Tài liệu Skkn phương pháp giải các bài tập biến dị chương trình sinh học 9

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH CHƯƠNG TRƯỜNG THCS CÁT VĂN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP BIẾN DỊ CHƯƠNG TRÌNH SINH HỌC 9 Giáo viên: Nguyễn Hoàng Chiến Tổ khoa học tự nhiên Năm học:2009 – 2010 1 PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ Qua thực tế giảng dạy tôi thấy học sinh thường gặp khó khăn khi giải các bài tập các quy luật di truyền, biến dị nói chung và các bài tập thuộc phần biến dị nói riêng là do: Kiến thức sinh học rất trừu tượng, mỗi dạng bài tập khác nhau đều đặc trưng riêng, không có sự liên quan về kĩ năng, phương pháp….Bên cạnh đó nội dung sách giáo khoa phổ thông không cung cấp cho các em những công thức cơ bản để giải bài tập. Một lí do khách quan hiện nay là học sinh không có hứng thú với môn sinh nên việc nắm chắc kiến thức lí thuyết, hiểu rõ công thức và giải đựơc bài tập là một việc rất khó khăn. Để các em có thể nắm chắc kiến thức, có kĩ năng cơ bản giải một số bài tập phần biến dị nên tôi thực hiện đề tài “ Phương pháp giải bài tập biến dị chương trình sinh học 9” Người thực hiện: Nguyễn Hoàng Chiến 2 PHẦN II: NỘI DUNG I.Thực trạng vấn đề: Qua kiểm tra giữa học kì hai, năm học 2009 – 2010 tại trường trung học cơ sở Cát Văn tôi thu đực kết quả như sau : Lớp Kết quả 9A 9B 9C 9C Giỏi 15% 0,5% 0% 1% Khá 30% 24% 20% 23% Trung bình 50% 50% 52% 48% Yếu 4% 20% 25% 23% Kém 1% 5,5% 3% 5% II. Nội dung thực hiện: 1. Đột biến gen: 1.1: Kiến thức lí thuyết a. Khái niệm Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc của gen, liên quan tới một hoặc một số cặp nuclêôtit, xảy ra tại một điểm nào đó của phân tử ADN. Thường gặp các dạng mất, thêm, thay thế, đảo vị trí một cặp nuclêôtit. b. Nguyên nhân và cơ chế phát sinh đột biến gen - Đột biến gen phát sinh do các tác nhân đột biến lý hoá trong ngoại cảnh hoặc gây rối loạn trong quá trình sinh lý, hoá sinh của tế bào gây nên những sai sót trong quá trình tự nhân đôi của ADN, hoặc làm đứt phân tử ADN, hoặc nối đoạn bị đứt vào ADN ở vị trí mới. - Đột biến gen không chỉ phụ thuộc vào loại tác nhân, cường độ, liều lượng của tác nhân mà còn tuỳ thuộc đặc điểm cấu trúc của gen. Có những gen bền vững, ít bị đột biến. Có những gen dễ đột biến, sinh ra nhiều alen. 3 - Sự biến đổi của 1 nuclêôtit nào đó thoạt đầu xảy ra trên một mạch của ADN dưới dạng tiền đột biến. Lúc này enzim sửa chữa có thể sửa sai làm cho tiền đột biến trở lại dạng ban đầu. Nếu sai sót không được sửa chữa thì qua lần tự sao tiếp theo nuclêôtit lắp sai sẽ liên kết với nuclêôtit bổ sung với nó làm phát sinh đột biến gen. c. Hậu quả của đột biến gen - Biến đổi trong dãy nuclêôtit của gen cấu trúc sẽ dẫn tới sự biến đổi trong cấu trúc của ARN thông tin và cuối cùng là sự biến đổi trong cấu trúc của prôtêin tương ứng. Đột biến thay thế hay đảo vị trí một cặp nuclêôtit chỉ ảnh hưởng tới một axit amin trong chuỗi pôlipeptit. Đột biến mất hoặc thêm một cặp nuclêôtit sẽ làm thay đổi các bộ ba mã hoá trên ADN từ điểm xảy ra đột biến cho đến cuối gen và do đó làm thay đổi cấu tạo của chuỗi pôlipeptit từ điểm có nuclêôtit bị mất hoặc thêm. Đột biến gen cấu trúc biểu hiện thành một biến đổi đột ngột gián đoạn về một hoặc một số tính trạng nào đó, trên một hoặc một số ít cá thể nào đó. - Đột biến gen gây rối loạn trong quá trình sinh tổng hợp prôtêin, đặc biệt là đột biến ở các gen quy định cấu trúc các enzim, cho nên đa số đột biến gen thường có hại cho cơ thể. Tuy nhiên, có những đột biến gen là trung tính (không có hại, cũng không có lợi), một số ít trường hợp là có lợi. d. Sự biểu hiện của đột biến gen - Đột biến gen khi đã phát sinh sẽ được "tái bản" qua cơ chế tự nhân đôi của ADN. - Nếu đột biến phát sinh trong giảm phân, nó sẽ xảy ra ở một tế bào sinh dục nào đó (đột biến giao tử), qua thụ tinh đi vào hợp tử. Nếu đó la` đột biến trội, nó sẽ biểu hiện trên kiểu hình của cơ thể mang đột biến đó. Nếu đó la` đột biến lặn, nó sẽ đi vào hợp tử trong cặp gen dị hợp và bị gen trội tương ứng át đi. Qua giao phối, đột biến lặn tiếp tục tồn tại trong quần thể ở trạng thái dị hợp và không biểu hiện. Nếu gặp tổ hợp đồng hợp thì nó mới biểu hiện thành kiểu hình. - Khi đột biến xảy ra trong nguyên phân, nó sẽ phát sinh trong một tế bào sinh dưỡng (đột biến xôma) rồi được nhân lên trong một mô, có thể biểu hiện ở một phần cơ thể, tạo nên thể khảm. Ví dụ trên một cây hoa giấy có những cành hoa trắng xen với những cành hoa đỏ. 4 - Đột biến xôma có thể được nhân lên bằng sinh sản sinh dưỡng nhưng không thể di truyền qua sinh sản hữu tính. e. Các dạng đột biến gen: - Mất một hay một số cặp nuclêôtít - Thay thế hay một hay một số căp nuclêôtít - Thêm một hay một số căp nuclêôtít - Đảo vị trí một hay một số căp nuclêôtít 1.2: Phương pháp giải: a. So sánh gen bình thường và gen Đột biến nhận thấy: Hai gen có số Nu không thay đổi → gen đột biến có thể biến đổi về thành phần và trình tự các Nu: - Đột biến thay thế kiểu đồng hoán hoặc dị hoán. + Thay thế kiểu đồng hoán: Thay thế 1 cặp A-T bằng 1 cặp G-X hoặc thay thế 1 cặp G-X bằng 1 cặp A-T + Thay thế kiểu dị hoán: Thay thế 1 cặp A-T bằng 1 cặp T-A hoặc thay thế 1 cặp G-X bằng 1 cặp X-G - Đột biến gen dạng đảo vị trí. b. So sánh gen bình thường và gen đột biến nhận thấy: Hai gen có số lượng từng loại Nu giống nhau → (không thay đổi về thành phần và số lượng Nu) → Gen ĐB có biến đổi về trình tự Nu: - ĐBG dạng thay thế kiểu dị hoán. - ĐBG dạng đảo vị trí. c. So sánh gen bình thường và gen đột biến nhận thấy: Hai gen có số lượng Nu giống nhau, hai gen khác nhau về thành phần từng loại Nu → ĐBG dạng thay thế kiểu đồng hoán. d. So sánh gen bình thường và gen đột biến nhận thấy: Hai gen có số lượng Nu chênh lệch nhau 1 cặp Nu: - ĐBG dạng thêm 1 cặp Nu - ĐBG dạng mất 1 cặp Nu d. Tỉ lệ gen đột biến: 5 - Gen tiền ĐB: Gen có biến đổi cấu trúc ở 1 mạch. Gen tiền ĐB có thể được enzim sữa chữa thành gen bình thường. - Gen ĐB: Gen có biến đổi 1 cặp Nu trên 2 mạch đơn. + Gen < nhân đôi > gen tiền ĐB nhân đôi > gen ĐB x=1 x=1 + Tỉ lệ gen đột biến = (Số gen ĐB : Tổng số gen tạo ra) .100 1.3 Bài tập vận dụng: Bài 1 Một cặp vợ chồng đều bị bạch tạng sinh ra được đứa con bình thường. Giải thích về hiện tượng này, ít nhất bằng hai cách khác nhau. Giải - do đột biến tế bào mầm xẩy ra. Alen gây bạch tạng là alen lặn bị đột biến thành alen kiểu dại quy định sự hình thành sắc tố bình thường - một khả năng nữa là một bên bố hoặc mẹ trong cơ chế chuyển hoá có một bước bị chặn lại. Nếu một người có kiểu gen AAbb và ngườin kia aaBB thì con là AaBb và có thể có mức độ đủ về cả hai enzym tạo sắc tố) Bài 2 Ở ruồi giấm, phân tử prôtêin biểu hiện tính trạng đột biến mắt trắng so với phân tử prôtêin biểu hiện tính trạng mắt đỏ thì kém 1 axit amin và có 2 axit amin mới. Hãy cho biết: a) Những biến đổi xảy ra trong gen qui định mắt đỏ. b) Gen qui định mắt đỏ dài hơn gen qui định mắt trắng bao nhiêu Ăngxtrông? c) Nếu gen mắt trắng ít hơn gen mắt đỏ 8 liên kết hiđrô, tự nhân đôi 4 lần thì nhu cầu từng loại nuclêôtit đòi hỏi môi trường nội bào cung cấp giảm đi bao nhiêu so với gen mắt đỏ? 6 Giải a) Những biến đổi xảy ra trong gen qui định mắt đỏ: Vì mất 1aa nhưng lại xuất hiện 2 aa mới vậy gen qui định mắt đỏ ĐB liên quan đến 3 bộ ba kế tiếp nhau. b) Gen qui định mắt đỏ dài hơn gen qui định mắt trắng 3 cặp nu tức: 3,4A0 x 3 =10,2A0 . c) 8 liên kết hiđrô là của 1 bộ 3 mã hóa vậy chỉ có thể là 2 G-X và 1 cặp A-T; Khi gen mắt trắng tự nhân đôi 4 lần thì nhu cầu từng loại nu đòi hỏi MT nội bào cung cấp giảm đi so với gen mắt đỏ là: G = X= 2 x (24 – 1) = 30 nu A = T = 15 nu. Bài 2 Mét gen ë vi khuÈn cã 3600 liªn kÕt H, tØ lª A+T = 1,5 G+X a. X¸c ®Þnh sè lîng từng lo¹i Nu cña gen. b.Mét ®ét biÕn x¶y ra trong vïng m· hãa cña gen trªn lµm cho chuçi axitamin do gen ®ét biÕn ®iÒu khiÓn tæng hîp cã 1 axit amin ®îc thay b»ng axit amin míi, c¸c axit amin cßn l¹i kh«ng thay ®æi so víi tríc ®ét biÕn. §ét biÕn trªn thuéc d¹ng nµo? Hướng dẫn giải: a. Số nu từng loại của gen : Theo bài ra: 2A + 3G = 3600 2A + 3G = 3600 2(A + T) = 3(G + X) => 2 A – 3G = 0 Ta có: A = T = 900 ( nu ) G = X = 600 (nu ) b. Vì đột biến xảy ra lam thay đổi 1 axit amin nên đột biến thuộc dạng thay thế một hay một số cặp nuclêôtít. 7 Bài 3 Một gen dài 0,408 µm. Do đột biến nên phần gen còn lại dài 0,40766 µm. a. Xác định dạng đột biến trên. b. Giả sử đoạn gen trên còn lại tự nhân đôi 2 lần thì môi trường phải cung cấp bao nhiêu nucleotit mỗi loại? cho biết đoạn gen còn lại có 2877 liên kết hiđrô. 2. Đột biến nhiễm sắc thể(NST) 2.1 Đột biến cấu trúc NST a. Khái niệm: Đột biến cấu trúc NST là những biến đổi trong cấu trúc NST * C¸c lo¹i: + Mất đoạn NST + Lặp đoạn NST + §ảo đoạn NST( 1800) + Chuyển đoạn NST b. Nguyên nhân phát sinh và tính chất của đột biến cấu trúc NST -Các tác nhân g©y §B vật lí và hoá học cña m«i trêng làm phá vỡ cấu trúc NST hoặc gây ra sự sắp xếp lại các đoạn của chúng. -TÝnh chÊt biÓu hiÖn: Di truyÒn, ®ét ngét ngÉu nhiªn, v« híng, kh«ng x¸c ®Þnh, mang tính c¸ thÓ riªng lÎ. §a sè cã h¹i. b. Bài tập vận dụng: Câu 1. Quan sát cấu trúc NST số 3 trên loài ruồi giấm, người ta phát hiện có sự sai khác về trật tự phân bố các đoạn trên NST như sau: - Nòi I. ABCDEGHIK - Nòi II. AGEDCBHIK - N òi III. AGEDIHBCK Đây là dạng đột biến nào? Tìm mối quan hệ phát sinh giữa 3 nòi này? 8 2.2 Đột biến số lượng NST: a. Đột biến thể dị bội NST: - Là ĐB xảy ra tại 1 hay 1 số cặp của NST. Có các dạng: thể 3 nhiễm (2n+1) ; thể 1 nhiễm (2n- 1); thể khuyết nhiễm (2n -2); thể đa nhiễm (2n + 2) - Cơ chế: Cơ thể 2n giảm phân ở 1 số tế bào sinh dục sơ khai có 1 hoặc 1 số cặp nào đó của NST không phân li tạo ra giao tử ĐB (n+1) hoặc (n-1) hoặc (n-2) P: 2n x 2n Gp: (n+1) (n-1) n F (hợp tử): 2n+1 F (hợp tử): 2n-1 NP   NP   thể 3 nhiễm thể 1 nhiễm b.Thể đa bội (3n hoặc 4n) - Thể đa bội là những biến đổi tronng toàn bộ cấu trúc NST, lớn hơn bội số 2n như: 3n, 4n, 5n, 6n… - Cơ chế: + Tế bào sôma 2n hoặc tế bào tiền phôi 2n, trong nguyên phân các NST không phân li tạo ra tế bào 4n, các tế bào 4n nguyên phân bình thường cho ra các tế bào con 4n… + TB xôma 2n TB xôma 4n NP (DB )    + TB tiền phôi 2n NP (DB )    NP   Mô, cơ quan 4n TB tiền phôi 4n NP   cơ thể 4n + Tế bào sinh dục 2n giảm phân, sự không phân li các NST trong 1 lần phân bào tạo ra giao tử đột biến 2n. Nếu giao tử 2n kết hợp giao tử 2n → hợp tử 4n P: 2n x 2n Gp: 2n 2n F(hợp tử) 4n → F (hợp tử) 4n NP   Cơ thể 4n Nếu giao tử 2n kết hợp giao tử n → hợp tử 3n P: 2n Gp: 2n x 2n n 9 F (hợp tử): 3n → F (hợp tử): 3n NP   Cơ thể 3n. 2.3Bài tập v ận dụng: Bài 1 ) Bé NST cña mét loµi thùc vËt cã hoa gåm 5 cÆp NST (kÝ hiÖu I, II, III, IV, V), khi kh¶o s¸t mét quÇn thÓ cña loµi nµy, ngêi ta ph¸t hiÖn 3 thÓ ®ét biÕn (kÝ hiÖu a, b, c). Ph©n tÝch bé NST cña 3 thÓ ®ét biÕn ®ã thu ®îc kÕt qu¶ sau: ThÓ ®ét biÕn Sè lîng NST ®Õm ®îc ë tõng cÆp I II III IV V a 3 3 3 3 3 b 3 2 2 2 2 c 1 2 2 2 2 a) X¸c ®Þnh tªn gäi cña c¸c thÓ ®ét biÕn trªn? Cho biÕt ®Æc ®iÓm cña thÓ ®ét biÕn a? b) Nªu c¬ chÕ h×nh thµnh thÓ ®ét biÕn c? a) Tªn gäi cña 3 thÓ ®ét biÕn Giải + ThÓ ®ét biÕn a cã 3n NST: ThÓ tam béi . + ThÓ ®ét biÕn b cã (2n + 1) NST: ThÓ dÞ béi (2n + 1) hay thÓ tam nhiÔm + ThÓ ®ét biÕn c cã (2n  1) NST: ThÓ dÞ béi (2n – 1) hay thÓ mét nhiÔm - §Æc ®iÓm cña thÓ ®ét biÕn a + TÕ bµo ®a béi cã sè lîng NST t¨ng gÊp béi, sè lîng ADN còng t¨ng t¬ng øng => thÓ ®a béi cã qu¸ tr×nh tæng hîp c¸c chÊt h÷u c¬ diÔn ra m¹nh mÏ h¬n => kÝch thíc tÕ bµo cña thÓ ®a béi lín, c¬ quan sinh dìng to, sinh trëng m¹nh vµ chèng chÞu tèt. + ThÓ ®a