Phương pháp giải bài tập nguyên phân, giảm phân và thụ tinh

Xuất phát từ thực trạng bất cập đó, tôi nghĩ phải tìm ra một giải phápgiúp học sinh làm bài tập sinh học nói chung và bài tập nguyên phân, giảm phân và thụ tinh nói riêng bởi đây chính l

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Văn Sang, Nguyễn Thảo Nguyên, Nguyễn Thị Vân Phương pháp

giải bài tập sinh học NXB Đà Nẵng.

2 Nguyễn Văn Sang, Nguyễn Thảo Nguyên, Nguyễn Thị Vân Phương pháp

hướng dẫn và giải bài tập sinh học 9 NXB Đà Nẵng.

3 Huỳnh Quốc Thành Bồi dưỡng học sinh giỏi 9 và luyện thi vào lớp 10

chuyên môn Sinh học NXB Đại học sư phạm.

4 Phan khắc Nghệ, Tưởng Hùng Quang, Trần Thái Toàn Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học 9 NXB Đại học Quốc gia Hà Nội

5 Trịnh Nguyên Giao, Lê Đình Trung Lý thuyết và bài tập sinh học 9 NXB

MỤC LỤC

1 Mở đầu 1 1.1 Lí do chọn đề tài 1

sự liên hệ giữa kiến thức và phần bài tập; mặt khác do các em đã quen vớiphương pháp học môn Sinh học ở lớp dưới theo hướng trả lời các câu hỏi lýthuyết là chủ yếu Vì vậy, các em không tìm được sự liên quan mật thiết logicgiữa lý thuyết và bài tập nên không khỏi bỡ ngỡ và có cảm giác sợ, chán với bộmôn Chính điều đó cản trở rất lớn đến việc lĩnh hội kiến thức của học sinh Córất nhiều công thức tổng quát được đưa ra trong các sách tham khảo do nhà xuấtbản giáo dục và nhà xuất bản khác; các công thức đưa ra ở các tài liệu khác nhaukhông được thống nhất về ký hiệu, chưa được chứng minh, xây dựng rõ ràng.

Xuất phát từ thực trạng bất cập đó, tôi nghĩ phải tìm ra một giải phápgiúp học sinh làm bài tập sinh học nói chung và bài tập nguyên phân, giảm phân

và thụ tinh nói riêng bởi đây chính là nền tảng để các em học tốt môn sinh họcbậc THPT Đây là vấn đề không mới, nhưng làm thế nào để học sinh có thể phânloại được các dạng bài tập và đưa ra các cách giải cho phù hợp với mỗi dạng bàitập là điều mỗi giáo viên khi dạy sinh học 9 đều quan tâm

Trước thực trạng trên, qua kinh nghiệm học tập tôi muốn gửi đến các thầy

cô và các em sáng kiến kinh nghiệm: “Phương pháp giải bài tập nguyên phân, giảm phân và thụ tinh”

1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu “Phương pháp giải bài tập Nguyên phân, Giảm phân và thụtinh” giúp học sinh có được các dạng bài tập cơ bản về nguyên phân, giảm phân

và thụ tinh và có kiến thức để giải quyết các dạng bài tập thuộc phần này Qua

đó giúp học sinh khắc sâu kiến thức lý thuyết về nguyên phân, giảm phân và thụtinh

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài này chỉ đề cập tới một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao vềnguyên phân, giảm phân, thụ tinh trong chương trình Sinh học THCS

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Bản thân tôi được tham gia trực tiếp giảng dạy môn sinh học, tôi đã phốihợp nhiều phương pháp trong giảng dạy phân tích, gợi mở, dẫn dắt có đối chiếu,thực nghiệm so sánh giữa các lớp trong mỗi năm học, tự rút kinh nghiệm chobản thân qua từng năm, có điều chỉnh cho phù hợp với các đối tượng

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Xuất phát từ nhiệm vụ năm học do Phòng giáo dục và đào tạo, nhà trường

