Tuần: 01 Tiết: 02 Ngày sọan: 15.8.2008 Ngày dạy: 16.8.2008 Lớp: 12 LÝ Bài2. PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ I/ MỤC TIÊU: 1/ Kiến thức: - Giải thích được sự khác nhau về nơi xảy ra phiên mã và dòch mã. - Trình bày được các diễn biến và các thành phần tham gia quá trình phiên mã và dòch mã. - Tìm được sự sai khác cơ bản của phiên mã ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. - Giải thích được vì sao thông tin di truyền giữ trong nhân tế bào mà vẫn chỉ đạo được sự tổng hợp prôtêin ở ngoài nhân. - Rèn luyện được khả năng quan sát hình, mô tả hiện tượng biểu hiện trên hình. - Tăng cường khả năng so sánh, suy luận về chiều tổng hợp mARN, về sự di truyền mà không phải truyền tính trạng có sẵn mà là truyền thông tin di truyền của tính trạng. 2/ Kỹ năng: - Giải thích, so sánh, phân tích, quan sát, mơ tả, suy luận 3/ Trọng tâm: - Cơ chế, diễn biến của quá trình phiên mã và dòch mã. + Điểm khởi đầu phiên mã, nhân biết bởi ARN pôlimeraza ở E.coli là đoạn gồm 7 nuclêôtic nằm trước điểm bắt đầu phiên mã. + Các thành phần tham gia dòch mã gồm: mARN, tARN, ribôxôm, một số loại enzym giúp cho quá trình hoạt hóa acid amin tự do, enzym xúc tác liên kết các acid amin để thành chuỗi, ATP. II/ PHƯƠNG PHÁP: - Trực quan - Phát vấn . - Đối với phần poliribôxôm chủ yếu để học sinh nhận xét về tốc độ tổng hợp chuỗi polipeptit là nhanh, tạo nhiều sản phẩm tự suy luận, quá trình sinh tổng hợp prôtêin là hợp lý, tiết kiệm. III/ ĐỒ DÙNG DẠY HỌC: - Tranh minh họa phóng to hình 2.1 và 2.2 sách giáo khoa. IV/ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC BÀI HỌC: 1/ Ổn đònh lớp: 2/ Kiểm tra bài cũ: - Nêu những điểm khác nhau giữa sao chép ADN ở sinh vật nhân sơ (E.coli) với sao chép ADN ở sinh vật nhân chuẩn? - Nêu các đặc tính của mã di truyền. 3/ Bài mới: Mở bài: Trình tự các nuclêôtit trên phân tử acid nuclêic (ADN, ARN) quy đònh trình tự các acid amin trong phân tử prôtêin thông qua hai giai đoạn phiên mã và dòch mã. Vậy cơ chế, diễn biến của phiên mã và dòch mã như thế nào? Chúng ta hãy tìm hiểu qua bài học hôm nay. HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ a. Cơ chế phiên mã ở sinh vật. Khái niệm: Sự truyền thông tin từ ADN mang mạch kép sang ARN mạch đơn là quá trình phiên mã (tổng hợp ARN). Quá trình xảy ra ở đâu? Diễn biến: Giáo viên nêu vấn đề: Ở lớp 9 chúng ta đã học có 3 loại ARN đó là rARN, tARN và mARN. Quá trình tổng hợp ra các ARN như thế nào? Chúng ta sẽ xem xét trường hợp tổng hợp mARN. Giáo viên hướng dẫn học sinh quan sát kỹ hình 2.1 Sách giáo khoa rồi cho học sinh trả lời nhưng cần đạt các ý sau: - Enzym ARN pôlimeraza tham gia quá trình phiên mã. - Điểm khởi đầu đứng trước gen đầu 3’ của mạch khuôn, đoạn ARN pôlimeraza hoạt động tương ứng với một gen. - Chiều của mạch khuôn tổng hợp mARN là 3’ → 5’. - Chiều tổng hợp của mARN là 5’ → 3’. Nguyên tắc bổ sung là A - U, G - X, có nghóa là nếu mạch mã gốc (khuôn) là T, A, G, X thì mạch mARN là các ribônuclêôtit A, U, X, G. - Khi gặp tín hiệu kết thúc (điểm kết thúc) thì mạch mARN tách ra và enzym ARN pôlimeraza rời khỏi mạch khuôn. Sau đó, giáo viên lưu ý quá trình tổng hợp ra tARN và rARN cũng tương tự. Tuy HS trả lời. (trong nhân tế bào, ở kỳ trung gian, lúc nhiễm sắc thể ở dạng chưa xoắn, kết quả tạo ra ARN). HS quan sát và trả lời - Học sinh lắng nghe. HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ nhiên, sau khi chuỗi pôlinuclêôtit hình thành xong, chúng sẽ biến đổi cấu hình đặc trưng cho cấu trúc của chúng. - Phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn: Giáo viên cần nhấn mạnh có sự giống nhau của quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn. Tuy nhiên, phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn có nhiều loại enzym tham gia, như sách giáo khoa đã nêu. - Học sinh lắng nghe. NỘI DUNG KIẾN THỨC Trình tự của các nuclêôtit trên acid nulêic quy đònh trình tự các acid amin của phân tử prôtêin thông qua mARN. Quá trình sinh tổng hợp prôtêin gồm hai giai đoạn: Phiên mã và dòch mã. I/ CƠ CHẾ PHIÊN MÃ Ở SINH VẬT: 1/ Khái niệm: Tất cả các loài sinh vật như virut, vi khuẩn và các sinh vật nhân chuẩn đều có quá trình phiên mã. Sự truyền thông tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang phân tử ARN mạch đơn là quá trình phiên mã. Quá trình này còn gọi là sự tổng hợp ARN. Quá trình tổng hợp các loại ARN đều diễn ra trong nhân tế bào, ở kỳ trung gian giữa hai lần phân bào, lúc nhiễm sắc thể ở dạng dãn xoắn. 2/ Diễn biến của quá trình phiên mã: Phiên mã tạo ra ARN, tARN và mARN. Dưới đây là những giai đoạn chính trong quá trình phiên mã hình thành mARN. Quá trình phiên mã gồm 3 giai đoạn: Khởi đầu, kéo dài và kết thúc (xem phần phụ lục hình 2.1), Quá trình tổng hợp tARN và rARN cũng theo cơ chế tương tự. Ở đây chuỗi poliribô nuclêôtit hình thành xong sẽ biến đổi cấu hình và hình thành phân tử tARN hoặc rARN với cấu trúc đặc trưng của chúng. Kết quả của thực nghiệm cho thấy trong hai mạch của ADN chỉ một mạch đơn nhất đònh (mạch mang mã số gốc) được dùng làm khuôn để tổng hợp ra ARN. Quá trình phiên mã được tiến hành từ điểm khởi đầu và chấm dứt ở điểm kết thúc của gen trên ADN. Phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn và nhân sơ cơ bản giống nhau. Phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn có nhiều loại ARN pôlimeraza tham gia. Mỗi quá trình phiên mã tạo ra mARN, tARN và rARN đều có ARN pôlimeraza riêng xúc tác. HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ b. Cơ chế dòch mã ở sinh vật. Khái niệm: Mã di truyền chứa trong mARN được chuyển thành trình tự acid amin trong chuỗi polipeptit của prôtêin dòch mã. Giáo viên đặt câu hỏi: Quá trình dòch mã có những thành phần nào tham gia? (mARN trưởng thành, tARN, một số loại enzym, ATP (ênôzin triphôtphat); các acid amin tự do). Ở lớp dưới đã biết về ribôxôm gồm hai tiểu phần nằm tách nhau. Khi có mặt mARN chúng gắn lại với nhau thành dạng ribôxôm hoạt động. Trên ribôxôm có hai vò trí là vò trí peptit (vò trí P) và vò trí amin (vò trí A). mỗi vò trí tương ứng với một bộ ba (hình 2.2 SGK). Diễn biến: Giáo viên nêu vấn đề diễn biến quá trình dòch mã gồm hai giai đoạn: Hoạt hóa acid amin và hình thành chuỗi polipeptit như nêu trong bài và mô tả trên hình. Tuy nhiên, giáo viên cần nêu rõ các ý sau: - Các bộ ba trên mARN gọi là các côdon. - Bộ ba trên tARN gọi là anticôdon (bộ ba đối mã) - Liên kết giữa các acid amin gọi là liên kết peptit do enzym (peptidin transferaza) xúc tác. - Ribôxôm dòch chuyển trên mARN theo chiều 5’ → 3’ theo từng nấc, mỗi nấc tương ứng với một côdon. - Các côdon kết thúc là UAG, UGA, UAA. - Học sinh trả lời. - Học sinh tập trung để nắm được kiến thức của bài. - Tập trung lắng nghe để tổng hợp và tiếp nhận tri thức - HS quan sát và trả lời H | C N __ __ __ || O Giáo viên sau khi nêu các phần trên, yêu cầu học sinh quan sát kỹ hình 2.2 sách giáo khoa và cần nêu được các ý sau: - Côdon mở đầu trên mARN là AUG tương ứng với acid amin mêtiônin. - Côdon của acid amin thứ nhất là GUX. Anticôdon tương ứng là XAG. - Liên kết peptit đầu tiên là liên kết giữa mêtiônin và valin (met và val). NỘI DUNG KIẾN THỨC II/ CƠ CHẾ DỊCH MÃ Ở SINH VẬT: 1/ Khái niệm: Mã di truyền chứa trong mARN được chuyển thành trình tự các acid amin trong chuỗi polipeptit của prôtêin là dòch mã (tổng hợp prôtêin). Quá trình dòch mã là giai đoạn kế tiếp sau phiên mã. Quá trình dòch mã cần có các phân tử mARN liên kết với riboxôm. Mỗi ribôxôm gồm có 2 tiểu phần. Hai tiểu phần này bình thường nằm tách riêng nhau. Khi có mặt mARN, chúng cũng liên kết vào một đầu của mARN tại vò trí mã mở đầu và quá trình dòch mã được bắt đầu. Trên ribôxôm có hai vò trí là vò trí peptit và vò trí amin; mỗi vò trí tương ứng với một bộ ba. 2/ Diễn biến của quá trình dòch mã: a.Hoạt hóa acid amin: Dưới tác dụng của một loại enzym, các acid amin tự do trong tế bào liên kết với hợp chất giàu năng lượng ATP (ênozin triphôtphat), trở thành dạng acid amin hoạt hóa. Nhờ một loại enzym khác, acid amin đã được hoạt hóa lại liên kết với tARN tạo thành phức hợp aa-tARN. b. Dòch mã và hình thành chuỗi pôlipeptit: Đầu tiên, tARN mang acid amin mở đầu (met-tARN) tiến vào vò trí côdon mở đầu, anticôdon tương ứng trên tARN của nó khớp bổ sung với côdon mở đầu trên mARN. Tiếp theo tARN mang acid amin thứ nhất (aa 1 -tARN) tới vò trí bên cạnh, anticôdon của nó khớp bổ sung với côdon của acid amin thứ nhất ngay sau côdon mở đầu. Enzym xúc tác tạo thành liên kết peptit giữa acid amin mở đầu và acid amin thứ nhất (met-aa 1 ). Ribôxôm dòch chuyển đi một bộ ba trên mARN, đồng thời tARN (đã mất acid amin mở đầu) rời khỏi ribôxôm. Tiếp theo aa 2 -tARN tiến vào ribôxôm, anticôdon của nó khớp bổ sung với côdon của acid amin thứ hai (aa 1 -aa 2 ) được tạo thành. Sự dòch chuyển của ribôxôm lại tiếp tục theo từng bộ ba trên mARN. Quá trình như vậy tiếp diễn cho đến khi gặp côdon kết thúc trên mARN và quá trình dòch mã dừng lại. Ribôxôm tách khỏi mARN và chuỗi polipeptit được giải phóng, đồng thời acid amin mêtiônin mở đầu cũng tách khỏi chuỗi polipeptit. Chuỗi polipeptit sau đó hình thành phân tử prôtêin hoàn chỉnh. (hình 2.2) xem ở phần phụ lục. HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ Pôliribôxôm. Giáo viên nhấn mạnh trên mỗi phân tử mARN có nhiều vòng ribôxôm hoạt động, do vậy mỗi phân tử mARN cùng một lúc có thể được sử dụng qua vài thế hệ tế bào. Từ đó suy luận rằng đây là sự hoạt động nhanh, hiệu quả và tiết kiệm của quá trình sinh học. Mối liên hệ ADN - mARN - prôtêin - tính trạng. Giáo viên giải thích mối liên hệ tuân theo học thuyết trung tâm của sinh học, đó là: - ADN chứa thông tin di truyền, truyền đạt cho tế bào con thông qua cơ chế sao chép. - Thông tin di truyền còn biểu hiện thành tính trạng của cơ thể thông qua quá trình tổng hợp prôtêin (phiên mã và dòch mã). Giáo viên gợi ý cho học sinh suy luận trên cơ sở bài học như sau: - ADN, ARN và prôtêin được tổng hợp theo khuôn mẫu nên đảm bảo tính chính xác. - Khuôn để tổng hợp prôtêin không phải là prôtêin. - ADN không phải là khuôn trực tiếp để tổng hợp prôtêin mà phải qua trung gian là mARN. Xét về phương diện hóa học thì ARN cơ bản giống ADN. - HS täp trung lắng nghe để tổng hợp và tiếp nhận tri thức - Học sinh suy luận để phát huy tính tích cực trong học tập. NỘI DUNG KIẾN THỨC 3/ Pôliribôxôm: Trên mỗi phân tử mARN thường có một số ribôxôm cùng hoạt động được gọi là poliribôxôm. Sự hình thành poliribôxôm là sau khi ribôxôm thứ nhất dòch chuyển được một đoạn thì ribôxôm thứ hai liên kết vào mARN. Tiếp theo đó là ribôxôm thứ ba, thứ tư … Như vậy, mỗi một phân tử mARN có thể tổng hợp từ một đến nhiều chuỗi polipeptit cùng loại rồi tự hủy. Các ribôxôm được sử dụng qua vài thế hệ tế bào và có thể tham gia vào tổng hợp bất cứ loại prôtêin nào. 4/ Mối liên hệ ADN - mARN - Prôtêin - Tính trạng: Thông tin di truyền trong ADN được truyền đạt cho thế hệ tế bào con thông qua cơ chế sao chép. Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành tính trạng của cơ thể thông qua các cơ chế phiên mã và dòch mã. Cơ chế của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử theo sơ đồ sau: ADN mARN Prôtêin Tính trạng. Phiên mã Dòch mã Quá trình sinh tổng hợp prôtêin là sự biểu hiện của gen và gồm hai giai đoạn chính: Phiên mã: Thông tin di truyền trên mạch khuôn của gen được truyền sang phân tử mARN. Phân tử mARN sau khi hoàn thiện đã đi ra chất tế bào tham gia quá trình dòch mã. Dòch mã: Các phân tử tARN có anticôdon, mang các acid amin tương ứng đặt đúng vò trí codon trên mARN để tổng hợp nên chuỗi polipeptit xác đònh rồi hình thành prôtêin. Cơ chế của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử theo sơ đồ: ADN → mARN → Prôtêin → Tính trạng. 4. CỦNG CỐ: Giáo viên cho các nhóm trả lời các câu hỏi ở cuối bài. Câu 1: Diễn biến của quá trình phiên mã và sản phẩm phiên mã. Diễn biến gồm 3 giai đoạn: Khởi đầu, kéo dài, kết thúc. - Khởi đầu: Enzym ARN pôlimeraza bám vào điểm khởi đầu. - Kéo dài: ARN pôlimeraza trượt theo gen, xúc tác để tách hai mạch của gen và xúc tác cho việc bổ sung các ribônuclêôtit để hình thành phân tử ARN. Mạch mã gốc có chiều 3’ → 5’ làm khuôn để tổng hợp ARN có chiều 5’ → 3’. Sự tổng hợp ARN theo nguyên tắc bổ sung (A-U; G-X; T-A; X-G). - Kết thúc: Gặp tín hiệu kết thúc thì ARN pôlimeraza dừng lại, ARN tách ra, ARN pôlimeraza rời khỏi ADN, ADN xoắn lại. Kết quả của phiên mã là phân tử ARN mạch đơn. Câu 2. Trình bày cơ chế dòch mã diễn ra tại ribôxôm? Poliribôxôm là gì? Câu 3: Câu đúng là b. 5. DẶN DÒ: - Học bài cũ. - Đọc mục “Em có biết” ở SGK trang 14. - Chuẩn bò bài mới: Điều hòa HĐ của gen. Tư liệu tham khảo. Để hướng dẫn cho học sinh đọc hiểu thêm phần “Em có biết”, giáo viên giới thiệu thêm phần tư liệu tham khảo. Nhiều gen ở sinh vật nhân chuẩn có cấu trúc phân mảnh gồm các đoạn mã hóa cho prôtêin được gọi là exon xen kẽ với các đoạn không mã hóa gọi là intron. Bản phiên mã đầu tiên tức là tiền mARN (pre-mARN) chứa cả các exon và intron. Sau khi phiên mã được tiền mARN nó sẽ được gắn thêm mũ 7-Methyl guanozin triphôphat ở đầu và chuỗi poliA ở đoạn cuối. Tiếp theo là sự cắt rời các exon và các intron nhờ có phức hợp enzym cắt - nối và snRNP (phức hợp ribônuclêôprôtêin); snRNP tương tác với các đoạn mút của intron tạo cấu trúc hình vòng để hai đầu mút của mỗi intron xích lại gần nhau tạo điều kiện cho enzym cắt bỏ các intron và nối các exon lại với nhau. Cuối cùng tạo ra mARN trưởng thành chỉ gồm các exon đi ra khỏi nhân để thực hiện quá trình dòch mã. . Tuần: 01 Tiết: 02 Ngày sọan: 15.8 .20 08 Ngày dạy: 16.8 .20 08 Lớp: 12 LÝ Bài 2. PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ I/ MỤC TIÊU: 1/ Kiến thức:. hình 2. 1 và 2. 2 sách giáo khoa. IV/ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC BÀI HỌC: 1/ Ổn đònh lớp: 2/ Kiểm tra bài cũ: - Nêu những điểm khác nhau giữa sao chép ADN ở sinh