Câu hỏi mở đầu trang 91

Đề bài: Vì sao Luật Hôn nhân và Gia đình ở nước ta lại cấm những người có họ hàng gần (trong vòng 3 đời) kết hôn với nhau?

Lời giải:

Luật Hôn nhân và Gia đình cấm kết hôn cận huyết vì:

• Những người có họ hàng gần thường mang các allele lặn giống nhau (do thừa hưởng từ tổ tiên chung).
• Khi họ kết hôn với nhau → các allele lặn có hại dễ tổ hợp lại ở trạng thái đồng hợp → biểu hiện thành kiểu hình gây bệnh.
• Kết quả: con cái dễ mắc các bệnh di truyền, giảm sức sống, tăng tỉ lệ tử vong → suy thoái nòi giống.

→ Vì vậy, cấm kết hôn cận huyết nhằm bảo vệ sức khoẻ của thế hệ sau và duy trì chất lượng di truyền của cộng đồng.

I. Quần thể và các đặc trưng di truyền của quần thể

Câu hỏi trang 92

Đề bài: Nêu khái niệm về vốn gene của quần thể.

Lời giải:

• Vốn gene là tập hợp tất cả các loại allele của tất cả các gene có trong mọi cá thể của một quần thể tại một thời điểm xác định.
• Vốn gene được đặc trưng bởi tần số các allele và tần số các kiểu gene trong quần thể.

II. Quần thể ngẫu phối và định luật Hardy – Weinberg

Câu 1 trang 93

Đề bài: Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối có đặc điểm gì? Quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền phải thoả mãn những điều kiện nào?

Lời giải:

Đặc điểm cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối:

• Đa dạng về mặt di truyền (có nhiều loại allele và kiểu gene khác nhau).
• Các đột biến mới xuất hiện thường tồn tại ở trạng thái dị hợp → các gene lặn có hại ít có cơ hội biểu hiện thành kiểu hình.
• Nếu không chịu tác động của các yếu tố khác, tần số allele và tần số kiểu gene được duy trì ổn định qua các thế hệ.

Điều kiện để quần thể đạt cân bằng Hardy – Weinberg:

• Quần thể có kích thước lớn.
• Các cá thể trong quần thể giao phối ngẫu nhiên (ngẫu phối).
• Không xảy ra đột biến.
• Các cá thể có sức sống và khả năng sinh sản như nhau (không có chọn lọc tự nhiên).
• Quần thể được cách li với các quần thể khác (không có di – nhập gene).

Câu 2 trang 93

Đề bài: Một quần thể gồm toàn cá thể dị hợp tử có kiểu gene Aa. Quần thể này có đang ở trạng thái cân bằng Hardy – Weinberg không? Giải thích.

Lời giải:

Quần thể này KHÔNG ở trạng thái cân bằng Hardy – Weinberg.

Giải thích:

• Cấu trúc di truyền của quần thể: $AA : Aa : aa = 0 : 1 : 0$.
• Tần số các allele: $p(A) = q(a) = 0,5$.
• Nếu quần thể ở trạng thái cân bằng H – W thì phải có cấu trúc: $p^2,AA : 2pq,Aa : q^2,aa = 0{,}25,AA : 0{,}5,Aa : 0{,}25,aa$.
• So sánh: cấu trúc thực tế ($0 : 1 : 0$) khác cấu trúc lý thuyết ($0{,}25 : 0{,}5 : 0{,}25$).

→ Quần thể chưa cân bằng. Nếu đáp ứng các điều kiện H – W thì chỉ sau một thế hệ ngẫu phối, quần thể sẽ đạt trạng thái cân bằng với cấu trúc $0{,}25,AA : 0{,}5,Aa : 0{,}25,aa$.

III. Quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần

Câu 1 trang 95

Đề bài: Giao phối cận huyết tác động như thế nào đến tần số các kiểu gene và tần số allele của quần thể?

Lời giải:

Giao phối cận huyết tác động đến quần thể như sau:

• Tần số các kiểu gene thay đổi qua các thế hệ:
  • Tần số kiểu gene dị hợp giảm dần (mỗi thế hệ giảm đi một nửa nếu tự thụ phấn nghiêm ngặt).
  • Tần số kiểu gene đồng hợp (trội và lặn) tăng dần.
  • Cuối cùng, quần thể chủ yếu gồm các dòng thuần (đồng hợp tử) về các kiểu gene khác nhau.
• Tần số allele KHÔNG thay đổi trong quần thể qua các thế hệ.

Câu 2 trang 95

Đề bài: Tại sao những cây thụ phấn nhờ gió như cây ngô, nếu cho tự thụ phấn để tạo dòng thuần thì sau một số thế hệ dòng thuần sẽ bị thoái hoá?

Lời giải:

• Cây ngô vốn là cây thụ phấn nhờ gió → là quần thể ngẫu phối trong tự nhiên.
• Trong quần thể ngẫu phối, các allele lặn có hại thường tồn tại ở trạng thái dị hợp, không biểu hiện thành kiểu hình có hại.
• Khi cho tự thụ phấn qua nhiều thế hệ:
  • Tần số kiểu gene dị hợp giảm dần, tần số kiểu gene đồng hợp tăng dần.
  • Các allele lặn có hại chuyển sang trạng thái đồng hợp → biểu hiện thành kiểu hình có hại.
• → Cây dần bị giảm sức sống, giảm năng suất, xuất hiện các đặc điểm không mong muốn → thoái hoá giống.

Luyện tập và vận dụng

Câu 1 trang 95

Đề bài: Quần thể nào dưới đây đang ở trạng thái cân bằng Hardy – Weinberg, quần thể nào không? Giải thích.

a) Quần thể gồm toàn cá thể có kiểu gene dị hợp.

b) Quần thể gồm toàn cá thể có kiểu gene đồng hợp lặn.

c) Quần thể gồm toàn cá thể có kiểu hình trội.

Lời giải:

a) Quần thể toàn cá thể dị hợp (Aa):

• Cấu trúc: $AA : Aa : aa = 0 : 1 : 0$.
• Tần số allele: $p(A) = q(a) = 0{,}5$.
• Cân bằng H – W yêu cầu: $0{,}25,AA : 0{,}5,Aa : 0{,}25,aa$ → không khớp.

→ Quần thể KHÔNG cân bằng Hardy – Weinberg.

b) Quần thể toàn cá thể đồng hợp lặn (aa):

• Cấu trúc: $AA : Aa : aa = 0 : 0 : 1$.
• Tần số allele: $p(A) = 0$; $q(a) = 1$.
• Cân bằng H – W: $p^2 = 0$; $2pq = 0$; $q^2 = 1$ → cấu trúc $0 : 0 : 1$ → khớp hoàn toàn.

→ Quần thể ĐANG cân bằng Hardy – Weinberg.

c) Quần thể toàn cá thể có kiểu hình trội:

• Kiểu hình trội có thể do kiểu gene AA hoặc Aa.
• Trường hợp 1: Nếu quần thể chỉ có toàn AA ($AA : Aa : aa = 1 : 0 : 0$) → $p(A) = 1$, $q(a) = 0$ → thoả mãn cân bằng H – W.
• Trường hợp 2: Nếu quần thể có cả AA và Aa (không có aa) → có allele $a$ ($q > 0$) nhưng $q^2 = 0$ (vì không có aa) → mâu thuẫn → không cân bằng.

→ Quần thể có thể cân bằng hoặc không, tuỳ thuộc vào cấu trúc kiểu gene cụ thể.

Câu 2 trang 95

Đề bài: Tại sao nhiều loài cây tự thụ phấn nghiêm ngặt như đậu Hà Lan lại không bị thoái hoá giống?

Lời giải:

Các loài cây tự thụ phấn nghiêm ngặt như đậu Hà Lan không bị thoái hoá giống vì:

• Đậu Hà Lan đã tự thụ phấn qua rất nhiều thế hệ trong quá trình tiến hoá.
• Qua nhiều đời tự thụ phấn, các allele lặn có hại đã được chuyển sang trạng thái đồng hợp và biểu hiện thành kiểu hình có hại → các cá thể mang chúng bị chọn lọc tự nhiên loại bỏ từ rất lâu.
• Do đó, các dòng đậu Hà Lan còn tồn tại hiện nay chủ yếu chứa các allele có lợi hoặc trung tính ở trạng thái đồng hợp.
• Khi tiếp tục tự thụ phấn, các allele có hại hầu như không còn nên không xuất hiện thoái hoá.

Câu 3 trang 95

Đề bài: Trong một quần thể người, các nhà di truyền đã xác định được có 182 người có nhóm máu MM, 172 người có nhóm máu MN và 44 người có nhóm máu NN. Hãy tính tần số allele M, N và tần số các kiểu gene của quần thể này.

Lời giải:

Bước 1: Tính tổng số cá thể trong quần thể

$$N = 182 + 172 + 44 = 398 \text{ (người)}$$

Bước 2: Tính tần số các kiểu gene

$$f(MM) = \frac{182}{398} \approx 0{,}457$$

$$f(MN) = \frac{172}{398} \approx 0{,}432$$

$$f(NN) = \frac{44}{398} \approx 0{,}111$$

Bước 3: Tính tần số các allele

Áp dụng công thức tính tần số allele:

$$p(M) = f(MM) + \frac{1}{2}f(MN) = 0{,}457 + \frac{0{,}432}{2} \approx 0{,}673$$

$$q(N) = f(NN) + \frac{1}{2}f(MN) = 0{,}111 + \frac{0{,}432}{2} \approx 0{,}327$$

Kiểm tra: $p(M) + q(N) = 0{,}673 + 0{,}327 = 1$ ✓

Kết luận:

• Tần số các kiểu gene: $f(MM) \approx 0{,}457$; $f(MN) \approx 0{,}432$; $f(NN) \approx 0{,}111$.
• Tần số các allele: $p(M) \approx 0{,}673$; $q(N) \approx 0{,}327$.

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú