Tốc độ nhân đôi của gen Tốc độ tự sao của gen được tính bằng số nuclêôtit của môi trường liên kết vào mạch khuôn của gen trong 1 giây.. Thời gian nhân đôi của gen - Thời gian [r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC CHUYÊN ĐÊ “XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP ĐỂ DẠY HỌC NỘI DUNG CƠ SỞ VẬT CHẤT VÀ CƠ CHẾ DI TRUYÊN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ, SINH HỌC 9- THCS” Họ và tên: Trần Thị Dung Chức vụ: Giáo viên Sinh học Đơn vị công tác: Trường THPT Chuyên Vĩnh Phúc Năm học: 2013 - 2014 (2) I CƠ SỞ XÂY DỰNG CHUYÊN ĐÊ 1.1 Cơ sở lý luận * Xuất phát từ yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học Giáo dục phải đặt trọng tâm vào việc khơi dậy sự say mê học tập, kích thích sự to mo và sáng tạo của học sinh để các em có khả kiến tạo kiến thức từ những gì nhà trường mang đến cho các em Giáo dục hiện chuyển hướng từ dạy học truyền thống – đặt trọng tâm vào việc truyền thụ các tri thức khoa học cho người học thông qua giáo viên, sang một nền giáo dục tiên tiến – giúp cho người học nhận được những lực trí tuệ của mình để tìm tiếp lời giải cho những vấn đề chưa hẳn hoàn toàn đa biết theo đường phù hợp nhất với lực trí tuệ của cá nhân * Xuất phát từ vai trò của câu hỏi, bài tập dạy học Sinh học Xây dựng và sử dụng hệ thống các câu hỏi đoi hỏi hệ thống lực tư duy, khái quát của học sinh có tác dụng rất tốt việc phát triển toàn diện các kĩ về tư duy, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa và các kĩ làm việc nhóm Đặc biệt hiệu quả việc bồi dưỡng học sinh giỏi * Xuất phát từ đặc điểm nội dung phần Cơ sở vật chất và chế di truyền ở cấp độ phân tư bao gồm cấu trúc, các hoạt động liên quan đến ADN, ARN, protein và các biến đổi của ADN Đây là những nội dung tương đối phức tạp, đoi hỏi khả tư duy, làm việc tích cực của học sinh nhiên quá trình học tập học sinh thụ động việc tiếp thu kiến thức Muốn phát triển lực sáng tạo, khả tư của học sinh, việc dạy học phải chuyển từ việc ghi nhớ nội dung kiến thức sang việc tự thực hiện các quá trình học tập nhằm kiến tạo tri thức khoa học thông qua quan sát, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, hình thành giả thuyết, đánh giá… 1.2 Cơ sở thực tiễn * Xuất phát từ thực trạng dạy học Sinh học hiện ở các trường THCS - Giáo viên chủ yếu dạy học theo kiểu truyền thống: truyền thụ kiến thức cho học sinh theo một chiều và ít sử dụng các câu hỏi yêu cầu cao về tư hoặc xây dựng một hệ thống các câu hỏi, bài tập về một chủ đề học tập theo một logic - Học sinh chưa tích cực tự đọc tài liệu, tự nghiên cứu và tư sáng tạo quá trình dạy học Đặc biệt, học sinh thi HSG Sinh học thường bị đánh giá là kém thông minh các học sinh thi HSG Toán, Vật lý, Hóa học vì vậy khả độc lập và sức “ì” của các em cũng lớn (3) Xuất phát từ những lý trên, chúng tôi lựa chọn và xây dựng chuyên đề “Xây dựng và sư dụng hệ thống câu hỏi, bài tập để dạy học nội dung sở vật chất và chế di truyền ở mức độ phân tư, Sinh học - THCS” II NỘI DUNG CHUYÊN ĐÊ 2.1 Tổng quan về câu hỏi, bài tập 2.1.1 Khái niệm câu hỏi, bài tập 2.1.1.1 Khái niệm câu hỏi Câu hỏi là một mệnh đề đó chứa đựng cái đa biết và cái cần tìm Câu hỏi thường có vế, một vế chứa động từ nghi vấn và một vế chứa nội dung cần trả lời 2.1.1.2 Khái niệm bài tập Theo từ điển Tiếng Việt Hoàng Phê chủ biên năm 2000 thì bài tập là bài giao cho học sinh làm để vận dụng những điều đa học được Theo các nhà lý luận học Liên Xô cũ thì bài tập đó là một dạng bài làm gồm những bài toán, những câu hỏi hay đồng thời cả bài toán và câu hỏi mà hoàn thành chúng, học sinh lĩnh hội được một tri thức hay một kĩ nhất định hoặc hoàn thiện chúng Về thành phần cấu tạo, bài tập có điểm giống câu hỏi là chứa đựng điều đa biết và điều cần tìm, điều cần tìm là điều dựa vào điều đa biết, điều cần tìm và điều đa biết quan hê chặt chẽ với nhau, từ những điều đa biết ta có thể dùng phép biến đổi tương đương để dẫn đến những điều cần tìm Nhưng mối quan hệ giữa điều đa biết với những điều cần tìm chặt chẽ mối quan hệ giữa điều đa biết và điều cần tìm câu hỏi ở chỗ: Những điều đa biết bài tập phải vừa đủ để người thực hiện bài tập chỉ biến đổi những điều đa biết bằng những đại lượng tương đương ắt sẽ dẫn đến kết luận Từ đó ta có thể hiểu bản chất của việc giải bài tập là sự thực hiện phép biến đổi tương đương, để chứng minh rằng điều đa cho và điều cần tìm là hoàn toàn phù hợp 2.1.2 Cấu trúc câu hỏi, bài tập Mỗi câu hỏi, bài tập đều có hai thành phần là điều đa biết và điều cần tìm, chúng có quan hệ với về mặt cấu trúc, nhiên thành phần nào đứng trước thành phần nào đứng sau không đoi hỏi nghiêm ngặt mà phụ thuộc vào tư logic của người Phần thứ nhất (điều đa biết) là tài liệu có tính chất “nguyên liệu” bao gồm: - Đoạn tư liệu SGK - Đoạn tư liệu trích các tài liệu tham khảo - Các tập hợp từ, cụm từ cho trước - Các thông tin gợi ý cho trước - Các hình vẽ cho trước (4) - Các thí nghiệm và kết quả cho trước Phần thứ (điều chưa biết) là các câu hỏi hướng dẫn học sinh hoạt động tư duy, xử lý các tư liệu đa có bao gồm: - Tóm tắt nội dung, lập sơ đồ hệ thống hóa - Xác định nội dung bản hay dấu hiệu bản chất - Chọn câu trả lời đúng tập hợp các câu cho trước - Điền từ, cụm từ, đoạn thông tin thích hợp vào bảng, vào ô trống, vào hình vẽ - Mô tả hình vẽ, ghi chú thích cho hình vẽ, phân tích tìm nội dung bản qua hình vẽ - Phát biểu tính quy luật của các hiện tượng - Lập bảng so sánh - Giải thích thí nghiệm - Xác định mối quan hệ - Xác định ý nghĩa hay giá trị của kiến thức 2.1.3 Các nguyên tắc xây dựng câu hỏi, bài tập để đáp ứng dạy học theo hướng dạy học phát huy tính tích cực của học sinh - Quán triệt mục tiêu dạy học: để có được câu hỏi, bài tập tốt thì giáo viên cần dựa vào mục tiêu phải đạt, nói cách khác là dựa vào cái cần học - Câu hỏi, bài tập phải phát huy tính tích cực Muốn làm được vậy thì câu hỏi, bài tập phải đảm bảo tính vừa sức, tính kế thừa và phát triển phù hợp với tâm sinh lý lứa tuổi của học sinh nhằm phát huy tính tự giác, tích cực và sáng tạo đặc biệt với HS giỏi cần có những câu hỏi, bài tập mang tính phân hóa để phát triển tư của các em - Câu hỏi, bài tập phải đảm bảo tính chính xác, khoa học Do câu hỏi, bài tập dùng để ma hóa nội dung bài học nên chúng cần được hoàn thiện và bổ sung đảm bảo tính chính xác, khoa học Đây chính là một điều kiện để các câu hỏi, bài tập đáp ứng được mục tiêu dạy học - Câu hỏi, bài tập phải đảm bảo nguyên tắc hệ thống Tính hệ thống này được quy định bởi chính nội dung khoa học phản ánh đối tượng khách quan có tính hệ thống, bởi logic hệ thống hoạt động tư của học sinh và bởi bản chất logic của câu hỏi, bài tập Vì vậy, từng câu hỏi, bài tập đưa vào sử dụng phải được sắp xếp theo một logic hệ thống cho từng nội dung SGK, cho một bài, cho một chương trình, đồng thời cần có câu hỏi phản ánh tính hệ thống của nội dung học tập - Câu hỏi, bài tập phải đảm bảo tính thực tiễn, đặc biệt đối với môn Sinh học để học sinh rèn luyện được khả vận dụng kiến thức của mình - Câu hỏi, bài tập phải đảm bảo yêu cầu sư phạm (5) + Phải chứa đựng các mâu thuẫn nhận thức để học sinh luôn ở trạng thái có nhu cầu giải quyết mâu thuẫn nhận thức đó + Phải phù hợp với nội dung bản của từng bài, từng chương để sau trả lời học sinh có thể lĩnh hội được kiến thức trọng tâm của bài + Phải đảm bảo cho học sinh có đủ tri thức hay nguồn tài liệu tra cứu, gia công tìm lời giải + Trong mỗi bài học, câu hỏi, bài tập đưa phải đảm bảo nguyên tắc từ dễ đến khó, điều đó sẽ tạo sự thích thú cho học sinh để tiếp tục nghiên cứu tìm lời giải đáp cho câu hỏi, bải tập tiếp theo + Câu hỏi, bài tập phải có nội dung yêu cầu ngắn gọn, rõ ràng, chính xác + Câu hỏi, bài tập phải mang tính hệ thống, phù hợp với logic cấu trúc của bài, của chương cho trả lời học sinh thu nhận được kiến thức có hệ thống theo logic xác định + Câu hỏi, bài tập phải có nhiều khả huy động tính sáng tạo, chủ động của học sinh nghĩa là câu hỏi, bài tập phải vừa sức, không quá khó, không quá dễ mà phải phù hợp với lực nhận thức của học sinh + Câu hỏi, bài tập không phải mang tính chất đơn thuần là trình bày kiến thức từ SGK mà câu hỏi, bài tập phải có yêu cầu phân tích, giải thích hay chứng minh cho các kiến thức mà học sinh đọc được từ SGK hay các tài liệu tham khảo khác Theo thang phân loại mức độ nhận thức của Bloom, có mức độ nhận thức từ thấp đến cao là: Biết Hiểu Vận dụng Phân tích Tổng hợp Đánh giá Do đó câu hỏi, bài tập giáo viên lựa chọn đối với học sinh giỏi cần chú trọng đến các cấp độ nhận thức cao để phát huy tính tư duy, sáng tạo của học sinh 2.1.4 Vai trò của câu hỏi, bài tập dạy học - Là sản phẩm của quá trình tư duy, chứa đựng kiến thức khoa học, chứa đựng thế tâm lý, tạo động lực thúc đẩy sự tìm toi, sáng tạo - Là mô hình định hướng việc dạy và việc học - Là phương tiện, phương pháp, biện pháp để tổ chức việc dạy và việc học - Cụ thể hóa mục tiêu, phương tiện, thực hiện mục tiêu dạy và học - Định hướng nghiên cứu SGK tìm kiến thức mới, hướng dẫn ôn tập, củng cố, hoàn thiện kiến thức, là công cụ bản để kiểm tra, đánh giá từ đó điều chỉnh việc dạy và việc học - Tạo lực dạy học sáng tạo, định hướng mang tính cấp bách hiện trên toàn cầu huy động lực cao từ người học (6) 2.2 Logic nội dung kiến thức phần sở vật chất và chế di truyền ở cấp độ phân tử – Sinh học 9, THCS - Phần Di truyền và biến dị chương trình Sinh học – THCS được viết theo logic: nêu các quy luật Menđen, sau đó giải thích các quy luật này rồi mới nghiên cứu về sở vật chất và chế di truyền ở cấp tế bào (nhiễm sắc thể, vận động của NST nguyên phân, giảm phân, quy luật di truyền liên kết giữa các gen nằm trên cùng NST, di truyền giới tính), sở vật chất và chế di truyền ở cấp phân tử (cấu trúc ADN, gen) và các biến đổi liên quan đến ADN, NST - Tuy nhiên, logic vậy sẽ gây khó khăn cho học sinh quá trình lĩnh hội tri thức, theo ý kiến của tác giả, nên tách riêng sở vật chất và chế di truyền ở cấp độ phân tử, cấp độ tế bào riêng bao gồm cả cấu trúc, chức và biến dị ở cấp độ này - Như vậy, nội dung kiến thức phần sở vật chất và chế di truyền ở cấp độ phân tử – Sinh học 9, THCS sẽ bao gồm từ bài 15 (ADN) đến bài 21 (Đột biến gen) + Bài 15: ADN + Bài 16: ADN và bản chất của gen + Bài 17: Mối quan hệ giữa gen và ARN + Bài 18: Protein + Bài 19: Mối quan hệ giữa gen và tính trạng + Bài 20: Thực hành: quan sát và lắp mô hình ADN + Bài 21: Đột biến gen 2.3 Hệ thống câu hỏi, bài tập để dạy học nội dung sở vật chất và chế di truyền ở cấp độ phân tử 2.3.1 Hệ thống câu hỏi 2.3.1.1 Mức độ biết, nhớ: Câu 1: Trình bày đặc điểm cấu trúc hóa học của phân tử ADN mạch kép? Câu 2: Mô tả cấu trúc không gian của ADN? Hệ quả của NTBS được thể hiện ở những điểm nào? Câu 3: Mô tả quá trình nhân đôi của ADN? Câu 4: Nêu bản chất hóa học và chức của gen? Câu 5: Trình bày cấu trúc của phân tử ARN? Câu 6: Mô tả quá trình tổng hợp mARN? Câu 7: Trình bày cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian của phân tử protein? Câu 8: Nêu mối quan hệ giữa gen và ARN, giữa ARN và protein? Câu 9: NTBS được biểu hiện mối quan hệ ở sơ đồ dưới đây thế nào? Gen (một đoạn ADN) mARN Protein (7) Câu 10: Nêu bản chất của mối quan hệ giữa gen và tính trạng qua sơ đồ: Gen (một đoạn ADN) mARN Protein Tính trạng Câu 11: Đột biến gen là gì? Cho ví dụ? Câu 12: Hay tìm thêm một số ví dụ về đột biến gen phát sinh tự nhiên hoặc người tạo ra? 2.3.1.2 Mức độ hiểu Câu 1: Vì ADN có cấu tạo rất đa dạng và đặc thù? Câu 2: Một đoạn mạch đơn của phân tử ADN có trình tự sắp xếp sau: - A–T–G–X–T–A–G–T–X– Hay viết đoạn mạch đơn bổ sung với nó? Câu 3: Giải thích vì ADN được tạo qua chế nhân đôi lại giống ADN mẹ? Câu 4: Một đoạn mạch ADN có cấu trúc sau: Mạch 1: - A – G – T – X – X – T – Mạch : - T – X – A – G – G – A Viết cấu trúc của đoạn ADN được tạo thành sau đoạn mạch ADN mẹ nói trên kết thúc quá trình tự nhân đôi ? Câu : Một đoạn mạch của gen có cấu trúc sau : Mạch 1: - A – G – T – X – X – T – Mạch : - T – X – A – G – G – A Xác định trình tự các đơn phân của đoạn mạch ARN được tổng hợp từ mạch ? Câu : Một đoạn mạch ARN có trình tự các nucleotit sau : - A–U–G–X–U–U–G–A–X– Xác định trình tự các nucleotit đoạn gen đa tổng hợp đoạn mạch ARN trên ? Câu : Vì nói protein là đại phân tử hữu có tính đa dạng và đặc thù ? Câu : Tại đột biến gen thường có hại cho bản thân sinh vật ? Nêu vai tro và ý nghĩa của đột biến gen thực tiễn sản xuất ? Câu : Theo NTBS thì về mặt số lượng đơn phân những trường hợp nào sau đây là đúng ? a A + G = T + X b A = T ; G = X c A + T + G = A + X + T d A + X + T = G + X + T Câu 10 : Bậc cấu trúc nào sau đây có vai tro chủ yếu xác định tính đặc thù của protein ? a Cấu trúc bậc b Cấu trúc bậc c Cấu trúc bậc d Cấu trúc bậc (8) Câu 11 : Protein thực hiện được chức của mình chủ yếu ở những bậc cấu trúc nào sau đây ? a Cấu trúc bậc b Cấu trúc bậc và bậc c Cấu trúc bậc và bậc và bậc d Cấu trúc bậc 1, bậc và bậc Câu 12 : loại ARN nào sau đây có chức truyền đạt thông tin di truyền ? a tARN b mARN c rARN d Cả loại ARN trên 2.3.1.3 Mức độ vận dụng, phân tích, tổng hợp, đánh giá Câu : Phân tích cấu trúc phù hợp với chức của phân tử ADN mạch kép ? Câu : Giải thích nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn quá trình nhân đôi ADN ? Ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN ? Câu : Hay giải thích vì trên mỗi chạc chữ Y chỉ có một mạch của phân tử ADN được tổng hợp liên tục, mạch lại được tổng hợp một cách gián đoạn ? Câu : Một đoạn gen có trình tự các nucleotit sau : 3’ XGA GAA TTT XGA 5’ (mạch ma gốc) 5’ GXT XTT AAA GXT 3’ Hay xác định trình tự chuỗi mARN được tổng hợp từ gen trên ? Câu : So sánh cấu trúc phân tử ADN mạch kép và phân tử ARN ? Câu : So sánh quá trình nhân đôi ADN và phiên ma tổng hợp mARN ở sinh vật nhân thực ? Câu : Phân tích thành phần hóa học của một axit nucleic cho thấy tỉ lệ các loại nucleotit sau : A = 20% ; G = 35% ; T = 20% Axit nucleic này là loại nào ? Giải thích ? Câu : Xét phân tử axit nucleic có tỉ lệ các loại đơn phân sau : Phân tử I A = 21% G = 29% T = 21% X = 29% U = 0% Phân tử II A = 29% G = 21% T = 29% X = 21% U = 0% Phân tử III A = 21% G = 21% T = 29% X = 29% U = 0% Phân tử IV A = 21% G = 29% T = 0% X = 29% U = 21% Phân tử V A = 21% G = 29% T = 0% X = 21% U = 29% Hay cho biết : a Những phân tử nào thuộc loại ADN và những phân tử nào thuộc loại ARN ? Giải thích ? b Những phân tử ADN nào là kép có mạch ? Phân tử nào chỉ có một mạch ? Giải thích ? Câu a So sánh đơn phân cấu tạo ADN và ARN? b Cấu trúc các loại ARN? Từ đó dự đoán thời gian tồn tại của các loại ARN tế bào? (9) Câu 10 Sau đây là đoạn mạch chứa thông tin di truyền nhân tế bào Hay gọi tên, đánh dấu chiều của đoạn mạch, hoàn chỉnh các đơn phân của từng mạch? G ? ? T….? A… ? .? ….A ? ? X…T… ? T ? ? G A…? U….X… ? Câu 11 : So sánh ADN của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực ? Câu 12 : Tại cùng là thịt ăn thịt gà, thịt bo, thịt lợn lại có vị khác ? Câu 13 : Giải thích nguyên nhân của bệnh tiểu đường ? Câu 14 : Khi thiếu hụt gluxit và lipit, thể sẽ làm gì để tạo được lượng trì sự sống ? Câu 15 : Tại đun nóng hoặc thay đổi độ pH thì có thể làm thay đổi chức của protein ? Câu 16 : Dạng đột biến điểm nào làm thay đổi cấu trúc của gen có thể không dẫn tới sự thay đổi chuỗi polypeptit gen đó quy định ? Giải thích ? Câu 17 : Trong trường hợp gen quy định tính trạng, nào gen đột biến dễ biểu hiện kiểu hình và nào gen đột biến khó biểu hiện kiểu hình nhất ? 2.3.2 Hệ thống các dạng bài tập tính toán 2.3.2.1 Các bài tập liên quan đến ADN và chế tự nhân đôi của ADN a Bài tập về cấu tạo ADN DẠNG 1: Tính số lượng Nu của Gen (ADN) * Tính số lượng Nu của Gen - Xét trên mạch đơn Gen + Gọi A1, T1, G1, X1 lần lượt là số nu từng loại của mạch + Gọi A2, T2, G2, X2 lần lượt là số nu từng loại của mạch + Gọi N là tổng số Nu của Gen Theo NTBS: A1 + T1 + G1 + X1 = A2 + T2 + G2 + X2 = N/2 A1 = T2, T1 = A2, G1 = X2, X1 = G2 - Xét trên mạch đơn Gen A= T =A1 + A2 = A1 + T1 = A2 + T2 G = X = G + G2 = G1 + X1 = G2 + X2 A + G = N/2; 2A + 2G = N * Tính tỉ lệ % từng loại Nu của Gen Do A+ G = N/2 → %A + %G = 50%N Nếu xét trên cả mạch: %A = %T = (%A1 + %A2) /2 = (%T1+ %T2) /2 = … %G = %X = (%G1 + %G2) /2 = (%X1 + %X2) /2 = … Ví dụ 1: Trên mạch của gen có 12% A, 35%G Trên mạch thứ có 25%A, 450G (10) Tính tỉ lệ %, số lượng từng loại Nu trên mỗi mạch đơn Tính tỉ lệ %, số lượng từng loại Nu của cả Gen Bài làm % và số lượng từng loại trên mạch: Theo nguyên tắc bổ sung ta có: A1 = T2 = 15% ; T1 = A2 = 25% ; G1 = X2 = 35% ; X1 = G2 = 450 nu → X1 = G2 = 450 nu = 100% - (15% + 25% + 35%) = 25% Vậy số lượng nu trên một mạch của Gen = (450/25)× 100 = 1800 nu Vậy % và số lượng từng loại trên mỗi mạch là: Mạch Mạch % Sô lượng A1 = T2 = 10% = 15% x 1800 = 270 nu T1 = A2 = 25% = 25% x 1800 = 450 nu G1 = X2 = 35% = 35% x 1800 = 630 nu X1 = G2 = 30% = 25% x 1800 = 450 nu % và số lượng từng loại Nu của Gen %A = %T = (%A1 + %A2) / = (15% + 25%)/2 = 20% %G = %X = (%G1 + %G2) / = (35% + 25%)/2 = 30% Suy A = T = 270 + 450 = 720 nu G = X = 630 + 450 = 1080 nu DẠNG 2: Tính chiều dài, số vòng xoắn, khối lượng gen/ ADN Tính chiều dài gen - Chiều dài gen bằng chiều dài mạch - Mỗi mạch có N/2 nucleoti, mỗi nucleotit có kích thước 3.4 A0 Gọi L : là chiều dài Gen Ta có: L = 3,4 x N/2 (A0) N = 2L/ 3,4 Số vòng xoắn và khối lượng của gen/ADN a số vòng xoắn : Mỗi vong xoắn gồm 10 cặp Nu = 20 Nu và chiều dài trục thẳng đứng là 34 A0 Gọi C là số vong xoắn C = N/20 = L/34 N = 20.C L = C x 34 (A0) b Khối lượng gen Một nu có khối lượng 300 đvC Gọi m là khối lượng gen ta có m = N x 300 (đvC) N = M /300 (nu) Bài tập áp dụng Gen có M = 900.000 đvC, có hiệu giữa số nucleotit loại G và loại A bằng 10% số nu của gen a Tính chiều dài gen? b Tính tỉ lệ % và số lượng nu từng loại của gen trên? Bài làm a Chiều dài gen: (11) N = M/300 = 900.000 /300 = 3000 nu L = N/2 x 3.4 = 3000/2 x 3.4 = 5100 A0 b Số lượng và tỉ lệ % từng loại nu của gen Theo đề bài ta có: G – A = 10% N G + A = 50% N 2G = 60% N Vậy: G = X = 30% N A = T = 20% N A = T = 20% x 3000 = 600 nu G = X = 30% x 3000 = 900 nu DẠNG 3: Tính số liên kết hoá học gen/ ADN Tính số liên kết hoá trị đường và axit gen - Trong cấu trúc của nuclêôtit thì có liên kết hoá trị giữa đường và axit Trong mạch đơn của gen có N/2 nuclêôtit nên số liên kết hoá trị giữa đường và axit loại này là N/2 - Giữa các nuclêôtit nằm trên mỗi mạch đơn cũng có liên kết hoá trị giữa axit của nuclêôtit này với đường của nuclêôtit kế tiếp trên mạch của gen có N/2 nuclêôtit nối với bằng N/2 – liên kết hoá trị Do đó tổng số liên kết hoá trị gen là: 2[N/2 + (N/2 – 1)] = 2(N – 1) Tính số liên kết Hiđro của gen Trong gen các nu liên kết theo NTBS A liên kết với T = liên kết H G liên kết với X = liên kết H Gọi H là số liên kết Hidro H = 2A + 3G Bài tập áp dụng Một gen có hiệu số giữa A và loại nuclêôtit khác là 20% và có 2760 liên kết H Tính số nuclêôtit từng loại của Gen Bài làm Theo đầu bài ta có : A – G = 20% N A + G = 20% N 2A = 70% N => A = T = 35% N G = X = 15% N Gen có 2760 liên kết H vì vậy ta có: H = 2A + 3G = 2760 Hay: x 35 % N + x 15% N = 2760 N = 2400 nu Vậy A = T = 35% x 2400 = 840 nu G = X = 15% x 2400 = 360 nu b Bài tập về chế tự nhân đôi của ADN Dạng 1: Tính số lượng Nu môi trường cung cấp cho gen/ ADN nhân đôi Khi gen nhân đôi lần (12) Một Gen có N nuclêôtit nhân đôi lần tạo Gen chứa số nuclêôtit là 2N đó có N nuclêôtit là của Gen mẹ (theo nguyên tắc bán bảo toàn) Do đó số nu môi trường cung cấp: 2N - N = N.(Bằng chính số nuclêôtit gen đó) Khi Gen nhân đôi nhiều lần - Gen nhân đôi lần tạo = 21 Gen - Gen nhân đôi lân tạo = 22 Gen - Gen nhân đôi lần tạo = 23 Gen ………………………………………… Vậy Gen nhân đôi x lần tạo 2x gen Nếu Gen chứa N nu nhân đôi x lần thì số nu môi trường cung cấp là: 2x N – N = (2x - 1).N Số nuclêôtit từng loại môi trường cung cấp là: Amt = Tmt = (2x - 1) A gen Gmt = Xmt = (2x - 1) G gen - Mở rộng với a gen ban đầu giống nhân đôi x lần: Tổng nu môi trường cung cấp = (2x - 1) a.N Số nuclêôtit từng loại môi trường cung cấp cho a gen nhân giống đôi x lần là: Amt = Tmt = a.(2x - 1) A gen Gmt = Xmt = a (2x - 1) G gen Bài tập áp dụng Một gen có chiều dài 3060 A0 hay xác định số nuclêôtit của gen, số nuclêôtit môi trường cần cung cấp gen này nhân đôi lần? Bài làm Ta có N = 2L/ 3.4 = x 3060 / 3.4 = 1800 nu Khi gen nhân đôi lần thì số nu môi trường cung cấp là: Tổng nu MTCC = ( 23 - 1).1800 = 12.600 nu Dạng 2: Tính số liên kết Hidrô và số liên kết hoá trị bị phá vỡ và hình thành quá trình nhân đôi gen Tính số liên kết hidrô bị phá vỡ và hình thành - Khi gen nhân đôi lần tạo (2 1) gen thì số lần tách mạch là = – và có (21 – 1).H liên kết Hiđrô bị phá vỡ - Khi gen nhân đôi lần tạo (2 2) gen thì số lần tách mạch là = 2 – và có (22 – 1).H liên kết Hiđrô bị phá vỡ - Khi gen nhân đôi lần tạo (2 3) gen thì số lần tách mạch là = – và có (23 – 1).H liên kết Hiđrô bị phá vỡ Nếu gen chứa H liên kết Hiđrô và nhân đôi x lần thì tổng số liên kết Hiđrô bị phá vỡ là: (2x – 1).H Vì có 2x gen tạo nên tổng số liên kết Hiđrô hình thành là 2x.H Tính số liên kết hoá trị hình thành (13) - Số liên kết hoá trị được hình thành sau quá trình nhân đôi là tổng số kiên kết hoá trị nối các nuclêôtit lấy từ môi trường tạo thành chuỗi polynuclêôtit mới - Khi gen nhân đôi x lần, tạo x gen mới có tổng số 2.2x mạch polynuclêôtit Trong số đó có mạch cũ lấy từ gen mẹ Số liên kết hoá trị giữa các nuclêôtit được hình thành sau quá trình nhân đôi x lần của gen là : (2.2x – 2).(N/2 – 1) = (2x – 1).(N – 2) Bài tập áp dụng: Một gen nhân đôi liên tiếp lần đa lấy của môi trường 16800 nuclêôtit Gen có tỉ lệ A:G=3:7 a Tính số liên kết hiđrô bị phá vỡ và liên kết hiđrô được hình thành quá trình nhân đôi của gen b Tính số liên kết hoá trị được hình thành Bài làm a Số liên kết hidrô bị phá vỡ và hình thành Gọi N là số nu của gen, ta có (23 – 1).N = 16800 (nu) N = 16800 : (23 – 1) = 2400 nu Gen có A : G = : 7, A + G = N/2 = 2400/2 = 1200 nu G = X = 840; A = T = 360 Số liên kết Hiđrô của gen = 2A+ 3G = 2.360 + 3.840 = 3240 H Gen nhân đôi lần nên: Số liên kết Hiđrô bị phá vỡ là : (23 – 1) 3240 = 22680 H Số liên kết Hiđrô được hình thành là : 23 3240 = 25920 H b Số liên kết hoá trị hình thành (2x – 1).(N – 2) = (23 – 1) (3240 – 2) = 22,666 liên kết Dạng 3: Tính thời gian nhân đôi của gen Tốc độ nhân đôi của gen Tốc độ tự của gen được tính số nuclêôtit môi trường liên kết vào mạch khuôn gen giây Thời gian nhân đôi của gen - Thời gian tự nhân đôi của gen bằng số nuclêôtit trên mạch gen chia cho số nuclêôtit liên kết được trên mạch giây - Hoặc bằng tổng số nuclêôtit của gen chia cho số nuclêôtit liên kết được trên mạch khuôn của gen giây 2.3.2.2 Các bài tập liên quan đến ARN và chế phiên ma Dạng 1: Tính số lượng nu của ARN Ta gọi Ar , Ur, Gr, Xr là các nu của ARN (14) Phân tử ARN được tổng hợp từ mạch 3’ – 5’ của gen (mạch khuôn mẫu) theo NTBS vì vậy số nuclêôtit của phân tử ARN (ký hiệu N r) = số nu trên mạch của gen hay = N/2 nuclêôtit Theo NTBS ta có : Ar = T gốc Ur = A gốc Gr = X gốc Xr = G gốc Ta có: A gen = T gen = A gốc + A bổ sung = A gốc + T gốc Mà A gốc = Ur và T gốc = Ar A gen = T gen = Ur + Ar Tương tự ta có G gen = X gen = Xr + Gr %A gen = %T gen = ( %Ar + %Ur)/2 % G gen = % X gen = (%Gr + %Xr)/2 Dạng 2: Tính chiều dài, khối lượng của ARN Tính chiều dài của ARN ARN được tổng hợp trên mạch khuôn mẫu 3’ – 5’ của gen nên chiều dài ARN bằng chiều dài của gen tổng hợp nó L = Lgen = N/2 x 3,4 (A0) = Nr x 3,4 (A0) Tính khối lượng của ARN Số nu của ARN bằng ½ số nu của gen nên ta có m = Nr x 300 đvC = N/2 x 300 đvC = mgen /2 Nr = mARN / 300 đvC Dạng 3: Tính số nu mtcc cho quá trình phiên mã ARN - Khi gen phiên ma lần tạo 1ARN, lấy của môi trường Nr = N/2 - Khi gen phiên ma lần tạo ARN, lấy của môi trường 2.Nr = N - Khi gen phiên ma k lần tạo k ARN, lấy của môi trường k.Nr = k N/2 Vậy tổng số nu môi trường cung cấp cho quá trình phiên ma ARN = k.Nr = k.N/2 Số lần tổng hợp ARN = tổng số nu môi trường cung cấp cho quá trình tổng hợp ARN chia cho số nu một mạch của gen (hoặc số nu của ARN) 2.3.2.4 Bài tập về Protein và chế dịch mã tổng hợp Protein Dạng 1: Tính số phần tư Protein - riboxom trượt lần trên ARNm tổng hợp được chuỗi polypeptit - riboxom trượt lần trên ARNm tổng hợp được chuỗi polypeptit n riboxom trượt lần trên ARNm tổng hợp được n chuỗi polypeptit n riboxom trượt lần trên k ARNm tổng hợp được n.k chuỗi polipeptit Kết luận số polipeptit (protein bậc 1) được tổng hợp bằng số lượt trượt của Riboxom nhân với số phân tử ARNm Dạng 2: Tính số axit amin môi trường cung cấp cho quá trình tổng hợp Protein Do bộ kết thúc không ma hóa aa nên số aa môi trường cung cấp được tính theo số bộ ma hóa aa - Nếu gen mã hóa tổng hợp phân tư Pr Số aa môi trường cung cấp = N/2.3 – = Nr/3 – - Nếu có x phân tư Pr tổng hợp từ cùng gen Tổng số aa môi trường cung cấp = (N/2 – ) x = (Nr/ – 1) x ARN ARN (15) - Số a.a các phân tư Pr Trong quá trình tổng hợp Pr, bộ kết thúc không ma hóa a.a, bộ mở đầu ma hóa aa Met aa này sau đó tách không tham gia vào cấu trúc phân tử Pr hoàn chỉnh nên : Số aa Pr hoàn chỉnh = N/2.3 – = Nr/3 – Nếu có x phân tử Pr được tổng hợp từ cùng gen thì: Tổng số A.a phân tử Pr hoàn chỉnh = (N/2.3 – ) x = (Nr/3 – ) x Dạng 3: Tính số phân tư nước dược giải phóng quá trình tổng hợp protein Khi tổng hợp protein, cứ tạo được liên kết peptit thì giải phóng phân tử nước Vậy số phân tử nước giải phóng đúng bằng số lượng axit amin protein hoàn chỉnh = N/6 – = Nr/3 - Bài tập áp dụng Một Gen có chiều dài 5100 A Gen đó nhân đôi lần, mỗi gen tạo tổng phiên ma lần, trên mỗi ARN có Riboxom trượt qua lần để tổng hợp protein a Tính số phân tử Protein gen đó tổng hợp b Tính số aa môi trường cung cấp cho quá trình tổng hợp Protein c Tính số aa có các phân tử Protein hoàn chỉnh d Tính số phân tử nước được giải phóng tổng hợp phân tử protein từ gen trên? Bài làm a Số phân tư Protein - Gen nhân đôi đợt tạo 22 = Gen - Mỗi gen tạo tổng hợp ARN lần => số ARN = x = 12 mARN - 12 mARN có Riboxom trượt qua lần đa tổng hợp được 12 phân tử Protein b Số aa môi trường cung cấp - Số nu của gen: N = L/3.4 = 5100 / 3.4 = 3000 Nu - Do bộ kết thúc không ma hóa A.a nên Tổng số aa môi trường cung cấp = (N/2.3 – 1).12 = (3000/6 – 1) 12 = 598 a.a c Số aa các Pr hoàn chỉnh - Do aa mở đầu không tham gia thành phần Pr hoàn chỉnh nên số aa 12 phân tử Pr = (3000/6 – 2).12 = 5976 a.a d Số phân tử nước được giải phóng tổng hợp phân tử Protein (3000 : – 2) = 498 phân tử 2.3.2.5 Bài tập về đột biến gen Từ những tính toán liên quan đến các dạng bài tập ở trên có thể tìm đặc điểm của gen sau đột biến, so sánh với gen trước đột biến để tìm dạng đột biến và suy luận hậu quả của nó 2.3.3 Bài tập tự giải Bài 1: Một phân tử ADN của vi khuẩn có 3.106 căp nucleotit , tỉ lệ A/G = 1,5 Tính số nucleotit từng loại và số liên kết hiđrô của ADN nói trên? Bài Trên mạch I của một phân tử ADN có tỉ lệ (A1 + G1) : (T1 + X1) = 0,5 a) Phân tử ADN này có Tỉ lệ (A + G) / (T + X) thế nào? Giải thích (16) b) Tính tỉ lệ (A2 + G2) : ( T2 + X2) trên mạch lại (mạch II ) của phân tử ADN nói trên Bài Trên một mạch đơn của ADN nhân ở một loài vi khuẩn có A = 15%, X = 20% , T = 25% , G = 40% tổng số đơn phân của mạch Tính tỉ lệ % từng loại nucleotit cả phân tử ADN nói trên? Bài Trong các bộ ba sau đây, ba kết thúc là những bộ ba nào? (1): 3' AGU 5' (4): 3’UAG 5’ (2): 3' UAA 5' (5): 5' UGA 3' (3): 3' GAU 5' (6): 5' AAU 3' A (1) , (3) và (5) B (2) , (4) và (5) C (2) , (4) và (6) D (1) , (2) và (3) Bài 5: Một gen có khối lượng phân tử 72.10 đvC Hiệu số số lượng nucleotit loại G với nucleotit khác gen bằng 380 Trên mạch gốc của gen có T = 120, trên mạch bổ sung có X = 320 nucleotit a Số lượng nucleotit mỗi loại trên gen và trên từng mạch đơn gen? b Số lượng ribonucleotit mỗi loại và chiều dài mARN được tổng hợp từ gen đó? c Số lượng axit ain cần cung cấp để tổng hợp nên protein? d Có bao nhiều lượt tARN được điều đến để tổng hợp nên phân tử protein? Bài 6: Một gen có khối lượng phân tử 9.105 đvC, đó A = 300 nucleotit a Tìm chiều dài của gen? b Số lượng chu kì xoắn của gen? c Số lượng liên kết hidro của gen? d số lượng liên kết hóa trị giữa các nucleotit của gen? e Nếu gen đó được tạo nên từ loại nucleotit A, T, G thì có bao nhiêu kiểu ma bộ ba có phân tử gen đó? Viết các kiểu bộ ba? Bài 7: Khi tổng hợp một protein đa giải phóng 298 phân tử nước việc hình thành các liên kết peptit a Chiều dài của phân tử mARN tổng hợp nên protein? b Khối lượng phân tử của gen? c Số lượng nucleotit mỗi loại trên gen? Biết rằng tổng số liên kết hidro của gen là 2300 Bài 8: Một phân tử mARN có 2399 liên kết hóa trị giữa các ribonucleotit và mỗi ribonucleotit a Tìm chiều dài của phân tử mARN? b Khối lượng phân tử của mARN? c Khi tổng hợp protein có bao nhiêu lượt tARN tới đối ma? d Nếu cho rằng các bộ ba đối ma trên tARN được xâ dựng từ loại ribonucleotit G, X Xác định các kiểu bộ ba ma trên mARN biết rằng số bộ ba kết thúc trên mARN là UAG Bài 9: Một phân tử protein hoàn chỉnh có 200 axit amin a Có bao nhiêu phân tử nước được giải phóng việc hình thành các liên kết peptit để tạo phân tử protein trên? b Khối lượng phân tử protein? (17) c số liên kết hóa trị trên phân tử mARN? d Số lượng liên kết hóa trị, liên kết hidro trên gen cấu trúc, biết rằng A = 200 nucleotit Bài 10: Một gen cấu trúc có tổng số liên kết hidro giữa các cặp bazo nitric bổ sung là 3600 Tổng số liên kết hóa trị giữa các nucleotit của gne bằng 2998 a Tìm số lượng nucleotit mỗi loại của gen? b Chiều dài của gen? c số lượng liên kết hóa trị trên mARN được tổng hợp từ gen đó? d Số lượng axit amin có phân tử protein hoàn chỉnh? Để tạo phân tử protein từ gen trên cần phải hình thành bao nhiêu liên kết peptit? Bài 11: Một gen có 150 chu kì xoắn Hiệu số T- G gen bằng 300 nucleotit Số lượng nucleotit loại T ở mạch bằng 400, số lượng nucleotit loại G ở mạch bằng 600 nucleotit a Xác định số lượng từng loại ribonucleotit của phân tử mARN được tổng hợp từ gen trên? b Số lượng phân tử mARN được tổng hợp? Biết rằng tổng hợp mARN môi trường đa cung cấp 1500 ribonucleotit loại A Bài 12: Trình tự các axit amin phân tử protein hoàn chỉnh sau: Valin – Histidin – Alanin – Histidin – Arginin – Lizin – Serin a Xác định cấu trúc mARN? Biết rằng bộ ba ma hóa các axit amin trên mARN sau: Valin: GUU Alanin: GXX Histidin: XAX Lizin: AAA Arginin: XGX Serin: AGU b.Tìm các bộ ba đối ma trên tARN c Trình tự phân bố các nucleotit trên gen? Biết rằng bộ ba mở đầu trên mARN là AUG, bộ ba kết thúc là UAA Bài 13: Một gen có chiều dài 2040A0 ma lần, mARN có riboxom trượt qua không lặp lại Xác định số lượng axit amin cần cung cấp cho quá trình tổng hợp protein? Bài 14: Một gen có khối lượng phân tử 45.10 đvC Có hiệu số A với loại nucleotit không bổ sung bằng 30% số nucleotit của gen mARN được tổng hợp từ gen đó có U = 60% số ribonucleotit Trên một mạch đơn của gen có G = 14% số nucleotit của mạch và A = 450 nucleotit a Số lượng nucleotit mỗi loại của gen và của từng mạch đơn trên gen? b Số lượng từng loại ribonucleotit của mARN? c Số lượng axit amin cần cung cấp cho quá trình tổng hợp protein? Nếu cho rằng gen phiên ma lần, trung bình mỗi ma có riboxom trượt qua không lặp lại? d Tính khoảng cách đều giữa các riboxom (theo A 0), nếu biết thời gian tổng hợp xong phân tử protein là 125 giây Thời gian tiếp xúc của mARN với riboxom hết 153 giây Các riboxom cách đều trượt trên mARN e Nếu gen tự nhân đôi đợt, nhu cầu về mỗi loại nucleotit cần cung cấp là bao nhiêu? Nếu cho rằng vận tốc nhân đôi của gen là 50 cặp nu/1 giây Qua các đợt nhân đôi các gen nhân đôi liên tiếp với vận tốc giống Không tính thời gian chuyển tiếp của các đợt nhân đôi Xác định thời gian cần thiết để gen nhân đôi với các đợt nêu trên? (18) Bài 15: Một gen quy định cấu trúc của một polypeptit gồm 298 axit amin có tỉ lệ A:G = 4:5 a Tính chiều dài của gen b Tính số lượng nucleotit từng loại môi trường nội bào cung cấp gen tự liên tiếp lần? c Đột biến xảy không làm thay đổi số nucleotit của gen làm cho gen sau đột biến có tỉ lệ A: G = 79,28% - Đột biến nói trên đa làm cho cấu trúc của gen bị thay đổi thế nào và thuộc kiểu nào của đột biến gen? - Số liên kết H gen thay đổi thế nào? III KẾT LUẬN Trên đây là những mức độ câu hỏi và các dạng bài tập thường gặp liên quan đến nội dung sở vật chất và chế di truyền ở mức độ phân tử Tác giả hi vọng rằng chuyên đề này sẽ giúp ích phần nào cho công tác phát hiện và bồi dưỡng HSG cấp THCS trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc Rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ các thầy cô để chuyên đề ngày càng hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn các thầy cô! MỤC LỤC I CƠ SỞ XÂY DỰNG CHUYÊN ĐÊ…………………………………………………1 1.1 Cơ sở lý luận…………………………………………………………………….….1 1.2 Cơ sở thực tiễn………………………………………………………………………1 II NỘI DUNG CHUYÊN ĐÊ…………………………………………………… .2 2.1 Tổng quan về câu hỏi, bài tập (19) 2.1.1 Khái niệm câu hỏi, bài tập 2.1.1.1 Khái niệm câu hỏi 2.1.1.2 Khái niệm bài tập 2.1.2 Cấu trúc câu hỏi, bài tập………………………………………………………… 2.1.3 Các nguyên tắc xây dựng câu hỏi, bài tập để đáp ứng dạy học theo hướng dạy học phát huy tính tích cực của học sinh………………………………………………………3 2.1.4 Vai tro của câu hỏi, bài tập dạy học ……………………………………… 2.2 Logic nội dung kiến thức phần sở vật chất và chế di truyền ở cấp độ phân tử – Sinh học 9, THCS ……………………………………………………………………….5 2.3 Hệ thống câu hỏi, bài tập để dạy học nội dung sở vật chất và chế di truyền ở cấp độ phân tử ………………………………………………………………………… 2.3.1 Hệ thống câu hỏi …………………………………………………………………5 2.3.1.1 Mức độ biết, nhơ:……………………………………………………………… 2.3.1.2 Mức độ hiểu…………………………………………………………………….6 2.3.1.3 Mức độ vận dụng, phân tích, tổng hợp, đánh giá 2.3.2 Hệ thống các dạng bài tập tính toán 2.3.2.1 Các bài tập liên quan đến ADN và chế tự nhân đôi ADN a Bài tập về cấu tạo ADN b Bài tập về chế tự nhân đôi của ADN 10 2.3.2.2 Các bài tập liên quan đến ARN và chế phiên ma 12 2.3.2.4 Bài tập Protein và chế dịch ma tổng hợp Protein 13 2.3.2.5 Bài tập đột biến gen 14 2.3.3 Bài tập tự giải .14 III KẾT LUẬN 17 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………………18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 câu hỏi chọn lọc về di truyền và biến dị Tác giả Lê Đình Trung Chuyên đề Câu hỏi, bài tập dạy học sinh học Tác giả Lê Đình Trung Chuyên đề Hoạt động hóa người học Tác giả Phan Thị Thanh Hội Chuyên đề kiểm tra, đánh giá dạy học Tác giả Trịnh Nguyên Giao Phương pháp giải bài tập sinh học – Tác giả : Nguyễn Văn Sang – Nguyễn Thị Vân Sách giáo khoa, sách giáo viên Sinh học NXB Giáo dục Sách giáo khoa, sách giáo viên Sinh học 12 NXB Giáo dục Sách bài tập sinh học NXB Giáo dục (20) Sách bài tập Sinh học 12 NXB Giáo dục 10 Tuyển tập sinh học 1000 câu hỏi và bài tập Tác giả Lê Đình Trung – Trịnh Nguyên Giao CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT đvC: đơn vị Cacbon GV: giáo viên HS: học sinh HSG: học sinh giỏi NTBS: nguyên tắc bổ sung nu: nucleotit mtcc: môi trường cung cấp THCS: trung học sở (21)