Lời giải bài tập Sinh học lớp 12 Bài 4: Hệ gene, đột biến gene và công nghệ gene sách Chân trời sáng tạo hay, ngắn gọn sẽ giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Sinh học 12. Mời các bạn đón xem:
Giải bài tập Sinh học 12 Bài 4: Hệ gene, đột biến gene và công nghệ gene
Lời giải :
Các nhà khoa học đã hạn chế bằng cách sử dụng công nghệ sinh học. Công nghệ sinh học đã mở ra một hướng đi mới cho việc sản xuất protein, giúp khắc phục các hạn chế của phương pháp truyền thống, mang lại nhiều lợi ích cho con người.
Lời giải :
Các loài sinh vật khác nhau có hệ gene đặc trưng về kích thước hệ gene (được tính bằng hàm lượng DNA) và số lượng gene.
Câu hỏi 2 trang 23 Sinh học 12 : Đọc đoạn thông tin và quan sát Hình 4.1, hãy cho biết:
a) Kết quả của dự án Hệ gene người là gì?
b) Hiện nay, giải mã hệ gene người đang được ứng dụng trong những lĩnh vực nào? Cho ví dụ.
Lời giải :
a) Thông qua phân tích trình tự nucleotide, các nhà khoa học có thể đưa ra bản đồ chi tiết về toàn bộ các gene trong hệ gene ở người (gồm cả các gene mã hóa và những trình tự không mã hóa), từ đó, có thể xác định các gene liên quan đến nhiều bệnh di truyền, đồng thời là cơ sở để nghiên cứu các phương pháp chẩn đoán và điều trị bệnh.
b) Hiện nay, giải mã hệ gene người đang được ứng dụng trong những lĩnh vực:
- Y học: sử dụng liệu pháp nhắm trúng đích trong điều trị ung thư.
- Giám định pháp y và khoa học hình sự: cung cấp thông tin trong lĩnh vực pháp ý và khoa học hình sự thông qua so sánh trình tự gene ở người.
- Di truyền học và sinh học phân tử: nghiên cứu sự phát triển cá thể, cơ chế gây bệnh di truyền ở người.
Lời giải :
Thông qua phân tích trình tự nucleotide, các nhà khoa học có thể đưa ra bản đồ chi tiết về toàn bộ các gene trong hệ gene ở người (gồm cả các gene mã hóa và những trình tự không mã hóa), từ đó, có thể xác định các gene liên quan đến nhiều bệnh di truyền, đồng thời là cơ sở để nghiên cứu các phương pháp chẩn đoán và điều trị bệnh → bảo vệ sức khỏe con người.
Lời giải :
- Đột biến gene là những biến đổi xảy ra trong cấu trúc của gene, có thể liên quan đến một cặp nucleotide (đột biến điểm) hoặc một số cặp nucleotide.
- Đa số đột biến gene thường là đột biến lặn và có thể có hại cho sinh vật do làm giảm sức sống, phát sinh các bệnh và tật di truyền, có thể gây chết ở thể đột biến.
Câu hỏi 4 trang 25 Sinh học 12 : Quan sát Hình 4.3, hãy:
a) Xác định các dạng đột biến điểm.
b) Dự đoán sự thay đổi của gene (số lượng và trình tự nucleotide, số liên kết hydrogen) và protein sẽ bị ảnh hưởng như thế nào trong mỗi dạng đột biến đó.
Lời giải :
a)
Hình a) Thêm một cặp nucleotide
Hình b) Mất một cặp nucleotide
Hình c) Thay thế một cặp nucleotide
b)
Hình a) Thêm một cặp nucleotide → thay đổi khung đọc mã di truyền ừt vị trí xảy ra đột biến trở về sau (đột biến dịch khung) dẫn đến làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein.
Hình b) Mất một cặp nucleotide → thay đổi khung đọc mã di truyền ừt vị trí xảy ra đột biến trở về sau (đột biến dịch khung) dẫn đến làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein.
Hình c) Thay thế một cặp nucleotide → có thể làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein.
Lời giải :
Đột biến gen diễn ra theo hướng đồng nghĩa ít làm biến đổi chuỗi polypeptide nhất vì đột biến này làm cho codon này bị biến đổi thành một codon khác nhưng mã hóa cùng một loại amino acid.
Lời giải :
Thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời có thể gây đột biến gene vì ánh sáng mặt trời có tia UV là tác nhân vật lý gây ra nguy cơ đột biến gene.
