Phân loại, biên soạn bài tập phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử Sinh học 12

Giải bài toán Sinh học, không chỉ giúp học sinh HS củng cố, mở rộng phần kiến thức đã học mà còn giúp HS rèn luyện, phát triển các thao tác tư duy như : phân tích, so sánh, tổng hợp, kh

TRUONG DAI HOC SU PHAM HA NOI 2

KHOA SINH - KTNN 3k 3k3 3k 3k 3k 3 3 3k oR sk 3k 3k 3k oR OR

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Phương pháp dạy học Sinh học

Người hướng dẫn khoa học

ThS HOANG THI KIM HUYEN

HÀ NỘI - 2009

x 2

Lời cảm ơn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo ThS Hoàng Thị Kim

Huyền đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này Qua đây, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong tổ Phương pháp dạy học khoa Sinh - KTNN; các thầy, cô giáo trường THPT Yên Lập - Yên Lập - Phú Thọ, trường THPT Trần Hưng Đạo — TP Nam Định, các bạn sinh viên trong khoa đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này

Trong quá trình nghiên cứu vì thời gian có hạn nên không tránh khỏi những

thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 29 tháng 04 năm 2009

Sinh viên

Trần Thị Kim Oanh

Loi cam doan

Tôi xin cam đoan khoá luận này là kết quả nghiên cứu tìm tòi của riêng

bản thân tôi dưới sự hướng dẫn trực tiếp của cô giáo Hoàng Thị Kim

Huyền giảng viên khoa Sinh - KTNN Đề tài này chưa được công bố tại bất kỳ một công trình nghiên cứu khoa học của các tác giả khác

Sinh viên

Trần Thị Kim Oanh

3 Nhiệm vụ nghiên cứu - - << << se se

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - -+ +

6 Những đóng góp của để tài . c cà eeeeeeeeeeeeeeeeeeees Phần II Nội dung và kết quả nghiên cứu

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

1.1 Tổng quan các vấn đề nghiên €ứu 5c s<sesessessese

I4 eeeeeH

1.2 CO SO LY hố e

1.2.1 Khái niệm bài ÍOÁIH - -o << co có S3 S050 109803 0909 09 09109 66%

1.2.2 Bản chất của bài toán Sinh hỌcC ««.-< << e< << ss << <+ 1.2.3 Vai trò của bài toán SiHH HỌC «<< se 25535

1.2.4 Quy trình giải Đài OÁH - - << «<< S11 etetstseeeeeee

1.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài 5 -<cc S232 15%5155 255

Chương 2 Phân loại, biên soạn bài toán Sinh học 2.1 Phân loại bài toán .- - - - -< << «<2 s53 5059

2.1.1 Mục đích của việc phân ÏOqi -< «<1 355% 2.1.2 Cơ sở phân ÏOqi co 10K K1 6€ c6

VN, , T1 nh n eeeeH

2.1.4 Phương pháp giải của các dạng bài toán Sinh học

2.1.4.2 Bài toán vận dụng công HỨC - «<< s<ss<« se

2.2.1 Tóm tắt lý ÍÏHUyẾẾ c - c Ă SH 9 Ki K10 6€ e 2.2.1.1 Cấu tạo ADN c9 n1 ni me 2.2.1.2 Cơ chế tự nhân đôi của ADN - << - << «<< <<<« 2.2.1.3 ARN và cơ chế phiên mã - . - - «5 « «+ <« + << << 2.2.1.4 Protein va cơ chế giải mã - - - - - 5< < 5< «se se ssee 2.2.2 Phương pháp ra đề - - << 5 << S25 5 55 8£ ssee

2.2.2.1 Bài toán áp dụng công (HÚC «- «< «cs sSsó5 S535 3650 59 2.2.2.2 Bài toán vận dụng công (HHỨC - «se s5 s5 <s

2.2.3 Hệ thống các dạng bài toán .- << «<< «<< «<< <5 << s+ 2.2.3.1 Bài toán về cấu tạo ADÌN -c c1 1 1 ex+ 2.2.3.2 Bài toán về cơ chế nhân đôi của ADN - «<< <<< 2.2.3.3 Bài toán về ARN và cơ chế phiên HHấ << «<< «<< <e<<

