Trong chương trình sinh học 9 thì dạng bài tập về tính số nhiễm sắc thể NST lưỡng bội của loài là một đề tài hay nhưng cũng khó đối với học sinh.. Trong thực tiễn giảng dạy môn sinh học
Trang 1A PHẦN MỞ ĐẦU
I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Như chúng ta đã biết, môn sinh học là bộ môn khoa học thực nghiệm, nó
có vị trí hết sức quan trọng trong hệ thống tri thức khoa học của nhân loại, có ý nghĩa thiết thực với đời sống, kinh tế và xã hội loài người Trong hệ thống chương trình sinh học cấp trung học cơ sở nói chung và sinh học 9 nói riêng, bên cạnh những kiến thức thuộc về lý thuyết được mô tả còn có mảng kiến thức không kém phần quan trọng đó là phần bài tập sinh học Tuy nhiên, trong chương trình sinh học trung học cơ sở (THCS) có rất ít tiết bài tập, thời lượng mỗi tiết dạy trên lớp nội dung lý thuyết nhiều nên hầu hết giáo viên không thể có thời gian hướng dẫn các em dạng bài tập này để củng cố kiến thức lí thuyết cũng như hình thành kĩ năng làm bài tập
Trong chương trình sinh học 9 thì dạng bài tập về tính số nhiễm sắc thể (NST) lưỡng bội của loài là một đề tài hay nhưng cũng khó đối với học sinh Trong thực tiễn giảng dạy môn sinh học 9 nhiều năm qua, tôi nhận thấy việc giải được, giải nhanh, giải chính xác dạng bài tập này đang còn là vấn đề vướng mắc
và khó khăn không những đối với các em học sinh khá giỏi mà ngay cả đối với một số giáo viên chưa nhiều kinh nghiệm Qua theo dõi, tôi thấy dạng bài tập này cũng được gặp trong các đề thi học sinh giỏi các cấp nhưng số lượng học sinh đạt điểm cao còn ít
Xuất phát từ thực trạng đó, tôi muốn tìm ra một giải pháp giúp học sinh nhận dạng và giải nhanh, giải đúng bài tập sinh học, trong đó quan tâm đến việc giúp học sinh nắm vững một số dạng bài tập có liên quan đến tính số NST lưỡng
bội của loài Chính vì thế tôi mạnh dạn trình bày kinh nghiệm “Hướng dẫn học
sinh phương pháp giải một số dạng bài tập tính số nhiễm sắc thể lưỡng bội của loài” trong công tác bồi dưỡng học sinh khá giỏi môn sinh học lớp 9.
II ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1 Đối tượng nghiên cứu
- Áp dụng với đối tượng học sinh lớp 9 (có học lực từ khá trở lên đối với môn sinh học)
2 Phạm vi nghiên cứu
Phương pháp giải một số bài tập tính số NST lưỡng bội trong chương trình sinh học 9:
- Tính theo số tâm động có trong các tế bào con tạo ra từ tế bào mẹ
- Liên quan đến số lần nguyên phân, số tế bào con, số cromatit
Trang 2- Liên quan đến số NST đơn được tạo ra và số NST đơn của môi trường nội bào cung cấp
- Tính theo số NST chứa hoàn toàn nguyên liệu mới
- Tính theo số noãn bào và tinh bào trong giảm phân
III MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
- Trao đổi với đồng nghiệp một số dạng bài tập phần NST trong chương trình sinh học lớp 9
- Xây dựng phương pháp, hướng dẫn học sinh phương pháp làm một số dạng bài tập tính số NST lưỡng bội của loài
IV GIẢ THUYẾT NGHIÊN CỨU
