SINH 12 NC BAI 1

Tuần: 01 Tiết: 01 Ngày sọan: 9.8.2008 Ngày dạy: 11.8.2008 Lớp: 12 LÝ Bài 1. GEN VÀ MÃ DI TRUYỀN, Q TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN I/ MỤC TIÊU: 1/ Kiến thức: - Chứng minh được đặc tính cơ bản của ADN là có khả năng lưu giữ và truyền thông tin di truyền nhờ khả năng sao chép. - Mô tả được cơ chế sao chép của ADN theo nguyên tắc bổ sung, nguyên tắc bán bảo toàn và theo cơ chế sao chép nửa gián đoạn. - Nêu được điểm khác nhau giữa sao chép ADN ở sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn. - Giải thích được khái niệm về gen, phân loại được các gen chính và giải thích được tại sao mã di truyền phải là mã bộ ba. - Trình bày được những đặc tính của mã di truyền. - Tăng cường khả năng suy luận, nhận thức thông qua kiến thức về cách tổng hợp mạch mới dựa theo hai mạch khuôn khác nhau. 2/ Kỹ năng: - Mơ tả, so sánh, suy luận, quan sát tranh ảnh rút ra vấn đề. 3/ Trọng tâm: - Là cơ sở để hiểu và giải thích được hiện tượng thông tin có thể lưu giữ và truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, hiểu biết hình thức truyền thông tin theo mã di truyền và những đặc tính chung của mã di truyền. - Là cơ chế sao chép ADN theo cơ chế nửa gián đoạn. - Enzym mở xoắn là enzym hêlicaza còn enzym nối các đoạn Okazaki là enzym ligaza. - Enzym xúc tác cho việc bổ sung nuclêôtit vào mạch ADN mới là ADN pôlimeraza III, còn enzym xúc tác cho việc loại bỏ đoạn mồi và bổ sung nuclêôtit vào chỗ trống khi đoạn mồi bò loại bỏ là enzym ADN pôlimeraza I. - Giải thích cho học sinh hiểu được mã di truyền phải là mã bộ ba nhờ các bằng chứng đã nêu ở sách giáo khoa. II/ PHƯƠNG PHÁP: - Phát vấn - Trực quan. - Đối với nội dung chứng minh mã di truyền là mã bộ ba, giáo viên có thể đặt vấn đề cho học sinh tự suy luận, tính toán và rút ra kết luận, nhận thức. III/ ĐỒ DÙNG DẠY HỌC: - Tranh vẽ phóng to hình 1 sách giáo khoa. Vẽ thêm hình 1 sách giáo viên để giảng về cơ chế sao chép ADN ở sinh vật nhân chuẩn. IV/ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC BÀI HỌC: 1/ Ổn đònh lớp: 2/ Kiểm tra bài cũ: Khơng 3/ Bài mới: HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ A. Khái niệm về gen: Giáo viên nêu khái niệm cơ bản khi nghiên cứu di truyền học là gen. Vậy gen là gì? (Một đoạn của phân tử acid nuclêic mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm như prôtêin hay ARN). Giáo viên hỏi tiếp: Gen có bao nhiêu loại? (Có nhiều gen như gen cấu trúc: Mang thông tin mã hóa cho việc tổng hợp chuỗi polipeptit trong phân tử prôtêin; gen điều hòa: Tạo sản phẩm kiểm soát hoạt động của gen khác; gen nhảy: Có chức năng nhảy và có thể mang gen khác nhảy từ vò trí này sang vò trí khác trong hệ gen, làm tăng biến dò tổ hợp (Giáo viên có thể cho học sinh lấy thêm ví dụ về các loại gen ngoài ví dụ ở sách giáo khoa). - Học sinh chú ý trọng tâm câu hỏi để trả lời chính xác. - Học sinh trả lời.  