SKKN phân dạng và rèn luyện kĩ năng giải bài tập di truyền phân tử

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 được xã hội đặc biệt quan tâm và đối với người giáo
viên dạy và học như 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 chưa nắm chắc kiến thức phần lí
thuyết mặt khác do các em đã quen với phương pháp học môn Sinh học ở lớp dưới
theo hướng trả lời các câu hỏi lí thuyết là chủ yếu, chính vì vậy các em không tìm
được 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
Trước thực trạng trên , qua kinh nghiệm giảng dạy một số năm qua bản thân tôi có
những định hướng , những giải pháp cụ thể để giảng dạy phần bài tập môn sinh học
đó là lí do tôi đưa 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 được cấu tạo từ các nguyên tố
chính là C,H, O, N, và P . ADN là đại phân tử có kích thước và khối lượng lớn , có
thể dài tới hàng trăm micromet và khối lượng lớn đạt tới hàng triệu, hàng chục triệu
đơn vị cacbon (đvC)
ADN được 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

đường đeôxiribô và một phân tử H3PO4, 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 lượng của
chúng mà xác định chiều dài của ADN , đồng thời chúng sắp xếp theo nhiều cách
khác nhau tạo ra được 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 lượng 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 tưởng tượng 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 Ao .Đường kính mỗi vòng xoắn là 20Ao . 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 ngược
lại


Do NTBS của từng cặp nucleotit đã đưa 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
tỉ số

A+T= G+ X
A+T
trong các phân tử ADN khác nhau thì khác nhau và mang tính chất đặc
G+X

trưng 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 chưa xoắn .ADN có cấu trúc ổn định
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 được tách ra lần lượt liên kết với các
nucleotit tự do trong môi trường 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 được tạo thành rồi đóng xoắn
và sau này chúng được 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 ) được 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 trường nội bào là A liên kết với T bằng hai liên kết hi đro hoặc ngược lại , G liên
kết với X bằng ba liên kết hi đro hoặc ngược 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 lượng nuclêôtít và khối lượng của
phân tử ADN
Hướng 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
*

N
2

*L

: Số nuclêôtít của ADN
: Số nuclêôtít của 1 mạch
: Chiều dài của ADN

* M : Khối lượng của ADN
Mỗi nuclêôtít dài 3,4 A0 và có khối lượng trung bình là 300 đvc, nên:
L=

N
. 3,4 A0
2

M = N × 300 dvc
2. Một số ví dụ minh họa

N=

2 L(A 0 )
3,4

Ví dụ1: Một phân tử ADN dài 1,02 mm. Xác định số lượng nuclêôtit và khối lượng
của phân tử ADN.
Biết 1mm = 107A0.
Giải.
Chiều dài của phân tử ADN: 1,02mm = 1,02 × 107A0
Số lượng nuclêôtit của phân tử ADN:
2.L
2 × 1.02 × 10 7
N = 3,4 =
= 6.106 = 6000000 ( nu)
3,4

Khối lượng của phân tử ADN:
M = N. 300 đvc = 6.106 × 300 = 18. 108 đvc
Ví dụ 2. Có hai đoạn ADN
- Đoạn thứ nhất có khối lượng 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 lượng nuclêôtít của đoạn:
N=

M
900000
=
= 3000 (nu)
300

300

Chiều dài của đoạn ADN:
L=

N
3000
. 3,4 A0 =
3,4 = 5100 A0
2
2

Xét đoạn AD N thứ hai:
Chiều dài của đoạn ADN:
L=

N
2400
. 3,4 A0 =
. 3,4 A0 = 4080 A0
2
2


Vậy đoạn ADN thứ nhất dài hơn đoạn ADN thứ hai.
5100 A0 – 4080 A0 = 1020 A0
Ví dụ3. Gen thứ nhất có chiều dài 3060 A 0. Gen thứ hai nặng hơn gen thứ nhất
36000đvc. Xác định số lượng nuclêôtít của mỗi gen.
Giải.
Số lượng nuclêôtit của gen thứ nhất:

2L

N = 3,4 =

2.3060
= 1800( nu )
3,4

Khối lượng của gen thứ nhất.
M = N.300 đvc = 1800 × 300 đvc = 540000 đvc
Khối lượng của gen thứ hai:
540000 đvc + 36000 đvc = 516000 đvc
Số lượng nuclêôtít của gen thứ hai:
N=

M
576000
=
= 1920 (nu)
300
300

Dạng 2 : Tính số lượng và tỉ lệ từng loại nucleotit của phân tử
ADN
Hướng 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 lượng nucleotit của phân tử ADN:
A+ T + G + X= N

hay 2A + 2G = N

A + G = N/2


* Suy ra tương 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 lượng là 1440000 đ vC và có số nucle
otit loại ađenin là : 960
a. Tính số lượng 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 lượng và tỉ lệ từng loại nucleotit của đoạn ADN
Tổng số nu cle otit của đoạn ADN :
N=

M
1440000
=
= 4800 nu
300
30

b. Số lượng và tỉ lệ từng loại nucleotit của đoạn ADN là :
A = T = 960 nu
%A= %T=