2.2.2.4 Bài toán về protein và cơ ChẾ giải HHấ «co s«c< << S s<<x

2.2.2.5 Bài toán tổng HiỢp ác cv re eeeca

2.3 Đánh giá hệ thống bài toán - - - -< = << << 2< << << se Phần III Kết luận và kiến nghị - - - - - -

Tài LIệU THAM KHHảO << «<< <<<< << << +

Bang ky hiéu viét tat

Phan I Mo dau

1 Ly do chon dé tai

1.1 Thực hành giải bài toán Sinh học là một trong những phương pháp day học trong nhóm phương pháp thực hành [I]

Giải bài toán Sinh học, không chỉ giúp học sinh (HS) củng cố, mở rộng

phần kiến thức đã học mà còn giúp HS rèn luyện, phát triển các thao tác tư duy như : phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa, và nhiều kỹ năng khác như:

kỹ năng đọc và phân tích đề tài, kỹ năng giải bài tập Chính vì vậy, bài toán Sinh

học vẫn thường xuyên xuất hiện trong các đề kiểm tra, đề thi học sinh giỏi, thi tốt

nghiệp trung học phổ thông, thi tuyển sinh đại học

1.2 Song một thực tế cho thấy, việc sử dụng phương pháp thực hành giải bài toán Sinh học trong DHSH ở phổ thông có hiệu quả chưa cao Ngay cả ở

chương trình Sinh học 12, khi mà bài tập là một phần quan trọng thì việc sử dụng phương pháp thực hành giải toán Sinh học trong giảng dạy cũng chưa mang lại hiệu quả như mong đợi Một số giáo viên chưa chú trọng việc ra đề và hướng dẫn học sinh cách giải bài toán Sinh học Theo đó, kỹ năng giải bài toán Sinh học của học sinh còn nhiều hạn chế Chỉ có những HS thi khối B thì kỹ năng giải bài toán

tương đối khá, còn đối với đa số HS thì kỹ năng này chưa được đảm bảo Cá biệt

có những HS khi đứng trước một bài toán Sinh học thì không biết bắt đầu từ đâu, vận dụng những công thức nào, làm thế nào để trình bày thật rõ ràng, Vậy nguyên nhân nào dẫn đến thực trạng trên? Theo tôi có một số nguyên nhân cơ bản sau:

"_ Nhiều giáo viên chỉ chú trọng đến lý thuyết, xem nhẹ việc rèn luyện kỹ

năng giải bài toán Sinh học cho học sinh;

" Kỹ năng ra đề bài toán Sinh học của một số giáo viên phổ thông còn hạn

chế: Những bài toán đưa ra, chưa có sức hấp dẫn về nội dung hoặc mức độ

khó nên các em chưa thực sự hứng thú; có những bài toán diễn đạt chưa rõ

ràng, HS dễ hiểu nhầm dẫn đến giải sai

= Ky nang hướng dẫn HS giải bài toán Sinh học của một số giáo viên còn hạn chế: Chưa vạch ra rành mạch từng bước giải rõ ràng, chưa hướng dẫn cho HS thấy được phải bắt đầu từ đâu khi đứng trước một bài toán, vận dụng những kiến thức, công thức thế nào cho phù hợp, linh hoạt,

" HS chưa ý thúc được tầm quan trọng của việc rèn luyện kỹ năng giải bài toán Sinh học

"_ Nhiều học sinh đều cho rằng bài toán Sinh học khó và dẫn đến tư tưởng

ngại làm bài tập

" Do số tiết bài tập trong phân phối chương trình còn ít

1.3 Nội dung phần Di truyền lớp 12 mới có những thay đổi so với sách cũ

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, cùng với mong muốn góp một phần nhỏ

bé để nâng cao hiệu quả của phương pháp thực hành giải bài toán Sinh học trong DHSH ở trường phổ thông, chúng tôi đã chọn đề tài:

“Phân loại, biên soạn bài tập phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền

6 cap độ phản tử Sinh học 12”

2 Mục đích nghiên cứu

Nâng cao chất lượng dạy và học phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử Sinh học 12

