BÀI 4. HỆ GENE, ĐỘT BIẾN GENE VÀ CÔNG NGHỆ GENE
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 4. HỆ GENE, ĐỘT BIẾN GENE VÀ CÔNG NGHỆ GENE
Mục tiêu bài học
Mục tiêu bài học (Mục tiêu bài học)
Ảnh
- Phát biểu được khái niệm hệ gene. Trình bày được một số thành tựu và ứng dụng của việc giải mã hệ gene người. - Nêu được khái niệm đột biến gene. Phân biệt được các dạng đột biến gene. - Phân tích được nguyên nhân, cơ chế phát sinh của đột biến gene. - Trình bày được vai trò của đột biến gene trong tiến hoá, trong chọn giống và trong nghiên cứu di truyền. - Nêu được khái niệm, nguyên lí và một số thành tựu của công nghệ DNA tái tổ hợp, của tạo thực vật và động vật biến đổi gene. - Tranh luận, phản biện được về việc sản xuất và sử dụng sản phẩm biến đổi gene và đạo đức sinh học.
Mục tiêu bài học
Hoạt động mở đầu
Hoạt động mở đầu
Trước đây, các loại protein (hormone, enzyme, kháng thể,..) tự nhiên được phân lập trực tiếp từ cơ thể của các loài sinh vật. Tuy nhiên, phương pháp này gặp nhiều khó khăn trong quá trình tinh sạch, chi phí sản xuất cao, phải sử dụng số lượng lớn động vật, hoạt tính của protein chưa được như mong muốn, thành phần amino acid của protein ở động vật khác so với ở người nên có thể gây hiện tượng dị ứng khi sử dụng,... Các nhà khoa học có thể khắc phục những khó khăn này bằng cách nào?
Các nhà khoa học đã hạn chế bằng cách sử dụng công nghệ sinh học. Công nghệ sinh học đã mở ra một hướng đi mới cho việc sản xuất protein, giúp khắc phục các hạn chế của phương pháp truyền thống, mang lại nhiều lợi ích cho con người.
I. HÊ GENE
1. Khái niệm hệ gene (1. Khái niệm hệ gene)
I. HÊ GENE
1. Khái niệm hệ gene
Đọc thông tin trong Bảng 4.1, hãy nhận xét tính đặc trưng về hệ gene ở một số loài sinh vật.
Các loài sinh vật khác nhau có hệ gene đặc trưng về kích thước hệ gene (được tính bằng hàm lượng DNA) và số lượng gene.
2. Thành tựu và ứng dụng của giải mã hệ gene người (2. Thành tựu và ứng dụng của giải mã hệ gene người)
2. Thành tựu và ứng dụng của giải mã hệ gene người
Đọc đoạn thông tin và quan sát Hình 4.1, hãy cho biết: a) Kết quả của dự án Hệ gene người là gì? b) Hiện nay, giải mã hệ gene người đang được ứng dụng trong những lĩnh vực nào? Cho ví dụ.
a) Thông qua phân tích trình tự nucleotide, các nhà khoa học có thể đưa ra bản đồ chi tiết về toàn bộ các gene trong hệ gene ở người (gồm cả các gene mã hóa và những trình tự không mã hóa), từ đó, có thể xác định các gene liên quan đến nhiều bệnh di truyền, đồng thời là cơ sở để nghiên cứu các phương pháp chẩn đoán và điều trị bệnh.
Trả lời
b) Hiện nay, giải mã hệ gene người đang được ứng dụng trong những lĩnh vực: - Y học: sử dụng liệu pháp nhắm trúng đích trong điều trị ung thư. - Giám định pháp y và khoa học hình sự: cung cấp thông tin trong lĩnh vực pháp ý và khoa học hình sự thông qua so sánh trình tự gene ở người. - Di truyền học và sinh học phân tử: nghiên cứu sự phát triển cá thể, cơ chế gây bệnh di truyền ở người.
II. ĐỘT BIẾN GENE
1. Khái niệm đột biến gene (1. Khái niệm đột biến gene)
II. ĐỘT BIẾN GENE
Quan sát Hình 4.2, hãy cho biết thế nào là gene đột biến và ảnh hưởng của đột biến gene sinh vật.
- Đột biến gene là những biến đổi xảy ra trong cấu trúc của gene, có thể liên quan đến một cặp nucleotide (đột biến điểm) hoặc một số cặp nucleotide. - Đa số đột biến gene thường là đột biến lặn và có thể có hại cho sinh vật do làm giảm sức sống, phát sinh các bệnh và tật di truyền, có thể gây chết ở thể đột biến.
1. Khái niệm đột biến gene
2. Các dạng đột biến gene (2. Các dạng đột biến gene)
Quan sát Hình 4.3, hãy: a) Xác định các dạng đột biến điểm. b) Dự đoán sự thay đổi của gene (số lượng và trình tự nucleotide, số liên kết hydrogen) và protein sẽ bị ảnh hưởng như thế nào trong mỗi dạng đột biến đó.
a)  Hình a) Thêm một cặp nucleotide Hình b) Mất một cặp nucleotide Hình c) Thay thế một cặp nucleotide
2. Các dạng đột biến gene
Trả lời
b)  Hình a) Thêm một cặp nucleotide → thay đổi khung đọc mã di truyền ừt vị trí xảy ra đột biến trở về sau (đột biến dịch khung) dẫn đến làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein. Hình b) Mất một cặp nucleotide → thay đổi khung đọc mã di truyền ừt vị trí xảy ra đột biến trở về sau (đột biến dịch khung) dẫn đến làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein. Hình c) Thay thế một cặp nucleotide → có thể làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein.
