SKKN một số biện pháp giúp học sinh giỏi lớp 9 giải tốt bài tập sinh học phân tử

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA PHỊNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THẠCH THÀNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIÚP HỌC SINH GIỎI LỚP TRƯỜNG THCS THÀNH TÂM GIẢI TỐT BÀI TẬP SINH HỌC PHÂN TƯ Người thực hiện: Đỗ Thị Thu Huyền Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Thành Tâm SKKN tḥc mơn : Sinh học THANH HĨA , NĂM 2017 MỤC LỤC TT NỘI DUNG TRANG I- MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu II- NỘI DUNG Cơ sở lí luận Thực trạng vấn đề trước áp dụng SKKN 3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Trang đến trang 17 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm III- Kết luận-Kiến nghị 17-18 1- Kết luận Kiến nghị 18 I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: Trong giai đoạn nay, giai đoạn cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước mục tiêu bồi dưỡng nhân tài quan tâm nhiều hơn, nhà nước ta xác định: Đầu tư cho giáo dục đầu tư cho phát triển, việc phát bồi dưỡng học sinh giỏi trường phổ thơng bồi dưỡng nhân tài cho tương lai, việc làm có ý nghĩa quan trọng người giáo viên nói riêng Ngành giáo dục nói chung việc bồi dưỡng đào tạo nhân tài cho đất nước Là giáo viên trực tiếp giảng dạy môn sinh học, xác định ngồi nhiệm vụ chun mơn khác việc bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ cần quan tâm đầu tư Bởi nhà trường, chất lượng học sinh giỏi mơn phản ánh cách xác lực dạy học giáo viên, đặc biệt lực chuyên sâu môn giáo viên giảng dạy Bồi dưỡng học sinh giỏi cơng việc khó khăn lâu dài, đòi hỏi nhiều cơng sức thầy trò kinh nghiệm người giáo viên Ngay tiết dạy thông thường lớp cần có đầu tư kĩ lưỡng, chuẩn bị chu đáo dạy tốt mang lại hiệu tiết dạy bồi dưỡng học sinh giỏi có yêu cầu cao nhiều Bản thân tìm hiểu qua nhiều luồng thơng tin, qua sách báo, tài liệu qua mạng Internet, qua học hỏi đồng nghiệp, dự chuyên đề …nhưng nhìn chung chưa tìm câu trả lời thực thấu đáo, hệ thống, đầy đủ vấn đề Trong năm qua phát triển trí tuệ học sinh ngày mạnh mẽ Nhu cầu học tập môn học ngày nhiều, mơn sinh học nhà trường không ngừng bổ sung, sâu mở rộng Khơng mở rộng lí thuyết mà có nhiều dạng tập nhằm kiểm tra khả vận dụng kiến thức lý thuyết học sinh Có nhiều cơng thức tổng qt đưa sách tham khảo nhà xuất Giáo dục nhà xuất khác song chưa thống ký hiệu, chưa chứng minh xây dựng cách rõ ràng Trong hệ thống chương trình sinh học cấp trung học sở nói chung sinh học nói riêng bên cạnh kiến thức thuộc lý thuyết có mảng kiến thức khơng phần quan trọng tập sinh học Đặc biệt tập sinh học phân tử Phần sinh học phân tử phần kiến thức tương đối khó học sinh lớp 9, thời lượng phân phối chương trình lại hạn chế Vì trang bị cho học sinh kiến thức lí thuyết khó, rèn luyện cho học sinh biết giải tập có kĩ giải tập sinh học phân tử lại khó Từ bất cập trên, thiết nghĩ thân cần nghiên cứu sâu biện pháp hướng dẫn học sinh giỏi lớp giải tốt tập sinh học phân tử để bồi dưỡng học sinh giỏi đạt hiệu cao Mục đích nghiên cứu: Qua thực tiễn giảng dạy nghiên cứu chương trình sinh học 10 năm (2006 - 2016), vừa tham gia giảng dạy đại trà, vừa đảm nhận nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh thi học sinh giỏi, tơi thấy học sinh có nhiều vướng mắc, lúng túng giải tập, có tập sinh học phân tử Bên cạnh u cầu giải tập đề thi học sinh giỏi cấp lại cao, ngược lại phân phối chương trình thời gian dành cho giải tập Vì để nâng cao chất lượng dạy học sinh học 9, để có kết cao chắn kì thi học sinh giỏi sinh học việc cần thiết quan trọng hướng dẫn học sinh cách hình thành cơng thức, trang bị cho học sinh phương pháp giải dạng tập sinh học phân tử Đối tượng nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao chất lượng bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi môn sinh học phần sinh học phân tử Phương pháp nghiên cứu: - Căn vào mục đích nhiệm vụ nghiên cứu, tơi sử dụng phương pháp chủ yếu “Phương pháp tổng kết kinh nghiệm”được thực theo bước: + Xác định đối tượng nghiên cứu: Xác đinh khó khăn, vướng mắc