Giải Sinh 10 Bài 2: Phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học KNTT
Mở đầu trang 12 SGK Sinh 10 KNTT
Để nghiên cứu các đối tượng của sinh học cần có phuơng pháp và thiết bị phù hợp.
Các thiết bị và phương pháp nào thường được dùng trong nghiên cứu và học tập Sinh học? Lời giải:
1. Các thiết bị thường được dùng trong nghiên cứu và học tập sinh học là:
- Kính hiển vi: Dựa trên nguồn sáng được sử dụng, kính hiển vi được chia thành hai
loại: kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử.
- Máy li tâm: Được sử dụng trong phân đoạn tế bào. Đây là kĩ thuật tách các loại
bào quan dựa trên khối lượng của chúng.
- Các thiết bị khác: Các loại kính lúp, ống hút đơn giản hay pipet.
2. Các phương pháp thường được dùng trong nghiên cứu và học tập sinh học:
- Phương pháp quan sát: Lựa chọn đối tượng và phạm vi quan sát → Lựa chọn công
cụ quan sát → Ghi chép số liệu.
- Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm:
+ Phương pháp đảm bảo an toàn khi làm việc trong phòng thí nghiệm: Người
nghiên cứu cần tuân thủ các quy định để giữ an toàn cho bản thân và các thiết bị, tài
sản của phòng thí nghiệm.
+ Một số kĩ thuật phòng thí nghiệm: Phương pháp giải phẫu và phương pháp làm
tiêu bản tế bào/nhiễm sắc thể (NST).
- Phương pháp thực nghiệm khoa học:
+ Phương pháp nghiên cứu, phân loại sinh vật: Định danh dựa trên hình thái của
sinh vật, phân tích gene, phân lập (đối với vi khuẩn).
+ Phương pháp tách chiết: Tách enzyme, gene, các chất có hoạt tính sinh học.
+ Phương pháp nuôi cấy: Nuôi cấy vi khuẩn, nuôi cấy mô tế bào động vật, thực vật;
nuôi cấy động vật, thực vật trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa;…
Dừng lại và suy ngẫm trang 14 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Trình bày phương pháp đảm bảo an toàn khi làm việc trong phòng thí nghiệm. Lời giải:
Người nghiên cứu cần tuân thủ các quy định để giữ an toàn cho bản thân và các
thiết bị, tài sản của phòng thí nghiệm:
- Lưu ý về an toàn cháy nổ, an toàn về hóa chất:
+ Khi làm việc với những nơi có hóa chất độc hại, dễ bay hơi cần phải thực hiện ở
nơi có tủ hút khí độc hoặc ở nơi thoáng khí.
+ Tuân thủ các quy tắc pha hóa chất để tránh xảy ra cháy nổ đặc biệt khi sử dụng
acid hoặc những chất dễ nổ như cồn.
+ Kiểm tra vận hành của các thiết bị phòng chống cháy nổ, các máy hút mùi, chống
độc, các thiết bị cấp cứu khi có sự cố.
- Vận hành thiết bị: Trước khi sử dụng thiết bị, cần phải nắm được quy tắc vận hành
máy móc, thiết bị để thu được kết quả chính xác và không làm hư hại máy móc,
thiết bị. Ghi lại nhật kí làm việc và tình trạng hoạt động máy móc.
- Trang bị cá nhân: Tùy từng yêu cầu của nghiên cứu mà mỗi người khi làm việc
trong phòng thí nghiệm cần phải có các trang thiết bị riêng biệt. Thông thường, cần
phải mặc áo choàng, găng tay, kính bảo hộ hoặc mặt nạ để tránh tiếp xúc với hóa
chất độc hại, vi sinh vật gây bệnh trước khi bắt đầu thí nghiệm,…
Câu 2: Hãy kể tên một số thiết bị nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của trường
em và cho biết những thiết bị này dùng để nghiên cứu lĩnh vực nào của sinh học. Lời giải: Tên thiết bị
Ứng dụng thiết bị để nghiên cứu lĩnh vực - Kính hiển vi
- Kính hiển vi giúp tăng độ phóng đại của đối tượng cần
quan sát, giúp chúng ta có thể quan sát cấu trúc hiển vi
hoặc siêu hiển vi của đối tượng cần quan sát → Trong
sinh học, kính hiển vi được ứng dụng trong việc nghiên
cứu về cấu trúc của phân tử, tế bào,… - Máy li tâm
- Máy li tâm được sử dụng trong kĩ thuật phân đoạn tế
bào. Đây là kĩ thuật tách các loại bào quan dựa trên khối
lượng của chúng. Để tách và phân lập các bào quan, thì
cần phải phá vỡ các tế bào, rồi cho vào ống nghiệm đem li tâm trong máy li tâm.