Việc hướng dẫn học sinh phương pháp làm một số dạng bài tập tính số NST lưỡng bội của loài sẽ giúp học sinh nắm chắc kiến thức lí thuyết và có kĩ năng giải bài tập sinh học, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng và phân tích khoa học cho học sinh Tạo nền tảng để học sinh có cơ hội học chuyên sâu, từ đó cũng tạo được sự ham thích học bộ môn trong học sinh
V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu những tài liệu liên quan đến đề tài: SGK sinh học 9, SGV sinh học
9, Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học 9, hướng dẫn giải bài tập sinh học 9…
2 Thực nghiệm sư phạm
a) Điều tra thực trạng dạy và học kiến thức chương “Nhiễm sắc thể”
* Điều tra chất lượng học tập của học sinh
- Đối tượng điều tra: Học sinh khá giỏi lớp 9
- Hình thức kiểm tra viết: Ra bài tập về nhà, lồng ghép trong bài kiểm tra 1 tiết
- Ra đề thi học sinh giỏi trường
- Phiếu kiểm tra kiến thức
* Điều tra tình hình giảng dạy của giáo viên
- Trao đổi trực tiếp với các giáo viên dạy bộ môn Sinh học trong trường và một
số bạn đồng nghiệp trường bạn nội dung có liên quan
- Dự một số giờ dạy thao giảng, dạy mẫu các bài “Nhiễm sắc thể”; “Nguyên phân”; “Giảm phân”; “Phát sinh giao tử” trong sinh học 9
b) Thực nghiệm giảng dạy
- Dạy trong các tiết học chương “Nhiễm sắc thể”
- Dạy trong thời gian bồi dưỡng học sinh giỏi trường
- Ra bài tập về nhà và hướng dẫn ngoài giờ đối với những học sinh ham thích học bộ môn, học sinh giỏi và những học sinh có dự định thi vào trường chuyên
Trang 3VI ĐÓNG GÓP MỚI VỀ MẶT KHOA HỌC
Trong kinh nghiệm này tôi đã hệ thống 5 dạng bài tập về tính số NST lưỡng bội và hướng dẫn học sinh phương pháp giải, sẽ giúp cho học sinh khi
làm bài tập dễ dàng xác định được số NST lưỡng bội của loài
Hi vọng kinh nghiệm này sẽ là tài liệu tốt cho học sinh lớp 9 học bộ môn, ôn thi học sinh giỏi, thi vào các trường chuyên môn sinh và học chuyên sâu Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo dạy sinh học 9 và bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp
B PHẦN NỘI DUNG
I CƠ SỞ KHOA HỌC
1 Cơ sở lí luận
Ngày nay khối lượng tri thức khoa học trên thế giới ngày càng tăng như
vũ bão, nên chúng ta không thể hy vọng trong thời gian nhất định ở trường phổ thông có thể cung cấp cho học sinh một kho tàng trí thức khổng lồ mà loài người
đã tích luỹ được Vì vậy nhiệm vụ của người giáo viên ngày nay, không những phải cung cấp cho học sinh một vốn tri thức cơ bản mà điều quan trọng là còn phải trang bị cho học sinh khả năng tự làm việc, tự nghiên cứu để tìm hiểu và tự nắm bắt thêm tri thức
Trong những năm qua sự phát triển trí tuệ của học sinh ngày càng mạnh
mẽ, nhu cầu học tập các môn học ngày nhiều Trong đó bộ môn sinh học trong nhà trường cũng không ngừng bổ sung, đi sâu và mở rộng Không những được
mở rộng về lí thuyết mà còn có nhiều dạng bài tập nhằm kiểm tra khả năng vận dụng các kiến thức lý thuyết của học sinh
2 Cơ sở thực tiễn
