Giáo án Sinh học 12 bài 1: Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

CHƯƠNG I - CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ

Bài 1. GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH
NHÂN ĐÔI CỦA ADN
I. Vị trí của bài
1. Vốn kiến thức học sinh đã được học
- Vị trí, cấu trúc hóa học và không gian của phân tử DNA
- Chức năng của DNA
- Vật chất di truyền ở sinh vật nhân sơ, ở virus.
2. Vị trí của chương - bài
Sau khi đã được nghiên cứu về cấu trúc cơ sở vật chất di truyền ở cấp độ cơ thể
và cấp độ tế bào trong chương trình sinh học 10, ở chương này chúng ta sẽ đi nghiên
cứu về những chức năng chính của vật chất di truyền đó là lưu trữ thông tin di truyền,
truyền đạt thông tin di truyền và biến đổi thông tin di truyền.
Trong bài 1 chúng ta sẽ nghiên cứu xem thông tin di truyền được mã hóa bằng
cách nào và thông tin di truyền được truyền đạt qua các thế hệ như thế nào?
II. Mục tiêu của bài
Sau khi học xong bài này, học sinh phải đạt được những yêu cầu sau
1. Kiến thức
- Phát biểu được khái niệm "gene"
- Trình bày được vị trí và vai trò các thành phần của một gene cấu trúc
- So sánh được giữa gene ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn
- Phát biểu được khái niệm mã di truyền và trình bày được những đặc điểm
chính của mã di truyền liên quan đến chức năng mã hóa thông tin.
- Trình bày được những diễn biến chính của quá trình nhân đôi DNA ở sinh vật
nhân sơ
- Trình bày được cơ chế và kể tên những nguyên tắc trong quá trình nhân đôi
DNA.
2. Kĩ năng
- Phân tích kênh hình trong sách giáo khoa

- Làm việc với phiếu học tập
- Thảo luận và trình bày kết quả
3. Thái độ
- Hình thành niềm thích môn học
III. Cấu trúc nội dung
- Gene là một đoạn phân tử DNA mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm
nhất định (chuỗi polypeptit hay phân tử RNA)
- Gene cấu trúc bao gồm ba phần: Vùng điều hòa (nằm ở đầu 3' của mạch mang
mã gốc); Vùng mã hóa nằm ở giữa; Vùng kết thúc (nằm ở đầu 5' của mạch mã gốc cuối gene)
- Gene ở sinh vật nhân sơ thường có cấu trúc không phân mảnh, tức là gene mã
hóa liên tục. Gene ở sinh vật nhân chuẩn thường có cấu trúc phân mảnh bao gồm các
đoạn không mã hóa (intron) nằm xen kẽ với các đoạn mã hóa (exon).
- Mã di truyền là trình tự sắp xếp các nucleotit trong gene quy định trình tự sắp
xếp các acid amin trong chuỗi polypeptit
- Đặc điểm chính của mã di truyền
+ Mã di truyền được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba (không gối lên
nhau)
+ Mã di truyền có tính phổ biến (hầu hết các loài đều có chung một bộ mã di
truyền)
+ Mã di truyền có tính đặc hiệu (một bộ ba chỉ mã hóa một loại acid amin)
+ Mã di truyền có tính thoái hóa (nhiều bộ ba khác nhau cùng mã hóa cho một
acid amin, trừ AUG và UGG
- Quá trình nhân đôi DNA ở sinh vật nhân sơ được diễn ra theo ba bước
+ Bước 1: Tháo xoắn phân tử DNA nhờ các enzyme tháo xoắn, hai mạch đơn
của phân từ DNA tách nhau ra tạo nên chạc tái bản hình chứ Y và lộ ra hai mạch khuôn
+ Bước 2: Tổng hợp các mạch DNA mới. DNA polymerase xúc tác hình thành
mạch đơn mới theo chiều 5' → 3' (ngược chiều với mạch làm khuôn). Các nucleotit
của môi trường nội bào liên kết với mạch làm khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A-T; GX). Trên mạch mã gốc (3' → 5') mạch mới được tổng hợp liên tục. Trên mạch bổ sung
(5' → 3') mạch mới được tổng hợp gián đoạn tạo nên các đoạn ngắn (đoạn Okazaki),

