Giáo án và PPT Sinh học 12 kết nối Bài 2: Gene, hệ gene và quá trình truyền đạt thông tin di truyền

BÀI 2: GENE, HỆ GENE VÀ QUÁ TRÌNH TRUYỀN ĐẠT THÔNG TIN DI TRUYỀN

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV chiếu hình ảnh và yêu cầu HS và trả lời:

Nhận xét về đặc điểm hình thái giữa các cá thể có quan hệ huyết thống và giữa các cá thể không có quan hệ huyết thống?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. GENE

Hoạt động 1: Khái niệm

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hiểu thế nào là gene?
• Phân biệt mạch mã hóa và mạch khuôn?

Sản phẩm dự kiến:

- Khái niệm: Gene là một đoạn của phân tử DNA mang thông tin quy định sản phẩm là chuỗi polypeptide hoặc RNA.

- Cấu trúc kiểu chuỗi xoắn kép bền vững: giúp đảm bảo thông tin di truyền được bảo quản, ít bị hư hỏng.

Hoạt động 2: Cấu trúc

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Cấu trúc của một gene gồm mấy vùng? 
• Vùng mã hóa nằm ở vị trí nào?

Sản phẩm dự kiến:

- Cấu trúc của gene bao gồm 3 vùng: Vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc

- Vùng mã hóa: nằm kế tiếp vùng điều hòa, chứa thông tin quy định trình tự các nucleotide trong phân tử RNA.

Hoạt động 3: Phân loại

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Có mấy cách phân loại gene?
• Một trình tự nucleotide như thế nào được gọi là gene?

Sản phẩm dự kiến:

• Phân loại:

+ Theo chức năng: gene cấu trúc và gene điều hòa.

+ Theo cấu trúc của vùng mã hóa: gene không phân mảnh và gene phân mảnh. 

- Một trình tự nucleotide mang thông tin quy định một sản phẩm nhất định (protein hay RNA) được gọi là gene

2. HỆ GENE

Hoạt động 1: Khái niệm hệ gene

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hiểu thế nào là hệ gene?
• Tập hợp tất cả các gene trong tế bào của cơ thể sinh vật có được gọi là hệ gene không? Giải thích.

Sản phẩm dự kiến:

- Khái niệm: Hệ gene là tập hợp tất cả vật chất di truyền (DNA) trong tế bào của một sinh vật.

- Tập hợp tất cả các phân tử DNA trong tế bào của một sinh vật được gọi là hệ gene. Giải trình tự nucleotide của hệ gene cho biết cấu trúc, số lượng, sự phân bố các gene cũng như các trình tự điều hòa hoạt động gene và các trình tự cấu trúc vận hành bộ máy di truyền.

Hoạt động 2: Một số thành tựu và ứng dụng giải trình tự hệ gene người

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hãy nêu một số thành tựu nghiên cứu hệ gene người? 
• Giải trình tự hệ gene người đem lại những ứng dụng thực tiễn gì?

Sản phẩm dự kiến:

- Thành tựu nghiên cứu hệ gene người: 

+ Giải trình tự 3,2 tỉ cặp nucleotide trên 23 cặp NST;

+ Tổng số gene mã hóa protein ước tính khoảng gần 21 300;...

- Một số ứng dụng giải trình tự hệ gene người: 

+ Xác định gene mang bệnh → biện pháp phòng và sử dụng thuốc hướng đích để điều trị bệnh.

Ví dụ: Xác định được các gene gây nên ung thư vú: (1) Gene quy định thụ thể estrogen alpha (ERa); (2) Gene quy định thụ thể progesterone (PR); (3) Gene quy định thụ thể tyrosine kinase (RTK).

+ Tìm thủ phạm trong các vụ án, danh tính nạn nhân, hoặc mối quan hệ họ hàng,...

Ví dụ: Kết quả giám định DNA thu được từ vết máu tại hiện trường vụ án giúp bắt chính xác hung thủ.

3. QUÁ TRÌNH TRUYỀN ĐẠT THÔNG TIN DI TRUYỀN TỪ GENE TỚI PROTEIN

Hoạt động 1: Quá trình phiên mã

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hiểu thế nào là phiên mã?
• Phiên mã có thể chia làm mấy bước?

Sản phẩm dự kiến:

-  Khái niệm: Phiên mã là quá trình tổng hợp RNA dựa trên mạch khuôn của gene.

