Đáp án Sinh học 12 cánh diều Bài 11: Hệ gene, công nghệ gene và ứng dụng

BÀI 11. HỆ GENE, CÔNG NGHỆ GENE VÀ ỨNG DỤNG

Mở đầu: Hiện nay, sinh vật biến đổi gene được tạo ra ngày càng nhiều và dần trở nên phổ biến. Giải thích có nên sử dụng sinh vật biến đổi gene không?

Hướng dẫn chi tiết:

Sử dụng sinh vật biến đổi gen là một vấn đề phức tạp, cần được xem xét cẩn thận từ nhiều góc độ khác nhau. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, chính phủ, doanh nghiệp và người tiêu dùng để đảm bảo sử dụng sinh vật biến đổi gen một cách an toàn và hiệu quả.

I. KHÁI NIỆM HỆ GENE

Câu 1: Dựa vào thông tin ở bảng 11.1, hãy nhận xét đặc điểm hệ gene của một số loài sinh vật.

Hướng dẫn chi tiết:

Các loài sinh vật khác nhau có đặc điểm hệ gene khác nhau. Hệ gene có kích thước nhỏ nhưng số lượng gene mã hóa lớn.

II. THÀNH TỰU VÀ ỨNG DỤNG CỦA VIỆC GIẢI MÃ HỆ GENE NGƯỜI

Câu 1: Quan sát hình 11.1 và nêu một số thành tựu của việc giải trình tự hệ gene người.

Hướng dẫn chi tiết:

Một số thành tựu của việc giải trình tự hệ gene người:

• Năm 2000: Hoàn thành dự án giải trình tự gene người lần đầu (90% hệ gene được xác định).
• Năm 2001: Chính thức công bố hệ gene người.
• Năm 2022: Vùng telomere được xác định.

Câu 2: Hãy cho biết lợi ích của việc giải trình tự hệ gene người.

Hướng dẫn chi tiết:

Lợi ích của việc giải trình tự hệ gene người:

• Ứng dụng trong nghiên cứu sự tiến hoá loài người.
• Phát hiện các đột biến gene gây bệnh di truyền, từ đó đưa ra phương pháp điều trị thích hợp. Phát triển phương pháp tư vấn di truyền, giúp các cặp vợ chồng đưa ra quyết định phù hợp về các lựa chọn sinh con.
• Phát triển một số loại thuốc điều trị ung thư tác động đến gene hoặc protein để tiêu diệt hoặc ức chế tế bảo ung thư.

III. CÔNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP

Câu 1: Quan sát hình 11.2 và mô tả quá trình tạo DNA tái tổ hợp.

Hướng dẫn chi tiết:

• Bước 1: Sử dụng cùng loại enzyme giới hạn (endonuclease xúc tác cắt DNA tại những vị trí nhận biết đặc hiệu) cắt đoạn DNA ngoại lai và vector.
• Bước 2: Gắn đoạn DNA ngoại lai vào vector nhờ enzyme ligase để tạo vector tái tổ hợp.
• Bước 3: Chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận.

Câu 2: Quan sát hình 11.3 và mô tả sơ đồ quá trình sản xuất vaccine phòng bệnh viêm gan B.

Hướng dẫn chi tiết:

Quá trình sản xuất vaccine phòng bệnh viêm gan B: 

• Bước 1: Tạo plasmid mang gene cần chuyển.
• Bước 2: Chèn gene cần chuyển vào nấm men.
• Bước 3: Nấm men biến đổi gene sinh ra protein virus.
• Bước 4: Nuôi cấy nấm men.
• Bước 5: Tách chiết protein tạo vaccine.

Luyện tập: Lấy thêm ví dụ thành tựu của công nghệ DNA tái tổ hợp trong điều trị bệnh ở người.

Hướng dẫn chi tiết:

Ví dụ: Insulin được sản xuất bởi vi khuẩn E. coli mang gen mã hóa insulin của người.

IV. THỰC VẬT VÀ ĐỘNG VẬT BIẾN ĐỔI GENE

Câu 1: Quan sát hình 11.4, nêu nguyên lí tạo thực vật chuyển gene.

Hướng dẫn chi tiết:

Tạo thực vật biến đổi gene thực hiện theo nguyên lí chung tạo sinh vật biến đổi gene. Đối với thực vật, vector tái tổ hợp thường được biến nạp vào vi khuẩn, sau đó vi khuẩn được cho lây nhiễm vào tế bào thực vật nhận gene.

Câu 2: Quan sát hình 11.5, mô tả nguyên lí tạo động vật biến đổi gene.

Hướng dẫn chi tiết:

Tạo động vật biến đổi gene thực hiện theo nguyên lí chung tạo sinh vật biến đổi gene. Vector tái tổ hợp mang gene ngoại lai được chuyển trực tiếp vào tế bào động vật nhận nhờ phương pháp vi tiêm hoặc gián tiếp nhờ vector có nguồn gốc từ virus (retrovirus, lentivirus,...), tế bào trứng, tinh trùng, tế bào gốc phôi.

V. SẢN XUẤT, SỬ DỤNG SẢN PHẨM BIẾN ĐỔI GENE VÀ ĐẠO SỨC SINH HỌC

Câu 1: Dựa trên thông tin trong bảng 11.2, lấy ví dụ để tranh luận, phản biện các lợi ích hoặc nguy cơ/rủi ro của sinh vật biến đổi gene và sản phẩm biến đổi gene.

Hướng dẫn chi tiết:

• Phản biện lợi ích: có nguy cơ tiềm ẩn gây hại sức khoẻ người sử dụng, có nguy cơ phát tán gene không mong muốn, tăng khả năng kháng kháng sinh, có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch và dị ứng, gây suy giảm đa dạng sinh học, có nguy cơ gây hại môi trường
• Phản biện rủi ro: giống vật nuôi, cây trồng có tính trạng tốt; giúp đảm bảo an ninh lương thực, thực phẩm; nâng cao giá trị dinh dưỡng của thực phẩm; cung cấp các hoạt chất, vaccine dùng trong y, dược học; giảm sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ; giảm nguy cơ dị ứng từ các hợp chất tự nhiên; tăng khả năng làm sạch môi trường của sinh vật

Vận dụng: Hiện nay, một số quốc gia trên thế giới đã cho phép thương mại hoá một số thực phẩm biến đổi gene. Hãy sưu tầm các tài liệu về lợi ích và rủi ro của thực phẩm biến đổi gene làm minh chứng để tranh luận về các ý kiến ủng hộ hoặc phản đối việc sử dụng thực phẩm biến đổi gene.

Hướng dẫn chi tiết:

• Tài liệu ủng hộ: Báo cáo của WHO về an toàn thực phẩm biến đổi gene, nghiên cứu của Đại học Cornell về lợi ích của thực phẩm biến đổi gene
• Tài liệu phản đối: Bài báo của Greenpeace về rủi ro của thực phẩm biến đổi gene, nghiên cứu của Đại học California về ảnh hưởng của thực phẩm biến đổi gene đến môi trường.