Hướng dẫn học sinh giải toán di truyền

Phần mở đầu
I.Bối cảnh của đề tài
Sinh học là ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu về sự sống. Đối tượng của sinh
học là giới tự nhiên hữu cơ.
Kiến thức sinh học rất cần thiết cho mọi người để có thể sống hòa hợp với thiên
nhiên. Vì vậy thế hệ trẻ Việt Nam cần được trang bị kiến thức đầy đủ về thiên nhiên
nhiệt đới.. hiểu sâu sắc về sự tàn phá của chiến tranh trong mấy thập kỉ, về nhu cầu tài
nguyên lớn lao trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Nước ta vốn là một nước nông nghiệp đang trên đường công nghiệp hóa , hiện
đại hóa . Trước đây nông nghiệp chiếm tới 80% sản phẩm của nền kinh tế . Ngày nay
đang diễn ra sự chuyển dịch trong cơ cấu nền kinh tế quốc dân. Dự đoán đến năm 2010,
tỉ lệ lao động nông nghiệp chỉ còn 50%. Nguồn nhân lực có liên quan với sử dụng kiến
thức sinh học chắc chắn là nhiều hơn thế vì ngày nay Sinh học có phạm vi ứng dụng
rộng rãi , không chỉ trong các ngành Nông-Lâm-Ngư nghiệp mà cả trong các ngành
công nghiệp chế biến , công nghệ thực phẩm , y dược ….Chương trình Sinh học ở bậc
THCS sẽ trang bị vốn kiến thức phổ thông về Sinh học cho nguồn nhân lực đó.
Người ta đã dự báo thế kỉ XXI sẽ là thế kỉ của Sinh học. Vì vậy tri thức phổ
thông về sinh học là một bộ phận không thể thiếu ở mỗi thiếu niên độ tuổi 12 – 15 sống
trong một đất nước có thiên nhiên nhiệt đới phong phú giàu tiềm năng như nước ta.
Ở Bậc THCS , học sinh được học đầy đủ tất cả các bộ môn, song trong quá trình
học tập một số HS tỏ ra có năng khiếu đặc biệt với một số môn nhất định. Mỗi GV bộ
môn phải có trách nhiệm phát hiện và bồi dưỡng HS có năng khiếu để định hướng và
tạo điều kiện cho HS đi sâu nghiên cứu bộ môn mình phụ trách ngay từ những năm học
bậc THCS. Đây cũng là một trong những giải pháp tích cực, góp phần bồi dưỡng nhân
tài đất nước . Bộ môn Sinh học cũng không nằm ngoài quan điểm đó.
Trường THCS Châu Hưng được hình thành từ năm học 2001-2002 , song trong
nhiều năm qua, phong trào thi Học sinh giỏi bộ môn vòng huyện, vòng tỉnh đã đạt nhiều
thành tích đáng kể và được xem là điểm sáng của huyện về phong trào này, từ đó đã tạo
1
nên động lực để học sinh và các bậc phụ huynh quan tâm đầu tư đúng mức đến việc bồi
dưỡng năng khiếu bộ môn, trong đó có cả bộ môn Sinh học.

Đối với bản thân, là một giáo viên đã qua nhiều năm giảng dạy bộ môn sinh học
nhất là ở lớp 8 và lớp 9 và đặc biệt đã tham gia bồi dưỡng HS giỏi nhiều năm liền . Vì
vậy đã có thời gian dài chuyên sâu nghiên cứu nên cũng có ít nhiều kinh nghiệm trong
việc bồi dưỡng HS giỏi và hàng năm đã thu hút được nhiều HS đăng kí tham gia học
bồi dưỡng để được trang bị thêm những kiến thức nâng cao ở bộ môn Sinh học bậc
THCS và đã trở thành HS giỏi cấp huyện , cấp tỉnh.
II.Lý do chọn đề tài
Năm học 2005-2006 là năm bắt đầu thực hiện đổi mới chương trình và sách giáo
khoa ở khối lớp 9 bậc THCS nói chung và bộ môn Sinh học nói riêng.Ở bộ môn Sinh
học lớp 9 , nội dung sách giáo khoa có sự thay đổi lớn so với chương trình Sinh học lớp
9 cũ trước đó. Đặc biệt ở mỗi bài, mỗi chương đều có phần bài tập liên quan đến kiến
thức toán học. Do đó, nội dung bồi dưỡng HS giỏi cũng phải thay đổi và đòi hỏi GV
phải có sự đầu tư mới về kiến thức nhất là kiến thức về giải bài tập.
Trong khi đó, về phía HS đa số các em cho rằng muốn học giỏi môn Sinh học chỉ
cần siêng học bài là được. Điều này chỉ đúng đối với khối lớp 6,7 và 8 mà thôi. Bởi lẽ ,
trong những năm qua – kể từ khi thực hiện đổi mới chương trình và sách giáo khoa ở
lớp 9, các đề thi HS giỏi huyện, tỉnh đều có câu hỏi về kiến thức giải toán Sinh học .
Xuất phát từ cơ sở nêu trên bản thân đã suy nghĩ : trong công tác bồi dưỡng HS
giỏi để đạt kết quả cao, nhất thiết phải đầu tư bồi dưỡng về phương pháp giải các dạng
bài tập Sinh học trong chương trình Sinh học lớp 9.
Đó là lý do tôi chọn đề tài này.
III. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:
Trong những năm qua , nội dung kiến thức thi HS giỏi huyện , tỉnh phần lớn là
ở HKI (đối với lớp 9 ) .Đó là phần Di truyền và Biến Dị. Trong đó được phân thành các
nhóm bài tập chính như sau :
* PHẦN BÀI TẬP DI TRUYỀN: gồm :
- Các quy luật di truyền - Di truyền tế bào
2
- Di truyền phân tử - Di truyền học người
* PHẦN BÀI TẬP BIẾN DỊ : gồm:

- Đột biến gen và Đột biến nhiễm sắc thể (NST)
Trong phạm vi của đề tài nghiên cứu này ,tôi chỉ trình bày phương pháp giải một
số dạng Bài tập Di truyền phân tử.
IV. Mục đích nghiên cứu :
Nhiều năm gần đây, khoa học kĩ thuật phát triển theo nhiều hướng , trong đó có
xu hướng liên quan tới nội dung đề tài nghiên cứu này.Đó là sự xâm nhập lẫn nhau của
nhiều ngành khoa học vốn rất khác nhau, điển hình và mạnh mẽ nhất là xâm nhập của
Toán học vào nhiều lĩnh vực khoa học khác. Trước đây, Sinh học … Sinh vật học theo
nghĩa là chủ yếu chỉ mô tả sinh vật. Lúc đó, Sinh học “thuần khiết” đến nỗi khi Gregor
Mendel vừa công bố “ Thí nghiệm về các cây lai” của mình thì lại bị chế nhạo là “lai”
toán học với cả thực vật học.
Phù hợp với xu hướng trên, việc giảng dạy Sinh học ở trường phổ thông
hiện nay ngày càng chú trọng tới trình bày chi tiết hơn những cơ chế sinh học ở cấp độ
phân tử, tới việc ứng dụng toán học . Nếu GV chịu khó nghiên cứu ,nắm vững cách giải
những dạng bài tập sinh học có liên quan đến nội dung sách giáo khoa Sinh học lớp 9và
sử dụng khéo léo với một tỉ lệ thích hợp thì các bài tập ứng dụng toán học trong dạy và
học môn Sinh học phổ thông giữ vai trò rất quan trọng trong việc củng cố kiến thức cơ
bản và “giảng dạy lấy người học làm trung tâm”.
V. Điểm mới trong kết quả nghiên cứu:
Việc ứng dụng toán học trong sinh học phổ thông nói chung là có tác dụng tích
cực : chúng giúp HS hiểu một số kiến thức sinh học chắc hơn và sâu hơn ; góp phần
kích thích tư duy độc lập của HS , nhờ đó cái môn trước đây bị coi là môn “học thuộc
lòng” thì nay lại được nhìn nhận khác hẳn và trở nên có vị trí xứng đáng hơn trong nhà
trường .
3
Phần nội dung
I.Cơ sở lý luận :
Sinh học là môn khoa học tự nhiên . Kiến thức Sinh học , ngoài các kết quả quan
sát thực nghiệm để xây dựng nên hệ thống lý thuyết hoàn chỉnh về sự sống của muôn
loài , các kết quả đó còn được đúc kết dưới dạng các qui luật được mô tả bằng công cụ

toán học . Vì vậy, cũng như các bộ môn khoa học tự nhiên khác, để hiểu sâu sắc các
kiến thức của Sinh học phải biết kết hợp giữa nghiên cứu lí thuyết và bài toán.
Đối với HS lớp 9 , việc giải các bài toán Sinh học , đặc biệt phải giải nhanh để
đáp ứng với yêu cầu đổi mới hình thức kiểm tra đánh giá HS : chuyển từ hình thức câu
hỏi tự luận sang một phần câu hỏi trắc nghiệm thật không phải dễ. Tuy nhiên nếu GV
hướng dẫn HS biết vận dụng linh hoạt các kiến thức lý thuyết và phương pháp giải toán
thì có thể giải quyết những vấn đề này một cách nhanh chóng.
II. Thực trạng của vấn đề:
Môn Sinh học lớp 9 theo chương trình đổi mới mỗi tuần 2 tiết , cả năm 74 tiết ,
trong đó chỉ có 1 tiết Bài tập chương I : Các quy luật DT của Menđen. Trong khi đó, nội
dung bồi dưỡng HS giỏi trong từng chương đều có kiến thức vận dụng giải bài tập mà
nội dung chương trình học ở lớp không đi sâu nội dung này. Ngoài ra, trong sách giáo
khoa , ở cuối mỗi bài có phần câu hỏi và bài tập , trong đó có những câu hỏi tự luận
dạng củng cố kiến thức hoặc dạng nâng cao, HS có thể vận dung kiến thức bài học trả
lời nhưng có những câu hỏi thuộc dạng trắc nghiệm khách quan mà thực chất đòi hỏi
HS phải biết vận dụng kiến thức toán học mới trả lời được.
Riêng về phía HS , do kiến thức quá mới so với các lớp trước ( không có tính kế
thừa kiến thức) , nên HS còn túng túng khi tiếp thu những thuật ngữ mới , những diễn
biến các quá trình sinh học xảy ra trong tế bào như : nguyên phân , giảm phân , cơ chế
tự nhân đôi của AND , cơ chế tổng hợp ARN , tổng hợp Prôtêin…..nếu không thông
qua làm bài tập , HS khó mà nhớ được.
4
III. Các biện pháp thực hiện:
A Phương pháp chung :
Để giải được các dạng bài tập Sinh học , HS cần nắm vững 2 vấn đề cơ bản:
- Kiến thức lý thuyết
- Phương pháp giải : gồm các công thức áp dụng.
Để HS nắm vững cách giải từng dạng bài tập , trước hết GV phải phân dạng bài
tập ra thành từng vấn đề. Trong quá trình dạy HS , mỗi dạng bài tập GV phải trang bị
cho HS kiến thức về 2 vấn đề trên , tiếp đó là bài tập ví dụ và cuối cùng là bài tập vận

dụng theo hướng từ dễ đến khó ,từ cơ bản đến nâng cao.
Đối với phần Di truyền phân tử thuộc chương III trong Sách giáo khoa Sinh học
9 : Chương AND VÀ GEN. Phần này gồm có những kiến thức về : Cấu trúc của :
AND,ARN, Prôtêin ; các cơ chế : Tự nhân đôi của AND, Tổng hợp ARN , Tổng hợp
prôtêin. Từng nội dung kiến thức đều có vận dụng kiến thức toán học đề làm bài tập.
Để giải bài tập về di truyền ở cấp độ phân tử, cần lưu ý một số vấn đề sau :
* Bài toán về vấn đề này thường được xây dựng theo hai hướng: Bài toán thuận
và bài toán nghịch.
Mỗi bài toán gồm hai phần:
+ Phần giả thuyết (điều đã biết) : bao gồm các sự kiện riêng lẻ được cụ thể
hóa bằng các yếu tố cụ thể về cấu trúc, cơ chế.
+ Phần kết luận: là các yếu tố cần tìm, bao gồm các câu hỏi nhỏ của bài
toán.
Để giải chính xác các bài toán dạng này , cần tiến hành các bước sau:
+ Hiểu được các thông số trong giả thuyết và nội dung các kết luận.
+Từ kết luận , tìm những yếu tố đã cho trong giả thuyết liên quan tới mỗi
kết luận , xác định mối liên quan chặt chẽ về nội dung sinh học bên trong giữa điều kiện
đã cho trong giả thuyết và nội dung cần tìm.
+ Nếu những điều kiện đã cho trong bài toán chưa đủ để giải , cần suy luận
tìm thêm các điều kiện khác liên quan.
5
+ Trong quá trình giải toán , cần nhận biết mối liên quan giữa các đáp số
phụ và đáp số chính mà đề bài yêu cầu. Đồng thời phải có biện luận chắc chắn , logic
hợp với nội dung bài toán.
B .Phương pháp cụ thể:
VẤN ĐỀ 1: CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ MỐI LIÊN QUAN GIỮA CÁC ĐẠI
LƯỢNG TRONG CẤU TRÚC AND (GEN)
1. Xác định chiều dài và khối lượng của AND
AND là một đại phân tử sinh học được cấu tạo từ 4 loại đơn phân cơ
bản : A,T, G ,X.

Xét về mặt không gian , phân tử AND là một chuỗi xoắn kép gồm hai
mạch đơn pôlinuclêôtit. Mỗi vòng xoắn gồm 10 cặp Nu gọi là một chu kì.
Mỗi chu kì có chiều dài 34A
0
do kích thước 1 Nu là 3,4A
0
; trọng lượng của
1Nu là 300 đvC.
- Nếu giả thuyết cho tổng số Nu của gen , tính chiều dài:
L
G
= N/2 x 3,4A
0
- Nếu giả thuyết cho số vòng xoắn của gen , tính chiều dài :
L
G
= C x 34A
0
- Nếu giả thuyết cho số Nu của gen , tính khối lượng phân tử của gen:
M
G
= N
G
x 300 đvC
Ví dụ : Một gen có 120 vòng xoắn. Hỏi chiều dài và khối lượng của gen là bao nhiêu?
Giải
Áp dụng công thức tính chiều dài của gen dựa vào số chu kì vòng xoắn:
L
G
= C x 34A

0
= 120 x 34A
0
= 4080 A
0
.
Tổng số Nu của gen:
N
G
= 2L : 3,4 = (2 x 4080 ) : 3,4 = 2400 ( Nu)
=> M
G
= 2400 x 300 = 720000 ( đvC)
2. Xác định số liên kết hiđrô và số liên kết cộng hóa trị của ADN
Mỗi gen gồm 2 mạch đơn , trong mỗi mạch đơn , các Nu kiên kết với
nhau bằng liên kết hóa trị : gốc axit phôtphoric của Nu này liên kết với
6