Tần số alen là gì? Công thức tính – bài tập và phương pháp giải tần số alen sẽ được chúng tôi tổng hợp và giải đáp trong bài viết này.
Tần số alen là gì?
Tần số alen được khái niệm là tỉ lệ giữa số lượng alen đó trên tổng số các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định.
Tần số tương đối của mỗi alen thuộc một gen nào đó có thể được tính bằng tỉ lệ giữa số alen được xét đến trên tổng số alen thuộc một lôcut trong quần thể hay bằng tỉ lệ % số giao tử mang alen đó trong quần thể.
Tần số kiểu gen: Là tỉ lệ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể trong quần thể.
Xem thêm bài viết: Alen là gì?
Bài tập và cách giải tần số alen trong quần thể
Tính tần số của các alen khi biết thành phần kiểu gen của quần thể (gen nhóm máu)
Ví dụ 1 : Tính tần số đối với một gen có 2 alen. Một quần thể có cấu trúc di truyền như sau : 0,6AA : 0,2Aa : 0,2aa. Hãy tính tần số của alen A và alen a trong quần thể trên ?
Phương pháp : Đây là dạng bài tập đầu tiên nên giáo viên hướng dẫn học sinh các bước giải một cách cụ thể, để giúp các bạn hình dung rõ :
Cách 1 : Tính theo tổng số alen :
- Tổng số alen A : 0,6 x 2 + 0,2 = 1,4
- Tổng số alen a : 0,2 x 2 + 0,2 = 0,6
- Tổng số alen trong quần thể : 1,4 + 0,6 = 2.
- Tỉ lệ alen A = tần số alen A : pA = 1,4 : 2 = 0,7
- Tỉ lệ alen a = tần số alen a : qa = 0,6 : 2 = 0,3
Cách 2 : Tính theo tỉ lệ loại giao tử:
- Cơ thể có kiểu gen AA khi giảm phân cho loại giao tử A = 0,6
- Cơ thể có kiểu gen Aa khi giảm phân cho loại hai giao tử A = a = 0,2 : 2
- Cơ thể có kiểu gen aa khi giảm phân cho loại giao tử a = 0,2.
Vậy tỉ lệ loại giao tử A= tần số alen A : pA = 0,6 + (0,2 : 2) = 0,7 Vậy tỉ lệ loại giao tử a = tần số alen a : qa = 0,2 + (0,2 : 2) = 0,3
Tính tần số của các alen khi biết số lượng kiểu hình của mỗi quần thể
Ví dụ : Ở một loài động vật có : Cặp alen AA quy định lông đen gồm có 205 cá thể. Cặp alen Aa quy định lông nâu gồm có 290 cá thể. Cặp alen aa quy định lông trắng có 5 cá thể. Hãy tính tần số của alen A và alen a trong quần thể ?
Phương pháp :
Yêu cầu của dạng bài tập này là tính tần số của mỗi alen nhưng dữ kiện bài toán cho biết số lượng của mỗi dạng kiểu hình.
- Tổng số cá thể trong quần thể : 205 + 290 + 5 = 500 cá thể.
- Tỉ lệ kiểu gen AA trong quần thể : 205 : 500 = 0,41.
- Tỉ lệ kiểu gen Aa trong quần thể : 290 : 500 = 0,58.
- Tỉ lệ kiểu gen aa trong quần thể : 5 : 500 = 0,01.
Vậy cấu trúc di truyền của quần thể : 0,41AA : 0,58Aa : 0,01aa Đến đây, giáo viên yêu cầu học sinh tính tần số của mỗi alen tương tự như ví dụ 1 ở dạng bài tập 1. Cụ thể:
- Tần số alen A : pA = 0,41 + (0,58 : 2) = 0,7
- Tần số alen a : qa = 0,01 + (0,58 : 2) = 0,3
Tính tần số của các alen khi biết tỉ lệ kiểu hình đồng hợp lặn hay tỉ lệ kiểu hình trội khi quần thể đang ở trạng thái cân bằng
Ví dụ 1: Trong một quần thể thực vật giao phấn, alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng. Hãy tính tần số của mỗi alen biết rằng trong quần thể có 16% cây hoa trắng.
Phương pháp :
Ta biết cây hoa trắng có kiểu gen aa, có tần số q2 = 16% = 0,16.
Vậy tần số của alen a : qa = 0,4. Tần số của alen A : pA = 1 – 0,4 = 0,6.
Giáo viên nên lưu ý với học sinh : công thức trên chỉ áp dụng khi quần thể đã đạt trạng thái cân bằng.
Ví dụ 2 : Ở một loài động vật, tính trạng không sừng là tính trạng trội so với tính trạng có sừng. Khi nghiên cứu một quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền thấy có 84% cá thể không sừng. Hãy tính tần số của mỗi alen trong quần thể ?
Phương pháp :
Khi giải bài tập này, học sinh thường hay áp dụng phương pháp sau
Cá thể không sừng là tính trạng trội nên có kiểu gen AA + Aa có thành phần kiểu gen : p2AA + 2pqAa = 0,84. Mặt khác p + q = 1. Vậy p = 0,6 và q = 0,4.
Đối với phương pháp giải này, sẽ mất nhiều thời gian để thực hiện các phép tính nên giáo viên hướng dẫn học sinh tiến hành theo phương pháp sau :
Trong quần thể có 84% cá thể không sừng. Vậy số cá thể có sừng là 16%.
Cá thể có sừng là tính trạng lặn có kiểu gen aa = 0,16. Vậy tần số của alen a = 0,4 tần số alen A : pA = 1 – 0,4 = 0,6.
