Phương pháp giải các dạng bài tập nguyên phân trong chương trình sinh học lớp 10

Gần đây trong các kỳ thi học sinh giỏi, Sở Giáo dục Thanh Hoá đã đa nội dung thi là kiến thức lớp 10 và 11 thì việc giúp học sinh có một phơng pháp để giải bài tập phần nguyên phân trong

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lớ do chọn đề tài

Đất nớc đang bước vào thời kỳ công nghiệp 4.0 cần có những con ngời mới không chỉ nắm vững các kiến thức mà còn biết vận dụng lý thuyết đó vào thực tiễn, có kỹ năng thực hành thành thạo Vì thế nhiệm vụ đặt ra cho giáo dục

là phải giúp học sinh phát triển một cách toàn diện, lý thuyết phải đi đôi với thực hành Muốn vậy bên cạnh việc đổi mới và hoàn thiện chơng trình thì cần

có sự điều chỉnh thích hợp trong phơng pháp giảng dạy Từ đó mỗi giáo viên

đứng lớp cần chủ động tìm tòi cho mình một phơng pháp lên lớp phù hợp nhằm phát huy cao nhất tính chủ động sáng tạo của học sinh

Trong chơng trình sinh học 10 có rất nhiều kiến thức mới và khó, đòi hỏi học sinh phải đợc luyện tập nhiều mà thời lợng cho chơng trình lại quá ít Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy học sinh nắm đợc lý thuyết nhng khi vận dụng vào làm bài tập đặc biệt là phần bài tập về nguyên phân giảm phân thì còn nhiều hạn chế Gần đây trong các kỳ thi học sinh giỏi, Sở Giáo dục Thanh Hoá đã đa nội dung thi là kiến thức lớp 10 và 11 thì việc giúp học sinh có một phơng pháp

để giải bài tập phần nguyên phân trong chơng trình sinh học lớp 10 là hết sức cần thiết

Xuất phát từ suy nghĩ đó cùng với sự giúp đỡ của đồng nghiệp tôi đã có một sáng kiến nhỏ trong việc giải các bài toán liên quan đến nguyên phân trong chương trỡnh sinh học lớp 10 áp dụng cho tiết bài tập và bồi dỡng học sinh giỏi

b-ớc đầu đã mang lại hiệu quả, giúp học sinh hiểu sâu bài hơn và vận dụng làm bài tập tốt hơn

1.2 Mục đớch nghiờn cứu

- Thụng qua đề tài“Phương phỏp giải các dạng bài tập nguyên phân trong

chương trỡnh sinh học lớp 10 ” tụi mong muốn:

- Chia sẻ kinh nghiệm dạy kiến thức nguyờn phõn để áp dụng cho tiết bài tập

và bồi dỡng học sinh giỏi trong chương trỡnh sinh học lớp10, từ đú mong nhận được những đúng gúp tớch cực từ phớa đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn

- Đề tài như một tài liệu tham khảo giỳp cho bản thõn và đồng nghiệp dạy bồi dưỡng học sinh giỏi trong chương trỡnh sinh học 10( hiện hành) một cỏch hiệu quả hơn

1

- Thể hiện sự nỗ lực của bản thân trong việc tìm tòi đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá, từ đó góp phần vào công cuộc đổi mới toàn diện của ngành giáo dục

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài áp dụng đối với học sinh lớp 10 trong giờ bài tập, bồi dưỡng học sinh giỏi

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu

- Dạy thực nghiệm trên lớp

- Điều tra hiệu quả của phương pháp qua các bài kiểm tra trắc nghiệm khách quan

1.5 Những điểm mới của SKKN

- Phân dạng chi tiết, có phương pháp giải cụ thể, có các ví dụ và bài tập tự giải giúp các em học sinh tiếp cận kiến thức một cách dễ dàng

- Với tính khả thi đã đạt được của đề tài qua quá trình áp dụng trong những năm qua, giúp học sinh hoàn thiện với các bài tập sát với đề thi học sinh giỏi và

có phương pháp giải chi tiết các câu trắc nghiệm nhanh nhất

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm.

