2.1 Phân tích nội dung phần hai: Sinh học tế bào Sinh học 10, THPT
2.1.2 Chuẩn kiến thức kỹ năng phải đạt trong phần hai: Sinh học tế bào
2.1.2.1 Theo chương trình của Bộ Giáo Dục và Đào tạo chuẩn kiến thức, kỹ năng phải đạt *Về kiến thức: Phần hai: Sinh học tế bào 1.Thành phần hóa học của tế bào.
-Nêu được các thành phần hóa học của tế bào.
-Kể tên được các nguyên tố cơ bản của vật chất sống, phân biệt được nguyên tố đại lượng và nguyên tố vi lượng.
-Kể tên được vai trò sinh học của nước đối với tế bào. -Nêu được cấu tạo hóa học của cacbonhyđrat, lipit,prôtêin, axit nucleêc và kể được các vai trò sinh học của chúng trong tế bào.
2. Cấu trúc của tế bào. 3.Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào. 4 Phân bào
-Mô tả được thành phần chủ yếu của một tế bào.
-Mô tả được cấu trúc tế bào vi khuẩn. Phân biệt được tế bào nhân sơ với tế bào nhân thực; tế bào thực vật với tế bào động vật.
-Mô tả được cấu trúc và chức năng của nhân tế bào, các bào quan (ribôxôm, ti thể, lạp thể, lưới nội chất...), tế bào chất, màng sinh chất.
-Nêu được các con đường vận chuyển các chất qua màng sinh chất. Phân biệt được các hình thức vận chuyển thụ động, chủ động, xuất bào và nhập bào.
-Phân biệt được thể nào là khuếch tán, thẩm thấu, dung dịch (ưu trương, nhược trương và đẳng trương.)
-Trình bày được sự chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào (năng lượng thế năng, động năng, chuyển hóa năng lượng, hơ hấp và quang hợp.)
-Nêu được q trình chuyển hóa năng lượng. Mơ tả được cấu trúc và chức năng của ATP.
-Nêu được vai trò của enzym trong tế bào, các nhân tố ảnh hưởng tới hoạt tính của enzym. Điều hòa hoạt động trao đổi chất.
-Phân biệt được từng giai đoạn chính của q trình quang hợp và hơ hấp.
-Mơ tả được chu kì tế bào.
-Nêu được những diễn biến cơ bản của nguyên phân, giảm phân.
*Về kĩ năng:
-Sưu tầm tài liệu, hình ảnh về tế bào.
-Nhận biết được một số thành phần hóa học của tế bào. -Làm được thí nghiệm co và phản co nguyên sinh. -Làm được một số thí nghiệm về enzym.
-Quan sát tiêu bản phân bào.
-Biết lập bảng so sánh nguyên phân, giảm phân. *Về thái độ:
-Về ý thức: Ứng dụng kiến thức trao đổi chất và năng lượng , sinh trưởng, phát triển vào việc bảo vệ môi trường.
2.1.2.2 Cấu trúc nội dung phần Sinh học tế bào, sinh học10(chương trình cơ bản)
Sau khi học phần một Các cấp độ tổ chức của thế giới sống, HS đã nhìn thấy được vị trí quan trọng của tế bào trong thế giới sống, là đơn vị cơ bản cấu tạo nên mọi cơ thế sống.
Sang phần hai Sinh học tế bào, sinh học 10 chia thành 4 chủ đề gồm 19 bài, được xây dựng trên quan điểm cấu trúc hệ thống. Đây là kiến thức chủ chốt, cốt lõi trong chương trình sinh học. Mọi phản ứng sinh học đều bắt đầu từ cấp độ phân tử diễn ra trong tế bào.
Tế bào là một cấp độ tổ chức của thế giới sống vì tế bào thể hiện đầy đủ các đặc tính của một cấp độ tổ chức sống. Từng đặc tính đó thể hiện trong cấu trúc và hoạt động sống của tế bào:
-Trao đổi chất và năng lượng:
+Các chất trao đổi qua màng sinh chất, thơng qua các hình thức vận chuyển thụ động, chủ động, xuất bào, nhập bào.
+Trao đổi chất và năng lượng được thực hiện thông qua quá trình quang hợp ở các tế bào có chứa hệ sắc tố. Q trình hơ hấp, tỏa nhiệt do hoạt động hơ hấp.
+Q trình đồng hóa (tổng hợp các chất), dị hóa (phân giải các chất) của tế bào.
-Sinh trưởng và phát triển:
+Tế bào có khả năng sinh trưởng và phát triển nhờ các bào quan thực hiện các chức năng trao đổi chất và năng lượng.
+Trong tế bào xảy ra các quá trình tự sao, phiên mã, dịch mã...làm cho tế bào tăng về kích thước, khồi lượng.
-Sinh sản:
+Khi các tế bào tăng đến một khối lượng và kích thước nhất định, chúng sẽ tiến hành phân chia.
+Phân chia theo kiểu phân đôi (đối với tế bào nhân sơ) +Phân chia theo kiểu gián phân (đối với tế bào nhân thực) -Cảm ứng và thích nghi:
+Tế bào có khả năng thu nhận thơng tin dưới dạng các tín hiệu hóa học để điều chỉnh các hoạt động sống nhờ màng tế bào.
+Tế bào có khả năng tiếp nhận các chất từ môi trường một cách có chọn lọc thơng qua q trình vận chuyển các chất có chọn lọc qua màng tế bào.
+Tính cảm ứng được thể hiện rõ ở các vi khuẩn, động vật nguyên sinh. -Là hệ thống có tổ chức cao:
Từ các nguyên tử tạo nên các phân tử, từ các phân tử tạo nên các bào quan, nhiều bào quan tạo nên tế bào. Sự sắp xếp các bào quan theo một trật tự nhất định tạo nên một hệ thống toàn vẹn là hệ tế bào. Trong đó, mỗi thành phần của tế bào đảm nhận một chức năng nhất định.
Các đặc điểm sống ở cấp độ tế bào do các phân tử cấu tạo nên tế bào quy định. Sự tương tác giữa các đại phân tử bên trong tế bào tạo nên sự sống. -Là hệ thống có tính thống nhất điển hình:
Sự thống nhất cao độ giữa cấu trúc và chức năng tạo nên một hệ thống hồn chỉnh có tính độc lập tương đối. Từ các cơ thể đơn bào đến cơ thể đa
bào, một số tế bào của cơ thể đa bào (tế bào bạch cầu ở động vật) có tính độc
2.2. Phân tích sự phát triển khái niệm trong phần hai: Sinh học tế bào- Sinh học 10
Phần Sinh học tế bào được nghiên cứu ở lớp 10 với quan điểm là một cấp độ tổ chức sống. Trong đó bao gồm nhiều cấp độ trung gian từ phân tử, đại phân tử, bào quan. Trong mỗi cấp độ phân tử, đại phân tử, bào quan, tế bào đều được xét về hai khía cạnh: cấu trúc và hoạt động sống. Trong mỗi khía cạnh đều được nghiên cứu theo quan điểm tiếp cận hệ thống nghĩa là xét một vấn đề nào đó ln đặt nó trong mối quan hệ cấp bậc và quan hệ ngang hàng. Như vậy Sinh học tế bào là cơ sở để hiểu được Sinh học cơ thể.
2.2.1. Các loại khái niệm trong phần sinh học tế bào
Bài Các khái niệm cấu trúc Các khái niệm chức năng
Bài 3: Các nguyên tố hóa học và nước
-Nguyên tố hóa học: nguyên tố đa lượng, nguyên tố vi lượng.
-Hợp chất hóa học:
+Hợp chất vơ cơ: nước, muối khoáng.
+Hợp chất hữu cơ: Cacbonhyđrat, Lipit, Prôtêin, axitnuclêic
-Cấu tạo các đại phân tử hữu cơ.
-Cấu tạo các enzym, vitamin, hoocmon...
-Dung mơi hịa tan các chất, môi trường của các phản ứng sinh hóa.
Bài 4:
Cacbonhyđrat và Lipit
-Đường: +đường đơn (glucôzơ, fructôzơ, galactôzơ) +đường đôi (saccarôzơ, latôzơ, mantôzơ) +đường đa
-Cấu trúc tế bào, dự trữ năng lượng.
-Cấu tạo sắc tố, hoocmôn, vitamin.
(xenlulôzơ, tinh bột, glicôgen)
-Lipit: +mỡ, dầu, sáp +Photpholipit, stêrôit, sắc tố, vitamin. Bài 5: Prôtêin -Protein, axitamin, nhóm
amin, nhóm cacboxyl, gốc hydrocacbon.
-Polipeptit, liên kết peptit, xoắn anpha, gấp bêta,
-Cấu trúc tế bào, cơ thể -Dự trữ, vận chuyển, thụ thể, bảo vệ, xúc tác... Bài 6: Axitnuclêic -Axitnuclêic, nuclêôtit, axitphotphoric, đường đêôxiribôzơ, đường ribôzơ, bazơnitơ(ađênin, timin, guanin, xitôzin)
-mARN, tARN, rARN
-Mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
-Truyền đạt và dịch thông tin di truyền từ ADN sang prôtêin Bài 7: Tế bào nhân sơ -Màng sinh chất, tế bào chất, vùng nhân. -Hạt dự trữ, Ribôxôm, ADN vịng.
-Thành tế bào, lơng, roi, vỏ nhày, peptidơglican. -Thực hiện các chức năng sống, quy định hình dạng tế bào. Bài 8+9+10: Tế bào nhân thực -Màng sinh chất, tế bào chất, nhân.
-Khung xương tế bào, ti thể, lục lạp, lưới nội chất, bộ máy gôngi, ribôxôm, không bào, lizôxôm, màng nhân,
-Điều khiển hoạt động sống. -Tổng hợp Protêin tiết ra ngồi TB hoặc Prơtêin cấu tạo màng sinh chất.
-Tổng hợp Lipit, chuyển hóa đường, phân giải chất độc
nhân con, chất nhiễm sắc, thành tế bào, chất nền ngoại bào. hại. -Tổng hợp Prôtêin trong TB -Lắp ráp, đóng gói, phân phối sản phẩm của tế bào. -Diễn ra quang hợp, sản xuất chất hữu cơ.
-Diễn ra hô hấp cung cấp năng lượng cho TB
-Chứa chất dự trữ, chất phế thải, hút nước cho TB.
-Thủy phân các tế bào già, các chất không cần thiết cho TB.
-Quy định hình dạng TB và là nơi neo đậu các bào quan. -Vận chuyển các chất có chọn lọc với mơi trường jbên ngồi, thụ thể thu nhận thông tin
-Bảo vệ tế bào, liên kết các tế bào tạo thành mô.
Bài 11: Vận chuyển các chất qua màng sinh chất -Vận chuyển thụ động, vận chuyển chủ động. -Biến dạng màng TB, không biến dạng màng TB. -Thẩm thấu, khuếch tán, Photpholipit kép, kệnh Prôtêin, kênh aquapôrin,
-Vận chuyển nước và các chất cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào.
xuất bào, nhập bào. -Thực bào, ẩm bào. Bài 13: Khái quát về năng lượng và chuyển hóa vật chất
-Năng lượng, động năng, thế năng.
-Hóa năng, nhiệt năng, điện năng. -ATP (ađênôzin triphôtphat): bazonito ađênin, nhóm photphat, đường ribơzơ. -Chuyển hóa vật chất, chuyển hóa năng lượng. -Đồng hóa, dị hóa.
-Cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống(vận chuyển chủ động các chất qua màng TB, hoạt động co cơ...) -Tổng hợp và phân giải các chất.
-Tích lũy và giải phóng năng lượng. Bài 14: Enzym và vai trò của enzym trong q trình chuyển hóa vật chất
-Enzym, cơ chất, trung tâm hoạt động. -Xúc tác sinh học, tính đặc thù. -Các yếu tố : nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất, chất ức chế, chất hoạt hóa, nồng độ enzym. -Tăng tốc độ phản ứng. -Điều hịa chuyển hóa vật chất thơng qua điều khiển hoạt tính enzym.
Bài 16: Hô hấp tế bào
-Chuyển đổi năng lượng. -Nguyên liệu hữu cơ, ATP, CO2, H2O.
-Đường phân, chu trình Crep, chuooixi truyền electron.
-Phản ứng oxi hóa khử.
-Giải phóng năng lượng từng phần phụ thuộc nhu cầu năng lượng của tế bào.
-Glucozo, Axit piruvic, axetin- CoA, NADH, FADH2,
Bài 17: Quang hợp
-Chuyển hóa năng lượng ánh sáng mặt trời.
-CO2, cacbonhyđrat, ribulôzơ 1-5điphôtphat, hợp chất 3Cacbon, AlPG, tinh bột, saccarôzơ, ATP.
-Pha sáng, pha tối. -Tilacoit, strôma
-Biến đổi quang năng thành hóa năng.
-Tổng hợp các sản phẩm hữu cơ cho tế bào.
Bài 18: Chu kỳ tế bào và quá trình nguyên phân
-Kỳ trung gian: pha G1, pha S, pha G2.
-Kỳ phân bào: kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối.
-Thoi phân bào, trung thể, nhiễm sắc thể đơn, nhiễm sắc thể kép.
-Giúp cơ thể thực hiện các chức năng sinh sản, sinh trưởng và tái sinh các mô, các bộ phận tổn thương. -Giúp cơ thể sinh trưởng và phát triển bình thường.
Bài 19: Giảm phân
-Giảm phân I, giảm phân II, tiếp hợp và trao đổi đoạn nhiễm sắc thể.
-Giảm phân kết hợp với thụ tinh và nguyên phân giúp duy trì bộ nhiễm sắc thể đặc trưng và ổn định cho loài.
2.2.2 Các hướng phát triển khái niệm tế bào
Từ khái niệm tế bào được mở rộng dần theo các hướng sau: -Cấu trúc sống.
-Chức năng sống.
*Trong cấu trúc sống lại phát triển và đi sâu: +Thành phần hóa học
+Các bào quan trong tế bào chất +Thành phần tế bào
+Các loại tế bào
*Trong chức năng sống lại phát triển và đi sâu:
+Chức năng sống của các bào quan: trong tế bào chất, trong nhân, màng tế bào
+Chức năng sống của tế bào
+Chức năng trao đổi chất:Đồng hóa (quang hợp) Dị hóa (hơ hấp) +Chức năng sinh trưởng của tế bào
+Chức năng sinh sản của tế bào Có thể hệ thống dưới dạng sơ đồ sau:
Tế bào
Thành phần hóa học Cấu trúc Chuyển hóa VC và
năng lượng
Phân bào
HC vô cơ HC hữu cơ Kỳ phân
bào Kỳ trung gian Quang hợp Hô hấp Nhân Màng Nước Muối khống Cacbon hyđrat Lipit Prơtêin Axitnuclêic Lipit Photpho Bào tương Bào quan Pha sáng Pha tối Đường phân Chu trình Crep Chuỗi truyền electron Pha G1 Nguyên phân Tế bào chất Màng nhân Chất nhân Pha S Pha G2 Giảm phân
Theo chủ đề học tập, các khái niệm được phát triển như sau Các khái niệm trong chủ đề: Thành phần hóa học của tế bào
Thành phần hóa học của tế bào
Nguyên tố hóa học Hợp chất hóa học
Nguyên tố vi lượng Nguyên tố đa lượng Hợp chất hữu cơ Hợp chất vô cơ
Cacbonhydrat Lipit Protein Axit nucleic Các chất cần thiết Nước Fe Mg Ca Bo I Mn O2 CO2 NH3
*Chủ đề: Cấu trúc tế bào – Cấu trúc tế bào ở mức bào quan. (gồm 6 bài từ bài 7 đến bài 12.)
Sang đến chủ đề này đã phác họa cho học sinh bức tranh toàn cảnh về sự liên kết các thành phần hóa học đã tạo nên các bào quan của tế bào. Trong chương này HS được nghiên cứu sự phù hợp giữa cấu trúc với chức năng của mỗi bào quan và giữa các bào quan trong tế bào. Do cấu trúc đã tạo nên tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực.
Các khái niệm về cấu trúc:
-Tế bào nhân sơ: thành tế bào, màng sinh chất, tế bào chất, vùng nhân. -Tế bào nhân thực: màng sinh chất, lưới nội chất, thể gôngi, ribôxôm, ti thể, lạp thể (tế bào thực vật), trung thể (tế bào động vật), lizôxôm...
Các khái niệm về chức năng tương ứng với cấu trúc các bào quan: -Chức năng di truyền: nhân, ribôxôm, khung xương tế bào, trung thể. -Chức năng chuyển hóa năng lượng: ti thể, lục lạp.
-Chức năng tổng hợp và vận chuyển các chất: lưới nội chất, bộ máy gôngi, lizôxôm.
-Chức năng trao đổi chất và thông tin: màng sinh chất. -Chức năng bảo vệ: thành tế bào.
Như vậy ở chủ đề này, HS được học các khái niệm về cấu trúc và chức năng của các thành phần hóa học của tế bào nói chung, đồng thời được nghiên cứu cấu trúc, chức năng và mối quan hệ của cấu trúc và chức năng của các bào quan.
Cấu trúc tế bào
TB nhân sơ TB nhân thực
Vùng nhân Màng tế bào Cấu trúc bên ngoài màng tế bào Tế bào chất Nhân Ribô xôm Bộ máy gông i Ti thể Lục lạp Không bào Lưới nội chất Lizôxôm Khung Xương TB Thành TB Lông, roi… Nhân tế bào
*Chủ đề: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào (gồm 5 bài từ bài 13 đến bài 17).
Trong chủ đề này, HS hiểu rõ hơn khái niệm về năng lượng, các nguyên lí chuyển hóa năng lượng trong tế bào, đặc biệt là khái niệm “đồng tiền năng lượng” của tế bào.
Cũng trong chủ đề này, HS sẽ được nghiên cứu sự vận động của các hợp chất vơ cơ, hữu cơ. Đó chính là q trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào với sự tham gia của prôtêin (thành phần cấu tạo nên tế bào) đóng vai trị là enzym tham gia xúc tác các phản ứng sinh hóa trong tế bào. Đồng thời HS cũng tìm hiểu sâu về cấu trúc, cơ chế hoạt động, các yếu tố ảnh hưởng , vai trị và đặc tính của enzym
Ở mức khái quát, các khái niệm cơ bản về chuyển hóa vật chất và năng lượng ở cấp độ tế bào được phát triển dần như sau:
Năng lượng, các dạng năng lượng, các trạng thái năng lượng, đồng tiền năng lượng
Chuyển hóa vật chất, đồng hóa, dị hóa, enzym (Cấu trúc, đặc điểm hoạt động, điều kiện hoạt động).
Chuyển hóa năng lượng từ dạng quang năng sang dạng hóa năng cùng với chuyển hóa vật chất CO2,H2O thành đường glucozo là quang hợp.
Chuyển hóa năng lượng hóa học thành ATP và chuyển hóa vật chất ở dạng hợp chất phức tạp thành các dạng khác nhau là hô hấp.
Trong khái niệm hô hấp nảy sinh các khái niệm : đường phân, chu trình Crep, chuỗi truyền electron.
Trong khái niệm quang hợp nảy sinh khái niệm: pha sáng, pha tối, chu trình Canvin.
Như vậy, trong chủ đề này các khái niệm về các dạng năng lượng, enzym, sự chuyển hóa vật chất, trao đổi năng lượng, hô hấp, quang hợp được