béi kh¸ phæ biÕn ë thùc vËt. b) C¬ chÕ h×nh thµnh thÓ ®ét biÕn c: + Trong gi¶m ph©n, cÆp NST sè 1 nh©n ®«i nhng kh«ng ph©n ly t¹o thµnh 2 lo¹i giao tö (n + 1) vµ (n – 1) NST 10 + Khi thô tinh, giao tö (n–1) kÕt hîp víi giao tö (n) t¹o thµnh hîp tö (2n–1) NST => ph¸t triÓn thµnh thÓ dÞ béi (2n – 1). Bài 2 Ở lúa, cho lai giữa hai cây lưỡng bội có kiểu gen AA và aa đời F 1 xuất hiện một cây có kiểu gen AAa. Kết quả phân tích hóa sinh cho thấy hàm lượng AND trong nhân tế bào sinh dưỡng của cây này gấp 1,5 lần so với tế bào sinh dưỡng ở cây lưỡng bội 2n. a/ Cây AAa thuộc dạng đột biến nào? Giải thích cơ chế tạo thành thể đột biến trên. b/ Muốn tạo giống lúa có năng suất cao, liệu chúng ta có thể sử dụng chất côsixin là tác nhân gây đột biến được không? Vì sao? Bài 3 Mét cÆp bè mÑ b×nh thêng ®· sinh mét con g¸i m¾c bÖnh Tícn¬. 1. Gi¶i thÝch vµ viÕt s¬ ®å c¬ chÕ ph¸t sinh trêng hîp trªn? 2. NÕu ngêi bè trong qu¸ tr×nh gi¶m ph©n, mét sè tÕ bµo cã hiÖn tîng cÆp nhiÔm s¾c thÓ giíi tÝnh kh«ng ph©n li ë lÇn ph©n bµo 2. X¸c ®Þnh nhiÔm s¾c thÓ giíi tÝnh cña c¸c lo¹i tinh trïng mµ ngêi ®ã cã thÓ t¹o ra? Gải Gi¶i thÝch: Mét trong hai c¬ thÓ bè mÑ gi¶m ph©n b×nh thêng ®· sinh giao tö mang nhiÔm s¾c thÓ giíi tÝnh X, c¬ thÓ kia gi¶m ph©n kh«ng b×nh thêng sinh giao tö kh«ng mang nhiÔm s¾c thÓ giíi tÝnh. Trong qu¸ tr×nh thô tinh sù kÕt hîp hai giao tö nµy ®· t¹o hîp tö 0X ph¸t triÓn thµnh c¬ thÓ m¾c bÖnh Tícn¬. S¬ ®å: P1: XX GP X F P2 : GP F x XY O OX (Tớcnơ) XX O x XY X OX (Tớcnơ) . 11 3.Một số bài tập tham khảo Bài 1: Trong gia đình, bố mẹ đều bình thường sinh đôi được người con trai bình thường và người con gái có biểu hiện hội chứng Đao. Cặp vợ chồng băn khoăn không hiểu lí do vì sao, bằng kiến thức đã học em hãy giải thích giúp họ. Bài 2: Mét loµi cã bé NST 2n = 10. Cã bao nhiªu NST ®îc dù ®o¸n ë thÓ mét nhiÔm, thÓ ba nhiÔm, thÓ 4 nhiÔm, thÓ 3 nhiÔm kÐp, thÓ kh«ng nhiÔm? III.KẾT LUẬN: * Kết luận - Việc áp dụng các kĩ năng giải bài tập thuộc phần biến dị ,chương trình sinh học 9 đã đem lại hiệu quả rõ qua kết quả học tập của học sinh.số hoc sinh đạt kết quả giỏi và kha tăng rõ rệt. 12 - Học sinh chi thực sự đạt được kết quả khi được trang bị đầy đủ kiến thức cũng như kĩ năng. Bao gồm kiến thức lí thuyết, các công thức cơ bản … - Trong quá trình thực hiện, với vốn kinh nghiệm giảng dạy con nhiều hạn chế chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Mong được sự góp ý của quý đồng nghiệp và các bạn. * Kiến nghị: Để đề tài thực sự đem lại kết quả tôi xin có một số kiến nghị như sau: - Ban giám hiệu, bộ phận thiết bị cần bổ sung một số tài liệu về phương pháp giải các bài tập di truyền, biến dị. - Vì thời lượng học chinh khoá không đủ để các em có thể tiếp cận với công thức, cách giải bài tập nên đề nghị BGH nhà trường triển khai cho các em học một số buổi đại trà để phụ đạo thêm cho các em. Giáo viên: Nguyến Hoàng Chiến 13