Xác định trình tự và số lượng các loại nuclêôtit trên mỗi mạch pôlinuclêôtit của thân tử ADN.. Hướng dẫn và công thức: - Xác định trình tự nuclêôtit trên mỗi mạch của phân tử ADN dựa và
Trang 1PHẦN A LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Năm học 2005 – 2006 là năm đầu tiên BGD chính thức đưa vào áp dụngđại trà sách giáo khoa sinh học 9 nói riêng và bộ SGK lớp 9 nói chung theochương trình đổi mới Trong chương trình SGK sinh học 9 có đưa vào các kiếnthức về Di truyền và Biến dị Do đó đòi hỏi học sinh phải nắm được các kiến thức
cơ bản về lai một cặp và hai cặp tính trạng của Menđen; nhiễm sắc thể; ADN vàgen; ARN…, đồng thời biết vận dụng lý thuyết vào giải các dạng bài tập này Tuynhiên do phân phối chương trình quy định thời gian dành cho việc vận dụng vàogiải bài tập rất ít hoặc thậm chí không có nên giáo viên và học sinh không có đủthời gian để thực hành giải các dạng bài tập này trên lớp cũng như trong việc dạybồi dưỡng học sinh giỏi Trong khi đó đề thi học sinh giỏi Sinh lớp 9, thi tuyểnsinh vào lớp 10… luôn đòi hỏi học sinh phải biết giải các dạng toán này Mặt khácđây cũng chính là các dạng toán cơ bản để giúp học sinh có đủ cơ sở khi lên họccấp THPT Chính vì thế, tôi làm đề tài này nhằm giúp giáo viên có thêm thông tin
về các dạng toán cơ bản trong chương trình Sinh học ở bậc THCS để vận dụng vàoviệc dạy trên lớp, dạy học tự chọn cũng như dạy bồi dưỡng học sinh giỏi trong cácnhà trường
Trang 2PHẦN B NỘI DUNG ĐỀ TÀI PHẦN 1 DI TRUYỀN PHÂN TỬ.
A CẤU TẠO ADN:
I TÓM TÁT KIẾN THỨC CƠ BẢN:
- Phân tử ADN (axit đêôxiribônuclêic) có kích thước và khối lượng lớn; có cấu tạo
đa phân, tức do nhiều dơn phân hợp lại
- Mỗi đơn phân là một nuclêôtit có chiều dài 3,4A0 và có khối lượng trung bình là300đvC Có 4 loại nuclêôtit là A (ađênin), T (timin), G (guanin) và X ( xitôzin)
- Các nuclêôtit liên kết nhau tạo thành 2 mạch pôlinuclêôtit Các nuclêôtit trên haimạch của ADN liên kết theo từng cặp, gọi là nguyên tắc bổ sung:
A liên kết với T bằng 2 liên kết hyđrô
G liên kết với X bằng 3 liên kết hyđrô
- Bốn loại nuclêôtit sắp xếp với thành phần, số lượng và trật tự khác nhau tạo choADN vừa có tính đa dạng vừa có tính đặc thù
II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI:
DẠNG 1 Tính chiều dài, số lượng nuclêôtit và khối lượng của phân tử ADN.
Mỗi nuclêôtit dài 3,4A0 và có khối lượng trung bình là 300đvC, nên:
L = 3,4A 0 N = M= N 300đvC
Trang 32 Bài tập và hướng dẫn giải:
Bài 1 Có hai đoạn ADN:
- Đoạn thứ nhất có khối lượng là 900.000đvC
- Đoạn thứ hai có 2400 nuclêôtit
Cho biết đọan ADN nào dài hơn và dài hơn bao nhiêu?
GIẢI
- Xét đoạn ADN thứ nhất:
Số lượng nuclêôtit của đoạn:
Chiều dài của đoạn ADN:
L = 3,4A0 = 3,4A0 = 5100A0
- Xét đoạn ADN thứ hai:
Chiều dài của đoạn ADN:
L = 3,4A0 = 3,4A0 = 4080A0
Vậy đoạn ADN thứ nhất dài hơn đoạn AND thứ hai:
5100A0 - 4080A0 = 1020A0
Bài 2 Gen thứ nhất có chiều dài 3060A0 Gen thứ hai nặng hơn gen thứ nhất36000đvC Xác định số lượng nuclêôtit của mỗi gen
Trang 4- Suy ra tương quan tỉ lệ các loại nuclêôtit trong phân tử ADN:
2 Bài tập và hướng dẫn giải:
Bài 1 Một gen dài 0,408micrômet và có số nuclêôtit loại G bằng 15% Xác định
số lượng và tỉ lệ từng loại nclêôtit của gen
Trang 5G = X = 15% x 2400 = 360 ( nu).
Bài 2 Gen thứ nhất có 900G bằng 30% tổng số nuclêôtit của gen.
Gen thứ hai có khối lượng 900000đvC
Hãy xác định gen nào dài hơn
GIẢI
- Xét gen thứ nhất:
Số lượng nuclêôtit của gen thứ nhất:
N = 900 x = 3000 ( nu)
Chiều dài của gen thứ nhất:
L = 3,4A0 = 3,4A0 = 5100A0
- Xét gen thứ hai:
Số lượng nuclêôtit của gen thứ hai:
N = = = 3000 ( nu)
Chiều dài của gen thứ hai:
L = 3,4A0 = 3,4A0 = 5100A0
Vậy hai gen có chiều dài bằng nhau
DẠNG 3 Xác định trình tự và số lượng các loại nuclêôtit trên mỗi mạch
pôlinuclêôtit của thân tử ADN.
1 Hướng dẫn và công thức:
- Xác định trình tự nuclêôtit trên mỗi mạch của phân tử ADN dựa và NTBS: Atrên mạch này liên kết với T trên mạch kia và G trên mạch này liên kết với X trênmạch kia
Trang 6- Gọi A1, T1, G1, X1 lần lượt là số nuclêôtit mỗi loại trên mạch thứ nhất và A2, T2,
G2, X2 lần lượt là số nuclêôtit mỗi loại trên mạch thứ hai
Dựa vào NTBS, ta có:
A 1 = T 2 T 1 = A 2
G 1 = X 2 X 1 = G 2
A = T = A 1 + A 2 G = X = G 1 + G 2
2 Bài tập và hướng dẫn giải:
Bài 1 Một đoạn của phân tử ADN có trật tự các nuclêôtit trên mạch đơn thứ nhất
như sau:
…AAT-AXA-GGX-GXA-AAX-TAG…
a Viết trật tự các nuclêôtit trên mạch đơn thứ hai của đọan ADN
b Xác định số lượng từng loại nuclêôtit của mỗi mạch và của đọan ADN đã cho
GIẢI
a Trật tự các nuclêôtit trên mạch đơn thứ hai của đọan ADN :
…TTA-TGT-XXG-XGT-TTG-ATX
b Số lượng từng loại nuclêôtit của mỗi mạch và của đọan ADN
Theo đề bài và theo NTBS, ta có số nuclêôtit trên mỗi mạch:
a Số lượng từng loại nuclêôtit của cả gen
b Số lượng từng loại nuclêôtit của mỗi mạch gen
Trang 7a Số lượng từng loại nuclêôtit của cả gen:
Tổng số nuclêôtit của gen:
b Số lượng từng loại nuclêôtit của mỗi mạch gen:
Theo đề bài và theo NTBS, ta có:
T1 = A2 = 300 ( nu)Suy ra A1 = T2 = A – A2 = 750 – 300 = 450 (nu)
G1 = X2 = 250 ( nu)Suy ra X1 = G2 = G – G1 = 750 – 250 = 500 (nu)
DẠNG 4 Tính số liên kết hyđrô của phân tử ADN
1 Hướng dẫn và công thức:
Trong phân tử ADN:
- A trên mạch này liên kết với T trên mạch kia bằng 2 liên kết hyđrô
- G trên mạch này liên kết với X trên mạch kia bằng 3 liên kết hyđrô
Gọi H là số liên kết hyđrô của phân tử ADN
H = ( 2 x số cặp A-T) + ( 3 x số cặp G-X)
Hay: H = 2A + 3G
2 Bài tập và hướng dẫn giải:
Bài 1 Một gen có 2700 nuclêôtit và có hiệu số giữa A với G bằng 10% số
nuclêôtit của gen
Trang 8a Tính số lượng từng loại nuclêôtit của gen.
b Tính số liên kết hyđrô của gen
Bài 2 Một gen có 2720 liên kết hyđrô và có số nuclêôtit loại X là 480 Xác định:
a Số lượng từng loại nuclêôtit của gen
b Chiều dài của gen
Trang 9A = T = 640(nu) ; G = X = 480(nu).
a Chiều dài của gen:
Số lượng nuclêôtit trên một mạch của gen:
= A + G = 480+ 640 = 1120(nu)
Chiều dài của gen:
L = 3,4A0 = 1120 x 3,4A0 = 3808A0
B CƠ CHẾ NHÂN ĐÔI ADN.
I TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN:
Dưới tác dụng của men, hai mạch đơn của phân tử ADN lần lượt tách cácliên kết hyđrô từ đầu này đến đầu kia Khi ấy, các nuclêôtit tự do của môi trườngnội bào lần lượt di chuyển vào và liên kết với các nuclêôtit của hai mạch đơn theoNTBS:
- A của mạch liên kết với T của môi trường
- T của mạch liên kết với A của môi trường
- G của mạch liên kết với X của môi trường
- X của mạch liên kết với G của môi trường
Kết quả từ một phân tử ADN mẹ hình thành 2 phân tử ADN con giống hệtnhau và giống với ADN mẹ Trong mỗi phân tử ADN con có một mạch đơn nhận
từ ADN mẹ và một mạch đơn còn lại được liên kết từ các nuclêôti của môi trường
Quá trình nhân đôi của ADN còn gọi là quá trình tự sao
II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI.
DẠNG 1 Tính số lần nhân đôi của ADN và số phân tử ADN được tạo ra qua
quá trình nhân đôi.
1 Hướng dẫn và công thức:
Phân tử ADN thực hiện nhân đôi:
Trang 10Số lần nhân đôi Số ADN con
Gọi x là số lần nhân đôi của ADN thì số phân tử ADN được tạo ra là: 2x
2 Bài tập và hướng dẫn giải:
Bài 1 Một gen nhân đôi một số lần và đã tạo được 32 gen con Xác định số lần
nhân đôi của gen
GIẢI
Gọi x là số lần nhân đôi của gen, ta có số gen con tạo ra là:
2x = 32 = 25
Suy ra x = 5
Vậy gen đã nhân đôi 5 lần
Bài 2 Một đoạn phân tử ADN có trật tự các nuclêôtit trên một mạch đơn như sau:
-T-A-G-T-X-G-X-A-T-b Hai đoạn ADN mới:
Theo đề và theo NTBS, đọan ADN đã cho có trật tự các cặp nuclêôtit nhưsau:
Trang 11
-A-T-X-A-G-X-G-T-A-Hai đoạn ADN mới giống hệt đoạn ADN đã cho:
-T-A-G-T-X-G-X-A-T T-A-G-T-X-G-X-A-T-
-A-T-X-A-G-X-G-T-A-DẠNG 2 Tính số lượng nuclêôtit môi trường cung cấp cho ADN nhân đôi.
1 Hướng dẫn và công thức:
Nếu x là số lần nhân đôi của ADN thì:
- Tổng số nuclêôtit môi trường cung cấp:
= ( 2x – 1) NADN
- Số lượng nuclêôtit từng loại môi trường cung cấp:
Amt = Tmt = ( 2x – 1) NADN
Gmt = Xmt = ( 2x – 1) NADN
2 Bài tập và hướng dẫn giải:
Bài 1 Mạch 1 của gen có 200A và 120G; mạch 2 của gen có 150A và 130G
Gen đó nhân đôi 3 lần liên tiếp
Xác định từng lọai nuclêôtit môi trường cung cấp cho gen nhân đôi
Trang 12Bài 2 Gen có 600A và có G = A Gen đó nhân đôi một số đợt, môi trường cung
cấp 6300G
a Xác định số gen con được tạo ra
b Xác định số liên kết hyđrô của gen
Số gen con được tạo ra là: 2x = 7 + 1 = 8 gen
b Số liên kết hyđrô của gen:
2 Bài tập và hướng dẫn giải.
Bài 1 Một gen nhân đôi 3 lần phá vỡ tất cả 22680 liên kết hyđrô, gen đó có
360A
a Tính số lượng từng loại nuclêôtit của gen
Trang 13b Tính số liên kết hyđrô có trong các gen con tạo ra.
GIẢI
a Số lượng từng loại nuclêôtit của gen:
Gọi H là số liên kết hyđrô của gen, áp dụng công thức tính số liên kết hyđrô
bị phá trong nhân đôi của gen:
( 2x – 1) H = ( 23 – 1) H = 22680
Suy ra: H = = 3240 liên kết
H = 2A + 3G hay ( 2 x 360) + 3G = 3240
Vậy số lượng từng loại nuclêôtit của gen là:
A = T = 360 (nu)
G = X = 840 ( nu)
b Số liên kết hyđrô có trong các gen con tạo ra:
Số gen con tạo ra:
Trong quá trình nguyên phân, NST có những hoạt động mang tính chất chu
kì như tháo xoắn, nhân đôi, xếp trên mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc, phân li vềcác cực của tế bào,…
Trang 14Dưới đây là bảng khái quát về số NST, số crômatit và số tâm động trong mỗi tế
bào trong dựa trên lí thuyết về biến đổi và hoạt động của NST trong nguyên phân:
Kì
Cấu trúc
Trunggian
CuốiTBchưa tách
2nkép
2nkép
4nđơn
4nđơn
2nđơn
2 Tính số lần nguyên phân, số TB con được tạo ra, số NST môi trường cung
cấp cho các TB nguyên phân và số NST có trong các TB con được tạo ra sau
nguyên phân.
