Tài liệu Di truyền phân tử - phú thọ

A. Nội dung chuyên đề “ Di truyền phân tử” Chuyên đề này gồm các bài Bài 5 axit nucleic (Chương I- Phần 2 Sinh học tế bào, sinh học 10) Bài 1: gen, mã di truyền quá trình nhân đôi của AND Bài 2. Phiên mã và dịch mã Bài 3: Điều hòa hoạt động gen chương I cơ chế di truyền và biến dị - Phần 5 Di truyền học, sinh học 12 I. Mô tả chuyên đề 1. Vật chất di truyền ở cấp độ phân tử(Axit nucleic) 1.1. ADN 1.1.1. Cấu trúc hóa học 1.1.2. Cấu trúc không gian 1.1.3. Chức năng 1.1.4. Gen- mã di truyền 1.1.4.1.Gen - khái niệm - phân loại - Cấu trúc chung của gen cấu trúc 1.1.4.2. Mã di truyền - khái niệm - Đặc điểm 1.2. ARN 1.2.1. Cấu trúc 1.2.2. Chức năng 2. Cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử 2.1. Tái bản - Vị trí, thời điểm tái bản - Quá trình - Kết quả, ý nghĩa 2.2. Phiên mã: - Vị trí, thời điểm tái bản - Quá trình - Kết quả, ý nghĩa 1 2.3. - Dịch mã: Vị trí, thời điểm tái bản Quá trình Kết quả, ý nghĩa 2.4. Điều hòa hoạt động gen 2.4.1. Khái quát điều hòa hoạt động gen 2.4.2. Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ II. Thời lượng Số tiết học trên lớp 4 tiết Thời gian học ở nhà: 2 tuần làm dự án B. Tổ chức dạy học chuyên đề I. Mục tiêu chuyên đề Sau khi học xong chuyên đề này học sinh có khả năng: 1.Nhận biết: - Liệt kê được các bước trong cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử - Phát biểu được các khái niệm gen, mã di truyền, phiên mã, tái bản, phiên mã, dịch mã, operon. 2. Thông hiểu: - Mô tả cấu trúc hóa học, cấu trúc không gian của các loại axit nucleic. - Xác định chiều mạch polinucleotit, chỉ ra được các nguyên tắc trong quá trình tái bản, phiên mã, dịch mã - Giải thích được nguyên tắc nửa gián đoạn trong tái bản - Vẽ được mô hình cấu tạo chung của gen cấu trúc, operon. Lac - học sinh xác định số lượng tỷ lệ % từng loại n trong mạch đơn, của AND, của ARN. 3. Vận dụng - Thấp: Xác định được trình tự m ARNkhi biết trình tự mạch gốc hoặc ngược lại - Cao: Dựa vào NTBS để giải thích phương pháp lai phân tử nhằm xác định mối quan hệ họ hàng giữa các loài Thiết kế mô hình AND, các loại ARN, thiết kế mô hình cơ chế phiên mã, tái bản, dịch mã, điều hòa hoạt động gen ở operon.lac 4.Các năng lực hướng tới trong chủ đề Rèn kỹ năng đọc hiểu tài liệu (Cấu trúc và chức năng của axit nucleic) 2 Kỹ năng làm việc nhóm Kỹ năng sử dụng CNTT thiết kế các Kỹ năng tính toán sử dụng toán xác suất để tính số bộ 3 có thể xuất hiện II. Bảng mô tả các cấp độ nhận thức. 3 Nội dung 1. Vật chầất di truyềần ở cầấp độ phần tử Các mức độ nhận thức Nhận biềất - Nêu được vật chấất di truyêền ở cấấp độ phấn tử là axit nucleic - Nêu được chức năng của AND 1. 