năm đầu tham gia bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi, xác định đối tượng cần nghiên cứu là: giải pháp nhằm nâng cao chất lượng bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi môn sinh học lớp + Sưu tầm tài liệu + Phát triển đề tài đúc rút kinh nghiệm: áp dụng giải pháp tìm tòi nghiên cứu vào thực tiễn giảng dạy - Ngồi tơi kết hợp thêm phương pháp như: phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát quy nạp toán học để hình thành cơng thức, phương pháp giải tập; điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin để nắm tình hình thực trạng vấn đề, mức độ tiếp thu vận dụng học sinh trước sau áp dụng sáng kiến II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm: Trong văn kiện đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII, lần thứ IX, văn kiện đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X, XI, XII khẳng định: "Cùng với khoa học công nghệ, giáo dục đào tạo quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài; Giáo dục đào tạo với khoa học công nghệ nhân tố định tăng trưởng kinh tế phát triển xã hội, đầu tư cho giáo dục đào tạo đầu tư phát triển".[7] Ông cha ta đúc kết “ Hiền tài nguyên khí Quốc gia”, Bồi dưỡng học sinh giỏi (HSG) bước đào tạo nhân tài cho đất nước, nhiệm vụ quan trọng nhà trường Theo từ điển giáo dục: Bồi dưỡng học sinh giỏi trình trang bị thêm kiến thức kĩ nhằm mục đích nâng cao hoàn thiện lực lĩnh vực cụ thể Bồi dưỡng học sinh giỏi chủ động tạo mơi trường điều kiện thích hợp cho người học phát huy cao độ nội lực đôi với việc tiếp nhận cách thông minh hiệu ngoại lực (Người thầy có vai trò quan trọng hàng đầu) mà cốt lõi giúp người học phương pháp, biết cách học, cách nghiên cứu, cách tư cách tự đánh giá, tận dụng phương tiện đại để tìm kiếm, thu thập, để xử lí thơng tin để tự học.[7] Việc bồi dưỡng có đạt hiệu hay khơng phụ thuộc vào hợp tác học sinh Học sinh phải yêu thích môn học, say mê học tập ham học hỏi (đây điều quan trọng nhất) Từ chỗ ham học em cần cù tích luỹ chăm rèn luyện Chương trình sinh học gồm nhiều mảng kiến thức quy luật di truyền, sở vật chất chế di truyền cấp độ phân tử, sở vật chất chế di truyền cấp độ tế bào, biến dị, ứng dụng di truyền học, sinh vật môi trường, Trong mảng sinh học phân tử đơn vị kiến thức tương đối khó Phần lí thuyết trừu tượng, học sinh khơng thể quan sát qua thực tế cấu trúc chế sinh học mà phải qua hình mơ phỏng, phần tập nhiều dạng khác nhau: tập dạng lí thuyết, tập dạng tính tốn từ đơn giản đến phức tạp, hầu hết công thức để áp dụng giải tập dạng tổng quát, học sinh phải thừa nhận, phải nhớ để áp dụng vào làm tập mà không hiểu chất vấn đề, không liên hệ kiến thức sinh học với toán học để hiểu tự xây dựng cơng thức Vì để giúp học sinh hiểu dễ dàng thiết lập cơng thức tính tốn áp dụng giải tập sinh học phân tử đặc biệt kì thi học sinh giỏi sinh học cấp, việc trang bị cho em kiến thức bản, mở rộng, chuyên sâu khả xây dựng cơng thức tốn mơn sinh học cần thiết quan trọng Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: Theo phân phối chương trình Sở giáo dục Đào tạo: Tổng số tiết cho chương III- ADN Gen tiết, có tiết lý thuyết, tiết thực hành, khơng có tiết dành cho tập Do bồi dưỡng học sinh giỏi phải đứng trước nhiều dạng tập sinh học phân tử mà học sinh khó tìm lời giải Có số nguyên nhân chủ yếu sau : - Do học sinh chưa nắm vững lý thuyết sở - Do học sinh nắm chưa sâu sắc chế sinh học cấp độ phân tử - Thời lượng dành cho tiết tập khơng có, giáo viên khơng có đủ thời gian để luyện tập cho học sinh, học sinh chưa có điều kiện để rèn luyện kĩ làm tập củng cố lí thuyết - Trong trình dạy học yêu cầu học nên giáo viên chưa có thời gian để hướng dẫn cho học sinh cách giải tập sinh học phân tử - Các tập sách giáo khoa dạng lý thuyết, chưa có tập tính tốn, chưa có sở phương pháp cụ thể để giải - Các công thức tài liệu tham khảo đòi hỏi học sinh phải thừa nhận chưa chứng minh, xây dựng rõ ràng Kết thi HS giỏi các cấp trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Số HS Đạt giải cấp Huyện Đạt giải cấp Tỉnh Năm học dự thi SL Giải Điểm TL% SL Giải Điểm % 2010 – 2011 03 01 1KK 10,0 33,3 2011 – 2012 03 01 1KK 10.5 33,3 Xuất phát từ thực trạng bất cập tơi tìm số biện pháp giúp học sinh giải tập sinh học, đặc biệt công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, sâu đến việc giúp học sinh nắm vững cách thiết lập hệ thống công thức giải tập sinh học phân tử Nội dung trình bày đề tài: “Một số biện pháp giúp học sinh giỏi lớp - Trường THCS Thành Tâm giải tốt bài tập sinh học phân tử” Các giải pháp tổ chức thực hiện: 3.1 Khơi dậy và bồi dưỡng lòng say mê và hứng thú học tập cho học sinh Tinh thần, thái độ học tập học sinh môn học yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng học tập Học sinh có u thích mơn học say mê tìm tòi, nghiên cứu, hăng hái, hứng thú học tập đạt kết tốt Thông qua giảng dạy khố, hoạt động ngồi lên lớp, tổ chức trò chơi chữ, thi Olympic sinh học cho lớp, khối …để tìm hiểu nhà khoa học sinh học giải câu đố, tập, câu hỏi vui, …học sinh thích thú, nhiệt tình, vui vẻ từ u thích mơn học, say mê, hứng thú học tập 3.2 Rèn luyện cho học sinh kĩ vẽ hình mơ tả các chế di trùn cấp đợ phân tử, thơng qua học sinh hiểu rõ ràng các diễn biến quá trình và thấy mối quan hệ chúng Nếu học sinh thuộc cách máy móc diễn biến trình tự nhân đơi ADN, tổng hợp ARN,… khó nhớ khơng thể hiểu chất mối liên hệ để hình thành cơng thức, tự vẽ hình mơ tả diễn biến trình học sinh hiểu rõ, nắm vững chất mô tả lời diễn biến trình sinh học như: - Cấu tạo chế tự nhân đôi ADN (dẫn đến khả tự nhân đôi nhiễm sắc thể trình phân bào) - Cấu tạo ARN chế tổng hợp ARN - Mối quan hệ gen tính trạng thơng qua chế tổng hợp protein Ví dụ: Mối quan hệ ADN ( Gen ) → ARN→ Protein A T G G T A X G G T A X │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ T A X X A T G X X A T G A U G G U A X G G U A X Met Val Arg Tir Trong đó: 1: Mạch bổ sung; 2: mạch khuôn; 3: mạch ARN; 4: Chuỗi aa Thông qua hình học sinh dễ thấy NTBS mạch gen, mạch khuôn mạch ARN tương quan Nu mARN ứng với aa chuỗi aa 3.3 Giải thích rõ các tên gọi, kí hiệu khác một nội dung để giúp học sinh hiểu và thống cách gọi Ví dụ: - Số chu kỳ xoắn ADN gọi số vòng xoắn - Quá trình tự nhân đơi ADN gọi q trình tự sao, tái bản, tái sinh - Quá trình tổng hợp ARN gọi q trình mã, phiên mã - Quá trình hình thành chuỗi axit amin gọi q trình tổng hợp Prơtêin, giải mã, dịch mã - Nu loại Xytozin kí hiệu X, số tài liệu kí hiệu C ( Cytozin) - Mạch gốc gen hay gọi mạch khuôn - Các loại Nu ARN theo sách giáo khoa kí hiệu A,U, G,X để dễ phân biệt với Nu gen hay ADN, số sách kí hiệu Am,Um,Gm, Xm rA, rU, rG, rX Vì GV cần hướng dẫn HS phải quy định trước kí hiệu tập phải sử dụng thống kiểu kí hiệu chọn 3.4 Tận dụng thời gian hợp lí giảng dạy để lồng ghép công thức cung cấp cho học sinh các kiến thức phục vụ cho việc giải bài tập Vì thời gian dành riêng cho tiết tập khơng có nên q trình giảng lớp, giáo viên lồng ghép, hướng dẫn bổ sung cho học sinh nội dung cần thiết xây dựng thêm số công thức để học sinh khá, giỏi tham khảo giải tập nâng cao Ví dụ 1: Khi dạy Bài 15- ADN giáo viên tận dụng đặc điểm cấu tạo đa phân, cấu trúc không gian ADN để khai thác đưa số nội dung sau: - Nội dung 1: Vì Nucleotit (Nu) nối với theo chiều dọc liên kết hóa trị (LKHT) ( H3PO4 Nu với đường C5H10O4 Nu kia) nên số LKHT Nu mạch nhỏ số Nu 01 đơn vị, biết số Nu mạch( ví dụ N , với N kí hiệu số Nu gen hay ADN) ta có: Số LKHT Nu ( ∑LKHTgen = 2.( N – 1)→ số LKHT Nu mạch là: N -1) = N - 2 - Nội dung 2: Vì Nu hai mạch ADN liên kết với theo nguyên tắc bổ sung ( NTBS) nên ta có số lượng Nu: A = T, G = X; tổng số Nu ADN ( kí hiệu N) là: N = A + T + G + X = 2.A + 2.G [1] - Nội dung 3: Vì A liên kết với T liên kết hiđrô (LKH), G liên kết với X LK H, nên ta có: [1] Số liên kết hiđrơ ADN: ∑LKH = 2.A + 3.G - Nội dung 4: Vì trung bình Nu cao 3,4 A0 nên biết chiều dài ADN ( Kí hiệu: L) tính số Nu mạch ADN ( N = L/3,4) tính số Nu phân tử ADN ( N = 2.L/3,4), Ví dụ 2: Khi dạy Bài 16 - Mục I – “ADN tự nhân đơi theo ngun tắc nào?”, GV dẫn dắt đưa nhanh cơng thức tính số phân tử ADN sinh sau x lần tự nhân đôi liên tiếp từ ADN ban đầu: Số lần tự nhân đôi: x Số ADN sinh