a Nếu có 1 tế bào mẹ (2n) tiến hành nguyên phân x lần, thì:
- Số TB con được tạo ra sau nguyên phân = 2x
- Số NST có trong các TB con = 2x 2n
- Số NST môi trường cung cấp cho TB nguyên phân = ( 2x -1).2n
b Nếu có a tế bào mẹ (2n) tiến hành nguyên phân x lần bằng nhau, thì:
- Số TB con được tạo ra sau nguyên phân = a.2x
- Số NST có trong các TB con = a 2x 2n
- Số NST môi trường cung cấp cho TB nguyên phân = ( 2x -1).a.2n
c Nếu có a tế bào mẹ (2n) tiến hành nguyên phân x lần không bằng nhau là
x 1 , x 2 , x 3 ,…x a , thì:
- Số TB con được tạo ra sau nguyên phân = 2X1 + 2X2+…+ 2Xa
- Số NST có trong các TB con = (2X1 + 2X2+…+ 2Xa ).2n
Trang 15- Số NST môi trường cung cấp cho TB nguyên phân = ( 2X1 -1).2n + ( 2X2
b Tổng số TB con do 3 hợp tử tạo ra
c Tổng số NST môi trường cung cấp cho hai hợp tử B và C nguyên phân
GIẢI
a Xác định ba hợp tử A, B, C cùng hay khác loài
Gọi 2nA, 2nB, 2nC lần lượt là số NST có trong mỗi hợp tử A, B, C
Trang 16c Tổng số NST môi trường cung cấp cho hai hợp tử B và C nguyên phân:
- Số NST môi trường cung cấp cho hợp tử B nguyên phân:
Trang 17- Số trứng được tạo ra = số noãn bào bậc 1
- Số thể định hướng = 3 lần số noãn bào bậc I
- Số NST trong mỗi loại giao tử ( hoặc trong các thể định hướng) được tạo
ra = số lượng mỗi loại TB trên nhân với n NST.
2 Tính số hợp tử được tạo thành và hiệu suất thụ tinh của giao tử:
- Trong thụ tinh, mỗi tinh trùng kết hợp với 1 trứng tạo ra một hợp tử
Nên:
Số hợp tử = Số trứng thụ tinh = Số tinh trùng thụ tinh.
- Hiệu suất thụ tinh( HSTT) của giao tử một giới nào đó là tỉ lệ giữa số giao
tử giới đó được thụ tinh so với tổng số giao tử của giới đó tham gia vào quá trìnhthụ tinh
HSTT của trứng = (Số trứng được thụ tinh : tổng số trứng tham gia thụ tinh) x 100%
HSTT của tinh trùng = (Số tinh trùng được thụ tinh : tổng số tinh trùng tham gia thụ tinh) x 100%
II BÀI TẬP ÁP DỤNG.
Bài 1 Có 10 TB mầm của một chuột cái ( 2n =40) đều nguyên phân 2 lần Các TB
con đều trở thành noãn bào bậc 1 và qua giảm phân tạo trứng
a Tính số lượng trứng đã được tạo ra trong quá trình trên và số NST trongcác trứng đó
b Tính số thể định hướng tạo ra và số NST có trong các thể định hướng
GIẢI
a Số trứng và số NST trong các trứng:
Số noãn bào bậc 1 = Số TB con sau nguyên phân:
a.2x = 10.22 = 40
Số trứng được tạo ra = Số noãn bào bậc 1 = 40
số NST có trong các trứng được tạo ra:
Trang 1840 n = 40 = 800 (NST).
b Số thể định hướng tạo ra và số NST có trong các thể định hướng:
Số thể định hướng được tạo ra = 3 lần số noãn bào bậc I:
a Xác định số lượng noãn bào bậc 1
b Số hợp tử được tạo thành là bao nhiêu?
c Giả sử trong quá trình trên đã có sự tham gia của số tinh trùng được tạo
ra từ 16 tinh bào bậc 1
Hãy tính hiệu suất thụ tinh của tinh trùng
GIẢI
a Số noãn bào bậc 1:
Gọi a là số noãn bào bậc 1 = số trứng được tạo ra
Số NST có trong các trứng được tạo ra là :
Trang 19c Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng:
Số tinh trùng tham gia thụ tinh = 4 lần số tinh bào bậc 1:
4 x 16 = 64Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng là:
x 100% = 9,375%
PHẦN 3 CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN
A LAI MỘT CẶP TÍNH TRẠNG THEO ĐỊNH LUẬT ĐỒNG TÍNH VÀ PHÂN TÍNH CỦA MEN.
b.Định luật phân tính ( còn gọi là định luật phân li):
Khi lai hai cơ thể bố mẹ thuần chủng khác nhau về một cặp tính trạng tương phảnthì các cơ thể lai ở thế hệ thứ hai (F2) có sự phân li kiểu hình với tỉ lệ xấp xỉ 3 trội :
1 lặn
2 Điều kiện nghiệm đúng của định luật đồng tính và định luật phân tính:
a Điều kiện nghiệm đúng của định luật đồng tính:
- Thế hệ xuất (P) phải thuần chủng về cặp tính trạng đem lai
- Mỗi gen qui định một tính trạng
- Tính trội phải là trội hoàn toàn
B Điều kiện nghiệm đúng của định luật phân tính:
- Gồm 3 điều kiện như ở định luật đồng tính
Trang 20- Số lượng cá thể F2 phải đủ lớn thì tỉ lệ phân tính mới gần đúng với tỉ lệ3trội: 1 lặn.
FB 1Aa : 1aa ( phân tính)
4 Hiện tượng di truyền trung gian (Tính trội không hoàn toàn):
Là hiện tượng di truyền mà gen trội lấn át không hoàn toàn gen lặn, dẫn đếnthế hệ dị hợp bộc lộ kiểu hình trung gian giữa bố và mẹ
Thí dụ: Cho cây hoa dạ lan thuần chủng có hoa đỏ với cây hoa thuần chủng
có hoa trắng thu được F1 đồng loạt có màu hoa hồng
Nếu tiếp tục cho F1 lai với nhau, F2 có tỉ lệ kiểu hình xấp xỉ 1 hoa đỏ : 2 hoa hồng :
1 hoa trắng
5 Các sơ đồ lai có thể gặp khi lai một cặp tính trạng:
Trang 21(1 trội : 1 trung gian).
Ghi chú: Các tỉ lệ kiểu hình trong dấu ngoặc dùng trong bảng nêu trên
nghiệm đúng khi tính trội không hoàn toàn.
6 Các kí hiệu thường dùng:
P: thế hệ bố mẹ
F: thế hệ con lai ( F1 thế hệ con thứ nhất, F2 thế hệ con thứ hai )
FB: thế hệ con lai phân tích
G: giao tử (GP: giao tử của P, GF1: giao tử của F1 )
Dấu nhân (X): sự lai giống
♂: đực ; ♀: cái
Trang 22II PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP:
Thường gặp hai dạng bài tập, tạm gọi là bài toán thuận và bài toán nghịch
1 Dạng 1: Bài toán thuận.
Là dạng bài toán đã biết tính trội, tính lặn, kiểu hình của P Từ đó xác địnhkiểu gen, kiểu hình của F và lập sơ đồ lai
a Cách giải: Có 3 bước giải:
* Bước 1: Dựa vào đề bài, qui ước gen trội, gen lặn ( có thể không có bướcnày nếu như đề bài đã qui ước sẵn)
* Bước 2: Từ kiểu hình của bố, mẹ; biện luận để xác định kiểu gen của bố,mẹ
* Bước 3: Lập sơ đồ lai, xác định kết quả kiểu gen, kiểu hình ở con lai
b Thí dụ:
Ở chuột, tính trạng lông đen trội hoàn toàn so với lông trắng
Khi cho chuột đực lông đen giao phối với chuột cái lông trắng thì kết quả giaophối sẽ như thế nào?
GIẢI Bước 1: Qui ước gen:
Gọi A là gen qui định tính trạng lông đenGọi a là gen qui định tính trạng lông trắng
Bước 2:
- Chuột đực lông đen có kiểu gen AA hay Aa
- Chuột cái lông trắng có kiểu gen aa
Bước 3:
Ở P có hai sơ đồ lai: P AA x aa và P Aa x aa
- Trường hợp 1: P AA (đen) x aa (trắng)
GP A a