Giáo án Sinh học 12 Cánh diều bài 1: Gene và sự tái bản DNA

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

PHẦN 5: DI TRUYỀN HỌC

CHỦ ĐỀ 1: CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA SỰ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ

BÀI 1: GENE VÀ SỰ TÁI BẢN DNA

I. MỤC TIÊU 

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Dựa vào cấu trúc hóa học của phân tử DNA, trình bày được chức năng của DNA.

• Nêu được ý nghĩa của các kết cặp đặc hiệu A – T và G – C.

• Nêu được khái niệm và cấu trúc của gene. Phân biệt được các loại gene dựa vào cấu trúc và chức năng.

• Phân tích được cơ chế tái bản của DNA là một quá trình tự sao thông tin di truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con hay từ thế hệ này sang thế hệ sau.

• Thực hành tách chiết được DNA.

2. Năng lực

Năng lực chung:

• Năng lực tự chủ và tự học: HS chủ động, tích cực tìm hiểu kiến thức. Lập được kế hoạch tự tìm hiểu về cơ chế di truyền và ứng dụng của nghiên cứu di truyền trong đời sống.

• Năng lực giao tiếp và hợp tác: sử dụng ngôn ngữ khoa học kết hợp thảo luận trong nhóm xây dựng nội dung kiến thức theo yêu cầu.

• Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: xây dựng được ý tưởng mới trong việc ứng dụng kiến thức cơ chế di truyền học vào đời sống.

Năng lực sinh học:

• Năng lực nhận thức sinh học: 

  • Dựa vào cấu trúc hóa học của phân tử DNA, trình bày được chức năng của DNA.

  • Nêu được ý nghĩa của các kết cặp đặc hiệu A – T và G – C.

  • Nêu được khái niệm và cấu trúc của gene. Phân biệt được các loại gene dựa vào cấu trúc và chức năng.

  • Phân tích được cơ chế tái bản của DNA là một quá trình tự sao thông tin di truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con hay từ thế hệ này sang thế hệ sau.

• Năng lực tìm hiểu thế giới sống: Thực hành tách chiết được DNA.

• Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: 

  • Vẽ được sơ đồ cấu trúc của phân tử DNA. Giải thích được các nguyên tắc của quá trình tái bản DNA.

  • Phân tích ứng dụng hiểu biết về các cơ chế tái bản trong giải quyết các hiện tượng phát sinh để phục vụ đời sống con người.

3. Phẩm chất

• Chăm chỉ: tích cực học tập, tự nghiên cứu bài học để chuẩn bị nội dung bài học.

• Trách nhiệm: có ý thức bảo vệ và sử dụng hợp lí nguồn gene, trân trọng sự đa dạng sinh vật.

• Nhân ái: có niềm tin vào khoa học và công nghệ, chia sẻ với các bạn về nội dung tìm hiểu được.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

• SGK, SGV, kế hoạch bài dạy môn Sinh học 12 - Cánh Diều.

• Hình ảnh 1.1 - 1.4 và các hình ảnh liên quan đến quá trình tái bản DNA.

• Video về tái bản DNA: https://youtu.be/fWyeSi0wy_4, https://youtu.be/TNKWgcFPHqw. 

• Máy tính, máy chiếu.

• Phiếu học tập.

• Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật chuẩn bị cho hoạt động thực hành tách chiết DNA.

• Video clip về quy trình tách chiết DNA: https://youtu.be/SBupO_c4uac, https://youtu.be/1QGi75YRYCY, https://youtu.be/jXy3nI6QXeI. 

• Tài liệu thực hành tách chiết DNA: https://dmklab.vn/thuc-hanh-tach-chiet-va-nhan-biet-adn-o-te-bao-thuc-vat/.

2. Đối với học sinh

• SGK, SBT Sinh học 12 - Cánh Diều.

• Nghiên cứu các đường link GV giao từ tiết học trước qua các mạng xã hội (zalo, facebook, gmail,...).

• Sưu tầm tài liệu, hình ảnh, video,... liên quan đến DNA và cơ chế tái bản DNA.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: HS giải thích được vì sao các cá thể khác loài thì khác nhau về những điểm cơ bản.

b. Nội dung: GV dẫn dắt, đặt vấn đề; HS vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết vấn đề.

c. Sản phẩm học tập: 

- Câu trả lời của HS.

- Tâm thế hứng khởi, sẵn sàng, mong muốn khám phá kiến thức mới của HS.

d. Tổ chức thực hiện: 

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt vấn đề: Tháng 3/1975, vào thời điểm chiến tranh đang xảy ra rất khốc liệt, nhiều gia đình đã rời quê hương để đi lánh nạn, trong đó có gia đình bà M. Nhưng thật không may, trên đường đi lánh nạn, gia đình đã để lạc mất đứa con gái mới vài tuổi. Suốt 43 năm không từ bỏ việc tìm kiếm, kì tích đã xảy ra. Nhờ chương trình “Như chưa hề có cuộc chia li”, gia đình bà M đã vô tình phát hiện thông tin của một người phụ nữ có hoàn cảnh giống với người con gái của bà M. Xét nghiệm DNA đã được tiến hành, kết quả cho thấy người phụ nữ đó thật sự là con gái của bà M. Sau bao nhiêu năm xa cách, bà M giờ đây đã có được hạnh phúc trọn vẹn bên người con gái mà bà hằng đêm nhớ mong.

- GV yêu cầu HS quan sát, lắng nghe, vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để trả lời câu hỏi: Cơ sở của hiện tượng kiểm tra DNA để xác định huyết thống và việc tìm người thân trong đoạn thông tin trên là gì?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát thông tin, vận dụng kiến thức, kĩ năng của bản thân để trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS xung phong trả lời câu hỏi để giải quyết vấn đề.

- GV mời HS khác lắng nghe, nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV ghi nhận các câu trả lời của HS, không chốt đáp án.

- GV dẫn dắt gợi mở cho HS: Để có câu trả lời chính xác và đầy đủ nhất, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu - Bài 1. Gene và sự tái bản DNA.

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Tìm hiểu chức năng của DNA

a. Mục tiêu: Dựa vào cấu trúc hóa học của phân tử DNA, trình bày được chức năng của DNA.

b. Nội dung: GV đặt vấn đề, nêu nhiệm vụ; HS đọc nội dung mục I, quan sát Hình 1.1 SGK tr.7 - 8, tìm hiểu về Đặc điểm cấu trúc phù hợp với các chức năng của DNA.

c. Sản phẩm học tập: Chức năng của DNA.

d. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS	DỰ KIẾN SẢN PHẨM
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV chia lớp thành các nhóm, mỗi nhóm 4 - 6 HS. - GV yêu cầu các nhóm HS đọc hiểu mục I. Chức năng của DNA, hoạt động theo thứ tự từ trạm 1 → trạm 2 với nhiệm vụ cụ thể như sau: Trạm 1: Quan sát mô hình Hình 1.1. và mô tả lại cấu trúc của DNA. Trạm 2: Đọc nội dung mục I SGK tr.7 - 8 và cho biết: Nhờ đặc điểm nào về cấu trúc, DNA có thể thực hiện được các chức năng của vật chất di truyền. - Sau khi HS kết thúc nhiệm vụ ở các trạm, GV yêu cầu các nhóm HS vận dụng kiến thức vừa tìm hiểu, thảo luận thống nhất ý kiến và hoàn thành Phiếu học tập số 1. - Để củng cố kiến thức GV yêu cầu HS thảo luận cặp đôi trả lời câu hỏi: Tại sao protein tạo nên các tính trạng của sinh vật nhưng không thể đảm nhận chức năng của một vật chất di truyền? Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS đọc nội dung mục I SGK tr.7 - 8, quan sát Hình 1.1, thảo luận nhóm thực hiện nhiệm vụ được giao. - GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.  Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - Các nhóm báo cáo sản phẩm.  - HS xung phong trả lời câu hỏi củng cố:  + Các amino acid là những đơn phân có thể dùng để ghi thông tin. Tuy vậy, cấu trúc và chức năng của protein không có cơ chế để các enzyme của tế bào có thể sao chép trình tự các amino acid trong một protein tạo ra nhiều bản sao.  + Nguyên nhân là do protein không có cấu trúc theo NTBS như cấu trúc của DNA. - HS khác nhận xét, đánh giá và bổ sung. Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - GV nhận xét sản phẩm của các nhóm, đánh giá thái độ làm việc của HS trong nhóm. -   GV chuẩn hóa kiến thức, yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở. - GV kết luận: DNA có cấu trúc hóa học phù hợp với chức năng là vật chất di truyền: mang thông tin di truyền, truyền thông tin di truyền, biểu hiện thông tin di truyền và tạo biến dị. - GV chuyển sang hoạt động tiếp theo.	I. CHỨC NĂNG CỦA DNA Bảng 1.1 Phiếu học tập số 1 (Đính kèm dưới hoạt động). Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của DNA
Thông tin bổ sung CÁC DẠNG CẤU TRÚC KHÔNG GIAN DNA Cấu trúc không gian của DNA phụ thuộc vào điều kiện môi trường và trong một số trường hợp, phụ thuộc vào thành phần nucleotide của DNA. Mô hình cấu trúc DNA mà Watson và Crick để xuất có cấu trúc dạng B (B-DNA). Cấu trúc này thích hợp với môi trường có nhiều nước bao quanh phân tử DNA như trong tế bào và trong DNA không có các nucleotide bất thường. Cấu trúc dạng B là phổ biến nhất trong thế giới sống. Cấu trúc dạng A tồn tại trong môi trường ít nước. Cấu trúc DNA dạng A cũng xoắn phải nhưng ngắn hơn và chiều rộng rộng hơn so với cấu trúc dạng B. Cấu trúc dạng Z (Z-DNA) là chuỗi xoắn trái và các bộ khung đường- phosphate chạy zích zắc kiểu chữ Z. Cấu trúc dạng Z xảy ra khi đoạn DNA có chứa các trình tự nucleotide đặc biệt. Ví dụ: đoạn DNA có C và G xen kẽ nhau. Những nghiên cứu gần đây cho thấy, vùng DNA có cấu trúc dạng Z có vai trò trong điều hòa hoạt động gene (quy định các loại RNA điều hoà). Một số dạng cấu trúc không gian của DNA (Nguồn: Genetics of a conceptual approach 4th 2012) Cấu trúc bậc một của DNA có thể bị biến đổi bằng nhiều cách khác nhau. Một trong số cách biến đổi đó là methyl hóa DNA. Methyl hóa DNA là hiện tượng một số nucleotide ở vị trí nhất định trong DNA được gắn thêm nhóm -CH3. DNA của vi khuẩn thường được methyl hoá ở một số A và C để phân biệt DNA của tế bào với DNA của virus xâm nhập vào tế bào. Enzyme của tế bào sẽ phân giải DNA trong tế bào không được methyl hoá. Methyl hoá C trong DNA ở sinh vật nhân thực thành 5-methylcytosine liên quan đến quá trình điều hoà biểu hiện gene. Các gene bị methyl hóa thường bị bất hoạt hoặc giảm mức độ phiên mã. DNA bị methyl hoá cũng dẫn đến thay đổi cấu trúc không gian.

Hướng dẫn trả lời Phiếu học tập 

Nhóm:..............................................Lớp:...................... PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1: Tìm hiểu về chức năng của DNA Quan sát Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của DNA SGK trang 7 và hoàn thành bảng sau: Bảng 1.1. Đặc điểm cấu trúc của DNA phù hợp với chức năng Chức năng Đặc điểm cấu trúc Mang thông tin di truyền - Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các nucleotide. Thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các nucleotide trên mạch đơn DNA → quyết định tính đặc thù cá thể. - Liên kết phosphodiester bền vững → đảm bảo duy trì sự ổn định của thông tin di truyền. Truyền thông tin di truyền Liên kết hydrogen là liên kết yếu, có thể bị phá vỡ ở những điều kiện nhất định → DNA có khả năng tách thành hai mạch đơn polynucleotide tạo điều kiện cho DNA thực hiện quá trình tái bản. Biểu hiện thông tin di truyền Tạo biến dị - Trình tự nucleotide có khả năng biến đổi → sự thay đổi thông tin di truyền, tạo nên biến dị ở sinh vật. - Biến dị di truyền là nguyên liệu cơ sở cho quá trình tiến hóa và sự đa dạng của sinh giới.

Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm, cấu trúc và phân loại gene

a. Mục tiêu: Nêu được khái niệm và cấu trúc của gene. Phân biệt được các loại gene dựa vào cấu trúc và chức năng.

b. Nội dung: GV đặt vấn đề, nêu nhiệm vụ; HS đọc nội dung mục II, quan sát Hình 1.2, SGK tr.8 - 9, tìm hiểu về Gene.

c. Sản phẩm học tập: Khái niệm. cấu trúc và phân loại gene.

d. Tổ chức hoạt động:

----------------------

--------Còn tiếp--------