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.. Vị trí của chương - bài
Trang 1CHƯƠNG 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
Trang 2- 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; G-X) Trên mạch mã gốc (3' → 5') mạch mới được tổng hợp liên tục Trên mạch bổ sung
Trang 3(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
Trang 4Hoạt 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?
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
GV: Qua sơ đồ vẽ em có nhận xét gì về
trình tự biểu hiện thông tin di truyền?
HS: Quan sát và trả lời
GV: Như vậy phân tử RNA được tổng
hợp từ phân tử DNA Vậy phân tử RNA
này được tổng hợp từ một đoạn hay toàn
bộ phân tử DNA?
HS: Suy nghĩ trả lời
GV: Như vậy qua việc phân tích sơ đồ
trên em nào có thể phát biểu được khái
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
I Gene
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:
2 Phân loại:
- 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 + Vùng kết thúc nằm ở đầu 5' của mạch
mã gốc
4 Đặc điểm gene ở sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn
- Vùng mã hóa của gene ở sinh vật nhân
sơ có tính liên tục hay không phân mảnh
- Vùng mã hóa của gene ở sinh vật nhân chuẩn có tính gián đoạn (phân mảnh) thành các đoạn mã hóa (Exon) và các đoạn không mã hóa (Intron)
Trang 5gene 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
GV: Một em hãy nhắc lại cấu trúc phân tử
của acid nucleic đã học ở chương trình
lớp 10
HS: nhắc lại kiến thức
GV: Theo sơ đồ biểu hiện thông tin di
truyền chúng ta biết là trình tự nucleotide
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
2 Đặc điểm chung của mã di truyền
- Mã di truyền là mã bộ ba
- Mã di truyền được đọc từ một điểm xác định và liên tục từng bộ ba nucleotit
- Mã di truyền có tính thoái hóa
Trang 6trên phân tử DNA tương ứng với trình tự
nucleotit trên phân tử RNA và tương ứng
với trình tự các acid amin trên chuỗi
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
- Mã di truyền có tính phổ biến
- Có một mã mở đầu là AUG (Methyonin)
và ba mã kết thúc là UAA, UAG, UGA
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
sinh và yêu cầu học sinh nghiên cứu trả
lời các câu hỏi
- quá trình nhân đôi của ADN được diễn
ra vào giai đoạn nào của chu kì tế bào?
- Sự nhân đôi của ADN biểu hiện chức
năng nào của vật chất di truyền?
III Quá trình nhân đôi ADN (tái bản ADN)
- Quá trình nhân đôi ADN được diễn ra vào pha S của kì trung gian của chu kì tế bào thực hiện chức năng truyền đạt thông tin di truyền giữa các thế hệ tế bào và giữa các thế hệ cơ thể
Trang 7- Những yêu cầu của quá trình nhân dôi
ADN và nguyên tắc nào cần được thực
hiện để đảm bảo yêu cầu đó?
GV: yêu cầu học sinh nghiên cứu sách
giáo khoa mục III hoàn thành phiếu học
tập và trả lời các câu hỏi trên
HS: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa
và hoàn thành yêu cầu của giáo viên
GV: Như các em đã biết sinh vật nhân
chuẩn có cấu trúc vật chất di truyền lớn và
phức tạp hơn rất nhiều so với ở sinh vật
nhân sơ Vậy quá trình nhân đôi ADN ở
sinh vật nhân chuẩn có điểm gì khác so
với sinh vận nhân sơ?
HS: Nghiên cứu sách giáo khoa và trả lời
câu hỏi
GV: Em thấy có mối liên hệ như thế nào
giữa quá trình nhân đôi ADN ở tế bào với
quá trình in sách từ bản gốc?
HS: Trả lời
- Các thành phần tham gia vào quá trình nhân đôi ADN: Mạch ADN mẹ, các enzyme tham gia vào quá trình nhân đôi, các nucleotit tự do trong môi trường nội bào và năng lượng ATP
- Các nguyên tắc:
+ Nguyên tắc bổ sung + Nguyên tắc bán bảo toàn + Nguyên tắc bán liên tục
- Diễn biến chính của các giai đoạn:
+ Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN nhờ enzyme tháo xoắn, hai mạch đơn của phân
tử ADN tách nhau ra tạo chạc tái bản và
để lộ ra hai mạch khuôn + Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới
bổ sung với mạch khuôn theo chiều 5' - 3' dưới sự xúc tác của enzyme ADN polymerase Mạch mã gốc (3' - 5') được tổng hợp liên tục; Mạch bổ sung với mạch
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
Trang 8VI 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:
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