3 nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 Tìm hiểu nội dung kiến thức, bài toán phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử Sinh học 12

3.2 Tìm hiểu thực trạng dạy học phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử Sinh học 12

3.3 Phân loại, biên soạn bài toán phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở

cấp độ phân tử Sinh học 12

3.4 Đánh giá chất lượng các bài toán đã biên soạn

4 Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu

4.1 Đối tượng

- Nội dung chương trình Sinh học 12

- Giáo viên dạy Sinh học lớp 12 ở trường trung học phổ thông (THPT)

- HS lớp 12 trường THPT

4.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử thuộc chương I: “Cơ chế di truyền và biến dị” — Sinh học 12

- Hiện nay, quan niệm về bài tập và bài toán còn chưa thật rõ ràng Trong phạm vi của đề tài, chúng tôi nghiên cứu bài tập với nghĩa hẹp (những bài tập có liên quan đến tính toán, định lượng — những bài toán Sinh học)

5 phương pháp nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý thuyết

Chúng tôi nghiên cứu các tài liệu về lý luận DHSH, sách giáo khoa Sinh

học 12, sách di truyền, phương pháp giải bài tập di truyền để tìm hiểu cơ sở lý luận của đề tài

5.2 Điều tra, quan sát

Chúng tôi trao đổi với giáo viên dạy Sinh học lớp 12, học sinh lớp 12 về

tình hình dạy- học phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử Sinh

học 12

3.3 Lấy ý kiến chuyên gia

Thông qua phiếu nhận xét, đánh giá, chúng tôi xin ý kiến nhận xét, đánh giá của giáo viên dạy Sinh học ở trường THPT về chất lượng các bài toán đã biên

-Biên soạn các dạng bài toán thuộc phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền

ở cấp độ phân tử Sinh học 12 Đây có thể là tư liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh trong dạy và học Sinh học ở trường phổ thông

Phan II Nội dung và kết quả nghiên cứu

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

1.1 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Trên thế giới

Bài toán di truyền là một trong những vấn đề được rất nhiều các tác giả

trên thế giới quan tâm và nghiên cứu

Bài toán di truyền luôn xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi quốc tế, để

thi olympic Sinh học

1.1.2 Trong nuóc

Đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về bài toán di truyền như: Vũ Đức Lưu,

Trịnh Nguyên Giao, Lê Đình Trung, Nguyễn Viết Nhân,

Bài toán di truyền luôn luôn có mặt trong các đề kiểm tra đánh giá, dé thi tốt nghiệp THPT, đề thi học sinh giỏi các cấp, đề thi tuyển sinh đại học,

1.2 Cơ sở lý luận

1.2.1 Khái niệm bài toán

Bài toán là một hệ thông tin xác định gồm những dữ kiện xuất phát (cái đã

biết) và những yêu cầu cần đạt tới (cái phải tìm).[ 1]

1.2.2 Bản chất của bài toán Sinh học

Bản chất lý luận dạy học của bài toán là một hệ thông tin xác định, gồm

những điều kiện và những yêu cầu luôn mâu thuẫn với nhau (mâu thuẫn khách

quan) và khi mâu thuẫn đó tiếp xúc với chủ thể (người giải) sẽ trở thành mâu

thuẫn chủ quan và tất yếu sẽ dẫn tới nhu cầu cần phải giải quyết mâu thuẫn đó

Quá trình giải quyết mâu thuẫn đó chính là quá trình giải bài toán bao gồm

quá trình phân tích, biến đổi mối quan hệ giữa cái đã cho với cái phải tìm để tìm

ra lời giải

1.2.3 Vai trò của bài toán Sinh học

Trong lý luận dạy học, phạm trù của bài toán vừa là mục đích, vừa là nội

dung, vừa là phương tiện, vừa là phương pháp dạy học có hiệu quả cao (1) Đối

với HS, bài toán là một trong những phương tiện, phương thức thu nhận kiến thức

Đối với giáo viên, bài toán là phương tiện để tổ chức hoạt động nhận thức

của học sinh Tuy nhiên, hiệu quả của việc sử dụng phương tiện đó trong DHSH không chỉ phụ thuộc vào bản thân cấu trúc bài toán mà còn phụ thuộc vào thời điểm giáo viên đưa ra bài toán, cách giáo viên hướng dẫn và gợi ý khi học sinh

gặp khó khăn trong cách giải,

12.4 Quy trình giải bài toán

- Bưóc 1: Lĩnh hội nội dung bài toán

+ Tóm tắt đề bài

+ Phân tích giả thiết, yêu cầu

+ Thiết lập mối quan hệ giữa giả thiết và yêu cầu

+ Phát hiện mâu thuẫn.

