Mở đầu SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5 (trang 27): Làm thế nào các nhà khoa học có thể chuyển được gene từ loài này sang loài khác?
Trả lời:
- Công nghệ gene là quy trình kỹ thuật cho phép các nhà khoa học thực hiện việc chuyển gene giữa các loài khác nhau. Quy trình kỹ thuật này thao tác trên phân tử DNA nhằm tạo ra các sản phẩm của gene sử dụng trong thực tiễn thông qua việc làm thay đổi kiểu gene và kiểu hình của sinh vật. Công nghệ tạo sinh vật biến đổi gene và công nghệ DNA tái tổ hợp là hai thành phần chính cấu tạo nên công nghệ gene.
I. Công nghệ DNA tái tổ hợp
Câu hỏi 1 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5 (trang 28): Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì? Tóm tắt nguyên lí.
Trả lời:
- Công nghệ DNA tái tổ hợp là quy trình kĩ thuật tạo ra phân tử DNA từ hai nguồn khác nhau (thường từ hai loài) rồi chuyển vào tế bào nhận.
- Nguyên lí: Việc sử dụng các kỹ thuật cắt và ghép nối các đoạn DNA, nhân bản gene và kỹ thuật tách chiết gene ra khỏi tế bào là cơ sở của nguyên lí tạo DNA tái tổ hợp. Mục đích là để gene có thể tạo ra sản phẩm có chức năng sau khi được đưa vào tế bào nhận.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5 (trang 28): Sưu tập thêm một số
thành tựu của công nghệ DNA tái tổ hợp.
Trả lời:
Một số thành tựu của công
nghệ DNA 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,…
- Việc đưa gene lành vào cơ thể người bệnh thông qua công nghệ DNA tái tổ hợp đã chữa khỏi bệnh suy giảm miễn dịch kết hợp trầm trọng (SCID) vốn do đột biến gene mã hóa enzyme adenosine deaminase (ADA).
II. Công nghệ tạo thực vật và động vật biến đổi gene
Câu hỏi 1 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5 (trang 30): Thế nào là sinh vật biến đổi gene?
Trả lời:
- Sinh vật biến đổi gene
là sinh vật có hệ gene đã được biến đổi, chủ yếu là có thêm gene mới từ loài
khác.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5 (trang 30): Sưu tập một số thành tựu
tạo sinh vật biến đổi gene.
Trả lời:
Một số thành tựu tạo
sinh vật biến đổi gene:
- Tạo ra giống lúa có
tên là "lúa vàng" có thêm gene tổng hợp nên tiền chất của vitamin A.
Sử dụng loại gạo này giúp con người không bị thiếu hụt vitamin A.
- Tạo ra giống bông Bt
chuyển gene có được gene lấy từ vi khuẩn tạo ra độc tố Bt chống lại sâu hại nên
khi trồng cây không phải sử dụng thuốc trừ sâu hóa học.
- Tạo ra giống đậu tương
được chuyển gen ZD91 có hàm lượng methionine cao.
- Một số cây trồng như
khoai tây, cà chua được chuyển gene mã hóa protein kháng nguyên của virus, từ
đó sản phẩm được sử dụng trực tiếp hoặc làm nguyên liệu sản xuất vaccine.
- Thuốc chống đông máu dùng trong phẫu thuật được chiết xuất từ cừu chuyển gene mang gene quy định protein antithrombin của người.
- Tạo ra cá hồi chuyển
gene có thêm gene quy định hormone sinh trưởng có tốc độ sinh trưởng cao hơn
nhiều so với cá hồi bình thường.
- Tạo giống bò chuyển
gene mã hóa fibrinogen.
- Tạo giống chuột được
chuyển gene mã hóa albumin huyết thanh của người.
- Tạo giống chuột được
chuyển gene APP của người để nghiên cứu bệnh Alzheimer,…
Luyện tập và vận dụng
Luyện tập và Vận dụng 1 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5 (trang 31): Nếu tách một gene của người khỏi hệ gene rồi gắn vào plasmid tạo DNA tái tổ hợp, sau đó chuyển vào tế bào vi khuẩn E. coli thì vi khuẩn có tạo ra được protein của gene người có chức năng hay không? Giải thích.
Trả lời:
- Vi khuẩn E. coli có khả năng tạo ra được protein của gene người một cách hiệu quả khi gene được chuyển vào thông qua plasmid tái tổ hợp.
- Giải thích: Vì khả năng dễ dàng tái tổ hợp và sản xuất protein từ gene đích, vi khuẩn E. coli được dùng phổ biến trong nghiên cứu. Tế bào vi khuẩn sẽ tổng hợp protein theo quy trình tự nhiên khi nhận được plasmid chứa gene người. Tuy nhiên, khả năng biểu hiện gene, điều kiện môi trường và cấu trúc gene là những yếu tố quyết định việc sản xuất protein có thành công hay không. Do đó, đòi hỏi phải tối ưu hóa quy trình biểu hiện và lựa chọn plasmid phù hợp.
Luyện tập và Vận dụng 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5 (trang 31): Hiện nay nước ta có nhiều loại cây trồng biến đổi gene được
trồng ở nhiều địa phương. Hãy tìm hiểu những loại cây trồng nào đang được trồng
ở địa phương em và ở Việt Nam nói chung.
Trả lời:
Những loại cây trồng
đang được trồng ở địa phương em và ở Việt Nam nói chung:
- Gạo vàng giàu vitamin
A
- Giống đu đủ
kháng bệnh đốm vòng do virus
- Cà chua giàu chất
chống oxy hóa
- Ngô chuyển gene giàu
dưỡng chất.
Luyện tập và Vận dụng 3 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5 (trang 31): Đảng và Nhà nước ta đang
đặc biệt quan tâm đầu tư cho việc nghiên cứu phát triển công nghệ gene. Hãy sưu
tập thêm tư liệu về vai trò của công nghệ gene hay kĩ thuật di truyền đối với
sự phát triển của đất nước ta trong tương lai.
Trả lời:
- Nông nghiệp: Đảm bảo an ninh lương thực và tăng thu nhập cho nông dân nhờ áp dụng công nghệ gene, tạo ra các giống cây trồng, vật nuôi mới có năng suất, chất lượng cao; có sức chống chịu tốt với các điều kiện môi trường.
- Y học và dược phẩm: Sản xuất nhiều loại thuốc và chế phẩm sinh học hiệu quả cao, giá thành hạ; tạo ra nhiều phương pháp điều trị mới, góp phần chăm sóc sức khỏe và chữa trị bệnh tật.
- Công nghiệp: Tiết kiệm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất trong các ngành thực phẩm, sản xuất ethanol từ các vật liệu thực vật. Đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.
- Bảo vệ môi trường: Hướng đến phát triển bền vững thông qua việc nâng cao hiệu quả xử lý các vấn đề ô nhiễm.