Biên soạn một chuyên đề phục vụ dạy học tự chọn và ôn luyện học sinh giỏi môn Sinh học ở trường trung học phổ thông

Mọi kết quả nghiên cứu trong đề tài đều trung thực, không trùng với kết quả của tác giả nào, đề tài chưa từng được công bố tại bất kỳ một công trình nghiên cứu khoa học nào hoặc của ai

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH - KTNN

NGHIÊM THỊ HƯỜNG

BIEN SOAN MOT SO CHUYEN DE

PHUC VU DAY HOC TU CHON VA

ON LUYEN HSG MON SINH HOC

O TRUONG THPT

KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC

Chuyén nganh: Phuong phap day hoc Sinh hoc

Người hướng dẫn khoa học

ThS HOANG THI KIM HUYEN

HA NOI, 2012

LOI CAM ON

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Hoàng Thị Kim Huyền, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong tổ Phương pháp dạy học Sinh học, Khoa sinh —- KTNN, Trường Đại học sư phạm Hà Nội

2, Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện cho tôi học tập và nghiên cứu hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Đồng cảm ơn các thầy cô giáo trường THPT Lý Thái Tổ - thị xã Từ Sơn - tỉnh Bắc Ninh cùng các thầy cô giáo trường THPT Phụ Dực — huyện Quỳnh Phụ - tỉnh Thái Bình đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa luận

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan khoá luận này là kết quả nghiên cứu của riêng bản thân tôi dưới sự hướng dẫn trực tiếp của cô giáo Thạc sĩ Hoàng Thị Kim

Huyền giảng viên khoa Sinh —- KTNN Mọi kết quả nghiên cứu trong đề tài

đều trung thực, không trùng với kết quả của tác giả nào, đề tài chưa từng được công bố tại bất kỳ một công trình nghiên cứu khoa học nào hoặc của ai khác

Xuân Hòa, ngày 15 tháng 05 năm 2012

QUY UOC VIET TAT

KHTN : Khoa hoc tự nhiên KHXH-NV : Khoa học xã hội và nhân văn

MỤC LỤC

PHẢN I MỞ ĐẦU . s« -2eee<ceeeEEEAredeeetorkkkkiitreeeootrriitrereoorrore

1 Lí đo chọn đề tài

2 Muc dich nghién UU 9

3 Đối tượng và pham Vi nghién CUM eeeceecseesseesseesseesseessesssessecssecesesssecese 9 C0 o0 (820/513 011177 9

5 Phuong phap nghién CU 9 38" /0015820 0 u00 10 PHAN II KET QUÁ NGHIÊN CỨU so se se se se se 11

Chương 1 CO SO Li LUAN VA THUC TIEN CUA VIEC XAY DUNG

CHUYEN DE cesssssssesesesessssscsssesnsnssssssssesesesesesessssssssssssesesesssesesesesseeseees 11

1.1 NOi dung day chuyén dé tur Chote ccecceecsesssessesssesseesseesssesssesseesseessees 11 1.2 Cấu trúc dé thi HSG quốc gia lớp 12 THPT môn Sinh học 12 1.3 Tình hình đạy, học các chuyên đề tự chọn 2- ¿csz+csz+z+ 14

2 Kiến nghị, 2-22-2222 4C2E112211117111271111112111.11E 0711.11.11 ke 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO .-e 5< se se ssssssssvsssvsssrssersssrs 91

3.00009/e2075 - 93

Trong chương trình Sinh học THPT, phần SHPT được dạy chủ yếu ở lớp 10 và lớp 12 Ở lớp 10, nội dung chính của SHPT là trình bày về cấu trúc

và chức năng của các đại phân tử: Prôtê¡n, axit nuclêic Ở lớp 12, nội dung chính của SHPT là trình bày về cấu trúc của gen, đặc điểm của mã di truyền, các CCDT ở cấp độ phân tử (tự sao, sao mã, dịch mã, đột biến gen ), Tất

cả những kiến thức trên làm cơ sở cho dạy, học phần: Sinh học tế bào, tính quy luật của hiện tượng di truyền, đi truyền học quần thể, ứng dụng di truyền học, đi truyền học người, tiễn hóa Vì vậy, HS học tốt phần SHPT sẽ là nền tảng, cơ sở giúp học tập tốt môn Sinh học

Ngoài ra, trong những kì thi đại học, cao đăng, đặc biệt là các kì thi

HSG quốc gia, quốc tế thì phần SHPT chiếm gần 1/10 nội dung kiến thức Vì

vậy cần trang bị cho HS đầy đủ những kiến thức về phần SHPT để HS đạt được kết quả cao trong các kì thi

1.2 Thực trạng dạy học các chuyên đề tự chọn

Hiện nay, ở các trường THPT, môn tự chọn được xem là môn học chính khóa Thế nhưng vẫn có một số GV và HS chưa thực sự quan tâm đến môn học này Vì thế có những biểu hiện xảy ra: GV soạn bài còn sơ sài, chưa nghiên cứu sâu về nội dung và phương pháp; HS học qua loa, không tập

trung Hơn nữa, dù là môn học chính khóa nhưng không có giáo trình cụ thé Mỗi trường, mỗi GV dạy một cách tự do, tự lựa chọn chuyên đề phù hợp với chương trình học Thiết nghĩ rằng: Là môn tự chọn nếu hiểu đúng nghĩa thì đây là môn học rất có ý nghĩa đối với HS bởi HS tự chọn môn học cần thiết cho mình

1.3 Thực trạng ôn luyện HSG

Công tác bồi dưỡng HSG các môn văn hóa là một công tác mũi nhọn trong việc nâng cao chất lượng GD, tạo nguồn lực, bồi dưỡng nhân tài cho nhà trường nói riêng, địa phương, đất nước nói chung