1.Cấấu trúc, - Chỉ được các chức năng ADN liên kêất hóa học trong cấấu trúc của một n - Phát biểu được NTBS trong cấấu trúc không gian của ADN Nêu được các Cấấu trúc , chức năng của chức năng ARN ARN 4 Thông hiểu Vận dụng thầấp Vận dụng cao - Xác định chiêều mạch polinucleotit - Phấn biệt được các loại liên kêất trong ADN - Dựa vào cấấu trúc không gian để xác định sôấ lượng tỷ lệ % tựng loại n trong AND, hoặc từng mạch đơn - Giải thích được cơ chêấ lai phấn tử nhăềm xác định môấi quan hệ họ hàng giữa các loài nhờ sử dụng NTBS - Thiêất kêấ được mô hình không gian của AND Phấn biệt được Giải được các bài Thiêất kêấ mô hình cấấu trúc đơn tập vêề cấấu trúc không gian tARN phấn ARN và của ARN đơn phấn ADN Năng lực cầần hướng tới Nêu đặc điểm mã di truyêền Xác định được cấấu trúc chung của gen cấấu trúc Phát biểu được khái niệm gen, mã di truyêền Xác định được tính thoái hóa, tính dặc hiệu, tính liên tục, tính phổ biêấn của mã di truyêền So sánh được vùng mã hóa của sv nhấn thực và sv nhấn sơ Chứng minh được mã di truyêền là mã bộ ba tính sôấ bộ ba có khả năng xuấất hiện trong một sôấ điêều kiện nhấất định dựa trên toán sác xuấất gi Nhận biềất Thông hiểu Vận dụng thầấp Vận dụng cao Giải thích được các nguyên tăấc được sử dụng trong tái bản khi xem phim Vận dụng cơ chêấ tái bản xác định các chỉ sôấ trong AND(L, N, H, P) Tính sôấ đoạn okazaki, hoặc sôấ đơn vị tái bản Giải thích sự giôấng nhau của các têấ bào trong cùng cơ thể Gen- mã di truyêền Cơ chềấ di truyềần ở cầấp độ phần tử Tái bản 5 - Chỉ ra được địa điểm thời điểm xảy ra tái bản - Nêu tên các loại enzim,các nguyên liệu tham gia tái bản Phiên mã Dịch mã Chỉ ra được địa điểm diêẫn ra dịch mã Môấi quan hệ giữa tái bản, phiên mã, dịch mã Điêều hòa hoạt động gen 6 Nêu được khái niệm điêều hòa hđ gen Phát biểu được So sánh được Giải thích được cơ chêấ phiên mã phiên mã ở sinh tại sao khi tổng vật nhấn sơ và hợp AND nhấn sinh vật nhấn tạo ở sinh vật thực nhấn thực lại phải dùng mARN trưởng thành làm khuôn mấẫu -Thiêất kêấ mô hình phiên mã trên phấn mêềm powerpoin Phát hiện NTBS Thiêất kêấ mô hình được thể hiện dịch mã trong cơ chêấ dịch mã Giải thích được môấi quan hệ giữa các cơ chêấ di truyêền Xác định được - Giải thích ý cấấu trúc của nghĩa hoạt động operon. lac của mô hình operon. Lac - Thiêất kêấ mô hình hoạt động của operol.Lac 7 III.Tiềấn trình tổ chức hoạt động học tập. Hoạt động 1: Tìm hiểu vêề cấấu trúc hóa học, cấấu trúc không gian và chức năng của ADN. Tổ chức dạy học dự án: Tên dự án: Cấấu trúc và chức năng của axit Nucleic. Bước 1: Nội dung Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bước 1: Lập kêấ hoạch(thực hiện ở trên lớp) Nêu tên dự án -Nêu tình huôấng có vấấn -Nhận biêất chủ đêề dự đêề:Trong thời kì chiêấn án. tranh gia đình ông An bị thấất lạc 1 người anh trai. Bấy giờ có 2 người cùng nhận là anh trai của ông An đêấn nhận họ hàng. Viện di truyêền đã xét nghiệm AND và giúp gia đình ông An nhận được chính xác