2.1 Cơ sở lí luận của sang kiến kinh nghiệm

- Kiến thức toán học xác suất thống kê

- Kiến thức Sinh học nguyên phân và một số dạng bài tập ứng dụng cụ thể:

- Xảy ra ở tế bào sinh dưỡng (tế bào xô ma); tế bào sinh dục sơ khai và hợp

tử Là hình thức phân chia một tế bào mẹ thành hai tế bào con có bộ nhiễm sắc thể giống mẹ Gồm 2 giai đoạn: phân chia nhân và phân chia tế bào chất

a Phân chia nhân

Kì đầu Màng nhân và nhân con tiêu biến, thoi phân bào hình thành

NST kép dần co xoắn

Kì giữa NST kép co xoắn cực đại và dàn thành một hàng trên mặt phẳng xích

đạo của thoi phân bào

Kì sau Các sợi cromatit trên từng NST kép tách nhau ra trở thành NST đơn

và di chuyển về hai cực tế bào theo sự co rỳt của sợi tơ vụ sắc.

Kỡ cuối NST đơn dần dón xoắn Màng nhõn và nhõn con hỡnh thành, thoi

phõn bào tiờu biến

b Phõn chia tế bào chất

- Sau khi kỡ sau hoàn tất việc phõn chia vật chất di truyền, tế bào chất bắt đầu phõn chia thành 2 tế bào con

- Ở tế bào động vật: hỡnh thành eo thắt ở xớch đạo của tế bào để chia tế bào

mẹ thành 2 tế bào con

- Ở tế bào thực vật: hỡnh thành vỏch ngăn ở giữa tế bào để chia tế bào mẹ thành 2 tế bào con

Hỡnh 2 Nguyờn phõn ở tế bào động vật

c í nghĩa của nguyờn phõn

Nguyờn phõn là cơ chế sinh sản ở cơ thể đơn bào nhõn thực Nguyờn phõn giỳp tỏi sinh cỏc mụ và cơ quan bị tổn thương, giỳp cơ thể sinh trưởng và phỏt triển, là cơ sở cho quỏ trỡnh sinh sản sinh dưỡng ở cỏc sinh vật cú sinh sản sinh dưỡng Ứng dụng điều này trong nuụi cấy mụ, tế bào, thực hiện giõm, chiết, ghộp đạt hiệu quả

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi ỏp dụng sang kiến kinh nghiệm

Quá trình nguyên phân cũng nh giảm phân đều xảy ra ở cấp độ tế bào, tức là mức độ hiển vi Nên việc quan sát rất khó, học sinh rất khó tởng tợng nếu nh

3

chúng ta không áp dụng phơng pháp dạy học đúng, kể cả khi sử dụng mô hình Với nội dung trong SGK một tiết học giáo viên không thể đa các dạng bài tập giúp học sinh vận dụng kiến thức đợc Mặt khác kiến thức về nguyên phân là khó và trừu tợng nên học sinh lúng túng khi giải các bài tập nguyên phân, đặc biệt là trong các kỳ thi học sinh giỏi các cấp

2.3 Giải phỏp đó sử dụng để giải quyết vấn đề.

Từ SGK sinh học lớp 10 và tài liệu tham khảo tôi đã soạn thành một giáo án

để dạy tiết bài tập về nguyên phân Trên cơ sở học sinh đã học và nắm lý thuyết, thông qua tiết bài tập ở lớp tôi đã hớng dẫn học sinh xây dựng các công thức bằng phơng pháp vấn đáp thông qua sơ đồ hoá, từ đó vận dụng giải một số dạng bài tập về nguyên phân

GV: Đa sơ đồ mô tả quá trình

nguyên phân (NP) của 1 tế bào sau:

Lần3

Lần2

Lần1

1 lần (NP) 2 tế bào(TB) =

21

2 lần NP 4 TB = 22

3 lần NP 8 TB = 23

Gv:Vậy nếu có x lần NP thì sẽ tạo

ra bao nhiêu tế bào?

HS: 2x

Gv: Vậy có a TB cùng tham gia

NP thì sẽ có bao nhiêu tế bào?

Dạng 1: Tính số tế bào con sau quá trình nguyên phân.

* Nếu số lần nguyên phân của các tế bào mẹ đều bằng nhau:

 TBcona 2x

a: Số tế bào mẹ ban đầu

x: Số lần nguyên phân của các tế bào (a, x N*)

Ví dụ: Có 3 tế bào cùng một loài nguyên

HS: a.2x.

GV: Lấy ví dụ.

Gv: Một tế bào NP x1 lần sẽ tạo ra

1

2x tế bào, Nêú tế bào khác NP x2

lần sẽ tạo ra số tế bào con là bao

nhiêu?