Trong công tác bồi dưỡng HSG của các trường THPT hiện nay thường gặp những hạn chế về kết quả Điều đó xuất phát từ những nguyên nhân chủ yếu như: Nội dung bồi dưỡng, vì không phái là trường chuyên nên không có chương trình dành cho lớp chuyên, thiếu định hướng và thiếu tính liên thông trong hệ thống chương trình Tất cá GV dạy bồi dưỡng đều phải tự soạn tự nghiên cứu và tự sưu tầm tài liệu HS, một số không yên tâm khi được chọn

theo một số lớp bồi dưỡng HSG vì phải mắt nhiều thời gian, ảnh hưởng đến

sức khỏe và kết quả học tập chung GV dạy bồi dưỡng vẫn phải hoàn tất công tác giảng dạy như các GV khác, đôi khi còn kiêm nhiệm nhiều công tác khác như: Chủ nhiệm, tổ trưởng bộ môn, công đoàn, đó là một thực tế do ban giám hiệu thường muốn giao công tác cho những GV tốt, giỏi, có uy tín Chính vì lý do đó việc đầu tư cho công tác bồi dưỡng HSG cũng có phần bị hạn chế [15]

Từ những vấn đề trên, với mong muốn góp một phần nhỏ bé vào việc nâng cao chất lượng dạy và học môn Sinh học, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “Biên soạn một số chuyên đề phục vụ dạy học tự chọn và ôn luyện HSG môn Sinh học ở trường THPT”

3 DOI TUQNG VA PHAM VI NGHIEN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Nội dung kiến thức phần CSVC và CCDT ở cấp độ phân tử

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Các chuyên đề thuộc phần CSVC và CCDT ở cấp độ phân tử

4 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Tìm hiểu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng chuyên đề

Nghiên cứu nội dung phần CSVC và CCDT ở cấp độ phân tử

Xây dựng các chuyên đề Sinh học phần CSVC và CCDT ở cấp độ

phân tử

- Lấy ý kiến nhận xét đánh giá của GV Sinh học có kinh nghiệm giảng dạy ở các trường THPT về chất lượng và hiệu quả của các chuyên đẻ

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu SGK, sách giáo viên Sinh học lớp 10, 12 ban cơ bản,

nâng cao; các chuyên đề Sinh học; các đề thi HSG lớp 12 THPT và tài liệu có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học Sinh học, các biện pháp phát huy tích cực học tập của HS

5.2 Phương pháp điều tra, quan sát

Điều tra, quan sát thực trạng bồi dưỡng, ôn luyện các đội tuyển thi HSG ở các trường THPT

5.3 Phương pháp chuyên gia

Thông qua văn bản (các chuyên đề), phiếu nhận xét đánh giá và qua trao đổi trực tiếp Chúng tôi xin ý kiến nhận xét đánh giá của GV Sinh học có kinh nghiệm giảng dạy ở trường THPT về chất lượng các chuyên đề đã biên Soạn

6 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐÈ TÀI

- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở của việc xây dựng và sử dụng các chuyên

đề Sinh học vào tổ chức hoạt động học tập của HS

- Xây dựng được 4 chuyên đề về SHPT (bao gồm lý thuyết và các bài

tập), đây có thể là tài liệu tham khảo cho GV Sinh học, HS THPT và sinh viên ngành sư phạm Sinh học

PHAN II KẾT QUÁ NGHIÊN CỨU

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CÚA VIỆC XÂY DỰNG

CHUYÊN ĐÈ

1.1 NOI DUNG DAY CHUYEN DE TU CHON

1.1.1 Thời lượng day học tự chọn

- Cấp THCS: Có 2 tiết/tuần đối với tất cả các lớp [8]

- Cấp THPT: Lớp 10 có 4 tiết/tuần đối với ban cơ bản; 1,5 tiết/tuần đối

với ban KHTN, ban KHXH-NV; lớp I1 có 4 tiết/tuần đối với ban co ban, 1 tiế/tuần đối với ban KHTN và ban KHXH-NV; lớp 12 có 3 tiết/tuần [8] 1.1.2 Các môn học tự chọn và chú đề tự chọn

- Đối với THCS: Chọn 1 trong 3 môn học, hoạt động giáo dục (Tin học, Ngoại ngữ 2, Nghề phổ thông) hoặc chủ đề tự chọn của các môn học [8]

- Đối với THPT:

+ Lớp 10, lớp 11 THPT:

e Đối với ban KHTN và ban KHXH-NV: Toàn bộ thời lượng dạy học tự chọn trong kế hoạch giáo dục được sử dụng để dạy học chủ đề tự chọn

bám sát nhằm ôn tập, hệ thống hoá, khắc sâu kiến thức, kỹ năng cho HS [1]

e Đối với ban cơ bản, sử dụng thời lượng dạy học tự chọn theo một trong hai cách sau đây:

Cách 1: Dạy học từ I đến 3 môn nâng cao trong số 8 môn có nội dung nâng cao (Toán, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Ngữ văn, Lịch sử, Địa lí, Ngoại ngữ) Các môn này có thể dạy theo SGK nâng cao hoặc SGK chương trình chuẩn kết hợp với các chủ đề tự chọn nâng cao Thời lượng dạy học tự chọn

còn lại dành đề dạy các chủ đề bám sát [1]

Cách 2: Dạy tất cả các môn theo SGK chương trình chuẩn và chủ đề bám sát của các môn học có trong kế hoạch giáo dục [I]

+ Lớp 12: Chọn các chủ đề nâng cao, bám sát thuộc các môn học có trong kế hoạch giáo dục [9]

1.1.3 Tài liệu dùng để dạy học tự chọn

Tài liệu tự chọn do Bộ GD&ĐT ban hành; tài liệu tự chọn do các địa phương tổ chức biên soạn theo hướng dan cia BO GD&DT (tổ chức biên soạn, thấm định và báo cáo về Bộ trước khi sử dụng); SGK, sách tham khảo

và các thiết bị, phương tiện, băng, đĩa hình giáo khoa (theo từng chủ đề và môn học tự chọn) [9]