Ví dụ 3 : Giả sử trong một quần thể người ở trạng thái cân bằng di truyền, tần số của các nhóm màu là : A = 0,45 ; B = 0,21 ; O = 0,04. Gọi p, q, r là tần số của alen IA, IB, IO. Tần số của các alen p, q, r trong quần thể trên là bao nhiêu ?
Phương pháp :
Đối với dạng bài tập này khác với dạng bài tập trên là trong quần thể có 3 alen.
Kí hiệu kiểu gen của từng nhóm máu :
Nhóm máu O có kiểu gen IOIO có tỉ lệ kiểu gen r2 = 0,04. Vậy r = 0,2.
Nhóm máu A : IAIA, IAIO có tỉ lệ kiểu gen p2 + 2pr = 0,45.
Thay r = 0,2 ta tìm được p = 0,5.
Ta có p + q + r = 1 q = 1 – p – r = 1 – 0,2 – 0,5 = 0,3.
Bài tập áp dụng : Ở một loài thực vật, A quy định khả năng kháng độc ; alen a không có khả năng này. Người ta tiến hành gieo 1000 hạt trên đất nhiễm độc thấy có 960 cây con phát triển bình thường. (Các điều kiện ngoại cảnh khác cực thuận). Hãy tính tần số alen A và alen a trong quần thể trên ?
Tính tần số của các alen trong một số trường hợp đặc biệt
Tính tần số của alen khi có sự tác động của đột biến gen
Ví dụ : Quần thể ban đầu của một loài thực vật có 301 cây hoa đỏ ; 402 cây hoa hồng ; 304 cây hoa trắng. Biết rằng, trong quá trình phát sinh giao tử có xảy ra đột biến alen A thành alen a với tần số 20%. Trong quần thể không chịu áp lực của chọn lọc tự nhiên, các cá thể có kiểu gen khác nhau có sức sống như nhau. Hãy xác định tần số của alen A và alen a của quần thể trên sau khi có quá trình đột biến.
Phương pháp :
Theo bài ra, quần thể ban đầu của một loài thực vật có 301 cây hoa đỏ ; 402 cây hoa hồng ; 304 cây hoa trắng.
Vậy tỉ lệ kiểu gen của quần thể : 0,3 AA : 0,4 Aa : 0,3aa.
Tần số của mỗi alen trước đột biến :
- Tần số alen A : pA = 0,3 + (0,4 : 2) = 0,5
- Tần số alen a : qa = 0,3 + (0,4 : 2) = 0,5
Sau khi xảy ra đột biến, alen A bị biến đổi thành alen a với tần số 20%, có nghĩa là alen A bị giảm và alen a tăng lên. Cụ thể :
- Tần số alen A : pA = 0,5 – [(0,5 x 20) : 100] = 0,4
- Tần số alen a : qa = 0,5 + [(0,5 x 20) : 100] = 0,6
Tính tần số của các alen khi có sự tác động của chọn lọc tự nhiên
Ví dụ : Ở gà, kiểu gen AA quy định mỏ rất ngắn đến mức trứng không mỏ vỡ được vỏ trứng để chui ra, làm gà con chết ngạt ; kiểu gen Aa quy định mỏ ngắn ; kiểu gen aa quy định mỏ dài ; gen nằm trên nhiễm sắc thể thường. Khi cho gà mỏ ngắn giao phối với nhau. Hãy xác định tần số alen A và alen a ở thế hệ F3. Biết không có đột biến, các thế hệ ngẫu phối.
Phương pháp :
Ở nội dung bài này, giáo viên nên lưu ý về kiểu gen gây chết (AA), qua mỗi thế hệ, thành phần kiểu gen có sự thay đổi.
P : Aa x Aa Thành phần kiểu gen của F1 : 1/4AA + 1/2Aa + 1/4aa kiểu gen AA gây chết
F1 x F1 (2/3Aa + 1/3aa) x (2/3Aa x 1/3aa) F2 : 1/9AA + 4/9Aa + 4/9aa Kiểu gen 1/9AA gây chết
F2 x F2 (1/2Aa + 1/2aa) x (1/2Aa x 1/2aa)
Thành phần kiểu gen ở hợp tử F3 : 1/16AA + 6/16Aa + 9/16aa
Tần số alen A : p(A) = 1/5 ; q(a) = 4/5.
Như vậy, dưới tác dụng của chọn lọc thì tần số alen A ngày càng giảm và tần số alen a ngày càng tăng.
Tính tần số của các alen khi có sự di nhập gen
Ví dụ : Một quần thể sóc gồm 160 cá thể trưởng thành sống trong một vườn thực vật có tần số alen Est 1 là 0,90. Một quần thể sóc khác sống ở một khu rừng bên cạnh có tần số alen này là 0,50. Do thời tiết mùa đông khác nghiệt đột ngột, 40 con sóc trưởng thành từ quần thể rừng di cư sang quần thể thực vật để tìm thức ăn và hoà nhập và quần thể sóc trong vườn thực vật. Tần số alen Est 1 của quần thể sóc trong vườn thực vật sau sự di cư này là bao nhiêu ?
Phương pháp :
- Tổng số cá thể sóc mang alen Est 1 của 160 cá thể sống trong vườn thực vật 160 x 0,9 = 144 (cá thể)
- Tổng số cá thể sóc mang alen Est 1 của 40 cá thể di cư từ quần thể rừng sang vườn thực vật : 40 x 0,5 = 20 (cá thể)
Tổng số cá thể sóc mang alen Est 1 của quần thể sóc trong vườn thực vật sau khi có sự di nhập gen : 144 + 20 = 164 (cá thể)
- Tổng số cá thể trong quần thể sóc ở vườn thực vật sau khi có sự di nhập gen : 200.
- Tần số alen Est 1 của quần thể sóc trong vườn thực vật sau khi có sự di nhập gen : 164 : 200 = 0,82