đề ra là tập trung nâng cao chất lượng, số lượng giải thi học sinh giỏi cấp Huyện

và cấp Tỉnh Đặc biệt là số lượng học sinh đạt giải cấp Tỉnh Nhiệm vụ của môn

Sinh học THCS bên cạnh việc dạy kiến thức cơ bản còn dạy bồi dưỡng học sinhgiỏi để tham dự các kì thi học sinh giỏi do Phòng giáo dục, Sở giáo dục tổ chức

Chương trình Sinh học 9 là tổng hợp của chương trình sinh học 10, 11, 12

cũ có bỏ bớt phần tiến hoá và một số bài có đơn giản hoá Tuy nhiên, kiến thức

để các em đi thi học sinh giỏi không chỉ đơn thuần là kiến thức trong sách giáokhoa nên với mức độ tư duy của học sinh lớp 9 chương trình này là khá nặng,lượng kiến thức đối với học sinh giỏi là rất rộng

Trong chương trình Sinh học 9 chương NST là chương phức tạp nhất,lượng kiến thức lí thuyết và bài tập nhiều Các dạng bài tập nhiều nhưng số tiếtluyện tập trong phân phối chương trình còn ít Vì thế học sinh gặp nhiều khókhăn khi giải bài tập của chương này

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

Đội tuyển Sinh học là những em học sinh yêu thích môn Sinh học Nhưngthực tế chất lượng đội tuyển chưa cao do một số học sinh chưa thật sự chăm chỉcộng với năng lực tư duy chưa cao Mặt khác, các em còn phải chịu áp lực của một

số môn thi vào THPT nên thời gian dành cho môn Sinh chưa nhiều Vì vậy, để đạtđược chỉ tiêu đặt ra đòi hỏi phải có một phương pháp dạy và học hiệu quả hơn

Thực tế trong giảng dạy tôi thấy học sinh khi học phần nguyên phân, giảmphân còn nhầm lẫn kiến thức giữa các kì của nguyên phân, giảm phân, dẫn đếnviệc giải các bài tập về phần này thường gặp phải những sai sót rất đáng tiếc Vìthế, việc đưa ra hệ thống các dạng bài tập về nguyên phân, giảm phân, thụ tinhmột cách khoa học là việc làm cần thiết trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏimôn Sinh học 9

2.3 Giải pháp đã thực hiện để giải quyết vấn đề

2.3.1 Củng cố lý thuyết liên quan đến việc giải bài tập nguyên phân, giảm phân và thụ tinh

* Kì đầu:

- NST kép bắt đầu đóng xoắn và có hình dạng đặc trưng

- Thoi phân bào được hình thành

Các NST nằm gọn trong hai nhân mới được hình thành.

=> Kết quả: Từ một tế bào có bộ NST 2n kết thúc quá trình nguyên phân

tạo ra 2 tế bào con có bộ NST 2n giống nhau và giống hệt tế bào mẹ

2.3.1.2 Giảm phân

- Xảy ra ở tế bào sinh dục ở thời kì chín

- Giảm phân gồm hai lần phân bào liên tiếp nhưng NST chỉ nhân đôi mộtlần ở kì trung gian trước lần phân bào I

- Diễn biến:

Trước khi bước vào giảm phân tế bào trải qua một kì trung gian lúc nàyNST tự nhân đôi thành NST kép, mỗi NST kép gồm 2 crômatit đính với nhau ởtâm động Sau đó tế bào diễn ra quá trình giảm phân tạo giao tử

a Giảm phân 1:

* Kì đầu I:

- Các NST kép bắt đầu đóng xoắn và co ngắn, xảy ra tiếp hợp bắt chéo và

có thể dẫn tới trao đổi đoạn giữa hai cromatit khác nguồn gốc trong cặp NSTtương đồng

- Thoi phân bào được hình thành

* Kì giữa I:

- NST đóng xoắn cực đại và có hình dạng đặc trưng

- NST kép tập trung thành hai hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phânbào

