Giáo án Sinh học 12 bài 1: Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

CHƯƠNG 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

            - 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 (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.

Hoạt 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 gene 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	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).
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 trên 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	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 - 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? - 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	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. - 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.

VI. 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:

A. 20	B. 61
C. 32	D. 64

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

..............Xem online hoặc tải về máy..............

Để tham khảo nội dung còn lại của giáo án Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN, và các giáo án tiếp theo, quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải tài liệu về máy.

Ngoài ra, để quá trình soạn bài giảng thuận tiện hơn, quý thầy cô có thể tham khảo:

• Bài giảng Sinh học 12 bài 1: Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN  với hệ với hệ thống kiến thức được xây dựng rõ ràng, chi tiết về gen, cấu trúc của một gen cấu trúc, các diễn biến chính trong quá trình nhân đôi ADN cùng với đó là các hình ảnh minh họa cụ thể về cấu trúc của gen cấu trúc, video về quá trình nhân đôi ADN giúp học sinh nắm bắt kiến thức dễ dàng hơn sẽ hỗ trợ tích cực cho công tác soạn bài của quí thầy cô.
• Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm đi từ dễ đến khó xoay quanh kiến thức về gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN sẽ giúp quí thầy cô hoàn thiện hơn bài giảng của mình.
• Bên cạnh đó, bài tập SGK có lời giải chi tiết, rõ ràng sẽ giúp quí thầy cô thuận tiện hơn trong việc giải đáp các câu hỏi cũng như bài tập cho học sinh.

Ngoài ra, Tailieu.vn cũng xin giới thiệu đến quí thầy cô Giáo án sinh học 12 bài 2: Phiên mã, dịch mã để hỗ trợ quí thầy cô trong công tác soạn giáo án bài tiếp theo.