3. Nguyên nhân và cơ chế phát sinh đột biến gene (3. Nguyên nhân và cơ chế phát sinh đột biến gene)
3. Nguyên nhân và cơ chế phát sinh đột biến gene
a. Nguyên nhân phát sinh đột biến gene
Tại sao thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời có thể gây đột biến gene?
Thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời có thể gây đột biến gene vì ánh sáng mặt trời có tia UV là tác nhân vật lý gây ra nguy cơ đột biến gene.
b. Cơ chế phát sinh đột biến gene (3. Nguyên nhân và cơ chế phát sinh đột biến gene)
b. Cơ chế phát sinh đột biến gene
Quan sát Hình 4.4, dự đoán dạng đột biến gene khi có mặt nucleotide dạng hiếm. Vẽ sơ đồ minh họa cơ chế phát sinh đột biển.
Dự đoán: đột biến thay thế cặp nucleotide
Quan sát Hình 4.5, mô tả cơ chế phát sinh đột biến gene khi có sự tác động của 5-BU.
Cơ chế: 5-BU có thể liên kết với guanine (G) trong DNA tạo thành cặp base G-5-BU. Khi DNA nhân đôi, 5-BU có thể tautomer hóa thành dạng giống như cytosine (C). Do đó, A trong DNA sẽ liên kết với 5-BU (dạng C) dẫn đến thay thế cặp base A-T thành G-C.
4. Vai trò của đột biến gene (4. Vai trò của đột biến gene)
4. Vai trò của đột biến gene
Cho thêm một số ví dụ về vai trò của đột biến gene trong chọn giống.
- Đột biến gen lùn (sd1) ở lúa giúp cây lúa cứng cáp, chống đổ ngã, tăng khả năng thu hoạch. - Đột biến gen vhn ở lúa giúp tăng năng suất lúa lên 10-20%.
III. CÔNG NGHỆ GENE
1. Công nghệ DNA tái tổ hờ (1. Công nghệ DNA tái tổ hờ)
III. CÔNG NGHỆ GENE
Quan sát Hình 4.6 và mô tả quy trình tạo DNA tái tổ hợp.
Bước 1: Tách dòng gene cần chuyển Bước 2: Tạo DNA tái tổ hợp Bước 3: Biến nạp DNA tái tổ hợp vào tế bào chủ và tạo dòng DNA tái tổ hợp
1. Công nghệ DNA tái tổ hợp
Câu hỏi
Quan sát Hình 4.7, hãy cho biết công nghệ DNA tái tổ hợp được ứng dụng trong những lĩnh vực nào. Cho ví dụ.
Công nghệ DNA tái tổ hợp được ứng dụng trong những lĩnh vực tạo giống vi sinh vật tái tổ hợp:  1. Tạo chủng vi khuẩn tái tổ hợp:  - Tạo các chủng vi khuẩn E. coli mang gene sản xuất protein tái tổ hợp: hormone sinh trưởng (GH) ở động vật có vú, somatostatin, insulin, kháng thể đơn dòng, enzyme, vaccine, interferon,... - Tạo chủng vi khuẩn tái tổ hợp có khả năng phần hủy chất độc ứng dụng trong xử lí môi trường,.... - Nhân dòng các gene để tạo thư viện hệ gene.
Trả lời
2. Tạo chủng vi nấm tái tổ hợp:   - Tạo dòng nấm men mang gene (chứa điểm khởi đầu nhân đôi, trình tự DNA lặp lại,...) của người và nhiều loài sinh vật khác, phục vụ cho việc phân tích trình tự nucleotide, xác định các vùng chức năng và nghiên cứu các cơ chế biểu hiện của các gene này. - Tạo chủng nấm men sản xuất enzyme tái tổ hợp, các protein của người,...
2. Tạo thực vật và động vật biến đổi gene (2. Tạo thực vật và động vật biến đổi gene)
2. Tạo thực vật và động vật biến đổi gene
Quan sát Hình 4.8, hãy cho biết nguyên lí của tạo thực vật biến đổi gene.
Sử dụng vector phổ biến là Ti - plasmid (đã làm mất khả năng gây bệnh) có nguồn gốc từ vi khuẩn đất Agrobacterium tumefaciens. 
Quan sát Hình 4.9, hãy cho biết nguyên lí của tạo động vật biến đối gen.
Dùng phương pháp vi tiêm hoặc sử dụng virus, tế bào trứng, tinh trùng, tế bào gốc phôi,.... như một loại vector để chuyển gene.
Tóm tắt kiến thức
Tóm tắt kiến thức
Ảnh
Đọc phần tóm tắt kiến thức cuối bài, tóm tắt kiến thức trọng tâm và chuẩn bị bài mới
Cảm ơn
Cảm ơn
Ảnh