Hs: 2x2

Gv: Với a tế bào có số lần NP lần

lợt là x1, x2, x3 xa Vậy tổng số tế

bào con tạo ra là?

Hs: 2x1 2x2 2x3 2x a.









GV: Lấy ví dụ.

GV: Cho HS quan sát lại sơ đồ trên

phân số đợt bằng nhau, cần môi trờng cung cấp 900 NST đơn Số NST chứa trong các tế bào con sinh ra vào đợt nguyên phân cuối cùng bằng 960 Tính số tế bào con sinh ra? Giải

Gọi: x là số lần NP của mỗi tế bào (xN*) 2n là bộ NST lỡng bội của loài

Theo bài ra ta có hệ phơng trình 3.2x.2n = 960 (1)

3( 2x - 1) 2n = 900 (2) Lấy (1) trừ (2) ta đợc 2n = 20 Thay 2n = 20 vào (1) suy ra x = 4 vậy mỗi tế bào đã nguyên phân liên tiếp 4 lần => Số tế bào con sinh ra là 3 24 = 48 tế bào

* Nếu số lần NP của các tế bào mẹ không bằng nhau.

Giả sử a tế bào có số lần NP lần lợt là:

x1, x2, x3 xa

Ta có: TBcon 2x1  2x2  2x3   2x a.

Ví dụ: Ba tế bào A,B,C có tổng số lần NP là

8 và đã tạo ra 24 tế bào con Biết số lần NP của tế bào B gấp đôi số lần NP của tế bào A Tìm số lần NP và số tế bào con tạo ra từ mỗi

tế bào A,B,C

Giải:

Gọi x1, x2, x3 lần lợt là số lần NP của mỗi tế bào A,B,C.( x1, x2, x3 N*)

Theo bài ra:

x2 = 2x1

x3 = 8 – 3x1

Tổng số tế bào con(S) đợc tạo ra:

S = 2 1 2 2 1 2 8 1 24





Ta thấy x1 = 2 là phù hợp

Vậy: Tế bào A nguyên phân 2 lần tạo ra 4 tế bào con

Tế bào B nguyên phân 2.2 = 4 lần tạo ra 24 =

16 tế bào con

Tế bào C nguyên phân : 8 – 3.2 = 2 lần, tạo

ra 22 = 4 tế bào con

5

GV: Một TB nguyên phân x lần thì

có bao nhiêu tế bào xuất hiện trớc

khi NP mà môi trờng nội bào

không phải cung cấp nguyên liệu

để tạo ra NST?

HS: Mỗi tế bào chứa 2n NST, và

có 1 tế bào ban đầu môi trờng

không phải cung cấp nguyên liệu

cho quá trình NP

GV: Nh vậy tổng số tế bào con tạo

ra có một tế bào ban đầu môi trờng

không cung cấp nguyên liệu Vậy

nếu có a TB cùng tham gia NP thì

môi trờng phải cung cấp nguyên

liệu là bao nhiêu?

HS: a.(2x - 1).2n

Gv: lấy ví dụ.

GV: Yêu cầu HS nhắc lại kiến thức

lý thuyết về chu kì tế bào?

Nếu tốc độ của các lần NP liên tiếp

không đổi, một tề bào NP x lần, thì

thời gian nguyên phân là?

Dạng 2: Tính số NST môi trờng cung cấp,

số tế bào con đợc tạo thêm

*Số NST môi trờng cung cấp cho quá trình nguyên phân.

* Số NST tơng đơng với số nguyên liệu môi trờng cung cấp.

  2 2x 1

a: Số tế bào mẹ ban đầu

x: Số lần NP của tế bào

2n: Bộ NST của loài

*Số NST mới hoàn toàn có trong các tế bào do môi trờng cung cấp:

NST

Ví dụ:

Có 8 tế bào của một loài nguyên phân một

số lần bằng nhau và đã sử dụng của môi tr-ờng nội bào nguyên liệu tơng đơng 960 NST đơn Trong các tế bào con đợc tạo thành, số NST hoàn toàn mới đợc tạo ra từ nguyên liệu môi trờng là 896

a Xác định tên loài?

b Tính số lần NP của mỗi tế bào

Giải:

a Gọi x là số lần NP của mỗi tế bào và 2n là

bộ NST của loài.Theo bài ra ta có:

( 2x - 1).8.2n = 960

( 2x – 2 ).8.2n = 896

 2n = 8 là bộ NST lỡng bội của ruồi giấm

b Số lần NP của mỗi tế bào

( 2x - 1).8.2n = 960

( 2x - 1).64 = 960

 2x = 16  x = 4

Vậy mỗi tế bào NP 4 lần

Dạng 3: Tính thời gian nguyên phân.

1 Nếu tốc độ của các lần NP liên tiếp không đổi, một tế bào NP x lần liên tiếp ta có:

Hs: Thời gian của 1 lần NP nhân

với số lần nguyên phân

GV: Nếu tốc độ NP liên tiếp không

bằng nhau, thì có 2 trờng hợp xảy

ra Trong các trờng hợp đó tạo

thành một dãy số cộng: U1 + U2

+ + Ux

GV: Thế có bao nhiêu cặp cộng

bằng nhau?

Hs:

2

x

cặp cộng bằng nhau

GV: Nh vậy TGNPxU1 U x

ta đi tìm Ux dựa vào sự chênh lệch

thời gian giữa 2 lần nguyên phân

liền kề nhau – d: là hiệu số thời

gian giữa lần nguyên phân sau với

lần nguyên phân liền trớc nó:

Ta có:

d1 = U2 – U1

d2 = U3 – U2

d3 = U4 – U3

dx – 1 = Ux – Ux – 1

( x- 1)d = Ux – U1

 Ux = U1 + ( x – 1 )d (2)

thay vào ( 1) ta có:

 

x



GV: Lấy ví dụ.

Thời gian nguyên phân(TGNP) = Thời gian của một lần NP x

2 Nếu tốc độ của các lần nguyên phân liên tiếp không bằng nhau.

- Nếu tốc độ nguyên phân giảm dần đều thì thời gian nguyên phân tăng dần đều

- Nếu tốc độ nguyên phân tăng dần đều thì thời gian nguyên phân giảm dần đều

Trong 2 trờng hợp trên thời gian của các lần nguyên phân lập thành một dãy số cộng Nếu gọi x là số lần nguyên phân ; U1, U2

, Ux lần lợt là thời gian nguyên phân của lần thứ 1, 2, , x, thì thời gian của cả quá trình nguyên phân là:

TGNPxU1 U x

Gọi d là hiệu số thời gian giữa lần nguyên phân sau với lần nguyên phân liền trớc nó:

Ta có: Ux = U1 + ( x– 1 )d (2)

Thay (2) vào (1) ta đợc:

TGNP x2U x 1d



Nếu d 0 tốc độ nguyên phân là giảm dần đều

Nếu d 0 tốc độ nguyên phân là tăng dần đều

Ví dụ: Xét 3 hợp tử A,B,C cùng một loài NP

một số lần liên tiếp đã sử dụng của môi tr-ờng nguyên liệu tơng đơng với 3358 NST

đơn Biết số lần NP của A bằng 2 số lần NP của hợp tử B, bằng 3 số lần NP của hợp tử C

Số NST đơn chứa trong tất cả các tế bào con tạo ra từ 3 hợp tử khi cha nhân đôi là 3496

a Xác định tên loài?

b Xác định số lần NP của mỗi hợp tử

7

GV: Cho học sinh phõn tớch đề bài

GV: Gợi ý HS xột bảng toỏn học

A,B,C?

c TGNP đầu tiên ở mỗi hợp tử là 16 phút Hợp tử A có tốc độ NP tăng dần đều

Hợp tử B có tốc độ NP giảm dần đều

Hợp tử C có tốc độ NP không đổi Tính thời gian của quá trình NP ở mỗi hợp tử A,B,C? Cho biết chênh lệch thời gian giữa 2 lần phân bào liên tiếp ở hợp tử A và B là 1,5 phút

Giải:

a Xác định tên loài

Tổng số NST có trong tất cả các tế bào con

là 3496 trong đó có 3358 NST lấy từ môi tr-ờng Do đó NST lỡng bội của mỗi hợp tử là: 2n = ( 3496 - 3358) :3 = 46

 2n = 46 là bộ NST lỡg bội của ngời

b Xác định số lần NP của mỗi hợp tử: Gọi số lần NP của hợp tử A là x(xN*)

