Chương IV: “Biến dị” - Sinh học 9

học tốt chương IV sinh học lớp 9, lý thuyết đầy đủ

I LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ :

Biến dị là nội dung kiến thức chương IV phần I của chương trình Sinh học

9 hiện hành với nội dung cô đọng trong 5 tiết lý thuyết và 2 tiết thực hành Đây làchương có nhiều khái niệm khó và hoàn toàn mới đối với học sinh Đó là mộtthực tế Song với nội dung sách giáo khoa trình bày đơn giản, hình ảnh minh họa

rõ ràng lại là một ưu thế nếu giáo viên biết vận dụng có hiệu quả để đạt được mụctiêu giảng dạy là giúp học sinh

 Vẽ được sơ đồ phân loại biến dị

 Phân biệt được biến dị di truyền và biến dị không di truyền; đột biến vóithường biến; đột biến gen với đột biến nhiễm sắc thể; đột biến cấu trúc với độtbiến số lượng nhiễm sắc thể

 Nêu được vai trò của từng loại biến dị Hậu quả của đột biến

 Phân tích được mối quan hệ giữa kiểu gen với môi trường và kiểu hìnhNhư vậy, muốn vận dụng nội dung sách giáo khoa có hiệu quả, đạt đượcmục đích giảng dạy, phát huy tính tích cực chủ động của học sinh giúp các emlĩnh hội tri thức một cách nhẹ nhàng, biết vận dụng kiến thức một cách khoa học

và sáng tạo vào thực tế cuộc sống… đòi hỏi giáo viên đứng lớp phải tự trang bịcho mình một nền móng kiến thức vững chắc về biến dị, một hệ thống phươngpháp giảng dạy khoa học sáng tạo và đặc biệt là vốn kinh nghiệm trong cuộcsống, trong giảng dạy của bản thân và của quý đồng nghiệp Đó tất cả là nội dung,

là tâm tư và nguyện vọng mà bản thân tôi muốn đạt được thông qua chuyên đề

“Để dạy và học tốt chương Biến dị trong chương trình Sinh học 9”

II CƠ SỞ NGHIÊN CỨU CHUYÊN ĐỀ

Nội dung kiến thức từng bài trong chương “Biến dị” - Chương trình Sinh học 9.

 Định hướng phương pháp giảng dạy có hiệu quả, phù hợp với nội dung kiến thức của từng bài trong chương

Kỹ năng vận dụng nội dung kiến thức ứng dụng của chương vào thực tế cuộc sống của học sinh

I MỤC TIÊU:

1 Kiến thức : Học sinh có một kiến thức bền vững về biến dị mà cụ thể là học sinh

có thể khái quát và hệ thống kiến thức trọng tâm của chương biến dị :

- Vẽ được sơ đồ phân loại biến dị

- Phân biệt được :

 Biến dị di truyền và biến dị không di truyền

 Đột biến và thường biến

 Đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể

 Thể dị bội và thể đa bội

- Nêu được vai trò của biến dị và những hậu quả của đột biến

- Phân tích được mối quan hệ giữa kiểu gen, kiểu hình và môi trường

2 Kỹ năng : Học sinh có kỹ năng phân tích kênh hình và kênh chữ ở sách giáo khoa

để xử lý các thông tin, các lệnh hoạt động theo yêu cầu kiến thức của từng bàihọc trong chương biến dị của chương trình sinh học 9

3 Thái độ : Yêu thích môn học ,yêu thiên nhiên,biết giữ gìn và bảo vệ các loài sinhvật, bảo vệ nguồn nguyên liệu di truyền trong tự nhiên đã được thống nhất hài hoà vàđược duy trì từ lâu đời.Vận dụng những hiểu biết của mình trong nghiên cứu sinh họcchọn giống và tiến hoá

