SKKN Vận dụng cơ chế giảm phân để giải nhanh và chính xác bài tập đột biến nhiễm sắc thể

SKKN Vận dụng cơ chế giảm phân để giải nhanh và chính xác bài tập đột biến nhiễm sắc thể SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VẬN DỤNG CƠ CHẾ GIẢM PHÂN ĐỂ GIẢI NHANH VÀ CHÍNH XÁC BÀI TẬP ĐỘT BIẾN NHIỄM SẮC THỂ SỞ GI[.]

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

VẬN DỤNG CƠ CHẾ GIẢM PHÂN ĐỂ GIẢI NHANH VÀ

NHIỄM SẮC THỂ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TR ƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

VẬN DỤNG CƠ CHẾ GIẢM PHÂN ĐỂ GIẢI NHANH

NHIỄM SẮC THỂ

Người thực hiện: Thiều Thị Tâm Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc môn: Sinh học

THANH HÓA NĂM 2018

MỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU 2

1.1 Lý do chọn đề tài .2

1.2.Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Điểm mới trong nghiên cứu 3

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 4

2.1 Cơ sở lí luận của sang kiến kinh nghiệm 4

2.1.1 Giảm phân 4

2.1.2 Đột biến nhiễm sắc thể 5

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 7

2.2.1 Đột biên cấu trúc nhiễm sắc thể 7

2.2.2 Đột biến số lượng nhiễm sắc thể (đột biến lệch bội) 11

2.3 Giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 13

2.3.1 Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể 13

2.3.2 Đột biến số lượng nhiễm sắc thể trong giảm phân tạo giao tử 13

2.3.3 Bài tập về giao tử đột biến 14

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 17

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 20

3.1 Kết luận 20

3.2 Kiến nghị 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

1 M Ở ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài.

Ngày nay việc đánh giá học sinh được thay đổi theo hướng trắc nghiệm khách quan, trong đó thời lượng phân bố cho việc hoàn thành một câu trắc ngiệm rất ngắn (khoảng 1,25 phút/ 1 câu) Vì vậy việc giúp học sinh linh hoạt hơn khi giải bài tập ngắn là rất cần thiết và quan trọng

Trong thực tế giảng dạy ôn thi THPT Quốc Gia tôi nhận thấy có rất nhiều câu trắc nghiệm dưới dạng bài tập ngắn về quá trình nguyên phân, giảm phân nhất là những câu hỏi liên quan tới sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể (NST) trong quá trình giảm phân không bình thường làm học sinh rất lúng túng và tỏ ra không mấy hào hứng với dạng bài tập này nhất là đối với học sinh có lực học trung bình và ngay cả một số học sinh có lực học khá Khi gặp những bài tập này đa số học sinh chọn đáp án theo cảm tính, không có cơ sở khoa học dẫn tới chọn sai đáp án Xuất phát từ thực tế này trong quá trình giảng dạy ôn thi THPT Quốc Gia tôi đã thiết kế chi tiết hơn về sự phân li của các cặp NST trong quá trình giảm phân không bình thường (có đột biến) để các em hiểu được bản chất của vấn đề từ đó vận dụng linh hoạt và chính xác hơn khi làm bài tập Đó chủ yếu là những bài tập liên quan tới đột biến nhiễm sắc thể Vì vậy tôi chọn đề tài là" Vận dụng cơ chế giảm phân để giải nhanh và chính xác bài tập đột biến nhiễm sắc thể ".

1.2 Mục đích nghiên cứu.

- Giúp học sinh làm được các bài tập trắc nghiệm nhanh hơn, chính xác hơn từ đó tạo được hứng thú cho học sinh với môn học

- Góp phần cùng với đồng nghiệp tìm ra phương pháp giảng dạy mới, sáng tạo

- Nhằm trau dồi và nâng cao chuyên môn, nghiệp vụ của bản thân

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Đề tài được thực hiện với nội dung chủ yếu là những bài tập về đột biến NST(chủ yếu là đột biến lệch bội) trong kỳ thi THPT Quốc Gia

Đối tượng: Học sinh chuẩn bị bước vào lớp 12 - Trường THPT Yên Định 3

- Nhóm thực nghiệm: sử dụng cách lấy giao tử trong di truyền – lớp 12 A4

- Nhóm đối chứng: áp dụng cơ chế giảm phân bình thường và không bình thường – Lớp 12A7

Thời gian nghiên cứu: cuối hè năm học 2016-2017

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

- Để cho học sinh học tốt phần này, tôi đã làm rõ các vấn đề:

+ Nghiên cứu sự phân li của các cặp NST trong quá trình nguyên phân, giảm phân bình thường từ đó giúp học sinh tự suy luận về sự phân li của các cặp NST trong quá trình nguyên phân và giảm phân không bình thường (có đột biến)

+ Nhận biết được bài toán thuộc dạng nào? Kĩ năng giải nhanh, chính xác bài toán đó như thế nào?

