Giáo án chuyên đề Sinh học 12 chân trời Bài 1: Khái quát sinh học phân tử và các thành tựu

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức đã học, trả lời câu hỏi 1 tr.5 SCĐ:

Trong các nghiên cứu về cấu trúc, chức năng của DNA/RNA, protein, tế bào, cơ thể, quần thể, nghiên cứu nào thuộc về cấp sinh học phân tử?

- Dựa trên câu trả lời của HS đưa ra, GV yêu cầu HS nghiên cứu nội dung mục I và rút ra kết luận về khái niệm sinh học phân tử.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tìm hiểu nội dung mục 1 SCĐ tr.5, thực hiện nhiệm vụ.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS (nếu cần thiết). 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời một số HS xung phong trả lời câu hỏi.

- Các HS nhóm khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét, đánh giá câu trả lời của các nhóm HS, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

- GV chuẩn kiến thức và yêu cầu HS ghi chép.

- GV dẫn dắt sang hoạt động tiếp theo.

I. KHÁI NIỆM SINH HỌC PHÂN TỬ

- Sinh học phân tử là ngành khoa học nghiên cứu sự sống ở cấp độ phân tử, trong đó chủ yếu nghiên cứu cấu trúc, chức năng của nucleic acid và protein. 

- Phát triển các kĩ thuật sinh học phân tử dựa vào những hiểu biết về cấu trúc và chức năng của vật chất di truyền ở cấp độ phân tử.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về thành tựu lí thuyết của sinh học phân tử

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm HS (4 - 6 HS), yêu cầu tìm hiểu nội dung mục II.1. Thành tựu về lí thuyết của sinh học phân tử, kết hợp quan sát Hình 1.1, 1.2 SCĐ tr.5 - 7 và hoàn thành Phiếu học tập sau:

- Dựa trên câu trả lời của HS, GV yêu cầu HS kết luận về Các thành tựu về lí thuyết của sinh học phân tử.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

- Nhóm HS nghiên cứu mục II.1 SCĐ tr. 5 - 7, thảo luận phân công và thực hiện nhiệm vụ được giao. 

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết. 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời một số nhóm báo cáo kết quả Phiếu học tập:

Gợi ý trả lời:

Câu 1. Một số thành tựu hiện đại về lí thuyết của sinh học phân tử:

+ Những phát hiện và mô tả cấu trúc vật chất di truyền cấp độ phân tử (DNA, RNA).

+ Làm sáng tỏ chức năng vật chất di truyền cấp độ phân tử (DNA, RNA).

Câu 2. 

Câu 3. Các đoạn DNA được tạo ra sau khi chạy PCR giống nhau và giống đoạn DNA đích ban đầu.

Giải thích: Nếu như trong tế bào sống, DNA được nhân bản dựa trên hệ thống các enzyme thì với PCR, DNA được nhân bản dựa trên các chu kì nhiệt. Quá trình nhân bản DNA theo nguyên tắc bổ sung dựa trên khuôn mẫu DNA ban đầu, do đó các DNA được tạo ra sau khi chạy PCR giống nhau và giống đoạn DNA đích ban đầu.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét kết quả trả lời của HS, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

- GV chuẩn kiến thức, yêu cầu HS ghi chép vào vở.

- GV dẫn dắt sang hoạt động tiếp theo.

II. THÀNH TỰU HIỆN ĐẠI CỦA SINH HỌC PHÂN TỬ

1. Thành tựu về lí thuyết của sinh học phân tử

- Những phát hiện và mô tả cấu trúc vật chất di truyền cấp độ phân tử:

+ Năm 1868: Khám phá ra nulecin (hỗn hợp của RNA và protein) từ nhân tế bào.

+ Năm 1944: Chứng minh được DNA là vật liệu mang thông tin di truyền.

Oswald Avery

+ Năm 1953: Tìm ra mô hình xoắn kép của DNA.

James Watson (trái) và Francis Crick (phải) bên cạnh mô hình mà họ đã xây dựng về cấu trúc của DNA.

- Làm sáng tỏ chức năng vật chất di truyền ở cấp độ phân tử:

+ Năm 1957: Học thuyết trung tâm (central dogma) được đề xuất, mô tả dòng thông tin di truyền từ DNA qua RNA rồi đến protein.

Francis Crick

+ Năm 1958: Chứng minh sao chép DNA là bán bảo toàn.

Matthew Meselson (trái) và Franklin Stahl (phải)

+ Năm 1968: Giải Nobel Sinh lí học và Y học cho công trình giải mã di truyền.

- Phát triển các kĩ thuật sinh học phân tử:

+ Những năm 1930: Phát triển phương pháp điện di trên bản gel.

Nguyên lí: Đưa DNA/RNA tích điện âm vào bản gel đặt trong điện trường, các đoạn DNA/RNA sẽ di chuyển về cực dương. Vận tốc di chuyển của các đoạn DNA/RNA trong bản gel tỉ lệ nghịch với khối lượng, kích thước phân tử của chúng. Từ đó, phân tách được các đoạn DNA/RNA theo khối lượng phân tử, kích thước. So sánh với thang chuẩn sẽ xác định được các đoạn DNA/RNA cần tìm.

+ Năm 1975: Kĩ thuật Southern blot được công bố. Tương tự, kĩ thuật Northern blot dò tìm RNA, Western blot dò tìm protein.

      Southern blot                Northern blot

Western blot

+ Năm 1977: Công bố các phương pháp giải trình tự gene. 

+ Năm 1981: Thành công tạo ra động vật chuyển gene đầu tiên trên thế giới.

Chuột bình thường (trái) và chuột được chuyển gene mã hóa hormone sinh trưởng GH của chuột cống (phải)

+ Năm 1985: Công bố kĩ thuật PCR.

+ 31/3/2022: Công bố trình tự hệ gene người hoàn chỉnh. 

Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về ứng dụng của sinh học phân tử

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV sử dụng kĩ thuật mảnh ghép để tổ chức cho HS tìm hiểu về các ứng dụng của sinh học phân tử.

*Vòng 1: Hình thành nhóm chuyên gia

……………

2. Ứng dụng của sinh học phân tử

Ứng dụng trong y - dược học

Về y học:

………………