Lời giải :
Dự đoán: đột biến thay thế cặp nucleotide
Lời giải :
Cơ chế: 5-BU có thể liên kết với guanine (G) trong DNA tạo thành cặp base G-5-BU. Khi DNA nhân đôi, 5-BU có thể tautomer hóa thành dạng giống như cytosine (C). Do đó, A trong DNA sẽ liên kết với 5-BU (dạng C) dẫn đến thay thế cặp base A-T thành G-C.
Lời giải :
- Đột biến gen lùn (sd1) ở lúa giúp cây lúa cứng cáp, chống đổ ngã, tăng khả năng thu hoạch.
- Đột biến gen vhn ở lúa giúp tăng năng suất lúa lên 10-20%.
Câu hỏi 9 trang 28 Sinh học 12 : Quan sát Hình 4.6 và mô tả quy trình tạo DNA tái tổ hợp.
Lời giải :
Bước 1: Tách dòng gene cần chuyển
Bước 2: Tạo DNA tái tổ hợp
Bước 3: Biến nạp DNA tái tổ hợp vào tế bào chủ và tạo dòng DNA tái tổ hợp
Lời giải :
Công nghệ DNA tái tổ hợp được ứng dụng trong những lĩnh vực tạo giống vi sinh vật tái tổ hợp:
1. Tạo chủng vi khuẩn 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,...
- Tạo chủng vi khuẩn tái tổ hợp có khả năng phần hủy chất độc ứng dụng trong xử lí môi trường,....
- Nhân dòng các gene để tạo thư viện hệ gene.
2. Tạo chủng vi nấm tái tổ hợp:
- 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 các vùng chức năng và nghiên cứu các cơ chế biểu hiện của các gene này.
- Tạo chủng nấm men sản xuất enzyme tái tổ hợp, các protein của người,...
Lời giải :
Sử dụng vector phổ biến là Ti - plasmid (đã làm mất khả năng gây bệnh) có nguồn gốc từ vi khuẩn đất Agrobacterium tumefaciens.
Lời giải :
Dùng phương pháp vi tiêm hoặc sử dụng virus, tế bào trứng, tinh trùng, tế bào gốc phôi,.... như một loại vector để chuyển gene.
Luyện tập 3 trang 31 Sinh học 12 : Công nghệ gene có vai trò như thế nào đối với đời sống con người?
Lời giải :
Nhờ kĩ thuật chuyển gene, con người đã đưa vào sản xuất nhiều giống thực vật và động vật biến đổi gene mang những tính trạng có giá trị như tăng khả năng kháng bệnh, chống chịu với các điều kiện bất lợi; có năng suất và chất lượng sản phẩm cao; có thể sản xuất các loại thuốc chữa bệnh cho con người.
Lời giải :
Theo em, việc tạo giống sinh vật biến đổi gene không trái với đạo đức sinh học vì ứng dụng kĩ thuật chuyển gene có thể tạo các giống sinh vật biến đổi gene mang các đặc tính có lợi cho con người như: tạo giống thực vật có khả năng kháng sâu bệnh, thuốc diệt cỏ, chống chịu với điều kiện môi trường bất lợi,...; tạo giống động vật sản xuất các chế phẩm sinh học, thuốc chữa bệnh cho con người,...
Xem thêm các bài giải bài tập Sinh học 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 3. Điều hòa biểu hiện của gene
Bài 4. Hệ gene, đột biến gene và công nghệ gene
Bài 5. Nhiễm sắc thể và đột biến nhiễm sắc thể
Bài 6. Thực hành: Quan sát đột biến NST; Tìm hiểu tác hại gây đột biến của một số chất độc
Bài 7. Di truyền học Mendel và mở rộng học thuyết Mendel
Bài 8. Các quy luật di truyền của Morgan và di truyền giới tính
Lý thuyết Bài 4: Hệ gene, đột biến gene và công nghệ gene
I. Hệ gene
1. Khái niệm
Hệ gene (genome) là toàn bộ trình tự các nucleotide trên DNA có trong tế bào của cơ thể sinh vật.
2. Thành tựu giải mã hệ gene người
Dự án Hệ gene người (Human Genome Project - HGP) được bắt đầu vào năm 1990 và hoàn tất vào năm 2006. Trong dự án này, bằng nhiều phương pháp giải trình tự khác nhau, các nhà sinh học phần tử đã giải được trình tự toàn bộ 3,1 tỉ cặp nucleotit trong bộ nhiễm sắc thể đơn bội của người và xác định được số lượng gene cũng như nhiều đặc điểm của hệ gene người (Hình 4.1).
II. Đột biến gene
1. Khái niệm
Đột biến gene là những biến đổi xảy ra trong cấu trúc của gene, có thể liên quan đến một cặp nucleotide (đột biến điểm) hoặc một số cặp nucleotide.