- Để đạt được mục đích đã đề ra trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng các

phương pháp nghiên cứu sau:

+ Nghiên cứu tài liệu: sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu và sách tham khảo,……

+ Nghiên cứu và tổng kết kinh nghiệm giảng dạy

+ Phân tích, tổng hợp và hệ thống lí thuyết

+ Tổng hợp các dạng bài toán có liên quan đến nội dung nghiên cứu

1.5 Điểm mới trong nghiên cứu.

Khai thác kiến thức chủ yếu thông qua hình vẽ, bảng biểu, sơ đồ từ đó học sinh nắm được bản chất của sự phân li nhiễm sắc thể trong quá trình nguyên phân, giảm phân bình thường và không bình thường nên khi vận dụng vào bài tập linh hoạt hơn, nhanh chóng, chính xác và đạt hiệu quả cao trong làm bài

2 NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

2.1.1 Giảm phân

Giảm phân là hình thức phân bào diễn ra ở tế bào sinh dục chín, gồm 2 lần phân bào liên tiếp nhưng nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần ở kì trung gian trước lần phân bào I (giảm phân I) Lần phân bào II (giảm phân II) diễn ra sau một kì trung gian rất ngắn

a Lần phân bào I

Các giai

Kì đầu I - Các nhiễm sắc thể kép bắt đầu co xoắn

- Tiếp hợp và trao đổi chéo (trao đổi các đoạn ADN tương ứng bởi các nhiễm sắc tử không chị em)

- Thoi phân bào hình thành (hình thành protein vi ống)

- Màng nhân và nhân con tiêu biến

Kì giữa I - NST kép co ngắn cực đại,

- NST kép xếp thành 2 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào

- Cả hai cromatit của một NST tương đồng gắn với vi ống thể động từ một cực (thoi phân bào), còn các cromatit của NST tương đồng kia gắn với vi ống ở cực đối lập

Kì sau I - Thoi phân bào gắn các cromatit bị phân hủy làm các nhiễm

sắc thể kép tương đồng tách nhau ra và di chuyển về hai phía của tế bào

Kì cuối I - - Thoi phân bào tiêu biến Màng nhân và nhân con hình thành Tại mỗi cực tế bào, các NST kép tháo xoắn.

- Tế bào chất phân đôi tạo thành 2 tế bào con có bộ NST kép bằng 1/2 bộ NST của TB mẹ

Quá trình giảm phân I của cơ thể có bộ nhiễm sắc thể 2n = 6(Nguồn Cambpell)

b Lần phân bào II

Các giai

Kì đầu II - NST kép co ngắn

- Thoi vô săc hình thành

- Màng nhân và nhân con tiêu biến

Kì giữa II - NST co ngắn cực đại,

- NST đính vào sơi thoi vô sắc và tập trung thành 1 hàng ở mặt phẳg xích đạo của thoi phân bào

Kì sau II - Các NST kép tách nhau ra ở tâm động taọ thành 2 NST

đơn, hình thành 2 nhóm NST tiến về 2 cực TB theo do sự phân hủy của thoi vô sắc

Kì cuối II - Tại mỗi cực tế bào, các NST tháo xoắn

- Màng nhân và nhân con hình thành Tế bào chất phân đôi tạo thành 2 tế bào con (giao tử) có bộ NST đơn bằng 1/2 bộ NST của TB mẹ

2.1.2 Đột biến nhiễm sắc thể

a Đột biến cấu trúc

* Khái niệm

- Đột biến nhiễm sắc thể là những biến đổi xảy ra trong cấu trúc của nhiễm

sắc thể Có 4 dạng đột biến nhiễm sắc thể: Mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn, chuyển đoạn

Quá trình giảm phân II của cơ thể có bộ nhiễm sắc thể 2n = 6( nguồn Cambpell)

* Cơ chế

- Các tác nhân gây đột biến ảnh hưởng đến quá trình tiếp hợp, trao đổi chéo hoặc trực tiếp gây đứt gãy nhiễm sắc thể làm phá vỡ cấu trúc nhiễm sắc thể

