SKKN Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi

sáng kiến: “Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi” 

• Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục và Đào tạo. 
• Mô tả nội dung sáng kiến: Sinh học là môn học được lựa chọn trong nhóm môn khoa học tự nhiên ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp. Môn Sinh học hình thành, phát triển ở học sinh năng lực sinh học, đồng thời góp phần cùng các môn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất và năng lực chung.  

 Chương trình môn Sinh học vừa hệ thống hoá, củng cố kiến thức, phát triển kĩ năng và giá trị cốt lõi của sinh học đã được học ở giai đoạn giáo dục cơ bản; vừa giúp học sinh tìm hiểu sâu hơn các tri thức sinh học cốt lõi, các phương pháp nghiên cứu và ứng dụng sinh học, các nguyên lí và quy trình công nghệ sinh học thông qua các chủ đề: sinh học tế bào; sinh học phân tử; sinh học vi sinh vật; sinh lí thực vật; sinh lí động vật; di truyền học; tiến hoá và sinh thái học.  

Đối tượng nghiên cứu của sinh học là thế giới sinh vật gần gũi với đời sống hằng ngày của học sinh. Bản thân sinh học là khoa học thực nghiệm. Sự phát triển của sinh học đang ngày càng rút ngắn khoảng cách giữa kiến thức lí thuyết cơ bản với công nghệ ứng dụng. Kiến thức sách giáo khoa rất cơ bản chưa đủ để đáp ứng với việc luyện thi học sinh giỏi các cấp nhất là cách tiếp cận kiến thức hiện đại cập nhật hiện nay. Qua thực tiễn tìm hiểu đối tượng, kinh nghiệm 15 năm dạy học để đáp ứng yêu cầu bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia tôi đề xuất sáng kiến: “Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi”  nhằm hệ thống kiến thức chuyên sâu đồng thời cung cấp hệ thống câu hỏi luyện tập chủ đề phong phú giúp việc học tập và ôn luyện chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử hiệu quả. 

• Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: Học sinh học tập, ôn luyện nghiêm túc phục vụ thi học sinh giỏi. – Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác giả: Sáng kiến có mở rộng các nội dung các vấn đề lý thuyết so với chương trình sách giáo khoa đề cập để giúp học sinh so sánh những kiến thức liên quan xung quanh phần nghiên cứu từ đó học sinh tự đánh giá được tính chính xác, tính khoa học của những kiến thức đã học.  
• Đánh giá lợi ích thu được: Sáng kiến đã đem lại hiệu quả trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia. Học sinh hiểu rõ, sâu  bản chất lý thuyết và các kiến thức liên quan từ đó có nền tảng vững chắc để giải quyết các tình huống đa dạng của đề thi học sinh giỏi đề ra. 

Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật và hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật. 

1. MÔ TẢ SÁNG KIẾN: 

• Tình trạng các giải pháp đã biết  

 Sinh học là môn học được lựa chọn trong nhóm môn khoa học tự nhiên ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp. Môn Sinh học hình thành, phát triển ở học sinh năng lực sinh học, đồng thời góp phần cùng các môn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất và năng lực chung.  

 Chương trình môn Sinh học vừa hệ thống hoá, củng cố kiến thức, phát triển kĩ năng và giá trị cốt lõi của sinh học đã được học ở giai đoạn giáo dục cơ bản; vừa giúp học sinh tìm hiểu sâu hơn các tri thức sinh học cốt lõi, các phương pháp nghiên cứu và ứng dụng sinh học, các nguyên lí và quy trình công nghệ sinh học thông qua các chủ đề: sinh học tế bào; sinh học phân tử; sinh học vi sinh vật; sinh lí thực vật; sinh lí động vật; di truyền học; tiến hoá và sinh thái học.  

Đối tượng nghiên cứu của sinh học là thế giới sinh vật gần gũi với đời sống hằng ngày của học sinh. Bản thân sinh học là khoa học thực nghiệm. Sự phát triển của sinh học đang ngày càng rút ngắn khoảng cách giữa kiến thức lí thuyết cơ bản với công nghệ ứng dụng. Kiến thức sách giáo khoa rất cơ bản chưa đủ để đáp ứng với việc luyện thi học sinh giỏi các cấp nhất là cách tiếp cận kiến thức hiện đại cập nhật hiện nay. Qua thực tiễn tìm hiểu đối tượng, kinh nghiệm gần 15 năm dạy học để đáp ứng yêu cầu bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia tôi đề xuất sáng kiến: “Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi”  nhằm hệ thống kiến thức chuyên sâu đồng thời cung cấp hệ thống câu hỏi luyện tập chủ đề phong phú giúp việc học tập và ôn luyện chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử hiệu quả. 

• Nội dung (các) giải pháp đề nghị công nhận là sáng kiến: 

• Mục đích của giải pháp: Xây dựng có tính hệ thống nội dung lý thuyết và các câu hỏi chuyên sâu đa dạng các tình huống nhằm giúp học sinh ôn thi học sinh giỏi các cấp bậc THPT.  

• Tính mới của giải pháp: 

1. 1. • Xây dựng hệ thống lý thuyết chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử đầy đủ, hình minh họa cơ chế rõ ràng, dễ hiểu phù hợp mục tiêu bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia. 
      • Xây dựng, sưu tầm hệ thống câu hỏi ôn luyện phong phú giúp dạy học và ôn luyện hiệu quả.  2.3. Nội dung giải pháp  

PHẦN A. LÝ THUYẾT PHẦN CƠ SỞ VẬT CHẤT, CƠ CHẾ DI TRUYỀN CẤP ĐỘ PHÂN TỬ 

1. Bằng chứng chứng minh Axit nucleic là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử. 

* Tiêu chuẩn của vật liệu di truyền – Chứa đựng thông tin di truyền. 

• Truyền đạt thông tin di truyền. 
• Biến đổi thông tin di truyền. 

=> Vật liệu di truyền là nucleic acid 

• ADN là vật liệu di truyền của vi khuẩn, virus. 
• ARN là vật liệu di truyền của virus. 
• ADN là vật liệu di truyền của sinh vật nhân thực. 

Chứng minh bằng các thí nghiệm: 

• Thí nghiệm chứng minh hiện tượng biến nạp của vi khuẩn (Griffith, 1928) 

* Streptococcuspneumnae: Phế cầu khuẩn gây viêm phổi 

+ Chủng độc (S, smooth): khuẩn lạc trơn, gây chết chuột 

+ Chủng lành (R, rough): khuẩn lạc thô, không gây chết chuột 

+ Đun diệt chủng độc, tiêm vào chuột: chuột sống 

+ Đun diệt chủng độc, trộn với chủng lành, tiêm vào chuột: chuột chết 

⇨ Kết luận: tế bào chủng độc chết đã truyền tính gây bệnh cho chủng lành * Biến nạp (transformation): 

+ Griffith: Hiện tượng truyền tính gây bệnh từ vi khuẩn độc sang vi khuẩn lành 

+ Sự tiếp nhận DNA trần bởi tế bào nhận 

• Thí nghiệm chứng minh nhân tố biến nạp là ADN (Avery, Loeod, Carty, 1944) 

– Chủng độc chết được xử lý bằng các enzyme khác nhau trước khi trộn với chủng lành và tiêm vào chuột:  + Xử lý bằng Protease (thủy phân protein): chuột chết 

+ Xử lý bằng Ribonuclease (thủy phân RNA): chuột chết 

+ Xử lý bằng Endonuclease (thủy phân DNA): chuột sống 

+ Trộn DNA từ chủng độc chết với chủng lành, tiêm vào chuột: chuột chết 

⇨ Kết luận: DNA là vật liệu truyền di truyền ở hiện tượng 

biến nạp  

* Sự xâm nhập và nhân bản của bacteriophage ở vi khuẩn 

• Phage (Bacteriophage, thực khuẩn thể, virút của vi khuẩn) – Phage T2: 

  + Vỏ protein bên ngoài   + DNA bên trong 

• Phage T2 xâm nhiễm vi khuẩn E. coli 

+ Gắn lên bề mặt vi khuẩn  

  + Chuyển vật chất vào vi khuẩn  + Làm tan vi khuẩn và phóng thích k100 phage mới 

⇨ Protein hay DNA được chuyển vào E. coli? 

3. Thí nghiệm chứng minh vật liệu do phage bơm vào vi khuẩn là ADN (Hershey, Chase, 1952). 

• Đánh dấu protein của phage bằng S35 và DNA của phage bằng P32 bằng cách nhiễm phage lên E. coli nuôi trong môi trường có chứa chất dinh dưỡng mang P32 và S35 
• Phage được sinh ra có protein mang S35 và DNA mang P32 
• Nhiễm phage đã đánh dấu S35 và P32 lên E. coli nuôi trong môi trường không chứ  đồng vị phóng xạ 
• Tách phần gắn của phage lên bề mặt E. coli bằng cách lắc mạnh 
• Ly tâm để làm lắng E. coli ở đáy ống ly tâm 
• Thu E. coli ở cặn lắng (cặn ly tâm, precipitant) đáy ống ly tâm và thu dịch không lắng tủa (dịch nỗi, supernatant) chứa phage. 
• Xác định hàm lượng đồng vị phóng xạ S35 và P32 lên ở trong E. coli và trong dịch nỗi: 

+ Tế bào E. coli chứa 70% tổng P32, rất ít S35. 

 + Dịch nỗi chứa 80% tổng S35 , rất ít P32 ⇨ Kết luận: 

• DNA của phage được chuyển vào trong tế bào E. coli, cho phép nhân bản tạo nhiều phage mới trong tế bào E. coli 

Vật chất di truyền của phage là DNA.