Phương pháp giải các dạng bài tập phần cấu trúc, cơ chế di truyền và biến dị ở cấp độ phân tử nhằm nâng cao chất lượng dạy học ở trường THPT nguyễn hoàng

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT NGUYỄN HOÀNG  SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP PHẦN CẤU TRÚC, CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG THPT NGUYỄN HOÀNG Người thực hiện: Lê Thị Ánh Tuyết Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Sinh học THANH HÓA NĂM 2016 MỤC LỤC Phần I: MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .1 Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 Phần II: NỘI DUNG SÁNG KIẾN Cơ sở lý luận 1.1 Cấu trúc di truyền cấp độ phân tử .3 1.2 Cơ chế di truyền biến dị cấp phân tử Thực trạng vấn đề Giải pháp thực .4 3.1 Phân dạng tập cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử 3.2 Phương pháp giải dạng tập cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử Hiệu đề tài nghiên cứu .18 Phần III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 19 Kết luận 19 Kiến nghị .19 Phần I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Một trọng tâm dạy học Sinh học phát triển tư sáng tạo khả phân tích học sinh: Từ lí thuyết học sinh phải biết vận dụng để giải tập có liên quan Thật vậy, năm qua không ngừng đổi phương pháp để phù hợp với mục tiêu giáo dục việc dạy học sinh kỹ giải tập đóng vai trò lớn trình hình thành phẩm chất người học Tuy nhiên với đặc thù môn sinh học phần lớn nội dung kiến thức thời lượng dành cho việc nghiên cứu lý thuyết, việc vận dụng kiến thức để giải toán có liên quan nhiều hạn chế Chính mà phận học sinh bỏ qua kỹ gần giải dạng toán sinh học Trong đề thi học sinh giỏi, đề thi trung học phổ thông Quốc gia phần tập chiếm tỷ lệ cao Là số môn khoa học tự nhiên song nội dung đề cập sách giáo khoa sinh học mang tính lý thuyết, dạng tập công thức vận dụng để giải tập Đặc biệt kiến thức phần cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp độ phân tử khó để học sinh hiểu cách tường minh Ngay từ năm lớp 10, học sinh học cấu trúc chức AxitNucleic Trải qua thời gian lớp 11 nghiên cứu sinh học thể đến học sang chương I – Phần V – Di truyền học Sinh học 12 học sinh gặp nhiều khó khăn trình tiếp cận nội dung kiến thức chế di truyền, biến dị cấp độ phân tử Lý thuyết khó việc vận dụng lý thuyết để xây dựng công thức tính toán, vận dụng công thức để giải tập điều không dễ Bên cạnh đó, với hình thức thi trắc nghiệm khách quan để hoàn thành thi cách xuất sắc học sinh phải nắm kỹ đưa đáp án nhanh, xác cho câu hỏi Muốn làm điều em phải có tay dạng bài, phương pháp giải cách thật ngắn gọn, dễ hiểu Vì vậy, để học sinh giải dạng tập phần cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp độ phân tử, từ đạt kết cao kỳ thi mạnh dạn chọn đề tài nghiên cứu: “Phương pháp giải dạng tập phần cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp độ phân tử nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn sinh học trường THPT Nguyễn Hoàng” Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh có kỹ giải đúng, giải nhanh dạng tập cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp độ phân tử - Làm tăng tính hấp dẫn môn, tạo hứng thú, say mê học sinh học môn - Giúp đồng nghiệp tham khảo để vận dụng cách hiệu công tác giảng dạy thân Đối tượng nghiên cứu - Đề tài áp dụng cho học sinh khối 12 luyện tập, ôn tập chương, ôn thi học sinh giỏi, ôn thi tốt nghiệp trung học phổ thông Quốc gia trường THPT Nguyễn Hoàng - Ngoài sử dụng dạy bồi dưỡng cho học sinh khối 10 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu, nghiên cứu thực nghiệm lớp Phần II: NỘI DUNG SÁNG KIẾN Cơ sở lý luận Để nắm bắt phương pháp giải đúng, giải nhanh dạng tập phần này, học sinh cần nắm vững kiến thức đây: 1.1 Cấu trúc di truyền cấp độ phân tử: - ADN sở vật chất tượng di truyền cấp phân tử, cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, nguyên tắc bổ sung ADN chuỗi xoắn kép gồm có cấu trúc hai mạch Polinucleotit xếp song song, ngược chiều Đường kính vòng xoắn 20A0, chu kỳ xoắn 34A0 gồm 10 cặp Nucleotit