Sinh họcLớp 12Phần 1. Chương I. Di truyền phân tử

Giáo án Bài 1. DNA và cơ chế tái bản DNA

Kế hoạch bài dạy theo mẫu Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH · 2 tiết (90 phút)

Tải Word (.docx) Bài học trên Học liệu

I. Mục tiêu

1. Kiến thức

Nêu được DNA là polymer nucleotide chứa thông tin di truyền; hai mạch của DNA ngược chiều, liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen giữa các base, còn các nucleotide trong mỗi mạch liên kết bằng liên kết cộng hóa trị.
Giải thích được nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T, G liên kết với C) và vận dụng được để suy ra A=T, G=C trong DNA hai mạch.
Mô tả được nguyên tắc bán bảo tồn: mỗi DNA con có một mạch cũ và một mạch mới.
Giải thích được DNA polymerase kéo dài mạch mới theo chiều 5′→3′, mạch khuôn được đọc theo chiều 3′→5′; mạch dẫn tổng hợp liên tục, mạch còn lại tổng hợp thành các đoạn Okazaki rồi nối lại.
Vận dụng được công thức $2^k$ để tính số DNA sau k lần tái bản khi mọi phân tử đều nhân đôi và không mất; nhận biết được giới hạn của kết luận này khi chuyển sang số tế bào.

2. Năng lực

a) Năng lực chung

Tự chủ và tự học: HS chủ động đọc mục Bản chất và cơ chế, tự ghép cặp nucleotide và tự kiểm tra đáp án các bài tập trong phiếu học tập.
Giao tiếp và hợp tác: HS trao đổi theo cặp đôi, nhóm chuyên gia và mảnh ghép; trình bày rõ chiều 5′→3′ và lý do chọn đáp án.
Giải quyết vấn đề và sáng tạo: HS vận dụng nguyên tắc bổ sung và công thức $2^k$ để giải quyết tình huống, đồng thời phân tích và đánh giá tính đúng sai của một kết luận.

b) Năng lực đặc thù

Nhận thức sinh học: HS nêu đúng cấu trúc hai mạch, nguyên tắc bổ sung, bán bảo tồn và cơ chế tổng hợp mạch mới của DNA; phân biệt được mạch dẫn và mạch còn lại.
Tìm hiểu thế giới sống: HS giải thích được vì sao thông tin di truyền được truyền ổn định qua các thế hệ tế bào nhờ cơ chế tái bản DNA, thông qua phân tích sơ đồ và số liệu trong ví dụ.
Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: HS tính được số nucleotide từng loại và số DNA sau nhiều lần tái bản, đồng thời nhận ra giới hạn khi suy ra số tế bào từ số DNA.

3. Phẩm chất

Chăm chỉ: HS tích cực hoàn thành phiếu học tập và đủ số bài tập luyện tập, kiểm tra lại phép tính bằng cách cộng lại tổng số nucleotide.
Trách nhiệm: HS hoàn thành đúng vai trò trong nhóm chuyên gia và mảnh ghép, chịu trách nhiệm trình bày phần kiến thức được giao cho các bạn.
Trung thực: HS nêu đúng kết quả đã tìm được, thừa nhận khi đáp án sai và sửa lại theo kiến thức trong bài, không sao chép đáp án của bạn khi chưa hiểu.

II. Thiết bị dạy học và học liệu

1. Giáo viên

Máy tính, máy chiếu hoặc bảng phụ để trình chiếu sơ đồ cấu trúc DNA hai mạch và sơ đồ tái bản DNA trong sách giáo khoa.
Bộ thẻ bìa ghi A, T, G, C (mỗi loại khoảng 10 thẻ) để HS ghép mô hình đoạn DNA.
Phiếu học tập số 1 và Phiếu học tập số 2 in cho mỗi cặp/nhóm.
Học liệu số NeoEdu: trang bài học có bài giảng, ví dụ và bài tập tương tác (neoedu.vn/learn/12/biology/bai-1-dna-va-co-che-tai-ban-dna), dùng để chiếu ví dụ và cho HS kiểm tra đáp án ở hoạt động luyện tập.
Thẻ thăm hoặc bút dạ, bảng nhóm để tổ chức nhóm chuyên gia và mảnh ghép.

2. Học sinh

Sách Sinh học 12 (Kết nối tri thức với cuộc sống), vở ghi, bút chì, bút màu.
Bộ thẻ A, T, G, C do GV cấp hoặc tự cắt từ giấy màu (nếu có).
Giấy nháp, bút dạ để viết bảng nhóm khi thảo luận.
Máy tính bảng hoặc điện thoại (nếu lớp có điều kiện) để truy cập học liệu NeoEdu.

