S GIO DC V O TO THANH HO TRNG THPT CHUYấN LAM SN SNG KIN KINH NGHIM TấN TI: S DNG KIN THC PRễTấIN V ENZIM GII THCH C S PHN T CA QUY LUT TNG TC GEN H v tờn: Lờ Hng ip Chc v: Giỏo viờn B mụn: Sinh hc n v: THPT chuyờn Lam Sn Thanh hoỏ, thỏng nm 2011 S dng kin thc prụtờin v enzim gii thớch c s phõn t ca quy lut tng tỏc gen Phn I T VN Trong nhng nm gn õy thi i hc v c bit l thi hc sinh gii, cỏc bi toỏn di truyn khụng cũn theo kiu hc sinh phi nh kin thc mt cỏch mỏy múc m theo hng hc sinh phi lm rừ bn cht di truyn Trong cỏc quy lut di truyn, thỡ bi di truyn tng tỏc gen c bit l tng tỏc ỏt ch l dng bi khú, hiu c bn cht di truyn hc sinh cn phi hiu c c ch cỏc chui phn ng hoỏ sinh bng cỏc phn ng enzim, s tng tỏc gia cỏc protein hoc gia protein vi enzimNu khụng hiu c bn cht di truyn thỡ kh nng ghi nh v gii quyờt cỏc tỡnh hung, cỏc bi phc ca hc sinh s rt khú khn Tuy nhiờn, kin thc v protein v enzim l kin thc khú, thi lng rt ớt chng trỡnh (2 tit) v hc t nm lp 10, nờn vic liờn h v gii quyt cỏc bi di truyn ( lp 12) cng tr nờn khú khn hn Hn na, vic gii thớch c s phõn t ca quy lut di truyn tng tỏc gen, c bit l tng tỏc ỏt ch cha c nhiu tỏc gi quan tõm nghiờn cu lm rừ Trờn c s tỡm hiu cu trỳc v c ch hot ng ca protein v enzim, gii hn ca bi vit ny chỳng tụi xin mnh dn a gi thuyt gii thớch c ch phõn t mt s kiu tng tỏc c bn ca quy lut tng tỏc gen Hy vng s cú th giỳp ớch mt phn cho hc sinh v giỏo viờn Phn II NI DUNG I Kin thc c bn gii thớch quy lut tng tỏc gen gii thớch c c s phõn t ca cỏc kiu tng tỏc gen ta cn lu ý: - S tng tỏc cú th xy gia sn phm ca gen ny vi gen khỏc hoc sn phm ca gen khỏc - Sn phm ca gen thng l prụtờin hoc enzim, chỳng l cỏc i phõn t nờn trờn b mt ca chỳng thng cú nhiu v trớ cú kh nng tham gia tng tỏc b sung vi nhng phõn t khỏc Do vy chỳng cú kh nng gn ng thi vi cỏc phõn t (phi t) khỏc Trong mt s trng hp, mt phõn t gn vi v trớ A trờn phõn t prụtờin cú th lm thay i cu hỡnh lp th ca v trớ B v dn n thay i tng tỏc ca v trớ B vi mt s phõn t khỏc C ch ny rt quan trng nh ú m mt phõn t cú th thay i hot tớnh ca phõn t th hai (vớ d prụtờin) bng cỏch thay i kh nng tng tỏc ca phõn t th hai ny vi phõn t th ba - Trong t bo sng luụn cú mt hng nghỡn phõn t enzim khỏc v mi enzim xỳc tỏc cho phõn t riờng bit vi c hiu rt cao Mt s enzim hp thnh cm (phc) enzim cựng xỳc tỏc chui phn ng theo mt trỡnh t nht nh II Gii thớch c s sinh hoỏ ca quy lut tng tỏc gen Trờn c s nhng hiu bit v prụtờin v enzim chỳng tụi xin a mt s gi thuyt gii thớch c ch phõn t mt s kiu tng tỏc ca quy lut tng tỏc gen chng trỡnh hc ph thụng Tng tỏc b tr - T l : Vớ d: u thm : P F1 (hoa trng) AAbb ì aaBB (hoa trng) AaBb (hoa mu) F1 ì F1 F2 : 9A-B- : 3A-bb : 3aaB- : 1aabb Kiu hỡnh hoa mu : hoa