NỘI DUNG KIẾN THỨC I/ KHÁI NIỆM VỀ GEN: 1/ Gen là gì? Gen là một đoạn của phân tử acid nuclêic mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm xác đònh (prôtêin hay ARN). 2/ Các loại gen: Gen có nhiều loại như gen cấu trúc, gen điều hòa, gen nhảy … a. Gen cấu trúc: Là gen mang thông tin mã hóa tổng hợp một chuỗi polipeptit trong phân tử prôtêin. Ví dụ: Gen hêmôglôbin anpha (Hb α), gen hêmôglôbin bêta (Hb β) mã hóa cho các chuỗi polipeptit trong phân tử hêmôglôbin. b.Gen điều hòa: Là những gen tạo ra sản phẩm kiểm soát hoạt động của các gen khác. Ví dụ: Gen điều hòa R tạo ra prôtêin kiểm soát hoạt động của các gen cấu trúc trong Opêrôn Lac ở vi khuẩn. c. Gen nhảy: Là gen có khả năng di chuyển từ vò trí này sang vò trí khác của hệ gen. Gen nhảy có thể mang gen khác. Ví dụ như gen cấu trúc xen vào các vò trí khác nhau của các phân tử ADN, làm tăng biến dò tổ hợp.  HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ II. MÃ DI TRUYỀN: Giáo viên nêu rằng, sao chép ADN là sao chép thông tin di truyền, sau đó nêu câu hỏi: Thông tin di truyền biểu hiện như thế nào? Giáo viên cần giải thích rõ các vấn đề sau: - Thông tin về trình tự sắp xếp các acid amin của chuỗi polipeptit được mã hóa bởi trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong ADN. Một acid amin được mã hóa bằng 3 nuclêôtit kế tiếp nhau trong mạch khuôn của gen (mã bộ ba). Mạch gốc của ADN dùng làm khuôn để tổng hợp ra mARN mà mARN lại là khuôn mẫu để tổng hợp prôtêin; do vậy mã di truyền được đọc trên mARN. - Tổ hợp 3 ribônuclêôtit liền nhau trên mARN mã hóa cho một acid amin gọi là côdon. Vậy bằng chứng nào chứng tỏ mã bộ ba? Giáo viên cho học sinh suy luận: Có 4 loại nuclêôtit (A, T, G, X) mà lại có 20 loại acid amin. Vậy nếu 1 hoặc 2, hoặc 3, hoặc 4 … nuclêôtit liền nhau thì số loại acid amin là bao nhiêu? [4 1 = 4 loại acid amin; 4 2 = 16 loại acid amin (thiếu); 4 3 = 64 loại acid amin (có vẻ hợp lý); 4 4 = 256 loại acid amin (thừa nhiều)]. Vậy mã di truyền là mã bộ ba. Giáo viên lại đặt vấn đề tiếp: Có 64 tổ hợp mà chỉ có 20 loại acid amin, vậy kết luận thế nào? (Một loại acid amin có thể được mã hóa bởi 2, 3 hay nhiều bộ ba. Bên cạnh đó còn có bộ ba khởi đầu và 3 bộ ba kết thúc). Giáo viên nêu bằng chứng thực nghiệm của M.Nirenberg và nhấn mạnh năm 1966, tất cả 64 bộ ba trên mARN (các côdon) tương ứng với 64 bộ ba (các triplet) đã được xác đònh (xem thêm “Em có biết”) - Học sinh trả lời. - Học sinh lắng nghe và tổng hợp các ý chính. - Học sinh suy luận để phát huy tính tích cực trong học tập.  