Mô phỏng Sinh học

Quần thể ngẫu phối với hai alen A, a: tần số kiểu gene p², 2pq, q² được tính và vẽ mỗi thế hệ cùng đám cá thể minh hoạ. Khi không có chọn lọc và quần thể lớn, tần số alen không đổi qua các thế hệ (cân bằng Hardy–Weinberg); bật chọn lọc chống kiểu hình lặn hoặc giảm kích thước quần thể để thấy tần số alen thay đổi có hướng hoặc dao động ngẫu nhiên và có thể mất hẳn một alen.

Hai gene trên cùng một nhiễm sắc thể: kéo khoảng cách giữa chúng để đổi tần số hoán vị, xem tỉ lệ bốn loại giao tử (hai giao tử liên kết chiếm ưu thế, hai giao tử hoán vị luôn bằng nhau và chiếm f/2 mỗi loại). Từ tỉ lệ giao tử đọc ngược ra khoảng cách theo centiMorgan.

Bảng Punnett hai cặp gene với giao tử và tần số của từng bố mẹ, ô tô màu theo kiểu hình, tỉ lệ kiểu gene – kiểu hình tính tự động (9:3:3:1 khi phân li độc lập). Chuyển sang liên kết gene với tần số hoán vị f: giao tử liên kết (1−f)/2, giao tử hoán vị f/2, tỉ lệ đời con thay đổi theo f và kiểu dị hợp đều/chéo. Học sinh đổi kiểu gene bố mẹ, kéo f, lai ngẫu nhiên 100 cá thể để so sánh thực nghiệm với lí thuyết.

Lắp RNA polymerase, ribosome và các yếu tố điều hoà lên đoạn DNA để tạo mRNA rồi tổng hợp protein. Học sinh chỉnh mức biểu hiện của từng gene và xem tế bào tạo ra bao nhiêu protein tương ứng. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Thả một quần thể thỏ vào môi trường rồi thêm yếu tố chọn lọc như sói hoặc nguồn thức ăn hạn chế. Học sinh bật các đột biến về màu lông, chiều dài tai, răng và theo dõi biểu đồ tỉ lệ kiểu hình qua nhiều thế hệ. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Từ mạch mã gốc của gene, RNA polymerase tổng hợp mRNA từng nucleotide theo nguyên tắc bổ sung (A–U, T–A, G–C, C–G); ribosome sau đó đọc từng codon từ AUG, tRNA mang amino acid tương ứng theo bảng mã di truyền chuẩn cho tới codon kết thúc. Học sinh bấm từng bước, bấm vào một nucleotide để gây đột biến thay thế, thêm hoặc mất cặp nucleotide và so sánh chuỗi polypeptide trước – sau (đồng nghĩa, sai nghĩa, vô nghĩa, dịch khung).

Năng lượng mặt trời được sinh vật sản xuất cố định rồi truyền qua các bậc dinh dưỡng; ở mỗi bậc phần lớn năng lượng mất qua hô hấp, nhiệt, chất thải, chỉ khoảng 10% chuyển lên bậc kế tiếp nên tháp năng lượng luôn có đáy rộng. Học sinh đổi số bậc, hiệu suất sinh thái, chuỗi thức ăn (đồng cỏ, ao hồ), bấm từng bậc để xem năng lượng vào – mất – truyền, và quan sát dòng carbon quay vòng qua quang hợp, tiêu thụ, phân giải, hô hấp và đốt nhiên liệu hoá thạch.

Quần thể thỏ tăng trưởng theo mô hình logistic dN/dt = rN(1 − N/K) hướng tới sức chứa K của môi trường; khi có cáo, hai quần thể dao động lệch pha theo mô hình Lotka–Volterra: thỏ tăng → cáo tăng → thỏ giảm → cáo giảm. Đồng cỏ hiển thị mật độ hai loài, đồ thị số lượng theo thời gian và đồ thị pha; học sinh thả thêm thỏ hoặc cáo, đổi r, K, hiệu quả săn mồi và quan sát điểm cân bằng.