1.2 CÂU TRÚC ĐÈ THỊ HSG QUỐC GIA LỚP 12 THPT MÔN SINH HỌC

1.2.1 Yêu cầu chung đối với đề thi [14]

- Đề thi chưa sử dụng

- Đề thi phải nằm trong nội dung chương trình “Chương trình nâng cao cấp THPT (lớp 10, lớp I1 và 08 tuần đầu lớp 12)”; phải đâm bảo tính chính xác, khoa học, phân loại được trình độ HS; đề thi không trùng lặp với bất cứ

đề thi nào trong các cuộc thi trước

- Độ khó của đề phân bố trên 3 mức độ: Mức biết - hiểu 30%; mức vận dụng 40%; mức phân tích - tổng hợp 30%

- Thang điểm qui về điểm 20 đối với tất cả các môn

Câu 1 (2 điểm): Phần Vi sinh vật học

Câu 2 (2 điểm): Cấu tạo và chức năng tế bảo

Câu 3 (2 điểm): Bài tập về Nguyên phân - Giảm phân - Thụ tỉnh

Câu 4 (2 điểm): Quang hợp - Hô hấp

Câu 5 (2 điểm): Trao đổi nước, khoáng - Sinh sản

Câu 6 (2 điểm): Tiêu hoá - sinh sản Hô hấp - Tuần hoàn

Câu 7 (2 điểm): Di truyền và biến dị ở mức phân tử

Câu 8 (2 điểm): Di truyền và biến dị ở mức tế bào

Câu 9 (2 điểm): Các quy luật di truyền

Câu 10 (2 điểm): Phương án thực hành

- Đề thi 2 ngày được phân bố như sau:

Đề thi ngày thứ nhất [16]:

TT Các phân môn Sô điêm | Số câu hỏi | Loại câu hỏi

1 Tê bảo học (Phân 1 - Câu

tạo và chức năng)

4 Sinh học người và động vật 7 3-5 Tự luận

Đề thi ngày thứ hai [16]:

TT Các phân môn Số điểm | Số câu hỏi | Loại câu hỏi

Tế bào học (Phân 2 - Sinh

học phân tử)

1.3 TÌNH HÌNH DẠY, HỌC CÁC CHUYÊN ĐÈ TỰ CHỌN

Kinh nghiệm và kết quả của các nước trên thế giới đã chỉ ra rằng: Tổ chức dạy học tự chọn trong các trường học là giải pháp thực hiện dạy học phân hóa triệt để nhất vì mang đến cơ hội lựa chọn cho từng người học [10]

Tuy nhiên, việc thực hiện dạy học tự chọn đòi hỏi rất nhiều điều kiện: Ngoài các môn học truyền thống, phải thiết kế và đưa vào chương trình GD nhiều môn học khác để có thể đáp ứng nhu cầu đa dạng của HS Việc xây

dựng chương trình và biên soạn tài liệu dạy học cho các môn học như vậy đòi

hỏi rất nhiều thời gian Phải thiết kế chương trình chuẩn và chương trình nâng

cao cho tất cả các môn học trong kế hoạch GD Đồng thời, phải biên soạn SGK và tài liệu dạy học khác cho cả 2 loại chương trình này Những việc làm trên đòi hỏi quá trình chuẩn bị nhiều năm Cụ thể, phải chuẩn bị đội ngũ GV cho các môn học mới đủ số lượng dạy theo nhóm nhỏ (khoảng 10HS/GV) trong khi đó tỉ lệ này của chúng ta hiện nay là 25HS/GV mặc dù quy định là 20HS/GV Phải có đủ phòng học, phòng thí nghiệm, thực hành để có thê bố trí các lớp học theo sự lựa chọn đa dạng HS (khoảng 10HS/phòng học) trong khi tỉ lệ này của nước ta hiện nay là 55HS/phòng hoc [10]

Ngoài những điều kiện nêu trên, dạy học tự chọn còn đòi hỏi nhiều điều

kiện khác, trong đó có việc tăng tỷ suất đầu tư tính theo đầu HS, mà hiện nay

ta chưa đáp ứng được Chính vì vậy, theo chủ trương của Bộ GD&ĐT thì trong điều kiện hiện nay của nước ta, phải thực hiện dạy học phân hóa bằng

phân ban kết hợp với dạy học tự chọn, tiến tới chủ yếu bằng tự chọn khi có

điều kiện [10]

Ông Lê Quán Tần - Vụ trưởng Vụ Trung học cho rằng: Thực hiện phân hóa bằng phân ban có hạn chế là thiếu linh hoạt, chỉ phân hóa theo nhóm lớn, nhưng không đòi hỏi số lượng GV cao và cơ sở vật chất quá cao so với khả năng giải quyết hiện nay của nước ta Tuy nhiên, cần bắt đầu chuẩn bị để có thé thực hiện đạy học tự chọn ở nước ta vào khoảng sau năm 2015 [10]

1.4 TINH HINH ON LUYEN, THI HSG

Công tac thi HSG va tuyên chon , tập huấn đôi tuyên thi quôc tê của Việt Nam đang có vấn đề nên nhiều HS hiện nay “sợ” vào đội tuyển do vậy đã dẫn đến sự giảm sút chất lượng đội tuyển HSG và HS quốc tế Đó là nhận định của nhiều nhà giáo, nhiều chuyên gia giáo đục tại hội thảo “Công tác thi chon HSG quốc gia, tuyển chọn và tập huấn các đội tuyển quốc gia dự thi Olympic quốc tế và khu vực” diễn ra tại Hà Nội ngày 12/10/2011 [16]