Bài tập Sinh học là một lĩnh vực dễ gây hứng thú, tìm tòi đối với học sinh Thông qua quá trình giải bài tập học sinh có thể hiểu và củng cố kiến thức lí thuyết rất tốt mà không gây sự nhàm chán hay lãng quên Một trong các dạng bài tập đó là bài tập về tính số NST lưỡng bội của loài, nó kết nối giữa lí thuyết với thực tiễn Thông qua dạng bài tập này học sinh có được những hiểu biết nhất định về NST liên quan đến kiến thức di truyền người, từ đó các em tự trang bị cho mình những kiến thức cần thiết để giải các bài tập, đề thi có liên quan hay
áp dụng trong cuộc sống, biết giải thích các trường hợp khác biệt trong tự nhiên (có liên quan đến NST)
Trong thời gian được tổ chuyên môn phân công giảng dạy môn sinh học 9 (khi chưa áp dụng chuyên đề) và 1 số lần được phòng GDĐT phân công chấm thi học sinh giỏi, tôi nhận thấy phần lớn học sinh nắm chưa vững nội dung kiến thức và các dạng bài tập liên quan đến tính số NST lưỡng bội của loài trong phạm vi chương trình sinh học lớp 9 Đồng thời trong tiết dạy trên lớp, do yêu
Trang 4cầu của bài học nên giáo viên cũng không có đủ thời gian để hướng dẫn học sinh
phương pháp giải bài tập này Vì vậy để làm được, làm đúng, làm nhanh bài
tập về “tính số NST lưỡng bội của loài” thì học sinh cần phải nắm vững một số dạng và phương pháp giải
II ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG
Từ thực trạng đã nêu trên, trước khi áp dụng kinh nghiệm này tôi đã tiến
hành khảo sát chất lượng học sinh bằng phiếu khảo sát (phiếu số 1) sau:
1 Phiếu khảo sát
(Thời gian làm bài 120 phút)
Bài 1 (1,0 điểm) Có 1 tế bào nguyên phân một số lần liên tiếp tạo ra 16 tế bào
con có chứa tất cả 128 tâm động Xác định bộ nhiễm NST của loài?
Bài 2 (2,0 điểm) Nuôi cấy trong ống nghiệm 20 tế bào xôma của 1 loài qua một
số lần nguyên phân liên tiếp bằng nhau thu được 1280 tế bào
Nếu trong các tế bào thu được nói trên khi các NST đều ở trạng thái tự nhân đôi thì đếm được tất cả 20480 crômatit Tính bộ NST lưỡng bội của loài?
Bài 3 (2,0 điểm) Ba hợp tử tiến hành nguyên phân:
- Hợp tử A nguyên phân 4 lần liên tiếp nhận của môi trường 360 NST
- Hợp tử B tạo ra số tế bào con bằng 1/2 số tế bào con của hợp tử A Trong các
tế bào con có 192 NST
- Hợp tử C nguyên phân 5 lần tạo ra các tế bào con có tất cả 768 tâm động
Xác định bộ NST của mỗi hợp tử và nêu kết luận?
Bài 4 (2,5 điểm) Lấy 50 tế bào xôma cho nguyên phân liên tiếp thì nhận thấy
nguyên liệu cần cung cấp tương đương 16800 NST đơn Trong số NST của các
tế bào con thu được chỉ có 14400 NST là được cấu thành hoàn toàn từ nguyên liệu mới của môi trường nội bào Tính bộ NST lưỡng bội của tế bào?
Bài 5 (2,5 điểm) Tế bào sinh dục sơ khai 1 loài nguyên phân nhiều đợt tạo ra tế
bào sinh dục NST lưỡng bội 2n Trong quá trình nguyên phân môi trường nội bào cung cấp 690 NST Các tế bào sinh dục tham gia tạo tinh trùng nhưng chỉ có 3,125% số tinh trùng sinh ra tham gia thụ tinh với trứng tạo 2 hợp tử Xác định
bộ NST 2n của loài?
