Giải SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5: Công nghệ di truyền

- Nguyên lí tạo DNA tái tổ hợp là sử dụng các kĩ thuật di truyền tách chiết gene ra khỏi tế bào, kĩ thuật nhân bản gene, kĩ thuật cắt và ghép nối các đoạn DNA với nhau sao cho gene khi đưa vào tế bào nhận có thể tạo ra được sản phẩm có chức năng.

Câu hỏi 2 (trang 28) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5: Sưu tập thêm một số thành tựu của công nghệ DNA tái tổ hợp.

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,…

- Bệnh suy giảm miễn dịch thể kết hợp trầm trọng (SCID) do đột biến gene mã hóa enzyme adenosine deaminase (ADA) được chữa khỏi bằng cách đưa gene lành vào cơ thể người bệnh nhờ công nghệ DNA tái tổ hợp.

- Tạo chủng nấm men sản xuất enzyme tái tổ hợp ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp như ngành sản xuất ethanol từ vật liệu thực vật,…

- 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 vùng chức năng và nghiên cứu các cơ chế biểu hiện của gene này.

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

Câu hỏi 1 (trang 30) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5: 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 (trang 30) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5: Sưu tập một số thành tựu tạo sinh vật biến đổi gene.

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.

- Tạo ra cừu chuyển gene có gene quy định protein antithrombin của người để dùng làm thuốc chống đông máu sử dụng trong các ca phẫu thuật.

- 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

Bài tập 1 (trang 31) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5: 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:

- Khi gene của một người được tách ra và gắn vào plasmid để tạo DNA tái tổ hợp, sau đó được chuyển vào tế bào vi khuẩn E. coli, vi khuẩn này có khả năng sản xuất protein của gene người một cách hiệu quả. Quá trình này được gọi là công nghệ DNA tái tổ hợp DNA.

- Vi khuẩn E. coli được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu gene vì khả năng dễ dàng tái tổ hợp và sản xuất protein từ gene đích. Khi plasmid chứa gene người được chuyển vào tế bào vi khuẩn, tế bào sẽ bắt đầu tổng hợp protein từ gene đó theo quy trình tự nhiên của nó.

- Tuy nhiên, việc sản xuất protein của gene người trong vi khuẩn có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc gene, điều kiện môi trường, và khả năng biểu hiện gene trong chủ thể vi khuẩn. Để đảm bảo việc sản xuất protein thành công, việc lựa chọn plasmid phù hợp, cần phải điều chỉnh điều kiện môi trường và tối ưu hóa quy trình biểu hiện gene.

Bài tập 2 (trang 31) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5: 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.

Bài tập 3 (trang 31) Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 5: 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.

Công nghệ gene hay kĩ thuật di truyền góp phần quan trọng trong sự phát triển của đất nước ta trong tương lai với sự ứng dụng vào nhiều lĩnh vực nhằm nâng cao chất lượng đời sống nhân dân như:

- Nông nghiệp: Áp dụng công nghệ gene hay kĩ thuật di truyền vào nông nghiệp giúp 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 (chống hạn, chống mặn, chống sâu bệnh,…), góp phần tăng năng suất, giảm nghèo đói, hạn chế ô nhiễm môi trường và đảm bảo an ninh lương thực cũng như tăng thu nhập cho người nông dân.

- Y học và dược phẩm: Áp dụng công nghệ gene hay kĩ thuật di truyền vào y học và dược phẩm giúp 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: Áp dụng công nghệ gene hay kĩ thuật di truyền rộng rãi vào trong các ngành công nghiệp như ngành sản xuất sản xuất ethanol từ các vật liệu thực vật, ngành công nghiệp thực phẩm,… giúp tăng hiệu quả sản xuất, tiết kiệm chi phí, giảm thiểu tác động xấu của hoạt động sản xuất đến môi trường,…

- Bảo vệ môi trường: Áp dụng công nghệ gene hay kĩ thuật di truyền vào bảo vệ môi trường giúp làm tăng hiệu quả xử lí các vấn đề ô nhiễm môi trường, hướng đến sự phát triển bền vững.