II NỘI DUNG KIẾN THỨC CÓ HỆ THỐNG VỀ BIẾN DỊ

B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Biến dị là một mảng kiến thức lớn, quan trọng trong chương trình di truyền

và biến dị Là một thực tế luôn luôn được nghiên cứu và đề cập trong cuộc sống,đặc biệt là trong thời đại của công nghệ sinh học hiện đại.Nói một cách tổng quátnội dung chương IV : “Biến dị” ở chương trình Sinh học 9 là nghiên cứu cơ sở vậtchất và cơ chế của hiện tượng biến dị ở mức phân tử và tế bào, bao gồm các nộidung sau :

1.Các loại biến dị

Biến dị là một đặc tính của sinh vật có khả năng phát sinh những biến đổikiểu hình hoặc biến đổi kiểu vật chất di truyền do nguyên nhân bên trong và bênngoài đã làm xuất hiện kiểu hình mới hoặc mất đi, thêm vào một hay một số tínhtrạng Khả năng biến dị của các cá thể phụ thuộc vào tính di truyền của loài, vàothời gian sinh trưởng, phát triển, vào loại tác nhân và cường độ tác nhân gây ra cácbiến đổi đó

Hiện tượng biến dị là những sai khác thường xuyên gặp phải giữa các cáthể Biến dị, di truyền là hai mặt đối lập mâu thuẫn nhưng thống nhất, trong quátrình di truyền đã phát sinh biến dị, còn những biến dị phát sinh duy trì được chocác thế hệ sau sẽ trở thành các đặc điểm di truyền mới Vì vậy, theo quan điểm sinhhọc hiện đại biến dị được phân làm hai loại : Biến dị di truyền và biến dị không ditruyền (gọi là thường biến) sự phân loại này dựa vào khả năng biến dị đó có ditruyền được cho đời sau hay không, biến dị đó có đụng chạm đến vật chất di truyềnhay không

Biến dị di truyền :Bao gồm biến dị tổ hợp và biến dị đột biến

Biến dị tổ hợp : là những biến dị nảy sinh do quá trình giao phối, do sự

khác biệt về nguồn gốc các alen, của các nhóm gen liên kết tồn tại trong các giao

tử Đó là sự tổ hợp lại các gen qua phân ly độc lập, tổ hợp ngẫu nhiên, đó là sự tái

tổ hợp gen qua cơ chế trao đổi đoạn xảy ra ở kỳ trước I của giảm phân Sự tổ hợplại các gen đã dẫn đến tổ hợp lại các tính trạng đã có hoặc xuất hiện các kiểu hìnhmới do sự tương tác qua lại giữa các gen Biến dị tổ hợp xuất hiện tần số cao,

thường xuyên qua các thế hệ Biến dị tổ hợp ít ảnh hưởng đến sự tồn tại phát triển

cá thể

Biến dị đột biến :Là những biến đổi đột ngột do tác

nhân đột biến bên ngoài và những rối loạn bất thường của trao đổi chất nội bàodẫn tới những biến đổi về số lượng, về cấu trúc của vật chất di truyền Biến dị độtbiến bao gồm đột biến số lượng nhiễm sắc thể, đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể vàđột biến gen Đột biến là những biến đổi di truyền không phải gây ra do tổ hợp lạigen, là những biến đổi đột ngột, gián đoạn ở kiểu hình, mang tính chất cá thể, vôhướng, phần lớn có hại cho cơ thể mang đột biến Biến dị đột biến gồm

 Đột biến gen : là những biến đổi đột ngột xảy ra trong cấu trúc phân tử củagen, làm thay đổi số lượng, thành phần và trình tự phân bố các nuclêôtit tạo nênnhững alen mới, thay đổi khả năng biểu hiện tính trạng Đột biến gen gồm cácdạng mất, thêm, thay đổi hoặc đảo vị trí của một hoặc một số cặp nuclêôtit

Đột biến NST : là những biến đổi trong cấu trúc hoặc số lượng của NST

 Đột biến cấu trúc NST : là những biến đổi xảy ra trong cấu trúc củanhiễm sắc thể, làm thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể ở mức độ khác nhau

Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể có thể xảy ra trong giới hạn một nhiễmsắc thể gồm lặp đoạn, đảo đoạn, chuyển vị trí một đoạn nhiễm sắc thể, mấtđoạn

Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể có thể xảy ra ngoài giới hạn một nhiễmsắc thể gồm: chuyển đoạn, lặp đoạn do trao đổi chéo không cân xảy ra giữa hainhiễm sắc thể tương đồng

+ Mất đoạn : là hiện tượng NST bị đứt một đoạn, đoạn đứt ra lìa khỏi phầnnhiễm sắc thể chứa tâm động, không có khả năng đính vào thoi phân bào Mấtđoạn có thể là mất đoạn ngoài hay mất đoạn trong nhiẽm sắc thể

+ Lặp đoạn : là hiện tượng một đoạn nhiễm sắc thể được lặp lại một hay một số lần trên nhiễm sắc thể hoặc do trao đối chéo không cân giữa hai crômatit chị em hay không chị em thuộc hai nhiễm sắc thể tương đồng

+ Đảo đoạn : là hiện tượng đứt đoạn trong, rồi đoạn đứt đó quay 1800 nốilại làm thay đổi trật tự các gen trên nhiễm sắc thể

+ Chuyển đoạn : là một kiểu cấu trúc lại nhiễm sắc thể mà đoạn bị đứt rachuyển đến vị trí mới trong cùng một nhiễm sắc thể hoặc chuyển sang nhiễmsắc thể khác hoặc trao đổi đoạn giữa các nhiễm sắc thể tương đồng và khôngtương đồng

 Đột biến số lượng NST : là những biến đổi số lượng xảy ra ở mộthoặc một số cặp NST nào đó hoặc ở tất cả bộ NST

+ Hiện tượng đa bội thể : là hiện tượng đột biến theo hướng tăng số lượngnhiễm sắc thể ở tất cả các cặp trong tế bào Bộ nhiễm sắc thể trong các tế bàosinh dưỡng là bội số của n và lớn hơn 2n bình thường, như 3n, 4n, 5n…, còn cơthể mà trong tế bào sinh dưỡng có bộ nhiễm sắc thể là 3n, 4n, 5n… gọi là thể đabội

Tế bào đa bội có số lượng nhiễm sắc thể tăng gấp bội, số lượng ADN cũngtăng tương ứng, vì thế quá trình tổng hợp các chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ hơn,dẫn tới kích thước tế bào của thể đa bội lớn, cơ quan sinh dưỡng to, sinh trưởngphát triển mạnh và chống chịu tốt

Hiện tượng đa bội thể khá phổ biến ở thực vật và đã được ứng dụng cóhiệu quả trong chọn giống cây trồng

+ Thể dị bội : là cơ thể có thêm, mất đi từng nhiễm sắc thể riêng rẽ trong

bộ nhiễm sắc thể của loài Do tác nhân đột biến làm cắt đứt dây tơ vô sắc hoặc

ức chế việc hình thành dây tơ vô sắc ở một hay một số cặp nhiễm sắc thể nào đótạo nên giao tử dị bội không bình thường, khi thụ tinh kết hợp với giao tử bìnhthường tạo nên thể dị bội (2n + 1) hay (2n -1)

a.Biến dị không di truyền (thường biến) là những biến đổi kiểu hình của

cùng một kiểu gen, phát sinh trong quá trình phát triển cá thể dưới ảnh hưởng trựctiếp của môi trường, hay có thể nói thường biến là sự phản ứng khác nhau của cùngmột kiểu gen đối với những điều kiện môi trường khác nhau

2 Tác nhân gây đột biến

a Tác nhân vật lý

Các tia phóng xạ : như tia X, tia gamma, tia anpha, tia bêta… khi

xuyên qua các mô, chúng tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên ADN hoặc nhiễmsắc thể để gây đột biến gen hay đột biến nhiễm sắc thể

Tia tử ngoại : Đặc điểm của loại tia này không có khả năng xuyên sâu

vào các mô nên chỉ dùng để xử lý vi sinh vật, bào tử và hạt phấn, chủ yếu là gâyđột biến gen

Sốc nhiệt : Sự thay đổi đột ngột nhiệt độ của môi trường làm cho cơ

chế tự bảo vệ sự cân bằng của cơ thể không khởi động kịp, gây chấn thương trong

bộ máy di truyền hoặc làm tổn thương thoi phân bào, gây rối loạn trong phân bào,làm phát sinh đột biến số lượng nhiễm sắc thể

b. Tác nhân hóa học :

Các hóa chất được xem là siêu tác nhân gây đột biến : Êtyl mêtan sunphônat(EMS), Nitrôzô mêtyl urê (NMU), Nitrôzô êtyl urê (NEU)… các hóa chất nàythường gây cấu trúc lại nhiễm sắc thể ở mức crômatit là chủ yếu

Dung dịch Côsixin thường được dùng để tạo thể đa bội ở cây trồngCác loại hóa chất bảo vệ thực vật : thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ Các loạiphân bón hóa học, chất tăng trưởng… đều có thể được xem là tác nhân gây đột biếnnếu lạm dụng và dùng với liều lượng quá nhiều

3.Tính chất biểu hiện của các loại biến dị

Xuất hiện các tổ hợp tính trạng khác bố mẹ (biến dị tổ hợp)

Tương tác của gen có trong kiểu gen của cơ thể, làm xuất hiện tính trạngmới chưa có ở bố mẹ hoặc không biểu hiện tính trạng đã có ở bố mẹ (biến dị tổhợp)

Biến đổi đột ngột, gián đoạn về kiểu hình, cá biệt, vô hướng, thường lặn

và có hại (đột biến)

Biến đổi đồng loạt, theo một hướng xác định phù hợp với môi trường(thường biến)

4.Vai trò của biến dị

Là nguyên liệu phong phú cho tiến hóa và chọn giốngGiải thích sự đa dạng sinh học trong tự nhiên

Trên đây là nội dung kiến thức tối thiểu mà giáo viên cần có được khi giảngdạy chương biến dị hoặc có thể tìm hiểu và đọc kỹ phần thông tin bổ sung trong sáchgiáo viên, giáo viên cần chuẩn bị thật kỹ, thật chu đáo trước khi lên lớp Tuy nhiênkhông phải đưa hết các thông tin đó đến với học sinh để dẫn đến kết quả quá tải,nhàm chán và mệt mỏi cho cả giáo viên lẫn học sinh

Nội dung sách giáo viên là nguồn cung cấp tri thức quan trọng mà đa số họcsinh đều có Nó vừa là nội dung vừa là phương tiện để liên kết giáo viên và học sinhtrong các hoạt động dạy và học trên lớp Kiến thức trong đầu giáo viên là nền tảng đểthiết kế bài dạy của mình theo một kết cấu logic, có hệ thống, còn nội dung từng bàitrong sách giáo khoa là phương tiện để giáo viên gợi mở, dẫn dắt học sinh lĩnh hộikiến thức cơ bản của chương biến dị Cụ thể là :

 Nắm bắt được mạch kiến thức của hầu hết các bài trong chương biến

dị :

 Khái niệm Phân loại từng loại biến dị

 Nguyên nhân, cơ chế phát sinh từng loại biến dị

 Vai trò, hậu quả của từng loại biến dị trong chọn giống và tiến hóa.

 Hệ thống hóa kiến thức toàn chương bằng sơ đồ phân loại biến dị

II. ĐỊNH HƯỚNG PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY PHÙ HỢP VÀ ĐẠT HIỆU QUẢ - CÁCH THỨC THỰC HIỆN

1 Dạy học sinh cách tư duy logic

Là cách dạy mà giáo viên không truyền đạt kiến thức dưới dạng thực đơn có sẵn

mà truyền đạt dưới hình thức đặt các em vào vị trí của nhà khoa học, cũng tìm tòi,quan sát, suy nghĩ… để hình thành các khái niệm, khám phá các quy luật và tự rút rakiến thức cơ bản cần tiếp thu về các loại biến dị

Là cách dạy mà giáo viên hướng học sinh biết vận dụng những kiến thức đã học

để khám phá kiến thức mới, bởi vì theo cấu trúc chương trình sinh học 9 thì chươngbiến dị được sắp xếp ở hàng thứ tư (chương IV), trên cơ sở các em đẵ có những hiểubiết cơ bản về cơ sở vật chất của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử và cấp độ tếbào (gen, ADN, NST); Hiểu rõ bản chất của sự di truyền thông qua các quá trình tựsao của ADN, quá trình tổng hợp ARN (phiên mã), quá trình tổng hợp Prôtêin (dịchmã)… đó chính là kim chỉ nam để giáo viên vận dụng, dẫn dắt học sinh lĩnh hội trithức một cách lôgic, khoa học và có hiệu quả

Đột biến cấu trúc NST Đột biến số lượng NST

Ví dụ : Khi dạy bài “Đột biến gen” bài đầu tiên của chương “biến dị”, để hìnhthành khái niệm đột biến gen, giáo viên nên đặt học sinh vào vị trí của người nghiêncứu, quan sát, tìm hiểu hình 21.1 sgk trang 62

Với yêu cầu đặt ra là

 So sánh sự khác nhau trong cấu trúc của đoạn gen b, đoạn gen c và đoạngen d với cấu trúc của đoạn gen a

Học sinh dễ dàng quan sát và nhận ra sự sai khác đó Cụ thể là : + Đoạn gen a mất đi 1 cặp nuclêôtit (G – X) đoạn gen b

+ Đoạn gen a thêm 1 cặp nuclêôtit (T – A) đoạn gen c

+ Đoạn gen a có cặp nuclêôtit A – T được thay thế bằng cặp nuclêôtit

G – X đoạn gen d

Giáo viên tiếp tục đặt vấn đề : Giả sử đoạn gen a mang thông tin quy định màusắc trên cánh bướm, vậy khi cấu trúc của đoạn gen a thay đổi thành đoạngen b, gen c hoặc gen d thì màu sắc biểu hiện trên cánh bướm có thay đổikhông? Tại sao?

Với kiến thức đã học về mối quan hệ giữa gen và tính trạng mà các em đã học ởtiết 19 thì các em có kết luận gì về giả thuyết trên?

 Giáo viên tiếp tục hướng dẫn học sinh lập luận :

 Gen quy định tính trạng (gen tính trạng)

 Cấu trúc gen thay đổi tính trạng do gen quy định cũng thay đổi

 Tính trạng biểu hiện thay đổi hay nói cách khác đó là biểu hiện củabiến dị và loại biến dị này do những biến đổi đột ngột trong cấutrúc của gen nên gọi là đột biến gen

Vậy đột biến gen là gì? Đột biến gen có di truyền không? Tại sao?Dạy học sinh biết cách tư duy logic thực chất là một chuỗi các hoạt động dạy vàhọc được phối hợp nhịp nhàng giữa giáo viên và học sinh và để đạt được điều đó giáoviên khi đứng lớp giảng dạy sinh học nói chung và giảng dạy phần biến dị nói riêngcần thực hiện tốt những yêu cầu sau :

 Dạy học sinh kỹ năng đọc và phân tích thông tin trên kênh hình và kênhchữ

 Sử dụng hệ thống câu hỏi tìm tòi, câu hỏi định hướng phù hợp với nội dungbài học và trình độ của học sinh để phát huy tính tích cực của học sinh

 Dạy học nêu và giải quyết vấn đề Đây là phương pháp tích cực hóa hoạtđộng nhận thức của học sinh Khi giáo viên nêu vấn đề là đã biến nội dunghọc tập thành một chuỗi tình huống có vấn đề Giải quyết vấn đề này xonglại nảy sinh vấn đề mới, do đó thường xuyên gây hứng thú học tập ở họcsinh