NỘI DUNG KIẾN THỨC II/ MÃ DI TRUYỀN: 1/ Khái niệm: Mã di truyền trong ADN chứa thông tin quy đònh sự gắn kết các acid amin trong chuỗi polipeptit tạo nên prôtêin. Trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong gen quy đònh trình tự sắp xếp các acid amin trong phân tử prôtêin được gọi là mã di truyền. Mã di truyền là mã bộ ba. 2/ Bằng chứng về mã bộ ba: a. Lý do có mã bộ ba: Nếu mỗi nuclêôtit mã hóa một acid amin thì 4 loại nuclêôtit chỉ mã hóa được 4 loại acid amin. Nếu cứ 2 nuclêôtit cùng loại hay khác loại, mã hóa cho một acid amin thì 4 loại nuclêôtit sẽ mã hóa được 4 2 = 16 loại acid amin. Nếu 3 loại nuclêôtit mã hóa cho một acid amin thì số tổ hợp sẽ là 4 3 = 64 bộ ba. Có 20 loại acid amin. Vậy mã di truyền là mã bộ ba. b. Bằng chứng thực nghiệm: Gen làm khuôn để tổng hợp mARN mà mARN lại là khuôn mẫu để tổng hợp prôtêin nên người ta quy ước mã di truyền được đọc trên mARN. Năm 1961 Nirenbec tiến hành giải mã di truyền trong hệ thống không có cấu trúc tế bào, chứa các nguyên liệu cần thiết cho tổng hợp prôtêin. Khi đưa mARN chỉ chứa một loại ribonuclêôtit thì prôtêin được tổng hợp chỉ chứa một loại acid amin. Ví dụ: mARN chứa toàn U thì prôtêin được tổng hợp chứa toàn phênilalanin. Tiếp sau đó, tác giả tổng hợp các mARN có các thành phần khác nhau chứa 2 hoặc 3 loại ribonuclêôtit thì được các phân tử prôtêin có thành phần acid amin khác nhau. Năm 1966 tất cả 64 bộ ba trên mARN (các côdon) tương ứng với 64 bộ ba (triplet) mã hóa cho các acid amin được giải hoàn toàn.  HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ Hỏi :Tham khảo SGK. Nêu 5 đặc điểm của mã di truyền? Sau đó giáo viên nêu tóm tắt 5 đặc điểm của mã di truyền - HS trả lời -Học sinh lắng nghe và tổng hợp các ý chính.  NỘI DUNG KIẾN THỨC 3/ Đặc điểm của mã di truyền: - Mã di truyền được đọc theo chiều 5’→ 3’ từ một điểm xác đònh trên mARN. - Mã di truyền không dấu phẩy, nghóa là được đọc liên tục theo từng cụm 3 ribonuclêôtit không ngắt quãng. Các bộ ba không gối lên nhau. - Mã di truyền mang tính phổ biến. Tất cả mọi sinh vật đều dùng chung một bộ mã di truyền. - Mã di truyền mang tính thoái hóa, được hiểu là một loại acid amin được mã hóa bởi 2 hay nhiều bộ ba, trừ hai ngoại lệ AUG mã hóa cho acid amin mở đầu (mêtiônin ở sinh vật nhân chuẩn hoặc foocmin mêtiônin ở sinh vật nhân sơ), UGG mã hóa cho triptôphan. - Mã di truyền có một bộ ba khởi đều AUG và ba bộ ba kết thúc UAA; UAG và UGA.  ADN được sao chép theo nguyên tắc bổ sung, nguyên tắc bán bảo toàn và theo cơ chế nửa gián đoạn (một mạch mới được tổng hợp liên tục còn mạch kia được tổng hợp gián đoạn).  