Đáp án Sinh học 12 chân trời sáng tạo Bài 3: Điều hòa biểu hiện gen
File đáp án Sinh học 12 chân trời sáng tạo Bài 3. Điều hòa biểu hiện gen. Toàn bộ câu hỏi, bài tập ở trong bài học đều có đáp án. Tài liệu dạng file word, tải về dễ dàng. File đáp án này giúp kiểm tra nhanh kết quả. Chỉ có đáp án nên giúp học sinh tư duy, tránh học vẹt.
Xem: => Giáo án sinh học 12 chân trời sáng tạo
BÀI 3. ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN
Mở đầu: Hiện nay, việc sử dụng tế bào gốc trong y học là một trong những thành tựu có vai trò quan trọng trong điều trị các bệnh di truyền ở người. Tế bào gốc được sử dụng để thay thế cho các tế bào, mô bị tổn thương trong cơ thể bệnh nhân. Bằng cách nào mà tế bào gốc có thể trở thành các loại tế bào khác nhau trong cơ thể?
Hướng dẫn chi tiết:
Tế bào gốc có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau để thay thế hoặc sửa chữa các tế bào bị tổn thương trong cơ thể, chúng có thể phân chia và tạo ra các tế bào con có khả năng tái tạo (tự đổi mới) hoặc biệt hóa, nhờ đó mà chúng có thể trở thành các loại tế bào khác nhau trong cơ thể.
I. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE CỦA OPERON LAC
Câu 1: Tại sao hai nhà khoa học Jacob và Monod có thể kết luận ba gene lacZ, lacY và lacA cùng nằm trên một phân tử DNA?
Hướng dẫn chi tiết:
Hai nhà khoa học Jacob và Monod có thể kết luận ba gene lacZ, lacY và lacA cùng nằm trên một phân tử DNA vì họ đã nuôi cấy vi khuẩn E. coli trong hai môi trường khác nhau và theo dõi số lượng enzyme trong tế bào. Dựa trên sự gia tăng đồng thời của các loại enzyme, họ nhận thấy các gene lacZ, lacY và lacA được phân bố nằm liền nhau thành cụm trên phân tử DNA (thuộc cùng một đơn vị phiên mã), được điều khiển bởi một vùng promoter và một vùng operator.
Câu 2: Quan sát Hình 3.2 và 3.3, hãy:
- a) Mô tả cơ chế điều hoà hoạt động của operon Lac khi mỗi trường không có và có đường lactose.
- b) Cho biết điều gì sẽ xảy ra khi đường lactose được sử dụng hết.
Hướng dẫn chi tiết:
a, Cơ chế điều hoà hoạt động của operon Lac: Khi môi trường không có lactose, operon bị ức chế, trong tế bào vi khuẩn chứa rất ít enzyme chuyển hoá đường lactose. Khi bổ sung lactose vào môi trường nuôi cấy vi khuẩn, lactose được biến đổi thành allolactose (một dạng đồng phân của lactose) và chất này đóng vai trò là một chất cảm ứng gây bất hoạt protein điều hoà. Lúc này, các gene của operon Lac được biểu hiện dẫn đến số lượng enzyme chuyển hoá đường lactose trong tế bào tăng lên nhanh chóng.
b, Khi lactose hết thì protein ức chế sẽ gắn vào vùng vận hành (operator) của operon lac, ngăn cản sự phiên mã của các gen cấu trúc.
Luyện tập: Trong cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, tại sao lactose được xem là chất giúp cho gene được biểu hiện?
Hướng dẫn chi tiết:
Trong cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, lactose được xem là chất giúp cho gen được biểu hiện vì lactose là chất cảm ứng: Chất cảm ứng là một phân tử nhỏ có khả năng liên kết với protein ức chế (repressor) và làm thay đổi cấu trúc của protein này. Khi protein ức chế bị thay đổi cấu trúc, nó sẽ không thể gắn vào vùng vận hành (operator) của operon Lac, do đó cho phép RNA polymerase liên kết và khởi đầu quá trình phiên mã.
II. Ý NGHĨA CỦA ĐIỀU HÒA BIỂN HIỆN GENE
Câu 3: Dựa vào cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon Lac, hãy cho biết ý nghĩa của điều hoà biểu hiện gene đối với quá trình trao đổi chất ở sinh vật.
Hướng dẫn chi tiết:
Điều hòa biểu hiện gene ở vi khuẩn giúp chúng có khả năng tự điều chỉnh quá trình trao đổi chất trong tế bào, chỉ có những sản phẩm cần thiết cho hoạt động sống của tế bào mới được tạo ra với hàm lượng phù hợp. Nhờ đó, vi khuẩn có thể đáp ứng với những thay đổi của môi trường. Ở sinh vật đa bào, các tế bào tuy có hệ gene giống nhau nhưng mỗi tế bào chỉ tổng hợp các protein đặc trưng quy định cấu trúc và chức năng cho từng loại tế bào. Kết quả của quá trình điều hòa biểu hiện gene giúp mỗi tế bào đi vào con đường biệt hóa đặc trưng hình thành nên các mô, cơ quan và hệ cơ quan chuyên hóa, cuối cùng hình thành cơ thể hoàn chỉnh.
Câu 4: Quan sát Hình 3.5, hãy cho biết sự điều hoà biểu hiện gene có ý nghĩa như thế nào đối với sự phát triển cá thể ở sinh vật đa bào.
Hướng dẫn chi tiết:
Sự điều hòa biểu hiện gen giúp hình thành các tế bào chuyên hóa các chức năng khác nhau cho cơ thể.
Luyện tập: Nếu cơ chế điều hoà biểu hiện gene bị rối loạn sẽ ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển ở sinh vật đa bào?
Hướng dẫn chi tiết:
Rối loạn cơ chế điều hòa biểu hiện gen có thể ảnh hưởng đến sự phát triển ở sinh vật đa bào theo nhiều cách khác nhau. Các rối loạn này có thể gây ra các bệnh di truyền, rối loạn phát triển, ung thư và các bệnh khác.
III. ỨNG DỤNG ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE
Câu 5: Cho biết vai trò của một số ứng dụng điều hoà biểu hiện gene trong Bảng 3.2. Kể thêm ví dụ về ứng dụng điều hoà biểu hiện gene.
Hướng dẫn chi tiết:
- Vai trò của một số ứng dụng điều hoà biểu hiện gene:
|
Lĩnh vực |
Ứng dụng |
Vai trò |
|
Y - dược học |
Sản xuất các loại thuốc chữa các bệnh nguy hiểm ở người thông qua ức chế hoạt động hoặc sản phẩm của gene. Ví dụ: Sử dụng kháng thể đơn dòng tái tổ hợp trastuzumab có tác dụng liên kết với thụ thể HER2 nhằm ức chế sự biểu hiện quá mức của tế bào ung thư vú. |
Tiềm năng chữa khỏi các bệnh nguy hiểm, nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. |
|
Nông nghiệp |
Điều khiển sự đóng hoặc mở của các gene trong quá trình sinh trưởng và phát triển ở sinh vật nhờ sử dụng hormone nhân tạo. Ví dụ: Xử lí cá rô phi bằng hormone 17-a methyltestosterone ở giai đoạn cá bột, cá sẽ có biểu hiện kiểu hình là con đực. |
Điều chỉnh quá trình sinh trưởng và phát triển của vật nuôi phù hợp với lợi ích kinh tế, gia tăng năng suất. |
|
Công nghệ sinh học |
Điều khiển quá trình phân chia và phân hoá của tế bào trong nuôi cấy mô tế bào thực vật thông qua việc sử dụng các loại hormone sinh trưởng với tỉ lệ thích hợp. Ví dụ: Sử dụng phối hợp hai loại hormone auxin và cytokinin với tỉ lệ thích hợp để điều khiển sự phân hoá của mô sẹo. |
Phục vụ cho quá trình nghiên cứu thực vật học, phát triển các cây thuốc quý, bảo tồn nguồn gene thực vật. |
|
Nghiên cứu di truyền |
Nuôi cấy tế bào gốc trong môi trường chứa các chất điều hoà biểu hiện các gene khác nhau để điều khiển quá trình biệt hoá của tế bào gốc thành tế bào mong muốn. Ví dụ: Mô hình hoá bệnh di truyền dựa vào biệt hoá tế bào gốc đa năng cảm ứng ở người (Human induced pluripotent stem cell – hiPSC). |
Phục vụ nghiên cứu cơ chế gây bệnh ở mức độ phân tử. |
- Ví dụ về ứng dụng điều hoà biểu hiện gene: Các nhà khoa học đang nghiên cứu sử dụng kỹ thuật CRISPR để sửa chữa các đột biến gen gây ra bệnh di truyền.
Vận dụng: Ở người, gene BRCA mã hoá cho các protein có vai trò ngăn cản sự phân chia bất thường của các tế bào tuyến vú và buồng trứng. Nếu sự biểu hiện của gene này bị rối loạn sẽ gây nên hậu quả gì? Giải thích.
Hướng dẫn chi tiết:
Gene BRCA mã hóa cho các protein BRCA1 và BRCA2, đóng vai trò quan trọng trong việc sửa chữa DNA và ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư. Khi biểu hiện của gene BRCA bị rối loạn, có thể dẫn đến giảm khả năng sửa chữa DNA và phân chia tế bào mất kiểm soát, dẫn đến hình thành khối u. Do đó, người có rối loạn biểu hiện gene BRCA có nguy cơ mắc ung thư cao hơn, đặc biệt là ung thư vú và ung thư buồng trứng.
=> Giáo án Sinh học 12 chân trời Bài 3: Điều hoà biểu hiện gene