960
. 100% = 20%
4800

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 Ao
=

4800
. 3,4 Ao = 8160 Ao
2

Ví dụ 2 : Một gen dài 0,408 um và có số nucleotit loại G bằng 15% . Xác định số
lượng và tỉ lệ từng loại nucleotit của gen


Cho biết 1um = 104Ao
Giải
Tổng số nu cle otit của gen

2.L

N = 3,4 =

2.0,408.10
= 2400 nu
3,4

Gen có G = X = 15%
A = T = 50 % - 15 % = 35 %
Vậy tỉ lệ và số lượng 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 lượng các loại nucleotit trên mỗi
mạch polinucleotit của phân tử ADN
Hướng 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 A1, T1 , G1, X1 lần lượt là số nucleotit mỗi loại trên mạch thứ nhất và
A2, T2 , G2, X2 lần lượt là số nucleotit mỗi loại trên mạch thư hai .
A1 T1 G1

X1

A1 = T2

T 1 = A2

G1 = X2

X1 = G2

------------------------- mạch 1
------------------------- mạch 2
T2

A2 X2

G2


A = T = A 1 + A2

; G = X = G 1 + G2

Ví dụ 1
Một đoạn phân tử ADN có trật tự các nucleotit trên mạch đơn thứ nhất như
sau :
... – AAT – AXA – GGX – GXA – AAX- TAG- ...
a.Viết trật tự các nucleotit trên mạch thứ hai của đoạn ADN
b. Xác định số lượng 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 lượng từng loại nucleotit
Theo đề bài và NTBS ta có số nucleotit trên mỗi mạch
A1 = T2 = 8 nu T1 = A2 = 2 nu
G1 = X2 = 4 nu

X1 = G2 = 4 nu

Số lượng từng loại nucleotit của đoạn ADN:
A = T = A1 + A2 = 8 + 2 = 10 nu
G = X = G1 + G2 = 4 + 4 = 8 nu

Ví dụ 2
Một gen có chiều dài 5100 Ao và có 25 % ađenin . Trên mạch thứ nhất có 300
timin và trên mạch thứ hai có 250 xito xin . Xác định :
a. Số lượng từng loại nucleotit của cả gen


b. Số lượng từng loại nucleotit của mỗi mạch gen

Giải
a. Số lượng từng loại nucleotit của cả gen
Tổng số nucleotit của gen :
2.L

N = 3,4 =

2.5100
= 3000 ( nu )
3,4

A = T = 25 %
Suy ra G = X = 50 % - 25 % = 25 %
Vậy số lượng từng loại nu cleotit của gen đều bằng nhau
A = T = G = X = 25% . 3000 = 750 ( nu )
b. Số lượng từng loại nucleotit của mỗi mạch
Theo đề bài và NTBS ta có
T1 = A2 = 300 ( nu )
 A1 = T2 = A – A1 = 750 – 300 = 450 (nu )
G1 = X2 = 250 nu
= > X1= G2 = G – G1 = 750 – 250 = 500 nu

Ví dụ 3
Gen có khối lượng 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 lượng từng loại nucleotit trên mỗi mạch gen và
của cả gen
Giải
Số lượng nucleotit của gen


N=

M
707400
=
= 2358 nu
300
300

Số lượng nucleotit trên mỗi mạch gen
N
2358
=
= 1179 nu
2
2

Theo đề bài và NTBS ta có số lượng từng loại nucleotit trên mỗi mạch gen :
A1 = T2 = 320 nu
T1 = A2 = 284 nu
X1 = G2 = 325 nu

áp dụng : A1 + T1 + G1 + X1 =
Suy ra : G1 =

N
2

N
- ( A1 + T1 + X1 )
2

Nên : G1 = X2 = 1179 – ( 320 + 284 + 325 ) = 250 nu
số lượng từng loại nucleotit của cả gen
A = T = A1 + A2 = 320 + 284 = 604 nu
G = X = G1 + G2 = 250 + 325 = 575 nu

Dạng 4 : tính số liên kết hyđro của phân tử ADN
Hướng 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 lượng từng loại nucleotit của gen
b. Tính số liên kết hyđro của gen

Giải
a. Số lượng 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 lượng 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 lượng từng loại nucleotit của gen

b. Chiều dài của gen
Giải
a. Số lượng từng loại nucleotit của gen
Theo đề bài G = X = 480 nu


Gen có 2720 liên kết hyđro nên :
H = 2A + 3G
<=> 2720 = 2. A + 3 . 480
Suy ra : A =

2720 − 3.480
= 640 nu
2

Vậy số lượng từng loại nucleotit của gen:
A = T = 640 nu ; G = X = 480 nu
b. Chiều dài của gen
Số lượng nucleotit trên một mạch gen :
N
= A + G = 480 + 640 = 1120 nu
2

Chiều dài của gen :
L=

N
. 3,4 Ao = 1120 . 3,4 Ao = 3808 Ao
2

II. Kết quả thực nghiệm
Để đưa 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
được phương pháp và có kĩ năng giải bài tập tốt hơn ngoài ra kĩ năng phân tích tổng
hợp của các em cũng được 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 hướng dẫn cụ thể bài tập sinh học giúp các em tìm được phương
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 được 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