- Buéc 2: Lap chương trình giải

+ Hệ thống các dữ kiện liên quan

+ Biến đổi các điều kiện

+ Đưa ra các giả thuyết cho bài toán

+ Chọn giả thuyết phù hợp nhất

- Bước 3: Thực hiện chương trình giải

+ Sử dụng các thuật toán

+ Tính toán chính xác để đưa ra kết quả

-Bước 4: Kiểm tra lời giải và kết quả bài toán

1.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài

Việc sử dụng phương pháp thực hành giải bài toán Sinh học trong DHSH ở

trường phổ thông có hiệu quả chưa cao, kỹ năng ra đề bài toán Sinh học, kỹ năng hướng dẫn học sinh giải bài toán Sinh học của một số giáo viên còn hạn chế, kỹ năng giải bài toán Sinh học của học sinh chưa được rèn luyện tốt

Nội dung sách giáo khoa mới có một số điểm mới

Bài toán Sinh học có vai trò rất quan trọng, tuy nhiên việc sử dụng bài toán

Sinh học nói chung và các bài toán phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp

độ phân tử nói riêng trong dạy và học Sinh học có hiệu quả chưa cao Vì vậy việc

phân loại, biên soạn bài toán Sinh học phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở

cấp độ phân tử theo chương trình sách giáo khoa mới là hết sức cần thiết

Chuong 2 Phan loai, bién soan bai toan

phan co so vat chat va co ché di truyén

ở cấp độ phân tử Sinh học12

2.1 Phân loại bài toán

2.1.1 Mục đích của việc phân loại

- Đối với giáo viên:

+ Giúp cho giáo viên có phương pháp ra đề bài toán Sinh học phù hợp với nội dung kiến thức, phù hợp với mục tiêu rèn luyện kỹ năng cho HS ở từng dạng bài

- Đối với HS:

+ Giúp cho kỹ năng giải bài toán Sinh học của HS được rèn luyện

tuần tự theo từng bước, từ đơn giản đến phức tạp, từ kỹ năng đọc, phân tích đề

bài, lựa chọn công thức phù hợp, kỹ năng sử dụng các thuật toán cho đến kỹ năng vận dụng linh hoạt các công thức trong giải bài toán theo đó mà khả năng tư duy logic của học sinh ngày càng được nâng cao

2.1.2 Cơ sở phân loại

- Dựa vào nội dung kiến thức

- Mục tiêu rèn kuyện kỹ năng giải bài toán và độ linh hoạt của việc vận dụng công thức trong giải bài toán

- Việc sử dụng tư duy để giải bài toán ngày càng cao

- Mức độ khó của bài toán

2.1.3 Phân loại

Có rất nhiều cách phân loại bài toán Dựa vào co sở trên, chúng tôi đã phân loại thành những dạng bài toán sau:

+» Bài toán về cấu tạo ADN

s* Bài toán về cơ chế nhân đôi của ADN

+ Bài toán về ARN và cơ chế phiên mã

* Bai toán về protein và cơ chế giải mã

®- Bài toán tổng hợp

Với từng dạng bài trên (trừ dạng bài toán tổng hợp), chúng tôi phân loại

tiếp thành 2 dạng cơ bản:

* Bài toán áp dụng công thức

* Bài toán vận dụng công thức

2.1.4 Phương pháp giải của các dạng bài toán Sinh học phần

cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phan tử Sinh học 12

2.1.4.1 Bài toán áp dụng công thức

- Tóm tắt dữ kiện đầu bài

- Hệ thống lại những công thức đã xây dựng được

- Lựa chọn công thức hợp lý nhất

- Thay số vào công thức

- Sử dụng các thuật toán, tính toán chính xác để đưa ra kết quả

- Kiểm tra kết quả và kết luận bài toán

- Chú ý cách lập luận phải logic, trình bày rõ ràng

2.1.4.2 Bài toán vận dụng công thức

- Tóm tắt, phân tích dữ kiện đầu bài

- Lựa chọn các công thức thích hợp nhất

- Biến đổi linh hoạt các công thức để giải bài toán

- Sử dụng các thuật toán, tính toán chính xác để đưa ra kết quả

- Kiểm tra kết quả và kết luận bài toán

- Chú ý cách lập luận phải logic, trình bày rõ ràng, mạch lạc

*Lưu ý:Đối với dạng bài toán tổng hợp

- Tóm tắt dữ kiện đầu bài.

- Tư duy nhanh, lựa chọn những công thức phù hợp nhất

- Vận dụng tốt các công thức đã lựa chọn

- Kết hợp linh hoạt các công thức với nhau trong quá trình giải bài toán

- Sử dụng thuật toán hợp lý, tính toán chính xác

- Kiểm tra kết quả, kết luận bài toán

- Đây là dạng bài khó và khá phức tạp, kiến thức tổng hợp nên đòi hỏi HS phải tư duy nhanh, có khả năng khái quát hoá, tổng hợp kiến thức do đó phải chú

ý cách lập luận phải logic, chặt chẽ

2.2 Biên soạn bài toán phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân

tử sinh học 12

2.2.1 Tóm tắt lý thuyết

2.2.1.1 Cấu tạo ADN

- ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân Mỗi đơn phân là một nucleotit (nu)

- Mỗi nu gồm 3 thành phần: Đường deoxyribozơ (C;H,;O,)›: Nhóm

photphat va bazonito

- Có 4 loại nu là A, T, G, X

- Trên mạch đơn của phân tử ADN, các nu liên kết với nhau bằng liên kết phosphodieste (liên kết đường-axit, liên kết hóa trị) giữa đường của nu này với

gốc photphat của nu đứng bên cạnh

- Mỗi phân tử ADN gồm 2 mạch polynu liên kết với nhau bằng các liên

kết hiđro giữa các bazơnitơ của các nucleotit theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) A của mạch đơn này có kích thước lớn liên kết với T của mạch đơn kia có kích

thước nhỏ bằng 2 liên kết hiđro và ngược lại G của mạch đơn này có kích thước lớn liên kết với X của mạch đơn kia có kích thước nhỏ bằng 3 liên kết hiđrô và ngược lại

- Hai chuỗi polynu xoắn quanh một trục tưởng tượng trong không gian như một chiếc thang dây xoắn, trong đó khoảng cách giữa 2 bậc thang là 3,4A°, 1 chu

kỳ xoắn gồm 10 cặp nu Mỗi bậc thang là 1 cặp bazơ nitơ (Dạng B theo mô hình

của Watson và Crick)

- Cứ 3 nu liền nhau trên mạch mã gốc của phân tử ADN (trong vùng Exon)

mã hoá cho l axit amin trên phân tử protein tương ứng 3 nu liền nhau trên mạch

mã gốc của phân tử ADN trong vùng mở đầu mã hoá cho axit amin mở đầu; trong

vùng kết thúc, không làm nhiệm vụ mã hoá cho axit amin

- Chiều dài của gen: L= Xda

- Khdi lugng cua gen: M,.,, = N.300 dve

- Số liên kết hiđro trong gen: H =2A + 3G

- Số liên kết hoá trị trong gen: N + 2(N/2-1) =2N - 2

2.2.1.2 Cơ chế tự nhân đôi của ADN

- Quá trình nhân đôi của ADN diễn ra vào pha S của kỳ trung gian giữa hai lần phân bào Sự nhân đôi của ADN là cơ sở của hiện tượng nhân đôi nhiễm sắc

thể

- Dưới tác dụng của enzim tháo xoắn làm cho 2 mạch của phân tử ADN

duỗi xoắn và tách nhau ra, các liên két hidro bi phá vỡ

- Sau khi tách nhau ra, mỗi mạch của phân tử ADN đều được sử dụng làm mạch khuôn tổng hợp nên phân tử ADN mới theo nguyên tắc bổ sung A của

mạch gốc liên kết với T của môi trường bằng 2 liên kết hiđro và ngược lại G

mạch gốc liên kết với X của môi trường bằng 3 liên kết hiđrô và ngược lại Mạch

5”3' được tổng hợp liên tục, mạch 3°5” tổng hợp gián đoạn

- Nguyên tắc tổng hợp ADN: Nguyên tắc bổ sung, bán bảo tồn và nửa gián

đoạn

- Kết quả: Từ 1 phân tử ADN ban đầu tạo ra 2 phân tử ADN con giống hệt

nhau và giống với phân tử ADN mẹ Trong đó 1 mạch là khuôn lấy từ ADN mẹ, l mạch được tổng hợp nhờ nguyên liệu của môi trường

Một số công thức thường dùng

Gọi k là số lần nhân đôi của 1 phân tử ADN

- Số ADN con tạo ra sau k lần nhân đôi là 2*

- Số ADN con có nguyên liệu hoàn toàn mới: 2* — 2

- Số nu môi trường cung cấp cho 1 ADN nhân đôi k lần liên tiếp là:(2*-1)N

- Số nu mỗi loại môi trường cung cấp là:

Amee= (2-1) A Tyce "- (2* - 1) T

Greet (2-1) G X„„e(2'-1)X

- Số liên kết hidro bị phá vỡ là: (2* - 1) (2A + 3G)

- Số liên kết hiđro được hình thành là: 2* (2A+3G)

- Số liên kết hoá trị được hình thành là: (2* -1) (N -2)

2.2.1.3 ARN và cơ chế phiên mã (sao mã)

* Cấu tạo ARN

- Phân tử ARN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nucletit

- Mỗi đơn phân gồm 3 thành phần:

+ Đường ribozơ: C;H,,O:

+ | trong 4 loai bazo nitric: A, U, G, X

+ | phan ttr axit photphoric

- Phân tử ARN có cấu tạo một mạch polynucletit

- Trên phân tử mARN, các nucleotit liên kết với nhau bằng mối liên kết hoá trị

giữa đường của nu này với phân tử axit photphoric của nu đứng bên cạnh.

- Trong các phân tử ARN hầu như không có liên kết hiđro trừ một vài đoạn của phân tử tARN ở những chỗ xoắn của tARN có liên kết hiđro theo NTBS A liên kết với U và ngược lại, G liên kết với X và ngược lại

- Phân tử mARN được tổng hợp trong nhân tế bào dựa trên khuôn mẫu của gen, sau đó di chuyển ra tế bào chất trực tiếp giải mã, tổng hợp protein

- Có 3 loại ARN là: mARN, tARN, rARN

* Cơ chế phiên mã tổng hợp ARN

- Dưới tác dụng của enzim: ARN polymerase, 2 mạch đơn của phân tử

ADN tháo xoắn, các liên kết hidro bị phá vỡ

- Chỉ có mạch 3°5” được sử dụng để làm mạch khuôn mẫu tổng hợp ARN

- mARN bắt đầu được tổng hợp tại vị trí đặc hiệu (khởi đầu phiên mã)

- Sau đó ARN polymerase trượt dọc theo mạch gốc trên gen có chiều 35”

để tổng hợp nên phân tử mARN theo NTBS A của mạch gốc liên kết với U của

môi trường T mạch gốc liên kết với A của môi trường G mạch gốc liên kết với X

của môi trường và ngược lại

- Phân tử mARN được tổng hợp theo chiều 5”3”

- Khi enzim di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì nó dừng phiên mã và phân tử mARN được giải phóng

- Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn đóng xoắn ngay lại

- ở tế bào nhân sơ, mARN sau khi phiên mã được trực tiếp dùng làm khuôn

để tổng hợp protein

- Còn ở tế bào nhân thực, mARN sau khi phiên mã gọi là mARN sơ khai

còn phải cắt bỏ các đoạn intron, nối các đoạn Exon lại với nhau để tạo thành

mARN trưởng thành, mARN trưởng thành mới đi ra tế bào chất tham gia vào quá trình tổng hợp protein