ADN có tính đa dạng đặc trưng cho loài ADN có chức lưu giữ, bảo quản truyền đạt thông tin di truyền - Gen đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho chuỗi Polinucleotit hay ARN Mỗi gen mã hóa Protein gồm có vùng: Vùng điều hòa, vùng mã hóa vùng kết thúc Ở sinh vật nhân chuẩn, vùng mã hóa thường có đoạn Exon (mã hóa) xen kẽ đoạn Intron (không mã hóa) nên gọi gen phân mảnh - ARN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, có cấu trúc mạch Polinucleotit tổng hợp dựa khuôn mẫu gen Có loại ARN loại tham gia tổng hợp Protein, mARN mang thông tin di truyền, tARN làm nhiệm vụ vận chuyển axitamin trình dịch mã, rARN thành phần cấu trúc Riboxom - Protein cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân Axitamin (aa) Các đơn phân liên kết với liên kết Peptit nhóm (– COOH) aa với nhóm (– NH2) aa Protein có cấu trúc không gian tối đa bậc - Mã di truyền mã ba, có tính đặc hiệu, tính thoái hóa, tính phổ biến Mã di truyền ADN gọi mã gốc, mARN gọi mã sao, tARN gọi đối mã (mỗi tARN có ba đối mã) 1.2 Cơ chế di truyền biến dị cấp phân tử - Quá trình nhân đôi ADN diễn theo nguyên tắc bổ sung nguyên tắc bán bảo tồn Để thực trình nhân đôi phải có tham gia Enzim tháo xoắn, Enzim tổng hợp đoạn mồi, Enzim ADN Polimeraza, Enzim nối Ligaza Khi nhân đôi, mạch Polinucleotit tổng hợp kéo dài theo chiều , 3, cần có đoạn mồi để khởi đầu trình tổng hợp (Mồi đoạn ARN có đầu 3,OH tự do) Một phân tử ADN nhân đôi K lần tổng hợp 2k phân tử ADN, có phân tử mang mạch ADN ban đầu - Phiên mã trình tổng hợp ARN dựa khuôn mẫu ADN theo nguyên tắc bổ sung Quá trình phiên mã bắt đầu Enzim ARN Polimeraza bám lên vùng điều hòa làm cho mạch gen tách sử dụng mạch 3, - 5, gen làm khuôn tổng hợp ARN Một gen phiên mã K lần tổng hợp K phân tử ARN Ở sinh vật nhân chuẩn, mARN sau phiên mã tiếp tục cắt bỏ đoạn Intron, nối đoạn Exon thành mARN trưởng thành qua màng nhân vào tế bào chất dịch mã - Dịch mã trình chuyển thông tin từ mã di truyền mARN thành trình tự aa chuỗi Polipeptit Quá trình dịch mã mã mở đầu (AUG) đầu 5, mARN kết thúc gặp mã kết thúc mARN Trên phân tử mARN có nhiều Riboxom dịch mã gọi Poliriboxom (Mỗi Riboxom tổng hợp chuỗi Polipeptit) Quá trình nhân đôi, phiên mã, dịch mã diễn vào kỳ trung gian trình phân bào - Đột biến gen biến đổi cấu trúc gen (đột biến liên quan đến cặp Nucleotit gọi đột biến điểm) Có dạng đột biến mất, thêm, thay cặp Nucleotit cặp Nucleotit khác Đột biến gen phát sinh trình nhân đôi ADN không diễn theo nguyên tắc bổ sung tác động tác nhân gây đột biến Tần số đột biến gen phụ thuộc vào liều lượng, cường độ, loại tác nhân gây đột biến cấu trúc gen Đột biến gen có hại, lợi hay trung tính thể đột biến Mức độ có hại hay có lợi gen đột biến phụ thuộc vào điều kiện môi trường tùy tổ hợp gen Thực trạng vấn đề Chương trình sinh học 12 gồm 53 tiết theo phân phối chương trình có 03 tiết dành cho tập Lượng kiến thức lý thuyết tiết nặng, lại tính kế thừa; số lượng tiết dành cho tập Do đó, giáo viên thời gian để hướng dẫn học sinh giải dạng tập có liên quan đến nội dung kiến thức trình bày tiết học Học sinh chưa có liên hệ lý thuyết tập Do quen với phương pháp học môn Sinh học lớp theo hướng trả lời câu hỏi lý thuyết chủ yếu nên tiếp xúc với dạng tập phần đông em thấy khó khăn tìm lời giải Lâu dần em thấy nản học môn Khi tiến hành khảo sát học sinh khối 12 thực tế cho thấy đa số em ý đến tập tự luận Thậm chí làm trắc nghiệm em giải chi tiết theo hướng tự luận mà chủ yếu lấy đáp án thay vào, có em làm theo hướng tự luận lại không hiểu chất vấn đề Kĩ viết, kĩ trình bày, giải toán liên quan đến cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp độ phân tử hạn chế (đặc biệt dạng liên quan tới chế di truyền biến dị) Trước dạng học sinh lúng túng từ chỗ đọc, hiểu phân tích đề sau lựa chọn cách giải phù hợp Từ thực tế đó, thân mạnh dạn tuyển chọn, phân loại, đề xuất số hướng giải dạng liên quan đến cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử Giải pháp thực 3.1 Phân dạng tập cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử Các dạng tập phần cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử bao gồm: - Dạng 1: Tính số Nucleotit ADN - Dạng 2: Tính số lượng tỉ lệ % loại Nucleotit phân tử ADN - Dạng 3: Xác định số đợt tự nhân đôi từ phân tử ADN ban đầu - Dạng 4: Xác định số lượng Nucleotit môi trường cung cấp cho ADN cho loại Nucleotit ADN tự nhân đôi K lần - Dạng 5: Tính số liên kết Hidro liên kết hóa trị bị phá vỡ hay hình thành trình nhân đôi ADN - Dạng 6: Tính số đoạn mồi hay số đoạn Okazaki - Dạng 7: Tính số lượng loại Nucleotit ARN dựa vào cấu trúc gen trình phiên mã - Dạng 8: Tính số Nucleotit tự cần dùng cho trình mã - Dạng 9: Tính số liên kết hóa trị hình thành trình phiên mã - Dạng 10: Xác định số lượng, thành phần trình tự a.a chuỗi Polipeptit thông qua chế phiên mã - Dạng 11: Xác định cấu trúc gen, mARN, tARN dựa vào Protein tương ứng - Dạng 12: Xác định dạng đột biến (đột biến điểm) - Dạng 13: Biết dạng đột biến, xác định cấu trúc gen sau đột biến - Dạng 14: Dạng tập mã di truyền 3.2 Phương pháp giải dạng tập cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử 3.2.1 Dạng - Tính số Nucleotit ADN a Phương pháp giải: Tùy theo kiện đề cho áp dụng công thức sau: * Dựa vào số lượng Nucleotit (N) loại ADN: - ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân N Có loại N Adenin (A), Timin (T), Guanin (G), Xitozin (X) N = A + T + G + X (1) - Giữa hai mạch N liên kết với liên kết Hidro theo nguyên tắc bổ sung: A liên kết T liên kết Hidro, G liên kết với X liên kết Hidro A = T, G = X (2) - Số N ADN: Thay (2) vào (1), ta được: N = 2A + 2G = 2T + 2X (3) * Dựa vào số N mạch: - ADN gồm mạch song song ngược chiều, hai mạch liên kết liên kết Hidro theo nguyên tắc bổ sung nên: - Số N mạch = A (T) + G (X) (4) * Dựa vào số N loại mạch đơn: A = T = A1 + A2 = A1 + T1 = T1 + T2 = A2 + T2 G = X = G1 + G2 = G1 + X1 = X1 + X2 = X2 + G2 Sau tính số lượng A, G áp dụng công thức (3) (4) để tính tổng số N * Dựa vào chiều dài gen (L): - Do ADN gồm mạch song song nên chiều dài ADN chiều dài mạch chiều dài trục - ADN xoắn theo chu kì, chu kì xoắn gồm 10 cặp N, cao 34A nên cặp N cao 3,4A0 - Chiều dài gen là: 3,4 A0 Lgen = N= Một số công thức đổi: 1mm = 107A0, = 104A0, 1nm = 10A0 * Dựa vào khối lượng gen (M): - Một N có khối lượng phân tử trung bình 300 (đvC) Do đó: M=N 300 N= * Dựa vào số chu kỳ xoắn (C): - Một chu kỳ xoắn gồm 10 cặp N = 20N Do đó: C= N=C 20 * Dựa vào số liên kết hóa trị: - Trong mạch N liên kết với liên kết hóa trị Do mạch đơn với ( ) Nucleotit có: ( – ) liên kết hóa trị - Mặt khác N có liên kết hóa trị gắn axit photphoric phân tử đường Do số loại liên kết có ADN N Vì vậy: + Tổng số liên kết hóa trị nối N gen: LK hóa trị = ( –1 ) 2=N–2 N = LK hóa trị + + Tổng số liên kết hóa trị gen: LK hóa trị = (N – 2) + N = 2N – N= * Dựa vào % loại N phân tử ADN: %A = %G = 00% (5) 100% N= (6) * Dựa vào % loại N mạch: %A1 = N = * Dựa vào % loại N gen: Ta có: % A + % T + % G + % X = 100% Mặt khác: % A = % T, % G = % X % A + % G = 50 % Từ tỉ lệ % loại N, ta tính số lượng loại Nucleotit loại A G theo công thức (5)và (6) Sau thay vào công thức (3) phương trình ẩn N Giải phương trình tìm N b Một số tập áp dụng: Bài 1: Trên mạch gen có 2579 liên kết hóa trị đơn phân Tính số lượng Nucleotit, số chu kì xoắn khối lượng phân tử gen? Bài giải: Số liên kết hóa trị đơn phân mạch: LK hóa trị = N = (LK hóa trị + 1) × = (2579 + 1) x = 5160 Số chu kỳ xoắn: C = = = 258 Khối lượng phân tử gen: M = N × 300 = 5160 × 300 = 1548000 (đvC) Bài 2: Trên mạch đơn gen có tỉ lệ loại Nucleotit loại G, T, X 20%, 15 %, 40 % Số Nucleotit loại A mạch 400 N Xác định số N gen? Bài giải: % Nucleotit loại A mạch đơn gen là: % A = 100 % - (%G + % T + % X) = 25 % Số lượng N gen là: %A1 = N = = = 3200 3.2.2 Dạng - Tính số lượng tỉ lệ % loại N phân tử ADN a Phương pháp giải: Tùy dạng cụ thể sử dụng số hệ phương trình sau: * Hệ phương trình tổng số N số liên kết Hidro: * Hệ phương trình tổng số N tỉ lệ loại N * Hệ phương trình tỉ lệ % tỉ lệ loại N * Hệ phương trình tỉ lệ % * Hệ phương trình số liên kết Hidro tỉ lệ loại N * Hệ phương trình tổng số N tỉ lệ % loại N Từ * tính số lượng loại N theo công thức %A = 00% Sau thay vào phương trình lại phương trình ẩn N Giải tìm N, từ tìm G, X Lưu ý: Trường hợp đề cho số liên kết Hidro mà không cho tổng số N tính sau: Áp dụng công thức: %A + %G = 50% rút tỉ lệ %G (hoặc %A tùy đề bài) Sau Rút A theo G ngược lại sau thay vào phương trình H = 2A + 3G Khi ta phương trình ẩn A (hoặc G) b Bài tập áp dụng: Một gen sinh vật nhân thực có 3900 liên kết Hidro Gen có 900N loại G Mạch có: A1 = 30%, G1 = 10 % số N mạch Số lượng N loại mạch gen là? A A = 450, T = 150, G = 150, X = 750 C A = 450, T = 150, G = 150, X = 750 B A = 450, T = 150, G = 150, X = 750 D A = 450, T = 150, G = 150, X = 750 (Đề thi đại học 2011) Bài giải: Số N loại A gen: 2A + 3G = 3900 A= = 600 Tổng số N gen: N = (2 x 600) + (2 x 900) = 3000 Số lượng N loại mạch gen là: 10 loại N ADN tự nhân đôi K lần a Phương pháp giải: Gọi K số đợt tự nhân đôi Tổng số ADN tạo 2k - Tổng số Nu sau ADN con: N x 2k - Số Nu ban đầu ADN mẹ : N - Tổng số N môi trường cung cấp cho ADN qua K lần nhân đôi: N TD = (N x 2k ) – N = N (2k – 1) - Tổng số N tự loại môi trường cung cấp gen mẹ qua k lần nhân đôi là: AMT = TMT = Agen (2k – 1) GMT = XMT = Ggen (2k – 1) b Bài tập áp dụng: Một gen tự nhân đôi tạo thành gen hình thành nên 3800 liên kết Hidro, số liên kết Hidro cặp G – X nhiều số liên kết Hidro cặp A – T 1000 Số N loại môi trường cung cấp cho gen nhân đôi đợt liên tiếp bao nhiêu? Bài giải: Hai gen có 3800 liên kết Hidro Số liên kết Hidro gen là: 3800 : = 1900 (1) Số liên kết Hidro cặp G –X nhiều số liên kết Hidro cặp A –T gen 1000 : = 500 (2) Từ ta có hệ phương trình: Giải hệ phương trình ta được: A = T = 350 G = X = 400 Số N loại môi trường cung cấp sau đợt tự nhân đôi: AMT = TMT = 350 x (23 – 1) = 2450 GMT = XMT = 400 x (23 – 1) = 2800 3.2.5 Dạng - Tính số liên kết Hidro (H) liên kết hóa trị (HT) bị phá vỡ hay hình thành trình nhân đôi ADN a Phương pháp giải: * Số liên kết Hidro (H): - Khi ADN tự nhân đôi mạch ADN tách ra, liên kết Hidro hai mạch bị phá vỡ Do đó: Hphá vỡ = Hgen Mỗi mạch ADN nối N tự theo nguyên tắc bổ sung liên kết Hidro nên số liên kết Hidro hình thành tổng liên kết Hidro gen con: Hhình thành = x Hgen - Khi gen nhân đôi k lần: + Hphá vỡ = Hgen x (2k – 1) + Hhình thành = 2k x Hgen * Số liên kết hóa trị: - Khi gen nhân đôi lần: Trong trình nhân đôi ADN, liên kết hóa trị nối N hình thành N tự đến bổ sung để tạo mạch 12 Do đó: HThình thành = x ( - 1) = N – - Khi gen nhân đôi K lần: Số liên kết hóa trị hình thành mạch đơn: - Trong số mạch đơn ADN có mạch cũ ADN mẹ nên số mạch ADN con: HThình thành = ( x (2k – 1) - 1) x x (2k – 1) = (N – 2) x (2k – 1) b Bài tập áp dụng: Bài 1: Một Plasmit có 104 cặp N tiến hành tự nhân đôi lần Số liên kết hóa trị hình thành N ADN bao nhiêu? Bài giải: Plasmit phân tử ADN dạng vòng nên số liên kết Hóa trị mạch Plasmit 104 Do số liên kết hóa trị hình thành Plasmit sau nhân đôi lần: 104 x x (23 – 1) = 140000 Bài 2: Một gen chứa 900 Nucleotit loại A 600 loại X Tính số liên kết Hidro hình thành bị phá vỡ gen nhân đôi lần? Bài giải: Số liên kết Hidro gen: H = 2A + 3G = x 900 + x 600 = 3600 Sau lần nhân đôi: - Số liên kết Hidro hình thành: 22 x Hgen = 22 x 3600 = 14400 - Số liên kết Hidro phá vỡ: (2k – 1) x Hgen = (22 – 1) x 3600 = 10800 3.2.6 Dạng - Tính số đoạn mồi hay số đoạn Okazaki a Phương pháp giải: Mỗi đoạn Okazaki cần có đoạn mồi để khởi động trình tổng hợp Ở đơn vị tái gồm phễu tái bản, phễu tái có mạch tổng hợp liên tục (1 đoạn mồi) phễu tổng hợp gián đoạn (Số đoạn mồi = Okazaki) Trên phễu: Số đoạn mồi = Đoạn Okazaki + - Nếu ADN có a đơn vị tái bản: Số đoạn mồi = Số đoạn Okazaki + 2.a - Nếu ADN nhân đôi K lần: Số đoạn mồi = (Số đoạn Okazaki + x Đơn vị tái bản) x (2k – 1) b Bài tập áp dụng: Bài 1: Một phân tử ADN sinh vật thực trình tự nhân đôi tạo đơn vị tái Đơn vị có 15 đoạn Okazaki, đơn vị có 18 đoạn Okazaki, đơn vị có 20 đoạn Okazaki Số đoạn mồi cần cung cấp để thực trình tái A 53 B 56 C 59 D 50 Bài giải: Số đoạn mồi cần cung cấp cho trình tái là: 13 (15 + 2) + (18 + 2) + (20 + 2) = 59 Chọn đáp án C Bài 2: Một phân tử ADN có tổng số N 90.10 Phân tử nhân đôi lần Hãy xác định số đoạn mồi tổng hợp biết đoạn Okazaki có độ dài trung bình 100 N ADN có 65 đơn vị tái bản? Bài giải: Số đoạn Okazaki tham gia vào trình nhân đôi phân tử ADN là: : 100 = = 45 x 105 Số đoạn mồi cần tổng hợp là: (45 x 105 + x 65) x 15 3.2.7 Dạng - Tính số lượng loại N ARN dựa vào cấu trúc gen trình phiên mã: Để giải dạng tập học sinh cần nắm vững số công thức sau: * Từng loại N mARN mạch khuôn gen: Am = Tkhuôn, Um = A khuôn, Xm = Gkhuôn, Gm = X khuôn * Số N mARN: NARN = Am + Um + Xm + Gm = * Chiều dài mARN: =A+ G LARN = Lgen = N x 3,4 A0 * Khối lượng mARN: MARN = NARN x 300 (đvC) * Số liên kết hóa trị ARN: Cứ 2N liên kết liên kết hóa trị nên: LK hóa trị = –1 * Liên quan loại N gen mARN Agen = Tgen = Am + Um Ggen = Xgen = Gm + Xm - Tỉ lệ %: %A = %T = % G = %X = a Phương pháp giải: - Bước 1: Tính số lượng loại N mạch đơn gen dựa vào kiện cho - Bước 2: Xác định mạch gốc dựa vào nguyên tắc bổ sung theo cặp N mARN mạch khuôn Các phương pháp xác định mạch gốc: * Đề không cho mạch gốc: giả sử mạch làm gốc, sau dựa vào kiện cho để tính toán xác định 14 * Giả sử đề cho số N loại mARN Khi đối chiếu loại N cho với loại N bổ sung với mạch gen mạch mạch gốc * Đề cho số N môi trường cung cấp cho loại trình phiên mã: Ta biết: lần phiên mã tạo mARN Do k lần phiên mã tạo k mARN Nên: Số N môi trường cung cấp chia hết cho số N bổ sung với mạch gen mạch khuôn Thương phép chia số lần phiên mã, từ tính N mARN VD1: Môi trường cung cấp cho phiên mã số N loại U = 2000 Biết mạch gen có A1 = 500 Ta có: 2000 : 500 = nên mạch mạch gốc phiên mã lần VD2: Môi trường cung cấp cho phiên mã số N loại U = 2000 Biết mạch gen có T1 = 500 T1 = A2 = 500 Ta có: 2000 : 500 = nên mạch gốc - Bước 3: Viết số N loại mARN dựa vào mạch gốc xác định theo nguyên tắc bổ sung b Bài tập áp dụng: Bài 1: Một gen có 2400N Trên mạch có A = 200, T = 300, X = 400 Gen phiên mã số lần môi trường cung cấp 1500N loại U Tính số lượng loại N ARN số lần phiên mã gen nói trên? Bài giải: Giả sử mạch cho mạch 1: A1 = T2 = 200 X1 = G2 = 400 T1 = A2 = 300 G1 = X2 = 2400/2 – (200 + 400 + 300) = 300 Ta có: 1500 : 300 = Vậy mạch mạch gốc số lần phiên mã lần Số lượng N loại ARN: Am = T2 = 200 Um = A2 = 300 Gm = X2 = 300 Xm = G2 = 400 Bài 2: Một gen tế bào nhân sơ có 2400N Trên mạch gen, hiệu số tỉ lệ % A T 20% số N mạch Trên mạch có số N loại A 15% số N mạch 1/2 số N loại G Khi gen phiên mã lần lấy từ môi trường 180U Xác định tỉ lệ % số lượng loại mARN? Bài giải: Theo ta có: A2 = 15% = T1 Mà A1 – T1 = 20% A1 = 35%, G2 = 2A2 = 30% Tỉ lệ % loại N lại mạch: G1 = X2 = 100% - (15% + 30% + 35%) = 20% Số lượng loại N mạch: A1 = T2 = 35% x 1200 = 420 G1 = X2 = 20% x 1200 = 240 T1 = A2 = 15% x 1200 = 180 X1 = G2 = 30% x 1200 = 360 Môi trường cung cấp 180U nên: 180 : 180 = Do mạch mạch khuôn Số lượng tỉ lệ % loại N mARN là: 15 Am = T2 = 420 = 35% Gm = X = 240 = 20% Um = A2 = 180 = 15% Xm = G = 360 = 30% 3.2.8 Dạng - Tính số N tự cần dùng cho trình mã: a Phương pháp giải: Gọi K số số lần phiên mã Số phân tử ARN tạo sau K lần phiên mã = Số lần phiên mã = K Số Nu tự môi trường cung cấp: NARN TD = K x NARN Am TD = K x Am = K x Tgốc Gm TD = K x Gm = K x Xgốc Um TD = K x Um = K x Agốc Xm TD = K x Xm = K x Ggốc b Bài tập áp dụng: Trên mạch đơn gen có 350A, 250T, 400G, 500X Gen phiên mã môi trường nội cung cấp 1050A Số N loại G môi trường cung cấp là: A 1000 B 1600 C 1500 D 1200 Bài giải: Giả sử mạch cho mạch 1: A1 = T2 = 350 X1 = G2 = 500 T1 = A2 = 250 G1 = X2 = 400 Ta có: 1050 : 350 = Mạch mạch gốc gen phiên mã lần Số N loại G môi trường cung cấp là: GmMT = 400 x =1200 Đáp án D 3.2.9 Dạng - Tính số liên kết hóa trị hình thành trình phiên mã a Phương pháp giải: Số liên kết hóa trị hình thành sau lần phiên mã: HT = NARN – Số liên kết hóa trị sau K lần phiên mã: HT = (NARN – 1) x K b Bài tập áp dụng: Trên mạch gốc vùng mã hóa gen vi khuẩn có 300A, 600T, 400G, 200X Gen phiên mã lần Hãy xác định: a Số N loại ARN? b Số liên kết hóa trị hình thành N trình phiên mã? Bài giải: a Số N loại ARN: Am = Tgốc = 600 Um = Agốc = 300 Gm = Xgốc = 200 Xm = Ggốc = 400 b Số liên kết hóa trị hình thành: Số N ARN: NARN = 600 + 400 + 300 + 200 = 1500 HT = K x (NARN - 1) = x (150 – 1) = 7495 3.2.10 Dạng 10 - Xác định số lượng, thành phần trình tự a.a chuỗi Polipeptit thông qua chế phiên mã a Phương pháp giải: Để giải dạng tập này, học sinh cần nhớ số công thức sau: * Số a.a tự môi trường cung cấp để dịch mã chuỗi Polipeptit 16 a.aMT = –1= -1 Lưu ý: Đề cho số N mạch (N : 3), cho số N hai mạch (N : 6) * Số a.a chuỗi Polipeptit hoàn chỉnh tách khỏi trình dịch mã (a.a mở đầ tách khỏi chuỗi) -1–1= -2 * Số liên kết Peptit hình thành trình tổng hợp chuỗi Polipeptit Cứ a.a liên kết với liên kết Peptit đồng thời giải phóng phân tử nước LK = Số a.a cung cấp – = ( - 1) – = Số phân tử H2O giải phóng: -2 -2 * Số tARN vận chuyển: tARN vận chuyển a.a, n tARN vận chuyển n a.a Số lượt phân tử tARN đến dịch mã = số a.a tự môi trường cung cấp cho trình dịch mã = - (mã kết thúc không mã hóa a.a) * Sơ đồ chế phân tử tượng di truyền AND (gen) mARN Protein AND (gen) - Chiều mạch gốc: - Mạch bổ sung - - , Chiều dịch mã mARN: Mạch gốc - ARN - - tARN - b Bài tập áp dụng: Bài (Đề thi đại học 2012): Cho biết codon mã hóa a.a tương ứng sau: GGG – Gly, XXX – Pro, GXU – Ala, XGA – Arg, UXG – Ser, AGX – Ser Một đoạn mạch gốc gen vi khuẩn có trình tự N AGXXGAXXXGGG Nếu đoạn mạch gốc mang thông tin mã hóa cho 17 đoạn Polipeptit có a.a trình tự a.a là: A Pro – Gly – Ser – Ala B Ser – Ala – Gly – Pro C Gly – Pro – Ser – Arg D Ser – Arg – Pro – Gly Bài giải: Xác định chiều mạch gốc mARN Mạch gốc đọc theo chiều - Chuỗi Polipeptit nên đoạn cho phải đọc từ đầu GGGXXXAGXXGA Theo nguyên tắc bổ sung phân tử mARN có trình tự N sau: XXXGGGUXGGXU Trình tự a.a: Pro – Gly – Ser – Ala Chọn đáp án A Bài 2: Một gen có chiều dài 5100A0 Gen phiên mã lần, mã có 10 Riboxom trượt qua Số a.a môi trường cung cấp cho việc tổng hợp chuỗi Polipeptit là: A 25000 B 24950 C 30000 D 2499 Bài giải: Số Nu gen là: N = = 3000 Gen phiên mã lần mARN Mỗi Riboxom trượt tổng hợp chuỗi Polipeptit Mà mARN có 10 Ri trượt qua nên giải phóng: x10 = 50 chuỗi Số a.a cung cấp cho toàn trình tổng hợp chuỗi – 1) x 50 = 499 x 50 = 24950 Chọn đáp án B 3.2.11 Dạng 11 - Xác định cấu trúc gen, mARN, tARN dựa vào Protein tương ứng Bài (Đề thi đại học 2009): Bộ ba đối mã (anticođon) tARN vận chuyển a.a Metionin là: A XAU B XAU C AUG D AUG Bài giải: Các Anticodon tARN khớp với ba mã mARN theo nguyên tắc: A U , G X Trong trình dịch mã Ribỗm di chuyển mARN theo chiều - , tARN 18 vận chuyển theo chiều ngược lại - Do Anticodon tARN vận chuyển a.a Metionin là: Chọn đáp án B XAU Bài (Đề thi đại học 2012): Các ba mARN có vai trò quy định tín hiệu kết thúc trình dịch mã là: A GAU , AAU , AUG B UAG , UAA , AGU C UAG , UAA , UGA D GAU , AAU , AGU Bài giải: Các ba kết thúc mARN đọc theo chiều - (U đứng đầu ) Do chọn đáp án D 3.2 12 Dạng 12: Xác định dạng đột biến (đột biến điểm) a Phương pháp giải: Để nhận dạng đột biến ta dựa vào thay đổi: * Số lượng N, L M gen - Nếu đột biến không làm thay đổi số lượng N Không thay đổi L, M Là dạng đột biến thay cặp N Giảm L, M gen (giảm 3,4 A0, 600 đvC) - Nếu đột biến làm giảm 2N Là dạng đột biến cặp N Tăng L, M gen (tăng 3,4 A 0, 600 đvC) - Nếu đột biến làm tăng 2N Là dạng đột biến thêm cặp N * Số liên kết Hidro gen - Nếu không thay đổi liên kết Hidro Đột biến thay cặp A – T cặp T – A, cặp G – X cặp X – G - Nếu tăng liên kết Hidro Đột biến thay cặp A – T cặp G – X - Nếu giảm liên kết Hidro Đột biến thay cặp G – X cặp A – T - Nếu tăng liên kết Hidro Đột biến thêm cặp A – T - Nếu giảm liên kết Hidro Đột biến cặp A – T - Nếu tăng liên kết Hidro Đột biến thêm cặp G – X - Nếu giảm liên kết Hidro Đột biến cặp G – X * Cấu trúc Protein tương ứng - Không thay đổi số lượng, thành phần a.a Đột biến thay cặp N thứ ba thoái hóa (VD: AAA AAG mã hóa Lizin) 19 - Giảm số lượng a.a Thay cặp N, làm xuất sớm mã kết thúc Từ vị trí mã kết thúc trở sau không dịch mã toàn a.a tương ứng với mã di truyền bị - Thay đổi trình tự a.a, không thay đổi số lượng a.a Bộ ba mã hóa a.a Thay cặp N Thay a.a - Thay đổi số lượng, trình tự a.a Đột biến hay thêm cặp N mã có nghĩa (Là mã quy định tổng hợp a.a) - Giảm số lượng a.a, thay đổi trình tự a.a Đột biến hay thêm cặp N Xắp xếp lại mã di truyền làm xuất sớm mã kết thúc b Bài tập áp dụng: Bài (Đề thi đại học 2007): Gen A dài 4080 A0 bị đột biến thành gen a Khi gen a tự nhân đôi lần môi trường nội bào cung cấp 2398N Đột biến thuộc dạng? A Thêm cặp N B Mất cặp N C Mất cặp N D Thêm cặp N Bài giải: Số N gen A: NA = = 2400 Gọi số N gen a Na Theo ta có: Na x (21 – 1) = 2398 Đột biến làm giảm 2N Dạng cặp N Na = 2398 Chọn đáp án B Bài (Đề thi đại học 2010): Gen A dài 153nm có 1169 liên kết Hidro bị đột biến thành alen a Cặp Aa tự nhân đôi lần thứ tạo gen con, tất gen lại tiếp tục nhân đôi lần thứ Trong lần nhân đôi, môi trường nội bào cung cấp 1083N loại A 1617N loại G Dạng đột biến xảy với gen A là: A Mất cặp G – X B Thay cặp A – T cặp G – X C Mất cặp A – T D Thay cặp G – X cặp A – T Bài giải: Số Nucleotit gen A: NA = = 900 Có cách giải (Dựa vào thay đổi liên kết Hidro hay thay đổi số lượng N) Bài giải dựa vào thay đổi số liên kết Hidro: AMT A + a = Agen A + a x (22 – 1) = 1083 Agen A + a = 361 20 GMT A + a = Ggen A + a x (22 – 1) = 1617 Ggen A + a = 539 Tổng liên kết Hidro gen: Hgen A + a = 2A + 3G = x 361 + x 539 = 2339 Hgen a = 2339 – 1169 = 1170 cặp G – X Số liên kết Hidro tăng Thay cặp A – T Đáp án B 3.2 13 Dạng 13 - Biết dạng đột biến, xác định cấu trúc gen sau đột biến a Phương pháp giải: * Dạng đột biến hay thêm cặp N: Khi cấu trúc gen sau đột biến: - N gen thay đổi, tổng liên kết Hidro thay đổi số lượng N loại thay đổi * Dạng đột biến thay cặp N loại: N gen không đổi, liên kết Hidro không đổi * Dạng thay cặp N khác loại: N gen không đổi, liên kết Hidro thay đổi b Bài tập áp dụng: Gen A có 390X có tổng số liên kết hidro 1670 Gen bị đột biến thay cặp N cặp N khác thành gen a Gen a gen A liên kết hidro Số N loại gen a bao nhiêu? (Đề thi Casio tỉnh Thanh Hóa năm 2010 – 2011) Bài giải: X = G = 390 A=T= Gen a gen A liên kết Hidro = 250 Thay cặp G – X cặp A – T Số N loại gen a: A = T = 250 + = 251, G = X = 390 – = 389 3.2 14 – Dạng 14 – Dạng tập mã di truyền a Phương pháp giải: - Mã di truyền mã ba (Cứ 3N mã hóa a.a) - Mỗi ba chứa 3N loại hay khác loại Trong ADN có loại N nên có 43 = 64 ba Mã mở đầu: AUG Mã kết thúc: UAA, UAG, UGA - Số ba mã hóa: Gọi a số loại N Số ba mã hóa: a3 b Bài tập áp dụng: Bài 1: Từ số loại N: A, T, G Hỏi có ba? Bài giải: Có 33 = 27 ba Bài 2: Trong thực nghiệm người ta tạo phân tử mARN có 2U X với tỉ lệ tương ứng : Xác định loại ba chứa 2U mARN? A 16/125 B 4/125 C 48/125 D 12/125 Bài giải: Khả xuất U: 4/5, xuất X: 1/5 Bộ ba chứa 2U X: UUX, UXU, XUU: ba Khả xuất ba chứa 2U: (4/5)2 x 1/5 x = 48/125 21 Hiệu đề tài nghiên cứu: Để kiểm nghiệm hiệu đề tài nghiên cứu chọn lớp có trình độ tương đương 12A1, 12A2 (năm học 2015 – 2016) trường THPT Nguyễn Hoàng Mỗi lớp chọn 30 em có học lực loại giỏi, khá, trung bình yếu môn sinh Tiến hành dạy thực nghiệm lớp 12A 2, lớp đối chứng 12A1 Sau tổ chức giảng dạy lớp thực nghiệm đối chứng, tiến hành kiểm tra đề (Đề kiểm tra gồm câu hỏi tự luận – Mục lục) với nội dung thời gian 45 phút Kết kiểm tra sau dạy: Điểm 10 Số 12A2 0 2 30 12A1 30 Nhận xét: - Lớp 12A2 có 90% đạt từ trung bình trở lên, có 53,3% đạt khá, giỏi - Lớp 12A1 có 73,33% đạt từ trung bình trở lên, có 26,67% đạt khá, giỏi Học sinh lớp 12A2 nắm vững kiến thức bản, biết vận dụng vào tập hợp lý, xác, nhiều em có lời giải ngắn gọn đầy đủ Trong đó, học sinh lớp 12A1 tỏ lo ngại, lúng túng tìm phương pháp giải, trình bày thiếu logic Mặc dù thời gian thử nghiệm ngắn qua trình quan sát học sinh làm kết hợp kết thu điểm số kiểm tra thấy hiệu đề tài cách tương đối rõ ràng 22 Phần III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua trình nghiên cứu, có số kết luận sau: - Muốn thành công dạy học liên quan đến phương pháp giải dạng tập sinh học, giáo viên phải vững vàng kiến thức chuyên môn; đầu tư thời