Trong hÖ thèng ch¬ng tr×nh Sinh häc cÊp trung häc c¬ së nãi chung vµ Sinh häc 9 nãi riªng bªn c¹nh nh÷ng kiÕn thøc thuéc vÒ lý thuyÕt ®îc m« t¶ cßn cã m¶ng kiÕn thøc kh«ng kÐm phÇn quan [r]
(1)Đặt 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 trờng không ngừng bổ sung, sâu mở rộng Khơng đợc mở rộng lí thuyết mà cịn có nhiều dạng tập nhằm kiểm tra khả vận dụng kiến thức lý thuyết học sinh Có nhiều cơng thức tổng qt đợc đa sách tham khảo nhà xuất Giáo dục nhà xuất khác Các công thức đa tài liệu khác song không đợc thống ký hiệu, không đợc chứng minh xây dựng cách rõ ràng
Nh biết, môn Sinh học môn khoa học thực nghiệm có vị trí quan trọng hệ thống tri thức khoa học nhân loại, có ý nghĩa thiết thực với đời sống, kinh tế xã hội loài ngời Trong hệ thống chơng trình Sinh học cấp trung học sở nói chung Sinh học nói riêng bên cạnh kiến thức thuộc lý thuyết đợc mơ tả cịn có mảng kiến thức khơng phần quan trọng phần tập Sinh học Đặc biệt phần Cơ sở vật chất, chế di truyền biến dị cấp độ phân tử cấp độ tế bào Và để giải đợc tập việc sử dụng phép biến đổi Đại số vấn đề cần thiết, can thiệp tham gia Tốn học mơn nh chìa khóa mở mật mã bí ẩn, tạo nên đam mê đến với môn
Sinh học có vị trí quan trọng nh vậy, nhng cha chiếm lĩnh đợc vị trí xứng đáng giáo dục phải ngời dạy ngời học cha bắt gặp đợc ý tởng để nâng cao chất lợng môn
Dạy học ngời thầy đâu phải trao cho học sinh tất có áp đặt, mà dạy học phải nh gió lành thổi nhẹ vào bếp lửa trí tuệ âm ỉ học trị giúp bừng sáng lên
Ngời thầy lúc uyên thâm trí tuệ Nhng ngời thầy cần vũ trang cho vốn kiến thức để giải trình đợc câu hỏi mà trí tuệ tạo nên cho ta tr-ớc tình từ học trị
Thực tiễn giảng dạy Sinh học, chúng tơi thấy học sinh có nhiều vớng mắc, lúng túng giải tập, bên cạnh u cầu giải tập đề thi học sinh giỏi cấp lại cao Ngợc lại phân phối chơng trình thời gian dành cho giải tập
(2)và nắm vững cách có hệ thống từ sử dụng vào giải tập Chính tơi mạnh dạn đợc trình bày số phơng pháp giải tập tập Sinh học
I Thùc tr¹ng
Trong trình giảng dạy thực theo phân phối chơng trình, đến phần tập Sinh học tơi có đa số tập để học sinh bắt đầu làm quen, nhng học sinh khơng thể làm đợc Qua tìm hiểu tơi phát nguyên nhân học sinh không giải đợc tập khơng biết vận dụng cơng thức để giải Vì qua nghiên cứu thực tế xin đa hệ thống công thức để giúp em dễ vận dụng
II Néi dung
Xuất phát từ tình trạng chúng tơi phát nguyên nhân chủ yếu học sinh khơng hiểu đợc cơng thức, dẫn đến khơng có khả vận dụng sáng tạo giải tập
Muốn làm tốt tập học sinh phải nắm vững số kiến thức sau: Kiến thức bản.
- Cu to chế tự nhân đôi ADN dẫn đến khả tự nhân đôi nhiễm sắc thể q trình phân bào
- Tính đặc trng ổn định nhiễm sắc thể loài tế bào Tế bào sinh d ỡng tế bào sinh dục
- Sự phân bào nguyên nhiễm đảm nhiệm ngồi biến đổi hình thái nhiễm sắc thể qua kỳ cần đặc biệt ý đến thay đổi số lợng nhiễm sắc thể đơn, nhiễm sắc thể kép, Crơmatít, thoi vơ sắc hình thành hay phá hủy Sự hình thành giao tử tinh trùng trứng động vật, hạt phấn nỗn thực vật, q trình thụ tinh tạo hợp t
kết phân bào nguyên phân hớng tới thành lập công thức theo số tế bào (TB ) tạo thành A x
Một tế bào sau lần phân bào tạo thành hai tế bào 21 Một tế bào sau hai lần phân bào tạo thành bốn tÕ bµo 22
(3)Mỗi lần nguyên phân nhiễm sắc thể tự nhân đơi, số lợng nhiễm sắc thể tế bào luôn ổn định qua hệ (2n) Vì có A tế bào sau x lần nguyên phân có : 2n A 2x nhim sc th n.
áp dụng công thøc.
Trong thời gian bồi dỡng học sinh, khai thác phát triển tiếp thành hệ thống công thức phân bào nguyên phân đồng thời giải thích rõ cơng thức Ví dụ: Từ 2n A 2x ⇒ 2n A (2x - 1) số nhiễm sắc thể tạo thành từ nguyên liệu môi trờng 2n A (2x - 2) nhiễm sắc thể hoàn toàn từ nguyên liệu môi tr-ờng Ta phải làm rõ chất sinh học để có nhân đơi nhiễm sắc thể phải từ sở nhân đơi ADN
ADN
Tự nhân đôi lần Tự nhân đôi hai lần
Do có a ADN sau x lần nguyên phân nhân đơi có ( a 2x ) ADN
⇒ a(2x - 1) ADN tạo thành từ nguyên liệu môi trờng ⇒ a.(2x - 2) ADN mới hoàn toàn đợc tạo thành từ nguyên liệu môi trờng (Công thức đợc áp dụng tính loại Nuclêơtít) Do có a tế bào tế bào có 2n nhiễm sắc thể sau x lần phân bào có:
- Tổng số nhiễm sắc thể tế bào đợc tạo ra: 2n.a.2x.
- Nhiễm sắc thể đơn tạo từ nguyên liệu môi trờng 2n.a.(2x - 1). - Nhiễm sắc thể đơn hoàn toàn tạo từ nguyên liệu môi trờng là: 2n.a (2x - 2).
- Số lợng thoi vô sắc hình thành hay phá huỷ: a (2x - 1).
- Số tơ vô sắc hình thành hay phá hủ: 2n a (2x - 1) (víi mét nhiƠm sắc thể ứng với tơ vô sắc)
3 Cơ sở đời phát triển thành hệ thống công thức.
Đây vấn đề mấu chốt mà muốn đề cập đề tài
Các kiến thức cha đa vào sách giáo khoa sách hớng dẫn giải tập mà có sách tham khảo Sử dụng tập, đề thi, không gắn liền với lý thuyết, không thống ký hiệu nên dẫn đến bế tắc làm tập Trớc thực trạng nh để giúp học sinh hiểu đợc công thức cách nhanh chóng, ghi nhớ vận dụng sáng tạo làm Qua nhiều thời gian trăn trở đ a giải pháp nh sau:
3.1 Tranh thủ lồng ghép công thức vào giảng.
(4)h gia gen v tính trạng, đột biến gen, đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể, đột biến số lợng nhiễm sắc thể
3.2 Quá trình tạo giao tử.
Din quan sinh dục đợc chia làm ba giai đoạn hay ba vùng, vùng A (vùng sinh sản) từ tế bào sinh dục sơ khai tiến hành nguyên phân bình thờng nh tế bào sinh dỡng Vùng B (vùng sinh trởng) tế bào lớn lên nhanh tích luỹ chất dinh d-ỡng để chuẩn bị cho q trình phân bào giảm phân Vùng C (vùng chín) diễn q trình giảm phân
Giảm phân: Có hai lần phân bào lần nhiễm sắc thể tự nhân đơi, do đó:
GP
Tõ mét tÕ bµo 2n TB GP
NÕu cã: a 2x TB a 2x GP
NÕu cã: 2n a 2x TB n a 2x 4
3.3 Sự khác hình thành giao tử đực động vật thực vật.
- ở động vật:
+ NÕu cã a x tế bào sinh tinh sau giảm phân tạo thành a 2x tinh trïng.
+ T¬ng tù nÕu cã 2n a 2x NST tế bào sinh tinh tạo thành n a 2x NST trong giao tö
+ Nếu có a 2x TB sinh trứng giảm phân tạo thành a 2x trứng + a 2x thể định h-ớng
- ë thùc vËt:
+ Nếu có a 2x TB mẹ hạt phấn giảm phân tạo thành a 2x hạt phấn Nhng để trở thành hạt phấn chín sau giảm phân hình thành tế bào đơn bội, tế bào tiếp tục nguyên phân lần Lần thứ tạo thành nhân sinh dỡng + nhân sinh sản Sau thụ phấn nhân sinh sản nguyên phân lần để tạo thành hai tinh tử (hiện tợng thể thực vật hạt kín)
Do có 2n a 2x NST đơn tế bào sinh hạt phấn giảm phân tạo thành : (n a 2x 4) + (n a 2x 23) = n a 2x 12 NST
(5)n a 2x 11
3.4 Số cách xếp n cặp NST kép kỳ giảm phân I 2n /2 vì:
Một cặp NST kép có cách xếp 21/2. Hai cặp NST kếp có hai cách xếp 22/2. Ba cặp NST kép có bốn cách xếp 23/2. n cặp NST kép có 2n/2 cách xếp 2 n-1. 3.5 Sè lo¹i giao tư t¹o
- Nếu có n cặp NST mà cặp có cấu trúc khác n loại giao tử. - Trờng hợp có chéo xảy :
+ Nếu có n cặp mà cặp có cấu trúc NST khác đố có x cặp xảy chéo đơn ( x<n, nguyên dơng ) số loại giao tử là:
2n – x 4x = 2n – x 22x = 2n + x
+ NÕu x¶y mét chéo kép số loại giao tử tạo t¬ng tù: 2n + x.
+ Nếu có n cặp mà cặp có cấu trúc khác nhau, có x cặp xẩy hai chéo đơn chéo kép, ta có: 2n – x 4x = 2n – x 23x = 2n + 2x.
4 Các dạng công thức chế di truyền (Cấp độ tế bào phân tử) 4.1 Phơng trình mũ hay (phơng trình vơ định )
A1.2x1+ A2.2x2+A3.2x3+….An 2xn
Công thức dựa lý thuyết tập hợp chế nguyên phân để thành lập Trong đó: A1, A2, A3….An số tế bào ban đầu nhóm x1, x2, x3, xn: Là số lần phân bào nhóm
∑A: Lµ tỉng sè tÕ bµo t¹o cđa tõng nhãm
Nếu tất dạng ẩn số nghiệm phơng trình số: N* phơng trình, x N❑ .
- Giải dạng phơng trình quy tìm nghiệm nguyên, khoảng xác định Các loại cơng thức tính NST:
∑(NST)=A 2n ( Cơng thức tính NST tất tế bào ) ∑(NST)=A.2n(2x−1) : Cơng thức tính NST tơng đơng
∑(NST)=A 2n(2x−2)
: C«ng thøc tÝnh NST cÊu thµnh hoµn toµn míi tÕ bµo
Trong : A: Ký hiệu tập hợp tất tế bào phạm vi xác định 2n: Là NST lỡng bội t bo ca loi
X: Là số lần nguyên phân tất tế bào 4.2 Cấu tạo phân tử ADN.
(6)- cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, gồm loại phân tử có bốn loại đơn phân A, T, G, X
- Giữa hai mạch Nucleotit nối liên kết Hiđrô, theo nguyên tắc bổ sung: A-T=2 liªn kÕt H; G-X=3 liªn kÕt H
- Nucleotit nối với theo chiều dọc liên kết hóa trị: D-P (H3PO4 Nucleotit vi ng C5H10O4 ca Nucleotit kia)
-Mỗi Nucleotit có chiều dài 3,4 A0, khoảng cách Nucleotit theo chiỊu däc t¬ng øng
- Một đoạn phân tử ADN mang thông tin di truyền quy định cấu trúc phân tử Prôtein gọi gen ba mã hóa
- Số ba mã hóa từ bốn loại Nucleotit là: 43=64; có 61 ba mã hóa t-ơng ứng với 20 loại axit amin
4.3 Cơ chế tự nhân đôi ADN ( T ).
- Mỗi chiều xoắn kép ADN duỗi làm khuôn liên kết với Nucleotit tự theo nguyên tắc bổ sung, ADN con: mạch ADN mẹ
T nhõn ụi ( tự ) chế đảm bảo di truyền thông tin qua hệ 4.4.ARN.
* cấu tạo phân tử.
ARN l mt chuỗi xoắn đơn gồm mạch, cấu thành từ bốn loi Ribụnuclờụtit l: A, U, G, X
- Đợc hình thành nhân từ khuôn mẫu ADN gồm ba loại: m ARN thông tin
t ARN vận chuyển Thực chức tổng hợp Prôteein rARN Ribôxôm
- Chuỗi mạch mARN gồm Ribônuclêôtit, nối dọc với hãa trÞ D-P
- Chuỗi mạch tARN cịn có mối liên hệ ngang theo nguyên tắc bổ sung A = U, G=X, số đoạn định
- Thơng tin truyền đợc mã hố dới dạng b ba Ribụnuclờụtit
- Mỗi phân tử mARN có mà khởi đầu AUG; Một mà kết thúc UAA; UAG UGA
* Cơ chế tỉng hỵp ARN
(7)- Thø tự Ribônuclêôtit ARN tùy thuộc thứ tự nucleotit mạch gốc - mARN khỏi nhân tham gia vào trình tổng hợp Protein
- C ch đảm bảo truyền động thông tin di truyền từ: ADN → mARN → Ribôxôm (tổng hợp Protein)
4.5 Các dạng tập * ADN
Loi 1: Tính số đơn phân nucleotit ADN (gen)
§èi víi m¹ch ta cã: N1=N2= N/2
Ta có: A1+T1+G1+X1 = T2+A2+X2+G2 = N/2 Giữa hai mạch có hai mạc bổ sung : A1= T2; T1=A2; G1=X2; X1=G2
Đối với đoạn phân tử , ta cã: A=T=A1+A2=T1+T2=…
G = X= G1+ G2 = X1+X2 =…
Suy : 2A + 2G = 2X + 2T = 2T + 2G =2A + 2X = N Ta cã tØ lÖ: %A=%T= %A1+%A2
2 =
%T1+%T2
%G=%X=%G1+%G2
2 =
%X1+%X2
Ta cã A+G = X + T = N/2 →%A+%G=%X+%T=50 %
N=20 Số chu kỳ; đơn phân nuclêôtit = 300 đvC Suy : N = Khối lợng phân tử/300
Lo¹i 2: TÝnh chiều dài phân tử ADN
Ta có nuclêôtit có chiều dài 3,4 A0
Gọi L chiều dài phân tử; N tổng số nuclêôtit, ta có;
L=N 3,4A
0
→ N=2L 3,4
Loại 3: Công thức tính liên kết H hai mạch ta có: Aliên kết với T, G liªn kÕt víi X.
A-T=2H
G-X =3H; Suy 2A + 3G =2T + 3X = H C«ng thức tính hóa trị D-P mạch Hóa trị D-P =2(N/2 - 1) + N= 2(N – 1) 4.6 Công thức tính nuclêôtit tự do:
(8)Tõ ADN mĐ → Cho 2ADN gièng hƯt giống ADN mẹ (Tự sao) - Cơ chế: Mỗi ADN tháo xoắn làm khuôn mẫu dới tác dụng enzin liên kết
các nuclêôtit tự theo nguyên t¾c bỉ sung A gèc – T tù do; G gèc – X tù
T gèc – A tù do; X gèc – G tù
Sau hồn thành ADN mạch ADN mẹ mạch bổ sung qua nguyên liệu tự nội bào
Ta cã c«ng thøc : A tù = T tù = T = A G tù = X tù = G =X
→ Tæng N tù = Tæng N ADN gèc
b Qua nhiều đợt tự ( Tự nhân đôi).
Ta có cơng thức: Tổng số ADN =2x. Trong x số lần tự ADN
số ADN đợc hình thành sau lần tự
ë ADN con: LÇn tù thứ mạch lấy từ nguyên liệu môi trêng
- Các lần tự tiếp theo, tế bào hai mạch lấy hoàn toàn nguyên liệu môi trờng nội bào
Ta cã sè ADN b»ng 2x – 1.
Nguyên liệu tự cần dùng: tự = 2x -
Suy ra: A = T tù = A (2x - 1) = T (2x - 1). G = X tù = G (2x - 1) = X (2x – 1).
c Công thức tính số liên kết H ; Hóa trị D P hình thành ph¸ vì.
+ Qua đợt tự nhân đơi:
H ph¸ = H ADN; H hình thành = 2H ADN + Số liên kết hóa trị D P: (Không có phá vỡ) Chỉ có D P hình thành ADN
HT hình thành = (N/2 - 1) = N –
* Qua nhiều đợt: ∑❑ H phá vỡ = H (2x - )
H hình thành = H 2x
* Tổng số liên kết hóa trị D P hình thành
- Liên kết hóa trị D P hình thành: Là mối liên kết hóa trị C5H10O4 Nuclêôtít với H3PO4 Nuclêôtít theo chiều dọc tạo nên chuỗi Pôlinuclêôtít
- Số liên kết hóa trị nối Nuclêơtít chuỗi mạch đơn HT = (N/2 - 1)
(9)VËy sè m¹ch míi AND sÏ lµ 2x –
Ta có: hình thành = N/2 (2 2x - 2) = (N – 2) (2x - 1)
4.7 Cấu trúc chế tổng hợp ARN a CÊu tróc A RN.
- ARN mạch xoắn đơn cấu tạo theo nguyên tắc đa phân gồm loại đơn phân Ribơ nuclêơtít A – U – G X
- Đợc tổng hợp từ khuôn mẫu mạch gốc ADN Theo nguyên tắc bổ sung, vậy:
Số Ribônuclêôtít = số Nuclêôtít mét m¹ch gèc cđa ADN
A,U, G, X không liên kết bổ sung Vì không thiết b»ng - ChØ nèi theo chiÒu däc bëi hóa trị D P
+ Công thức tính Ribô Nuclêôtít (ARN) rN = rA + rU + rG + rX = N
2
(Tổng số Ribônuclêôtít ARN = số Nuclêôtít m¹ch ADN) rA = T gèc ; rG = X gèc
rT = A gèc ; rX = G gèc * Lu ý:
A = T = rA + rU ❑⃗ % A = % T = %A+%U
2
G = X + rG + rX ❑⃗ % G = % X = %G+%X
2
Khối lợng phân tử A RN rN =
300 +, Công thức tính chiều dài:
L = rN 3,4 A ❑0
L cđa ARN = L cđa ADN tỉng hỵp nã: L = N
2 3,4 A
Tính số liên kết hóa trị D P
HT ARN = rN – + rN = rN –
b C¬ chÕ tỉng hỵp ARN
* Đối với lần tự nhân đôi (sao mã)
- Số Ribônuclêôtít tự loại cần dùng = số Nuclêôtít loại bổ sung mạch gốc
(10)rG tù = X gèc ; rX tự = G gốc
Số RibôNuclêôtít tự loại cần dùng = số Nuclêôtít m¹ch ADN rN tù = N
2
* Qua x lÇn m·
Số phân tử ARN = số lần mà (x)
Số RibôNuclêôtít số Ribônuclêôtít cấu thành phân tử ARN Vì qua x lần mà x phân tử ARN
Tổng số Ribônuclêôtít cần dïng lµ ∑❑ + N tù = xrN
Đối với loại: A tự = xrA = x T gèc; ∑❑ rG tù = x.X gèc
∑❑ U tù = xrU = x.A gèc; ∑❑ rX tù = xrX =
x.G gèc
III So s¸nh kết sử dụng sáng kiến với kết cị khi cha thùc hiƯn s¸ng kiÕn.
Sau làm cho học sinh hiểu rõ công thức phát triển hệ thống cơng thức khả giải tập đợc cải thiện hẳn Trong năm gần đợc tham gia giảng dạy khối 9, kinh nghiệm đợc áp dụng giúp học sinh giải tập Đặc biệt đợc áp dụng tích cực hiệu việc bồi dỡng đội tuyển học sinh giỏi cấp Huyện Hằng năm tham gia bồi dỡng học sinh giỏi, trớc bồi dỡng chọn lớp từ đến em cho làm thử kiểm tra từ lựa chọn đội tuyển bồi dỡng Sau thời gian thực sáng kiến ( Chỉ đề cập riêng phần tập sở vật chất, chế di truyền biến dị cấp độ phân tử cấp đọ tế bào)
Qua kết hàng năm cho thấy tỷ lệ học sinh giải đợc tập sau thực sáng kiến từ 2004 đến 2008 tăng lên rõ rệt, điều cho thấy hiệu việc thực hin sỏng kin rt cao
IV Những học rót tõ viƯc thùc hiƯn s¸ng kiÕn.
Qua trình thực sáng kiến kinh nghiệm nhận thấy:
1 Cần nhanh chóng củng cè kiÕn thøc cị cho häc sinh th«ng qua viƯc hỏi cũ trớc giảng
2 Kết hợp chặt chẽ linh hoạt giảng lớp việc thành lập cơng thức khả để vận dụng công thức giải tập phải cao
3 Cµng lµm cho häc sinh râ công thức khả vận dụng giải tập hiệu
(11)5 Vận dụng công thức vào tập nhiều giúp học sinh hiểu sâu sắc chế nguyên phân, giảm phân thụ tinh
6 Cần bổ sung nội dung kiến thức vào chơng trình tăng thời gian phần tập
7 Cỏc cụng thc phi tiêu chuẩn hóa ký hiệu, khơng nên sử dụng tùy tiện theo tác giả Các sách tham khảo, xuất phải đợc đính lỗi in sai để đảm bảo tính xác
8 Các tập Sinh học mang tính chất củng cố lý thuyết hiểu sâu hơn, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức thực tiễn, đừng sâu vào Toán học làm tính xác, tính sinh học
Mối liên hệ số lợng vật chất di truyền q trình giúp học sinh hiểu rõ mối quan hệ chất sở vật chất chế di truyền cấp độ phân tử cấp độ tế bào
KÕt luËn
Nh để tháo gỡ vớng mắc cho học sinh giải tập sở vật chất chế di truyền biến dị cấp độ phân tử cấp độ tế bào ngồi việc khắc họa kiến thức vững chắc, xác cho học sinh, cần phải làm cho học sinh hiểu rõ hình thành cơng thức hệ thống cơng thức Từ học sinh vận dụng linh hoạt công thức vào giải tập cụ thể
Kinh nghiệm đợc áp dụng rộng rãi việc giải tập chơng phần khác
Với ý kiến hi vọng sớm đợc thực để đa môn Sinh học nhà trờng ngang tầm với thời đại, đáp ứng với đất nớc có 80% nơng nghiệp 70% diện tích rừng bị tàn phá cần đợc phục hồi, đồng thời kịp trang bị cho học sinh kiến thức vững mặt sinh học để với nhân loại tiến vào thiên niên kỷ Thế kỷ phát triển công nghệ Sinh học truyền thông