sáng kiến kinh nghiệm về phân dạng và rèn luyện kỹ năng giải bài tạp di truyền phân tử

Sáng kiến kinh nghiệm

Tên đề tài :
Phân dạng và rèn luyện kĩ năng giải bài tập
di truyền phân tử

A.Đặt vấn đề
Vấn đề dạy và học là vấn đề đợc xã hội đặc biệt quan tâm và đối với ngời giáo viên
dạy và học nh thế nào cho hiệu quả, làm thế nào để giúp các em tìm thấy sự say mê
đối với bộ môn lại là điều trăn trở trong các giờ lên lớp . Trong quá trình giảng dạy
môn Sinh học 9 tôi và các đồng nghiệp đều nhận thấy học sinh còn gặp khá nhiều
lúng túng trong việc giải bài tập một phần do các em cha nắm chắc kiến thức phần lí
thuyết mặt khác do các em đã quen với phơng pháp học môn Sinh học ở lớp dới theo
hớng trả lời các câu hỏi lí thuyết là chủ yếu, chính vì vậy các em không tìm đợc sự
liên quan mật thiết logic giữa lí thuyết và bài tập dẫn đến các em không khỏi bỡ ngỡ
và có cảm giác sợ , chán với bộ môn . Và điều đó cản trở rất lớn đến việc lĩnh hội kiến
thức của học sinh
Trớc thực trạng trên , qua kinh nghiệm giảng dạy một số năm qua bản thân tôi có
những định hớng , những giải pháp cụ thể để giảng dạy phần bài tập môn sinh học
đó là lí do tôi đa ra đề tài : Phân dạng và rèn luyện kĩ năng giải bài tập di truyền
phân tử
B.Giải quyết vấn đề
1.Cơ sở lý thuyết
a. Cấu tạo hóa học của phân tử ADN
ADN ( axitđeoxiribonucleic ) thuộc loại axitnucleic đợc cấu tạo từ các nguyên tố
chính là C,H, O, N, và P . ADN là đại phân tử có kích thớc và khối lợng lớn , có thể
dài tới hàng trăm micromet và khối lợng lớn đạt tới hàng triệu, hàng chục triệu đơn vị
cacbon (đvC)
ADN đợc cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, gồm nhiều đơn phân .Đơn phân của ADN
là nu cleic gồm có 4 loại nu cle ic khác nhau kí hiệu là A ( ađenin ) , T(timin)
X(xitozin) và G(guanin).Mỗi đơn phân gồm ba thành phần : một bazơnitơ , một đờng

đeôxiribô và một phân tử H
3
PO
4
, các đơn phân chỉ khác nhau bởi các bazơnitơ .Mỗi
phân tử ADN gồm hàng vạn đến hàng triệu đơn phân
bốn loại nucleotit trên liên kết với nhau theo chiều dọc và tùy theo số lợng của chúng
mà xác định chiều dài của ADN , đồng thời chúng sắp xếp theo nhiều cách khác nhau
tạo ra đợc vô số loại phân tử ADN.Các phân tử ADN phân biệt nhau không chỉ bởi
trình tự sắp xếp mà còn cả về số lợng và thành phần các nucleotit
b.Cấu trúc không gian của phân tử ADN
Năm 1953 J. Oatxơn và F .Cric đã công bố mô hình cấu trúc không gian của phân tử
ADN .Theo mô hình này , ADN là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch đơn song song ,
xoắn đều quanh một trục tởng tợng từ trái qua phải . Các nucleotit giữa hai mạch liên
kết với nhau bằng các liên kết hiđro tạo thành các cặp .Mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp
nucleotit có chiều cao 34 A
o
.Đờng kính mỗi vòng xoắn là 20A
o
. Các nucleotit giữa
hai mạch liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) trong đó A liên kết với T
bằng hai liên kết hiđro , G liên kết với X bằng 3 liên kết hidro và ngợc lại
Do NTBS của từng cặp nucleotit đã đa đến tính chất bổ sung của hai mạch đơn .Vì
vậy khi biết trình tự sắp xếp các nucleotit trong mạch đơn này có thể suy ra trình tự
sắp xếp các nucleotit trong mạch đơn kia
Cũng theo NTBS trong phân tử ADN có số A bằng số T và số G bằng số X do đó ta có
A + T = G + X
tỉ số
XG
TA

+
+
trong các phân tử ADN khác nhau thì khác nhau và mang tính chất đặc tr-
ng cho từng loài
c. Cơ chế nhân đôi của ADN
Phân tử ADN có câu trúc hai mạch nucleotit bổ sung cho nhau và nhờ đó nó một đặc
tính quan trọng là tự nhân đôi ( sao chép ) đúng mẫu ban đầu
Quá trình tự nhân đôi của ADN diễn ra trong nhân tế bào, tại các nhiễm sắc thể ở kì
trung gian , lúc này ADN ở dạng sợi mảnh cha xoắn .ADN có cấu trúc ổn định
Năm học 2010 - 2011
Sáng kiến kinh nghiệm
Khi bắt đầu tự nhân đôi phân tử ADN tháo xoắn và hai mạch đơn dần dần tách nhau
ra , các nu cleotit trên mỗi mạch đơn sau khi đợc tách ra lần lợt liên kết với các
nucleotit tự do trong môi trờng nội bào theo nguyên tắc bổ sung để hình thành nên
mạch mới
Khi quá trình tự nhân đôi kết thúc hai phân tử ADN con đợc tạo thành rồi đóng xoắn
và sau này chúng đợc phân chia cho hai tế bào con thông qua quá trình phân bào
Trong quá trình tự nhân đôi của ADN có sự tham gia của một số enzim và một số các
yếu tố khác có tác dụng tháo xoắn , tách mạch , giữ cho mạch ở trạng thái duỗi hay
liên kết các nucleotit với nhau
Quá trình tự nhân đôi diễn ra theo nguyên tắc sau :
+ Nguyên tắc khuôn mẫu : nghĩa là mạch mới ( ADN con ) đợc tổng hợp dựa trên
khuôn mẫu là mạch khuôn của ADN mẹ
+ NTBS : Sự liên kết của các nucleotit ở mạch khuôn với các nucleotit tự do trong môi
trờng nội bào là A liên kết với T bằng hai liên kết hi đro hoặc ngợc lại , G liên kết với
X bằng ba liên kết hi đro hoặc ngợc lại
+ Nguyên tắc giữ lại một nửa ( bán bảo toàn ) trong mỗi ADN con có một mạch là của
ADN mẹ ( mạch củ ) còn một mạch là mạch mới vừa tổng hợp
2.Một số dạng bài tập
Dạng 1. Tính chiều dài , số lợng nuclêôtít và khối lợng của phân tử

ADN
H ớng dẫn và công thức.
Hai mạch pholinuclêôtít của ADN xếp song song nhau nên chiều dài của ADN bằng
chiều dài của một mạch.
Ký hiệu: * N : Số nuclêôtít của ADN
*
2
N
: Số nuclêôtít của 1 mạch
* L : Chiều dài của ADN
* M : Khối lợng của ADN
Mỗi nuclêôtít dài 3,4 A
0
và có khối lợng trung bình là 300 đvc, nên:
L =
2
N
. 3,4 A
0
N =
4,3
)A(2
0
L
M = N
ì
300 dvc
2. Một số ví dụ minh họa
Ví dụ1: Một phân tử ADN dài 1,02 mm. Xác định số lợng nuclêôtit và khối lợng của
phân tử ADN.

Biết 1mm = 10
7
A
0
.
Giải.
Chiều dài của phân tử ADN: 1,02mm = 1,02
ì
10
7
A
0
Số lợng nuclêôtit của phân tử ADN:
N =
4,3
.2 L
=
4,3
1002.12
7
ìì
= 6.10
6
= 6000000 ( nu)
Khối lợng của phân tử ADN:
M = N. 300 đvc = 6.10
6

ì
300 = 18. 10

8
đvc
Ví dụ 2. Có hai đoạn ADN
- Đoạn thứ nhất có khối lợng là 900000 đvc
- Đoạn thứ hai có 2400nuclêôtit
Cho biết đoạn ADN nào dài hơn và dài hơn là bao nhiêu.
Giải .
- Xét đoạn ADN thứ nhất:
Số lợng nuclêôtít của đoạn:
N =
300
M
=
300
900000
= 3000 (nu)
Chiều dài của đoạn ADN:
L =
2
N
. 3,4 A
0
=
2
3000
3,4 = 5100 A
0
Xét đoạn AD N thứ hai:
Năm học 2010 - 2011
Sáng kiến kinh nghiệm

Chiều dài của đoạn ADN:
L =
2
N
. 3,4 A
0
=
2
2400
. 3,4 A
0
= 4080 A
0

Vậy đoạn ADN thứ nhất dài hơn đoạn ADN thứ hai.
5100 A
0
4080 A
0
= 1020 A
0

Ví dụ3. Gen thứ nhất có chiều dài 3060 A
0
. Gen thứ hai nặng hơn gen thứ nhất
36000đvc. Xác định số lợng nuclêôtít của mỗi gen.
Giải.
Số lợng nuclêôtit của gen thứ nhất:
N =
4,3

2L
=
)(1800
4,3
3060.2
nu=
Khối lợng của gen thứ nhất.
M = N.300 đvc = 1800
ì
300 đvc = 540000 đvc
Khối lợng của gen thứ hai:
540000 đvc + 36000 đvc = 516000 đvc
Số lợng nuclêôtít của gen thứ hai:
N =
=
300
M

1920
300
576000
=
(nu)
Dạng 2 : Tính số lợng và tỉ lệ từng loại nucleotit của phân tử ADN
H ớng dẫn công thức
Theo nguyên tắc bổ sung trong phân tử ADN , số nucleotit loại ađenin luôn
bằng số timin và guanin luôn bằng xitozin :
A= T ; G = X
Số lợng nucleotit của phân tử ADN:
A + T + G + X = N

hay 2A + 2G = N A + G = N/2
* Suy ra tơng quan tỉ lệ các loại nucleotit trong phân tử ADN :
A + G = 50% N ; T + X = 50% N
Ví dụ 1 : Một đoạn của phân tử ADN có khối lợng là 1440000 đ vC và có số nucle
otit loại ađenin là : 960
a. Tính số lợng và tỉ lệ phần trăm từng loại nu cle o tit của đoạn phân tử
ADN
b. Tính chiều dài của đoạn ADN
Giải
a.Số lợng và tỉ lệ từng loại nucleotit của đoạn ADN
Tổng số nu cle otit của đoạn ADN :
N =
300
M
=
30
1440000
= 4800 nu
b. Số lợng và tỉ lệ từng loại nucleotit của đoạn ADN là :
A = T = 960 nu
% A = % T =
4800
960
. 100% = 20%
suy ra G = X = 50 % - 20% = 30%
% G = %X = 4800 . 30 % = 1440 nu
c.Chiều dài của đoạn phân tử ADN
L = N/2 . 3,4 A
o

=
2
4800
. 3,4 A
o
= 8160 A
o
Ví dụ 2 : Một gen dài 0,408 um và có số nucleotit loại G bằng 15% . Xác định số l-
ợng và tỉ lệ từng loại nucleotit của gen
Cho biết 1um = 10
4
A
o
Giải
Tổng số nu cle otit của gen
Năm học 2010 - 2011
Sáng kiến kinh nghiệm
N =
4,3
.2 L
=
4,3
10.408,0.2
= 2400 nu
Gen có G = X = 15%
A = T = 50 % - 15 % = 35 %
Vậy tỉ lệ và số lợng từng loại nucleotit của gen là
A = T = 35 % = 35% . 2400 = 840 nu
G = X = 15 % = 13 % . 2400 = 360 nu
Dạng 3: Xác định trình tự và số lợng các loại nucleotit trên mỗi mạch

