Trờng đại học s phạm h nội 2
Khoa sinh ktnn
*****************

Trần thị kim oanh

Phân loại, biên soạn bi tập
phần cơ sở vật chất v cơ chế
di truyền ở cấp độ phân tử
sinh học 12
Khoá luận tốt nghiệp đại học
Chuyên ngành: Phơng pháp dạy học Sinh học

Ngời hớng dẫn khoa học
ThS. hong thị kim huyền

H nội 2009


Lời cảm ơn
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo ThS

Hoàng Thị Kim

Huyền đã tận tình hớng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Qua đây, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong tổ Phơng pháp
dạy học khoa Sinh - KTNN; các thầy, cô giáo trờng THPT Yên Lập - Yên Lập Phú Thọ, trờng THPT Trần Hng Đạo TP Nam Định, các bạn sinh viên trong
khoa đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này.
Trong quá trình nghiên cứu vì thời gian có hạn nên không tránh khỏi những
thiếu sót, rất mong đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn.
Tôi xin chân thành cảm ơn !


2

3. Nhiệm vụ nghiên cứu...

2

4. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

2

5. Phơng pháp nghiên cứu.

3

6. Những đóng góp của đề tài

3

Phần II. Nội dung và kết quả nghiên cứu..........................

5

Chơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài ...

5

1.1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu....................................................

5


6

Chơng 2. Phân loại, biên soạn bài toán Sinh học.....

8

2.1. Phân loại bài toán

8

2.1.1. Mục đích của việc phân loại ..

8

2.1.2. Cơ sở phân loại..

8

2.1.3. Phân loại...

8

2.1.4. Phơng pháp giải của các dạng bài toán Sinh học ......

9

2.1.4.1. Bài toán áp dụng công thức...

9

2.2.2. Phơng pháp ra đề...

17

2.2.2.1. Bài toán áp dụng công thức 17
2.2.2.2. Bài toán vận dụng công thức

17

2.2.3. Hệ thống các dạng bài toán

18

2.2.3.1. Bài toán về cấu tạo ADN..

18

2.2.3.2. Bài toán về cơ chế nhân đôi của ADN.

25

2.2.3.3. Bài toán về ARN và cơ chế phiên m...

32

2.2.2.4. Bài toán về protein và cơ chế giải m...

38

2.2.2.5. Bài toán tổng hợp..

Phần I. Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
1.1. Thực hành giải bài toán Sinh học là một trong những phơng pháp dạy
học trong nhóm phơng pháp thực hành [1].
Giải bài toán Sinh học, không chỉ giúp học sinh (HS) củng cố, mở rộng
phần kiến thức đã học mà còn giúp HS rèn luyện, phát triển các thao tác t duy
nh : phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa,và nhiều kỹ năng khác nh:
kỹ năng đọc và phân tích đề tài, kỹ năng giải bài tập. Chính vì vậy, bài toán Sinh
học vẫn thờng xuyên xuất hiện trong các đề kiểm tra, đề thi học sinh giỏi, thi tốt
nghiệp trung học phổ thông, thi tuyển sinh đại học
1.2. Song một thực tế cho thấy, việc sử dụng phơng pháp thực hành giải
bài toán Sinh học trong DHSH ở phổ thông có hiệu quả cha cao. Ngay cả ở
chơng trình Sinh học 12, khi mà bài tập là một phần quan trọng thì việc sử dụng
phơng pháp thực hành giải toán Sinh học trong giảng dạy cũng cha mang lại
hiệu quả nh mong đợi. Một số giáo viên cha chú trọng việc ra đề và hớng dẫn
học sinh cách giải bài toán Sinh học. Theo đó, kỹ năng giải bài toán Sinh học của
học sinh còn nhiều hạn chế. Chỉ có những HS thi khối B thì kỹ năng giải bài toán
tơng đối khá, còn đối với đa số HS thì kỹ năng này cha đợc đảm bảo. Cá biệt
có những HS khi đứng trớc một bài toán Sinh học thì không biết bắt đầu từ đâu,
vận dụng những công thức nào, làm thế nào để trình bày thật rõ ràng, Vậy
nguyên nhân nào dẫn đến thực trạng trên? Theo tôi có một số nguyên nhân cơ
bản sau:
Nhiều giáo viên chỉ chú trọng đến lý thuyết, xem nhẹ việc rèn luyện kỹ
năng giải bài toán Sinh học cho học sinh;
Kỹ năng ra đề bài toán Sinh học của một số giáo viên phổ thông còn hạn
chế: Những bài toán đa ra, cha có sức hấp dẫn về nội dung hoặc mức độ
khó nên các em cha thực sự hứng thú; có những bài toán diễn đạt cha rõ
ràng, HS dễ hiểu nhầm dẫn đến giải sai.
Kỹ năng hớng dẫn HS giải bài toán Sinh học của một số giáo viên còn
hạn chế: Cha vạch ra rành mạch từng bớc giải rõ ràng, cha hớng dẫn

- HS lớp 12 trờng THPT.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử
thuộc chơng I: Cơ chế di truyền và biến dị Sinh học 12.


- Hiện nay, quan niệm về bài tập và bài toán còn cha thật rõ ràng. Trong
phạm vi của đề tài, chúng tôi nghiên cứu bài tập với nghĩa hẹp (những bài tập có
liên quan đến tính toán, định lợng những bài toán Sinh học).
5. phơng pháp nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu lý thuyết
Chúng tôi nghiên cứu các tài liệu về lý luận DHSH, sách giáo khoa Sinh
học 12, sách di truyền, phơng pháp giải bài tập di truyền để tìm hiểu cơ sở lý
luận của đề tài.
5.2. Điều tra, quan sát
Chúng tôi trao đổi với giáo viên dạy Sinh học lớp 12, học sinh lớp 12 về
tình hình dạy- học phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử Sinh
học 12.
5.3. Lấy ý kiến chuyên gia
Thông qua phiếu nhận xét, đánh giá, chúng tôi xin ý kiến nhận xét, đánh
giá của giáo viên dạy Sinh học ở trờng THPT về chất lợng các bài toán đã biên
soạn.
6. NHữNG Đóng góp của đề tài
- Hệ thống kiến thức cơ bản về phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở
cấp độ phân tử Sinh học 12
-Phân loại các dạng bài toán thuộc phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền
ở cấp độ phân tử Sinh học 12
-Biên soạn các dạng bài toán thuộc phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền
ở cấp độ phân tử Sinh học 12. Đây có thể là t liệu tham khảo cho giáo viên và
học sinh trong dạy và học Sinh học ở trờng phổ thông

biết) và những yêu cầu cần đạt tới (cái phải tìm).[1]
1.2.2. Bản

chất của bài toán Sinh học

Bản chất lý luận dạy học của bài toán là một hệ thông tin xác định, gồm
những điều kiện và những yêu cầu luôn mâu thuẫn với nhau (mâu thuẫn khách
quan) và khi mâu thuẫn đó tiếp xúc với chủ thể (ngời giải) sẽ trở thành mâu
thuẫn chủ quan và tất yếu sẽ dẫn tới nhu cầu cần phải giải quyết mâu thuẫn đó.
Quá trình giải quyết mâu thuẫn đó chính là quá trình giải bài toán bao gồm
quá trình phân tích, biến đổi mối quan hệ giữa cái đã cho với cái phải tìm để tìm
ra lời giải.
1.2.3. Vai

trò của bài toán Sinh học

Trong lý luận dạy học, phạm trù của bài toán vừa là mục đích, vừa là nội
dung, vừa là phơng tiện, vừa là phơng pháp dạy học có hiệu quả cao. (1)

Đối

với HS, bài toán là một trong những phơng tiện, phơng thức thu nhận kiến thức.
Đối với giáo viên, bài toán là phơng tiện để tổ chức hoạt động nhận thức
của học sinh. Tuy nhiên, hiệu quả của việc sử dụng phơng tiện đó trong DHSH
không chỉ phụ thuộc vào bản thân cấu trúc bài toán mà còn phụ thuộc vào thời
điểm giáo viên đa ra bài toán, cách giáo viên hớng dẫn và gợi ý khi học sinh
gặp khó khăn trong cách giải,
1.2.4. Quy

trình giải bài toán

Chơng 2. Phân loại, biên soạn bài toán
phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền
ở cấp độ phân tử Sinh học12
2.1. Phân loại bài toán

2.1.1. Mục đích của việc phân loại
- Đối với giáo viên:
+ Giúp cho giáo viên có phơng pháp ra đề bài toán Sinh học phù
hợp với nội dung kiến thức, phù hợp với mục tiêu rèn luyện kỹ năng cho HS ở
từng dạng bài.
- Đối với HS:
+ Giúp cho kỹ năng giải bài toán Sinh học của HS đợc rèn luyện
tuần tự theo từng bớc, từ đơn giản đến phức tạp, từ kỹ năng đọc, phân tích đề
bài, lựa chọn công thức phù hợp, kỹ năng sử dụng các thuật toán cho đến kỹ năng
vận dụng linh hoạt các công thức trong giải bài toán theo đó mà khả năng t
duy logic của học sinh ngày càng đợc nâng cao.

2.1.2. Cơ sở phân loại
- Dựa vào nội dung kiến thức
- Mục tiêu rèn kuyện kỹ năng giải bài toán và độ linh hoạt của việc vận
dụng công thức trong giải bài toán.
- Việc sử dụng t duy để giải bài toán ngày càng cao.
- Mức độ khó của bài toán.

2.1.3. Phân loại


Có rất nhiều cách phân loại bài toán. Dựa vào cơ sở trên, chúng tôi đã
phân loại thành những dạng bài toán sau:
Bài toán về cấu tạo ADN.

- T duy nhanh, lựa chọn những công thức phù hợp nhất.
- Vận dụng tốt các công thức đã lựa chọn.
- Kết hợp linh hoạt các công thức với nhau trong quá trình giải bài toán.
- Sử dụng thuật toán hợp lý, tính toán chính xác.
- Kiểm tra kết quả, kết luận bài toán.
- Đây là dạng bài khó và khá phức tạp, kiến thức tổng hợp nên đòi hỏi HS
phải t duy nhanh, có khả năng khái quát hoá, tổng hợp kiến thức do đó phải chú
ý cách lập luận phải logic, chặt chẽ.
2.2. Biên soạn bài toán phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân
tử sinh học 12

2.2.1. Tóm tắt lý thuyết
2.2.1.1. Cấu tạo ADN
- ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Mỗi đơn phân là một nucleotit (nu).
- Mỗi nu gồm 3 thành phần: Đờng deoxyribozơ (C5H10O4): Nhóm
photphat và bazơnitơ.
- Có 4 loại nu là A, T, G, X.
- Trên mạch đơn của phân tử ADN, các nu liên kết với nhau bằng liên kết
phosphodieste (liên kết đờng-axit, liên kết hóa trị) giữa đờng của nu này với
gốc photphat của nu đứng bên cạnh.
- Mỗi phân tử ADN gồm 2 mạch polynu liên kết với nhau bằng các liên
kết hiđro giữa các bazơnitơ của các nucleotit theo nguyên tắc bổ sung (NTBS). A
của mạch đơn này có kích thớc lớn liên kết với T của mạch đơn kia có kích
thớc nhỏ bằng 2 liên kết hiđro và ngợc lại. G của mạch đơn này có kích thớc
lớn liên kết với X của mạch đơn kia có kích thớc nhỏ bằng 3 liên kết hiđrô và
ngợc lại.
- Hai chuỗi polynu xoắn quanh một trục tởng tợng trong không gian nh
một chiếc thang dây xoắn, trong đó khoảng cách giữa 2 bậc thang là 3,4A0, 1 chu
kỳ xoắn gồm 10 cặp nu. Mỗi bậc thang là 1 cặp bazơ nitơ (Dạng B theo mô hình
của Watson và Crick).

=
=
=
2
2
2
2

%G =%X =

%G1 + %G 2 %G1 + %X1 %G 2 + %X 2 %X1 + %X 2
=
=
=
2
2
2
2

- Chiều dài của gen: L =

N
x3,4A 0 .
2

- Khối lợng của gen: Mgen = N.300 đvc
- Số liên kết hiđro trong gen: H = 2A + 3G
- Số liên kết hoá trị trong gen: N + 2(N/2-1) = 2N - 2
2.2.1.2. Cơ chế tự nhân đôi của ADN
- Quá trình nhân đôi của ADN diễn ra vào pha S của kỳ trung gian giữa hai

- Số liên kết hiđro bị phá vỡ là: (2k - 1) (2A + 3G)
- Số liên kết hiđro đợc hình thành là: 2k (2A+3G)
- Số liên kết hoá trị đợc hình thành là: (2k -1) (N -2)
2.2.1.3. ARN và cơ chế phiên mã (sao mã)
* Cấu tạo ARN
- Phân tử ARN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nucletit.
- Mỗi đơn phân gồm 3 thành phần:
+ Đờng ribozơ: C5H10O5.
+ 1 trong 4 loại bazơ nitric: A, U, G, X.
+ 1 phân tử axit photphoric.
- Phân tử ARN có cấu tạo một mạch polynucletit.
- Trên phân tử mARN, các nucleotit liên kết với nhau bằng mối liên kết hoá trị
giữa đờng của nu này với phân tử axit photphoric của nu đứng bên cạnh.


- Trong các phân tử ARN hầu nh không có liên kết hiđro trừ một vài đoạn
của phân tử tARN. ở những chỗ xoắn của tARN có liên kết hiđro theo NTBS. A
liên kết với U và ngợc lại, G liên kết với X và ngợc lại.
- Phân tử mARN đợc tổng hợp trong nhân tế bào dựa trên khuôn mẫu của
gen, sau đó di chuyển ra tế bào chất trực tiếp giải mã, tổng hợp protein.
- Có 3 loại ARN là: mARN, tARN, rARN.
* Cơ chế phiên m tổng hợp ARN.
- Dới tác dụng của enzim: ARN polymerase, 2 mạch đơn của phân tử
ADN tháo xoắn, các liên kết hiđro bị phá vỡ.
- Chỉ có mạch 35 đợc sử dụng để làm mạch khuôn mẫu tổng hợp ARN.
- mARN bắt đầu đợc tổng hợp tại vị trí đặc hiệu (khởi đầu phiên mã).
- Sau đó ARN polymerase trợt dọc theo mạch gốc trên gen có chiều 35
để tổng hợp nên phân tử mARN theo NTBS. A của mạch gốc liên kết với U của
môi trờng. T mạch gốc liên kết với A của môi trờng. G mạch gốc liên kết với X
của môi trờng và ngợc lại.


Am

Ggốc

=

Xm

Xgốc

=

Gm

Agen = Tgen = Um + Tgốc = Agốc + Am = Um + Am
Ggen = Xgen = Xm + Xgốc = Ggốc + Gm = Xm + Gm
%A=%T=

%U m + %A m
2

%G=%X=

%G m + %X m
2

- Chiều dài của mARN
LmARN =



- Số liên kết hoá trị đợc hình thành: t.(rN-1)
(rN: số nu của phân tử mARN)
2.2.1.4. Protein và cơ chế giải mã
*Cấu tạo của protein
- Protein là đa phân tử, có đơn phân là axit amin.
- Mỗi axit amin có khối lợng trung bình 110 đvC. Axit amin đợc cấu tạo
bởi 3 thành phần:
+ Gốc Cacbon(R), khác nhau tùy loại axit amin.
+ Một nhóm Cacboxyl (-COOH).


+ Một nhóm amin (-NH2).
- Các axit amin trong phân tử protein liên kết với nhau bởi mối liên kết
peptit. Liên kết peptit đợc hình thành bằng cách: nhóm amin của axit amin này
liên kết với nhóm cacboxyl của axit amin kia và giải phóng ra 1 phân tử nớc.
- Protein đợc cấu tạo từ 20 loại axit amin khác nhau. Phân tử protein đợc
đặc trng bởi: số lợng, thành phần và trình tự sắp xếp các axit amin.
- Protein có 4 bậc cấu trúc: Bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4.
* Cơ chế giải m (Tổng hợp protein)
- Giai đoạn 1: Hoạt hóa axit amin.
Nhờ tác dụng của enzim và năng lợng ATP, các axit amin đợc hoạt
hóa và trở thành trạng thái hoạt động gắn vào tARN để tạo thành phức hệ aa tARN.
- Giai đoạn 2: Tổng hợp chuỗi polypeptit.
+ Khi riboxom tiếp xúc với phân tử mARN tại vị trí bộ ba mã sao mở đầu
(AUG); phức hệ aamở đầu tARN tiến vào riboxom. Tại đây diễn ra hoạt động
khớp mã giữa bộ ba mã sao AUG với bộ ba đối mã trên phân tử tARN. Axit amin
mở đầu đợc đặt vào vị trí để tổng hợp chuỗi polypeptit.
+ Riboxom dịch chuyển 1 bớc sang bộ ba bên cạnh thì phức aa1 -tARN
tiến vào riboxom. Tại đây cũng diễn ra hiện tợng khớp mã giữa bộ ba mã sao số

- Số liên kết peptit trong phân tử protein hoàn chỉnh là:

N N1
111
2.3
- Nếu có x phân tử protein đợc tổng hợp từ cùng 1 gen thì

N N1
aa mtcc =
1 x
2.3

- Số phân tử protein đợc tạo ra là:
Số phân tử mARN ì số riboxom trợt qua 1 phân tử ARN không lặp lại.

2.2.2. Phơng pháp ra đề
2.2.2.1. Bài toán áp dụng công thức
- Từ lý thuyết -> xây dựng các công thức cơ bản công thức hoá lý thuyết.
- Hệ thống hoá các công thức đã xây dựng đợc.
- Thờng xuyên phân biệt và chỉ ra những điểm tơng đồng với hệ thống
các công thức đã xây dựng ở các phần trớc.
- Chủ yếu sử dụng các công thức về phần bài toán mình đang nghiên cứu,
đồng thời kết hợp hợp lý với các công thức của phần trớc để có nhiều dạng bài
và để khắc sâu các công thức cũng nh mối quan hệ chặt chẽ giữa các phần kiến
thức.


- Bài toán dạng này ở mức độ đơn giản, chỉ việc thay số vào công thức,
tính toán chính xác là có kết quả cuối cùng.
- Số liệu đa ra phải phù hợp với kiến thức cơ bản, thuận tiện cho việc tính

di truyền ở cấp độ phân tử Sinh học 12
2.2.3.1. Bài toán về cấu tạo ADN
*Nhóm 1: Bài toán áp dụng công thức.
Bài 1:
Một gen có: A = 600 nu; G = 900 nu. Số A trên mạch 1 nhiều hơn số A
trên mạch 2 là 150. Mạch 1 có G nhiều gấp đôi G của mạch 2. Hãy tính:
1. Tổng số nu của gen.
2. Chiều dài của gen.
3. Số liên kết hiđro của gen.
4. Số liên kết hoá trị của gen.
5. Số lợng và tỉ lệ % từng loại nu trên mỗi mạch đơn của gen.
Giải:
1. Tổng số nu của gen.
N = 2A + 2G
Thay số: N = 2 . 600 + 2. 900 = 3000 (nu)
2. Chiều dài của gen
L=

N
x 3,4
2

Thay số: L =

3000
x 3,4 = 5100 A0
2

3. Số liên kết hiđro của gen.
H = 2A + 3G

Ta có:
A1 = T2 => T2 = 375
T1 = A2 => T1 = 225
G1 = X2 => X2 = 600
G2 = X1 => X1 = 300
- Tỷ lệ % từng loại nu trên mỗi mạch đơn là:
%A1 = %T2 =

375
x 100% = 25%
1500

%T1 = %A2 =

225
x 100% = 15%
1500

%G1 = %X2 =

600
x 100% = 40%
1500

%X1 = %G2 = 100% - (25% + 15% + 40%) = 20%
- Vậy số lợng và tỉ lệ % từng loại nu trên mỗi mạch đơn là:
A1 = T2 = 375 nu = 25%
T1 = A2 = 225 nu = 15%
G1 = X2 = 600 nu = 40%
X1 = G2 = 300 nu = 20%

4. Số liên kết hiđrô của gen.
Đáp số:
1. A1 = T2 = 150 nu = 10% 3) 3000 nu
T1 = A2 = 375 nu = 25%

5100 A0

X1 = G2 = 450 nu = 30% 4) 3975 liên kết
G1 = X2 = 525 nu = 35%
2. A = T = 525 nu = 17,5%
G = X = 975 nu = 32,5%
Bài 5: Gen B có: 3000 nu. Trong đó A = 30%. Hãy tính.
1. Số nu từng loại của gen.
2. Số liên kết hoá trị của gen.
3. Số liên kết hiđrô của gen.
4. Chiều dài của gen.
Đáp số:

1. A = T = 900 nu
G = X = 600 nu
2. 5998 liên kết hoá trị
3. 3600 liên kết hiđro
4. 5100A0

*Nhóm 2: Bài toán vận dụng công thức
Bài 1:
Một gen dài 5100A0 và có

A 3
= . Trên mạch 1 của gen có A1 = 20%;