tương ứng là: 2 2x Tổng quát: - Từ ADN mẹ ban đầu, sau x lần tự nhân đôi tạo 2x phân tử ADN - Tính tổng số ADN tạo ra, tổng số ADN xuất x lần tự nhân đôi,…( đề cập Chủ đề - Dạng 6) Ví dụ 3: : Khi dạy Bài 17- Mục II – ARN tổng hợp theo nguyên tắc nào, GV dẫn dắt đưa nhanh cơng thức tính số phân tử ARN sinh sau x lần tổng hợp liên tiếp từ gen ban đầu: Số lần tổng hợp ARN: x Số ARN sinh tương ứng là: x Tổng quát: Từ gen , sau x lần tổng hợp ARN tạo x phân tử ARN Tùy điều kiện mà GV lồng ghép mức độ khác nhau, chủ yếu công thức đơn giản giúp học sinh hiểu ngay, nhanh nhớ, nhanh thuộc vận dụng Còn cơng thức phức tạp chủ yếu phải thực buổi bồi dưỡng học sinh giỏi ( đề cập Mục 3.5) 3.5 Giáo viên xây dựng nội dung kiến thức thành các chuyên đề bồi dưỡng cho học sinh giỏi theo buổi bồi dưỡng Giáo viên tổng hợp kiến thức phân thành dạng tập để bồi dưỡng cho HS giỏi vào buổi chiều Mỗi chuyên đề có nhiều dạng khác dạng GV Hệ thống hóa lại kiến thức học lớp cho HS sau đưa cơng thức tính tốn có liên quan cuối đua ví dụ cụ thể đê HS giải Bản thân bồi dưỡng cho HS theo chuyên đề sau: Chủ đề 1: Về cấu tạo ADN, quá trình tự nhân đơi ADN: Dạng 1: Tính số lượng , % loại Nu của gen: Gọi A,T,G,X loại Nu ADN (gen) theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) hai mạch ADN Nu đứng đối diện thành cặp liên kết hiđrô Theo NTBS : A liên kết với T ngược lại G liên kết với X ngược lại Về số lượng : A=T, G=X (1) A G A+G = = 1⇒ =1 T X T+X A + T + G + X = N (2) Từ (1) (2) ⇒ 2A + 2G = N A+ G=A+ X=T+ G =T+ X= N (3) Vậy : Trong ADN tổng số lượng Nu hai loại Nu không bổ sung nhau, số Nu mạch đơn Về tỉ lệ % : %A = %T, %G = %X %( A + T + G + X)= 100% %A+ %G = %A + % X = %T + %G = %T + %X =50%N Ví dụ 4: Một gen có tổng số Nu 3000 nu Trong loại A chiếm 20% tổng số Nu gen Hãy tính số lượng , % loại Nu của gen trên.[2] Hướng dẫn: - Tỷ lệ % loại Nu là: Theo NTBS ta có : %A = %T = 20% mà %A + % G = 50% ⇒ %G = 50%- 20% = 30% %G = % X = 30% - Số lượng loại Nu 3000x 20 = 600 (Nu) 100 3000x30 G=X= = 900 ( Nu) 100 A=T= Dạng 2: Tính chiều dài, số vòng xoắn khối lượng ADN - Tính chiều dài gen ( L): N 3,4 Ao ( Ao = 10-4 Micromet) ( Ví dụ - Mục 3.4) Lx Số Nucleotit gen: N= 3,4 Lgen = Lmạch = - Tính số vòng xoắn hay gọi chu kỳ xoắn ( C): C= N L = ( Vì chu kỳ cao 34A0, gồm 10 cặp Nu = 20 Nu) 20 34 - Tính khối lượng gen hay ADN ( M): M = N 300 đvC ( Vì Nu nặng khoảng 300 đơn vị Cacbon - đvC) - Tính số liên kết Hyđrơ: H = 2A+3G Ví dụ 5: gen có tổng số Nu 2400 nuclêơtit có 3100 liên kết Hiđrơ Hãy xác định a, Chiều dài gen b, Số chu kì xoắn gen c, Số Nu loại gủa gen [3] Hướng dẫn: N 2400 3,4 =4080Ao 3,4 Ao = 2 2400 b, Số chu kì xoắn gen C= = 120 ( Chu kì) 20 a, Chiều dài gen là: L= c, Số Nu loại gủa gen 2A+3G= 3100 (1) 2A+2G= 2400(2) Giải hệ PT ta có : A=T= 500, G=X= 700 Dạng 3: Tính số liên kết hóa học gen: Liên kết hóa trị D – P ( LKHT) liên kết phân tử đường C5H10O4 (D) gốc photphat H3PO4 ( P) Nu gốc (P) Nu với phân tử (D) Nu theo chiều dọc tạo nên chuỗi Pơlinuclêơtít Giải thích: Trong Nu có liên kết D-P nên số liên kết D- P mạch N N , Nu với có ( - 1) liên kết ( nói ví dụ trên) 2 N N Vì mạch gen có ( + - 1) liên kết 2 N N → số LKHT mạch gen là: ∑LKHTgen: 2( + - 1) = 2(N - 1) 2 gen - Tổng số liên kết gen : ∑LKH = 2A + 3G ( Ví dụ - Mục 3.4) Ví dụ 6: Một gen có chiều dài 5100A0 có số Nu loại G chiếm 30% tổng số Nu gen.Hãy xác định a, Tổng số Nu gen b, Số Nu loại c, Tổng số liên kết hóa trị gen [3] Hướng dẫn: HS cần xác định số N, số Nu loại →Từ tính LKHT 2.5100 a, Số Nu gen : N= 3,4 = 3000(Nu) b, Số Nu loại : Theo nguyên tắc bổ sung ta có A+G=50% mà G=30% → A= 20% ta có số Nu loại là: A=T=20% x 3000= 600Nu G=X=30% x 3000= 900Nu c, Tổng số liên kết hóa trị gen là: Áp dụng cơng thức: - Số LKHT ( D - P) gen: ∑LKHTgen = 2( N N + - 1) = 2(N - 1) = 2(3000 – 1) = 5998 2 Dạng 4: Tính số Nu mơi trường cung cấp (mtcc) cho qúa trình tự nhân đơi gen ( ADN) Xây dựng cơng thức: Nếu có ADN mẹ tiến hành tự nhân đơi x lần, thì: - Số ADN tạo sau nguyên phân = 2x ( Ví dụ - Mục 3.4) - Số Nu có ADN = 2x.N ; Số Nu ADN mẹ 1.N → Số Nu môi trường cung cấp cho