* Kì sau I:

- Mỗi NST kép trong cặp NST tương đồng phân li về hai cực của tế bào

- Thoi phân bào biến mất

* Kì cuối I:

Các NST nằm gọn trong hai nhân mới được hình thành

 Kết quả: Từ một tế bào có bộ NST 2n kết thúc giảm phân I tạo ra hai

tế bào con có bộ NST đơn bội (n NST) ở trạng thái kép

b Giảm phân 2

Sau kì cuối 1 là kì trung gian diễn ra rất ngắn, không có sự nhân đôi NST.Tiếp sau đó là lần phân bào 2 diễn ra nhanh chóng hơn nhiều so với lần phânbào I, cũng gồm 4 kì tương tự như lần phân bào 1

Các NST nằm gọn trong hai nhân mới được hình thành Mỗi nhân đềuchứa bộ NST đơn bội (n NST).

 Kết quả: Từ 1 tế bào mẹ 2n NST kết thúc giảm phân tạo ra 4 tế bàocon có có bộ NST đơn bội (n NST) là cơ sở để hình thành giao tử đơn bội

Lưu ý:

- Quá trình phát sinh giao tử ở động vật:

+ Từ một tế bào sinh dục sơ khai (có bộ NST 2n) nguyên phân liên tiếpnhiều lần tạo ra các tế bào sinh dục chín (tế bào sinh giao tử)

+ Từ một tế bào sinh tinh có bộ NST 2n qua giảm phân tạo ra 4 tế bào có

bộ NST đơn bội (n NST) và phát triển thành 4 tinh trùng

+ Từ 1 tế bào sinh trứng có bộ NST 2n qua giảm phân tạo ra 4 tế bàotrong đó: 1 tế bào có kích thước lớn phát triển thành trứng có bộ NST đơn bội (nNST) tham gia thụ tinh, 3 tế bào còn lại là các thể định hướng và bị tiêu biến

2.3.1.3 Thụ tinh

- Là sự kết hợp giữa trứng và tinh trùng để tạo thành hợp tử

- Thực chất của sự thụ tinh là sự kết hợp giữa hai bộ nhân đơn bội (nNST) trong các giao tử để tạo ra hợp tử lưỡng bội (2n NST)

2.3.2 Phân loại các dạng bài tập

2.3.2.1 Bài tập về nguyên phân

Dạng 1: Xác định số lần nguyên phân và số tế bào con tạo thành sau nguyên phân

- Sau nguyên phân từ 1 tế bào mẹ tạo thành 2 tế bào con  Số tế bào ởthế hệ sau gấp đôi số tế bào ở thế hệ trước

- Giả sử 1 tế bào thực hiện nguyên phân:

- Từ nhiều tế bào mỗi tế bào qua một số đợt nguyên phân:

+ a1 tế bào qua x1 lần nguyên phân tạo ra a1.2x1 tế bào

+ a2 tế bào qua x2 lần nguyên phân tạo ra a2.2x2 tế bào

+ an tế bào sau xn lần nguyên phân tạo ra an.2xn tế bào

Tổng số tế bào được tạo ra là:

- Tế bào B nguyên phân tạo ra số tế bào con bằng phân nửa số tế bào con

do tế bào A tạo ra

- Tế bào C nguyên phân tạo ra số tế bào con bằng bình phương số tế bàocon của tế bào B

Xác định tổng số tế bào con được tạo ra từ 3 tế bào trên và số lần nguyênphân của tế bào B, C?

Bài giải:

* Xác định tổng số tế bào con được tạo ra:

- Số tế bào con tạo ra sau 3 lần nguyên phân của tế bào A là:

* Xác định số lần nguyên phân của tế bào B, C

- Gọi số lần nguyên phân của tế bào B, C lần lượt là x1, x2 (x1, x2 nguyêndương)

- Số tế bào con tạo ra từ tế bào B là: 2x1 = 4 => x1 = 2

- Số tế bào con tạo ra từ tế bào C là: 2x2 = 16 => x2 = 4

Vậy số lần nguyên phân của tế bào B là 2, tế bào C là 4

Bài 2: Ba tế bào A, B, C có tổng số lần nguyên phân là 10 và đã tạo ra 36 tế bào

con Biết số lần nguyên phân của tế bào B gấp đôi tế bào A

a.Tìm số lần nguyên phân của mỗi tế bào

b Tìm số tế bào con tạo ra từ mỗi tế bào A, B, C

Căn cứ vào kết quả trên thấy k1= 2 là phù hợp Vậy:

- Tế bào A nguyên phân 2 lần

- Tế bào B nguyên phân 4 lần

- Tế bào C nguyên phân 4 lần

Số tế bào con tạo ra từ TB A là: 22 = 4 tế bào

TB B là: 24 = 16 tế bào

TB C là: 24 = 16 tế bào

Dạng 2: Tính số NST tương đương với nguyên liệu môi trường cung cấp và số thoi phân bào được hình thành hay phá hủy trong quá trình nguyên phân

1 Số NST tương đương với nguyên liệu môi trường nội bào cung cấp cho quá trình nguyên phân

Giả sử có a tế bào (Mỗi tế bào có chứa 2n NST) nguyên phân x lần bằngnhau

=> Tạo ra: a 2x tế bào con

- Số NST chứa trong a tế bào mẹ là: a 2n

- Số NST chứa trong các tế bào con là: a 2x .2n

- Số NST tương đương với nguyên liệu do môi trường nội bào cung cấp là:

Số NST trong tế bào con mà mỗi NST đều được cấu thành từ nguyên liệu

do môi trường nội bào cung cấp:

NST mới hoàn toàn = a 2 x 2n - 2a 2n = (2 x - 2) a 2n

3 Tính số thoi phân bào (thoi vô sắc) được hình thành hay phá hủy trong quá trình nguyên phân

Trong quá trình nguyên phân, trong mỗi tế bào có một thoi phân bào đượchình thành ở kì đầu và tiêu biến hoàn toàn ở kì cuối

Xét quá trình nguyên phân liên tiếp từ 1 tế bào

Lần nguyên phân TB mẹ TB con Số thoi phân bào

Một tế bào sinh dưỡng của ngô 2n = 20 NST, nguyên phân liên tiếp 10đợt, đòi hỏi môi trường cung cấp nguyên liệu để tạo nên các NST đơn mới tươngđương với bao nhiêu NST đơn và tạo ra bao nhiêu tế bào mới?

Bài giải

- Số NST môi trường cung cấp:

2n (210 - 1) = 20 (210 - 1) = 20460(NST)

- Số tế bào con được tạo ra: 210 = 1024 (Tế bào)

Bài 2: (Phương pháp giải bài tập Sinh học)

Nuôi cấy trong ống nghiệm 50 tế bào xôma của một loài Khi các tế bàonày trải qua một số đợt nguyên phân liên tiếp bằng nhau thì tạo ra được tất cả là

6400 tế bào con

a Tìm số đợt nguyên phân của mỗi tế bào trên

b Nếu trong lần nguyên phân cuối cùng người ta đếm được trong tất cả tếbào có 499200 crômatít thì bộ NST lưỡng bội của loài là bao nhiêu?

c Quá trình nguyên phân nói trên đã được cung cấp nguyên liệu tươngđương bao nhiêu NST đơn? Trong tất cả các tế bào con thu được có bao nhiêuNST mà mỗi NST đó đều cấu thành hoàn toàn bằng nguyên liệu mới?