2. Các dạng đột biến gene
Đột biến thay thế một cặp nucleotide: Một cặp nucleotide trong gene được thay thế bằng một cặp nucleotide khác, có thể làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein.
Đột biến mất hoặc thêm một cặp nucleotide: Đột biến làm cho gene bị mất hoặc thêm một cặp nucleotide sẽ làm thay đổi khung đọc mã di truyền ừt vị trí xảy ra đột biến trở về sau (đột biến dịch khung) dẫn đến làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein.
Tuỳ theo mức độ ảnh hưởng của đột biến lên chuỗi polypeptide mà đột biến gene có thể diễn ra theo các hướng:
- Đột biến đồng nghĩa (đột biến im lặng): Đột biển làm cho codon này bị biến đổi thành một codon khác nhưng mã hóa cùng một loại amino acid.
- Đột biến sai nghĩa: Đột biến làm cho codon mã hóa amino acid này bị biến đối thành codon mã hoá cho amino acid khác.
- Đột biến vô nghĩa: Đột biến làm cho codon mã hoá amino acid trở hướng nào ít lam biến đổi chuỗi thành codon kết thúc.
3. Nguyên nhân
Đột biến gene có thể phát sinh do các nguyên nhân:
- Do những rối loạn sinh lí, hóa sinh của tế bào dẫn đến sai sót trong quá trình nhân đôi DNA, gây biến dạng DNA hoặc biến đổi cấu trúc hóa học của các nucleotide.
- Do sự tác động của các tác nhân gây đột biến gồm:
+ Tác nhân vật lí: tia phóng xạ, tia tử ngoại (tia UV), nhiệt,....
+ Tác nhân hóa học: ethyl methanesulfonate (EMS), 5-bromouracil (5-BU), N-Nitroso-N-methylurea (NMU),...
+ Tác nhân sinh học: một số virus như viêm gan B, HPV,… cũng có thể gây nên các đột biến gene.
4. Cơ chế
- Đột biến gene tự phát: chủ yếu do sự biến đổi cấu trúc từ nucleotide dạng thường thành nucleotide dạng hiếm có vị trí liên kết hydrogen bị thay đổi dẫn đến sự bắt cặp nucleotide sai trong quá trình nhân đôi DNA.
- Đột biến gene cảm ứng: do sự tác động của các tác nhân gây đột biến dẫn đến sai sót trong quá trình nhân đôi DNA.
5. Vai trò
Đột biến gen có vai trò quan trọng trong tiến hoá, chọn giống và nghiên cứu di truyền.
III. Công nghệ gene
1. Khái niệm công nghệ DNA tái tổ hợp
Công nghệ DNA tái tổ hợp là quy trình kĩ thuật tạo ra phân tử DNA từ hai nguồn khác nhau (thường từ hai loài) rồi chuyển vào tế bào nhận.
2. Nguyên lí của công nghệ gene
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.
3. Một số thành tựu của công nghệ gene
Công nghệ DNA tái tổ hợp đạt được nhiều thành tựu quan trọng, đặc biệt là tạo ra các dòng vi sinh vật biến đổi gene đem lại nhiều ứng dụng trong nghiên cứu di truyền học và trong đời sống.
4. Khái niệm sinh vật biến đổi gene
Sinh vật biến đổi gene nói chung hay động vật và thực vật biến đổi gene nói riêng, là sinh vật có hệ gene đã được biến đổi, chủ yếu là có thêm gene mới từ loài khác.
5. Nguyên lí tạo động vật và thực vật biến đổi gene
Tạo thực vật và động vật biến đổi gene đều dựa trên nguyên lí DNA tái tổ hợp, tạo ra tế bào thực vật hoặc hợp tử của động vật có được gene chuyển (thường là từ loài khác). Tuy vậy, để cho tế bào thực vật và hợp tử của động vật có thể phát triển thành một cá thể chuyển gene hoàn chỉnh cần phải có thêm các công nghệ thích hợp cho từng đối tượng.
6. Một số thành tựu của sinh vật biến đổi gene
Công nghệ gene đem lại nhiều ứng dụng thực tiền nhưng cũng gây nên những quan ngại về sức khỏe, môi trường và đạo đức sinh học.
CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ VÀ DỊCH VỤ GIÁO DỤC VIETJACK
- Người đại diện: Nguyễn Thanh Tuyền
- Số giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh: 0108307822, ngày cấp: 04/06/2018, nơi cấp: Sở Kế hoạch và Đầu tư thành phố Hà Nội.
© 2021 Vietjack. All Rights Reserved.