ADN mẹ tiến hành tự nhân đôi: ∑Nmtcc = 2x.N – N = ( 2x – 1).N → Tương tự : Số lượng loại Nucleotit môi trường cung cấp: ∑ Amtcc = Tmtcc = (2x - 1).Agen ∑ Gmtcc = Xmtcc = (2x - 1).Ggen Ví dụ7: Một gen có A= 600 có G= A Gen nhân đơi số lần môi trường cung cấp 6300 nu loại G Hãy xác định a, Số gen tạo b, Số nu loại môi trường cung cấp cho gen nhân đôi [3] Hướng dẫn: a – Số gen tạo : - Số Nu loại gen : A=T= 600 3 G=X= A = x600 = 900 Gọi x số lần nhân đơi gen ta có số Nu loại G môi trường cung cấp cho gen nhân đôi : Gmt=(2x-1).Ggen→ 6300=(2x-1).900 2x-1= 6300 = số gen tạo là: 2x= 7+1=8 gen 900 b Số nu loại môi trường cung cấp cho gen nhân đôi Amt = Tmt=Agenx(2x-1)=600x(23-1)=4200(nu) Gmt = Xmt=Ggenx(2x-1)=900x(23-1)=6300(nu) Dạng 5: Tính số LKH bị phá vỡ , số LKH hình thành số LKHT hình thành qúa trình tự nhân đơi gen - Xây dựng cơng thức tính tổng số LKH bị phá vỡ: Số lần tự nhân x đôi: Số LK H bị phá: 1.H= 20.H 2.H= 21.H 4.H =22.H 2x-1.H Tổng số LKH bị ∑LKH = 20.H + 21.H + 22.H + + 2x-1.H phá: = ( 20 + 21 + 22 + + 2x-1 ) H = ( 2x – 1).H → ∑LKHbịphá = (2x - 1) H - Tổng số LK H hình thành: ( Có x phân tử ADN tạo ra, ADN có 1.H → Nên có 2x.H liên kết hình thành) → ∑LKHhình thành = 2x H - Xây dựng cơng thức tính tổng số LKHT hình thành: Trước hết cần giải thích cho học sinh hiểu số LKHT hình thành số liên kết Nu với qúa trình hình thành mạch ( khơng tính số liên kết D-P có Nu) + Trong mạch mới, số LKHT hình thành ( N - 1) ( Ví dụ 1) + Số mạch ADN 2x ( Vì ADN có mạch) + Số mạch hình thành 2.2x - (Vì khơng tính mạch ADN mẹ ) → Tổng số LKHT hình thành Nu là: ∑LKHThình thành = ( N - 1).( 2.2x - ) = (2x - 1) (N - 2) Ví dụ 8: Một gen nhân đơi liên tiếp lần lấy mơi trường nội bào 16800 Nucleotit Gen có tỉ lệ A: G = : a Tính số LK hiđrrơ bị phá vỡ hình thành b Tính số LK hóa trị hình thành.[6] Hướng dẫn: Học sinh phải xác định số Nucleotit gen, số Nucleotit loại áp dụng cơng thức tính tổng số LKH, LKHT ∑Nmtcc = ( 2x – 1).N ( Dạng 4- Chủ đề 1) = ( 23 – 1).N = 16800 →N = 2400 Ta có A: G = 3: → A = T = 360, G = X = 840 a Số LKH bị phá vỡ: ∑LKH = ( 2x – 1) H = = ( 23 – 1).( 2.360 + 3.840) = 22680 Số LKH hình thành: ∑LKHhình thành = 2x H = 23 H =23 ( 2.360 + 3.840) = 25920 b Số LKHT hình thành: ∑LKHThình thành = ( N - 1).( 2.2x - ) = (2x - 1) (N - 2) = (23 – 1).(2400 – 2) = 16786 Dạng 6: Tính số lần tự nhân đơi, số ADN tạo ra: Nếu có ADN mẹ tiến hành tự nhân đơi x lần, thì: - Số ADN tạo sau nguyên phân = 2x ( Ví dụ 2) - Hình thành cơng thức tính tổng số ADN tạo x lần tự nhân đôi: Tổng số ADN tạo x lần tự nhân đơi tồn ADN tạo lần tự nhân đôi 1ADN mẹ: ∑ ADN = 21 + 22 + 23 + + 2x = 2x+1 – →∑ ADN = 2x+1 – - Tổng số ADN xuất ( khơng nữa) x lần tự 10 nhân đơi (tức khơng tính ADN hệ cuối ): ∑ ADNđã xh = 21 + 22 + 23 + + 2x-1 → ∑ ADNđã xh = 2x – Ví dụ 9: Một gen nhân đôi số lần, số gen tạo qua lần tự nhân đơi 254 Tính số lần tự nhân đôi gen số gen tạo Hướng dẫn: Gọi x số lần tự nhân đôi gen: Áp dụng công thức: Tổng số ADN tạo x lần tự nhân đôi là: ∑ ADN = 2x+1 – = 254 2x+1 = 256 = 28 → x = Vậy: Gen nhân đôi lần→ số gen tạo là: 27 = 128 Chủ đề 2: Về phân tử ARN, quá trình tổng hợp ARN Gọi A gốc , Tgốc , Ggốc , Xgốc số lượng Nu loại mạch gốc gen; rA, rU, rG, rX Nu phân tử ARN tổng hợp từ gen Dạng 1: Tính số lượng , % loại Nu ARN: Theo NTBS chế tổng hợp ARN, ta có : Agốc = rU ; T gốc = rA ; Ggốc = rX ; Xgốc = rG rA + rU + rG + rX = rN = NARN = Suy ra: N Agen = Tgen = rA + rU Ggen = Xgen = rG + rX % A1 + % A2 %T + %T % rU + % rA = = 2 %G1 + %G % X + % X %rX + %G = % Ggen = %Xgen = = 2 % A gen = % Tgen = Ví dụ 10: Một gen có chiều dài 0,51 µm, mạch gen có A = 150, T = 450, mạch có G = 600 Tính số lượng tỉ lệ % loại Nu phân tử mARN tổng hợp mạch làm mạch gốc Hướng dẫn : Vận dụng cơng thức tính chiều dài gen, số Nu ARN, công thức mối tương quan mạch gen mạch gốc với mạch mARN: Lgen = 0,51.1000 = 5100A0 → Ngen = 2.L/3,4 = 2.5100/3,4 = 3000 Nu →NARN = N = 3000: = 1500 Nu Theo ra: A1= 150, T1 = 450 → Agen = A1 + T1 = 150 + 450 = 600 → Ggen = N - Agen = 1500 – 600 = 900 G2 = 600 = X1 → G1 = Ggen – G2 = 900 – 600 = 300 Vậy: Số