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 rút gọn:

Nhờ cơ chế 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 rút gọn:

Các đặc điểm cấu trúc phù hợp với chức năng của DNA:

• DNA cấu trúc theo nguyên tắc đa phân, từ bốn loại nucleotide  sắp xếp theo các trình tự khác nhau và liên kết với nhau nhờ liên kết phosphodiester bền vững đảm bảo cho thông tin di truyền được lưu giữ và bảo quản trong cấu trúc của phân tử DNA. 

• Các base trên hai mạch DNA liên kết với nhau nhờ liên kết hydrogen. Đây là liên kết yếu, nhưng có số lượng lớn nên DNA có cấu trúc bền vững và linh hoạt. Nhờ vậy, thông tin di truyền trên DNA được truyền đạt gần như nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào và thế hệ cơ thể. 

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 rút gọn:

• 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 rút gọn:

• Dựa vào chức năng:

• Gene cấu trúc: gene mã hóa protein tham gia vào cấu trúc.

• Gene điều hòa: gene mã hóa protein có chức năng điều hòa hoạt động của gene cấu trúc.

• Dựa vào 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 rút gọn:

• Tái bản DNA được diễn ra theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn.

• Sản phẩm: tạo thành hai phân tử DNA con có cấu trúc 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 rút gọn:

Kết quả của quá trình tái bản DNA là tạo thành hai phân tử DNA con có cấu trúc giống nhau và giống DNA mẹ. Như vậy, tái bản DNA là một quá trình truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào.

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 rút gọn:

Nhờ 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% lạnh, nước rửa bát, NaCl, nước cất.

• Mẫu vật: củ hành tây, lá non hoặc gan lợn. 

• Tiến hành:

• Nghiền nát 50 g mẫu.

• Dùng cốc đong, lấy 50 mL nước, bổ sung 1 thìa muối ăn khoảng 5 g và 1 - 2 mL nước rửa bát, tạo thành một hỗn hợp.

• Rót hỗn hợp này vào cối có mẫu đã nghiền, trộn đều. Rót dịch nghiền đó vào phễu có lót giấy lọc, thu được dịch lọc.

• Rót ethanol lạnh tỉ lệ 1:1 vào cốc dịch lọc. Xuất hiện các sợi màu trắng. Chuyển dung dịch ethanol phía trên chứa DNA sang một ống nghiệm sạc, đợi DNA kết tủa..

• Chụp ảnh kết quả tách chiết DNA.

3. Báo cáo kết quả thí nghiệm

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

Giải rút gọn:

Do các dung dịch tẩy rửa có thể hoà tan lipid và 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 rút gọn:

Sử dụng cồn ethanol để kết tủa DNA và vì DNA nhẹ hơn nên sẽ nổi lên trên.

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:

• Nghiền mẫu vật để phá huỷ màng tế bào, sử dụng các dung dịch tẩy rửa để hoà tan lipid.

• Loại bỏ các protein bằng enzyme phân giải protein là protease (có trong nước ép dứa tươi.

• Để tách DNA ra khỏi dung dịch chiết xuất, cần kết tủa DNA bằng ethanol. 

• Vì ethanol nhẹ hơn nước, nên ethanol sẽ nổi lên trên cùng với DNA kết tủa.

• Kết luận: Tách chiết DNA là quy trình cơ bản trong nghiên cứu sinh học, tuy nhiên cần phải thao tác cẩn thận và chặt chẽ.

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

Giải rút gọn:

Do trình tự sắp xếp nucleotide của DNA đặc trưng cho từng cá thể.