(Sáng kiến kinh nghiệm) phân dạng và rèn luyện kĩ năng giải bài tập di truyền phân tử

Tên đề tài : PHÂN DẠNG VÀ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN PHÂN TỬ A.Đặt vấn đề Vấn đề dạy học vấn đề xã hội đặc biệt quan tâm người giáo viên dạy học cho hiệu quả, làm để giúp em tìm thấy say mê môn lại điều trăn trở lên lớp Trong trình giảng dạy mơn Sinh học tơi đồng nghiệp nhận thấy học sinh gặp nhiều lúng túng việc giải tập phần em chưa nắm kiến thức phần lí thuyết mặt khác em quen với phương pháp học môn Sinh học lớp theo hướng trả lời câu hỏi lí thuyết chủ yếu, em khơng tìm liên quan mật thiết logic lí thuyết tập dẫn đến em khơng khỏi bỡ ngỡ có cảm giác sợ , chán với môn Và điều cản trở lớn đến việc lĩnh hội kiến thức học sinh Trước thực trạng , qua kinh nghiệm giảng dạy số năm qua thân tơi có định hướng , giải pháp cụ thể để giảng dạy phần tập môn sinh học lí tơi đưa đề tài : “Phân dạng rèn luyện kĩ giải tập di truyền phân tử ’’ B.Giải vấn đề 1.Cơ sở lý thuyết a Cấu tạo hóa học phân tử ADN ADN ( axitđeoxiribonucleic ) thuộc loại axitnucleic cấu tạo từ nguyên tố C,H, O, N, P ADN đại phân tử có kích thước khối lượng lớn , dài tới hàng trăm micromet khối lượng lớn đạt tới hàng triệu, hàng chục triệu đơn vị cacbon (đvC) ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, gồm nhiều đơn phân Đơn phân ADN nu cleic gồm có loại nu cle ic khác kí hiệu A ( ađenin ) , T(timin) X(xitozin) G(guanin).Mỗi đơn phân gồm ba thành phần : bazơnitơ , đường đeôxiribô phân tử H3PO4, đơn phân khác bazơnitơ Mỗi phân tử ADN gồm hàng vạn đến hàng triệu đơn phân bốn loại nucleotit liên kết với theo chiều dọc tùy theo số lượng chúng mà xác định chiều dài ADN , đồng thời chúng xếp theo nhiều cách khác tạo vô số loại phân tử ADN.Các phân tử ADN phân biệt khơng trình tự xếp mà cịn số lượng thành phần nucleotit b.Cấu trúc không gian phân tử ADN Năm 1953 J Oatxơn F Cric cơng bố mơ hình cấu trúc khơng gian phân tử ADN Theo mơ hình , ADN chuỗi xoắn kép gồm hai mạch đơn song song , xoắn quanh trục tưởng tượng từ trái qua phải Các nucleotit hai mạch liên kết với liên kết hiđro tạo thành cặp Mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp nucleotit có chiều cao 34 Ao Đường kính vòng xoắn 20Ao Các nucleotit hai mạch liên kết với theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) A liên kết với T hai liên kết hiđro , G liên kết với X liên kết hidro ngược lại Do NTBS cặp nucleotit đưa đến tính chất bổ sung hai mạch đơn Vì biết trình tự xếp nucleotit mạch đơn suy trình tự xếp nucleotit mạch đơn Cũng theo NTBS phân tử ADN có số A số T số G số X ta có tỉ số A+T= G+ X A T phân tử ADN khác khác mang tính chất đặc GX trưng cho lồi c Cơ chế nhân đơi ADN Phân tử ADN có câu trúc hai mạch nucleotit bổ sung cho nhờ đặc tính quan trọng tự nhân đôi ( chép ) mẫu ban đầu Q trình tự nhân đơi ADN diễn nhân tế bào, nhiễm sắc thể kì trung gian , lúc ADN dạng sợi mảnh chưa xoắn ADN có cấu trúc ổn định Khi bắt đầu tự nhân đôi phân tử ADN tháo xoắn hai mạch đơn tách , nu cleotit mạch đơn sau tách liên kết với nucleotit tự môi trường nội bào theo nguyên tắc bổ sung để hình thành nên mạch Khi q trình tự nhân đơi kết thúc hai phân tử ADN tạo thành đóng xoắn sau chúng phân chia cho hai tế bào thơng qua q trình phân bào Trong q trình tự nhân đơi ADN có tham gia số enzim số yếu tố khác có tác dụng tháo xoắn , tách mạch , giữ cho mạch trạng thái duỗi hay liên kết nucleotit với Q trình tự nhân đơi diễn theo nguyên tắc sau : + Nguyên tắc khuôn mẫu : nghĩa mạch ( ADN ) tổng hợp dựa khuôn mẫu mạch khuôn ADN mẹ + NTBS : Sự liên kết nucleotit mạch khuôn với nucleotit tự môi trường nội bào A liên kết với T hai liên kết hi đro ngược lại , G liên kết với X ba liên kết hi đro ngược lại + Nguyên tắc giữ lại nửa ( bán bảo toàn ) ADN có mạch ADN mẹ ( mạch củ ) mạch mạch vừa tổng hợp 2.Một số dạng tập Dạng Tính chiều dài , số lượng nuclêơtít khối lượng phân tử ADN Hướng dẫn cơng thức Hai mạch pholinuclêơtít ADN xếp song song nên chiều dài ADN chiều dài mạch Ký hiệu: *N * N *L : Số nuclêơtít ADN : Số nuclêơtít mạch : Chiều dài ADN * M : Khối lượng ADN Mỗi nuclêơtít dài 3,4 A0 có khối lượng trung bình 300 đvc, nên: L= N 3,4 A0 M = N  300 dvc Một số ví dụ minh họa N= L(A ) 3,4 Ví dụ1: Một phân tử ADN dài 1,02 mm Xác định số lượng nuclêôtit khối lượng phân tử ADN Biết 1mm = 107A0 Giải Chiều dài phân tử ADN: 1,02mm = 1,02  107A0 Số lượng nuclêôtit phân tử ADN: 2.L 1.02 10 N = 3,4 = = 6.106 = 6000000 ( nu) 3,4 Khối lượng phân tử ADN: M = N 300 đvc = 6.106  300 = 18 108 đvc Ví dụ Có hai đoạn ADN - Đoạn thứ có khối lượng 900000 đvc - Đoạn thứ hai có 2400nuclêơtit Cho biết đoạn ADN dài dài Giải - Xét đoạn ADN thứ nhất: Số lượng nuclêơtít đoạn: N= M 900000 = = 3000 (nu) 300 300 Chiều dài đoạn ADN: L= N 3000 3,4 A0 = 3,4 = 5100 A0 2 Xét đoạn AD N thứ hai: Chiều dài đoạn ADN: L= N 2400 3,4 A0 = 3,4 A0 = 4080 A0 2 Vậy đoạn ADN thứ dài đoạn ADN thứ hai 5100 A0 – 4080 A0 = 1020 A0 Ví dụ3 Gen thứ có chiều dài 3060 A Gen thứ hai nặng gen thứ 36000đvc Xác định số lượng nuclêơtít gen Giải Số lượng nuclêôtit gen thứ nhất: 2L N = 3,4 = 2.3060 1800( nu ) 3,4 Khối lượng gen thứ M = N.300 đvc = 1800  300 đvc = 540000 đvc Khối lượng gen thứ hai: 540000 đvc + 36000 đvc = 516000 đvc Số lượng nuclêơtít gen thứ hai: N= M 576000  1920 (nu) 300 300 Dạng : Tính số lượng tỉ lệ loại nucleotit phân tử ADN Hướng dẫn công thức Theo nguyên tắc bổ sung phân tử ADN , số nucleotit loại ađenin số timin guanin xitozin : A= T ; G = X  Số lượng nucleotit phân tử ADN: A+ T + G + X= N hay 2A + 2G = N A + G = N/2 * Suy tương quan tỉ lệ loại nucleotit phân tử ADN : A + G = 50% N ; T + X = 50% N Ví dụ : Một đoạn phân tử ADN có khối lượng 1440000 đ vC có số nucle otit loại ađenin : 960 a Tính số lượng tỉ lệ phần trăm loại nu cle o tit đoạn phân tử ADN b Tính chiều dài đoạn ADN Giải a.Số lượng tỉ lệ loại nucleotit đoạn ADN Tổng số nu cle otit đoạn ADN : N= M 1440000 = = 4800 nu 300 30 b Số lượng tỉ lệ loại nucleotit đoạn ADN : A = T = 960 nu %A= %T= 960 100% = 20% 4800 suy G = X = 50 % - 20% = 30% % G = %X = 4800 30 % = 1440 nu c.Chiều dài đoạn phân tử ADN L = N/2 3,4 Ao = 4800 3,4 Ao = 8160 Ao Ví dụ : Một gen dài 0,408 um có số nucleotit loại G 15% Xác định số lượng tỉ lệ loại nucleotit gen Cho biết 1um = 104Ao Giải Tổng số nu cle otit gen 2.L N = 3,4 = 2.0,408.10 = 2400 nu 3,4 Gen có G = X = 15% A = T = 50 % - 15 % = 35 % Vậy tỉ lệ số lượng loại nucleotit gen A = T = 35 % = 35% 2400 = 840 nu G = X = 15 % = 13 % 2400 = 360 nu Dạng 3: Xác định trình tự số lượng loại nucleotit mạch polinucleotit phân tử ADN Hướng dẫn cơng thức - Xác định trình tự nucleotit mạch phân tử ADN dựa vào nguyên tắc bổ sung : A mạch liên kết với T mạch G mạch liên kết với X mạch - Gọi A1, T1 , G1, X1 số nucleotit loại mạch thứ A2, T2 , G2, X2 số nucleotit loại mạch thư hai A1 T1 G1 X1 A1 = T2 T = A2 G1 = X2 X1 = G2 - mạch - mạch T2 A2 X2 G2 A = T = A + A2 ; G = X = G + G2 Ví dụ Một đoạn phân tử ADN có trật tự nucleotit mạch đơn thứ sau : – AAT – AXA – GGX – GXA – AAX- TAG- a.Viết trật tự nucleotit mạch thứ hai đoạn ADN b Xác định số lượng loại nucleotit mạch đoạn ADN cho Giải a Trật tự nucleotit đoạn mạch thứ hai : - TTA – TGT- XXG – XGT- TTG – ATX - b.Số lượng loại nucleotit Theo đề NTBS ta có số nucleotit mạch A1 = T2 = nu T1 = A2 = nu G1 = X2 = nu X1 = G2 = nu Số lượng loại nucleotit đoạn ADN: A = T = A1 + A2 = + = 10 nu G = X = G1 + G2 = + = nu Ví dụ Một gen có chiều dài 5100 Ao có 25 % ađenin Trên mạch thứ có 300 timin mạch thứ hai có 250 xito xin Xác định : a Số lượng loại nucleotit gen b Số lượng loại nucleotit mạch gen Giải a Số lượng loại nucleotit gen Tổng số nucleotit gen : 2.L N = 3,4 = 2.5100 = 3000 ( nu ) 3,4 A = T = 25 % Suy G = X = 50 % - 25 % = 25 % Vậy số lượng loại nu cleotit gen A = T = G = X = 25% 3000 = 750 ( nu ) b Số lượng loại nucleotit mạch Theo đề NTBS ta có T1 = A2 = 300 ( nu )  A1 = T2 = A – A1 = 750 – 300 = 450 (nu ) G1 = X2 = 250 nu = > X1= G2 = G – G1 = 750 – 250 = 500 nu Ví dụ Gen có khối lượng 707400 đvC Trên mạch thứ gen có 320 ađe nin 284 ti Trên mạch thứ hai gen có 325 guanin Xác định số lượng loại nucleotit mạch gen gen Giải Số lượng nucleotit gen N= M 707400 = = 2358 nu 300 300 Số lượng nucleotit mạch gen N 2358 = = 1179 nu 2 Theo đề NTBS ta có số lượng loại nucleotit mạch gen : A1 = T2 = 320 nu T1 = A2 = 284 nu X1 = G2 = 325 nu áp dụng : A1 + T1 + G1 + X1 = Suy : G1 = N N - ( A1 + T1 + X1 ) Nên : G1 = X2 = 1179 – ( 320 + 284 + 325 ) = 250 nu số lượng loại nucleotit gen A = T = A1 + A2 = 320 + 284 = 604 nu G = X = G1 + G2 = 250 + 325 = 575 nu Dạng : tính số liên kết hyđro phân tử ADN Hướng dẫn công thức : Trong phân tử ADN  A mạch liên kết với T mạch liên kết hyđro  T mạch liên kết với X mạch liên kết hyđro gọi H số liên kết hyđro phân tử ADN H = ( số cặp A – T ) + ( số cặp G – X ) số cặp A – T = số A ; số cặp G – X = số G Nên : H = 2A + 3G Ví dụ Một gen có 2700 nucleotit có hiệu số A với G 10 % số nucleotit gen a Tính số lượng loại nucleotit gen b Tính số liên kết hyđro gen Giải a Số lượng loại nucleotit gen: Theo đề : A – G = 10 % Theo NTBS : A + G = 50 % suy 2A = 60 % Vậy A = T = 60 % : = 30 % G = X = 50 % - 30 % = 20 % số lượng loại nucleotit : A = T = 30% 2700 = 810 nu G = X = 20 % 2700 = 540 nu b Số liên kết hyđro gen : H = 2A + 3G = 810 + 540 = 3240 liên kết Ví dụ Một gen có 2720 liên kết hyđro có số nu cle otit loại X 480 Xác định : a Số lượng loại nucleotit gen b Chiều dài gen Giải a Số lượng loại nucleotit gen Theo đề G = X = 480 nu Gen có 2720 liên kết hyđro nên : H = 2A + 3G 2720 = A + 480 Suy : A = 2720  3.480 = 640 nu Vậy số lượng loại nucleotit gen: A = T = 640 nu ; G = X = 480 nu b Chiều dài gen Số lượng nucleotit mạch gen : N = A + G = 480 + 640 = 1120 nu Chiều dài gen : L= N 3,4 Ao = 1120 3,4 Ao = 3808 Ao II Kết thực nghiệm Để đưa nội dung kiến thức truyền thụ cho em giáo viên phải thực cách linh hoạt Giáo viên phải chọn nội dung phù hợp với học sinh , chọn vài hay vài dạng cho em làm vào phần củng cố tiết học lồng ghép tiết luyện tập , ôn tập hay buổi học thêm Qua thời gian nghiên cứu thực nghiệm đề tài , nhận thấy đa số em nắm phương pháp có kĩ giải tập tốt ngồi kĩ phân tích tổng hợp em rèn luyện thêm Kết tỷ lệ học sinh đạt loại giỏi chiếm 30% , tỷ lệ học sinh trung bình đạt 70 % khơng có học sinh yếu C Kết thúc vấn đề Việc phân dạng hướng dẫn cụ thể tập sinh học giúp em tìm phương pháp giải với dạng tốn qua rèn luyện kĩ khác cho học sinh , giúp em hiểu sâu phần lí thuyết , tìm liên quan chặt chẽ lí thuyết tập , tạo cho em niềm say mê hứng thú trình học tập yêu thích mơn ... Ví dụ1: Một phân tử ADN dài 1,02 mm Xác định số lượng nuclêôtit khối lượng phân tử ADN Biết 1mm = 107A0 Giải Chiều dài phân tử ADN: 1,02mm = 1,02  107A0 Số lượng nuclêôtit phân tử ADN: 2.L 1.02... ghép tiết luyện tập , ôn tập hay buổi học thêm Qua thời gian nghiên cứu thực nghiệm đề tài , nhận thấy đa số em nắm phương pháp có kĩ giải tập tốt ngồi kĩ phân tích tổng hợp em rèn luyện thêm Kết... Việc phân dạng hướng dẫn cụ thể tập sinh học giúp em tìm phương pháp giải với dạng tốn qua rèn luyện kĩ khác cho học sinh , giúp em hiểu sâu phần lí thuyết , tìm liên quan chặt chẽ lí thuyết tập