lượng loại Nu ARN là: rA = T1 = 450 ; rU = A1= 150; rG = X1 = 600 ; rX = G1 = 300 % loại Nu ARN là: % rA = 450.100% : 1500 = 30% ; % rU = 150.100% : 1500 = 10% 11 % rG = 600.100% : 1500 = 40% ; % rX = 300.100% : 1500 = 20% Dạng 2: Tính chiều dài khối lượng ARN - Tính chiều dài ARN: LARN = Lgen = Lmạch = N 3,4 Ao ( Ao = 10-4 Micrômet) ( Dạng - Chủ đề 1) - Tính khối lượng: MARN = NARN 300 đvC = N 300 đvC ( Dạng - Chủ đề 1) Dạng 3: Tính số liên kết hố trị (LKHT) phân tử ARN: - Tính số LKHT đường axit ( D-P) gồm số LKHT có Nu số LKHT Nu với nhau: ∑LKHTARN = NARN + (NARN – 1) = N N + ( - 1) = N – ( Dạng - Chủ đề 1) 2 Dạng 4: Tính số Nu môi trường cung cấp (MTCC) số lần mã gen: Mỗi lần mã tổng hợp phân tử mARN có số lượng Nu bổ sung với Nu mạch gốc gen Nên: * Nếu gen tổng hợp ARN (sao mã) lần, thì: - Số Nu MTCC loại = số Nu loại bổ sung mạch gốc gen: rA mtcc = T gốc ; rU mtcc = A gốc ; rG mtcc = X gốc ; rX mtcc = G gốc - Tổng số Nu MTCC = số Nu mạch gen: NARN mtcc = NARN = N * Nếu gen mã K lần : - Số Nu MTCC là: ∑ N mtcc = K.NARN = K N - Số phân tử ARN tạo = số lần mã = K - Tổng số Nu loại MTCC: ∑ rA MTCC = K.rA = K.T gốc; ∑ rG MTCC = K.rG = K.X gốc ∑ rU MTCC = K.rU = K.A gốc; ∑ rX MTCC = K.rX = K.G gốc - Số lần mã gen : K = ( ∑ N mtcc) : NARN Dạng 5: Tính số LK Hyđrơ gen số LK hố trị ARN q trình mã gen ( gen mã K lần): - Tổng số LKH bị phá: ∑Hbị phá = K H (Giải thích: Vì lần mã, số liên kết H bị phá số liên kết H gen) - Tổng số LK H hình thành: ∑LKHhình thành = H (Giải thích: Vì sau tiến hành mã, hai mạch gen liên kết trở lại, số liên kết H hình thành số liên kết H có gen) - Tổng số LK hố trị hình thành : ∑LKHThình thành = K.(NARN – 1) ( Vì số LKHT hình thành Nu để tạo phân tử ARN là: ∑LKHThình thành = NARN – 1) 12 Ví dụ 11: (Liên quan đến dạng 3, dạng , dạng 5) Trên mạch gốc gen có 300A, 600T, 400G, 200X Gen mã lần xác định a, Số Nu loại ARN b, Số phân tử ARN tổng hợp, số Nu loại môi trường cung cấp cho trình mã c, Số liên kết hóa trị hình thành Nu trình mã [3] Hướng dẫn: a,Khi mã mạch gốc gen dùng để làm mạch khuôn mẫu để tổng hợp ARN số Nu loại ARN bổ sung với số nu mạch gốc gen AARN= Tgốc= 600 UARN= Agốc= 300 GARN= Xgốc= 200 XARN= Ggốc= 400 b, Số phân tử ARN tổng hợp Cứ lần mã tổng hợp phân tử ARN gen mã lần tổng hợp phân tử ARN Số Nu loại mơi trường cung cấp cho q trình mã rA MTCC = K.rA= 5.600 = 3000 nu rU MTCC = K.rU= 5.300 =1500 nu rGMTCC = K.rG=5.200 =1000 nu rX MTCC = K.rX=5.400 =2000 nu c, Số liên kết hóa trị hình thành Nu trình mã Khi mã Nu tự mooii trường nội bào liên kết với liên kết hóa trị để tạo nên phân tử ARN Liên kết hóa trị hình thành Nu với Nu Do tổng số liên kết hóa trị tổng số Nu trừ - Tổng số Nu ARN = rA + rU + rG + rX = 600+300+200+400=1500 - Tổng số liên kết hóa trị = 1500-1=1499 - Gen mã lần nên tổng số lên kết hóa trị là: x 1499= 7495(liên kết) Chủ đề 3: Về Prôtêin, quá trình tổng hợp ch̃i axit amin ( aa): Hình thành công thức: ( Gọi n số Riboxom (RBX); x số phân tử mARN tham gia hình thành chuỗi aa ): - Vì ba tương ứng với Nu kết tiếp mạch khuôn gen,nên: →Số ba mật mã (trên mạch gốc gen) = N rN = 2.3 - Vì ba kết thúc khơng mã hóa cho aa mà tín hiệu kết thúc,nên: → Số ba mã hoá = N rN −1 = − ( Là số ba mã hóa cho aa đó) 2.3 → Số aa có chuỗi aa tạo ( kể aa mở đầu) là: ∑ aa = N -1 2.3 13 - Vì aa mở đầu tách khỏi chuỗi aa để tạo chuỗi aa hoàn chỉnh, nên: → Số aa chuỗi aa hoàn chỉnh là: ∑ aa = N -2 2.3 - Vì RBX trượt qua mARN lần tạo chuỗi aa, nên: → Số chuỗi aa tổng hợp = n x - Vì để hình thành chuỗi aa cần MTCC số aa là: ( N -1), nên: 2.3 → Số axit amin (aa) môi trường cung cấp để tạo x chuỗi aa là: ∑ aamtcc = ( N rN − 1) x = ( − 1) x 3 ( Khi có 1RBX trượt qua x phân tử mARN) - Vì liên kết péptít hình thành ( liên kết aa với aa kia) loại phân tử nước nhỏ số aa chuỗi đơn vị, nên: → Số liên kết péptít hình thành ( liên kết aa với aa kia) = số phân tử nước giải phóng( hình thành x chuỗi aa) : ∑ LKpeptit = ∑ H2Ogiảiphóng = ( N rN − 2) x = ( − 2) x 2.3 - Khi có n RBX trượt qua x phân tử mARN, thì: → Tổng số phân tử nước giải phóng : ∑ H2Ogiảiphóng = – 2).n x = ( rN – 2).n.x →Số aa n.x chuỗi aa hoàn chỉnh là: ∑ aa = ( N -2).n.x 2.3 - Vì số LK peptit chuỗi aa hoàn chỉnh nhỏ số aa chuỗi đơn vị, nên: → Số LK peptit x chuỗi aa hoàn chỉnh là: ∑ LKpeptit = ( N rN − 3) x = ( − 3) x 3 Ví dụ 12: Các phân tử mARN mã từ gen RBX trượt qua lần để tổng hợp Prơtêin giải phóng mơi trường 16716 phân tử nước Gen tổng hợp nên phân tử mARN có 3120 LK hiđrơ có 20% A a Tính số lần mã gen b Mỗi phân tử Prơtêin tổng hợp có liên kết peptit? ( Giả sử phân tử protein cấu thành từ chuỗi aa) Hướng dẫn: a Tính số lần mã gen: Để tính số lần mã gen phải tính số Nu gen, số Nu ARN, áp dụng công thức tính số phân tử nước giải phóng Gen có: H = 2A + 3G = 3120 (1), A = 20% → G = 50% - 20% = 30% → A = 2G/3, thay vào (1) Ta : A= T = 480 ; G = X = 720 N = 2( A + G ) = 2400 → NARN = 1200 14 Gọi x số lần mã gen→ x số phân tử mARN Số phân tử nước giải phóng : ( N rN -2).n x = – 2).n.x = (400 – 2).6.x 2.3 2.3 Theo , n = RBX Nên ta có ( 400 – 2) 6.x = 16716 → x = Vậy gen mã lần b Áp dụng cơng thức tính số liên kết pép tit phân tử protein hoàn chỉnh: ∑ LKpeptit = N rN –3= -3 2.3 2.3 1200 = - = 397 ( liên kết ) Chủ đề 4: Vận dụng linh hoạt các công thức để giải một số bài tổng hợp: Dạng 1: Xác định mạch mạch gốc gen tính tốn liên quan: Chú ý: - Mạch gốc gen có trình tự Nu bổ sung với mạch ARN rA = Tgốc , rU = Agốc , rG = Xgốc, rX = Ggốc - Vì Agen = A1 + A2 = T1 + T2 = rA + rU nên rA, r U < Agen Tương tự: rG, rX < Ggen Ví dụ 13: Trên phân tử mARN, tổng số X U 30% số G nhiều số U 10% số nucleotit mạch, U = 180 nucleotit Một mạch đơn gen sinh phân tử mARN có T = 20% số G = 30% số Nu mạch a Xác định số lượng loại đơn phân mạch đơn gen phân tử mARN b Nếu gen mã lần liên tiếp cần nucleotit loại môi trường nội bào c Khi gen tự nhân đôi lần liên tiếp có LKH bị phá vỡ, LKHT Nu hình thành MTCC Nu loại cho gen hoàn tồn nhận ngun liệu từ mơi trường nội bào? Hướng dẫn: a- Trước hết phải xác định mạch gen làm mạch gốc dựa vào mối tương quan Nu mạch với mạch ARN Theo ĐK ta có: Xm + Um = 30% (1) Gm - Um = 10% (2) Cộng (1) (2) ta có: Gm + Xm = 40% Gọi mạch gen có T= 20%, G= 30% mạch (kí hiệu T1, G1), ta có A2 =T1 = 20%, X2 = G1 =30% Ta lại có: Xm + Um = 30% →Xm , Um < 30% , nên Xm ≠ G1) Như vậy: mạch gen mạch làm khn mẫu để tổng hợp mARN Từ ta suy Gm = X2 = G1 = 30% → Xm = 40% - 30% = 10%; Um = 30% - 10% = 20% → Am = 100% - (Gm + Xm + Um) = 40% - Tổng số Nu mARN= 180x100 = 900 Nu 20 15 Từ tính : →Số Nu loại mARN: Am = 360 nucleotit, Gm = 270 Nu Xm = 90 nucleotit, Um = 180 Nu →Tính số lượng loại nucleotit mạch đơn gen b - Khi gen mã lần có phân tử mARN tổng hợp Vì mạch gen làm mạchkhuôn nên số lượng loại Nu mà MTCC là: Um = 180 x = 900 Nu; Am = 360 x = 1800 Nu Xm = 90 x = 450 Nu; Gm = 270 x = 1350 nucleotit c - Tổng số LKH bị phá vỡ: ∑LKH = ( 2x – 1) H = (23- 1).(2A + 3G) Số Nu loại gen: A = T = 360 +180 = 540 Nu G = X = 270 +90 = 360 Nu - Tổng số liên kết H bị phá vỡ: (23- 1).(2 x 540 + x 360) = 15120 - Tổng số LKHT Nu hình thành: (23- 1).(1800 - 2) = 12586 - Số Nu loại mà MTCC:Áp dụng công thức: ∑ Amtcc = Tmtcc = (2x - 1).Agen ∑ Gmtcc = Xmtcc = (2x - 1).Ggen Ta có ∑ Amtcc = Tmtcc = (23- 2).540 = 3240 ; ∑ Gmtcc = Xmtcc = (23- 2).360 = 2160 Dạng 2: Xác định tương quan số lần tự nhân đôi gen với số lần nguyên phân(NP) tế bào (TB)chứa gen đó: - Nếu hệ TB cuối nhiễm sắc thể ( NST) chưa nhân đôi thì: Số lần NP TB chứa gen = số lần tự nhân đơi gen (*) - Nếu hệ TB cuối nhiễm sắc thể ( NST) nhân đôi ( chưa phân chia) thì: Số lần NP TB chứa gen = số lần tự nhân đơi gen trừ (**) Ví dụ 14: Một gen có chiều dài 0,2142 µm có hiệu số X với A chiếm 10% số Nu gen Khi gen nhân đôi môi trường cung cấp tất 8820 nu tự cho trình Hãy cho biết a, Gen nhân đôi liên tiếp đợt? b, Môi trường cung cấp Nu tự loại cho q trình nhân đơi gen ? c, Số Nu loại gen hình thành vào cuối trình? [2] Hướng dẫn: a, Gen nhân đôi liên tiếp đợt: 0,2142 x10 x =1260(Nu) - Tổng số Nu gen ban đầu = 3,4 - Gọi n số lần nhân đôi gen (n nguyên dương ) Ta có : (2n-1).N=NMT= (2n-1).1260=8820 2n-1= 8820 =7→2n= → n= 1260 Vậy gen nhân đôi liên tiếp lần 16 b, Môi trường cung cấp