BÀI 1. GENE VÀ SỰ TÁI BẢN DNA

Mở đầu: Nhờ các cơ chế phân tử nào mà nhiều tính trạng ở sinh vật có thể được di truyền qua các thế hệ?

Giải nhanh:

- Tái bản của DNA cùng với cơ chế phiên mã và dịch mã

I. CHỨC NĂNG CỦA DNA

Câu 1: Quan sát hình 1.1 và cho biết nhờ các đặc điểm nào về cấu trúc, DNA có thể thực hiện được các chức năng của vật chất di truyền.

Giải nhanh:

- DNA có cấu trúc đơn, hình thành từ các nucleotide liên kết với nhau qua liên kết hydrogen.

- Đây là nơi chứa thông tin di truyền quan trọng, quy định trình tự amino acid của các protein và có khả năng tái bản để truyền thông tin di truyền qua các thế hệ.

- Các biến đổi trong trình tự nucleotide có thể dẫn đến biến dị ở sinh vật.

II. KHÁI NIỆM, CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI GENE

Câu 1: Quan sát hình 1.2, hãy nêu các thành phần cấu trúc của gene có vai trò xác định vị trí bắt đầu và kết thúc tổng hợp RNA. 

Giải nhanh:

- Xác định vị trí bắt đầu: trình tự khởi động.

- Xác định vị trí kết thúc: vùng kết thúc.

Luyện tập: Hãy so sánh các gene được phân loại dựa theo cấu trúc và chức năng.

Giải nhanh:

- Theo chức năng:

  + Gene cấu trúc: mã hóa protein tham gia vào cấu trúc.

  + Gene điều hòa: mã hóa protein điều hòa hoạt động của gene cấu trúc.

- Theo cấu trúc:

  + Gene phân mảnh: gồm exon và intron.

  + Gene không phân mảnh: chỉ có exon.

III. TÁI BẢN DNA

Câu 1: Quan sát hình 1.3 và cho biết tái bản DNA được diễn ra theo những nguyên tắc nào. Sản phẩm của quá trình tái bản DNA là gì?

Giải nhanh:

- Tái bản DNA tuân theo nguyên tắc bổ sung và bảo toàn.

- Kết quả của quá trình tái bản là từ một phân tử DNA tự nhân đôi thành hai phân tử DNA con giống nhau và giống DNA mẹ.

Câu 2: Phân tích cơ chế tái bản DNA cho thấy đây là quá trình truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào?

Giải nhanh:

Kết quả của quá trình tái bản DNA là từ một phân tử DNA tự nhân đôi tạo thành hai phân tử DNA con có cấu trúc giống nhau và giống DNA mẹ. Sau quá trình tái bản, nhờ sự phân bào, mỗi phân tử DNA đi về một tế bào con. Như vậy, tái bản DNA là một quá trình tự sao thông tin di truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con hay từ thế hệ này sang thế hệ sau.

Luyện tập: Thông tin di truyền được duy trì ổn định qua các thế hệ ở sinh vật sinh sản hữu tính bằng các cơ chế nào?

Giải nhanh:

- Cơ chế tái bản của DNA.

IV. THỰC HÀNH TÁCH CHIẾT DNA

1. Cơ sơ lý thuyết

Có thể tách chiết DNA từ tế bào sinh vật thông qua việc phá vỡ tế bào bằng dung dịch chất tẩy rửa và NaCl; kết tủa DNA bằng dung môi như ethanol hoặc isopropanol.

2. Các bước tiến hành

- Chuẩn bị: Dụng cụ cối và chày sứ, cốc thuỷ tinh, cốc đong, ống nghiệm, phễu, giấy lọc, thìa, que tăm, thiết bị chụp ảnh.

- Hoá chất: Ethanol 90° hoặc isopropanol 99%, nước rửa bát dạng lỏng, muối ăn (NaCl), nước cất.

- Mẫu vật: Quả dâu tây, quả chuối, củ hành tây, lá non hoặc gan lợn, được giữ lạnh ở nhiệt độ -20 đến 0°C trước khi sử dụng.

- Tiến hành: Nghiền nát 50 g mẫu, hòa tan trong dung dịch muối NaCl và nước rửa bát, lọc bỏ bã, rồi kết tủa DNA bằng ethanol lạnh. Chụp ảnh kết quả.

3. Báo cáo kết quả thí nghiệm

Câu 1: Vì sao cần bổ sung nước rửa bát vào mẫu sau khi nghiền?

Giải nhanh:

Do DNA tồn tại trong nhân tế bào nên để tách chiết được DNA ra khỏi tế bào, cần phá vỡ mô để tách rời các tế bào và phá huỷ thành tế bào và phá huỷ màng tế bào, màng nhân bằng các dung dịch tẩy rửa hoà tan lipid nhằm giải phóng dịch nhân tế bào vào dung dịch chiết xuất.

Câu 2: Mục đích của việc sử dụng alcohol (như ethanol 90°) trong tách chiết DNA là gì?

Giải nhanh:

- Do ethanol có ái lực với nước mạnh hơn với DNA nên khi cho cồn ethanol vào dịch chiết chứa DNA thì các phân tử DNA có xu hướng bị đầy sát lại gần nhau và kết tụ lại với nhau dưới dạng vật chất có màu trắng đục.

- Vì ethanol nhẹ hơn nước, nên khi cho ethanol vào phía trên dịch chiết tế bào sẽ tách thành lớp trong suốt trong ống nghiệm phía bên trên, lúc này DNA sẽ đi từ dịch chiết tế bào lên và bị kết tủa dưới dạng vật chất có màu trắng đục. 

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

- Tên thí nghiệm: Tách chiết DNA

- Nhóm thực hiện:

- Kết quả: Thu được kết tủa DNA màu trắng.

- Giải thích: Để tách DNA từ tế bào, cần phá huỷ mô tế bào bằng cách nghiền mẫu vật và sử dụng dung dịch tẩy rửa để phá huỷ màng tế bào và màng nhân. Sau đó, sử dụng enzyme protease (trong nước ép dứa tươi) để loại bỏ protein, chỉ còn lại DNA và RNA. Để tách DNA khỏi dung dịch chiết xuất, ta sử dụng ethanol để kết tủa DNA. Ethanol nhẹ hơn nước, vì vậy sẽ nổi lên trên cùng với DNA kết tủa.

- Kết luận: Tách chiết DNA là quy trình cơ bản trong nghiên cứu sinh học, yêu cầu thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng DNA thu được và tránh nhiễm các DNA từ môi trường bên ngoài, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.

Vận dụng: Tại sao phân tích trình tự nucleotide của DNA được ứng dụng trong nhận dạng cá thể?

Giải nhanh:

Do trình tự sắp xếp nucleotide của DNA đặc trưng cho cá thể nên phân tích trình tự nucleotide của DNA được ứng dụng trong nhận dạng cá thể.