trng Kiu tng tỏc ny cú th gii thớch bng chui cỏc phn ng enzim k tip nh sau: gen A gen B EA EB S (mu trng) S1 (mu trng) P (sc t antoxian) Trong t bo cú quỏ trỡnh bin tin cht S khụng mu (trng) thnh sn phm S1 nh enzim EA, S1 tip tc c bin i thnh P (sc t antoxian) nh enzim EB lm cho hoa cú mu Alen A to sn phm EA cú hot tớnh xỳc tỏc cho phn ng bin S thnh S1 Alen a to sn phm Ea khụng cú hot tớnh, khụng xỳc tỏc cho phn ng bin S thnh S1 Alen B to sn phm EB cú hot tớnh xỳc tỏc cho phn ng bin S1 thnh P Alen b to sn phm Eb khụng cú hot tớnh, khụng xỳc tỏc cho phn ng bin S1 thnh P Vỡ vy kiu gen (A-B-) cú mt ng thi gen A v B, to c c enzim EA (tng hp t gen A) v EB (tng hp t gen B) bin tin cht S thnh sn phm P (antoxian), hoa cú mu Kiu gen aaB- khụng to enzim EA, khụng bin tin cht thnh S1 kiu hỡnh hoa mu trng Kiu gen A-bb khụng to enzim EB, mc du cú th to c S nhng S1 khụng c bin i thnh P (antụxian) kiu hỡnh hoa mu trng Kiu gen aabb khụng to c enzim EA, EB m ch to enzim Ea, Eb khụng cú hot tớnh khụng bin tin cht thnh S v P kiu hỡnh hoa mu trng - T l : : Vớ d: P (hoa trng) AAbb F1 ì aaBB (hoa trng) AaBb (hoa hng) F1 ì F1 F2 : 9A-B- : 3A-bb : 3aaB- : 1aabb Kiu hỡnh hoa : hoa hng : hoa trng Cú th gii thớch nh sau: Gen A EA P (sc t antoxian) S (mu trng) Gen B EB S (mu trng) P (sc t antoxian) C gen A v B u tng hp enzim E A v EB cú hot tớnh bin i tin cht khụng mu thnh sc t quy nh mu hng Cỏc alen a v b tng hp enzim E a v Eb khụng cú hot tớnh, khụng xỳc tỏc bin S thnh P Khi cú mt ca A hoc B, thỡ lng enzim to ớt sn phm sc t to ớt hoa cú mu hng Khi cú mt ca c A v B thỡ lng sn phm sc t to nhiu hn hoa cú mu Tng tỏc ỏt ch : - T l 13 : Vớ d: chut: P AAbb (lụng trng) ì aaBB (lụng nõu) F1 AaBb (lụng trng) F2 A-B- : 3A-bb : 1aabb : 3aaB- Kiu hỡnh: Quy c: 13 lụng trng : lụng nõu A ỏt, aa khụng ỏt B nõu, b - trng Cú th gii thớch c s sinh hoỏ bng s sau: Gen A PA _ _ Gen B EB S (mu trng) P (sc t nõu) (Du l c ch) Bỡnh thng t bo gen B to sn phm E B cú hot tớnh, xỳc tỏc cho quỏ trỡnh bin tin cht S (mu trng) thnh sn phm P (sc t nõu) Alen b to sn phm khụng cú hot tớnh, khụng cú kh nng xỳc tỏc cho phn ng bin S thnh P Khi cú mt gen A to sn phm P A cú kh nng c ch s biu hin ca gen B bng cỏch: Tng tỏc vi protein iu ho lm cho protein iu ho gn vo vựng hnh ca gen B, ngn cn quỏ trỡnh phiờn mó, dch mó ca gen B khụng to sn phm EB; hoc tng tỏc vi enzim EB lm thay i cu hỡnh khụng gian ca EB lm cho EB mt hot tớnh xỳc tỏc vỡ vy khụng bin S thnh P Alen a to sn phm Pa khụng cú hot tớnh, khụng cú kh nng c ch hot ng ca gen B Vỡ vy, kiu gen khụng cú mt ca A thỡ tớnh trng B quy nh c biu hin Nh vy, kiu gen A-B- ; A-bb ; aabb : mu trng kiu gen aaB- : mu nõu - T l 12 : : Vớ d: th P AAbb (lụng trng) ì aaBB (lụng en) F1 AaBb (lụng trng) F2 A-B- : 3A-bb : aaB- : 1aabb Kiu hỡnh: Quy c: 12 ụng trng : lụng en : lụng xỏm A ỏt, aa khụng ỏt B lụng en, b lụng xỏm Cú th gii thớch c s sinh hoỏ nh sau: Gen A Gen B _ _ PA EB P1 (sc t en) S (mu trng) Gen b Gen A PA _ _ S (mu trng) Eb P2 (sc t xỏm) Gen B tng hp enzim EB bin S thnh sn phm P1 (sc t en), b tng hp Eb xỳc tỏc bin S thnh P2 (sc t xỏm) Cng cú th gii thớch l hot tớnh ca EB mnh hn, to c nhiu sc t hn lụng cú mu en, Eb xỳc tỏc to c ớt sc t hn lụng cú mu xỏm Gen A to sn phm PA cú hot tớnh, cú kh nng c ch s biu hin ca gen B v b bng cỏch tng tỏc vi gen B v b hoc sn phm ca gen B (EB) v b (Eb) (gii thớch tng t trng hp 13 : 3) kiu gen cú A thỡ S khụng bin thnh sc t (P1, P2) lụng cú mu trng Alen a to sn phm Pa khụng cú hot tớnh, khụng cú kh nng c ch hot ng ca gen B v b Vỡ vy, kiu gen khụng cú mt ca A thỡ tớnh trng B v b quy nh c biu hin Nh vy, kiu gen A-B- , A-bb: mu trng; kiu gen aaB- : mu nõu; kiu gen aabb: mu xỏm III Mt s bi minh ho: Bi mt loi thc vt, mu sc hoa l s tỏc ng ca hai cp gen (A,a v B,b) phõn li c lp Gen A v gen B tỏc ng n s hỡnh thnh mu sc hoa theo s : gen A gen B Enzim A Cht khụng mu gen B Enzim B Cht khụng mu Sc t Cỏc alen a v b khụng cú chc nng trờn Lai hai cõy hoa trng (khụng cú sc t ) thun chng thu c F1 gm ton cõy cú hoa Cho F1 t th phn, t l kiu hỡnh thu c F2 l A cõy hoa : cõy hoa trng B cõy hoa : cõy hoa trng C 15 cõy hoa : cõy hoa trng D 13 cõy hoa : cõy hoa trng ( thi i hc nm 2009) ỏp ỏn: B Hng dn: Vi bi ny, nu hc sinh khụng hiu c chui phn ng sinh hoỏ s khụng nhn bit c c ch tng tỏc v s khú chn c ỏp ỏn ỳng Khi hiu c c ch phn ng sinh hoỏ, hc sinh s d dng nhn bit c phng ỏn ỳng l phng ỏn B Vỡ: Ch cú mt ca c alen A v B thỡ mi to c c enzim A v enzim B ú mi bin c tin cht thnh sc t , lm hoa cú mu Khi vng mt A hoc B hoc vng c A v B thỡ khụng to c enzim bin tin cht thnh sc t Bi mt loi hoa cú gen phõn li c lp cựng kim soỏt s hỡnh thnh sc t ca hoa l k+, l+, m+ Ba gen ny hot ng ng hoỏ sinh nh sau: k+ Cht khụng mu l+ Cht khụng mu m+ Sc t vng cam Sc t Cỏc alen t bin cho chc nng khỏc thng ca cỏc alen trờn l k, l, m m mi alen l ln so vi alen di ca nú Mt cõy hoa ng hp v c alen di c lai vi cõy khụng mu ng hp v alen t bin ln Tt c cỏc cõy F1 cú hoa mu Sau ú cho cỏc cõy F1 giao phn vi to F2 Hóy xỏc nh t l cỏc cõy F2 cú: a Hoa mu vng cam b Hoa mu c Hoa khụng mu ( thi HSG quc gia nm 2001) Hng dn: Theo s sinh húa thỡ õy l kiu tng tỏc b tr P k+k+l+l+m+m+ ì kkllmm F1 k+kl+lm+m a to thnh kiu hỡnh mu vng cam cn iu kin: - t nht phi cú alen di k+ phn ng: Cht khụng mu cht khụng mu cú th xy - t nht phi cú alen di l+ phn ng: Cht khụng mu sc t vng cam cú th xy - Cỏ th phi l m/m phn ng: Sc t vng cam Sc t khụng xy Nh vy, kiu hỡnh vng cam l kt qu ca kiu gen: k+-l+-mm T phộp lai F1 ì F1, t l cỏc kiu gen ny l: 3/4 ì 3/4 ì 1/4 = 9/64 b Cỏc cõy hoa cú kiu gen k+-l+-m+ t l cõy cú hoa mu l: 3/4 ì 3/4 ì 3/4 = 27/64 c T l cõy cú hoa khụng mu: 27/64 9/64 = 28/64 Cú th tớnh t l tng loi kiu gen F2 cho hoa khụng mu ri cng li cng c Bi Cho kiểu gen kiểu hình tơng ứng dới : AB : màu xám Abb : bạch tạng aaB : đen aabb : bạch tạng Quá trình sinh hoá giải thích tợng : A Sản phẩm gen B Tiền chất không màu tố đen Sản phẩm gen B Sản phẩm gen A sắc tố xám sắc Sản phẩm gen A B Tiền chất không màu tố xám Sản phẩm gen A Tiền chất không màu tố đen sắc tố đen sắc Sản phẩm gen B sắc tố xám sắc 10 C Sản phẩm gen B Sản phẩm không màu tố D đen product of A gene Sản phẩm gen A tố xám ( thi olympic sinh hc quc t nm 2008) Sắc Sắc agouti ỏp ỏn: B Hng dn: Quỏ trỡnh sinh hoỏ cú th gii thớch hin tng trờn l s B, vỡ: - T tin cht khụng mu di tỏc dng ca sn phm gen B (enzim B) s to sc t en - Sc t en di tỏc dng ca sn phm gen A (enzim A) s to sc t xỏm Phn III KT LUN Sau ging dy, kim tra, ỏnh giỏ tụi thy rng hiu c c ch phõn t ca quy lut di truyn tng tỏc gen thụng qua cỏc phn ng sinh hoỏ, hc sinh cú th gii quyt cỏc bi toỏn mt cỏch d dng hn, bit t linh hot nhng tỡnh khỏc ch khụng lm bi mt cỏch mỏy múc iu ny lm tng hiu qu ca vic dy v hc c bit l hiu qu cỏc kỡ thi i hc, thi HSG quc gia v quc t Ngoi ra, cỏc em hiu c c ch sinh hoỏ cỏc em cũn hiu rng i sng hng ngy, cựng mt loi bnh nhng cú th cú rt nhiu nguyờn nhõn gõy nờn, cú th mụi trng, cú th cỏc gen khỏc gõy nờn Vỡ vy, cỏch cha tr phi ht sc thn trng 11 Ti liu tham kho Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành (1998), Lý luận dạy học sinh học (phần đại cơng), NXB Giáo dục Vũ Văn Vụ, Vũ Đức Lu, Nguyễn Nh Hiền, Ngô Văn Hng, Nguyễn Đình Quyến, Trần Quý Thắng (2006), Sinh học 10 Nâng cao, SGK & SGV, NXB Giáo dục Vũ Văn Vụ, Nguyễn Nh Hiền,Vũ Đức Lu, Trịnh Đình Đạt, Chu Văn Mẫn, Vũ Trung Tạng, (2008), Sinh học 12 Nâng cao, SGK & SGV, NXB Giáo dục Phạm Thành Hổ (2000), Di truyền học, NXB Giáo dục thi hc sinh gii quc gia, quc t mụn Sinh hc t nm 1997 2010 12 ... vt, mu sc hoa l s tỏc ng ca hai cp gen (A,a v B,b) phõn li c lp Gen A v gen B tỏc ng n s hỡnh thnh mu sc hoa theo s : gen A gen B Enzim A Cht khụng mu gen B Enzim B Cht khụng mu Sc t Cỏc alen... thnh P Vỡ vy kiu gen (A-B-) cú mt ng thi gen A v B, to c c enzim EA (tng hp t gen A) v EB (tng hp t gen B) bin tin cht S thnh sn phm P (antoxian), hoa cú mu Kiu gen aaB- khụng to enzim EA, khụng... gii thớch quy lut tng tỏc gen gii thớch c c s phõn t ca cỏc kiu tng tỏc gen ta cn lu ý: - S tng tỏc cú th xy gia sn phm ca gen ny vi gen khỏc hoc sn phm ca gen khỏc - Sn phm ca gen thng l prụtờin