polinucleotit của phân tử ADN
H ớng dẫn công thức
- Xác định trình tự nucleotit trên mỗi mạch của phân tử ADN dựa vào
nguyên tắc bổ sung : A trên mạch này liên kết với T mạch kia và G trên
mạch này liên kết với X trên mạch kia
- Gọi A
1
, T
1
, G
1
, X
1
lần lợt là số nucleotit mỗi loại trên mạch thứ nhất và
A
2
, T
2
, G
2
, X
2
lần lợt là số nucleotit mỗi loại trên mạch th hai .
A
1
T
1
G
1
X

1
A
1
= T
2
T
1
= A
2
mạch 1
mạch 2 G
1
= X
2
X
1
= G
2
T
2
A
2
X
2
G
2
A = T = A
1
+ A
2

; G = X = G
1
+ G
2
Ví dụ 1
Một đoạn phân tử ADN có trật tự các nucleotit trên mạch đơn thứ nhất nh sau :
AAT AXA GGX GXA AAX- TAG-
a.Viết trật tự các nucleotit trên mạch thứ hai của đoạn ADN
b. Xác định số lợng từng loại nucleotit của mỗi mạch và của đoạn ADN đã cho
Giải
a . Trật tự nucleotit của đoạn mạch thứ hai :
TTA TGT- XXG XGT- TTG ATX -
b.Số lợng từng loại nucleotit
Theo đề bài và NTBS ta có số nucleotit trên mỗi mạch
A
1
= T
2
= 8 nu T
1
= A
2
= 2 nu
G
1
= X
2
= 4 nu X
1
= G

2
= 4 nu
Số lợng từng loại nucleotit của đoạn ADN:
A = T = A
1
+ A
2
= 8 + 2 = 10 nu
G = X = G
1
+ G
2
= 4 + 4 = 8 nu
Ví dụ 2
Một gen có chiều dài 5100 A
o
và có 25 % ađenin . Trên mạch thứ nhất có 300
timin và trên mạch thứ hai có 250 xito xin . Xác định :
a. Số lợng từng loại nucleotit của cả gen
b. Số lợng từng loại nucleotit của mỗi mạch gen
Giải
a. Số lợng từng loại nucleotit của cả gen
Tổng số nucleotit của gen :
N =
4,3
.2 L
=
4,3
5100.2
= 3000 ( nu )

A = T = 25 %
Suy ra G = X = 50 % - 25 % = 25 %
Vậy số lợng từng loại nu cleotit của gen đều bằng nhau
A = T = G = X = 25% . 3000 = 750 ( nu )
b. Số lợng từng loại nucleotit của mỗi mạch
Theo đề bài và NTBS ta có
T
1
= A
2
= 300 ( nu )
A
1
= T
2
= A A
1
= 750 300 = 450 (nu )
G
1
= X
2
= 250 nu
= > X
1
= G
2
= G G
1
= 750 250 = 500 nu

Ví dụ 3
Năm học 2010 - 2011
Sáng kiến kinh nghiệm
Gen có khối lợng 707400 đvC
Trên mạch thứ nhất của gen có 320 ađe nin và 284 ti min .Trên mạch thứ hai của
gen có 325 guanin . Xác định số lợng từng loại nucleotit trên mỗi mạch gen và của
cả gen
Giải
Số lợng nucleotit của gen
N =
300
M
=
300
707400
= 2358 nu
Số lợng nucleotit trên mỗi mạch gen
2
N
=
2
2358
= 1179 nu
Theo đề bài và NTBS ta có số lợng từng loại nucleotit trên mỗi mạch gen :
A
1
= T
2
= 320 nu
T

1
= A
2
= 284 nu
X
1
= G
2
= 325 nu
áp dụng : A
1
+ T
1
+ G
1
+ X
1
=
2
N
Suy ra : G
1
=
2
N
- ( A
1
+ T
1
+ X

1
)
Nên : G
1
= X
2
= 1179 ( 320 + 284 + 325 ) = 250 nu
số lợng từng loại nucleotit của cả gen
A = T = A
1
+ A
2
= 320 + 284 = 604 nu
G = X = G
1
+ G
2
= 250 + 325 = 575 nu
Dạng 4 : tính số liên kết hyđro của phân tử ADN
Hớng dẫn công thức :
Trong phân tử ADN
A trên mạch này liên kết với T trên mạch kia bằng 2 liên kết hyđro
T trên mạch này liên kết với X trên mạch kia bằng 3 liên kết hyđro
gọi H là số liên kết hyđro của phân tử ADN
H = ( 2 . số cặp A T ) + ( 3 . số cặp G X )
số cặp A T = số A ; số cặp G X = số G
Nên : H = 2A + 3G
Ví dụ 1
Một gen có 2700 nucleotit và có hiệu số giữa A với G bằng 10 % số nucleotit của gen
a. Tính số lợng từng loại nucleotit của gen

b. Tính số liên kết hyđro của gen
Giải
a. Số lợng từng loại nucleotit của gen:
Theo đề bài : A G = 10 %
Theo NTBS : A + G = 50 %
suy ra 2A = 60 %
Vậy A = T = 60 % : 2 = 30 %
G = X = 50 % - 30 % = 20 %
số lợng từng loại nucleotit :
A = T = 30% . 2700 = 810 nu
G = X = 20 % . 2700 = 540 nu
b. Số liên kết hyđro của gen :
H = 2A + 3G = 2 . 810 + 3 . 540 = 3240 liên kết
Ví dụ 2
Một gen có 2720 liên kết hyđro và có số nu cle otit loại X là 480 . Xác định :
a. Số lợng từng loại nucleotit của gen
b. Chiều dài của gen
Giải
a. Số lợng từng loại nucleotit của gen
Theo đề bài G = X = 480 nu
Gen có 2720 liên kết hyđro nên :
Năm học 2010 - 2011
Sáng kiến kinh nghiệm
H = 2A + 3G
<=> 2720 = 2. A + 3 . 480
Suy ra : A =
2
480.32720
= 640 nu
Vậy số lợng từng loại nucleotit của gen:

A = T = 640 nu ; G = X = 480 nu
b. Chiều dài của gen
Số lợng nucleotit trên một mạch gen :
2
N
= A + G = 480 + 640 = 1120 nu
Chiều dài của gen :
L =
2
N
. 3,4 A
o
= 1120 . 3,4 A
o
= 3808 A
o

II. Kết quả thực nghiệm
Để đa nội dung kiến thức trên truyền thụ cho các em giáo viên phải thực hiện một
cách linh hoạt .Giáo viên phải chọn những nội dung phù hợp với học sinh , có thể
chọn một vài bài hay một vài dạng cho các em làm vào phần củng cố tiết học hoặc
lồng ghép trong các tiết luyện tập , ôn tập hay các buổi học thêm
Qua thời gian nghiên cứu thực nghiệm đề tài , tôi nhận thấy đa số các em nắm đ-
ợc phơng pháp và có kĩ năng giải bài tập tốt hơn ngoài ra kĩ năng phân tích tổng hợp
của các em cũng đợc rèn luyện thêm . Kết quả tỷ lệ học sinh đạt loại giỏi khá chiếm
30% , tỷ lệ học sinh trung bình đạt 70 % không có học sinh yếu kém
C . Kết thúc vấn đề
Việc phân dạng và hớng dẫn cụ thể bài tập sinh học giúp các em tìm đợc phơng pháp
giải với từng dạng toán qua đó rèn luyện kĩ năng khác cho học sinh , giúp các em
hiểu sâu hơn phần lí thuyết , tìm đợc sự liên quan chặt chẽ giữa lí thuyết và bài tập ,

tạo cho các em niềm say mê hứng thú trong quá trình học tập và sự yêu thích bộ môn
Năm học 2010 - 2011