Bài giải:

a Số đợt nguyên phân: x (x: nguyên dương)

Tổng số tế bào con thu được: 50 2x

Theo đề ra ta có: 50 2x = 6400 => 2x = 128 => 2x = 27 => x = 7

Vậy số đợt nguyên phân của loài đó là: 7

b Bộ NST lưỡng bội của loài:

Số tế bào tham gia lần nguyên phân cuối cùng là số tế bào được hìnhthành từ lần nguyên phân thứ 6:

50 26 = 3200 (TB)

- Số crômatit trong mỗi tế bào:

499200 : 3200 = 156

- Khi tiến hành nguyên phân mỗi tế bào tự nhân đôi thành 2 crômatit =>

Số NST kép trong mỗi tế bào bằng số bộ NST lưỡng bội của loài:

Dạng 3: Bài tập về các kì của nguyên phân

1 Xác định số NST, số tâm động, số cromatit trong một tế bào qua các kì của nguyên phân

Gọi 2n là bộ NST lưỡng bội của loài, m là hàm lượng ADN trong một tế

bào 2n Từ diễn biến của quá trình nguyên phân ta có bảng thống kê sau:

Các kì Số NST đơn Số NSTkép

Số tâmđộng

Sốcrômatit Hàm lượng

2 Viết kí hiệu bộ NST ở mỗi kì của nguyên phân

Dựa vào trạng thái và hoạt động của NST trong mỗi kì của nguyên phân

* Bài tập vân dụng:

Bài 1: (Đề thi HSG huyện Vĩnh Tường 2008 - 2009)

Có 5 tế bào sinh dưỡng của thỏ (2n= 44) nguyên phân 1 lần Hãy xác định:

a Số NST có trong các tế bào ở kì giữa, kì sau?

b Số tâm động có trong các tế bào ở kì đầu và kì sau?

Bài 2: (Đề thi HSG huyện Vĩnh Tường 2005 - 2006)

Một tế bào lưỡng bội của ruồi giấm 2n = 8 NST nguyên phân liên tiếpmột số đợt, ở thế hệ tế bào cuối cùng người ta thấy có tổng số 256 NST đơn

1 Xác định số đợt phân bào nguyên phân của tế bào ban đầu?

2 Cho rằng các tế bào mới được tạo thành từ các đợt phân bào nói trên lạidiễn ra đợt nguyên phân tiếp theo Hãy xác định:

a Số cromatit ở kì giữa của mỗi tế bào

b Số tâm động ở kì giữa và kì sau của mỗi tế bào

c Số NST ở kì sau của mỗi tế bào

Bài giải:

1 Gọi số đợt phân bào nguyên phân của các tế bào là a

Ta có :

Số NST đơn có trong các tế bào ở thế hệ tế bào cuối cùng là:

2a 2n = 2a 8 = 256

⇒ 2a = 256 : 8 = 32

⇒ a = 5

Vậy số lần nguyên phân là 5 lần

2 Số tế bào con được tạo ra là: 25 = 32 tế bào

32 tế bào này trải qua lần phân bào tiếp theo

a Số cromatit ở kì giữa của các tế bào: 32 16 = 512

b Số tâm động ở kì giữa của các tế bào: 32 8 = 256

Số tâm động ở kì sau của các tế bào: 32 16 = 512

c Số NST ở kì sau của các tế bào: 32 16 = 512 (NST đơn)

Bài 3: (Đề thi HSG Vĩnh Phúc 2006 - 2007)

Bộ NST 2n ở Ruồi giấm được kí hiệu là: AaBbDdXY

a Viết kí hiệu bộ NST ở kì giữa và kì cuối khi quá trình nguyên phân diễn rabình thường

b Viết kí hiệu bộ NST của các tế bào con có thể tạo thành nếu xảy ra sự rốiloạn phân li ở cặp Dd trong quá trình nguyên phân

Dạng 4: Tính thời gian và chu kì nguyên phân

- Thời gian của 1 chu kì nguyên phân: Là thời gian của 5 kì, có thể

được tính từ đầu kì trước đến hết kì trung gian hoặc từ đầu kì trung gian đến hết

kì cuối

Trong cùng một đơn vị thời gian chu kì nguyên phân tỉ lệ nghịch với sốđợt nguyên phân, số đợt nguyên phân tỉ lệ thuận với tốc độ nguyên phân