Một số công thức (với gen chỉ chứa Exon)

- Tổng số nu của mARN:

N yen

A+U+G+xX= >

Mạch gốc mARN

Agee = U,,

Ta = Ay

Gus = Xn

Xue = G,, Agen = Teen =U, + Tysc = Agse +A, =U, + An G,.n = Xen =X, + X = Gy +G,, =X, +G,,

- Số liên kết hoá trị giữa đường với axit trong phan tir ARN 1a: rN+rN-1

- Số lần phiên mã cua gen (t)

- Số liên kết hoá trị được hình thành: t.(rN-1)

(rN: số nu của phân tử mARN)

2.2.1.4 Protein và cơ chế giải mã

*Cấu tạo của protein

- Protein là đa phân tử, có đơn phân là axit amin

- Mỗi axit amin có khối lượng trung bình 110 đvC Axit amin được cấu tạo

bởi 3 thành phần:

+ Gốc Cacbon(R), khác nhau tùy loại axit amin

+ Một nhóm Cacboxyl (-COOH)

+ Một nhóm amin (-NH,)

- Các axit amin trong phân tử protein liên kết với nhau bởi mối liên kết peptit Liên kết peptit được hình thành bằng cách: nhóm amin của axit amin này

liên kết với nhóm cacboxyl của axit amin kia và giải phóng ra l phân tử nước

- Protein được cấu tạo từ 20 loại axit amin khác nhau Phân tử protein được đặc trưng bởi: số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các axit amin

- Protein có 4 bậc cấu trúc: Bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4

* Cơ chế giải mã (Tổng hợp protein)

- Giai đoạn 1: Hoạt hóa axit amin

Nhờ tác dụng của enzim va nang lượng ATTP, các axit amin được hoạt hóa và trở thành trạng thái hoạt động gắn vào tARN để tạo thành phức hệ aa -

tARN

- Giai đoạn 2: Tổng hợp chuỗi polypeptit

+ Khi riboxom tiếp xúc với phân tử mARN tại vị trí bộ ba mã sao mở đầu

(AUG): phức hệ aa„; „„ — tARN tiến vào riboxom Tại đây diễn ra hoạt động

khớp mã giữa bộ ba mã sao AUG với bộ ba đối mã trên phân tử tARN Axit amin

mở đầu được đặt vào vị trí để tổng hợp chuỗi polypeptit

+ Riboxom dịch chuyển 1 bước sang bộ ba bên cạnh thì phức aa, -tARN tiến vào riboxom Tại đây cũng diễn ra hiện tượng khớp mã giữa bộ ba mã sao số

1 với bộ ba đối mã trên tARN

+ Axit amin thứ nhất và axit amin mở đầu hình thành nên một liên kết peptit

+ Cứ như vậy, khi riboxom dịch chuyển đến bộ ba kết thúc thì chuỗi

polypeptit được tổng hợp xong

+ Một loại enzim đặc biệt tách axit amin mở đầu ra khỏi chuỗi polypeptit hình thành nên phân tử protein hoàn chỉnh

+ Cùng I lúc phân tử mARN có thể cho nhiều riboxom trượt qua để tổng

hợp nên nhiều phân tử protein khác nhau

+ ở sinh vật nhân chuẩn, chỉ mARN trưởng thành mới được tham gia giải

Một số công thức

- Gọi số nu của gen là N

- Số nu của đoạn Intron 1a N,

- Số bộ ba mã sao trên phân tử mARN trưởng thành là:

N-N, 2.3

- Số axit amin của 1 chuỗi polypeptit mới được tổng hợp:

- Số phân tử protein được tạo ra là:

Số phân tử mARN xsố riboxom trượt qua 1 phân tử ARN không lặp lại

2.2.2 Phương pháp ra đề

2.2.2.1 Bài toán áp dụng công thức

- Từ lý thuyết -> xây dựng các công thức cơ bản «> công thức hoá lý thuyết

- Hệ thống hoá các công thức đã xây dựng được

- Thường xuyên phân biệt và chỉ ra những điểm tương đồng với hệ thống

các công thức đã xây dựng ở các phần trước

- Chủ yếu sử dụng các công thức về phần bài toán mình đang nghiên cứu,

đồng thời kết hợp hợp lý với các công thức của phần trước để có nhiều dạng bài

và để khắc sâu các công thức cũng như mối quan hệ chặt chẽ giữa các phần kiến

thức

- Bài toán dạng này ở mức độ đơn giản, chỉ việc thay số vào công thức, tính toán chính xác là có kết quả cuối cùng

- Số liệu đưa ra phải phù hợp với kiến thức cơ bản, thuận tiện cho việc tính toán

- Ngôn ngữ bài toán phải trong sáng, dữ kiện logic, rõ ràng, bài toán phải phù hợp với năng lực của học sinh

2.2.2.2 Bài toán vận dụng công thức

- Hệ thống hoá các công thức đã xây dựng được

- Kết hợp linh hoạt các công thức thích hợp trong một bài

- Thay đổi sự kết hợp các công thức để tạo ra nhiều dạng bài

- Kết hợp hợp lý với các công thức đã biết để khắc sâu cho HS các công thức và mối quan hệ mật thiết giữa các thành phần kiến thức

- Số liệu trong bài phải phù hợp với kiến thức cơ bản và thuận tiện cho việc tính toán

- Ngôn ngữ trong sáng, dễ hiểu, giả thiết chặt chẽ, bài toán phải vừa sức

với HS

- Với bài toán dạng này đòi hỏi HS phải biết biến đổi linh hoạt các công thức trong quá trình giải bài toán

* Lựu ý: Đối với dạng bài toán tổng hợp

- Bài toán tổng hợp gồm toàn những bài toán tự giải, bài toán dạng này

phải tổng hợp, bao quát toàn bộ các công thức, các cơ chế và các phần kiến thức phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử

- Hệ thống các công thức đã xây dựng được

- Kết hợp hợp lý các công thức đã xây dựng được

- Kết hợp linh hoạt các dạng công thức từ phần cấu tạo ADN đến cơ chế

giải mã để khắc sâu cho HS các công thức cũng như mối quan hệ mật thiết giữa

ADN -> ARN — Protein

- Số liệu đưa ra phải phù hợp với kiến thức cơ bản và thuận tiện cho việc tính toán

- Dữ kiện bài toán phải logic, chặt chẽ

2.2.3 Hệ thống các dạng bài toán phần cơ sở vật chất và cơ chế

đi truyền ở cấp độ phân tử Sinh học 12

2.2.3.1 Bài toán về cấu tạo ADN

*Nhóm 1: Bài toán áp dụng công thúc

Bài 1:

Một gen có: A = 600 nu; G = 900 nu Số A trên mạch 1 nhiều hơn số A trên mạch 2 là 150 Mạch 1 có G nhiều gấp đôi G của mạch 2 Hãy tính:

1 Tổng số nu của gen

Chiều dài của gen

Số liên kết hiđro của gen

Số liên kết hoá trị của gen

2 Chiêu dài của gen

3 Số liên kết hiẩro của gen

H=2A+3G Thay số: H = 2 600 + 3 900 = 3900 (liên kết)

4 Số liên kết hoá trị của gen

2N-2 Thay số: 2 3000 — 2 = 5998 (liên kết hoá trị)

5 Số nụ từng loại và tỉ lệ % từng loại nu trên môi mạch đơn

- Theo bài ra ta có: A, — A, = 150

A, + A, = 600

G=X=900

Một gen có: A - G= 240 và có 2880 liên kết hiđro Tính chiều dài của gen

Đáp số: 4080A°

A, =10% G, =35%

A;=25% G; =450nu

1 Tính tỷ lệ % và số lượng từng loại nu trên mỗi mạch của gen

2 Tính tỷ lệ và số lượng từng loại nu của øen

3 Tổng số nu và chiều dài của øen

4 Số liên kết hiđrô của gen

1 Số nu từng loại của gen

2 Số liên kết hoá trị của gen

3 Số liên kết hiđrô của gen

4 Chiều dài của gen