Gen là một đoạn của phân tử acid nuclêic mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm nhất đònh. Gen có nhiều loại như : Gen cấu trúc mã hóa cho tổng hợp prôtêin, gen điều hòa tạo ra sản phẩm kiểm soát hoạt động các gen khác và gen nhảy có khả năng chuyển vò trí hoặc mang gen khác xen vào vò trí khác nhau của ADN. - Mã di truyền là mã bộ ba được đọc trên mARN và có 5 đặc điểm. HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ III. CƠ CHẾ SAO CHÉP CỦA ADN: ADN có khả năng sao chép từ một phân tử ADN tạo ra 2 phân tử ADN giống nhau và giống ADN mẹ. Giáo viên cho học sinh ôn lại kiến thức lớp 9 về nguyên tắc sao chép (tự nhân đôi) của ADN. Chú ý các nguyên tắc như: Nguyên tắc khuôn mẫu, nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc giữ lại một nửa (nửa bảo toàn). Xem thêm mục IV - Tư liệu tham khảo để chứng minh nguyên tắc giữ lại một nửa. Phần cơ chế sao chép ADN, giáo viên chú ý nêu cơ chế chung ở sinh vật là cơ chế sao chép nửa gián đoạn. Giáo viên cần giải thích rõ cơ chế sao chép nửa gián đoạn là cơ chế mà ở đó một mạch mới được hình thành liên tục theo chiều 5 → 3, còn mạch mới thứ hai được hình thành gián đoạn theo từng đoạn, sau đó được nối lại để thành mạch đầy đủ có chiều 3’→ 5’. Giáo viên đặt câu hỏi: Vậy sao chép nửa gián đoạn ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn diễn ra như thế nào? Có đặc điểm gì giống và khác nhau?  Sao chép ADN ở sinh vật nhân sơ. Giáo viên cho học sinh quan sát hình 1 Sách giáo khoa, đó là ví dụ sao chép ADN ở vi khuẩn E.coli và dạy theo nội dung chính như sách giáo khoa. Cần chú ý nêu rõ 2 điểm đó là: - ADN mẹ tách ra hình thành một cấu trúc dạng chữ Y gọi là “chạc” sao chép. - Hai mạch khuôn có kiểu hình thành mạch bổ sung khác nhau, cụ thể là: Mạch khuôn có đầu 3’-OH tách trước thì mạch mới bổ sung được tổng hợp liên tục theo chiều 5’→3’. Mạch khuôn thứ hai có đầu 5’-P tách trước lại sao chép thành từng đoạn theo hướng ngược lại (nghóa là khi ADN tách được một đoạn tương ứng với đoạn Okazaki thì enzym ADN pôlimeraza sẽ xúc tác tổng hợp đoạn bổ sung và cũng có chiều 5’→3’) sau đó các đoạn này được nối lại để tạo thành mạch đầy đủ. Phần quan sát hình 1 sách giáo khoa, giáo viên chú ý đặt câu hỏi (Các enzyme tham gia vào q trình gồm những enzyme nào? Ngòai các enzyme còn các nhân tố nào nữa? Chiều sinh tổng hợp? ) để học sinh trả lời được các ý sau: - Các enzym tham gia gồm có: Enzym ARN pôlimeraza tổng hợp đoạn mồi ARN mạch đơn) và enzym ADN pôlimeraza kéo dài mạch mới bằng cách bổ sung các nuclêôtit; enzym nối có chức năng nối các đoạn Okazaki. Nhân tố khác là: Đoạn ADN và đoạn mồi. - Chiều tổng hợp của mạch mới liên tục là 5’→ 3’; chiều tổng hợp các đoạn Okazaki cũng là 5’ → 3’ nhưng khi nối lại với nhau nếu so với mạch khuôn sẽ có chiều là 3’ → 5’.  