Bài 1: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI ADN (1tiết) Tuần: ……… Tiết : ……… I. MỤC TIÊU BÀI GIẢNG: 1. Về nội dung: học sinh cần - Trình bày được khái niệm và mơ tả bằng sơ đồ cấu trúc chung của gen - Trình bày được khái niệm mã di truyền và các đặc điểm chung của nó - Giải thích được tại sao mã di truyền phải là mã bộ 3 và các đặc điểm của mã di truyền - Từ mơ hình tái bản ADN, mơ tả được các bước của qui trình tự nhân đơi ADN làm cơ sở cho q trình tự nhân đơi NST 2. Về kỹ năng: - Học sinh có thể giải được bài tập liên quan đến q trình tự nhân đơi ADN - Rèn luyện và phát triển tư duy, phân tích, khái qt hố 3. Về thái độ: - Khẳng định lại mọi sinh vật đều có 1 nguồn gốc chung, con người khơng phải do đấng tối cao tạo ra - Quan điểm duy vật biện chứng II. PHƯƠNG PHÁP, PHƯƠNG TIỆN : 1. Phương tiện: + Giáo viên: Tranh phóng to bảng 1, hình 1.2 SGK, tranh từng bước nhỏ trong cơ chế tự nhân đơi ADN. Sơ đồ mơ hình gen cấu trúc, phiếu học tập + Học sinh: Xem lại bài 5 SGK lớp 10 2. Phương pháp: Hỏi – đáp, Diễn giảng, thảo luận nhóm, giải quyết tình huống III. NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP: 1. Ổn định lớp - kiểm tra bài cũ: 2. Dạy bài mới: NỘI DUNG BÀI HỌC HOẠT ĐỘNG DẠY HOẠT ĐỘNG HỌC I. GEN 1. Khái niệm: - Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thơng tin mã hố 1 chuỗi polipolipeptit hay một phân tử ARN. 2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc: Gen cấu trúc mã hố Protein có đặc điểm: - Chiều mạch gốc : 3’ – 5’ - Gồm 3 vùng trình tự nucleotit + Vùng điều hồ + Vùng cấu trúc + Vùng kết thúc o Gen là gì? o Ngun tắc cấu tạo của gen? o Đơn phân của ADN là gì? Hoạt động 1: Quan sát hình 1.1 và trả lời vào phiếu học tập: o Chiều của mạch gốc? o Gen cấu trúc mã hố Protein gồm mấy vùng? o Cho biết vị trí và vai trò của từng vùng.  Là 1 đoạn phân tử ADN  Đa phân (polime) do nhiều đơn phân (monome) tạo thành  A, T, G, X  Chiều 3’ – 5’  3 vùng: Vùng Vị trí Vai trò Điều hồ Đầu 3’ • Giúp ARN polimeraza nhận biết và liên kết để khởi động Trang 1.1 o Từ đặc điểm của vùng mã hóa của SV nhân sơ và SV nhân thực, cho biết : + Gen phân mảnh là gì? + Thế nào là gen không phân mảnh? phiên mã • Điều hoà quá trình phiên mã Mã hoá Giữa gen • Mang thông tin mã hoá axit amin Kết thúc Đầu 5’ • Mang tín hiệu kết thúc phiên mã Gen Sinh vật Đặc điểm Không phân mảnh Nhân sơ Vùng mã hoá liên tục, không có inxtron Phân mảnh Nhân thực Vùng mã hoá axit amin (exon), xen kẽ là đoạn không mã hoá (inxtron) II. MÃ DI TRUYỀN 1. Khái niệm: - Mã di truyền là trình tự các nucleotit trong gen qui định trình tự các aa trong Protein - Cứ 3 nu đứng kế tiếp nhau qui định 1 aa 2. Mã di truyền là mã bộ 3: - Có 64 bộ ba, mã hoá cho 20 loại axit amin - Gen giữ thông tin di truyền dạng mã di truyền, phiên mã sang mARN, dịch mã thành trình tự aa trên polipeptit 3. Đặc điểm chung của mã di truyền: (SGK) - MDT Được đọc từ 1 điểm xác định và liên tục, không gối lên nhau - MDT Có tính đặc hiệu (1 bộ 3 chỉ mã hoá cho 1 aa) - Chỉ có 1 bộ 3 mở đầu mã hoá aa mở đầu AUG (methionin) - Có 3 bộ 3 kết thúc không mã hoá cho aa ( UAA, UAG, UGA). - MDT mang tính thoái hoá: nhiều bộ 3 cùng xác định 1 aa (trừ AUG-Methionin & UGG- Triptophan) - MDT có tính phổ biến vì tất o Mã di truyền là gì? Vai trò của MDT? Tình huống: Gen được cấu tạo từ các nucleôtit, Protein được cấu tạo từ các axit amin. vậy làm sao gen qui định tổng hợp protein được? Hoạt động 2: Thảo luận nhóm: Chứng minh và giải thích tại sao mã di truyền lại là mã bộ 3 mà k là mã bộ 1, bộ 2? o Hướng dẫn HS xem và khai thác bảng mã di truyền.  Cứ 3 nu đứng liền nhau mã hoá 1 aa  Gen có 4 loại nu là ATGX - Có tất cả 20 loại aa - Nếu mã di truyền do 1 nu qui định (mã bộ1), vậy có tối đa 4 1 = 4 bộ mã - Nếu mã di truyền do 2 nu qui định (mã bộ 2), vậy có tối đa 4 2 = 16 bộ mã - Nếu mã di truyền là mã bộ 3 sẽ có 4 3 = 64 bộ mã - Vậy mã di truyền phải là bộ 3 mới có đủ bộ mã để mã hoá cho 20 loại aa. Trang 1.2 cả các sinh vật đều dùng chung 1 mã di truyền) III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN (TÁI BẢN ADN) - Thời điểm: Khi các NST còn duỗi xoắn của pha S – kì trung gian - Vị trí : Tại nhân tế bào - Enzim: (bảng trong PHT) - Thành phần: + ADN mẹ + Các loại enzim + Các nu tự do + Đoạn mồi Primer + Năng lượng ATP - Nguyên tắc tổng hợp: + NTBS: A chỉ lkết với T, G chỉ lkết với X - NT bán bảo tồn (toàn): mỗi phân tử ADN được tạo thành thì 1 mạch là mới được tổng hợp, mạch kia là của ADN ban đầu - Diễn biến (Hình 2.1 SGK) + Bước 1: Tháo xoắn ADN + Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới Hoạt động 3: hãy cho biết: o Quá trình tái bản ADN xảy ra vào thời điểm nào? o Xảy ra ở đâu? o Dựa vào bảng 3 :các enzim tham gia quá trình tái bản ADN và vai trò của chúng, hãy điền tên các loại Enzim vào chô trống cho phù hợp o Kể các thành phần tham gia quá trình tái bản ADN o 2 nguyên tắc quan trọng trong quá trình tái bản ADN o Trình bày 3 bước của quá trình tái bản ADN: - Bước 1: Hiện tượng duỗi xoắn: do tác dụng của enzim tháo xoắn, ADN tháo xoắn, các liên kết Hidro đứ t và 2 sợi đơn tách nhau dần. Các enzim SSB bám trên từng sợi đơn mới tách ra và giữ chúng ở trạng thái sợi đơn mở xoắn - Bước 2: Hình thành 2 mạch Polinu mới: Mỗi sợi đơn ADN tách nhau và trở thành 1mạch khuôn, dưới tác dụng của enzim ADN-polimeraza, các nu tự do của môi trường nội bào liên kết với các nu trên 2 Enzim Vai trò Redulaza Tách 2 mạch đơn ADN tạo thành chạc chữ Y, lộ mạch khuôn ARN – Polimeraza (Primaza ở nhân sơ) Khởi động (mồi Primer) tạo yếu tố mồi, là 1 đoạn ARN rất ngắn ADN – Polimeraza I Khử đoạn mồi và thay các nu của đoạn mồi bằng các nu tự do ADN – Polimeraza II Xác định điểm khởi đầu và kết thúc mỗi phân đoạn ADN mới tổng hợp ADN – Polimeraza III Lắp ráp các nu tự do theo NTBS với mỗi mạch khuôn của ADN ADN - Ligaza (nối) Nối các đoạn Okazaki SSB Bám vào các chạc tái bản để giữ chạc chữ Y ko cho chúng tái tạo liên kết trong quá trình tái bản Trang 1.3 + Bước 3: Hai phân tử ADN được tạo thành - Kết quả: từ 1 ADN mẹ tạo ra 2 phân tử ADN con giống nhau và giống ADN mẹ về trình tự các cặp nucleotit. - Ý nghĩa: Quá trình tái bản ADN là 1 cơ chế đảm bảo cấu trúc đặc trưng của mỗi phân tử ADN trong nhân tế bào không đổi, chính vì vậy đã duy trì sự ổn định thông tin di truyền của mỗi loài qua các thế hệ. sợi khuôn theo NTBS - Bước 3: Hai phân tử ADN mới được tạo thành: Ở mỗi mạch đơn mới, các nu liên kết nhau theo chiều 5’ – 3’, ngược với chiều sợi khuôn. + 1 sợi khuôn nhờ đoạn Enzim mồi liên kết vào và tạo thành mạch đơn mới liên tục - 1 sợi khuôn liên kết tạo thành từng đoạn theo hướng ngược lại (đoạn Okazaki) sau đó các đoạn này được Enzim ligaza nối lại với nhau. Nhờ Emzim Polinmeraza 1 Khử đoạn mồi và thay các nu của đoạn mồi bằng các nu tự do 3. Củng cố: - Trên phân tử ADN, mạch mã gốc có chiều nào? 3’ – 5’ - Chiều của mạch mới được tổng hợp sẽ có chiều nào? tại sao? Chiều 5’ – 3’ vì Cấu trúc ADN là chuỗi xoắn kép ngược chiều nhau. mạch gốc 3’ – 5’ thì mạch bổ sung mới được tổng hợp phải có chiều 5’ – 3’ - Tại sao quá trình nhân đôi ADN lại diễn ra liên tục trên mạch gốc và gián đoạn trên mạch còn lại? Vì chạc chữ Y được mở từ phía ngoài vào dần dần, để rút ngắn thời gian nên mạch 5’ – 3’ sẽ được tổng hợp gián đoạn theo nhịp độ của quá trình duỗi xoắn ADN. 4. Dặn dò: Học bài và xem lại bài 5, 6 SGK sinh học 10. Trang 1.4 Bài 1: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI ADN PHIẾU HỌC TẬP BẢNG 1: Các vùng trên gen cấu trúc Vùng Vị trí Vai trò Điều hồ • • Mã hố • Kết thúc • BẢNG 2: phân biệt gen phân mảnh và gen khơng phân mảnh Gen Sinh vật Đặc điểm Nhân sơ • Nhân thực • BẢNG 3: Các loại enzim dùng trong tái bản ADN: ENZIM VAI TRỊ Redulaza Tách 2 mạch đơn ADN tạo thành chạc chữ Y, lộ mạch khn ARN – Polimeraza (Primaza ở nhân sơ) Khởi động (mồi Primer) tạo yếu tố mồi, là 1 đoạn ARN rất ngắn ADN – Polimeraza I Khử đoạn mồi và thay các nu của đoạn mồi bằng các nu tự do ADN – Polimeraza II Xác định điểm khởi đầu và kết thúc mỗi phân đoạn ADN mới tổng hợp ADN – Polimeraza III Lắp ráp các nu tự do theo NTBS với mỗi mạch khn của ADN ADN - Ligaza (nối) Nối các đoạn Okazaki SSB Bám vào các chạc tái bản để giữ chạc chữ Y ko cho chúng tái tạo liên kết trong q trình tái bản Trang 1.5  Dựa vào bảng 3 : vai trò của các loại enzim trong quá trình tái bản ADN. Hãy điền tên các loại enzim vào chỗ trống cho phù hợp. - Bước 1: Hiện tượng duỗi xoắn: do tác dụng của enzim tháo xoắn, ADN tháo xoắn, các liên kết Hidro đứt và 2 sợi đơn tách nhau dần. Các enzim SSB bám trên từng sợi đơn mới tách ra và giữ chúng ở trạng thái sợi đơn mở xoắn - Bước 2: Hình thành 2 mạch Polinucleôtit mới: Mỗi sợi đơn ADN tách nhau và trở thành 1mạch khuôn, dưới tác dụng của enzim ADN-polimeraza, các nu tự do của môi trường nội bào liên kết với các nu trên 2 sợi khuôn theo NTBS - Bước 3: Hai phân tử ADN mới được tạo thành: Ở mỗi mạch đơn mới, các nu liên kết nhau theo chiều 5’ – 3’, ngược với chiều sợi khuôn. + 1 sợi khuôn nhờ đoạn Enzim mồi liên kết vào và tạo thành mạch đơn mới liên tục - 1 sợi khuôn liên kết tạo thành từng đoạn theo hướng ngược lại (đoạn Okazaki) sau đó các đoạn này được Enzim ligaza nối lại với nhau. Nhờ Emzim Polinmeraza 1 khử đoạn mồi và thay các nucleotit của đoạn mồi bằng các nu tự do.  Dựa vào bảng 3 : vai trò của các loại enzim trong quá trình tái bản ADN. Hãy điền tên các loại enzim vào chỗ trống cho phù hợp. - Bước 1: Hiện tượng duỗi xoắn: do tác dụng của ……(1)…… , ADN tháo xoắn, các liên kết Hidro đứt và 2 sợi đơn tách nhau dần. Các …………(2)……… bám trên từng sợi đơn mới tách ra và giữ chúng ở trạng thái sợi đơn mở xoắn - Bước 2: Hình thành 2 mạch Polinucleotit mới: Mỗi sợi đơn ADN tách nhau và trở thành 1mạch khuôn, dưới tác dụng của các ………(3)………. các nu tự do của môi trường nội bào liên kết với các nu trên 2 sợi khuôn theo NTBS - Bước 3: Hai phân tử ADN mới được tạo thành: Ở mỗi mạch đơn mới, các nu liên kết nhau theo chiều 5’ – 3’, ngược với chiều sợi khuôn. + 1 sợi khuôn nhờ đoạn ………(4)………liên kết vào và tạo thành mạch đơn mới liên tục - 1 sợi khuôn liên kết tạo thành từng đoạn theo hướng ngược lại (đoạn Okazaki) sau đó các đoạn này được ………(5)……… . nối lại với nhau. Nhờ ………(6)………đoạn mồi và thay các nu của đoạn mồi bằng các nu tự do Trang 1.6 Bài 1: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI ADN PHIẾU TRẢ LỜI BẢNG 1: Các vùng trên gen cấu trúc Vùng Vị trí Vai trò Điều hồ Đầu 3’ • Giúp ARN polimeraza nhận biết và liên kết để khởi động phiên mã • Điều hồ q trình phiên mã Mã hố Giữa gen • Mang thơng tin mã hố axit amin Kết thúc Đầu 5’ • Mang tín hiệu kết thúc phiên mã BẢNG 2: phân biệt gen phân mảnh và gen khơng phân mảnh Gen Sinh vật Đặc điểm Khơng phân mảnh Nhân sơ Vùng mã hố liên tục, khơng có inxtron Phân mảnh Nhân thực Vùng mã hố axit amin (exon), xen kẽ là đoạn khơng mã hố (inxtron) BẢNG 3: Các loại enzim dùng trong tái bản ADN ENZIM VAI TRỊ Redulaza Tách 2 mạch đơn ADN tạo thành chạc chữ Y, lộ mạch khn ARN – Polimeraza (Primaza ở nhân sơ) Khởi động (mồi Primer) tạo yếu tố mồi, là 1 đoạn ARN rất ngắn ADN – Polimeraza I Khử đoạn mồi và thay các nu của đoạn mồi bằng các nu tự do ADN – Polimeraza II Xác định điểm khởi đầu và kết thúc mỗi phân đoạn ADN mới tổng hợp ADN – Polimeraza III Lắp ráp các nu tự do theo NTBS với mỗi mạch khn của ADN ADN - Ligaza (nối) Nối các đoạn Okazaki SSB Bám vào các chạc tái bản để giữ chạc chữ Y ko cho chúng tái tạo liên kết trong q trình tái bản Trang 1.7 Bài 1: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI ADN BÀI SOẠN BỔ SUNG I. GEN: 1. Khái niệm: - Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thơng tin mã hố 1 chuỗi polipolipeptit hay một phân tử ARN. Ví dụ: SGK 2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc: Gen cấu trúc mã hố Protein có đặc điểm: - Chiều mạch gốc : 3’ – 5’ - Gồm 3 vùng trình tự nucleotit + Vùng điều hồ + Vùng cấu trúc + Vùng kết thúc - ADN được cấu tạo theo ngun tắc đa phân (polime) do nhiều đơn phân (monome) tạo thành. - Đơn phân của ADN có 4 loại là A, T, G, X. - Vai trò và vị trí 3 vùng của gen cấu trúc: Vùng Vị trí Vai trò Điều hồ Đầu 3’ • Giúp ARN polimeraza nhận biết và liên kết để khởi động phiên mã • Điều hồ q trình phiên mã Mã hố Giữa gen • Mang thơng tin mã hố axit amin Kết thúc Đầu 5’ • Mang tín hiệu kết thúc phiên mã - Gen cấu trúc phân mảnh và khơng phân mảnh Gen Sinh vật Đặc điểm Khơng phân mảnh Nhân sơ Vùng mã hố liên tục, khơng có inxtron Phân mảnh Nhân thực Vùng mã hố axit amin (exon), xen kẽ là đoạn khơng mã hố (inxtron) II. MÃ DI TRUYỀN: 1. Khái niệm: - Mã di truyền là trình tự các nucleotit trong gen qui định trình tự các aa trong Protein - Cứ 3 nu đứng kế tiếp nhau qui định 1 aa 2. Mã di truyền là mã bộ 3: - Có 64 bộ ba, mã hố cho 20 loại axit amin - Gen giữ thơng tin di truyền dạng mã di truyền, phiên mã sang mARN, dịch mã thành trình tự aa trên polipeptit Gen có 4 loại nu là ATGX - Có tất cả 20 loại aa - Nếu mã di truyền do 1 nu qui định (mã bộ1), vậy có tối đa 4 1 = 4 bộ mã - Nếu mã di truyền do 2 nu qui định (mã bộ 2), vậy có tối đa 4 2 = 16 bộ mã - Nếu mã di truyền là mã bộ 3 sẽ có 4 3 = 64 bộ mã Vậy mã di truyền phải là bộ 3 mới có đủ bộ mã Trang 1.8 3. Đặc điểm chung của mã di truyền: - MDT Được đọc từ 1 điểm xác định và liên tục, không gối lên nhau - MDT Có tính đặc hiệu (1 bộ 3 chỉ mã hoá cho 1 aa) - Chỉ có 1 bộ 3 mở đầu mã hoá aa mở đầu AUG (methionin) - Có 3 bộ 3 kết thúc không mã hoá cho aa (UAA, UAG, UGA). - MDT mang tính thoái hoá: nhiều bộ 3 cùng xác định 1 aa (trừ AUG-Methionin & UGG- Triptophan) MDT có tính phổ biến vì tất cả các sinh vật đều dùng chung 1 mã di truyền) để mã hoá cho 20 loại aa. III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN (TÁI BẢN ADN): - Thời điểm: Khi các NST còn duỗi xoắn của pha S – kì trung gian - Vị trí : Tại nhân tế bào - Enzim: (bảng trong PHT) - Thành phần: + ADN mẹ + Các loại enzim + Các nu tự do + Đoạn mồi Primer - Nguyên tắc tổng hợp: + NTBS: A chỉ lkết với T, G chỉ lkết với X - NT bán bảo tồn (toàn): mỗi phân tử ADN Enzim Vai trò Redulaza Tách 2 mạch đơn ADN tạo thành chạc chữ Y, lộ mạch khuôn ARN – Polimeraza (Primaza ở nhân sơ) Khởi động (mồi Primer) tạo yếu tố mồi, là 1 đoạn ARN rất ngắn ADN – Polimeraza I Khử đoạn mồi và thay các nu của đoạn mồi bằng các nu tự do ADN – Polimeraza II Xác định điểm khởi đầu và kết thúc mỗi phân đoạn ADN mới tổng hợp ADN – Polimeraza III Lắp ráp các nu tự do theo NTBS với mỗi mạch khuôn của ADN ADN - Ligaza (nối) Nối các đoạn Okazaki SSB Bám vào các chạc tái bản để giữ chạc chữ Y ko cho chúng tái tạo liên kết trong quá trình tái bản Trang 1.9 được tạo thành thì 1 mạch là mới được tổng hợp, mạch kia là của ADN ban đầu - Diễn biến (Hình 2.1 SGK) + Bước 1: Tháo xoắn ADN + Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới + Bước 3: Hai phân tử ADN được tạo thành - Kết quả: từ 1 ADN mẹ tạo ra 2 phân tử ADN con giống nhau và giống ADN mẹ về trình tự các cặp nucleotit. Ý nghĩa: Quá trình tái bản ADN là 1 cơ chế đảm bảo cấu trúc đặc trưng của mỗi phân tử ADN trong nhân tế bào không đổi, chính vì vậy đã duy trì sự ổn định thông tin di truyền của mỗi loài qua các thế hệ. - Bước 1: Hiện tượng duỗi xoắn: do tác dụng của enzim tháo xoắn, ADN tháo xoắn, các liên kết Hidro đứt và 2 sợi đơn tách nhau dần. Các enzim SSB bám trên từng sợi đơn mới tách ra và giữ chúng ở trạng thái sợi đơn mở xoắn - Bước 2: Hình thành 2 mạch Polinucleôtit mới: Mỗi sợi đơn ADN tách nhau và trở thành 1mạch khuôn, dưới tác dụng của enzim ADN- polimeraza, các nu tự do của môi trường nội bào liên kết với các nu trên 2 sợi khuôn theo NTBS - Bước 3: Hai phân tử ADN mới được tạo thành: Ở mỗi mạch đơn mới, các nu liên kết nhau theo chiều 5’ – 3’, ngược với chiều sợi khuôn. + 1 sợi khuôn nhờ đoạn Enzim mồi liên kết vào và tạo thành mạch đơn mới liên tục - 1 sợi khuôn liên kết tạo thành từng đoạn theo hướng ngược lại (đoạn Okazaki) sau đó các đoạn này được Enzim ligaza nối lại với nhau. Nhờ Emzim Polinmeraza 1 khử đoạn mồi và thay các nucleotit của đoạn mồi bằng các nu tự do. Trang 1.10 . xoắn ADN. 4. Dặn dò: Học bài và xem lại bài 5, 6 SGK sinh học 10. Trang 1.4 Bài 1: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI ADN PHIẾU HỌC TẬP BẢNG 1:. 1.7 Bài 1: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI ADN BÀI SOẠN BỔ SUNG I. GEN: 1. Khái niệm: - Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thơng tin mã hố