu trúc thỏa đẳng thức:

p²(AA)+2pq(Aa)+q²(aa)=1,0

p2(AA) = 9 q2(aa) 

pA=3qa

Mà p + q = 1,0  p = 0,75 ; q = 0,25 2pq = 2 .0,75 .0,25 = 0,375

Tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa của quần thể = 37,5%

 Đáp án B

-----------------------------

Hy vọng bài viết sẽ hỗ trợ các em trong quá trình tự học và ôn tập kiến thức di truyền quần thể ngẫu phối hiệu quả. 

Người biên soạn:

Giáo viên: Trương Thị Hữu Nhơn 

Trường THCS-THPT Nguyễn Khuyến