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Mở đầu · 10 phút

Thông tin được sao chép như thế nào

a) Mục tiêu

Xác định vấn đề: thông tin di truyền nằm ở đâu và vì sao tế bào con nhận được bộ thông tin giống tế bào mẹ, từ đó dẫn dắt vào cấu trúc và tái bản DNA.

b) Nội dung

GV đặt hai câu hỏi:

Vì sao con thường có nhiều đặc điểm giống bố mẹ?
Thông tin di truyền được lưu ở phân tử nào? Khi tế bào phân chia, làm thế nào để mỗi tế bào con nhận được thông tin giống nhau?
HS suy nghĩ cá nhân 1 phút, sau đó trao đổi theo cặp đôi và ghi dự đoán ra giấy nháp. Từ đó GV dẫn vào hai câu hỏi trọng tâm: DNA được cấu tạo như thế nào và được tái bản theo cơ chế nào.

c) Sản phẩm

HS nêu được vấn đề: thông tin di truyền được lưu trong phân tử DNA; để tế bào con nhận được thông tin ổn định, DNA phải được tái bản chính xác. Hai câu hỏi cần giải quyết: (1) cấu trúc DNA và nguyên tắc bổ sung; (2) cơ chế tái bản DNA.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV nêu hai câu hỏi trên bảng, yêu cầu HS suy nghĩ 1 phút và ghi dự đoán ngắn gọn vào giấy nháp.
Học sinh
HS lắng nghe, suy nghĩ cá nhân và ghi một hai ý dự đoán ban đầu.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV yêu cầu HS chia sẻ với bạn cùng bàn, đi quan sát và gợi ý nếu HS chưa nắm vấn đề.
Học sinh
HS thảo luận theo cặp đôi, thống nhất một đến hai ý chung để trình bày trước lớp.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 2 đến 3 cặp trình bày và ghi ý kiến lên bảng.
Học sinh
Dự kiến HS trả lời: Thông tin di truyền nằm trong DNA; con giống bố mẹ vì DNA được truyền qua tế bào sinh sản; khi phân chia, DNA phải được sao chép để tế bào con có đủ thông tin.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV nhận xét, chốt vấn đề: DNA là nơi lưu thông tin di truyền và cần được tái bản chính xác; nêu hai nhiệm vụ học tập của bài.
Học sinh
HS ghi tên bài và hai câu hỏi trọng tâm vào vở.

Hoạt động 2.1: Hình thành kiến thức mới · 20 phút

Cấu trúc DNA và nguyên tắc bổ sung

a) Mục tiêu

Nêu được DNA là polymer nucleotide chứa thông tin di truyền, hai mạch ngược chiều; giải thích được nguyên tắc bổ sung A–T, G–C.

b) Nội dung

HS đọc mục Bản chất và cơ chế (phần DNA và bổ sung) trong sách giáo khoa hoặc trên trang bài học NeoEdu, sau đó làm theo cặp đôi Phiếu học tập số 1.
Nhiệm vụ 1: Ghép thẻ A, T, G, C thành một đoạn DNA gồm 4 cặp nucleotide, mạch 1 là 5′-ATGC-3′, mạch 2 ghép bổ sung và ngược chiều.
Nhiệm vụ 2: Hoàn thành các câu hỏi trong phiếu về đơn phân, chiều hai mạch và cặp bổ sung.

c) Sản phẩm

Đoạn DNA ghép đúng: mạch 1 là 5′-ATGC-3′, mạch 2 là 3′-TACG-5′.
Kiến thức HS rút ra:

DNA là polymer nucleotide chứa thông tin di truyền.
Hai mạch ngược chiều; giữa hai mạch, các base liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen; trong mỗi mạch, các nucleotide liên kết bằng liên kết cộng hóa trị.
Nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T, G liên kết với C.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV phát Phiếu học tập số 1 và bộ thẻ A, T, G, C cho các cặp; hướng dẫn HS ghép đoạn DNA theo mạch 1 đã cho.
Học sinh
HS nhận phiếu và thẻ, đọc yêu cầu nhiệm vụ.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV quan sát, hỏi gợi mở: Base nào đối diện với A? Vì sao mạch 2 phải viết từ 3′ sang 5′?
Học sinh
Cặp đôi ghép thẻ, đối chiếu với nguyên tắc bổ sung và ghi kết quả vào phiếu. Dự kiến HS trả lời: Base đối diện A là T; mạch 2 viết 3′→5′ vì hai mạch ngược chiều.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời một cặp trình bày đoạn DNA đã ghép và một cặp nêu cách ghép.
Học sinh
HS trình bày: Mạch 1 là 5′-ATGC-3′, mạch 2 là 3′-TACG-5′; các cặp A–T và G–C tương ứng. Các cặp khác bổ sung ý kiến nếu có khác biệt.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: DNA là polymer nucleotide, hai mạch ngược chiều, nguyên tắc bổ sung A–T, G–C. Từ đó, trong DNA hai mạch A=T và G=C. GV lưu ý HS tránh ghép cặp sai như A với G.
Học sinh
HS sửa phiếu theo kết luận của GV và ghi nhớ nguyên tắc bổ sung.

Hoạt động 2.2: Hình thành kiến thức mới · 25 phút

Cơ chế tái bản DNA

a) Mục tiêu

Giải thích được nguyên tắc bán bảo tồn, chiều tổng hợp mạch mới 5′→3′ và sự khác nhau giữa mạch dẫn (liên tục) với mạch còn lại (gián đoạn, đoạn Okazaki).

b) Nội dung

Kĩ thuật mảnh ghép.
Vòng 1 – nhóm chuyên gia (4 nhóm, mỗi nhóm 3 đến 4 HS) đọc tài liệu và trả lời câu hỏi:

Nhóm A: Vì sao mỗi DNA con có một mạch cũ và một mạch mới?
Nhóm B: Vì sao DNA polymerase kéo dài mạch mới theo chiều 5′→3′ và mạch khuôn được đọc theo chiều 3′→5′?
Nhóm C: Vì sao một mạch tổng hợp liên tục theo chạc, còn mạch kia tổng hợp thành các đoạn Okazaki rồi nối lại?
Vòng 2 – mảnh ghép: mỗi nhóm mới gồm một HS từ nhóm A, B, C, D; các bạn chia sẻ kiến thức và hoàn thành Phiếu học tập số 2.

c) Sản phẩm

Phiếu học tập số 2 hoàn thành gồm các kết luận:

Bán bảo tồn: mỗi DNA con có một mạch cũ làm khuôn và một mạch mới được tổng hợp bổ sung.
DNA polymerase chỉ kéo dài mạch mới theo chiều 5′→3′; mạch khuôn được đọc theo chiều 3′→5′.
Mạch dẫn được tổng hợp liên tục theo chạc.
Mạch còn lại được tổng hợp gián đoạn thành các đoạn Okazaki, sau đó các đoạn được nối lại.
Quan niệm cần tránh: DNA polymerase không tổng hợp mạch mới theo chiều 3′→5′.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chia nhóm chuyên gia, phát tài liệu và Phiếu học tập số 2; giải thích luật mảnh ghép và thời gian mỗi vòng.
Học sinh
HS nhận nhiệm vụ nhóm chuyên gia, đọc tài liệu và ghi các ý chính.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV đi quan sát các nhóm chuyên gia, hỗ trợ nhóm gặp khó khăn; sau đó tổ chức vòng mảnh ghép và yêu cầu HS điền phiếu.
Học sinh
Nhóm chuyên gia thảo luận câu hỏi được giao; HS mảnh ghép chia sẻ và ghi phiếu. Dự kiến HS trả lời: Vì mỗi mạch mới bổ sung vào một mạch khuôn cũ nên DNA con có một mạch cũ và một mạch mới.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời đại diện 2 đến 3 nhóm trình bày; yêu cầu nhóm khác nhận xét.
Học sinh
HS trình bày kết quả; dự kiến HS nêu: Mạch dẫn tổng hợp liên tục, mạch còn lại gián đoạn thành đoạn Okazaki rồi nối; mạch mới luôn kéo dài 5′→3′.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt kiến thức và lưu ý: mạch mới luôn được kéo dài theo chiều 5′→3′; sự khác nhau giữa hai mạch là liên tục hay gián đoạn. GV nhấn mạnh không suy diễn mọi enzyme đều cùng chiều di chuyển.
Học sinh
HS sửa phiếu, ghi vào vở bảng so sánh mạch dẫn và mạch còn lại.