sau đó các đoạn Okazaki được nối với nhau nhờ các enzyme nối.
+ Bước 3: Hai phân từ DNA con được tạo thành. Các mạch đơn mới được tổng
hợp đến đâu thì hai mạch đơn xoắn đến đó tạo thành phân tử DNA con, trong đó có
một mạch mới được tổng hợp còn mạch kia là của phân tử DNA ban đầu.
- Các nguyên tắc của quá trình nhân đôi DNA: Nguyên tắc bổ sung, nguyên tắc
bán bảo toàn, nguyên tắc bán liên tục.
- Ở sinh vật nhân thực quá trình nhân đôi xảy ra tại nhiều điển khởi đầu tái bản
và có sự tham gia của nhiều loại enyme hơn.
IV. Phương pháp, phương tiện
1. Phương pháp
- Vấn đáp tái hiện
- Vấn đáp tìm tòi,
- Hướng dẫn nghiên cứu sách giáo khoa
- Làm việc với phiếu học tập
2. Phương tiện
- Bảng mã di truyền
- Tranh mô tả quá trình nhân đôi DNA
V. Hoạt động dạy - học
Đặt vấn đề: Toàn bộ vật chất di truyền của con cái được thừa hưởng từ bố mẹ,
tuy nhiên những đặc điểm do vật chất di truyền ấy quy định được biểu hiện ra sao thì
lại rất đa dạng, có thể giống với bố mẹ, có thể khác với bố mẹ. Vậy cơ chế nào đã tạo
nên điều đó và nó có ý nghĩa gì? chúng ta hãy cùng nghiên cứu chương I - Cơ chế di
truyền và biến dị.
Trong đời sống xã hội chúng ta hiện nay, mọi thông tin đều có thể được mã hóa
dưới một dạng công cụ hết sức tuyệt vời đó là chữ viết, thực ra đó chính là một hình
thức mã hóa thông tin. Các em biết không trong thế giới tự nhiên cũng có một hình
thức mã hóa thông tin hết sức ưu việt mà trong mỗi chúng ta ai ai cũng có, đấy chính
là hình thức mã hóa của thông tin di truyền. Và để xem hình thức mã hóa đó là gì và

nó hoạt động theo quy luật như thế nào chúng ta hãy cùng nghiên cứu bài ngày hôm
nay, bài 1. Gene, mã di truyền và quá trình nhân đôi DNA.
Hoạt động của giáo viên và học sinh

Nội dung


Hoạt động 1: Phân tích ví dụ, hình thành khái niệm về gene
GV: Trong dân gian thường có câu "Giỏ
nhà ai quai nhà nấy" hay "Con nhà tông
không giống lông cũng giống cánh" điều
đó nói lên điều gì? thuật ngữ gene đã
được nghe đến khá nhiều vậy gene là gì?
nó có liên quan gì đến phần acid nucleic
đã được học ở lớp 10?

I. Gene

GV: Yêu cầu học sinh đọc mục I.1 sách
giáo khoa và theo dõi sơ đồ sau đây về
trình tự biểu hiện thông tin di truyền ở cơ
thể sinh vật

2. Phân loại:

1. Khái niệm
Gene là một đoạn phân tử ADN mang
thông tin mã hóa cho một sản phẩm nhất
định (chuỗi polypeptit hay phân tử ARN)
Ví dụ:

- Theo chức năng của sản phầm gene
được phân chia thành gene cấu trúc và
gene điều hòa
3. Cấu trúc chung của gene cấu trúc
+ Vùng diều hòa nằm ở đầu 3' của mạch
mã gốc
+ Vùng mã hóa nằm ở giữa

GV: Qua sơ đồ vẽ em có nhận xét gì về
+ Vùng kết thúc nằm ở đầu 5' của mạch
trình tự biểu hiện thông tin di truyền?
mã gốc
HS: Quan sát và trả lời
4. Đặc điểm gene ở sinh vật nhân sơ và
GV: Như vậy phân tử RNA được tổng hợp nhân chuẩn
từ phân tử DNA. Vậy phân tử RNA này
- Vùng mã hóa của gene ở sinh vật nhân
được tổng hợp từ một đoạn hay toàn bộ
sơ có tính liên tục hay không phân mảnh
phân tử DNA?
- Vùng mã hóa của gene ở sinh vật nhân
HS: Suy nghĩ trả lời
chuẩn có tính gián đoạn (phân mảnh)
GV: Như vậy qua việc phân tích sơ đồ thành các đoạn mã hóa (Exon) và các
trên em nào có thể phát biểu được khái đoạn không mã hóa (Intron).
niệm gene?
HS: phát biểu khái niệm về gene
GV: Em hãy lấy ví dụ về gene
HS: Lấy ví dụ