Theo thông kê cua BôGD_ &ĐÐT, năm 2006 Viét Nam chico 38 giải nhât trong ky thi HSG quốc gia , đến năm 2010 đa tăng lên §2 giải nhất; giải nhì tăng từ 338 giải lên 442 giải, giải ba từ 749 giải lên 945 giải Như vậy, giải thưởng mỗi năm một tăng nhưng thiếu đỉnh cao [16]

Hơn nữa, về thành tích của đội tuyến quốc tế, cách đây khoảng 5 năm

về trươc, thành tích của Việt Nam vào loại cao nhất trong khu vực Đông Nam

Á, nhưng đền nay thi cac nược như Indonesia , Singapore đa đuôi kip va vươt qua chung ta Với môn Sinh hoc, trong 15 năm tham dư, chúng ta mới chỉ có

1 huy chương vàng đuy nhât cua 1 HS thuôc bang B trong ky thi chon HSG quốc gia [16]

Những kết quả trên có thể xuất phát từ các nguyên nhân chủ yếu sau: Tính thực dụng của HS và phụ huynh

-_ Chê đô đai ngô đôi vơi GV giang day HSG

Thiêu đôi ngu GV giỏi một cách trầm trọng

Chính sách ưu đãi đối với người tài và đầu tư cơ sở vật chất chưa tương xứng Thậm chí, đến năm 2010 vẫn tồn tại nhiều tỉnh, thành và đơn vị dạy, bồi dưỡng, chọn lọc HSG bằng những nội dung của năm 1990

-_ Nôi dung đề thi chon HSG quôc gia co nhiều bât cp Dé thi quôc gia

ra nhưng bai tap di truyền đoi hoi nhưng Kỹ thuât toan hoa môt cach may moc

và không hề xảy ra trong thưc tê, trong khi cac đề S inh hoc quéc tê chi sư dụng toán thống kê xác suất đề làm sáng tỏ quy luật di truyền

Chương 2 XÂY DỰNG CÁC CHUYÊN ĐÈ 2.1 KHAI QUAT NOI DUNG PHAN CSVC VÀ CCDT Ở CẤP ĐỘ

- Trình bày cơ chế điều hoà hoạt động của gen ở sinh vật

- Xem phim về cơ chế nhân đôi của ADN, phiên mã và dịch mã

- Trình bày nguyên nhân, cơ chế chung của các dạng ĐBG

2.2 KÉT QUÁ XÂY DUNG CAC CHUYEN DE SINH HQC PHAN

CHUYÊN ĐÈ 1: ADN VÀ NHÂN ĐÔI ADN

Hình 1 Mô hình cấu trúc phân tử ADN

- ADN cấu tạo từ các nguyên t6 C, H, O,N, P

- ADN là 1 đại phân tử, cấu trúc theo nguyên tắc đa phân gồm nhiều đơn phân là các Nu

- ADN thường gặp có cấu trúc 2 mạch bổ sung, xoắn phải (theo mô hình của J.Oat xơn và F.Crick), 2 mạch ngược chiều nhau, liên kết giữa các

Nu trén 1 mạch là liên kết phôtphođieste; giữa các Nu trên 2 mạch với nhau là

liên kết hiđrô (A liên kết với T bằng 2 liên kết hiđrô, G liên kết với X bằng 3

Bảng 1 Một số dạng cầu hình không gian của ADN

Chiều quay của chuỗi xoắn Về phía phải | VỆ phía phải Vệ phía trái

Nông độ muôi cao,

Điều kiện hình thành Độ ẩm ~ 75% | Độ ẩm ~ 92% | hoặc methyl hóa ADN

Số cặp bazơ nitơ trên một

Góc nghiêng giữa hai cặp

Độ cao theo trục chuỗi xoăn

của một cặp bazo nito (A) 2,6 A° 3,4 A° 3,7 A°

Độ cao theo trục chuỗi xoắn

+ Purin: Nu có kích thước lớn hơn

Các Nu khác nhau chỉ khác nhau ở thành phần bazơ nitơ Do có 4 loại bazơ nitơ nên có 4 loại Nu là: A, T, G, X

+ Có khá năng biến đổi tạo nên TTDT mới

IH Quá trình nhân đôi ADN (tông hợp ADN, tự sao, tái bản ADN)

2 Nguyên liệu

Các Nu các loại: A, T, G, X; năng lượng (ATP); hệ enzim sao chép [11] (enzim ADN Gyraza, enzim ARN pôlimezara, enzim Ligaza, enzim ADN pôlimezara, )

3 Nguyên tắc

- Bổ sung

- Ban bao toan

Có nhiều thí nghiệm chứng minh nguyên tắc nhân đôi ADN (đặc biệt là nguyên tắc bán bảo toàn) trong đó 1 thí nghiệm ni tiếng là của Meselson và Stahl Hai ông dùng đồng vị phóng xạ N'” đánh dấu ADN, sau đó cho vi

khuẩn chứa ADN này thực hiện quá trình nhân đôi ADN trong môi trường

N'! Nhờ thực hiện ly tâm và phân tích kết quả thu được, họ đã chứng minh được cơ chế nhân đôi bán bảo toàn của ADN [11]

bổ sung đến đó

- Cả hai mạch đơn của ADN đều làm khuôn mẫu để mỗi mạch đơn tự tổng hợp nên một mạch đơn mới theo NTBS trong đó: A của mạch gốc liên kết với T của môi trường bằng hai liên kết hiđrô và ngược lại G của mạch gốc liên kết với X của môi trường bằng ba liên kết hiđrô và ngược lại