- Các thiết bị khác như:
- Kính lúp: Được sử dụng để phóng đại hình ảnh của đối kính lúp, ống hút đơn
tượng cần quan sát nhưng độ phóng đại thấp hơn kính giản hay pipet, ống hút
hiển → Trong sinh học, thường được sử dụng để quan
có thể điều chỉnh lượng
sát các cơ quan của thực vật, các côn trùng nhỏ,… dung dịch cần lấy một
- Các loại ống hút, pipet: Được sử dụng để lấy lượng cách chính xác
dung dịch nhất định trong các phương pháp thí nghiệm sinh học.
Câu 3: So sánh đặc điểm của kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử. Lời giải:
- Giống nhau: Đều giúp tăng độ phóng đại đối tượng được quan sát (giúp quan sát
rõ những cấu tạo của đối tượng mà mắt thường không thể quan sát được). - Khác nhau:
Kính hiển vi quang học
Kính hiển vi điện tử
- Nguồn chiếu sáng là ánh đèn thông
- Nguồn chiếu sáng là chùm electron
thường (Hallogen, Led) hoặc ánh sáng chiếu qua hoặc lên bề mặt mẫu vật.
mặt trời chiếu lên mẫu vật.
- Việc chuẩn bị tiêu bản sẽ mất vài phút
- Chuẩn bị mẫu luôn mất vài ngày. hoặc vài giờ.
- Có thể sử dụng cả mẫu sống lẫn mẫu chết.
- Chỉ thấy được mẫu chết hoặc mẫu đã làm khô.
- Vật kính, tụ quang, mắt kính đều được
sản xuất từ thủy tinh.
- Ống kính là điện tử.
- Độ phóng đại của kính hiển vi quang
- Độ phóng đại của kính hiển vi điện tử
học tối đa là 1500 lần và độ phân giải
có thể lên tới 50 triệu lần và độ phân chỉ khoảng 200 nm. giải nhỏ hơn 1 Å.
- Được sử dụng để quan sát kích thước
- Được sử dụng để quan sát kích thước
hiển vi của đối tượng.
siêu hiển vi của đối tượng.
Dừng lại và suy ngẫm trang 16 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Quan sát hình 2.4, nêu trình tự các bước trong tiến trình nghiên cứu khoa học. Lời giải:
Trình tự các bước trong tiến trình nghiên cứu khoa học:
- Bước 1: Quan sát, thu thập dữ liệu. Trong khi quan sát cần rèn luyện đức tính kiên
trì, thận trọng. Sử dụng các công cụ nghiên cứu thích hợp giúp các nhà khoa học thu
được số liệu chính xác và nhanh chóng.
- Bước 2: Đặt câu hỏi. Thu thập số liệu từ đó đặt ra câu hỏi và tìm cách lí giải.
- Bước 3: Hình thành giả thuyết. Một giả thuyết được gọi là khoa học khi nó được
kiểm chứng bằng thực nghiệm, để kiểm chứng giả thuyết các nhà khoa học sử dụng
các suy luận diễn giải.
- Bước 4: Thiết kế và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng. Thí nghiệm kiểm chứng
được thiết kế thành hai lô: Một lô được gọi là lô đối chứng, một lô được gọi là lô thí nghiệm.
- Bước 5: Phân tích kết quả nghiên cứu và xử lí dữ liệu. Dữ liệu từ quá trình quan
sát thực địa hay thí nghiệm cần được xử lí thận trọng từ đó rút ra kết luận phù hợp.
- Bước 6: Rút ra kết luận. Có hai cách rút ra kết luận đó là bác bỏ giả thuyết hoặc
chấp nhận. Nếu bác bỏ giả thuyết thì sẽ quay lại bước 3. Nếu chấp nhận giả thuyết
thì kết quả nghiên cứu sẽ thường được thẩm định và công bố trên các tạp chí khoa
học và các nhà khoa học khác có thể cùng kiểm chứng, thẩm định. Một giả thuyết
được kiểm nghiệm trên nhiều đối tượng khác nhau bởi các nhà khoa học khác nhau
và được giới khoa học thừa nhận thì sẽ trở thành học thuyết khoa học.
Câu 2: Để hình thành nên một giả thuyết khoa học và kiểm chứng một giả thuyết,
chúng ta cần sử dụng cách tư duy khoa học nào? Giải thích. Lời giải:
Để hình thành một giả thuyết và kiểm chứng một giả thuyết, các nhà khoa học
thường sử dụng cách suy luận logic ngược lại với quy nạp, đi từ cái chung đến cái
riêng, được gọi là diễn giải. Vì: Cách suy luận diễn giải giúp chúng ta suy diễn từ
giả thuyết hay nguyên lí chung ra những điều tất yếu sẽ xảy ra nếu giả thuyết hay nguyên lí đó đúng.
Câu 3: Nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm trong một thí nghiệm có gì khác
nhau? Cho ví dụ minh họa. Lời giải:
- Nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm trong một thí nghiệm có sự khác nhau về
yếu tố cần nghiên cứu.