- Thời gian qua các đợt nguyên phân: Là tổng thời gian của các đợt

nguyên phân liên tiếp và phụ thuộc vào tốc độ nguyên phân

Nếu tốc độ nguyên phân không thay đổi: Khi thời gian của đợt nguyên

phân sau luôn luôn bằng thời gian của đợt nguyên phân trước

TG = thời gian mỗi đợt số đợt nguyên phân

* Bài tập áp dụng:

Bài 1: (Phương pháp hướng dẫn và giải bài tập sinh học 9)

Một hợp tử nguyên phân với tốc độ luôn duy trì không đổi qua các lần.Mỗi chu kì nguyên phân kéo dài trong 16 phút, thời gian của giai đoạn chuẩn bị

dài bằng thời gian phân bào chính thức và các kì phân bào chính thức có thờigian bằng nhau.

a Xác định thời gian của mỗi kì trong 1 chu kì nguyên phân

b Sau khi hợp tử trải qua 1 giờ của quá trình nguyên phân thì hãy cho biếthợp tử đang ở lần nguyên phân thứ mấy và thuộc kì nào?

Bài giải:

a

- Thời gian của kì trung gian (giai đoạn chuẩn bị) = thời gian phân bào chínhthức trong 1 chu kì là: 16 : 2 = 8 phút

- Các kì phân bào chính thức có thời gian bằng nhau Vậy thời gian của kì đầu =

kì giữa = kì sau = kì cuối = 8 : 4 = 2 phút

b Ta có: 60 phút = 16 phút 3 + 12 phút

Vậy sau 1 giờ nguyên phân, hợp tử đã trải qua 3 lần phân bào và đang ở lầnnguyên phân thứ 4, vừa xong kì giữa

Bài 2: Có một số tế bào sinh dưỡng của cùng một loài thực hiện quá trình

nguyên phân trong 2 giờ 1/4 số tế bào trải qua 3 lần nguyên phân, 1/3 số tế bàotrải qua 4 lần nguyên phân, số còn lại trải qua 5 lần nguyên phân Tổng số tế bàocon thu được ở các quá trình trên là 2480 tế bào

a Tìm số tế bào sinh dưỡng ban đầu tham gia nguyên phân?

b Tính thời gian mỗi chu kì tế bào của từng nhóm tế bào trên?

Bài giải:

a Gọi a là số tế bào ban đầu

Theo đề ra ta có: a/4 23 + a/3 24 + 5a/12 25 = 2480  a = 120

b Thời gian mỗi chu kì tế bào là:

- Nhóm tế bào nguyên phân 3 lần: t = 2 60/3 = 40 phút

- Nhóm tế bào nguyên phân 4 lần: t = 2 60/4 = 30 phút

- Nhóm tế bào nguyên phân 5 lần: t = 2 60/5 = 24 phút

2.3.2.2 Bài tập về giảm phân và thụ tinh

Dạng 1: Tính số giao tử tạo thành và số hợp tử tạo thành

1 Số giao tử tạo thành:

* Tế bào sinh dục chín giảm phân tạo giao tử:

- 1 tế bào sinh tinh qua giảm phân tạo 4 tinh trùng

- 1 tế bào sinh trứng qua giảm phân tạo ra 1 trứng và 3 thể định hướng

Vậy:

+ Số tinh trùng được tạo ra = Số tế bào sinh tinh 4

+ Số trứng được tạo ra = Số tế bào sinh trứng

+ Số thể định hướng = Số tế bào sinh trứng 3

* Một loài có n cặp NST khác nhau về cấu trúc

+ Số loại giao tử tạo ra là: 2n

+ Tỉ lệ mỗi loại giao tử 1

2n

* Số loại giao tử thực tế tạo ra khi 1 tế bào sinh giao tử giảm phân tạo

giao tử là: