PHƯƠNG PHÁP GIẢI bài tập về cấu TRÚC và QUÁ TRÌNH NHÂN đôi của ADN CHO học SINH lớp 12 có học lực TRUNG BÌNH và yếu

Di truyền học là phần học chiếm phần đa số tiết của chương trình sinh học lớp 12, có lượng kiến thức lớn, những câu hỏi của các bài thi học kỳ, thi tốt nghiệp THPT, thi ĐH - CĐ chủ yếu n

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRUNG TÂM GDTX NGỌC LẶC

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN ĐỀ TÀI

“PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ CẤU TRÚC VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI CỦA ADN CHO HỌC SINH LỚP 12

CÓ HỌC LỰC TRUNG BÌNH VÀ YẾU”

Người thực hiện: Nguyễn Hương Trà Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Sinh học.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

1 Lý do chọn đề tài: 2

2 Mục đích nghiên cứu: 2

3 Đối tượng nghiên cứu: 2

4 Phương pháp nghiên cứu: 2

NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN 3

A - CƠ SỞ LÝ LUẬN 3

B - THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ 3

C - GIẢI PHÁP THỰC HIỆN: 4

PHẦN I: BÀI TẬP VỀ CẤU TRÚC CỦA ADN: 4

Dạng 1: Tính số lượng nuleotit trong phân tử ADN: 4

1 Dựa vào số lượng nucleotit mỗi loại của ADN: 4

2 Dựa vào tổng số nucleotit của một mạch: 4

3 Dựa vào số nucleotit từng loại trên mỗi mạch đơn của ADN : 4

4 Dựa vào chiều dài của ADN: 5

5 Dựa vào khối lượng của ADN: 6

6 Dựa vào chu kỳ xoắn của ADN……… ………6

7 Dựa vào số liên kết hóa trị: 6

8 Dựa vào số lượng và tỉ lệ % của một loại nucleotit trong phân tử ADN: 7

9 Dựa vào số lượng và tỉ lệ % của một loại nucleotit trên một mạch của ADN: 7

10 Bài tập vận dụng: 8

Dạng 2: Tính số lượng và tỉ lệ % từng loại nucleotit của ADN: 9

1 Dựa vào số lượng và tỉ lệ % mỗi loại nucleotit trên từng mạch đơn của ADN: 9

2 Dựa vào mối tương quan giữa các loại nucleotit trong ADN, thể hiện ở : 9

3 Bài tập vận dụng: 10

PHẦN II: HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VỀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI CỦA ADN: 11 Dạng 1 : Xác định số đợt tự nhân đôi của ADN: 11

Dạng 2 : Xác định số lượng nucleotit môi trường cung cấp cho phân tử ADN và cho từng loại nucleotit của ADN : 12

D - HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN 14

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Mỗi giáo viên là một chủ thể riêng biệt, với chuyên môn, nghiệp vụ, tính cách riêng biệt, nên qua thực tiễn đều rút ra kinh nghiệm, phương pháp dạy của riêng mình để phù hợp với từng môn học, từng chủ đề, từng đối tượng học sinh, có như thế mới mong đạt được kết quả cao trong việc truyền thụ kiến thức của mình và việc lĩnh hội tri thức của người học

Di truyền học là phần học chiếm phần đa số tiết của chương trình sinh học lớp 12,

có lượng kiến thức lớn, những câu hỏi của các bài thi học kỳ, thi tốt nghiệp THPT, thi ĐH - CĐ chủ yếu nằm trong phần học này Trong đó cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử chính là nội dung tiền đề để giáo viên có thể truyền đạt và học sinh có thể lĩnh hội những kiến thức về sau Những kiến thức về gen và quá trình nhân đôi của ADN được đề cập ngay ở bài đầu tiên của chương trình học Hiện tại, trong các đề thi môn sinh học thì phần bài tập về gen, ADN và cơ chế nhân đôi của ADN tuy không nhiều, nhưng nếu các em chưa được tiếp cận và thực hành thì sẽ khó mà làm được, để mất điểm rất đáng tiếc; Hơn nữa, trong chương trình học chỉ trang bị những tiết học lý thuyết mà không có tiết rèn luyện bài tập, ngay cả trong sách Bài tập Sinh học 12 dạng toán về ADN và cơ chế tự sao cũng chỉ có vài bài toán, cũng nội dung này ở lớp 9, lớp 10 học sinh đã được học nhưng hiện tại không còn nhớ, vì thế các em lúng túng, gặp nhiều khó khăn khi gặp những bài tập ở phần này, đặc biệt là những học sinh có học lực trung bình và yếu như ở Trung tâm GDTX Ngọc Lặc, thì việc giáo viên hướng dẫn giải bài tập vô cùng vất

vả mà hiệu quả lại không cao Vì vậy, sau 12 năm trực tiếp tham gia công tác giảng dạy môn sinh học, tôi rút ra nhiều kinh nghiệm khi dạy học sinh ở phần này và

mạnh dạn đề xuất sáng kiến : ”Phương pháp giải bài tập về cấu trúc và quá trình

nhân đôi của ADN cho học sinh lớp 12 có học lực trung bình và yếu ”

2 Mục đích nghiên cứu:

Với đề tài này, trước tiên là giúp học sinh củng cố kiến thức ở phần lý thuyết, sau là giúp các em dù học lực chỉ ở mức trung bình và yếu vẫn có thể tiếp cận được một cách nhanh nhất, dễ hiểu nhất cách làm các bài toán liên quan đến cấu trúc và quá trình nhân đôi của ADN, từ đó mà tự tin, tích cực học tập để đạt kết qủa cao trong các kỳ thi

3 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng để tôi nghiên cứu, xây dựng nên đề tài này chính là những đặc điểm

về cấu trúc và quá trình nhân đôi của phân tử ADN, từ đó mà suy luận ra các công thức toán học để học sinh làm bài tập ở phần này được tốt hơn

4 Phương pháp nghiên cứu:

Khi thực hiện đề tài này, phương pháp mà tôi sử dụng là khái quát hóa các nội dung lý thuyết đã học rồi suy luận ra công thức tổng quát, sau đó cho học sinh làm các bài tập vận dụng để củng cố kiến thức

NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN

A - CƠ SỞ LÝ LUẬN

Khi nói đến ADN, về mặt cấu trúc học sinh được học từ chương trình sinh học

10, nhưng tại thời điểm này, mục tiêu các em cần đạt là xác định được ADN là một thành phần cấu trúc của tế bào Nhưng lên lớp 12, các em được tìm hiểu thêm về quá trình nhân đôi của ADN, và phần này cũng như phần cấu trúc của ADN có khá nhiều dạng bài tập, những dạng bài tập ấy thường xuất hiện trong các đề thi tốt nghiệp THPT, thi chuyên nghiệp… nhưng trong sách giáo khoa lại không cung cấp cho học sinh những dạng bài tập này và cách giải những dạng bài tập ấy Để làm được những dạng bài tập ấy học sinh cần học kỹ lý thuyết, sau đó có sự hướng dẫn của giáo viên để suy luận ra được những công thức tính toán, vì vậy song song với việc truyền thụ kiến thức trọng tâm, giáo viên cần hình thành và rèn luyện kỹ năng giải bài tập về cấu trúc và quá trình nhân đôi của ADN cho học sinh, từ đó mới nâng cao được chất lượng học tập, đặc biệt là khi các kỳ thi ngày nay đã chuyển đổi sang hình thức trắc nghiệm khách quan, và đề thi tốt nghiệp THPT cũng chính là đề thi để tuyển chọn học sinh vào các trường ĐH - CĐ đó là đề chung cho tất cả các đối tượng thí sinh

B - THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ

Trong một số tài liệu hỗ trợ cho học và dạy môn sinh, tôi thấy nhiều tài liệu của các nhà nghiên cứu, nhà giáo, đồng nghiệp đã giới thiệu các dạng bài tập và những hướng dẫn để giải các bài toán về cấu trúc và quá trình nhân đôi của ADN, nhưng

có phần chưa cụ thể Với những học sinh của trung tâm GDTX Ngọc Lặc, thì đa phần các em khó có thể tiếp cận được những tài liệu ấy, bởi đa số các em là người dân tộc trong vùng, có đầu vào khi tuyển sinh thấp, cách suy nghĩ, nhìn nhận vấn

đề rất đơn giản, mục tiêu phấn đấu không cao Vì vây, trong quá trình giảng dạy,

để phù hợp với học sinh của mình, tôi đã dạy các em thật kỹ về lý thuyết, sau đó cho bài tập liên quan, khi làm bài tập, tôi hướng dẫn cho các em suy luận ra công thức toán học, từ đó các em vận dụng để giải các bài toán liên quan khác, thậm chí còn giải nhanh được nhiều bài toán ở phần này

C - GIẢI PHÁP THỰC HIỆN:

PHẦN I: BÀI TẬP VỀ CẤU TRÚC CỦA ADN:

Dạng 1: Tính số lượng nuleotit trong phân tử ADN:

Tùy thuộc vào các dữ kiện của đề bài ta có thể tính được số lượng nucleotit trong phân tử ADN bằng nhiều cách:

1 Dựa vào số lượng nucleotit mỗi loại của ADN:

ADN được cấu tạo từ 4 loại nucleotit là A, T, G, X Các nucleotit liên kết với

nhau theo một chiều xác định tạo nên một chuỗi polinucleotit

Mỗi phân tử ADN gồm 2 chuỗi polinucleotit liên kết với nhau bằng liên kết hidro theo nguyên tắc bổ sung: A của mạch này liên kết bổ sung với T trên mạch kia bằng 2 liên kết hidro và ngược lại, G của mạch này liên kết bổ sung với X trên mạch kia bằng 3 liên kết hidro và ngược lại

Gọi N là tổng số nucleotit của ADN thì:

N = A + T + G + X = 2A + 2G = 2T + 2X = 2A + 2X = 2T +2G

Ví dụ : Một phân tử ADN có số nucleotit loại A bằng 500, số nucleotit loại G bằng

900 Hỏi tổng số nucleotit của phân tử ADN đó là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

N = 2A + 2G = 2 500 + 2.900 = 2800 (Nucleotit)

2 Dựa vào tổng số nucleotit của một mạch:

Phân tử ADN gồm 2 chuỗi polinucleotit song song, ngược chiều, cùng xoắn

quanh một trục tưởng tượng tạo nên một xoắn kép đều đặn giống như một cầu

thang xoắn, nên tổng số nucleotit của mạch này bằng tổng số nucleotit của mạch

kia (

2

N

)

Vậy nên nếu biết N2 = A(T) + G(X) à N = 2(A + G)

Ví dụ : Một mạch của gen có 1200 nucleotit thì tổng số nucleotit của gen đó là

N = 1200 2 = 2400

3 Dựa vào số nucleotit từng loại trên mỗi mạch đơn của ADN :

* Phân tử ADN gồm 2 mạch đơn với các nucleotit lần lượt là

- Mạch 1 : A1, T1, G1, X1

- Mạch 2 : A2, T2, G2, X2

Theo nguyên tắc bổ sung, ta có :

A1 = T2, T1= A2, G1 = X2, X1= G2

A = T = A1 + A2 = A1 + T1 = T2 + A2 = T1 + T2

G = X = G1 + G2 = G1 + X1 = G2 + X2 = X1 + X2

à Tổng số nucleotit của ADN: N = 2A + 2G

Ví dụ 1: Trong phân tử ADN, mạch 1 có A bằng 150 nucleotit, X bằng 200

nucleotit, mạch 2 có A bằng 300 nucleotit còn số nucleotit loại X bằng 250 Hỏi ADN này có tổng số bao nhiêu nucleotit?

Hướng dẫn:

Theo bài ra, ta có: A1 = 150 , X1 = 200, A2 = 300 , X2 = 250

à A = T = A1 + A2 = 150 + 300 = 450 (nucleotit)

G = X = X1 + X2 = 200 + 250 = 450 (nucleotit)

à Tổng số nucleotit của ADN:

N = 2A +2G = 2 450 + 2.450 =1800 (nu)

Ví dụ 2: Trong một gen, mạch 1 có A bằng 250 nucleotit, T bằng 350 nucleotit,

mạch 2 có G bằng 400 nucleotit còn số nucleotit loại X bằng 500 Phân tử ADN này có tổng số nucleotit là:

A 1500 B 2400 C 1800 D 3000

Hướng dẫn:

Theo bài ra, ta có: A1 = 150 , T1 = 200

G2 = 300 , X2 = 250

à A = T = A1 + T1 = 250 + 350 = 600 (nucleotit)

G = X = G2 + X2 = 400 + 500 = 900 (nucleotit)

à Tổng số nucleotit của ADN:

N = 2A +2G = 2 600 + 2.900 =3000 (nu) Vậy chọn phương án D

4 Dựa vào chiều dài của ADN:

* Phân tử ADN gồm 2 mạch polinucleotit song song nên chiều dài của phân tử bằng chiều dài của một mạch

Tổng số nucleotit của một mạch N2

Mỗi nucleotit cao( dài) 3,4 A0

(1A0 = 10-1 nm = 10-4 µm = 10-7mm)

Gọi chiều dài của ADN là L, thì :

L = N2 3,4 (A0)

Từ công thức này ta suy ra công thức tính tổng số nucleotit của gen như sau:

N = 2 L3,.4 (nucleotit)

Ví dụ 1 Một phân tử ADN có chiêu dài là 5100 A0 thì ADN đó có bao nhiêu nucleotit?

Hướng dẫn:

Tổng số nucleotit của ADN : N = 2 L3,.4 =2.35100,4 = 3000 (nucleotit)

Ví dụ 2 Một gen dài 0,816 µm thì có số nucleotit trên cả 2 mạch là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Đổi 0,816 µm = 8160 A0

Ta có: N = 2 L3,.4 = 2.38160,4 = 4800 (nucleotit)

5 Dựa vào khối lượng của ADN:

Mỗi nucleotit nặng 300 đvC

Gọi khối lượng của ADN là M, thì:

M = N 300 (đvC)

Từ công thức trên ta suy ra công thức tính số nucleotit của gen như sau:

N = 300M (nucleotit)

Ví dụ Mạch gốc của gen nặng 630000 đvC Hỏi gen này có bao nhiêu nucleotit?

Hướng dẫn:

Mạch gốc của gen nặng 630000 đvC à Tổng số nucleotit của mạch gốc là:

N2 = 630000300 = 2100 (nucleotit)

à Tổng số nucleotit của gen: N = 2100 2 = 4200

6 Dựa vào chu kỳ xoắn của ADN:

Trong phân tử ADN cứ 10 cặp nucleotit (20 nucleotit) thì tạo thành 1 chu kỳ xoắn

Gọi số chu kỳ xoắn ( vòng xoắn) của ADN là C, thì:

C = 20N (Chu kỳ)

Từ công thức này ta suy ra công thức tính tổng số nucleotit của ADN:

N = C.20 (nucleotit)

Ví dụ: Nếu một ADN có 450 vòng xoắn thì tổng số nucleotit là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Tổng số nucleotit của ADN là N = 450 20 = 9000

7 Dựa vào số liên kết hóa trị:

Trên mỗi mạch đơn của phân tử ADN các nucleotit kế tiếp liên kết với nhau bằng một liên kết hóa trị để tạo thành chuỗi polinuclotit

Như vậy, trên một mạch số liên kết hóa trị giữa các nucleotit là N2 - 1

Phân tử ADN có 2 mạch nên số liên kết hóa trị giữa các nucleotit là:

2 ( N2 - 1) = N- 2

Nhưng trong bản thân mỗi nucleotit đều tồn tại 1 liên kết hóa trị giữa đường

ribozo và axit phốtphoric, nên tổng số liên kết hóa trị trong phân tử ADN là:

Ơ

HT = (N – 2) + N = 2N -2 (liên kết)

Từ công thức trên ta suy ra được công thức tính số nucleotit của ADN như sau:

N = HT2 + 1 (nucleotit)

Ví dụ: Một mạch của gen chứa 2579 liên kết hóa trị giữa các nucleotit Tính tổng

số nucleotit của gen đó?

Hướng dẫn:

Vì đề bài cho biết một mạch của gen có số liên kết hóa trị giữa các nucleotit bằng 2579 nên ta có:

N2 - 1 = 2579

à N = 2 (2579 + 1) = 5160 (nucleotit)

8 Dựa vào số lượng và tỉ lệ % của một loại nucleotit trong phân tử ADN:

* Giả sử đề bài cho biết số lượng và tỉ lệ % của A, ta có:

% A = N A 100%

à Tổng số nucleotit của ADN:

N = A.%100A% Tương tự nếu đề bài cho biết số lượng và % của một loại nucleotit khác trong phân tử ADN, ta cũng suy ra được:

N = T.100%T% hoặc N = G.%100G% hoặc N = X%.100X%

* Ví dụ: Giả sử gen quy định màu hoa trắng ở đậu Hà Lan có số nucleotit loại A là

5300, chiếm 20 % tổng số nucleotit cuẩ gen Hỏi gen ấy có tổng số nucleotit là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Áp dụng công thức, ta có tổng số nucleotit của gen là:

N =

A

A

%

% 100

=

% 20

% 100 5300

= 26500 (nucleotit)

9 Dựa vào số lượng và tỉ lệ % của một loại nucleotit trên một mạch của ADN:

* Giả sử đề bài cho biết số lượng và tỉ lệ % của A1, ta có:

% A1 =N A/12 100%

à Tổng số nucleotit của ADN:

N = 2 A1%.100A1%

Tương tự nếu đề bài cho biết số lượng và % của một loại nucleotit khác trên một mạch bất kỳ của phân tử ADN, ta cũng tính được tổng số nucleotit của ADN đó

N = 2 T1%.100T1% hoặc N = 2.G1%.100G1% hoặc N = 2 X1%.100X1%

* Ví dụ: Mạch đơn của một đoạn ADN có tỉ lệ các nucleotit loại G, T, X lần lượt

là 20%, 15%, 40% Số nucleotit loại A của mạch là 400 Xác định tổng số nucleotit của đoạn ADN đó?

Hướng dẫn:

Giả sử mạch đơn đã cho là mạch 1, ta có:

- % của nucleotit loại A1 :

%A1 = 100 % - (%G1 +%T1 + %X1) = 100% - (20% + 15% + 40% ) = 25%

- Tổng số nucleotit của đoạn ADN:

N = 2

% 25

% 100 400

= 3200 (nucleotit)

10 Bài tập vận dụng:

Câu 1: Một gen cấu trúc dạng A nặng 540000 đvC Hỏi gen này có bao nhiêu

nucleotit?

A 2500 B 3000 C 1200 D 1800

Câu 2: Một gen có số lượng nucleotit là 6800 Số lượng chu kỳ xoắn của gen theo

mô hình Watson - Cric là:

A 338 B 340 C 680 D 100

Câu 3: Một gen ở sinh vật nhân chuẩn có chiều dài là 408nm, và gồm 3200 liên kết

hidro Gen này bị đột biến thay thế một cặp A-T bằng một cặp G-X Số nucleotit loại T và G của gen sau đột biến là:

A T = 801, G = 399 B T = 799, G = 401

C T = 399, G = 801 D T = 401, G = 799 [2]

Câu 4: Xét một cặp gen Aa của một cá thể tồn tại trên NST thường, mỗi alen đều

dài 0,408µm, hỏi mỗi giao tử được tạo ra khi cặp gen đó giảm phân bình thường có bao nhiêu nucleotit?

A 3000 B 1500 C 2400 D 6000 [4]

Câu 5 : Một đoạn ADN có số lượng nuclêôtit loại A là 189 và có số lượng nucleotit loại X là 211 Chiều dài của đoạn ADN này là:

A 0,156 µm B 0,136 µm C 0,51µm D 0,414 µm

Câu 6: Một gen có %G = 30% tổng số nucleoitit của gen, A= 600 nucleotit Số

vòng xoắn của gen này là bao nhiêu?

A 90 B 75 C 100 D 150

Câu 7: Phân tử ADN có 120 chu kỳ xoắn Khối lượng của ADN này là:

Ví dụ và câu 1, 2, 5,6,7 ở mục 10 là của tác giả.

A 900000 đvC B 120000 đvC C 750000 đvC D 720000 đvC

Câu 8: Mạch 1 của một gen có số nucleotit loại A chiếm 25%, số nucleotit loại T

chiếm 15% tổng số nucleotit của mạch ấy Gen này có số nucleotit loại G bằng 600 Tính tổng số nucleotit của cả gen?

A 2000 nucleotit B 2400 nucleotit C 2800 nucleotit D 3000 nucleotit

Câu 9: Trên một mạch của gen có chứa 150 Nu loại A và 120 Nu loại T Gen trên chứa 20% số Nu loại X Chiều dài của gen là:

A 1530 A0 B 2080 A0 C 3060 A0 D 5100A0

Câu 10: Một phân tử ADN có hiệu số giữa A với một loại nucleotit khác là 30%,

có số nucleotit loại X bằng 550 Số liên kết hóa trị trong phân tử ADN trên?

A 9800 B 7800 C 10998 D 10500

Dạng 2: Tính số lượng và tỉ lệ % từng loại nucleotit của ADN:

Tùy thuộc vào dữ kiện mà đề bài đã cho ta có thể tính số lượng và tỉ lệ % mỗi loại nucleotit theo nhiều cách khác nhau:

1 Dựa vào số lượng và tỉ lệ % mỗi loại nucleotit trên từng mạch đơn của ADN:

Theo nguyên tắc bổ sung, ta luôn có:

A1 = T2, T1 = A2, G1 = X2, X1 = G2

Do đó:

A = T = A1 + A2 = A1 + T1 = T2 + A2 = T1 + T2

G = X = G1 + G2 = G1 + X1 = G2 + X2 = X1 + X2

%A = %T = %A 12%A2= %T 12%T2= %A 12%T1= %A 22%T2

%G = %X =%G 12%G2= %X 12%X2= %X 12%G1= %X 22%G2

Ví dụ: Trong phân tử ADN, mạch 1 có A bằng 200 nucleotit, G bằng 550 nucleotit, mạch 2 có A bằng 400 nucleotit còn số nucleotit loại G bằng 850 Xác định số lượng và tỉ lệ % mỗi loại nucleotit của ADN?

Hướng dẫn:

Theo bài ra, ta có: A1 = 200 , G1 = 550

A2 = 400 , G2 = 850

à A = T = A1 + A2 = 200 + 400 = 600 (nucleotit)

G = X = G1 + G2 = 550 + 850 = 1400 (nucleotit)

à N = 2A + 2G = 2.600 + 2.1400 = 4000 (nucleotit)

à % A = % T = 40006000 100% = 15% ; %G = %X = 14004000 = 35%

2 Dựa vào mối tương quan giữa các loại nucleotit trong ADN, thể hiện ở :

- Tổng hoặc hiệu hoặc tích, thương giữa 2 loại nucleotit không bổ sung, như: %A + %G = %T + %X = 50%

hoặc A – G = x

hoặc A/G = x