Hoạt động 3: Luyện tập · 15 phút

Luyện tập tính toán và nhận biết khái niệm

a) Mục tiêu

Vận dụng nguyên tắc bổ sung và công thức $2^k$ để giải bài tập; nhận biết đúng sai các khái niệm và quan niệm sai.

b) Nội dung

Cặp đôi hoàn thành các bài tập sau (lấy từ bài học), HS dùng bảng con để ghi đáp án, GV chiếu đáp án sau mỗi bài:

Bài 1: DNA được hiểu đúng như thế nào? A. polymer amino acid mang thông tin; B. polymer nucleotide chứa thông tin di truyền; C. polymer ribonucleotide dùng uracil.
Bài 4: DNA polymerase tổng hợp mạch mới theo cả hai chiều 5′→3′ và 3′→5′. Đúng hay sai?
Bài 5: DNA hai mạch có 60 cặp A–T và 40 cặp G–C. Có bao nhiêu nucleotide loại C? A. 100; B. 40; C. 80.
Bài 6: DNA hai mạch có 1000 nucleotide, trong đó A=200. Tính T, G, C.
Bài 7: Mạch khuôn 3′-ATGC-5′ cho mạch mới thế nào? Giải thích chiều.
Bài 8: Một DNA tái bản 4 lần, mọi DNA đều tiếp tục nhân đôi và không mất. Có bao nhiêu DNA?
Bài 10: Dựa trên sơ đồ mô hình DNA, base đối diện G là loại nào? A. C; B. A; C. T.

c) Sản phẩm

Đáp án:

Bài 1: B (DNA là polymer nucleotide chứa thông tin di truyền).
Bài 4: Sai. Mọi mạch mới được kéo dài theo chiều 5′→3′; sự khác nhau giữa hai mạch là liên tục hay gián đoạn.
Bài 5: B. Mỗi cặp G–C chứa một C nên có 40 C; 80 là tổng số G+C.
Bài 6: T=200; G+C=600 và G=C nên G=300, C=300. Kiểm tra: 200+200+300+300=1000.
Bài 7: Mạch mới là 5′-TACG-3′, vì các base bổ sung và viết ngược chiều với mạch khuôn. Không viết 5′-GCAT-3′ vì đó là cách đảo chiều, không phải đối chiếu đầu mạch đã cho.
Bài 8: 16 DNA, vì $2^4=16$ .
Bài 10: A. Base đối diện G là C, quy tắc G–C được thể hiện ở cặp thứ hai trên sơ đồ.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chiếu đề bài tập trên màn hình (có thể mở bài tập tương tác trên trang NeoEdu) và nêu yêu cầu làm nhanh trong 15 phút.
Học sinh
HS đọc đề, cặp đôi thống nhất cách làm.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV quan sát, hỗ trợ cặp gặp khó khăn ở bài 6 và bài 7; nhắc HS kiểm tra tổng nucleotide.
Học sinh
HS tính toán, viết đáp án ra bảng con. Dự kiến HS gặp lỗi: nhầm G+C=600 với G=600; viết mạch mới theo chiều đảo.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 3 đến 4 HS trình bày các bài khó (bài 6, 7, 8) và cho cả lớp giơ bảng con đối chiếu.
Học sinh
HS trình bày cách làm và đáp án; các cặp so sánh với đáp án của mình.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt đáp án, nhấn mạnh hai dạng lỗi thường gặp: dùng A=T, G=C đúng cho DNA hai mạch (không áp dụng riêng cho một mạch) và viết chiều 5′→3′ đúng.
Học sinh
HS sửa lỗi nếu có và ghi nhớ.

Hoạt động 4: Vận dụng · 20 phút

Tái bản DNA và giới hạn của kết luận

a) Mục tiêu

Vận dụng công thức $2^k$ và nguyên tắc bổ sung vào tình huống thực tế; phân tích bằng chứng và nhận biết giới hạn khi chuyển từ số DNA sang số tế bào.

b) Nội dung

GV nêu tình huống: Bạn Minh đọc được: “Một DNA hai mạch có 2000 nucleotide, trong đó A=400. DNA này tái bản 3 lần, mọi phân tử đều nhân đôi và không mất. Vậy tế bào này có 8 tế bào con.”
Nhiệm vụ nhóm 4 HS:

Tính số nucleotide từng loại (A, T, G, C) của DNA.
Tính số DNA sau 3 lần tái bản.
Đánh giá kết luận của Minh: đúng hay sai, vì sao? Nêu điều kiện cần có để kết luận đúng.

c) Sản phẩm

Kết quả: A=T=400; G+C=1600, G=C=800.
Số DNA sau 3 lần tái bản: $2^3=8$ .
Đánh giá: Kết luận của Minh chưa chính xác. Số DNA là 8 nhưng số tế bào không nhất thiết bằng số DNA, vì mô hình phân tử khác số tế bào. Kết luận chỉ đúng khi mọi phân tử đều nhân đôi, không mất và có điều kiện để suy ra số tế bào từ số DNA theo đề bài.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV đọc tình huống, yêu cầu nhóm thực hiện ba nhiệm vụ và chuẩn bị trình bày trên bảng nhóm trong 8 phút.
Học sinh
HS nhận tình huống, đọc kỹ đề và phân công việc.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV hướng dẫn: Hãy kiểm tra lại mối quan hệ giữa số DNA và số tế bào; gợi ý HS nêu điều kiện trong đề bài.
Học sinh
HS tính toán và thảo luận. Dự kiến HS trả lời: Số DNA là 8; kết luận của bạn Minh thiếu điều kiện và đã đồng nhất số DNA với số tế bào.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 2 nhóm trình bày; yêu cầu nhóm khác phản biện.
Học sinh
HS trình bày kết quả tính toán và nhận định, lắng nghe và phản biện bằng lý lẽ dựa trên kiến thức đã học.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: DNA tái bản theo nguyên tắc bán bảo tồn và số DNA sau k lần tái bản là $2^k$ khi mọi phân tử đều nhân đôi, không mất. Không suy trực tiếp số tế bào từ số DNA mà không có thông tin về quá trình phân bào.
Học sinh
HS ghi kết luận vào vở và tự đánh giá mức độ hiểu bài.

Phiếu học tập

Phiếu học tập số 1: Cấu trúc DNA và nguyên tắc bổ sung

Nhiệm vụ 1: Ghép thẻ A, T, G, C thành đoạn DNA gồm 4 cặp nucleotide, biết mạch 1 là 5′-ATGC-3′.
Nhiệm vụ 2: Viết mạch 2 của đoạn DNA trên theo chiều 3′→5′.
Nhiệm vụ 3: Trả lời các câu hỏi sau:

DNA là gì? Đơn phân cấu tạo DNA là gì?
Hai mạch của DNA được sắp xếp theo chiều nào so với nhau?
Liên kết nào giữa các base của hai mạch? Liên kết nào giữa các nucleotide trong mỗi mạch?
Nguyên tắc bổ sung: A liên kết với ..., G liên kết với ...
Nhiệm vụ 4: Trong DNA hai mạch, số lượng A và T có quan hệ như thế nào? G và C thì sao?

Phiếu học tập số 2: Cơ chế tái bản DNA

Nhiệm vụ 1: Điền vào bảng so sánh (ghi dạng danh sách):

Mạch dẫn: được tổng hợp ... (liên tục/gián đoạn), theo chiều ...
Mạch còn lại: được tổng hợp ... (liên tục/gián đoạn), tạo thành các ... rồi ...
Nhiệm vụ 2: Trả lời các câu hỏi:
Vì sao mỗi DNA con có một mạch cũ và một mạch mới?
DNA polymerase kéo dài mạch mới theo chiều nào? Mạch khuôn được đọc theo chiều nào?
Nhận định “DNA polymerase tổng hợp mạch mới theo cả hai chiều 5′→3′ và 3′→5′” đúng hay sai? Vì sao?
Nhiệm vụ 3: Ghi lại một ý em học được từ bạn trong nhóm mảnh ghép.

Hướng dẫn về nhà

Hoàn thành bài 6 với DNA có 1200 nucleotide, trong đó T=300; tính A, G, C và kiểm tra lại tổng số nucleotide.
Viết đoạn mạch bổ sung cho mạch khuôn 3′-GATTAC-5′, ghi rõ đầu 5′ và 3′ của mạch mới.
Tính số DNA sau 5 lần tái bản nếu mọi phân tử đều nhân đôi và không mất; viết lời giải ngắn gọn.
Truy cập trang bài học NeoEdu (neoedu.vn/learn/12/biology/bai-1-dna-va-co-che-tai-ban-dna), làm các bài tập tương tác và ghi lại câu sai để trao đổi trong tiết học sau.
Viết đoạn văn ngắn (5 đến 7 câu) giải thích vì sao việc tái bản DNA chính xác giúp các tế bào con có thông tin di truyền giống nhau.

Giáo án do NeoEdu soạn với sự hỗ trợ của AI, dựa trên nội dung bài học trên Học liệu. Thầy cô nên đọc lại và điều chỉnh cho phù hợp với học sinh của mình; bản Word để sửa trực tiếp.