GA chủ đề cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử

- Trình bày được cơ chế điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ.. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh: 2.1 Chuẩn bị của giáo viên - Các hình ảnh, video minh họa về các cơ chế di tru

1.1 Mô tả chuyên đề

Chuyên đề này gồm các bài chương I/phần năm Di truyền học/Sinh học 12 THPT + Bài 1: Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

+ Bài 2: Phiên mã và dịch mã

+ Bài 3: Điều hòa hoạt động gen

1.2 Nội dung chuyên đề

1.2 1 Gen, mã di truyền và quy trình nhân đôi ADN.

1.2 1.1 Gen

1.2 1 2 Mã di truyền

1.2 1 3 Quá trình nhân đôi AND

1.2.2 Phiên mã và dịch mã

1.2.2.1 Phiên mã

- Khái niệm phiên mã

- Cơ chế phiên mã

1.2.2.2 Dịch mã

- Khái niệm dịch mã

- Cơ chế dịch mã

1.2 3 Điều hòa hoạt động gen

1.2 3.1 Khái niệm

1.2 3.2 Cấu trúc Operon Lac

1.2 3.3 Cơ chế hoạt động của Operon Lac

- Khi môi trường không có lactozo

- Khi môi trường có lactozo

1.3 Thời lượng

- Số tiết học trên lớp: 3 tiết

- Thời gian học ở nhà: 1 tuần.

II Tổ chức dạy học chuyên đề

1 Mục tiêu chuyên đề

Sau khi học xong chuyên đề này học sinh có khả năng:

1.1 Kiến thức

- Nêu được định nghĩa gen và kể tên được một vài loại gen

- Nêu được định nghĩa mã di truyền và một số đặc điểm của mã di truyền

- Trình bày được diễn biến chính của cơ chế sao chép ADN ở tế bào nhân sơ

- Trình bày được diễn biến chính của cơ chế phiên mã và dịch mã

- Trình bày được cơ chế điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ

- Nhận ra được sự hợp lí về hoạt động của các gen trong tế bào

1.2 Kỹ năng

- Đưa ra các định nghĩa về gen,mã di truyền

- Tìm kiếm mối quan hệ giữa cơ chế di truyền từ ADN đến tính trạng

- Kỹ năng tìm kiếm thông tin qua đọc sách,

- Quan sát và phân tích kênh hình

- Quan sát phát hiện kiến thức

- Kĩ năng giao tiếp giữa học sinh với học sinh và giữa học sinh với giáo viên

1.3 Thái độ

- Say mê nghiên cứu khoa học

- Hứng thú và quan tâm với các cơ chế di truyền

- Có quan niệm đúng đắn về sự di truyền các tính trạng của con người

* Giáo dục môi trường

- Sự đa dạng của gen chính là sự đa dạng di truyền (đa dạng vốn gen) của sinh giới

- Bảo vệ nguồn gen, đặc biệt nguồn gen quý bằng cách bảo vệ, nuôi dưỡng, chăm sóc động thực vật quý hiếm

1.4 Năng lực

- Năng lực tự học nghiên cứu các tài liệu và thông tin thu thập được

- Năng lực giải quyết vấn đề thể hiện thông qua việc phát hiện và giải thích tình huống phát sinh

- Năng lực sử dụng ngôn ngữ thể hiện qua việc học sinh thuyết trình và trao đổi kiến thức với nhau và với giáo viên

- Năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông để thu thập thông tin cho chuyên đề : SGK, internet,…

- Năng lực hợp tác trong thảo luận nhóm và phân công công việc cho các thành viên trong nhóm

- Năng lực tự quản lí khi phân chia thởi lượng cho từng tiểu chủ đề

- Năng lực vận dụng lý thuyết để tính toán các bài tập liên quan

2 Chuẩn bị của giáo viên và học sinh:

2.1 Chuẩn bị của giáo viên

- Các hình ảnh, video minh họa về các cơ chế di truyền và cơ chế điều hòa hoạt động của gen

- Bảng hoạt động nhóm, máy chiếu v.v

2.2 Chuẩn bị của học sinh

Tìm kiếm các thông tin và hình ảnh liên quan đến chuyên đề

3 Tiến trình tổ chức hoạt động học tập: Dạy học theo dự án

Bước 1: Lập kế hoạch (Thực hiện trên lớp 1 tiết)

Hoạt động 1: Phát hiện vấn đề (10 phút)

- Gen, mã di truyền và quá trình

nhân đôi ADN

- Phiên mã và dịch mã

- Điều hòa hoạt động của gen

Đưa ra tình huống:

- Vì sao con cái sinh ra thường giống bố, mẹ?

- Ở người chỉ có phụ nữ mới có khả năng tiết sữa trong giai đoạn cho con bú, giải thích hiện tượng trên

- Xác định tên chuyên đề

- Thảo luận nhóm để đưa ra câu trả lời

- Nhận biết mục tiêu của chuyên đề

Hoạt động 2: Tìm hiểu về lí thuyết để xây dựng các tiểu chủ đề (30 phút)

Tìm hiểu về lí thuyết Tổ chức cho HS nghiên cứu

SGK các bài 1, 2, 3 tìm hiểu về:

+ Gen, mã di truyền, quá trình nhân đôi ADN

+ Phiên mã và dịch mã + Điều hòa hoạt động gen

Tìm hiểu cơ sở lí thuyết của chuyên đề cơ chế di truyền ở cấp

độ phân tử:

+ Khái niệm và cấu trúc chung của gen cấu trúc

+ Khái niệm và đặc điểm của mã

di truyền

+ Quá trình nhân đôi ADN, phiên

mã, dịch mã (nơi diễn ra, nguyên tắc, nguyên liệu, diễn biến, kết quả)

+ Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ (KN, cấp độ, mô hình cấu trúc Operon Lac, sự điều hòa hoạt động của Operon Lac)

Xây dựng các tiểu chủ đề / ý

tưởng

Chia nhóm học sinh : 5 nhóm(

7-8 HS/ nhóm) Yêu cầu HS trong từng nhóm đều thực hiện tất cả các nội dung của chuyên đề

- HS hoạt động nhóm, chia sẻ ý tưởng

- HS liệt kê các tiểu chủ đề có trong chuyên đề:

+ Khái niệm và đặc điểm của gen

cấu trúc và mã di truyền.

+ Quá trình nhân đôi ADN (nơi diễn ra, nguyên tắc, nguyên liệu, diễn biến, kết quả)

+ Quá trình phiên mã (nơi diễn

ra, nguyên tắc, nguyên liệu, diễn biến, kết quả)

+ Quá trình dịch mã (nơi diễn ra, nguyên tắc, nguyên liệu, diễn biến, kết quả)

+ Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ (KN, cấp độ, mô hình cấu trúc Operon Lac, cơ chế điều hòa hoạt động của Operon Lac)

Lập kế hoạch Yêu cầu HS nêu các nhiệm vụ cần

thực hiện của từng tiểu chủ đề

đã nêu

- GV gợi ý các nguồn tư liệu trên mạng, tại địa phương mà học sinh có thể tham khảo; cách phân công để thực hiện các tiểu chủ đề

- GV đưa ra khung đề cương báo cáo chung cho các tiểu chủ đề (phụ lục 1)

- Căn cứ vào chủ đề học tập và gợi ý của GV để nêu ra các nhiệm vụ

- Thảo luận và lên kế hoạch thực hiện nhiệm vụ (Nhiệm vụ, người thực hiện, thời lượng, phương pháp, phương tiện, sản phẩm, )

ĐỀ CƯƠNG BÁO CÁO TIỂU CHỦ ĐỀ

Tiểu chủ đề: Khái niệm và đặc điểm của gen cấu trúc và mã di truyền

1 Khái niệm gen

2 Cấu trúc chung của gen cấu trúc

3 Khái niệm mã di truyền

4 Đặc điểm của mã di truyền

ĐỀ CƯƠNG BÁO CÁO TIỂU CHỦ ĐỀ

Tiểu chủ đề: Quá trình nhân đôi ADN

1 Nơi diễn ra

2 Nguyên tắc

3 Nguyên liệu

4 Diễn biến

5 Kết quả

* Lưu ý: có thể sử dụng hình ảnh hoặc một đoạn video clip minh họa cho chủ đề.

ĐỀ CƯƠNG BÁO CÁO TIỂU CHỦ ĐỀ

Tiểu chủ đề: Quá trình phiên mã

1 Nơi diễn ra

2 Nguyên tắc

3 Nguyên liệu

4 Diễn biến

5 Kết quả

* Lưu ý: có thể sử dụng hình ảnh hoặc một đoạn video clip minh họa cho chủ đề.

ĐỀ CƯƠNG BÁO CÁO TIỂU CHỦ ĐỀ

Tiểu chủ đề: Quá trình dịch mã

1 Nơi diễn ra

2 Nguyên tắc

3 Nguyên liệu

4 Diễn biến

5 Kết quả

* Lưu ý: có thể sử dụng hình ảnh hoặc một đoạn video clip minh họa cho chủ đề.

ĐỀ CƯƠNG BÁO CÁO TIỂU CHỦ ĐỀ

Tiểu chủ đề: Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ

1 Khái niệm điều hòa hoạt động gen

2 Các cấp độ điều hòa

3 Mô hình cấu trúc của Operon Lac

4 Cơ chế điều hòa hoạt động của Operon Lac

* Lưu ý: có thể sử dụng hình ảnh hoặc một đoạn video clip minh họa cho chủ đề.

Bước 2: Thực hiện chuyên đề và xây dựng chuyên đề (Thực hiện ngoài giờ lên lớp - 1 tuần)

phương tiện tiến hành

Sản phẩm

1 buổi Thu thập thông tin, tìm hiểu về các nội dung yêu

cầu trong tiểu chủ đề

Đọc SGK

Truy cập internet/máy tính

Nội dung, kiến thức, hình ảnh video có liên quan đến các tiểu chủ đề

chủ đề

2 buổi Xây dựng nội dung báo cáo

Hoàn tất sản phẩm Powerpoint

-

Bước 3 : Báo cáo kết quả và đánh giá (Thực hiện trên lớp 2 tiết)

Hoạt động 1: Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả - Tổ chức cho các nhóm báo cáo kết quà và phản hồi (Mỗi tiểu

chủ đề chọn 1 nhóm báo cáo và các nhóm còn lại phản biện)

- Gợi ý các nhóm nhận xét bổ sung cho các nhóm khác

- Chốt nội dung của từng tiểu chủ đề

(phụ lục 2)

- Các nhóm báo cáo kết quả và phản hồi về phần trình bày của nhóm bạn

- Trả lời câu hỏi của các nhóm khác

- Ghi nhận nội dung của từng tiểu chủ đề

Phụ Lục 2

I Gen và mã di truyền

1 Khái niệm: Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hoá 1 chuỗi pôlipeptit hay 1 phân tử ARN.

Vd: gen tARN mã hóa phân tử ARN vận chuyển

2 Cấu trúc chung của gen cấu trúc: gồm 3 vùng:

+ Vùng điều hòa

+ Vùng mã hóa

+ Vùng kết thúc

3 Khái niệm mã di truyền

Mã di truyền là trình tự các Nu trong gen quy định trình tự các a.a trong phân tử prôtêin

4 Đặc điểm mã di truyền

- Mã di truyền được đọc liên tục theo từng cụm 3 Nu và không gối lên nhau

- Mã di truyền có tính đặc hiệu: một bộ ba chỉ mã hóa một a.a

- Mã di truyền có tính thoái hoá: mỗi a.a được mã hoá bởi nhiều bộ ba khác nhau (trừ AUG; UGG)

- Mã di truyền có tính phổ biến: áp dụng cho tất cả các loài

II Quá trình nhân đôi của ADN

1 Nơi diễn ra:

+ Tế bào nhân sơ (trong TBC)

+ Tế bào nhân thực (trong nhân)

2 Nguyên tắc: bổ sung (A – T, G – X) và bán bảo toàn

3 Nguyên liệu: ADN mạch khuôn, các Nu tự do, enzim (tháo xoắn, ADN polimeraza, ligaza)

4 Diễn biến:

+ Bước1: tháo xoắn

Nhờ enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của ADN tách dần thành chạc chữ Y

+ Bước2: tổng hợp các mạch ADN mới

Cả 2 mạch đều làm mạch khuôn; mạch mới tổng hợp trên mạch 3’-5’: liên tục; trên mạch khuôn 5’-3’: gián đoạn → các đoạn Okazaki và nối lại nhờ enzim nối

5 Kết quả: 1 pt ADN mẹ → 2 ADN con (giống nhau và giống ADN mẹ)

III Cơ chế phiên mã

1 Nơi diễn ra:

+ Tế bào nhân sơ: TBC

+ Tế bào nhân thực: trong nhân

2 Nguyên tắc: bổ sung (A- U, G – X, T - A)

3 Nguyên liệu: ADN mạch khuôn( mạch mã gốc), các Nu tự do, enzim (ARN polimeraza)

4 Diễn biến:

+ Mở đầu: ARN-pol bám vào vùng điều hòa làm gen tháo xoắn để lộ một đoạn mạch khuôn 3’-5’

+ Kéo dài: ARN-pol trượt dọc theo mạch khuôn 3’-5’ để tổng hợp mạch ARN theo chiều 5’-3’ theo NTBS ( A-U; T-A; G-X; X-G)

+ Kết thúc: ARN-pol di chuyển đến khi gặp tín hiệu kết thúc thì dừng PM, ARN được giải phóng

→ chuỗi poli ribonucleotit có cấu trúc bậc 1 Nếu là tARN, rARN thì tiếp tục hình thành cấu trúc không gian bậc cao hơn.

+ Sau khi hình thành ARN chuyển qua màng nhân tới tế bào chất, ADN xoắn lại như cũ

5 Kết quả: một đoạn pt ADN(gen)→ 1 loại ARN

IV Cơ chế dịch mã

1 Nơi diễn ra: TBC

2 Nguyên tắc: bổ sung (A- U, G – X)

3 Nguyên liệu: mARN, tARN, rARN, ribôxôm, các loại axit amin

4 Diễn biến:

- Hoạt hoá a.a: Là quá trình tạo thành phức hợp a.a – tARN nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP.

- Tổng hợp chuỗi pôlipeptit:

* Mở đầu:

- Tiểu đơn vị bé của ri gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu

- Phức hợp mở đầu Met-tARN-UAX đến bổ sung với côđon mở đầu AUG trên mARN

- Tiểu đơn vị lớn của ri kết hợp tạp ri hoàn chỉnh

* Kéo dài:

- Côđon thứ 2 trên mARN gắn bổ sung với anticôđon của phức hợp aa-tARN thứ 2

- Ri giữ vai trò làm khung đỡ mARN và phức hợp aa-tARN với nhau, đến khi Met và aa2 tạo được liên kết peptit thì ri dịch đi 1 côđon trên mARN để đỡ phức hợp tiếp theo cho đến cuối mARN

* Kết thúc:

- Khi ri tiếp xúc với bộ ba KT thì quá trình DM hoàn tất

- Met đầu tiên được cắt khỏi chuỗi polipeptit

5 Kết quả: chuỗi polipeptit

V Điều hoà hoạt động của gen

1 Khái niệm: Điều hoà hoạt động của gen chính là điều hoà lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào nhằm đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể

2 Các cấp điều hòa: cấp PM, cấp DM, cấp sau DM

3 Mô hình cấu trúc opêron Lac:

- Các gen có cấu trúc liên quan về chức năng thường được phân bố liền nhau thành từng cụm và có chung 1 cơ chế điều hoà gọi chung là opêron

- Cấu trúc của 1 ôperon gồm :

+ Z, Y, A : các gen cấu trúc

+ O (operator): vùng vận hành

+ P (promotor): vùng khởi động

+ R (regulator): gen điều hoà

4 Sự điều hoà hoạt động của ôperon Lac:

* Khi môi trường không có lactôzơ: gen điều hòa R tổng hợp prôtêin ức chế, prôtêin ức chế gắn vào vùng vận hành O làm ức chế sự phiên mã của gen cấu trúc

(các gen cấu trúc không biểu hiện)

* Khi môi trường có lactôzơ:

+ Gen điều hoà R tổng hợp prôtêin ức chế, lactôzơ như là chất cảm ứng gắn vào và làm thay đổi cấu hình prôtêin ức chế, prôtêin ức chế bị bất hoạt không gắn được vào gen vận hành O nên ARN polimeraza liên kết với vùng khởi động P tiến hành PM và DM các gen cấu trúc Z, Y, A tạo enzim phân giải lactôzơ cung cấp năng lượng cho tế bào (biểu hiện)

+ Khi lactôzơ bị phân giải hết thì prôtêin ức chế lại lien kết với vùng vận hành → dừng PM

Hoạt động 2: Đánh giá kết quả

Đánh gía quá trình thực hiện Tổ chức các nhóm tự đánh giá Các nhóm tự đánh gía và đánh giá lẫn nhau

(Bộ đánh giá)

III KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ

Bảng mô tả mức độ câu hỏi/bài tập/thực hành thí nghiệm đánh giá năng lực của học sinh qua chủ đề

MA TRẬN MỤC TIÊU CHUYÊN ĐỀ: CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ

Gen, MDT

và quá

trình nhân

đôi ADN

Khái niệm gen - Nêu được khái niệm

về gen

- Cho ví dụ về một đoạn

cấu trúc của gen

- Xác định được sản phẩm

của gen

- Phân biệt

Phân loại gen

- Kể tên các loại gen - Giải thích được vai trò của

gen cấu trúc và gen điều hòa

- Xác định được đâu là gen

cấu trúc đâu là gen điều hòa

- Luận ra

hóa cho một sản phẩm cụ thể

Khái niệm MDT

- Nêu được khái niệm

về MDT

- Giải thích được vì sao

MDT là mã bộ ba

- Xác định được số bộ ba mã

hóa từ một đoạn ADN

- Tìm tương quan

trình tự nu trên gen, trình

tự nu trên mARN và trình

tự aa trong protein

Đặc điểm về

MDT

- Nêu được các đặc

điểm của MDT

- Giải thích được các tính

chất của MDT

- Vận dụng làm bài tập về

MDT

- Luận ra được

truyền phản ánh tính thống nhất của sinh giới

Qúa trình nhân

đôi ADN

- Kể ra được các bước

và các thành phần tham gia vào quá trình nhân đôi

- Liệt kê các nguyên tắc

có trong quá trình nhân đôi ADN

- Tóm tắt sơ lược các bước

của quá trình nhân đôi

- Giải thích được nguyên

tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn

- Xác định được chiều dài,

số lượng nucleotit, số liên kết hidro của gen

- Xác định

trường cung cấp, số lên kết hóa trị, hidro được hình thành khi gen tham gia nhân đôi ADN

- Chỉ ra được điểm ưu việt

của hệ gen người so với hệ gen của E.coli về năng suất nhân đôi ADN

Phiên mã

và dịch mã

Phiên mã

- Kể ra được các thành

phần tham gia vào PM

- Trình bày được diễn

biến của quá trình PM - Giải thích sự khác nhau

của cơ chế PM ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực

- Vận dụng NTBS để xác định

trình tự nucleotit trên mạch ARN

- Xác định số nu của gen mã

hóa cho một phân tử ARN với số intron và exon cho sẵn

- Xác định

qua k lần phiên mã

- Vận dụng

lượng nu trên ARN

Dịch mã

- Kể ra được các thành

phần tham gia vào

DM

- Liệt kê tên các giai

đoạn trong quá trình DM

- Chỉ ra vai trò của các

thành phần tham gia vào quá trình DM

- Chỉ ra kết luận đúng liên

quan đến cơ chế DM - Xác định số axit amin trong

chuỗi pôlipeptit được tạo ra trong quá trình DM

- Xác định số liên kết peptit

trong chuỗi polipeptit tạo ra

từ DM

- Dự đoán

ra khi có n ribôxôm tham gia vào quá trình DM

- Phân tích

trình PM và DM trong cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử

Điều hòa

hoạt động

của gen

Khái niệm

- Trình bày được khái

niệm điều hòa hoạt động của gen

Thành phần cấu

trúc

- Liệt kê được các

thành phần của Operon Lac

- Chỉ ra được vai trò của các

thành phần tham gia vào cơ chế điều hòa ở Operon lac

Cơ chế

- Trình bày cơ chế hoạt

động của Operon Lac

- Tóm tắt được cơ chế điều

hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ

- Chỉ ra được sự hợp lí giữa

cơ chế điều hòa hoạt động của các gen với nhu cầu của

tế bào và cơ thể

- Luận ra

gen tăng cường và gen bất hoạt tham gia hay không tham gia ở sinh vật nhân thực

- Sơ đồ hóa

điều hòa hoạt động của gen ở một gen cụ thể

MA TRẬN ĐỀ 15 PHÚT: CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