GV: Qua việc lấy ví dụ có thể phân loại


gene thành những loại nào? vì sao lại
phân loại như vậy?
HS: Trả lời
GV: Gene điều hòa chúng ta sẽ được
nghiên cứu kĩ hơn ở bài điều hòa sinh
tổng hợp protein. Về gene cấu trúc các em
hãy nghiên cứu hình 1.1 trong sách giáo
và trar lời câu hỏi
- Một gene cấu trúc bao gồm những thành
phần nào?
- Vị trí của các thành phần trong gene cấu
trúc
- Chức năng của từng thành phần là gì?
HS: phân tích hình và trả lời
GV: Em hãy nghiên cứu tiếp nội dung
sách giáo khoa và cho biết sự khác nhau
giữa gene cấu trúc ở sinh vật nhân sơ và
sinh vật nhân chuẩn ở đây là gì?
HS: Đọc sách giáo khoa và trả lời
Hoạt động 2: Làm việc với sách giáo khoa và trả lời câu hỏi
GV: Các em đã biết con người và các loài
sinh vật sử dụng ngôn ngữ để giao tiếp.
Vậy ngôn ngữ của thông tin di truyền
được mã hóa như thế nào chúng ta hãy
cùng nghiên cứu phần mã di truyền

II. Mã di truyền

1. Khái niệm
Mã di truyền là trình tự sắp xếp các
nucleotit trong gene quy định trình tự sắp
xếp các acid amin trong chuỗi polypeptit

GV: Một em hãy nhắc lại cấu trúc phân tử
2. Đặc điểm chung của mã di truyền
của acid nucleic đã học ở chương trình
- Mã di truyền là mã bộ ba
lớp 10
HS: nhắc lại kiến thức

- Mã di truyền được đọc từ một điểm xác
định và liên tục từng bộ ba nucleotit.

GV: Theo sơ đồ biểu hiện thông tin di
truyền chúng ta biết là trình tự nucleotide - Mã di truyền có tính thoái hóa


trên phân tử DNA tương ứng với trình tự - Mã di truyền có tính phổ biến
nucleotit trên phân tử RNA và tương ứng - Có một mã mở đầu là AUG (Methyonin)
với trình tự các acid amin trên chuỗi và ba mã kết thúc là UAA, UAG, UGA
polypepetit được tổng hợp từ gene đó. Từ
đó em hãy cho biết thế nào là mã di
truyền? Em có thể so sánh với mã chữ
viết của con người như thế nào?
HS: Trả lời
GV: ADN được cấu tạo nên từ 4 loại
nucleotit mà protein được cấu tạo từ 20
loại acid amin, vậy mã di truyền phải

được cấu tạo như thế nào để thực hiện
được chức năng mã hóa thông tin?
HS: Suy nghĩ
GV: Phân tích nội dung sách giáo khoa
mục II em hãy tìm ra các đặc điểm của mã
di truyền
HS: Nghiên cứu sách giáo khoa và thực
hiện yêu cầu
GV: Nghiên cứu bảng 1. Bảng mã di
truyền trong sách giáo khoa và đưa ra
cách sử dụng bảng này như thế nào?
HS: Nghiên cứu và trả lời
Hoạt động 3: Làm việc với phiếu học tập, nghiên cứu nguyên tắc và cơ chế của
quá trình nhân dôi ADN
GV: Phát phiếu hoạt động học tập cho học III. Quá trình nhân đôi ADN (tái bản
sinh và yêu cầu học sinh nghiên cứu trả ADN)
lời các câu hỏi
- Quá trình nhân đôi ADN được diễn ra
- quá trình nhân đôi của ADN được diễn vào pha S của kì trung gian của chu kì tế
ra vào giai đoạn nào của chu kì tế bào?
bào thực hiện chức năng truyền đạt thông
- Sự nhân đôi của ADN biểu hiện chức tin di truyền giữa các thế hệ tế bào và giữa
các thế hệ cơ thể.
năng nào của vật chất di truyền?


- Những yêu cầu của quá trình nhân dôi - Các thành phần tham gia vào quá trình
ADN và nguyên tắc nào cần được thực nhân đôi ADN: Mạch ADN mẹ, các
hiện để đảm bảo yêu cầu đó?
enzyme tham gia vào quá trình nhân đôi,

GV: yêu cầu học sinh nghiên cứu sách các nucleotit tự do trong môi trường nội
giáo khoa mục III hoàn thành phiếu học bào và năng lượng ATP.
tập và trả lời các câu hỏi trên

- Các nguyên tắc:

HS: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa + Nguyên tắc bổ sung
và hoàn thành yêu cầu của giáo viên
+ Nguyên tắc bán bảo toàn
GV: Như các em đã biết sinh vật nhân + Nguyên tắc bán liên tục
chuẩn có cấu trúc vật chất di truyền lớn và
- Diễn biến chính của các giai đoạn:
phức tạp hơn rất nhiều so với ở sinh vật
nhân sơ. Vậy quá trình nhân đôi ADN ở + Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN nhờ
sinh vật nhân chuẩn có điểm gì khác so enzyme tháo xoắn, hai mạch đơn của phân
tử ADN tách nhau ra tạo chạc tái bản và
với sinh vận nhân sơ?
để lộ ra hai mạch khuôn
HS: Nghiên cứu sách giáo khoa và trả lời
+ Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới
câu hỏi
bổ sung với mạch khuôn theo chiều 5' - 3'
GV: Em thấy có mối liên hệ như thế nào
dưới sự xúc tác của enzyme ADN
giữa quá trình nhân đôi ADN ở tế bào với
polymerase. Mạch mã gốc (3' - 5') được
quá trình in sách từ bản gốc?
tổng hợp liên tục; Mạch bổ sung với mạch
HS: Trả lời
mã gốc (5' - 3') được tổng hợp gián đoạn

tạo nên các đoạn ngắn (Okazaki) sau đó
các đoạn Okazaki được nối với nhau bởi
enzyme nối.
+ Bước 3: Kết thúc quá trình nhân đôi và
hai phân tử ADN được tạo thành. Trong
mỗi phân tử có một mạch mới được tổng
hợp và một mạch là của phân tử ADN mẹ
ban đầu.
- Ở tế bào nhân thực với hệ gene có kích
thước lớn và cấu tạo phức tạp, quá trình
nhân đôi ADN vẫn được diễn ra nhanh và
chính xác nhờ việc quá trình nhân đôi
được xảy ra ở nhiều điểm khởi đầu.


VI. Củng cố
1. Câu hỏi tự luận
Một đoạn ADN có chứa các gốc bazơnitric với trật tự sau:
A–G –X–T–X –A
T– X–G –A– G–T
Tiến hành thí nghiệm, người ta cho phân tử ADN tái sinh trong môi trường chứa
các Nu tự do có đánh dấu (kí hiệu A*, T*, G*, X*) để có thế hệ ADN thứ nhất. Các
phân tử ADN của thế hệ này sau đó tái sinh trong môi trường chứa các Nu đánh dấu và
sản sinh ra thế hệ thứ hai.
1. Viết một đoạn ADN được tái sinh ở thế hệ thứ nhất và thứ hai?
2. Có bao giờ xuất hiện hiện tượng sau một số thế hệ tái sinh, tất cả các phân tử
ADN hoàn toàn được cấu trúc từ các Nu đánh dấu không? Vì sao?
3. Nếu phân tử ADN nhân đôi 3 lần liên tiếp tạo bao nhiêu ADN con? Tính số Nu
mà môi trường nội bào cung cấp cho quá trình đó?
2. Câu hỏi trắc nghiệm

Câu 1. Giả sử 1 gen chỉ được cấu tạo từ 2 loại nuclêôtit G và X. Trên mạch gốc của
gen đó có thể có tối đa:
A. 2 loại mã bộ ba

B. 8 loại mã bộ ba

C. 16 loại mã bộ ba

D. 32 loại mã bộ ba

Câu 2. Nói có 2 loại gen là: gen cấu trúc và gen điều hòa là đúng hay sai? (S)
Câu 3. Số mã bộ ba chịu trách nhiệm mã hóa cho các axit amin là:
A. 20

B. 61

C. 32

D. 64

Câu 4. Định nghĩa nào sau đây là đầy đủ nhất về gen:
A. Một đoạn của phân tử ADN mang thông tin cho việc tổng hợp 1 prôtêin quy định
tính trạng.
B. Một đoạn của phân tử ADN tham gia vào cơ chế điều hòa sinh tổng hợp prôtêin.
C. Một đoạn của phân tử ADN chịu trách nhiệm tổng hợp 1 trong các loại ARN thông
tin, vận chuyển và ribôxôm.
D. Một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm nhất định.
Sản phẩm đó có thể là một phân tử ARN hay 1 chuỗi pôlipeptit trong phân tử prôtêin.
Câu 5. Với 4 loại Nu: A, T, G, X sẽ có bao nhiêu mã bộ ba không có G:
A. 27 mã bộ ba

B.64 mã bộ ba

C. 32 mã bộ ba

D. 16 mã bộ ba