người anh trai của mình. Theo em AND có cấấu trúc và chức năng như thêấ nào mà lại giúp được gia đình ông An như vậy? Xấy dựng các tiểu chủ đêề/ý tưởng -Tổ chức cho học sinh phát triển ý tưởng, hình thành các tiểu chủ đêề. -Thôấng nhấất ý tưởng và 8 -Hoạt động nhóm, chia sẻ các ý tưởng. -Cùng GV thôấng nhấất các tiểu chủ đêề nhỏ: các tiểu chủ đêề. +Cấấu trúc hóa học của AND. +Cấấu trúc không gian của AND. +Cấấu trúc của các loại ARN. +Chức năng của AND và ARN. Lập kêấ hoạch thực hiện dự án. -Yêu cấều học sinh nêu các nhiệm vụ cấền thực hiện của dự án. -GV gợi ý băềng các cấu hỏi vêề nội dung cấền thực hiện. -Căn cứ vào chủ đêề học tập và gợi ý của GV, HS nêu ra các nhiệm vụ phải thực hiện. -Thảo luận và lên kêấ hoạch thực hiện nhiệm vụ(Nhiệm vụ; người thực hiện; thời lượng; phương pháp; phương tiện; sản phẩm) Bước 2: Thực hiện kêấ hoạch dự án và xấy dựng sản phẩm (2 tuấền). (Hoạt động vào thời gian ngoài giờ lên lớp) -Thu thập thông tin. -Điêều tra, khảo sát hiện trạng. -Thảo luận nhóm để xử 9 -Theo dõi, hướng dấẫn, -Thực hiện nhiệm vụ giúp đỡ các nhóm (xấy theo kêấ hoạch. dựng cấu hỏi phỏng vấấn, cấu hỏi trong phiêấu điêều tra, cách thu thập thông tin, kĩ năng giao tiêấp…) -Theo dõi, giúp đỡ các -Từng nhóm phấn tích lí thông tin và lập dàn ý báo cáo. -Hoàn thành báo cáo nhóm. nhóm (xử lí thông tin,cách trình bày sản phẩm của các nhóm) kêất quả thu thập được và trao đổi vêề cách trình bày sản phẩm. -Xấy dựng báo cáo sản phẩm của nhóm. Bước 3: Báo cáo kêất quả. Báo cáo kêất quả -Tổ chức cho các nhóm -Các nhóm báo cáo kêất báo cáo kêất quả và phản quả. hôềi. -Trình chiêấu -Gợi ý các nhóm nhận Powerpoint. xét, bổ sung cho các -Các nhóm tham gia nhóm khác. phản hôềi vêề phấền trình bày của nhóm bạn. -Học sinh trả lời cấu hỏi dựa vào các kêất quả thu thập được từ môẫi nhóm và ghi kiêấn thức cấền đạt vào vở. Nhìn lại quá trình thực hiện dự án -Tổ chức các nhóm đánh giá, tuyên dương nhóm, cá nhấn. -Các nhóm tự đánh giá, đánh giá lấẫn nhau. Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm, cấấu trúc và phấn loại vêề gen. GV sử dụng kĩ thuật động não để yêu cấều HS nêu hiểu biêất vêề gen. GV cùng HS tổng hợp lại những điêều HS đã biêất vêề gen: KN, cấấu trúc, phấn lo ại. GV yêu cấều HS veẫ mô hình vêề cấấu trúc của gen. Cấu hỏi khăấc sấu kiêấn thức: 10 1. Căn cứ vào mạch nào của gen để xác định các vùng của gen. 2. Chức năng từng vùng của gen. Hoạt động 3: Tìm hiểu vêề KN, đặc điểm mã di truyêền. Tại sao cùng ăn cỏ nhưng thịt trấu, thịt bò, thịt dê lại khác nhau?