Tóm lại, bằng phương pháp dạy học tích cực, giáo viên sẽ giúp học sinh giải

mã được kiến thức trong sách giáo khoa bằng ngôn từ riêng của chính bản thân các

em, do đó các em học sinh vừa chủ động lĩnh hội kiến thức, vừa nhớ bài lâu hơn, khảnăng vận dụng sáng tạo hơn và quan trọng hơn là kích thích được tính tích cực tronghoạt động học tập, phát triển tư duy logic

2 Dạy học sinh cách thiết lập sự liên hệ giữa các khái niệm :

Các nhà khoa học giáo dục đã cho chúng ta thấy rằng học tập sẽ dễ dàng hơnnếu học sinh biết cách liên hệ các khái niệm với nhau Đó là liên hệ những khái niệmmới với các khái niệm đã biết, khái niệm đã học ở chương này được liên hệ với khái

niệm của chương kia, thậm chí khái niệm trong lĩnh vực này liên hệ với khái niệm củalĩnh vực khác…

Chương biến dị bao gồm nhiều khái niệm mới, có những khái niệm có sẵn từthông tin bài học như : Đột biến gen, đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể, đột biến sốlượng nhiễm sắc thể, thể dị bội, thể đa bội, thường biến… nhưng cũng có những kháiniệm không có sẵn mà được hình thành trong quá trình học, ví dụ : khái niệm biến dị

di truyền, biến dị không di truyền, đột biến… Và để có thể hiểu và nhớ hết các kháiniệm đó một cách có hệ thống không phải là điều đơn giản đối với học sinh, cho nêngiáo viên cần hướng dẫn các em thiết lập được mối liên hệ giữa chúng, nghĩa là giáoviên yêu cầu các em phân tích, tổng hợp, so sánh để phân biệt các dấu hiệu của kháiniệm, tách ra các dấu hiệu bản chất nhất, đưa khái niệm đã học vào hệ thống khái niệm

đã biết và vận dụng khái niệm vào quá trình học tập tiếp theo hoặc vào thực tiễn

Ví dụ : Khi dạy bài “Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể”, để hình thành kháiniệm đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể, giáo viên thiết kế phiếu học tập rồi hướng dẫnhọc sinh phân tích thông tin và khái quát hóa để lĩnh hội khái niệm cần lĩnh hội

Cụ thể là giáo viên yêu cầu học sinh quan sát hình 22 SGK trang 65 ,hoàn thànhphiếu học tập

Hình 22 NST ban đầu NST sau khi bị biến đổi Tên dạng đột biếna

bc

Học sinh sẽ dễ dàng phân tích thông tin trên hình 22 để hoàn thành phiếu học

tập

Hình 22 NST ban đầu NST sau khi bị biến đổi Tên dạng đột biến

b 8 đoạn 10 đoạn (đoạn B và C được

c 8 đoạn 8 đoạn (đoạn B và D đổi

Dựa trên kết quả phiếu học tập, giáo viên dẫn dắt học sinh khái quát hệthống các khái niệm về đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể bằng hệ thống câu hỏi nêuvấn đề :

- Cấu trúc của nhiễm sắc thể a bị biến đổi (mất đoạn) thì thông tin di truyền cótrong nhiễm sắc thể a có bị biến đổi không?

- Giả sử đoạn H trên nhiễm sắc thể a mang gen quy định đặc điểm cấu tạo của

1 trong 4 chân ở chó, vậy nếu đoạn H trên nhiễm sắc thể bị mất thì liệu conchó sinh ra sẽ có mấy chân?

- Hoặc đoạn BC trên nhiễm sắc thể b mang gen quy định cặp sừng ở cừu, vậynếu vì tác nhân nào đó mà đoạn BC trên nhiễm sắc thể b được lặp lại một lầnthì con cừu con sinh ra sẽ có mấy cặp sừng trên đầu?