7. Những đóng góp của đề tài
3.2.2. Xây dựng bản đồ khái niệm “Phiên mã”
3.2.2.1. Cơ chế phiên mã
• Khái niệm
Tất cả virus có ADN dạng sợi kép, vi khuẩn và các sinh vật nhân thực đều có quá trình phiên mã.
Sự truyền thông tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang phân tử ARN mạch đơn là quá trình phiên mã. Quá trình này còn gọi là sự tổng hợp ARN. Ở sinh vật nhân thực, quá trình tổng hợp các loại ARN đều diễn ra trong nhân tế bào, ở kì trung gian giữa 2 lần phân bào, lúc NST ở dạng dãn xoắn.
• Diễn biến của cơ chế phiên mã
- Chỉ 1 trong 2 mạch đơn của gen (ADN) làm mạch khuôn để tổng hợp mARN. - Phân tử mARN được tổng hợp đều gồm điểm khởi đầu, đoạn chứa thông tin mã hóa axit amin và điểm kết thúc.
- Theo nguyên tắc bổ sung A-U, G-X nghĩa là mạch khuôn là T, A, G, X thì mARN sẽ là A, U, X, G.
* Diễn biến gồm 3 giai đoạn
- Khởi đầu: ARN polymerase nhận biết và bám vào điểm khởi đầu (trình tự khởi động).
- Kéo dài: ARN polymerase trượt trên gen giúp tháo xoắn, tách thành 2 mạch đơn và xúc tác cho liên kết bổ sung.
Các nucleotide tự do trong môi trường nội bào liên kết theo nguyên tắc bổ sung:
A của môi trường liên kết với T của mạch gen. U của môi trường liên kết với A của mạch gen. G của môi trường liên kết với X của mạch gen. X của môi trường liên kết với G của mạch gen.
- Kết thúc: Khi ARN polymerase gặp tín hiệu kết thúc thì mARN tách ra, enzyme ARN polymerase rời khỏi mạch khuôn và gen xoắn lại.
3.2.2.2. Quy trình xây dựng bản đồ khái niệm về quá trình phiên mã
- Xác định chủ đề, khái niệm trọng tâm: Phiên mã.
- Xác định các khái niệm liên quan: Phân tích cấu trúc nội dung của bài để xác định các khái niệm của bản đồ. Trọng tâm của phần này là cơ chế, diễn biến của quá trình phiên mã. Vì vậy, các khái niệm có liên quan là: Sự truyền thông tin di
truyền, phân tử ADN mạch kép, phân tử ARN mạch đơn, nhân tế bào, kì trung gian, nguyên tắc bổ sung, giai đoạn khởi đầu, giai đoạn kéo dài, giai đoạn kết thúc…
- Xây dựng bản đồ khái niệm sơ bộ: Gồm các bước sắp xếp các khái niệm vào những vị trí phù hợp; xác định các từ nối (là, xảy ra, nguyên tắc, diễn biến, sau đó, giúp, thì, khi…) để làm rõ hơn mối quan hệ giữa các khái niệm; tìm kiếm các đường nối ngang nối các khái niệm thuộc những lĩnh vực kiến thức khác nhau trong bản đồ; cho ví dụ (nếu có).
- Hiệu đính và hoàn thiện bản đồ: Xem xét lại bản đồ và có thể có những thay đổi cần thiết về cấu trúc và nội dung.
Hình 3.3. Bản đồ khái niệm về quá trình phiên mã
3.2.3. Xây dựng bản đồ khái niệm “Dịch mã”3.2.3.1. Cơ chế dịch mã 3.2.3.1. Cơ chế dịch mã
• Khái niệm
Mã di truyền chứa trong mARN được chuyển thành trình tự các axit amin trong chuỗi polypeptide của protein là dịch mã (tổng hợp protein). Quá trình dịch mã là giai đoạn kế tiếp sau phiên mã.
Trong quá trình dịch mã, phân tử mARN liên kết với ribosome. Mỗi ribosome gồm có 2 tiểu phần (hạt). Hai tiểu phần bình thường nằm tách riêng nhau. Khi có mặt mARN, chúng cùng liên kết vào một đầu của mARN tại vị trí codon mở đầu (mã mở đầu) và quá trình dịch mã được bắt đầu. Trên ribosome có 2 vị trí là vị trí peptide (P) và vị trí amin (A). Mỗi vị trí tương ứng với một bộ ba.
• Diễn biến của cơ chế dịch mã
- Trình tự các codon trên mARN quy định trình tự các axit amin trong chuỗi polypeptide của protein.
- Trên 1 phân tử mARN có thể có nhiều ribosome cùng hoạt động gọi là polyribosome và tổng hợp đồng thời nhiều chuỗi polypeptide cùng loại.
* Diễn biến gồm các giai đoạn chính - Hoạt hóa axit amin
Dưới tác dụng của các enzyme, các axit amin tự do liên kết với ATP trở thành dạng axit amin hoạt hóa rồi liên kết với tARN tạo thành phức hợp aa-tARN.
- Hình thành chuỗi polypeptide
+ Mở đầu: Hai tiểu phần ribosome liên kết với mARN tại codon mở đầu, tARN mang axit amin mở đầu (met-tARN) đến vị trí của codon mở đầu, tiếp theo tARN mang axit amin thứ nhất đến vị trí của codon thứ nhất. Liên kết peptide giữa metionin với axit amin thứ nhất xảy ra.
+ Kéo dài: Ribosome dịch chuyển trên mARN theo chiều 5’- 3’ theo từng nấc, mỗi nấc tương ứng với 1 codon.
Tại mỗi nấc, tARN mang axit amin tương ứng khớp anticodon, đồng thời hình thành liên kết peptide giữa axit amin trước với axit amin sau, còn tARN sau khi tách axit amin của mình thì rời khỏi ribosome.
+ Kết thúc: Ribosome dịch chuyển tới codon kết thúc (tín hiệu kết thúc) thì dừng lại. Tiểu phần lớn và tiểu phần bé của ribosome tách ra, mARN tách ra, chuỗi polypeptide được giải phóng, sau đó metionin mở đầu tách khỏi chuỗi polypeptide để chuỗi polypeptide hình thành protein hoàn chỉnh.
3.2.3.2. Quy trình xây dựng bản đồ khái niệm về quá trình dịch mã
- Xác định chủ đề, khái niệm trọng tâm: Dịch mã.
- Xác định các khái niệm liên quan: Phân tích cấu trúc nội dung của bài để xác định các khái niệm của bản đồ. Trọng tâm của phần này là cơ chế, diễn biến của
quá trình dịch mã. Vì vậy, các khái niệm có liên quan là: Quá trình tổng hợp protein, mã di truyền, ARN, ribosome, protein, a.a, polyribosome, mở đầu, kéo dài, kết thúc…
- Xây dựng bản đồ khái niệm sơ bộ: Gồm các bước sắp xếp các khái niệm vào những vị trí phù hợp; xác định các từ nối (là, thành phần tham gia, nguyên tắc, diễn biến, sau đó, gồm, liên kết, quy định…) để làm rõ hơn mối quan hệ giữa các khái niệm; tìm kiếm các đường nối ngang nối các khái niệm thuộc những lĩnh vực kiến thức khác nhau trong bản đồ; cho ví dụ (nếu có).
- Hiệu đính và hoàn thiện bản đồ: Xem xét lại bản đồ và có thể có những thay đổi cần thiết về cấu trúc và nội dung.
Hình 3.4. Bản đồ khái niệm về quá trình dịch mã
3.2.4. Mối liên hệ AND – mARN – Protein – Tính trạngMối liên hệ: Mối liên hệ:
Thông tin di truyền trong ADN của mỗi tế bào được truyền đạt cho thế hệ tế bào con thông qua cơ chế nhân đôi.
Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành tính trạng của cơ thể thông qua các cơ chế phiên mã và dịch mã.
Quy trình xây dựng bản đồ khái niệm về mối liên hệ ADN – mARN – Protein – Tính trạng:
- Xác định các khái niệm: Phân tích cấu trúc nội dung của bài để xác định các khái niệm của bản đồ. Các khái niệm của bản đồ là: ADN, mARN, protein, tính trạng.
- Xây dựng bản đồ khái niệm sơ bộ: Gồm các bước sắp xếp các khái niệm vào những vị trí phù hợp và xác định các từ nối (nhân đôi, phiên mã, dịch mã) để làm rõ hơn mối quan hệ giữa các khái niệm.
- Hiệu đính và hoàn thiện bản đồ: Xem xét lại bản đồ và có thể có những thay đổi cần thiết về cấu trúc và nội dung.
Cơ chế của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử có thể tóm tắt theo sơ đồ sau:
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. Kết luận
1. Việc sử dụng bản đồ khái niệm dựa trên các cơ sở là: cơ sở thực tiễn, cơ sở tâm lí học và cơ sở nhận thức. Các cơ sở khoa học này có tác dụng định hướng cho việc tạo lập và sử dụng các bản đồ khái niệm.
2. Đề tài đã đưa ra được quy trình xây dựng bản đồ khái niệm và cách sử dụng phần mềm Cmap Tools để xây dựng và sử dụng các bản đồ khái niệm, từ đó vận dụng xây dựng được bốn bản đồ khái niệm về các cơ chế, quá trình sinh học cơ bản.
2. Đề nghị
1. Tiếp tục nghiên cứu về bản đồ khái niệm và phần mềm Cmap Tools.
2. Nghiên cứu ứng dụng bản đồ khái niệm và phần mềm Cmap Tools trong dạy học nói chung và dạy học sinh học nói riêng nhằm góp phần nâng cao chất lượng Giáo dục - Đào tạo, đáp ứng những yêu cầu, đòi hỏi của sự nghiệp đổi mới giáo dục, sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hóa đất nước.
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
1. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2002), Quyết định của Bộ trưởng về việc ban hành chương trình hành động của ngành giáo dục thực hiện kết luận hội nghị lần thứ VI BCH Trung ương Đảng khóa IX và chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2001– 2010, Quyết định số 3978/ QĐ – BGDV ĐT–VP, Ngày 29/08/2002.
2. Nguyễn Phúc Chỉnh (2005), Phương pháp Grap trong dạy học Sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội.
3. Nguyễn Phúc Chỉnh (2009), “Cơ sở lí thuyết của bản đồ khái niệm”, Tạp chí giáo dục, Số 210, Kì 2 tháng 3/ 2009.
4. Phan Đức Duy (2008), “Bản đồ khái niệm trong dạy học Sinh học bậc Trung học phổ thông”, Kỷ yếu hội thảo khoa học dạy học Sinh học ở trường phổ thông theo chương trình và sách giáo khoa mới, NXB Nghệ An.
5. Nguyễn Văn Hộ, Hà Thị Đức (2003), Giáo dục học đại cương, NXB Giáo dục, Hà Nội.
6. Chu Hoàng Mậu, Nguyễn Thị Tâm (2006), Giáo trình Di truyền học, NXB Giáo dục, Hà Nội.
TIẾNG ANH
7. Anderson, O. R. (1992). Some interrelationships between constructivist models of learning and current neurobiological theory, with implications for science education. Joumal of Reseach in Science Teaching, 19(10), 1037-1058.
8. Ausubel, D. P. (1963). The psychology of meaningful verbal learning. New York: Grune and Stratton.
9. Ausubel, D. P. (1968). Educational psychology: A cognitive view. New York: Holt, Rinehart and Winston.
10. Ausubel, D. P., Novak, J. D., & Hanesian, H. (1978). Educational psychology: A cognitive view (2nd ed.). New York: Holt, Rinehart and Winston.
11. Berk, L. E. & Winsler, A. (1995). Scaffolding children's learning: Vygotsky and early childhood education. Washington, D.C.: National Assocation for Education of Young Children.
12. Cañas, A. J., Carff, R., Hill, G., Carvalho, M., Arguedas, M., Eskridge, T., et al. (2005). Concept maps: Integrating knowledge and information visualization. In S.-O. Tergan & T. Keller (Eds.), Knowledge and information visualization: Searching for synergies (pp. 205-219). Heidelberg/NY: Springer Lecture Notes in Computer Science.
13. Cañas, A. J., Ford, K. M., Novak, J. D., Hayes, P., Reichherzer, T., & Suri, N. (2001). Online concept maps: Enhancing collaborative learning by using technology with concept maps. The Science Teacher, 68(4), 49-51.
14. Cañas, A. J., Hill, G., & Lott, J. (2003b). Support for constructing knowledge
models in CmapTools (Technical Report No. IHMC CmapTools 2003-02).
Pensacola, FL: Institute for Human and Machine Cognition.
15 Cañas, A. J., Hill, G., Lott, J., & Suri, N. (2003c). Permissions and access control in Cmap Tools (Technical Report No. IHMC Cmap Tools 2003-03). Pensacola, FL: Institute for Human and Machine Cognition.
16. Cañas, A. J., & Novak, J. D. (2005). A concept map-centered learning environment. Paper presented at the Symposium at the 11th Biennial Conference of the European Association for Research in Learning and Instruction (EARLI), Cyprus.
17. Johnson, D., Maruyama, G., Johnson, R., Nelson, D., & Skon, L. (1981). The effects of cooperative, competitive and individualistic goal structure on achievement: A meta-analysis. Psychological Bulletin, 89, 47-62.
18. Kirschner, P. A., Sweller, J. & Clark, R. E. (2006). Why minimal guidance during iInstruction does not work: an analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and iInquiry-based teaching. Educational Psychologist, 41(2), 75-86.
19. Mayer, R. E. (2004). Should There Be a Three-Strikes Rule Against Pure Discovery Learning? The Case for Guided Methods of Instruction. American Psychologist, 59(1), 14-19.
20. Mintzes, J. J., Wandersee, J. H., & Novak, J. D. (2000). Assessing science understanding: A human constructivist view. San Diego: Academic Press.
21. Nickerson, R. S. & Adams, M. J. (1997). Long-term memory for a common object. Cognitive Psychology, 11, 287-307.
22. Novak, J. D. (1977). A theory of education. Ithaca, NY: Cornell University Press. 23. Novak, J. D. (1990). Concept maps and vee diagrams: Two metacognitive tools
for science and mathematics education. Instructional Science, 19, 29-52.
24. Novak, J. D. (1993). Human constructivism: A unification of psychological and epistemological phenomena in meaning making. International Journal of Personal Construct Psychology, 6, 167-193.
25. Novak, J. D. (1998). Learning, creating, and using knowledge: Concept maps as facilitative tools in schools and corporations. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
26. Novak, J. D. (2002). Meaningful learning: The essential factor for conceptual change in limited or appropriate propositional hierarchies (liphs) leading to empowerment of learners. Science Education, 86(4), 548-571.
27. Novak, J. D. & Cañas, A. J. (2008). The Theory Underlying Concept Maps and How to Construct and Use Them. Florida Institute for Human and Machine Cognition, Pensacola Fl, 32502, www.ihmc.us.
28. Novak, J. D., & Gowin, D. B. (1984). Learning how to learn. New York, NY: Cambridge University Press.
29. Novak, J. D., & Wandersee, J. (1991). Coeditors, special issue on concept mapping. Journal of Research in Science Teaching, 28(10).
30. Penfield, W. & Perot, P. (1963).The Brain’s Record of Auditory and Visual Experience: A final Summary and Discussion. Brain, 86, 595-697.
31. Preszler, R. W. (2004). Cooperative concept mapping improves performance in biology. Journal of College Science Teaching, 33, 30-35.
32. Shepard, R. N. (1967). Recognition memory for words, sentences, and pictures.
Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, 6, 156-163.
33. Sperling, G. (1960). The information available in brief visual presentations,
Psychological Monographs: General and Applied, 74(11), 1-30.
35. Sweller, J., Krischner, P. A & Clark, R. E. (2007). Why minimally guided teaching techniques do not work: a reply to commentaries. Educational Psychologist, 42(2), 115-121.
36. Views - Cmap Tools/ Help/ Cmap Tools Help.
37. Vygotsky, L., & Cole, M. (1978). Mind in society: The development of higher psychological processes. Cambridge: Harvard University Press.