- Sự trao đổi chéo không cân giữa 2 cromatit khác nguồn gốc trong một cặp nhiễm sắc thể tương đồng có thể làm xuất hiện dạng đột biến lặp đoạn và mất đoạn

- Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể thực chất là sự sắp xếp lại cả nhóm gen (đảo đoạn) hoặc làm giảm (mất đoạn) hay tăng số lượng gen (lặp đoạn) trên nhiễm

sắc thể Loại đột biến này có thể quan sát trực tiếp trên nhiễm sắc thể của tiêu bản

đã nhuộm màu

* Các dạng đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể

- Mất đoạn:

Một đoạn nhiễm sắc thể bị đứt, làm giảm số lượng gen trên nhiễm sắc thể Đoạn bị đứt có thể ở đầu tận cùng của cánh hoặc là mất đoạn giữa nhiễm sắc thể Đột biến mất đoạn thường làm giảm sức sống hoặc gây chết Ở người mất đoạn ở nhiễm sắc thể 21 gây bệnh ung thư máu

- Lặp đoạn:

Một đoạn nhiễm sắc thể nào đó được lặp đi lặp lại một lần hay nhiều lần, làm tăng số lượng gen trên nhiễm sắc thể Đột biến lặp đoạn có thể do đoạn nhiễm

sắc thể bị đứt được nối xen vào nhiễm sắc thể tương đồng hoặc do nhiễm sắc thể tiếp hợp không bình thường, do sự trao đổi chéo không đều giữa các crômatit

Dạng đột biến này gây nên những hậu quả khác nhau có thể làm tăng cường hay giảm bớt mức độ biểu hiện của tính trạng Ở ruồi giấm, lặp đoạn 16A hai lần trên nhiễm sắc thể X làm cho mắt hình cầu trở thành mắt dẹt Ở đại mạch, lặp đoạn làm tăng hoạt tính enzim amilaza rất có ý nghĩa trong công nghiệp sản xuất bia

- Đảo đoạn:

Một đoạn nhiễm sắc thể bị đứt ra rồi quay ngược lại 1800 và gắn vào nhiễm sắc thể, làm thay đổi trật tự phân bố gen Đoạn bị đảo ngược có thể mang tâm động hoặc không

Đột biến này thường ít ảnh hưởng tới sức sống của cơ thể Vì vật chất di truyền không bị mất mát Sự sắp xếp lại gen trên nhiễm sắc thể do đảo đoạn góp phần tạo ra sự đa dạng giữa các nòi trong cùng một loài

Ở một loài ruồi giấm (Drosophila Obscura) người ta đã phát hiện được 12 đoạn đảo trên nhiễm sắc thể số 3, liên quan đến khả năng thích nghi với những điều kiện nhiệt độ khác nhau trong môi trường

- Chuyển đoạn:

Một đoạn nhiễm sắc thể này bị đứt ra và gắn vào một nhiễm sắc thể khác, hoặc hai nhiễm sắc thể khác cặp cùng đứt một đoạn nào đó rồi trao đổi đoạn bị đứt với nhau, các đoạn trao đổi có thể là tương đồng hoặc không

Đột biến chuyển đoạn tạo nên sự phân bố lại gen giữa các nhiễm sắc thể, một số gen trong nhóm gen liên kết này chuyển sang nhóm gen liên kết khác Sự chuyển đoạn lớn thường gây chết hay mất khả năng sinh sản Trong thiên nhiên

đã phát hiện được nhiều chuyển đoạn nhỏ ở lúa, chuối, đậu Trong thực tế vận

dụng cơ chế chuyển đoạn đã chuyển được gen cố định nitơ của vi khuẩn vào hệ

gen của hướng dương, tạo ra giống hướng dương có hàm lượng nitơ cao trong dầu.

b Đột biến số lượng (đột biến lệch bội)

* khái niệm

Đột biến lệch bội là đột biến làm thay đổi nhiễm sắc thể ở một hay một số cặp nhiễm sắc thể tương đồng

* Cơ chế phát sinh

- Rối loạn phân li trong giảm phân của một hoặc một số cặp nhiễm sắc thể (ở cặp NST thường hoặc cặp NST giới tính) tạo ra các giao tử thừa hoặc thiếu một vài nhiễm sắc thể, các giao tử này kết hợp với giao tử bình thường tạo nên các hợp tử lệch bội

- Lệch bội cũng có thể diễn ra trong nguyên phân (trong phạm vi nguyên cứu của sáng kiến này tôi không đề cập – vấn đề này cũng rất đơn giản trong đề thi cũng như trong lý thuyết)

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

Trong các đề thi THPT Quốc Gia hiện nay bài tập về đột biến NST chiếm

số lượng ít câu hỏi trong bài thi, xong nó thường phức tạp đòi hỏi học sinh phải nhanh nhẹn và vận dụng thật tốt, nếu không nhạy bén trong giải quyết bằng phương pháp giải nhanh thì gần như bài tập dạng này vô cùng khó khăn cho học sinh Trong thực tế chương trình sinh học 12, số tiết bài tập không nhiều Vì vậy các em học sinh thường có tâm lí là bỏ qua phần kiến thức rất quan trọng này

Với hình thức thi trắc nghiệm, trong một khoảng thời gian ngắn học sinh phải giải quyết được một lượng khá lớn các câu hỏi, bài tập Điều này không những yêu cầu học sinh phải nắm vững, hiểu rõ kiến thức mà còn phải thành thạo trong kĩ năng giải bài tập và đặc biệt phải có phương pháp giải bài tập trắc nghiệm hợp lí Thực tế cho thấy có nhiều học sinh có kiến thức vững vàng nhưng trong các kì thi vẫn còn tình trạng làm chưa chính xác Lí do chủ yếu là các em chưa nắm rõ cơ chế , việc này làm mất rất nhiều thời gian nên từ đấy không tạo được hiệu quả cao trong việc làm bài thi trắc nghiệm Vì vậy việc xây dựng và tìm ra các phương pháp giải nhanh bài tập sinh học là một việc rất cần thiết để giúp các em học sinh đạt hiệu quả cao trong các kì thi Trong quá trình giảng dạy của mình, đặc biệt là dạy ôn thi THPT Quốc Gia, tôi nhận thấy khi sử dụng một số kĩ năng toán học để giải quyết các bài tập đã tiết kiệm được rất nhiều thời gian Học sinh đã giải bài tập nhanh chóng và chính xác hơn trong việc lựa chọn đáp án đúng

2.2.1 Đột biên cấu trúc nhiễm sắc thể

- Tiếp hợp và trao đổi chéo không cân đối giữa 2 cromatit khác nguồn gốc trong cặp nhiễm sắc thể tương đồng dẫn đến đột biến chuyển đoạn (hình bên)

- Kết quả tạo ra 4 loại giao tử trong đó 2 loại giao tử bình thường và 2 loại giao

tử đột biến

- Tỉ lệ giao tử tạo thành sau khi giảm

phân, xuất hiện đột biến cấu trúc nhiễm

sắc thể

+ Giao tử bình thường: 1

2

+ Giao tử đột biến: 1

2

Công thức tổng quát khi cơ thể giảm phân tạo giao tử có đột biến cấu trúc NST

Trường hợp 1: Cơ thể, tế bào mang đột biến trước khi giảm phân hoặc trao đổi chéo không cân giữa 2 cromatit trong cặp NST tương đồng

Cặp NST

Tỉ lệ giao tử

Cặp NST giảm phân bình thường Cặp NST giảm phân có đột biến

2

2

Ví dụ 1: Ở cà độc dược bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n = 24 Có một thể đột

biến, trong đó ở một chiếc của cặp số 1 bị mất một đoạn, một chiếc của cặp số 5

bị đảo một đoạn các cặp còn lại bình thường Khi giảm phân nếu các cặp phân li bình thường

a Giao tử bình thường chiếm tỉ lệ:

b Giao tử đột biến chiếm tỉ lệ

Hướng dẫn giải

Tỉ lệ giao tử sinh ra từ các cặp nhiễm sắc thể

Cặp NST

Tỉ lệ giao tử

Giao tử bình thường 1

2

1 2

100%

Giao tử đột biến 1

2

1 2

0

a Giao tử bình thường sinh ra từ cơ thể trên chiếm tỉ lệ:

100% = = 25%1

2

1 2

1 4

 đáp án D

b Giao tử đột biến chiếm tỉ lệ:

+ Tỉ lệ giao tử đột biến cả 2 NST số 1 và số 5: 100% = 25% (1)1

2 1 2

+ Tỉ lệ giao tử đột biến 1 NST (NST số 1 bình thường, NST số 5 đột biến và ngược lại): 2 .100% = 50% (2)1

2

1 2

Từ (1) và (2)  tỉ lệ giao tử đột biến: 25% + 50% = 75%  đáp án C

Tuy nhiên với câu này ta có thể tính đơn giản như sau:

Tỉ lệ giao tử đột biến = 1 – tỉ lệ giao tử bình thường = 1 – 25% = 75%

Nhận xét: khi tính toán ra ta thấy bài toán cực kì đơn giản, nhưng mấu chốt vấn

đề ở đây học sinh không hiểu được bản chất tại sao trong 1 cặp NST đột biến trước hoặc sau khi giảm phân tạo giao tử 50% bình thường: 50% đột biến

Ví dụ 2: Ở ruồi giấm bộ NST 2n = 8, một cá thể bị đột biến mất một đoạn ở

NST số 1, đảo một đoạn ở NST số 2, lặp một đoạn ở NST số 3 Giả sử quá trình giảm phân diễn ra bình thường thì trong các giao tử được sinh ra, lấy ngẫu nhiên

2 loại giao tử

a Xác suất thu được cả hai loại giao tử mang đột biến

64

7 8

14 16

1 64

b Xác suất thu được một giao tử bình thường và một giao tử mang đột biến 2 NST

64

3 8

3 32

3 16

c Xác suất thu được một giao tử bình thường và một giao tử mang đột biến cả 3 NST

8

1 32

3 32

3 16

Hướng dẫn giải

Ở ruồi giấm 2n = 8  n = 4 (có 4 cặp NST)

Theo đề ta có:

Cặp NST

Tỉ lệ giao tử

Cặp số 1 Cặp số 2 Cặp số 3 Cặp số 4

Giao tử bình

thường

1 2

1 2

1 2

100%

Giao tử đột biến 1

2

1 2

1 2

0

a Xác suất thu được 2 giao tử mang đột biến

- Giao tử bình thường chiếm tỉ lệ: = 1

2

1 2

1 2

1 8

- Giao tử đột biến chiếm tỉ lệ: 1 - = 1

8

7 8

Xác suất thu được 2 giao tử đột biến là: ( )7 2 =  đáp án A

8

49 64

b Xác suất thu được 1 giao tử bình thường và một giao tử mang đột biến 2 NST

- Giao tử bình thường chiếm tỉ lệ: (1)1

8

- Giao tử mang 2 NST đột biến: C13 = (2)12 12 12 38

- Từ (1) và (2)  xác suất theo yêu cầu bài toán: C12 = 18 38 323

 đáp án C

c Xác suất thu được một giao tử bình thường và một giao tử mang đột biến cả 3 NST

- Giao tử bình thường: = (1)1

2

1 2

1 2

1 8

- Giao tử đột biến cả 3 NST: = (2)1

2

1 2

1 2

1 8

Từ (1) và (2) ta có: 1 =  đáp án B

2

C 18 18 321

Nhận xét: Ở bài toán này đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức

Trường hợp 2: Tiếp hợp và trao đổi chéo giữa 2 cromotit của các cặp NST khác nhau

Cặp NST

Tỉ lệ giao tử

Cặp NST giảm phân bình thường Cặp NST giảm phân có đột biến

4

4

Ví dụ 1: Ở một loài có bộ NST 2n = 40 Vào kì đầu của giảm phân I có 1% số tế

bào xảy ra sự trao đổi đoạn giữa một crômatit của NST số 1 với một crômatit của NST số 3, các cặp còn lại giảm phân bình thường Giả sử sự sắp xếp của các NST tại kì giữa và sự phân li của các NST tại kì sau của giảm phân là hoàn toàn ngẫu nhiên Theo lí thuyết, trong số các giao tử được tạo ra thì tỷ lệ giao tử bị đột biến là

A 0,375% B 0,25% C 0,75% D 0,4375%.

Hướng dẫn giải

Mỗi cặp NST có 2 chiếc Do xảy ra tiếp hợp và trao đổi chéo giữa một crromatit của NST số 1 với cromatit của NST số 3 => Mỗi cặp NST có 1 chiếc NST đột biến, 1 chiếc bình thường

=> Tỷ lệ giao tử bình thường là: 1 =

2

1 2

1 4

=> Tỷ lệ giao tử bị đột biến: 1 - = 1

4

3 4

Tỷ lệ giao tử bị đột biến của 1% số tế bào là : 1% = 0,75% 3

4

 đáp án C