(Đáp án chi tiết có trong phần giải pháp)
2 Kết quả khảo sát
Khảo sát với 30 học sinh (20 em lớp 9A và 10 em còn lại của khối 9) Kết quả
số học sinh đạt điểm cao còn rất ít Cụ thể như sau:
Số học sinh tham gia kiểm tra 30 em
Số đạt điểm 8, 9, 10 0 em (0%)
Trang 5Kiến thức về nguyên phân
* Số NST, số crômatit và số tâm động trong mỗi tế bào (TB) ở từng kì của quá trình nguyên phân
Kì
Cấu trúc
Trung gian
2n kép 4n 2n
2n kép 4n 2n
4n đơn
0 4n
4n đơn
0 4n
2n đơn
0 2n
* Ở kỳ trung gian NST tiến hành nhân đôi, mỗi NST trở thành 1 NST kép, có
2n NST → số NST (2n) trong 1 tế bào con bằng tổng số NST trong các tế bào
con chia cho số tế bào con
(xem hình vẽ Hình 9.3 SGK Sinh học 9 trang 28)
* Vào kỳ giữa của NST trải qua nhân đôi, mỗi NST chuyển sang trạng thái kép gồm 2 crômatit giống nhau dính nhau ở tâm động số crômatit gấp đôi số NST 2n Mỗi crômatit gồm 1 phân tử ADN (axit đêôxiribônuclêic) và prôtêin loại histôn
Lưu ý: Chỉ khi NST tồn tại ở trạng thái kép thì mới có crômatit
Trang 6(Xem hình 8.5 SGK Sinh học 9 trang 25)
* Trong cấu trúc NST tại kỳ giữa có dạng đặc trưng, ở kỳ này NST gồm 2 nhiễm sắc tử chị em gắn vào nhau ở tâm động (eo thứ nhất) chia nó thành 2 cánh
Số tâm động trong các tế bào con tạo ra từ mỗi tế bào mẹ là: 2n 2 k
(k là số đợt nguyên phân của 2n NST, k > 0, nguyên)
* Trong tế bào sinh sản bằng cách phân đôi từ 1 tế bào mẹ thành 2 tế bào con,
số tế bào ở thế hệ sau gấp đôi số tế bào ở thế hệ liền trước
* Từ 1 tế bào qua k đợt nguyên phân tạo ra 2k tế bào con
- Từ nhiều tế bào mỗi tế bào qua một số đợt nguyên phân:
+ a1 tế bào qua k1 lần nguyên phân tạo ra a1 k 1
2 tế bào + a2 tế bào qua k2 lần nguyên phân tạo ra a2 k 2
2 tế bào +
+ an tế bào sau kn lần nguyên phân tạo ra an k n
- Tổng số NST sau cùng của tất cả tế bào con: 2n 2 k
- Số NST ban đầu trong tế bào mẹ là 2n
Tổng số NST tương đương với nguyên liệu môi trường nội bào cung cấp khi
1 tế bào (2n) phải trải qua k đợt nguyên phân là: 2n (2 k - 1)
* Dù ở đợt nguyên phân nào, số NST của tế bào con cũng có 2 NST mang 1
2NST cũ của 1 NST ban đầu số NST có chứa 1
2NST cũ = 2 lần số NST ban đầu Vì vậy số NST trong tế bào con mà mỗi NST này đều được cấu thành từ
nguyên liệu mới do môi trường nội bào cung cấp là: 2n (2 k - 2)
Trang 7* Số thoi phân bào (thoi vô sắc) được hình thành trong quá trình nguyên phân: Trong quá trình nguyên phân, trong mỗi tế bào có một thoi phân bào được hình 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 Số tế bào ban đầu Số tế bào con Số thoi phân bào
Vậy nếu có a tế bào nguyên phân k lần bằng nhau tạo ra a 2 k tế bào con thì số
thoi phân bào được hình thành trong quá trình đó là: (2 k - 1) a
Kiến thức về giảm phân
* Số NST, số crômatit và số tâm động trong mỗi tế bào ở từng kì của quá trình
2số NST của tế bào ban đầu (TB mẹ)
* Kết thúc lần phân bào 2 (kết thúc quá trình giảm phân) từ 1 tế bào mẹ với 2n NST qua 2 lần phân bào liên tiếp tạo ra 4 tế bào con đều có n NST số lượng
NST giảm đi 1
2 Các tế bào này là cơ sở để hình thành giao tử
Trang 8* Các tế bào con được hình thành phát triển thành giao tử đực, giao tử cái Quá trình phát sinh giao tử đực (tinh trùng) giao tử cái (trứng) ở động vật được phác
họa trong hình 11 SGK Sinh học 9 trang 34
* Trong giảm phân mỗi não bào bậc 1 tạo ra 3 thể cực (thể định hướng) và 1
trứng đều có bộ NST là n Vì thế:
- Số trứng tạo ra = số tế bào sinh trứng
- Số thể cực (định hướng) = số tế bào sinh trứng 3
Số NST (n) một thể cực (hoặc trứng) = tæng sè NST (n) trong c¸c thÓ cùc (hoÆc trøng)
sè thÓ cùc (hoÆc sè trøng)
* Cũng trong giảm phân mỗi tinh bào bậc 1 tạo ra 4 tinh trùng, mỗi tinh trùng
chứa bộ NST là n Vì vậy số TB sinh tinh =
* Số lượng NST tương đương với nguyên liệu môi trường nội bào cung cấp:
a tế bào sinh dục sơ khai ban đầu (2n) qua nguyên phân k lần tạo ra a 2 k tế bào sinh giao tử qua gi¶m ph©n
tạo giao tử
Trang 9 Số NST tương đương với nguyên liệu môi trường cung cấp cho tế bào sinh
giao tử giảm phân tạo giao tử là: a 2 k 2n
Như vậy số NST môi trường cung cấp cho các tế bào sinh giao tử giảm phân tạo giao tử = số NST có trong các tế bào sinh giao tử
* Số NST tương đương với nguyên liệu môi trường cung cấp cho cả quá trình
phát sinh giao tử từ a tế bào sinh dục sơ khai ban đầu:
- Số NST môi trường cung cấp cho a tế bào nguyên phân k lần để tạo ra tế bào sinh giao tử: a 2n (2 k - 1)
- Số NST tương đương với nguyên liệu môi trường cung cấp cho a 2 k tế bào
sinh giao tử giảm phân tạo giao tử là: a 2 k 2n
Số NST môi trường cung cấp cho cả quá trình phát sinh giao tử từ a tế bào sinh dục sơ khai: NST (nguyên phân) + NST (giảm phân) là:
a 2n (2k - 1) + a 2k 2n = 2n (2 k+1 - 1)
* Số thoi phân bào (thoi vô sắc) xuất hiện, bị phá hủy:
- Thoi vô sắc xuất hiện ở kì trước, bị phá hủy hoàn toàn vào kì cuối
- 1 tế bào sinh giao tử giảm phân sẽ có 3 thoi phân bào được hình thành (bị phá hủy): 1 của lần phân bào 1, 2 của lần phân bào 2
Vậy a tế bào sinh giao tử giảm phân sẽ có thoi phân bào được hình thành là: a 3
2 Phương pháp giải bài tập
Bài 1 Có 1 tế bào nguyên phân một số lần liên tiếp tạo ra 16 tế bào con có chứa
tất cả 128 tâm động Xác định bộ nhiễm NST của loài?
HƯỚNG DẪN
Trong các tế bào con ta có : tổng số NST đơn = tổng số tâm động = 128
Bộ NST 2n của loài là:128 : 16 = 8 (NST)
Bài 2 Có 5 hợp tử của vịt nhà nguyên phân một số lần bằng nhau đã sử dụng
của môi trường nội bào 2800 NST, các tế bào con tạo ra có chứa tất cả 3200 tâm động
a) Hãy cho biết số lượng bộ NST lưỡng bội của vịt nhà?
b) Số lần nguyên phân của mỗi tế bào?