- Mạch đơn có chiều 5-3 được tổng hợp từ mạch gốc có chiều 3-5 được hình thành liên tục Còn mạch kia được tổng hợp thành từng đoạn Okazaki theo hướng ngược lại Sau đó, các đoạn Okazaki được enzim Ligaza nối lại

với nhau Ở virút, vi khuẩn đoạn Okazaki dài tir 1 000 đến 2 000 Nu Ở tế bào

động vật đoạn Okazaki dài từ 100 đến 200 Nu

- Kết quả tạo 2 ADN con giống nhau và giống hệt ADN mẹ về thành phan, trình tự sắp xếp các Nu Tuy nhiên, mỗi ADN con chỉ giữ lại một mạch của ADN mẹ còn mạch kia được cấu tạo từ nguyên liệu của môi trường nội bào Đây là nguyên tắc bán bảo tồn hay giữ lại một nửa

B Công thức làm bài tập

Phần 1 Cấu trúc ADN

I Tính số Nu của ADN hoặc của gen

1 Đối với mỗi mạch của gen

5 Tính khối lượng phân tử ADN (M)

M=N.300 đvC

6 Tính chiều dài của phân tử ADN (L)

L2 3,4

a Số liên kết hoá trị nối các Nu trên 1 mạch của ADN: 7 1

b Số liên kết hoá trị nối các Nu trên 2 mạch của ADN: 2( - 1)

c Số liên kết hoá trị đường - phôtphat trong gen (HTp.p)

HTp„ = 25 -1)+N=2(N-1) Phần 2 Cơ chế tự nhân đôi của ADN

I Tinh sé Nu ty do can dùng

1 Qua 1 lần tự nhân đôi

+ Số Nu tự do cần dùng bằng số Nu của ADN: N„= N

+Aw= Tia= A= T; Ga= Xa= G=X

2 Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt)

- Tổng số Nu tự do cần dùng cho 1 ADN qua x đợt tự nhân đôi:

YN a = N.2*-N =N.(2"- 1)

- Số Nu tu do mỗi loại cần dùng là:

Aw = YT a = A.(21-1); } Ga=} Xa =G.(2Ý- 1)

- Số Nu tự do của ADN con mà có 2 mạch hoàn toàn mới:

YA ta hoàn toàn mới = } Ta = A.(2Ï- 2)

YG ta hoan oan mii = YX a = G.(2* - 2)

IL Tinh số liên kết hiđrô; hóa trị Ð — P được hình thành hoặc bị phá vỡ

1 Qua 1 đợt tự nhân đôi

a Tính số liên kết hiđrô bị phá vỡ và số liên kết hiđrô được hình thành

H bị dut = Hapn

H hinh thanh = 2.H apn

b Số liên kết hoá trị được hình thành

HT được hình thành = 2( 5 -1)=N-2

2 Qua nhiéu dot tu nhan déi (x dot)

a Tính tống số liên kết hiđrô bị phá vỡ và tổng số liên kết hiđrô hình thành:

- Tổng số liên kết hiđrô bị pha vo: H bi phá vo = H.(2' - 1)

- Tổng số liên kết hiđrô được hình thành: H hình thành = H.2"

b Tổng số liên kết hoá trị được hình thành

3 HT hình thành = tŠ - 1).(2.2"- 2) = (N- 2).(2* - 1)

III Tính thời gian sao mã

Tốc độ tự sao: Số Nu được tiếp nhận và liên kết trong 1 giây

1 Tính thời gian tự nhân đôi

- Khi biết thời gian để tiếp nhận và liên kết trong 1 Nu là dt, thời gian

tự sao được tính là: TỚ tw sao = dt =

- Khi biết tốc độ tự sao (mỗi giây liên kết được bao nhiêu Nu) thì thoi

gian tự nhân đôi của ADN là: 7G ? sao = N:tốc độ tự sao

a Hãy điền chú thích vào các số trên sơ đồ bằng các liên kết

b Nêu điểm khác nhau và ý nghĩa của liên kết ở vị trí số 1 và số 3 trên

+ Là liên kết mạnh, năng lượng liên kết lớn, góc liên kết cố định

+ Ý nghĩa: Đảm bảo giữ vững cấu trúc bậc I của ADN Ôn định TTDT

- Liên kết hyđrô:

+ Là liên kết yếu, năng lượng nhỏ, góc liên kết thường không cố định

+Ý nghĩa: Dễ bị pha vo — tao điều kiện cho các quá trình tự sao, phiên mã để thực hiện các chức năng di truyền Số lượng liên kết hyđrô nhiều

trong ADN —> Giữ ôn định cau trúc không gian của ADN, đảm bảo cho ADN vừa có tính bền vững vừa linh động

(K) thi HSG tỉnh Quảng Ninh 2010 - 2011) Câu 2: Trinh bày vai trò tác động của prôtêin đến ADN trong hoạt động di

+ ADNpôlimeraza xúc tác cho sự nhân đôi của ADN:

ADN ADNpôlimeraza ADN

+ ARNpôlimeraza xúc tác cho sự sao mã tạo ARN:

ADN ARNpôlimeraza ARN

- Một số enzim khác xúc tác cho quá trình giải mã

- Một số enzim được dùng trong kỹ thuật di truyền như enzim cắt, nối ADN

(Đề thi chọn đội tuyển HSG THPT năm 2007 tỉnh Quảng Trị, đề chính thức)

Bài giải

a ADN của sinh vật có nhân thường bền vững hơn ARN vì:

- ADN được cấu tạo từ hai mạch còn ARN được cấu tạo từ một mạch Cấu trúc xoắn của ADN phức tạp hơn

- ADN thường được liên kết với prôtêin nên được bảo vệ tốt hơn

- ADN được bảo quản ở trong nhân, ở đó thường không có enzym phân hủy chúng, trong khi đó ARN thường tổn tại ngoài nhân, nơi có nhiều enzym phân hủy axit nucléic

b Những đoạn ADN có nhiệt độ nóng chảy cao là những đoạn chứa nhiều Nu

G, X vì số lượng liên kết hyđrô giữa hai sợi nhiều hơn Ngược lại các đoạn ADN ít G, X nhiều A, T thì có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn đo số liên kết hyđrô ít hơn

(Dé thi chọn đội tuyển HSG THPT năm 2007 của tỉnh Quảng Trị, đề dự bị) Câu 4: Vì sao chiều của mạch pôlynuclêôtit được đánh dấu là 5° — 3”?

Bài giải

a Mỗi Nu gồm một phân tử axit phôtphoric, một phân tử đường đêôxiribôzơ

và một phân tử bazơ nitric Đường đêôxiribôzơ là loại đường pentôzơ, có 5C

được đánh dấu từ C1 đến C5 Dấu ? là dé phân biệt C của phân tử đường với

C của phân tử bazơ (không có dấu °)

b Trên mạch pôlynuclêôtit, các Nu liên kết với nhau qua liên kết phôtphođieste Liên kết này được hình thành giữa gốc phôtphat của một Nu với nhóm OH của đêôxiribôzơ tham gia vào liên kết phôtphođieste

c Do liên kết phôtphođieste được tạo thành giữa các vị trí 5° và 3° nên chuỗi

Nu có tính phân cực: Đầu 5’ thường có gốc phôtphat, đầu 3' thường có gốc

OH tự do Nói cách khác, mạch Nu có chiều 5°—›3'°, nghĩa la: Nu đầu tiên có gốc phôtphat tự do kết hợp với C5°-OH và Nu cuối cùng có gốc OH tự do kết hợp với C3°-OH tự do

d Trong quá trình tổng hợp mạch pôlynuclêôtit, các Nu kéo dài chuỗi theo

chiều 5’— 3”

(Dé thi chọn đội tuyển HSG THPT năm 2007 tinh Quang Tri, dé du bi) Câu 5: Hãy chú thích các số (từ 1 đến 11) trong sơ đồ sau:

Bài giải : Chiều tháo xoắn : Enzim Gyraza (TôpoI1zômeraza) : Enzim Helicaza

: Prôtêin SSB (Single strans binding) : ADN - Pôlimeraza II

: ARN - Pôlimeraza (Primaza) : ADN - Pôlimeraza III

: Đoạn ARN nồi (prime) : ADN - Ligaza

Bài giải Tổng số Nu có trong phần gen bị nhân đôi là:

loai 1a: Am= Tm = A.(2° — 1) = 900.(2? — 1) = 6 300 (Nu)

Gin = Xm = G.(2° — 1) = 600.(2° — 1) = 4 200 (Nu)

Cau 7: Mot doan ADN cua E.coli c6 9 000 Nu Ti lé A/G = 2/3 Doan ADN

đó tái bản liên tiếp 3 lần Hỏi số lượng mỗi loại Nu cần cung cấp và số lượng

liên kết hiđrô được hình thành thêm giữa các Nu trong các gen mới được hình thành lần lượt là bao nhiêu [4]?

Bài giải Dựa vào NTBS và theo giả thuyết ta có số Nu mỗi loại của đoạn ADN 1a: A = T = 9 000 (Nu)

Ma: A/G = 2/3 > G = X = (2/3).A = (2/3).9 000 = 6 000 (Nu)

Vậy số Nu từng loại môi trường cung cấp qua 3 lần tái ban là:

Bài giải

- Tốc độ tự sao là số Nu được tiếp nhận và liên kết vào mạch trong một

giay, vi vay ta co tốc d6 tu sao sé la: TDys = 2.(720/8) = 180 (Nu/giay)

- Thời gian tự sao

+ Theo NTBS: A =T và G = X, số Nu của gen là:

Neen = 2.(T + X) = 2.(630 + 720) = 2 700 (Nu) + Thời gian tự sao là:

TGrs = 2 700/180 = 15 (giây) Câu 9: Xét một cặp NST tương đồng, mỗi NST chứa I phân tử ADN dai

1,02mm Phân tử ADN trong NST có nguồn gốc từ bố chứa 22% Ađênin, phân tử ADN trong NST có nguồn gốc từ mẹ chứa 34% Adénin

Cho biét mét Nu dai 3,4.10’mm va không có hiện tượng ĐB cấu trúc

NST

1 Tính số lượng từng loại Nu trong mỗi phân tử ADN

2 Tế bào chứa cặp NST đó giảm phân có các loại giao tử, trong đó có

1 loại giao tử chứa 28% Ađênin, tính số lượng từng loại Nu trong phân tử

ADN của mỗi loại giao tử [5]

Phân tử ADN có nguồn gốc tit me:

A =T =34%.6.10 = 2 040 000 (Nu) G= X =3.10°— 2 040 000 = 960 000 (Nu)

2 Số lượng từng loại Nu trong mỗi loại giao tử

a Hiện tượng trao đổi đoạn:

- Giao tử bình thường có 22% Ađênhn:

Ađênin = (22% + 34%)/2 = 28%

A =T =28%.6.10” = 1 680 000 (Nu)

G = X = 3.10°— 1 680 000 = 1 320 000 (Nu)

b Hiện tượng ĐB thể đị bội:

- Loại giao tử thứ nhất chứa cả 2 NST (của bố lẫn mẹ) trong cặp tương đồng:

(34% + 22%)/2 = 28%

A =T =28%.2.6.10 = 3 360 000 (Nu) G=X =22%.2.6.10 = 2 640 000 (Nu)

- Loại giao tử thứ 2 không chứa NST nào trong cặp tương đồng

A=T=G=X=0(Nu) Câu 10: Mạch thứ nhất của gen có tỉ lệ các Nu la 10% Adénin, 20% Timin

và 25% Xitôzin Phân tử mARN được sao từ gen đó có 20% Uraxin

a Tính tỉ lệ từng loại Nu của gen và từng loại rNu của phân tử mARN

b Néu gen đó dài 0,306ùm thì nó chứa bao nhiêu liên kết hiđrô [5]?

Bài giải

a Tỉ lệ từng loại Nu và từng loại rNu

- Tỉ lệ từng loại Nu của mỗi mạch gen:

rA = T, = 10%; rU = A, = 20%

1G = X, = 45%; rX = Go = 25%

b Số liên kết hiđrô của gen

- Số Nu của gen: N = 2.(L/3,4) = 2.(3 060/3,4) = 1 800 (Nu)

- Số Nu từng loại của gen:

A=T=1 800.15% = 270 (Nu); G = X = 1 800.35% = 630 (Nu)

- Số liên kết hiđrô của gen:

H=2A +3G = 2.270 + 3.630 = 2 430 (liên kết)

II Trắc nghiệm

Câu 1: Chiều 5° —> 3° của mạch đơn ADN trong cấu trúc bậc 1(pôlynuclêôtit)

theo Watson — Crick duge bat đầu bằng:

A 5’-OH va kết thúc bởi 3'-OH của đường

B Nhóm phôtphat gắn với C5°-OH và kết thúc bởi C3”-OH của đường

C Nhóm phôtphat gắn với C5'-OH và kết thúc bởi phôtphat gắn với C3'của đường

D C5'-OH và kết thúc bởi nhóm phôtphat C3” của đường

Câu 2: Meselson, Stahl đã sử dụng phương pháp đánh dấu phóng xạ NỈ” lên ADN của E.coli, rồi cho tái bán trong NỶ, sau mỗi thế hệ tách ADN cho li tâm Kết quả thí nghiệm của Meselson và Stahl đã chứng minh được ADN tự sao kiểu:

A Bao toan B.Bánbảotoàn C.Phantan D Không liên tục

Câu 3: Giá sử thí nghiệm của Meselson — Stahl: (dùng N'” đánh dấu phóng xạ

để chứng minh ADN tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn) tiếp tục đến thế hệ

thứ 3 thì tỷ lệ các phân tử ADN còn chứa NỈ là:

A Nguyên tử cacbon số I của đường

B Nguyên tử cacbon số 3 của đường

C Nguyên tử cacbon số 4 của đường

D Nguyên tử cacbon số 5 của đường

Câu 5: Nhờ đặc điểm chủ yếu nào sau đây mà ADN vừa bền vững vừa có tính linh hoạt trong khá năng biến tính và hồi tính [4]?

A NSTB tỏ ra lỏng lẻo

B Số liên kết hiđrô rất lớn nhưng là liên kết yếu

C Liên kết hóa trị tạo ra khung đường — phôtphat bền vững

D Do tính chất của cầu nối phôtphođieste giữa các Nu

Câu 6: Một sợi của phân tử ADN xoắn kép có tỉ lệ (A + G)/(T + X) = 0,4 thì trên sợi bể sung tỉ lệ đó là [4]:

B Ngược chiều mở của sợi khuôn

C Ngược chiều di chuyển của ADN pôlimeraza

D Cùng chiều của các đoạn Okazaki

Câu 8: Vì sao các phân tử ADN ở sinh vật nhân thực tuy rất dài nhưng quá trình tái bản lại có thể hoàn tất trong một thời gian ngắn của giai đoạn nhân đôi trong chu kì phân bào [4]?

A Tốc độ nhân đôi rất nhanh

B Hai mạch mới của ADN con đều diễn ra liên tục

C Có nhiều đơn vị nhân đôi tiến hành tái bản cùng lúc tại các khởi

điêm

D Nhân đôi theo NTBS và bán bảo tồn

Câu 9: Khối lượng của 1 phân tử ADN trong tế bào của sinh vật nhân thực bằng bao nhiêu, biết rằng aa mở đầu là cần thiết trong cấu trúc của prôtêin và

để tổng hợp 10 phân tử prôtê¡in do ADN quy định, môi trường đã cung cấp

A A=T=540 và G =X = 660 B.A=T=1 050 vaG=X = 450

- Vùng điều hoà: Mang tín hiệu khởi động và kiểm soát quá trình phiên mã

- Vùng mã hóa: Mang thông tin mã hóa các aa

- Vùng kết thúc: Mang tín hiệu kết thúc phiên mã

Trong vùng mã hóa có những đoạn thực sự mang thông tin mã hóa aa (gọi là đoạn exon) và những đoạn không mang thông tin ma héa aa (intron) Gen có cả exon va intron goi la gen phân mảnh; gen chỉ có exon là gen không phân mảnh Gen ở sinh vật nhân sơ là gen không phân mảnh; gen của sinh vật nhân thực là gen phân mảnh Các đoạn exon luôn mở đầu và kết thúc cho

1 gen [11]

Như vậy có nghĩa là, không phải tất cả các đoạn ADN đều là gen Thực

tế, người ta nhận thấy số lượng gen/tông số ADN là rất nhỏ, đặc biệt là ở sinh vật nhân thực [11]

Các đoạn ADN không phải là gen có rất nhiều chức năng quan trọng

mà khoa học vẫn chưa xác định được hết Trong đó có các trình tự đầu mút, trình tự tâm động, đoạn ADN nối giữa các gen

IL ARN (Axit Rib6nucléic)

1 Cấu trúc chung

- ARN là một loại axit nuclêIc, cấu tạo từ các nguyên tố C,H, O, N, P

- ARN là một đại phân tử, cấu tao theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là các rNu

2 Cấu trúc cụ thế của một rNu

Có nhiều loại ARN khác nhau:

- mARN: ARN thông tin: Mang thông tin mã hóa cho aa

- tARN: ARN vận chuyên: Mang aa tham gia quá trình dịch mã

- rARN: ARN ribôxôm: Tham gia cấu trúc ribôxôm

Ngoài ra còn có ARN mạch đơn, mạch kép là vật chất di truyền ở virút, nhiều phân tử ARN rất nhỏ có chức năng điều hoà, ARN có chức năng như I

enzim (ribôzim) Mỗi loại ARN có cấu trúc, thời gian ton tai trong tế bào khác nhau phù hợp với chức năng [3]