số Nu tự loại cho q trình nhân đơi gen: +Theo ta có : X+A=(1260:2)=630 (1) X- A= 10% x 1260=126 (2) +Từ (1) (2) suy ra: G=X= 630 + 126 = 378(Nu) A=T= 630- 378=252(Nu) Số Nu tự môi trường nội bào cung cấp : A=T=(23-1).252=1764(Nu) G=X=(23-1).378=2646(Nu) c, Số Nu loại gen hình thành vào cuối q trình nhân đơi gen : - Số gen hình thành là: 23= gen - Số Nu loại gen là: A=T=252 x = 2016 (Nu) G=X=378 x = 3024 (Nu) Hiệu sáng kiến kinh nghiệm: Trong năm học qua kinh nghiệm áp dụng giúp học sinh giải tập hiệu việc bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi cấp Sau thời gian thực sáng kiến khả giải tập học sinh cải thiện hẳn (chỉ đề cập riêng phần tập sinh học phân tử) Trong năm học từ 2012 - 2013 đến 2015 - 2016 tỷ lệ học sinh đạt giải kì thi học sinh giỏi cấp ổn định Điều cho thấy việc áp dụng sáng kiến đem lại hiệu cao Kết thi học sinh giỏi các cấp sau áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: Năm học Số HS dự thi 2012 – 2013 03 2014 – 2015 04 2015 – 2016 04 Đạt giải cấp Huyện SL Giải Điểm % 11,0 03 KK 11,5 100 13,0 Nhì 16,5 Ba 15,0 04 100 KK 13,5 KK 12,0 Nhất 18,5 Nhất 18,0 04 100 Ba 15,5 KK 13,5 Đạt giải cấp Tỉnh SL Giải Điểm % 01 01KK 15,0 100 02 01KK 15,5 50 III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận: 17 Trong trình giảng dạy, đặc biệt tập huấn học sinh giỏi nói chung mơn sinh học - phần tập sinh học phân tử nói riêng, để đạt hiệu cao, GV cần ý: - Kết hợp chặt chẽ linh hoạt giảng lớp lồng ghép với cách lập công thức khả xây dựng cơng thức vận dụng công thức giải tập tốt - Những tập đưa cho học sinh vận dụng cơng thức để giải phải từ dễ đến khó khai thác theo hệ thống công thức, học sinh giải để tạo niềm tin hứng thú, đồng thời đặt học sinh vào tình khó khăn để học sinh phải nỗ lực cố gắng - Bồi dưỡng học sinh giỏi theo chuyên đề giúp học sinh dễ dàng nhận biết dạng tập nắm cách giải cho dạng bài, biết phối hợp linh hoạt công thức để làm tốt Kiến nghị: - Cần bổ sung nội dung kiến thức tập chương III ( ví dụ tập tự luận) vào chương trình tăng thời gian phần tập - Các cơng thức nên tiêu chuẩn hóa ký hiệu để đảm bảo tính thống nhất, tính xác để tạo điều kiện cho giáo viên học sinh dễ theo dõi - Các tập Sinh học nên mang tính chất củng cố lý thuyết, giúp HS hiểu sâu hơn, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức thực tiễn, đừng sâu vào Toán học làm giảm tính xác, tính sinh học XÁC NHẬN CỦA ĐƠN VỊ HIỆU TRƯỞNG Thạch Thành , ngày 25 tháng 03 năm 2017 Tôi xin cam đoan sáng kiến kinh nghiệm viết, khơng chép nội dung người khác Đỗ Mạnh Hùng Đỗ Thị Thu Huyền 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1-Sách giáo khoa sinh học Nhà xuất giáo dục 2-Bồi dưỡng HSG luyện thi vào lớp 10 chuyên môn sinh Huỳnh Quốc Thành - NXB ĐHSP Hà Nội 3-Bồi dưỡng HSG sinh Phan Khắc Nghệ - NXB ĐH Quốc gia Hà Nội 4-Lý thuyết tập sinh học Trịnh Nguyên Giao-Lê Đình Trung-NXB Giáo Dục 5- Nâng cao kiến thức sinh học Huỳnh Quốc Thành - NXB ĐHSP Hà Nội 6-Hướng dẫn làm tập sinh học Nguyễn Văn Sang- Nguyễn Thị Vân- NXB ĐHQG Thành Phố Hồ Chí Minh 7- Nguồn Internet 19 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đà ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Đỗ Thị Thu Huyền Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên Trường THCS Thành Tâm Kết Cấp đánh đánh giá Năm học giá xếp loại TT Tên đề tài SKKN xếp loại đánh giá xếp (Phòng, Sở, (A, B, loại Tỉnh ) C) Biện pháp khai thác thông tin Phòng B 2012-2013 kênh hình sách GD&ĐT giáo khoa sinh học 20 21 ... dưỡng học sinh thi học sinh giỏi, tơi thấy học sinh có nhiều vướng mắc, lúng túng giải tập, có tập sinh học phân tử Bên cạnh u cầu giải tập đề thi học sinh giỏi cấp lại cao, ngược lại phân phối... sâu biện pháp hướng dẫn học sinh giỏi lớp giải tốt tập sinh học phân tử để bồi dưỡng học sinh giỏi đạt hiệu cao Mục đích nghiên cứu: Qua thực tiễn giảng dạy nghiên cứu chương trình sinh học. .. giải tập sinh học, đặc biệt cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi, sâu đến việc giúp học sinh nắm vững cách thiết lập hệ thống công thức giải tập sinh học phân tử Nội dung trình bày đề tài: Một số