Kỹ năng giải toán sinh học trên máy tính casio

I.PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Một trong những nhiệm vụ trọng tâm của dạy học sinh học là phát triển tư duy sáng tạo và khả năng phân tích của học sinh, và vì thế việc rèn luyện kĩ năng giải bài tập sinh học có một vai trò rất lớn trong việc thực hiện nhiệm vụ đó. Có rất nhiều dạng bài tập trong chương trình Sinh học ở trung học phổ thông có thể áp dụng những phép toán và giải trên máy tính casio.Đây cũng là một kĩ năng mới cần rèn luyện cho học sinh do đó tôi đã chọn đề tài “ kĩ năng giải toán sinh học trên máy tính Casio.” 2.MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI: Đề tài nêu kĩ năng giải một số dạng bài tập sinh học trong chương trình Sinh học phổ thông, cung cấp tư liệu cho giáo viên tham khảo và vận dụng vào công tác giảng dạy,rèn luyện, bồi dưỡng học sinh giỏi . 3.ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Phương pháp giải bài toán sinh học trên máy tính Casio. 4. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: Có rất nhiều dạng bài tập có thể áp dụng giải trên máy tính casio tuy nhiên đề tài chỉ đề cập đến những dạng bài tập thuộc phần Sinh học tế bào. II.PHẦN NỘI DUNG I. THÖÏC TRAÏNG NGHIEÂN CÖÙU: Tình hình thực tế trong nhà trường hiện nay, việc giải bài toán sinh học trên máy tính casio là một vấn đề còn khá mới mẽ đối với học sinh, phần lớn các em chỉ sử dụng máy tính trong giải bài tập toán học, vật lý, hóa học mà chưa chú ý đến bài toán sinh học.Về Giáo viên, nhiều giáo viên bộ môn chưa có điều kiện và nhiều thời gian nghiên cứu vấn đề này.Vì vậy qua đề tài, có thể giúp cho giáo viên phần nào trong việc nghiên cứu và vận dụng vào rèn luyện kĩ năng cho học sinh. Đồng thời góp phần gây hứng thú trong học sinh đối với môn Sinh học. 2.ĐỀ XUẤT GIẢI QUYẾT THỰC TRẠNG: Để thực hiện tốt việc giải bài toán sinh học trên máy tính casio tôi xin nêu một số đề xuất sau: - Cần thực hiện nhuần nhuyễn, linh hoạt các thao tác giải các phép toán trên máy tính. - Phân tích dữ kiện của đề bài, xác định dạng bài tập . - vận dụng công thức phù hợp thực hiện phép toán. 3. NỘI DUNG: Phần sinh học tế bào có thể chia thành các nhóm bài tập sau: *Nhóm 1: NHIỄM SẮC THỂ VÀ CƠ CHẾ NGUYÊN PHÂN LOẠI 1:Tính số tế bào con tạo thành: ÄTừ 1 tế bào ban đầu: số tế bào con tạo thành qua x lần phân bào A = 2x ÄTừ nhiều tế bào ban đầu : Tổng số TB con sinh ra: A = a1. 2x1 + a2.2x2 +…….. Bài tập vận dụng: Bài 1: Có 1 số hợp tử nguyên phân bình thường.1/4 số hợp tử qua 3 lần nguyên phân, 1/3 số hợp tử qua 4 đợt nguyên phân, số hợp tử còn lại qua 5 đợt nguyên phân. Tổng số tế bào con tạo thành là 248. Tìm số hợp tử nói trên . Tính số tế bào con sinh ra từ mỗi nhóm hợp tử. Cách giải: Thao tác máy tính: a.Số hợp tử: Gọi a : tổng số hợp tử. - Số hợp tử nhóm 1: à Số TB con tạo ra .23 - Số hợp tử nhóm 2: à Số TB con tạo ra .24 - Số hợp tử nhóm 3: a – (+) = à Số TB con tạo ra .25 à Tổng số TB con tạo ra: .23 + .24 + .25 = 248 a = 248 à a = 12 b.Số TB con từ mỗi nhóm - Nhóm 1 : .23 = = 24 - Nhóm 2: .24 = - Nhóm 3: .25 = .25 = 160 à Bật máy tính, nhập vào các số 1, - , ( ấn phím nhập các số 1, 4, +, 1, 3, ), ấn phím = ta có kết quả Hiển thị trên máy tính : 1-() = à Từ bàn phím nhập vào , phím x, 2, x 3, +, , x, 2, X , 4, +, , 2, X , 5, = Hiển thị trên máy tính x +x+ x = à ấn phím , nhập các số 12, 4, phím x, 2, X , 3, = ta có kết quả 24 Hiển thị trên máy tính = 24 Tương tự cho các phép toán còn lại. Bài 2 Ở một loài thực vật, nếu các gen trên một NST đều liên kết hoàn toàn thì khi tự thụ phấn nó có khả năng tạo nên 1024 kiểu tổ hợp giao tử. Trong một thí nghiệm người ta thu được một số hợp tử. Cho ¼ số hợp tử phân chia 3 lần liên tiếp, 2/3 số hợp tử phân chia 2 lần liên tiếp, còn bao nhiêu chỉ qua phân chia 1 lần. Sau khi phân chia số NST tổng cộng của tất cả các hợp tử là 580. Hỏi số noãn được thụ tinh? Cách giải: Thao tác máy tính: Vì là thực vật tự thụ phấn nên có số kiểu giao tử là Ö1024 = 32 . Suy ra số NST trong bộ NST 2n là 10. Gọi x là số hợp tử thu được trong thí nghiệm (x cũng là số noãn được thụ tinh) ta có phương trình: (1/4 )x.23 + (2/3)x.22 + [x – (x/4 + 2x/3)].2 = 580 : 10 = 58 (29/6)x = 58. Suy ra x = 12. - Bật máy ấn phím AC và ấn phím các phím số 1, 0, 2, 4 , = - Ấn phím AC và các phím số 5, 8 rồi ấn phím ÷ và các phím số 2, 9 sau đó ấn phím ÷ và phím số 6, cuối cùng ấn phím = ta có kết quả x = 12 LOẠI 2: Tính số nhiễm sắc thể tương đương với nguyên liệu được môi trường cung cấp trong quá trình tự nhân đôi của NST - Số NST tương đương với nguyên liệu được môi trường cung cấp NST = 2n . 2x – 2n = 2n.(2x – 1) - Số NST chứa hoàn toàn nguyên liệu mới: NST mới = 2n . 2x –2. 2n = 2n.(2x – 2) Bài tập vận dụng: Ba hợp tử của một loài, lúc chưa nhân đôi số lượng NST đơn trong mỗi tế bào bằng 20. Hợp tử 1 có số đợt nguyên phân bằng 1/4 số lần nguyên phân của hợp tử 2. Hợp tử 2 có số đợt nguyên phân liên tiếp bằng 50% số đợt nguyên phân của hợp tử 3. Số lượng NST đơn lúc chưa nhân đôi trong tất cả các tế bào con sinh ra từ 3 hợp tử bằng 5480. a. Tính số đợt nguyên phân liên tiếp của mỗi hợp tử ? b. Số lượng NST đơn được tạo ra từ nguyên liệu môi trường tế bào đã cung cấp cho mỗi hợp tử để nguyên phân là bao nhiêu Cách giải: Thao tác máy tính: a. Số lần nguyên phân của mỗi hợp tử: - Gọi số lần nguyên phân của hợp tử 1 là n thì số lần nguyên phân của hợp tử 2 là 4n, hợp tử 3 là 8n - Số TB con được tạo ra do 3 hợp tử sẽ là: =274 ta có 2n +24n +28n =274 giải ra ta được n = 1 vậy số lần nguyên phân của hợp tử 1 là 1, hợp tử 2 là 4, hợp tử 3 là 8 b. Số NST đơn do môi trường cung cấp - hợp tử 1= (21-1)x 20=20 - hợp tử 2= (24-1)x 20=300 - hợp tử 1= (28-1)x 20=5100 àBật máy tính, nhấn các phím (, x, nhập vào 24, sau đó ấn tiếp - , 1, ), x , 20 Cuối cùng ấn phím =, ta có kết quả 300 nhấn các phím (, x, nhập vào 28, sau đó ấn tiếp - , 1, ), x , 20 Cuối cùng ấn phím =, ta có kết quả 5100 LOẠI 3 : Tính thời gian nguyên phân. 1.Thời gian của một chu kì nguyên phân (TB nguyên phân 1 lần ): Là thời gian của 5 giai đoạn (kì TG đến kì cuối) 2.Thời gian qua các đợt nguyên phân ( TB nguyên phân x lần) a.Tốc độ nguyên phân không đổi: TG = TG 1 đợt . x b. Tốc độ nguyên phân thay đổi: - Nhanh dần đều à TG các lần NP giảm dần đều - Giảm dần đều à TG các lần NP nhanh dần đều Gọi U1, U2, .....Ux lần lượt là TG các lần NP liên