* Dạng 1 Tính theo số tâm động có trong các tế bào con tạo từ tế bào mẹ
Hướng giải quyết: Trong TB con số tâm động = số NST → xác định bộ NST
Trang 10Vậy số NST lưỡng bội của vịt nhà: 2n = 80 NST
b) Số lần nguyên phân của mỗi tế bào
Gọi k là số lần nguyên phân của mỗi tế bào, k > 0, nguyên
→ Số NST trong các tế bào con: 5 2k 80 = 3200
→ 2k = 3200
5 80 = 8 = 23 Vậy k = 3
Bài 3: Một tế bào đang phân bào Quan sát thấy các NST đang ở dạng đơn, đang
tiến về hai cực của tế bào và đếm được số tâm động là 8
a) Tế bào đang ở kì nào của hình thực phân bào nào?
b) Xác định bộ NST 2n của cơ thể có tế bào này
- Nếu tế bào đang ở kì sau của giảm phân thì số NST trong tế bào là 2n = 8
Bài 1 Nuôi cấy trong ống nghiệm 20 tế bào xôma của 1 loài qua một số lần
nguyên phân liên tiếp bằng nhau thu được 1280 tế bào Trong các tế bào thu được nói trên khi các NST đều ở trạng thái tự nhân đôi thì đếm được tất cả
20480 crômatit Tính bộ NST lưỡng bội của loài?
HƯỚNG DẪN
Gọi k là số lần nguyên phân, k > 0, nguyên
20 tế bào xôma thực hiện nguyên phân liên tiếp tạo ra 1280 tế bào con
Vậy 20 tế bào thực hiện số đợt nguyên phân giống nhau là: 20 2k = 1280 2k = 1280 : 20 = 64 = 26 k = 6 đợt
1280 tế bào con đều ở trạng thái nhân đôi có 20480 crômatit
Vậy 1 tế bào con có số crômatit là: 20480 : 1280 = 16
Lúc tiến hành nguyên phân số NST của tế bào tự nhân đôi thành 2 crômatit số NST của mỗi tế bào bằng số NST lưỡng bội
Vậy 2n = 16 : 2 = 8 (NST)
* Dạng 2 Liên quan đến số lần nguyên phân, số tế bào con, số crômatit,
số thoi phân bào
Hướng giải quyết: Dựa vào số tế bào con của tế bào xôma tính được số lần
nguyên phân Tìm số crômatit trong 1 tế bào con số NST 2n của loài
Trang 11Bài 2 Nuôi cấy trong ống nghiệm 50 tế bào xôma của một loài Khi các tế bào
này 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 lần nguyên phân của mỗi tế bào trên ?
b) Nếu trong lần nguyên phân cuối cùng người ta đếm được trong tất cả tế bào
có 499200 crômatit thì bộ NST lưỡng bội của loài là bao nhiêu?
HƯỚNG DẪN
a) Gọi số lần nguyên phân của các tế bào là k (k > 0, nguyên)
Tổng số tế bào con thu được: 50 2k
Ta có: 50 2k = 6400
Giải ra 2x = 128 2k = 27 → k = 7
Vậy số lần 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 hình thành từ lần nguyên phân thứ 6: 50 26 = 3200
- 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
Vậy 2n = 156 : 2 = 78 NST
Bài 3 Một sô tế bào nguyên phân 4 đợt bằng nhau Số thoi phân bào bị hủy cả
quá trình là 180
a) Có bao nhiêu tế bào tham gia nguyên phân
b) Nếu số NST chứa trong các tế bào con là 7296 thì bộ NST lưỡng bội của loài
là bao nhiêu NST?
HƯỚNG DẪN
a) Số tế bào tham gia nguyên phân:
Gọi sô tế bào tham gia nguyên phân là a (a nguyên, dương)
Bài 4 Có 10 tế bào sinh dưỡng của cùng một loài nguyên phân một số đợt bằng
nhau và đã hình thành tổng số 630 thoi vô sắc trong quá trình đó Vào kì giữa của đợt nguyên phân cuối cùng người ta đếm được trong toàn bộ các tế bào có
49920 crômatit
a) Xác định số lần nguyên phân và bộ NST lưỡng bội của loài ?
b) Tính số NST đơn môi trường cung cấp cho quá trình nguyên phân nói trên?