 Số lần NP của hợp tử B là

2

x

, của hợp tử C

là

3

x

Gọi S là số tế bào con đợc tạo ra từ 3 hợp tử

46

3496 2

2



x x x

x

2

2

3

2

Vậy với x = 6 là phù hợp

- Số lần NP của hợp tử A = 6

- Số lần NP của hợp tử B= 3

- Số lần NP của hợp tử C = 2

c TGNP:

- TGNP của hợp tử A: Do tốc độ NP tăng dần đều nên d 0 áp dụng công thức ta có:

GV: Sử dụng sơ đồ chứng minh

cho HS

3

2

1

GV: Yêu cầu HS quan sát sơ đồ cho biết: ở lần NP đầu tiên có mấy tế bào tham gia NP? Tơng tự lần NP thứ 2,3, x?

HS: ở lần NP 1 có 1 tế bào tham

gia nguyên phân( TBTGNP ) = 1 =

21-1

ở lần NP thứ 2 có số TBTGNP = 2

= 22-1

ở lần NP thứ 3 có số TBTGNP = 4

= 23-1

ở lần NP thứ x có số TBTGNP

= 2x-1

GV: Nh vậy nếu có a tế bào mẹ

ban đầu tham gia NP thì ở x lần NP

có số TBTGNP = a.2x-1

2 16 6 1 1 , 5  73 , 5

2

6







- TGNP của hợp tử B:

2 16 3 1 1 , 5 52 , 5

2

6





- TGNP của hợp tử C: 16.2 = 32 (phút)

Dạng 4: Số tế bào tham gia ở lần nguyên phân, số tế bào con xuất hiện qua các lần phân bào.

Gọi a là số tế bào mẹ ban đầu, x là số lẫn phân bào nguyên phân của mỗi tế bào.Ta có:

TBtham gia nguyên phân = a 2x 1

TBxuất hiện qua x lần NP =





x

a

Ví dụ:

Có 4 tế bào sinh dỡng của cùng một loài NP một số đợt bằng nhau qua quan sát diễn biến NST ngời ta thấy tổng số crômatit có trong tất cả các tế bào tham gia NP lần cuối cùng là 1024 và tổng số NST đơn có trong tổng số tế bào con đợc xuất hiện qua các lần

9

GV: Tơng tự số tế bào con xuất

hiện qua các lần NP sẽ là:

Lần NP 1 có 2 TB con xuất hiện =

21+1- 2

Lần NP 2 có 6 TB con xuất hiện =

22+1- 2

Lần NP 3 có 14 TB con xuất hiện =

23+1- 2

Lần NP x có số TB con xuất hiện =

2x+1- 2

GV: Vậy với a tế bào mẹ ban đầu

tham gia NP thì tổng số tế bào con

xuất hiện qua x lần NP là:

a.( 2 x+1 - 2)

GV: Quá trình NP trải qua những

kỳ nào?

HS: Kể tên các kỳ

GV: Quá trình NP bắt đầu tính từ

NP là 1984

a Xác định tên loài?

b Số lần NP của mỗi tế bào?

c Số tế bào con đợc tạo ra do quá trình NP?

Giải:

a Xác định tên loài

Gọi x là số lần NP của mỗi tế bào (x N*)

- Số NST có trong tất cả các tế bào tham gia NP lần cuối cùng là:

  512

2

1024 2

2





 n

- Tổng số NST đơn có trong tổng số tế bào con đợc xuất hiện qua các lần phân bào là:

42 1 2 2 1984





Kết hợp ( 1 ) và ( 2 ) ta có hệ phơng trình:  

















496 2

2 2

128 2

2

1

1

n

n

x

x















 496 2

2 2 2

128 2

2

2

n

n

x x













 496 2

2 1 2

256 2

2

n

n

x

x













 248 2

2 2

256 2

2

n n

n

x x

 2n = 8 là bộ NST lỡng bội của ruồi giấm Vậy tên của loài là ruồi giấm

b Số lần nguyên phân của mỗi tế bào

Ta có: ( 2x-1).8 = 128

 2x-1 = 16 = 24

 x – 1 = 4  x = 5

Số lần nguyên phân của mỗi tế bào là 5 lần

c Số tế bào con đợc tạo ra do quá trình nguyên phân:

4.25 = 128

Dạng 5: Chu kỳ nguyên phân.

- Chu kỳ nguyên phân là thời gian xảy ra một lần nguyên phân tính từ đầu kỳ trung