tiếp TG = (U1+Ux) Gọi d là hiệu số thời gian giữa lần NP sau với lần NP liền trước nó + d > 0 : tốc độ NP giảm dần. + d < 0 : tốc độ NP tăng dần. TG = [2.U1 +(x-1)d] Bài tập vận dụng: Bài 1 : ở đợt nguyên phân đầu tiên của 1 hợp tử, ghi nhận được trung bình ,mỗi kì của NP là 5 phút, giai đoạn chuyển tiếp với đợt phân bào kế tiếp là 10 phút.Khi hợp tử nguyên phân được 210 phút, hỏi hợp tử đã trải qua bao nhiêu đợt nguyên phân? Biết rằng thời gian của đợt nguyên phân cuối cùng là 40 phút và tốc độ giảm dần đều. a/ Tính thời gian của đợt phân bào đầu tiên. b/ Tìm số đợt nguyên phân của hợp tử. Cách giải: Thao tác máy tính: a.Thời gian của đợt phân bào đầu tiên: 5x4 + 10 = 30 phút. b.Số đợt nguyên phân: Gọi là số đợt nguyên phân. Tốc độ nguyên phân giảm dần đều TG = (U1+Ux) à (30+40) = 210 à = = 6 à Bật máy tính, nhập vào các số 5, phím x, 4, +, 10, = à Ấn phím nhập vào 4, 2, 0, 7,0, = ta có kết quả. Bài 2: Có 4 hợp tử thuộc cùng 1 loài là: A,B,C và D.Hợp tử A nguyên phân 1 số đợt liên tiếp cho các TB con, số TB con này bằng ¼ số NST có trong 1 hợp tử khi nó chưa tiến hành nguyên phân.Hợp tử B nguyên phân cho các TB con với tổng số NST đơn nhiều gấp 4 lần số NST đơn của 1 TB con.Hợp tử C nguyên phân cho các TB con cần nguyên liệu tương đương 480 NST đơn. Hợp tử D nguyên phân tạo các TB con chứa 960 NST đơn cấu thành hoàn toàn từ nguyên liệu mới cung cẩp trong quá trình nguyên phân này. Tất cả các TB con được hình thành nói trên chứa 1920 NSTđơn ở trạng thái chưa tự nhân đôi. Tìm bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội của loài Số đợt nguyên phân của mỗi hợp tử A, B, C, D ? Giả thuyết tốc độ nguyên phân của hợp tử A và B tăng dần đều, thời gian của đợt phân bào sau kém hơn thời gian của đợt phân bào trước là 2 phút.Tốc độ nguyên phân của hợp tử C, D giảm dần đều, thời gian của đợt phân bào sau nhiều hơn thời gian của đợt phân bào trước 2 phút.Tính thời gian nguyên phân liên tiếp nói trên của mỗi hợp tử. Biết rằng thời gian đợt phân bào đầu tiên của mỗi hợp tử đều là 20 phút. Cách giải: Thao tác máy tính: a.Bộ NST lưỡng bội Gọi : số NST của bộ NST lưỡng bội. - Số TB con sinh ra từ hợp tử A : à Số NST trong các TB con : - Số NST trong các TB con sinh ra từ hợp tử B: 4 - Số NST trong các TB con sinh ra từ hợp tử C : 480 + - Số NST trong các TB con sinh ra từ hợp tử D : 960 + 2 à Tổng NST trong tất cả các TB con là : .+ 4+480 + +960 + 2 à phương trình : à à àBộ NST 2n = 32 b.Số đợt nguyên phân: - Số đợt nguyên phân của hợp tử A: à số đợt NP là 3 - Số đợt nguyên phân của hợp tử B : Số NST trong TB con sinh ra : 4= 4.32 = 128 à Số TB con sinh ra : à số đợt NP là 2 - Số đợt nguyên phân của hợp tử C : Số NST trong TB con sinh ra : 480 + = 480+ 32 =512 à Số TB con sinh ra : à Số đợt nguyên phân là 4 - Số đợt nguyên phân của hợp tử D : Số NST trong Tb con sinh ra : 960 + 2= 1024 à Số TB con sinh ra : à Số đợt NP là 5 c.Thời gian nguyên phân liên tiếp : TG = [2.U1 +(x-1)d] Hợp tử A = phút Hợp tử B =phút Hợp tử C =phút Hợp tử D=phút Câu a giải phương trình: . Bật máy tính sau đó ấn phím MODE, chọn phím số 5, tiếp tục chọn phím số 3.sau đó nhập vào các giá trị 1, =, 28,=,-1920,=. Tiếp tục ấn phím = ta có kết quả Câu b, để có kết quả , nhấn phím , nhập vào các số 3, 2, 4, =.sau đó nhấn phím log , nhập vào 2, 8, = ta có kết quả. Để có kết quả , nhấn phím log , nhập vào 2, 32, = ta có kết quả. à nhấn phím nhập vào các số 3, 2, (, 2,0, +, 3, 1, (-), = ta có kết quả. Nhóm 2: CƠ CHẾ GIẢM PHÂN VÀ THỤ TINH LOẠI 1 : Tính số giao tử hình thành và số hợp tử tạo ra. Giao tử : Số tinh trùng hình thành = số TB sinh tinh x 4 Số tinh trùng X hình thành = số tinh trùng Y hình thành Số trứng hình thành = số TB sinh trứng Số thể định hướng = số TB sinh trứng x 3 Hợp tử : Số hợp tử hình thành = số tinh trùng thụ tinh= số trứng thụ tinh Số hợp tử XX = số tinh trùng X thụ tinh Số hợp tử XY = số tinh trùng Y thụ tinh c.Tỉ lệ thụ tinh ( hiệu suất thụ tinh) Số tinh trùng thụ tinh Tổng số tinh trùng hình thành - Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng = x 100 Số trứng thụ tinh Tổng số trứng hình thành - Hiệu suất thụ tinh của trứng = x 100 Bài tập vận dụng: Ở vùng sinh trưởng của 1 tinh hoàn có 2560 TB sinh tinh mang cặp NST giới tính XY đều qua GP tạo các tinh trùng.Tại vùng sinh trưởng của 1 buồng trứng, các TB sinh trứng mang cặp NST XX đều qua GP tạo trứng.Trong quá trình thụ tinh , trong số tinh trùng X hình thành chỉ có 50% là kết hợp được với trứng, còn trong số tinh trùng mang Y hình thành thì có 40% kết hợp được với trứng.Trong khi tỉ lệ thụ tinh của trứng là 100%. a. Tìm số hợp tử XX và XY thu được. b. Tính số TB sinh trứng ở vùng sinh trưởng của buồng trứng. Cách giải: a.Số hợp tử XX và XY -Số tinh trùng X = số tinh trùng Y hình thành: -Số hợp tử XX tạo ra = Số tinh trùng X thụ tinh: 5120. - Số hợp tử XY tạo ra = Số tinh trùng Y thụ tinh: 5120. b. Số TB sinh trứng : - Số trứng thụ tinh bằng số hợp tử tạo thành : 2560+2048 = 4608 Vì tỉ lệ thụ tinh của trứng là 100% và 1 TB sinh trứng cho 1 trứng à Số TB sinh trứng là 4608 à nhấn phím nhập vào các số 4, x, 2, 5, 6,0, = ta có kết quả. à nhấn phím nhập vào các số 5,1, 2, 0, x, = ta có kết quả. à nhập vào các số 2,5, 6, 0, 2,,4,8,+, = ta có kết quả. LOẠI 2 : Tính số loại giao tử và hợp tử khác nhau về nguồn gốc và cấu trúc NST Sự phân li và tổ hợp của NST trong quá trình GP - Nếu có TĐC trong GP xảy ra tại 1 điểm trong cặp NSTà mỗi cặp TĐC sẽ làm số loại giao tử tăng gấp đôi. + số loại giao tử : 2n+m ( m : số cặp NST có trao đổi chéo) + Tỉ lệ của mỗi loại giao tử : + Dạng tổ hợp : dùng sơ đồ phân nhánh hay cách nhân đại số. - Nếu không có TĐC : + số loại giao tử : 2n ( n : số cặp NST tương đồng) + Tỉ lệ mỗi loại giao tử : + số kiểu tổ hợp NST khác nhau : 3n Sự tái tổ hợp của NST trong quá trình thụ tinh : Số loại hợp tử = số loại giao tử đực x số loại giao tử cái Số loại giao tử, hợp tử mang NST có nguồn gốc khác nhau : ( không có TĐC) - Số loại giao tử chứa NST của cha hoặc mẹ : + Số loại giao tử chứa a NST có nguồn gốc từ cha (an)  + số loại giao tử chứa b NST có nguồn gốc từ mẹ (b n) Số loại hợp tử được di truyền NST từ ông, bà  + Số loại hợp tử được di truyền a NST từ «  ông nội » hoặc «  bà nội » + số loại hợp tử được di truyền b NST từ « ông ngoại » hoặc « bà ngoại » + số loại hợp tử được di truyền a NST từ « ông nội » ( hoặc bà nội) và b NST từ « bà ngoại » (hoặc ông ngoại) x Số NST môi trường cung cấp cho quá trình tạo giao tử : Số NST môi trường cung cấp cho các TB sinh giao tử tạo giao tử bằng số NST trong các TB sinh giao tử. Số NST môi trường cung cấp cho quá trình tạo giao tử từ a TB sinh dục sơ khai ban đầu là : ( 2x+1 - 1)a. 2n ( x : số lần nguyên phân) Bài tập vận dụng: Ở đậu Hà Lan 2n = 14, cho rằng giảm phân tạo thành các giao tử không xảy ra trao đổi đoạn. Cho biết số loại giao tử hình thành với các tổ hợp NST khác nhau về nguồn gốc cha mẹ? tỉ lệ mỗi loại giao tử? Trong số các loại giao tử nói trên cho biết: - Bao nhiêu loại giao tử chứa 2 NST có nguồn gốc từ bố? Tỉ lệ các loại giao tử này? -Bao nhiêu loại giao tử chứa 3NST có nguồn gốc từ mẹ ? Tỉ lệ các loại giao tử này? Cách giải: Thao tác máy tính: a.Số loại giao tử và tỉ lệ mỗi loại : 2n = 27 = 128 loại Tỉ lệ mỗi loại = 7.8125.10-3 b.- Số loại giao tử có nguồn gốc từ bố, tỉ lệ : =21 giao tử. - Tỉ lệ giao tử = = 0.1641. - Số loại giao tử có nguồn gốc từ mẹ, tỉ lệ : = 35 giao tử. -Tỉ lệ giao tử = = 0.2734. - Bật máy tính, ấn phím số 2 và x nhập vào phím số 7, ấn phím = ta có kết quả 128 - Ấn phím ,nhập số 1,tiếp tục ấn phím 2, x , 7, = ta có kết quả 7.8125.10-3 - Nhập vào số 7, shift, nCr, 2, = ta có kết quả 21.Tương tự cho các phép toán còn lại 4. TÍNH KHẢ THI CỦA ĐỀ TÀI: Đề tài đã được áp dụng với đối tượng là học sinh khối 12- ban tự nhiên, đặc biệt là áp dụng trong bồi dưỡng học sinh dự thi học sinh giỏi vòng trường và vòng tỉnh đã đạt được kết quả khả quan 2 học sinh đạt HSG giải toán trên máy tính casio vòng trường và 1 học sinh đạt giải khuyến khích - vòng tỉnh . III.PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 1. KEÁT LUAÄN: Chương trình sinh học phổ thông là những kiến thức đại cương về sinh học từ trước tới nay của nhân loại.Đặc biệt là chương trình sinh học 12 hội tụ gần toàn bộ các dạng bài tập sinh học.Qua thực tế giảng dạy môn sinh học ở khối 12 tôi nhận thấy đa số học sinh chưa thật sự hứng thú với kiến thức sinh học.Tuy nhiên bên cạnh đó các em lại có khả năng tư duy toán học rất tốt, lại hứng thú khi giải quyết những vấn đề liên quan đến “các con số” đặc biệt là học sinh ban tự nhiên.Trên cơ sở đó tôi nghĩ rằng một biện pháp gây hứng thú trong học sinh là “ kéo học sinh lại gần với toán học – môn học mà các em yêu thích” . Tuy nhiên trong quá trình thực hiện chuyên đề khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong quí thầy cô và các bạn đồng nghiệp nhiệt tình đóng góp ý kiến, giúp chuyên đề được hoàn thiện hơn. 2. KIEÁN NGHÒ: - Đối với GVBM: Rất mong quí thầy,cô tham khảo chuyên đề, đóng góp ý kiến kiến để chuyên đề được hoàn thiện và mang tính khả thi cao. - Đối với BGH: Rất mong BGH nhà trường tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu chuyên môn của giáo viên về thời gian cũng như bổ sung tài liệu tham khảo về chuyên môn trong thư viện nhà trường. IV.TAØI LIEÄU THAM KHAÛO - Phương pháp giải bài tập Sinh học – NXB TP HCM. - Bài tập sinh học 10 – NXB GD. - Kiến thức sinh học cơ bản – NXB ĐHQG TPHCM. Châu thành, ngày 15 tháng 5 năm 2010 Người viết Võ Thị Thúy Loan Duyeät cuûa BGH Duyệt của TTCM