- Ví dụ minh họa: Nếu bạn muốn khám phá ảnh hưởng của muối đối với sự sinh
trưởng, phát triển của cây, nhóm đối chứng sẽ là một nhóm thực vật không tiếp xúc
với muối, trong khi nhóm thực nghiệm sẽ nhận xử lí muối. Các điều kiện còn lại về
loài cây, độ tuổi sinh lí với số lượng cây như nhau và được đặt trong cùng một điều
kiện môi trường. So sánh sự khác biệt về biểu hiện sinh trưởng, phát triển của các
cây ở hai lô này sẽ cho thấy ảnh hưởng của muối lên sự sinh trưởng, phát triển của cây.
Dừng lại và suy ngẫm trang 17 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Nêu một số vai trò và thành tựu của tin sinh học. Lời giải:
- Vai trò của tin sinh học: Sử dụng các phần mềm máy tính chuyên dụng, các thuật
toán, mô hình để tập hợp, lưu trữ, phân tích các bộ dữ liệu sinh học ở quy mô lớn
nhằm sử dụng chúng một cách hiệu quả trong nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống.
- Thành tựu của tin sinh học:
+ Dùng phần mềm máy tính tìm kiếm các gene trong hệ gene và so sánh các hệ gene
của các loài với nhau để tìm hiểu mối quan hệ tiến hóa giữa các loài sinh vật.
+ Áp dụng trí tuệ nhân tạo để xử lí thông tin của bệnh nhân giúp các bác sĩ đưa ra
được biện pháp chữa bệnh hiệu quả nhất cho từng bệnh nhân.
Câu 2: Chúng ta có thể sử dụng các công cụ tin học trong học tập môn Sinh học như thế nào? Lời giải:
Để học tập môn Sinh học một cách có hiệu quả, chúng ta có thể ứng dụng các công
cụ tin học đơn giản như:
- Sử dụng các công cụ tin học đơn giản trong việc tìm kiếm, khai thác thông tin trên internet.
- Sử dụng chương trình tin học hay tự lập trình phần mềm để mô tả các quá trình
sinh học phức tạp như phần mềm mô tả quá trình tái bản DNA, phiên mã, dịch mã,…
- Sử dụng phầm mềm xây dựng sơ đồ tư duy để hệ thống kiến thức.
Luyện tập và vận dụng trang 17 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Tin sinh học là gì? Lời giải:
Tin sinh học là ngành khoa học sử dụng các phần mềm máy tính chuyên dụng, các
thuật toán, mô hình để lưu trữ, phân loại, phân tích các bộ dữ liệu sinh học ở quy
mô lớn nhằm sử dụng chúng một cách hiệu quả trong nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống.
Câu 2: Để quan sát được hình dạng kích thước của các tế bào thực vật, chúng ta cần
dụng cụ gì? Cần phải dùng những kĩ thuật gì để có thể quan sát được nhiễm sắc thể (NST)? Lời giải:
- Để quan sát được hình dạng kích thước của tế bào thực vật, chúng ta cần dụng cụ:
lam kính, lamen, kim mũi mác, ống hút, giấy thấm, kính hiển vi quang học.
- Những kĩ thuật để quan sát nhiễm sắc thể:
+ Kĩ thuật cắt mẫu vật thành lát mỏng.
+ Kĩ thuật cố định bằng hóa chất và nhuộm màu.
+ Kĩ thuật chia nhỏ mẫu, dầm ép để phá vỡ tế bào giải phóng NST.
+ Kĩ thuật quan sát tiêu bản trên kính hiển vi.
Câu 3: Để kiểm chứng nhân tế bào có vai trò quyết định sự sống của tế bào, một
nhà khoa học đã dùng móc nhỏ để loại bỏ nhân tế bào của trùng giày (một sinh vật
nhân thực đơn bào). Kết quả tế bào mất nhân bị chết. Nhà khoa học này cũng làm
một thí nghiệm đối chứng theo cách dùng móc nhỏ lấy nhân tế bào của trùng giày
nhưng sau đó lại đặt vào vị trí cũ. Hãy cho biết:
a) Nếu trong thí nghiệm đối chứng tế bào sau khi được đặt nhân trở lại vẫn chết thì kết luận rút ra là gì?
b) Nếu tế bào ở thí nghiệm đối chứng không bị chết thì kết luận rút ra là gì? Lời giải:
a) Nếu tế bào trong thí nghiệm đối chứng sau khi đặt nhân trở lại vẫn chết thì có thể
đưa ra kết luận là: Sau khi bị loại bỏ nhân thì tế bào của trùng giày sẽ chết ngay và
việc ghép lại nhân không giúp hồi phục được sự sống cho tế bào của trùng giày.
b) Nếu tế bào trong thí nghiệm đối chứng sau khi đặt nhân trở lại không bị chết thì
có thể đưa ra kết luận là: Sau khi bị loại bỏ nhân thì tế bào của trùng giày chưa chết
ngay mà vẫn duy trì sự sống trong thời gian nhất định và nếu được ghép lại nhân
trong khoảng thời gian đó thì tế bào sẽ tiếp tục duy trì sự sống.