gian để xây dựng, phân loại dạng phương pháp giải cho chuyên đề mà xây dựng cách khoa học, xác; qua giúp học sinh tiếp thu vận dụng cách tốt - Một phận không học sinh học cách thụ động, chưa thật tập trung chủ động học hỏi làm tập Khi thi hay làm kiểm tra phần đa em chọn câu lý thuyết hoàn toàn lúng túng, buông xuôi với câu tập - Khi phân dạng đưa phương pháp giải cho dạng bài, học sinh thấy mối liên hệ logic lý thuyết tập Từ giúp em nhớ nội dung lâu hơn, kỹ giải tập dễ dàng thành thạo Kiến nghị: - Về phía phụ huynh học sinh: Kiểm tra, đôn đốc việc chuẩn bị bài, học học sinh nhà Tạo điều kiện khuyến khích học sinh tích cực việc tìm kiếm thông tin, tài liệu giáo trình phục vụ cho trình học tập - Về phía nhà trường: Hỗ trợ sở vật chất, thiết bị dạy học môn, đồ dùng trực quan có chất lượng để nâng cao chất lượng dạy học môn - Tiến hành thực nghiệm quy mô rộng, với nhiều vùng, miền để khẳng định hiệu đề tài nghiên cứu - Tăng cường buổi sinh hoạt nhóm chuyên môn, sinh hoạt trường học kết nối để xây dựng nhiều chuyên đề dạy học làm tư liệu phục vụ cho trình giảng dạy Bằng đề tài nhỏ này, hy vọng với đồng nghiệp góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn sinh học trường THPT Nguyễn Hoàng Rất mong đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện đưa vào ứng dụng rộng rãi thời gian tới XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 10 tháng năm 2016 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Tác giả Lê Thị Ánh Tuyết 23 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo viên Sinh học 12 – NXB Giáo dục Trần Dũng Hà, Phương pháp giải nhanh toán sinh học trọng tâm – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Phan Khắc Nghệ, Phương pháp giải nhanh dạng tập sinh học – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Huỳnh Nhứt, Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi luyện thi đại học – cao đẳng môn sinh học - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Phan Khắc Nghệ, Giải nhanh 25 đề thi môn sinh học - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Huỳnh Quốc Thành, Phương pháp giải dạng toán khó sinh học 12 - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Huỳnh Quốc Thành, Huỳnh Thị Kim Cúc, Hướng dẫn giải nhanh dạng tập trắc nghiệm sinh học phương pháp quy nạp - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Phan Khắc Nghệ, Phương pháp giải dạng toán sinh học (trong kỳ thi giải toán máy tính cầm tay) - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 25 ĐỀ KIỂM TRA 45 PHÚT Bài (3 điểm): Một gen có số Nucleotit loại X = 525 chiếm 35 % số N gen a Tính số liên kết hóa trị số liên kết Hidro N gen? b Tính số liên kết hóa trị Axit photphoric – đường gen? c Tính số chu kì xoắn? Bài (3 điểm): Alen B dài 221nm có 1669 liên kết Hidro, alen B bị đột biến thành alen b Từ tế bào chứa cặp gen Bb qua hai lân nguyên phân bình thường môi trường cung cấp 1689 Nucleotit loại T 2211 Nucleotit loại X Dạng đột biến xảy với Alen B là: A Thay thế1 cặp A – T cặp G – X B Mất cặp A – T C Thay thế1 cặp G – X cặp A – T D Mất cặp G – X (Đề thi đại học 2014) Bài (3 điểm): Từ loại đơn phân A, T, G, X tạo 64 ba Hãy xác định: a Có ba không chứa A? b Có ba chứa 1A? c Có ba chứa 2A? d Có ba chứa 1A? Bài (1 điểm): Trong trình nhân đôi ADN, đơn vị tái có 18 đoạn Okazaki cần có đoạn mồi? (Đề thi chọn HSG tỉnh năm 2012 – 2013) 26 ... quan đến cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử Giải pháp thực 3.1 Phân dạng tập cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử Các dạng tập phần cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân tử bao... nghiên cứu: Phương pháp giải dạng tập phần cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp độ phân tử nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn sinh học trường THPT Nguyễn Hoàng Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh... đột biến (đột biến điểm) - Dạng 13: Biết dạng đột biến, xác định cấu trúc gen sau đột biến - Dạng 14: Dạng tập mã di truyền 3.2 Phương pháp giải dạng tập cấu trúc, chế di truyền biến dị cấp phân