4 Chức năng

- Chức năng của mARN: Bản phiên TTDT từ gen cấu trúc, trực tiếp

tham gia tổng hợp prôtêin dựa trên cấu trúc và trình tự các bộ ba trên mARN [3]

- Chức năng của tARN: Vận chuyền, lắp ráp chính xác các aa vào chuỗi pôlipeptit dựa trên nguyên tắc đối mã di truyền giữa bộ ba đối mã trên tARN với bộ ba mã phiên trên mARN [3]

- Chức năng của rARN: Liên kết với các phân tử prôtêin tạo trên các ribôxôm tiếp xúc với mARN và chuyên dịch từng bước trên mARN, mỗi

bước là một bộ ba nhờ đó mà lắp ráp chính xác các aa vào chuỗi pôlipeptit theo đúng TTDT được quy định từ gen cấu trúc [3]

II Quá trình phiên mã (tổng hợp ARN, sao mã)

1 Khái niệm

Là sự truyền TTDT từ mạch gốc của phân tử ADN mạch kép sang phân

tử ARN mạch đơn

2 Địa điểm, thời gian

- Trong nhân tế bào

- Kỳ trung gian giữa 2 lần phân bào, lúc NST giãn xoắn

3 Nguyên tắc

Bồ sung (A =T; G=X\)

4 Yếu tố tham gia

- Enzim: Cần nhiều enzim khác nhau, và các yếu tố trợ giúp Vai trò chính là của ARN pôlimeraza (ARN pol)

- Khuôn: Mạch gốc của gen Chiều tổng hợp mạch mới từ 5'- 3

- Nguyên liệu: Các rNu và năng lượng (ATP, UTP, GTP )

ARN pdélimeraza ARN

a Mở đầu

- Enzim ARN pol và một số yếu tố trong tế bào sẽ đánh dấu đoạn gen cần sao mã và nhận biết mạch làm khuôn

- ARN pol nhận biết điểm khởi đầu phiên mã

- ADN tháo xoắn, tách mạch tại vị trí khởi đầu phiên mã

- Các rNu của môi trường nội bào tới vị trí gen tách mạch, liên kết với mạch gốc của gen theo NTBS, cụ thể: A (của mạch gốc) liên kết với U môi

trường (mf), T (của mạch gốc) liên kết với A mt, G (của mạch gốc) liên kết

với X mt, X (của mạch gốc) liên kết voi G mt

- Hình thành liên kết phôtphođieste giữa các rNu —› tạo mạch

- Nhờ tín hiệu kết thúc, ARN pol kết thúc việc tổng hợp ARN, rời khỏi

ADN Phân tử ARN được tạo ra ở sinh vật nhân so, qua | vài sơ chế nhỏ có thé làm khuôn đề tổng hợp prôtê¡n Trên thực tế, ở sinh vật nhân sơ, quá trình phiên mã và quá trình dịch mã gần như xảy ra đồng thời

- Còn ở sinh vật nhân thực, do gen là gen phân mảnh, nên phân tử ARN được tạo ra có cả đoạn tuong tng intron, exon Phan tu này được gọi là tiền mARN Tiền mARN sẽ được cắt bỏ các intron để tạo thành phân tử mARN trưởng thành Phân tử mARN trưởng thành này mới làm khuôn tổng hợp protéin [11]

- Việc cắt bỏ intron khá phức tạp Cần có những đoạn trình tự đặc biệt

để phức hệ cắt intron có thể nhận biết được Do vậy, nếu có DB xảy ra làm thay đổi trình tự này, khiến phức hệ cắt intron không nhận ra intron, không cắt intron, đều có thê dẫn đến thay đổi cấu trúc prôtêin Vì vậy, không hoàn toàn đúng khi nói rằng ĐB ở intron là không gây hại [1 1]

- Sau khi cắt intron, việc sắp xếp lại các exon cũng là vấn đề Sự sắp xếp khác nhau có thê dẫn đến các phân tử mARN trưởng thành khác nhau, và đương nhiên là quy định các prôtê¡n khác nhau [I1]

B Công thức làm bai tap

II Tính chiều đài va sé lién két héa tri D — P cia ARN

1 Tinh chiéu dai

Lapn=Larn = 1N.3,4A° = 5 3,4 A°

+ Trong mỗi rNu có 1 liên kết hoá trị gắn thành phần axit H;PO¿ vào

thành phần đường Do đó số liên kết hóa trị loại này có trong ARN là rN

—> Số liên kết hoá trị Đ— P của ARN: HTyry= rN - 1+ rN = 2.rN - 1

2 Qua nhiều lần sao mã (k lần)

- Số phân tử ARN = Số lần sao mã = k

- Số rNu tự do cần dùng là: rW„= k.rN

- Số rNu tự do mỗi loại cần dùng là:

tA = k.rA = k.T,¿.; rUya = k.rU = KAgéc

1Gig = kG = kX g6o3 1X = KIX = k.Ggéc

IL Tính số liên kết hiđrô và liên kết hóa trị Ð — P

1 Qua 1 lần sao mã

a Số liên kết hiđrô (H): Hp„ = H Apx, Hưng màn = Hap

=> Hbạy = Hình màng = HApw

b Số liên kết hoá trị: Ty gu, = zN - 1

2 Qua nhiều lần sao mã (k lần)

a Tổng số liên kết hiđrô bị phá vỡ: 3` Hp,¿ = k.H

b Tổng số liên kết hoá trị hình thành: Ð` AT ink mann = KN - 1)

III Tính thời gian sao mã

* Tốc độ sao mã: Số rNu được tiếp nhận và liên kết với nhau trong 1 giây