- Các bước phiên mã:

+Khởi đầu: Enzyme RNA polymerase đến liên kết với promoter trên mạch khuôn.

+Kéo dài: Enzyme RNA polymerase tổng hợp mRNA theo chiều 5’ → 3’ dựa trên NTBS giữa các nucleotide ở mạch khuôn với các nucleotide trong môi trường nội bào: A – U, T – A, G – C, C – G.

+Kết thúc: Khi RNA polymerase gặp tín hiệu kết thúc ở đầu 5’ của mạch khuôn.

• Tế bào nhân sơ: thường phiên mã một vài gene cùng lúc tạo ra một RNA và phiên mã đến đâu thì mRNA được dịch mã đến đó.
• Tế bào nhân thực: tiền mRNA → thêm nucleotide 7-methylguanine ở đầu 5’ và đuôi poly A ở đầu 3’ → loại bỏ intron → nối các exon → mRNA trưởng thành → dịch mã ở ribosome.

Hoạt động 2: Một số loại RNA - sản phẩm của quá trình phiên mã

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hiểu thế nào là phiên mã?
• Phiên mã có thể chia làm mấy bước?

Sản phẩm dự kiến:

-  Khái niệm: Phiên mã là quá trình tổng hợp RNA dựa trên mạch khuôn của gene.

-Các bước phiên mã:

+Khởi đầu: Enzyme RNA polymerase đến liên kết với promoter trên mạch khuôn.

+Kéo dài: Enzyme RNA polymerase tổng hợp mRNA theo chiều 5’ → 3’ dựa trên NTBS giữa các nucleotide ở mạch khuôn với các nucleotide trong môi trường nội bào: A – U, T – A, G – C, C – G.

Hoạt động 3: Phiên mã ngược

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hiểu thế nào là phiên mã ngược?
• Cơ chế của phiên mã ngược là gì?

Sản phẩm dự kiến:

- Khái niệm: Phiên mã ngược là quá trình tổng hợp DNA dựa trên mạch khuôn là RNA.

- Cơ chế: mạch khuôn ARN → enzyme phiên mã ngược → mạch DNA → phân tử DNA.

Hoạt động 4: Mã di truyền và quá trình dịch mã

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hiểu thế nào là mã di truyền?
• Mã di truyền ở các sinh vật có chung các đặc điểm gì?

Sản phẩm dự kiến:

- Khái niệm: Mã di truyền là một bộ các bộ ba nucleotide trên mRNA quy định các amino acid trong protein.

- Mã di truyền ở các sinh vật có chung các đặc điểm sau:

+ Mã di truyền là mã bộ ba, ba nucleotide liền kề quy định một amino acid.

+ Mã di truyền được đọc liên tục, không chồng gối lên nhau.

+ Mã di truyền có tính thoái hoá, nhiều bộ ba có thể quy định một amino acid.

+ Mã di truyền có tính đặc hiệu, có nghĩa là mỗi bộ ba chỉ mã hoá cho một amino acid.

+ Mã di truyền có tính vạn năng: Mã di truyền về cơ bản dùng chung cho mọi sinh vật trên Trái Đất, trừ một số trường hợp ngoại lệ.

Hoạt động 5: Mối quan hệ DNA – RNA - protein

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Mối quan hệ DNA – RNA – protein được hiểu như thế nào?
• Trường hợp nào DNA xảy ra quá trình phiên mã ngược?

Sản phẩm dự kiến:

- Mối quan hệ DNA – RNA – protein: Thông tin di truyền truyền đạt từ thế hệ tế bào này → thế hệ tế bào khác qua quá trình tái bản và được truyền từ DNA → mRNA → protein → quy định các tính trạng của cơ thể sinh vật.

- Trường hợp đặc biệt thông tin từ RNA → DNA qua quá trình phiên mã ngược

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Loại RNA nào làm khuôn cho quá trình dịch mã?

A. mRNA. B. tRNA. C. rRNA. D. miRNA.

Câu 2: Thành phần nào sau đây không tham gia trực tiếp vào quá trình dịch mã?

A. mRNA. B. tRNA. C. Ribosome. D. DNA. 

Câu 3: Amino acid methionine được mã hóa bởi mã bộ ba

A. AUU. B. AUC. C. AUG. D. AUA.

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: So sánh quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ và ở sinh vật nhân thực? 

Câu 2: Phân biệt cấu trúc và chức năng của mRNA, tRNA và RNA.