Sao chép ADN ở sinh vật nhân chuẩn. Nguyên tắc, cơ chế sao chép ADN ở sinh vật nhân chuẩn giống như sao chép ADN nhân sơ như đã trình bày ở trên. Tuy nhiên, ở sinh vật nhân chuẩn có nhiều phân tử ADN (tương ứng với số nhiễm sắc thể) và mỗi phân tử ADN gồm hai mạch polinuclêôtit sao chép ngược chiều nhau. Cơ chế sao chép ở sinh vật nhân chuẩn là hình thành các vòng sao chép ADN bắt đầu tách ra từ một điểm. Do vậy, mỗi vòng sao chép đều hình thành hai “chạc” Y. Mỗi phân tử ADN có thể có nhiều vòng sao chép và sự sao chép có thể diễn ra đồng thời trên nhiều phân tử ADN (hình 1 SGV). Ngoài ra, các enzym tham gia quá trình sao chép cũng có nhiều loại hơn so với sinh vật nhân sơ. - Học sinh tập trung lắng nghe - HS ôn tập lại kiến thức lớp 9 để trả lời câu hỏi nêu ở phần sau. - Học sinh trả lời. - Học sinh quan sát hình 1 Sách giáo khoa - Học sinh chú ý để trả lời đúng trọng tâm câu hỏi. - Các enzym tham gia gồm có: Enzym ARN pôlimeraza tổng hợp đoạn mồi ARN mạch đơn) và enzym ADN pôlimeraza kéo dài mạch mới bằng cách bổ sung các nuclêôtit; enzym nối có chức năng nối các đoạn Okazaki. Nhân tố khác là: Đoạn ADN và đoạn mồi. - Chiều tổng hợp của mạch mới liên tục là 5’→ 3’; chiều tổng hợp các đoạn Okazaki cũng là 5’ → 3’ nhưng khi nối lại với nhau nếu so với mạch khuôn sẽ có chiều là 3’ → 5’. - Học sinh tập trung để tiếp thu nguồn tri thức về các kiểu sao chép ADN.  NỘI DUNG KIẾN THỨC III/ CƠ CHẾ SAO CHÉP CỦA ADN: 1/ Nguyên tắc sao chép của ADN: ADN có khả năng sao chép (tự nhân đôi, tái bản) để tạo thành 2 phân tử ADN con giống nhau và giống phân tử ADN mẹ. 2/ Cơ chế sao chép của ADN: Quá trình sao chép ADN ở tế bào sinh vật nhân sơ, nhân chuẩn và sao chép ADN của virut đều theo cơ chế sao chép nửa gián đoạn. Sao chép nửa gián đoạn là cơ chế sao chép mà ở đó một mạch mới được tổng hợp liên tục còn mạch mới thứ hai tổng hợp thành từng đoạn, rồi các đoạn nối lại với nhau. a. Sao chép ADN ở sinh vật nhân sơ: Có thể hình dung sơ đồ cơ chế sao chép ADN của sinh vật nhân sơ E.coli ở hình 1. Khi bắt đầu sao chép, phân tử ADN tách ra tạo 2 mạch đơn trong đó một mạch có đầu 3’-OH còn mạch kia có đầu 5’- P. Ngày nay, người ta đã biết có nhiều loại enzym tham gia sao chép ADN, trong đó enzym chính là ADN pôlimeraza. ADN pôlimeraza chỉ có thể bổ sung nuclêôtit vào nhóm 3’-OH, do vậy khi sao chép, một mạch mới dựa vào mạch khuôn có đầu 3’- OH thì được hình thành liên tục. Mạch mới thứ hai được hình thành từng đoạn theo hướng ngược lại; sau đó các đoạn này được nối lại với nhau nhờ enzym nối. Các đoạn này gọi là đoạn Okazaki. Các đoạn Okazaki ở tế bào vi khuẩn dài 1000 - 2000 nuclêôtit. Hình 1. Mô hình cơ chế sao chép của ADN ở E.coli. (Xem phần phụ lục) b. Sao chép ADN ở sinh vật nhân chuẩn: Tế bào của sinh vật nhân chuẩn có nhiều phân tử ADN là chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch pôlinuclêôtit được sao chép ngược chiều nhau. Sự sao chép của ADN bắt đầu từ một điểm trên ADN. ADN tháo xoắn hình thành các vòng sao chép. Thời gian sao chép ADN xảy ra ở kỳ trung gian kéo dài khoảng 6 - 10 giờ. Sự sao chép ADN diễn ra ở nhiều vòng sao chép và trên nhiều phân tử ADN.  V/ CỦNG CỐ: Dựa vào câu hỏi cuối bài nhưng nên tập trung vào: - Câu 1. Thế nào là sao chép kiểu nửa gián đoạn? Đoạn Okazaki là gì? Kiểu sao chép mà một mạch đơn mới được tổng hợp liên tục khi nó dựa vào mạch khuôn cũ có chiều 3’ → 5’. Còn mạch đơn thứ hai được tổng hợp theo từng đoạn (gián đoạn) khi mạch khuôn cũ của nó có chiều 5’ → 3’. Từng đoạn gọi là đoạn Okazaki. Mỗi đoạn Okazaki đều được tổng hợp theo hướng 5’ → 3’. Câu 2. Chú ý nhấn mạnh kiểu tự sao chép ADN ở sinh vật nhân chuẩn được sao chép ở nhiều vòng sao chép. Mỗi vòng sao chép đều có hai đoạn sao chép liên tục và hai đoạn sao chép gián đoạn. Ở mỗi phân tử ADN có thể có nhiều vòng sao chép diễn ra ở mức độ khác nhau. Mỗi cơ thể có thể diễn ra sự sao chép đồng thời trên nhiều phân tử ADN. Câu 3: Gen là gì? Có bao nhiêu loại gen? Cho ví dụ của mỗi loại gen đó. Câu 4: Nêu các đặc tính của mã di truyền. VI/ DẶN DÒ: - Học bài cũ. - Đọc mục “Em có biết” ở sách giáo khoa trang 9. - Chuẩn bò bài mới: Sinh tổng hợp prôtêin.  Tài liệu tham khảo: Người ta đã nêu 3 giả thuyết về kiểu tự sao chép của ADN đó là: 1/ Kiểu bảo toàn: Chuỗi xoắn kép ADN mẹ ban đầu sau khi làm khuôn được giữ nguyên, còn chuỗi xoắn kép ADN con được hình thành hoàn toàn từ nguyên liệu mới. 2/ Kiểu phân tán: Trong quá trình tự sao chép, các mạch đơn cũ bò tách ra từng đoạn. Mỗi đoạn nhỏ này làm khuôn để tổng hợp nên đoạn nhỏ mới, sau đó các đoạn nhỏ này nối ngẫu nhiên cho đủ một mạch. Do vậy, mỗi phân tử ADN con đều mang các đoạn ADN cũ và các đoạn ADN mới. 3/ Kiểu nửa bảo toàn: Chuỗi xoắn kép ADN mẹ tách thành 2 mạch đơn. Mỗi mạch đơn cũ làm khuôn tổng hợp nên mạch đơn mới sau đó kết hợp thành chuỗi xoắn kép. Do vậy, mỗi phân tử ADN con gồm một mạch cũ và một mạch mới được bổ sung. Năm 1958, M.Meselson và F.W.Stahl đã chứng minh sự sao chép nửa bảo toàn là đúng. Thí nghiệm như sau: Vi khuẩn E.coli được nuôi ở môi trường chứa nguồn nitơ duy nhất là nitơ đồng vò nặng N 15 . Sau đó, E.coli này được chuyển sang nuôi ở môi trường chỉ có nguồn nitơ nhẹ N 14 . Dùng phương pháp ly tâm cho thấy sau lần sao chép ở thế hệ thứ nhất, phân tử ADN con chứa một nửa N 15 và một nửa nitơ N 14 (phân tử lai). Thế hệ kế tiếp sau đó là thế hệ thứ hai có một nửa là phân tử lai và một nửa là phân tử có nitơ nhẹ (N 14 ) … Điều đó chứng minh kiểu sao chép nửa bảo toàn là đúng. . Tuần: 01 Tiết: 01 Ngày sọan: 9.8.2008 Ngày dạy: 11 .8.2008 Lớp: 12 LÝ Bài 1. GEN VÀ MÃ DI TRUYỀN, Q TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN I/ MỤC TIÊU: 1/ Kiến thức:. ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn diễn ra như thế nào? Có đặc điểm gì giống và khác nhau?  Sao chép ADN ở sinh vật nhân sơ. Giáo viên cho học sinh