(Do protein c ủa chúng khác nhau). Đơn phấn cấấu trúc nên protein là gì? (aa) Các Protein khác nhau bởi những yêấu tôấ nào? (Sôấ lượng, thành phấền, trình t ự săấp xêấp của các aa). Sôấ lượng, thành phấền, trình tự săấp xêấp các aa do thành phấền nào quyêất định? (Trình tự săấp xêấp các Nucleotit trong gen là Mã di truyêền). Nguyên tăấc mã hóa:GV sử dụng kĩ thuật động não để yêu cấều HS nêu được nguyên tăấc mã hóa và đặc điểm của mã di truyêền. Cấu hỏi khăấc sấu kiêấn thức: 1. Tại sao mã di truyêền lại là mã bộ ba? 2. Chiêều đọc mã di truyêền trên AND, ARN. 3. Bài Tập: Để tổng hợp 1 ARN nhấn tạo người ta sử dụng 3 loại nucleotit với tỉ lệ 3:3:4. Hãy xác đinh: -Sôấ loại bộ ba. -Sôấ loại bộ ba mã hóa aa. -Tỉ lệ bộ ba chỉ chứa 1 loại nucleotit. -Tỉ lệ 3 bộ ba chứa cả 3 loại nucleotit. Hoạt động 4: Quá trình tái bản ADN (Tự sao). GV cho HS quan sát 1 đoạn phim vêề quá trình tái bản của AND. Yêu cấều HS hoàn thành phiêấu học tập: 11 Nội dung Diêẫn biêấn Enzim tham gia Các bước Bước 1 Bước 2 Bước 3 Cấu hỏi khăấc sấu kiêấn thức: 1. Đặc điểm và vai trò của enzim ADNpolymeraza. 2. Hãy giải thích vì sao trên môẫi chạc chữ Y chỉ có 1 mạch của phấn tử AND được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp gián đoạn? 3. Nguyên tăấc nào đã đảm bảo cho AND con hoàn toàn giôấng mẹ? 4. Điêều gì seẫ xảy ra nêấu trong quá trình tái bản có 1 cặp nucleotit nào đó lăấp ghép không theo NTBS ? 5. Điểm khác nhau giữa quá trình tái bản của sinh vật nhấn sơ và sinh vật nhấn thực. Hoạt động 5: Quá trình phiên mã. GV lập 1 sơ đôề khái quát vêề quá trình phiên mã. Giả sử mạch 2 là mạch mã gôấc, trình tự ARN là: 5’…AAU GGG XXX AUX…3’ 12 Vậy bản chấất của quá trình phiên mã là gì? Quá trình đó được thực hiện dựa trên mạch nào của gen? GV sử dụng phiêấu học tập cho học sinh hoàn thiện thông tin theo yêu cấều thông qua một đoạn phim vêề quá trình phiên mã Nội dung Diêẫn biêấn Enzim tham gia Các bước Mở đấều Kéo dài Kêất thúc Yêu cấều HS quan sát hình 2.2 SGK trang 12 để chỉ ra điểm khác nhau giữa phiên mã ở sinh vật nhấn sơ và sinh vật nhấn thực Một sôấ cấu hỏi khăấc sấu kiêấn thức: 1.Chỉ ra những nguyên tăấc trong quá trình phiên mã để đảm bảo cho sự truyêền đạt thông tin chính xác từ AND sang ARN 2.Đặc điểm và vai trò của enzim ARN polimeraza trong quá trình phiên mã, enzim này có đặc điểm khác gì so với enzim AND polimeraza. 3. Từ một gen ở sinh vật nhấn thực có tạo ra nhiêều loại mARN trưởng thành khác nhau không? Vì sao? Điêều đó có giôấng với sinh vật nhấn sơ không? T ại sao? Hoạt động 6: Quá trình dịch mã GV lập 1 sơ đôề khái quát vêề quá trình phiên mã và dịch mã 13 Phiên mã 5’…AAU GGG XXX AUX…3’ Dịch mã Asn Gly Pro lle Từ sơ đôề trên GV định hướng cho HS phát biểu được khái niệm dịch mã GV cho học sinh xem phim vêề quá trình dịch mã và hoàn thành nh ững cấu h ỏi sau: 1. Các thành phấền chính tham gia quá trình dịch mã? Vai trò của từng thành phấền 2. Các giai đoạn chính trong quá trình dịch mã. 3. Khi nhu cấều têấ bào cấền nhiêều protein từ 1 phấn tử mARN thì têấ bào seẫ giải quyêất nhu cấều như thêấ nào? Hoạt động 7: Khái quát vêề điêều hòa hoạt động của gen GV nêu vấấn đêề: 1. Tấất cả các têấ bào sinh dưỡng ở người đêều có sôấ lượng gen và sôấ lượng NST như nhau,nhưng môẫi loại têấ bào thực hiện chức năng khác nhau? 2. Trong các giai đoạn phát triển của con người,môẫi giai đoạn có những biểu hiện rấất đặc trưng riêng biệt ví dụ: từ 5 – 7 tuổi có hiện tượng thay răng sữa băềng răng trưởng thành, nhưng khi bước sang tuổi trưởng thành nêấu răng bị gấẫy seẫ không có cơ hội thay răng mới. Khi những vấấn đêề trên được giải quyêất thì học sinh seẫ phát biểu được khái niệm điêều hòa hoạt động gen và ý nghĩa của hiện tượng này. 14 Cấu hỏi củng côấ và khăấc sấu kiêấn thức : 1. Hãy cho biêất loại gen nào trong cơ thể luôn luôn ở trạng thái mở để tổng hợp nên sản phẩm protein đáp ứng cho nhu cấều têấ bào và cơ thể 2. Cấấp độ điêều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhấn sơ và sinh vật nhấn thực? tại sao lại có sự khác nhau đó? Hoạt động 8: Điêều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhấn sơ Sử dụng kĩ thuật động não HS quan sát hình 3.1 trang 16 kêất hợp với nội dung SGK để hoàn thiện các cấu hỏi sau: 1. Operon là gì? Chỉ ra các thành phấền của operon Lac? 2. Nêu rõ đặc điểm của từng thành phấền của operon Lac? Giáo viên cho học sinh xem phim vêề sự điêều hòa hoạt động của operon Lac và hoàn thiện bài tập sau: +Khi môi trường không có đường lactozo, protein ức chêấ liên kêất với vùng... ………..đã ngăn cản sự liên kêất của enzim…………………..với vùng……………. ……………do đó ngăn cản quá trình phiên mã làm cho gen cấấu trúc ………… +Khi môi trường có đường lactozo, protein ức chêấ…… liên kêất với vùng... ………..đã ngăn cản sự liên kêất của enzim…………………..với vùng……………. ……………do đó ngăn cản quá trình phiên mã làm cho gen cấấu trúc ………… Cấu hỏi khăấc sấu kiêấn thức 1. Tác nhấn nào quyêất định tới sự đóng, mở của cụm gen cấấu trúc? 2. Tại sao ở gen điêều hòa, vùng điêều hòa không có vùng promoter? 15 Hệ thôấng cấu hỏi Câu 1. Một phân tử ADN của vi khuẩn có tổng số 35.107 chu kì xoắn. Phân tử ADN này tự nhân đôi liên tiếp 3 lần. Hãy xác định: a. Số liên kết cộng hoá trị (phôtphoeste) được hình thành giữa các nuclêôtit trong quá trình tự nhân đôi? b. Số đoạn mồi được tổng hợp. Biết rằng mỗi đoạn Okazaki có độ dài trung bình 1000 nuclêôtit. c. Vì sao trong quá trình tự nhân đôi của ADN lại cần phải có đoạn mồi? 16 Câu 2. Theo mô hình điều hoà hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ, hãy cho biết: Khi nào thì gen phiên mã, khi nào thì gen không phiên mã? Câu 3. Nguyên tắc ngược chiều thể hiện như thế nào trong cấu trúc và cơ chế di truyền? Câu 4. Tại sao chiều của mạch polinucleotit phải nhất thiết theo chiều 5’  3’? Cầu 5. Mã di truyền có đặc điểm gì ? Câu 6. Nguyãn tàõc bäø sung theo càûp giæîa caïc bazå nitric thãø hiãûn nhæ thãú naìo trong cáúu truïc vaì cå chãú phán tæí cuía sæû di truyãön? Câu 7. Trãn mäüt phán tæí mARN coï mäüt riboxom cuìng tham gia giaíi maî, træåüt mäüt láön khäng làûp laûi, âaî giaíi phoïng ra mäi træåìng bãn ngoaìi 2490 phán tæí næåïc do sæû hçnh thaình liãn kãút peptit. Täøng säú axit amin tham gia quaï trçnh giaíi maî cuía caïc riboxom laì 2495. a. Tçm chiãöu daìi cuía gen tæång æïng. b. Nãúu gen âoï coï 3900 liãn kãút hyâro thç tyí lãû pháön tràm tæìng loaûi Nu cuía gen laì bao nhiãu? Cáu 8.Vç sao noïi ADN laì cå såí váût cháút chuí yãúu cuía hiãûn tæåüng DT åí cáúp âäü phán tæí? Câu 9. Mäüt phán tæí mARN coï chiãöu daìi 5100A 0, coï 7riboxom tham gia giaíi maî, khoaíng caïch âãöu nhau, træåüt mäüt láön khäng làûp laûi. a. Täøng säú phán tæí næåïc giaíi phoïng trong quaï trçnh giaíi maî. b. Nãúu thåìi gian giaíi maî caïc riboxom máút 107,2s thç khoaíng caïch âãöugiæîa 2 riboxom laì bao nhiãu A 0? Biãút ràòng thåìi gian giaíi maî mäüt axit amin laì 0,2s. Cáu 10. Phán biãût sæû maî hoïa bäü ba vaì bäü ba maî hoïa. Cáu 11. Mäúi quan hãû giæîa ADN vaì protein trong cáúu truïc vaì trong cå chãú di truyãön. 17 Cáu 12. Nhæîng âàûc âiãøm vãö cáúu truïc cuía phán tæí ADN âãø baío âaím noï giæî âæåüc thäng tin di truyãön. Cáu 13. Nhæîng âiãøm khaïc nhau cå baín giæîa quaï trçnh täøng håüp ADN vaì quaï trçnh täøng håüp ARN. Cáu 14. Âàûc âiãøm cuía maî di truyãön. Cáu 15. Khi tARN váûn chuyãøn axit amin thç: a. Âáöu naìo cuía tARN (3' hay 5') gàõn våïi axit amin? b. Âáöu naìo cuía axit amin (NH2 hay COOH) gàõn våïi tARN? Cáu 16.Vç sao chiãöu cuía maûch polinucleotit âæåüc âaïnh theo chiãöu 5' 3'? Cáu 17. Haîy giaíi thêch taûi sao ADN åí caïc sinh váût coï nhán chuáøn thæåìng bãön væîng hån nhiãöu so våïi táút caí caïc loaûi ARN. Cáu 18. Nhiãût âäü maì åí âoï phán tæí ADN maûch keïp bë taïch thaình 2 såüi goüi laì nhiãût âäü "noïng chaíy" . Haîy cho biãút caïc âoaûn ADN coï cáúu truïc nhæ thãú naìo thç nhiãût noïng chaíy cao vaì ngæåüc laû? Cáu 19. Trong caïc loaûi ARN, loaûi naìo âa daûng nháút? Vç sao? Loaûi naìo chiãúm tyí lãû cao nháút? Vç sao? Cáu 20. Khi phán têch thaình pháön hoïa hoüc ADN cuía mäüt loaûi virut, ngæåìi ta thu âæåüc kãút quaí sau: A = 24%; T = 33%; G = 18%; X = 25%. Em coï nháûn xeït gç vãö ADN cuía loaûi viruït naìy? Cáu 21. Cơ sở vật chấất của hiện tượng di truyêền ở cấấp độ phấn tử là a. prôtêin. b. ARN c. axit nuclêic. d. ADN Cáu 22. Ở opêron Lac, khi có đường lactôzơ thì quá trình phiên mã diêẫn ra vì lactôzơ găấn với a. chấất ức chêấ làm cho nó bị bấất hoạt b. vùng vận hành, kích hoạt vùng vận hành. 18 c. enzim ARN pôlimêraza làm kích hoạt enzim phấn giải đường. d. prôtêin điêều hoà làm kích hoạt tổng hợp prôtêin Câu 23. Thãú naìo laì maî gäúc, maî sao, âäúi maî? Mäúi quan hãû chuïng nhæ thãú naìo? Cho vê duû. Riboxom dëch chuyãøn nhæ thãú naìo trãn mARN? 19 20