Câu hỏi mở đầu trang 27

Đề bài: Làm thế nào các nhà khoa học có thể chuyển được gene từ loài này sang loài khác?

Lời giải:

Các nhà khoa học có thể chuyển gene từ loài này sang loài khác nhờ công nghệ DNA tái tổ hợp, gồm các bước chính:

• Tách chiết gene chuyển (gene cần chuyển) ra khỏi tế bào cho.
• Cắt và ghép nối gene chuyển vào một phân tử DNA đóng vai trò vector (thường là plasmid) bằng các enzyme cắt giới hạn (restrictase) và enzyme nối (ligase) → tạo ra DNA tái tổ hợp.
• Chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận (vi khuẩn, tế bào thực vật hoặc động vật) để gene chuyển được phiên mã và dịch mã, tạo ra sản phẩm mong muốn.

I. Công nghệ DNA tái tổ hợp

Câu 1 trang 28

Đề bài: Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì? Tóm tắt nguyên lí.

Lời giải:

Khái niệm:

• 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.
• DNA tái tổ hợp gồm một gene chuyển và DNA dùng làm vector.

Tóm tắt nguyên lí:

• Bước 1: Tách chiết gene chuyển và DNA làm vector (thường là plasmid) từ tế bào của hai loài.
• Bước 2: Cắt gene chuyển và vector bằng cùng một loại enzyme cắt giới hạn (restrictase) → tạo ra các đầu dính bổ sung.
• Bước 3: Nối gene chuyển vào vector bằng enzyme ligase → tạo thành DNA tái tổ hợp.
• Bước 4: Chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận (ví dụ vi khuẩn E. coli) → gene chuyển được phiên mã và dịch mã tạo ra protein sản phẩm.

Câu 2 trang 28

Đề bài: Sưu tầm thêm một số thành tựu của công nghệ DNA tái tổ hợp.

Lời giải:

Một số thành tựu tiêu biểu của công nghệ DNA tái tổ hợp:

Trong ngành dược phẩm:

• Sản xuất insulin người để điều trị bệnh tiểu đường (năm 1979 bởi công ti Eli Lilly).
• Sản xuất hormone sinh trưởng người để chữa bệnh lùn.
• Sản xuất vaccine tái tổ hợp (ví dụ vaccine viêm gan B).
• Sản xuất một số loại thuốc chữa bệnh khác như thuốc hoà tan cục máu đông.

Trong công nghiệp và bảo vệ môi trường:

• Vi khuẩn biến đổi gene được dùng để sản xuất ethanol từ nguyên liệu thực vật.
• Vi sinh vật biến đổi gene xử lí nước thải, xử lí hoá chất độc hại, tách chiết kim loại nặng độc hại.
• Vi khuẩn biến đổi gene giúp xử lí tràn dầu trên biển.

Trong nông nghiệp:

• Vi khuẩn biến đổi gene giúp cây trồng tăng khả năng hấp thụ nitrogen.
• Vi khuẩn biến đổi gene ức chế các vi khuẩn và nấm gây bệnh cho cây.

II. Công nghệ tạo thực vật và động vật biến đổi gene

Câu 1 trang 30

Đề bài: Thế nào là sinh vật biến đổi gene?

Lời giải:

• 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.
• Các động vật, thực vật có thêm gene từ loài khác còn được gọi là động vật, thực vật chuyển gene.
• Mục đích: tạo ra sinh vật có các đặc điểm khác thường chưa từng tồn tại trong tự nhiên, phục vụ nhu cầu của con người.

Câu 2 trang 30

Đề bài: Sưu tầm một số thành tựu tạo sinh vật biến đổi gene.

Lời giải:

Đối với thực vật:

• Giống “lúa vàng” có thêm gene tổng hợp tiền chất của vitamin A → giúp con người không bị thiếu hụt vitamin A.
• Giống bông chuyển gene có gene lấy từ vi khuẩn tạo ra độc tố chống lại sâu hại → trồng cây không cần dùng thuốc trừ sâu hoá học.

Đối với động vật:

• Cừu chuyển gene có gene quy định protein antithrombin của người, antithrombin được tiết vào sữa cừu → dùng làm thuốc chống đông máu trong các ca phẫu thuật.
• Cá hồi chuyển gene có thêm gene quy định hormone sinh trưởng → có tốc độ sinh trưởng cao hơn cá hồi bình thường.

Luyện tập và vận dụng

Câu 1 trang 31

Đề bài: 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.

Lời giải:

Vi khuẩn E. coli sẽ không tạo được protein có chức năng của gene người.

Giải thích:

• Gene của người là gene phân mảnh, gồm các đoạn exon (được dịch mã) và các đoạn intron (không được dịch mã).
• Ở tế bào người, sau phiên mã, tiền mRNA được cắt bỏ intron và nối các exon để tạo thành mRNA trưởng thành → dịch mã tạo protein có chức năng.
• Vi khuẩn E. coli là sinh vật nhân sơ, không có cơ chế cắt bỏ intron. Do đó, mRNA tạo ra vẫn chứa intron → khi dịch mã sẽ tạo ra protein bất thường, không có chức năng.

→ Muốn vi khuẩn E. coli tạo được protein người có chức năng, phải loại bỏ intron trong gene trước khi gắn vào plasmid (ví dụ: cách sản xuất insulin người mà công ti Eli Lilly đã thực hiện).

Câu 2 trang 31

Đề bài: 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.

Lời giải:

Một số loại cây trồng biến đổi gene đang được trồng ở Việt Nam:

• Ngô biến đổi gene: có gene kháng sâu đục thân hoặc kháng thuốc diệt cỏ → được trồng ở nhiều tỉnh như Sơn La, Đắk Lắk, Đồng Nai,…
• Đậu tương biến đổi gene: có gene kháng thuốc diệt cỏ → giúp giảm công lao động khi làm cỏ.
• Bông biến đổi gene: có gene kháng sâu bệnh → giảm sử dụng thuốc trừ sâu.

Câu 3 trang 31

Đề bài: Đảng và Nhà nước ta đang đặc biệt quan tâm đầu tư cho việc nghiên cứu phát triển công nghệ gene. Hãy sưu tầm 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.

Lời giải:

Vai trò của công nghệ gene đối với sự phát triển của đất nước:

Trong y học và chăm sóc sức khoẻ:

• Sản xuất thuốc, vaccine, hormone (insulin, hormone sinh trưởng,…) trong nước → giảm phụ thuộc nhập khẩu, giảm chi phí điều trị.
• Ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh di truyền, bệnh ung thư.
• Phát triển liệu pháp gene để chữa các bệnh nan y.

Trong nông nghiệp:

• Tạo các giống cây trồng, vật nuôi biến đổi gene cho năng suất cao, chất lượng tốt, có khả năng chống chịu sâu bệnh, hạn hán, ngập mặn → thích ứng với biến đổi khí hậu.
• Giảm sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón hoá học → bảo vệ môi trường và sức khoẻ người tiêu dùng.
• Đảm bảo an ninh lương thực cho đất nước.

Trong công nghiệp và bảo vệ môi trường:

• Sản xuất các sản phẩm sinh học như ethanol sinh học, chất tẩy rửa sinh học.
• Xử lí ô nhiễm môi trường: nước thải, hoá chất độc hại, tràn dầu,…
• Phát triển các ngành công nghiệp sinh học đem lại giá trị kinh tế cao.

Trong nghiên cứu khoa học:

• Nâng cao trình độ khoa học công nghệ của Việt Nam.
• Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực công nghệ sinh học.

→ Công nghệ gene là một trong những công nghệ mũi nhọn giúp Việt Nam phát triển bền vững trong tương lai.

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú