HỘI THẢO CHUYÊN ĐỀ KHOA HỌC VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM 2019 HỆ THỐNG LÍ THUYẾT VÀ CÂU HỎI VẬN DỤNG CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC Năm học 2019- 2020 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Di truyền học đời năm 1900, ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu giới sinh vật, có vị trí vai trò đặc biệt người Mendel người đặt móng cho di truyền học Suốt kỉ 20, di truyền học phát triển nhanh vũ bão, hiểu biết sâu sắc chất tính di truyền có vai trò cách mạng hóa sinh học Nếu kỉ 21 kỉ sinh học di truyền học trọng tâm phát triển Di truyền học ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp, y học Với ứng dụng cụ thể chọn, tạo giống vật ni trồng, chuẩn đốn sớm bệnh tật di truyền người có khả chữa bệnh, dùng điều tra tội phạm … Trong thực tế, di truyền học, được đẩy mạnh nghiên cứu mạnh mẽ, đào sâu tìm hiểu chúng ta thấy được logic, chặt chẽ vơ tận Các đề thi học sinh giỏi Quốc tế, học sinh giỏi Quốc gia nhiều năm gần khai thác triệt để vấn đề xoay quanh lĩnh vực di truyền học Trong biển kiến thức dường “vô tận” lĩnh vực này, vấn đề chuyên đề ứng dụng di truyền học được nhà khoa học quan tâm Vì vậy, nhằm biên soạn tài liệu với hệ thống lí thuyết tổng thể dạng câu hỏi vận dụng chuyên sâu phục vụ cho việc giảng dạy thầy cô việc ôn luyện em học sinh giỏi, chọn chuyên đề: “Hệ thống lí thuyết câu hỏi vận dụng chuyên đề Ứng dụng di truyền học” Cấu trúc chuyên đề gồm phần: Phần 1: Mở đầu Phần 2: Nội dung Hệ thống lí thuyết chuyên đề Ứng dụng di truyền học Các dạng câu hỏi vận dụng chuyên sâu Phần 3: Kết luận PHẦN NỘI DUNG A Hệ thống lí thuyết về chuyên đề Ứng dụng di truyền học I MỘT SỐ KĨ THUẬT DI TRUYỀN Tách chiết định lượng acid nucleic I.1 Tách chiết acid nucleic a Phương pháp tách chiết DNA Yêu cầu: - Có được đủ lượng axit nucleic mong muốn, ngun vẹn - Khơng bị phân huỷ, bị gãy tác động giới, bị phân giải số enzyme nội, ngoại bào hoá chất - Khơng lẫn tạp protein, RNA số đại phân tử khác lipid, gluxit xác tế bào khác Nguyên lý: - Vận dụng tính kị nước phenol để kết tủa protein => loại bỏ protein - Sử dụng hỗn hợp phenol:phenol-chloroform chloroform để loại bỏ hoàn toàn protein lipit Trong bước trên, DNA tan nước - Kết tủa DNA Ethanol 70o để tinh hoàn toàn Các bước bản: Thu mẫu, phá vỡ tế bào, nhân => giải phóng thành phần bên Phá vỡ màng tế bào màng nhân Ở tế bào động vật thực vật, cách nghiền tế bào mô nitơ lỏng – 1960C dùng hỗn hợp chất tẩy (SDS, Sarcosyl) proteinase K Hình Nghiền tế bào cối chày sứ Hòa tan DNA loại bỏ thành phần khơng mong muốn protein, polysaccharide Mẫu được bổ sung hỗn hợp dung dịch (phenol: chloroform: isoamine tỉ lệ 25:24:1), lắc mạnh dung dịch có dạng trắng sữa Protein sẽ bị biến tính kết tủa DNA, RNA được hoà tan nước Sau ly tâm cao tốc hỗn hợp dung dịch chia làm pha: + Pha pha nước chứa DNA, RNA + Pha pha chứa protein chất thứ cấp bị kết tủa + Phá dung dịch phenol: chloroform: isoamine Hình Li tâm mẫu Kết tủa DNA + Tủa ethanol tuyệt đối (tỉ lệ 2:1), tủa tốt - 20 oC 30 phút 0oC qua đêm Hầu toàn phân tử axít nucleic kết tủa + Tủa isopropanol (tỉ lệ 1:1) oC, phân tử DNA có trọng lượng phân tử thấp khơng bị kết tủa Sau ly tâm ta sẽ thu được cặn (DNA, RNA), cặn được rửa cồn 70% để loại bỏ muối isopropanol lại Hòa tan DNA, loại bỏ ARN Hoà tan cặn (DNA, RNA) xử lý loại bỏ RNA enzyme Rnase Sau kết tủa lại được DNA Hòa tan 100 mg mô nghiền thành bột với 1,2 ml dung dịch phân giải Vừa ủ mẫu vừa lắc nhẹ nhiệt độ 500C từ 12 – 18h, nhớ • Chiết xuất DNA cách thêm vào mẫu lượng thể tích tương đương hỗn hợp Phenol :Chloroform : Isoamyl alcohol • Ly tâm vòng 10 phút với tốc độ vòng quay 1700 x g • đậy chặt ống nghiệm, bước nhằm phá hủy phân rã màng tế bào Chuẩn bị tế bào: Cắt nhanh tốt lấy mẫu mô động vật bỏ vào ống nghiệm, đặt vào nitơ lỏng Trường hợp lấy mơ gan • Lấy từ 200 mg đến g mô, nghiền cối chày được làm lạnh trước nitơ lỏng • phải bỏ mật mật chứa nhiều enzym phân rã DNA Tách chiết DNA động vật 10 10 Rửa pellet cồn 70%, để bay làm khô ethanol cần đặt ống nghiệm bình hút chân khơng úp ngược ống nghiệm để • Hòa tan DNA TE bufer, lắc nhẹ nhiệt độ phòng nhiệt độ 65 C vài • Bảo quản nhiệt độ C, pha nồng độ để có khoảng 1mg/ml DNA, nồng độ được sử dụng nhiều nghiên cứu • 99 88 khơ tự nhiên phòng • 77 Thu nhận DNA kết tủa cách quay ly tâm với tốc độ 1700 x g phút Khâu nồng độ muối mẫu cao sẽ làm giảm lượng RNA dung dịch DNA • Tinh lọc DNA, chuyển lớp dung dịch phía (chứa DNA) sang ống nghiệm mới, thêm dung dịch 7,5 M amonium acetate với 66 lượng 1/2 dung tích mẫu lần thể tích ban đầu 100% ethanol=> DNA sẽ kết tủa Tinh DNA Hòa tan pellet với ml dung dịch TE, ủ 550C, + 9,7g CsCl đặc trộn nhẹ Ủ mẫu đá 30 phút, ly tâm 10 phút 8000rpm 0C => thu lấy dịch phía + 0,5ml dung dịch 10mg/ml ethidium bromide vào ủ đá 30 phút Ly tâm 8000 x g 40C 10 phút Chuyển dung dịch phía sang ống nghiệm dung tích ml ly tâm bịt miệng được Ly tâm tiếng 80.000 x g 20 0C ly tâm qua đêm với tốc độ 60.000 x g 20 C Thu nhận băng DNA Loại bỏ ethidium bromide cách chiết tách lặp lại mẫu DNA thu được với isopropanol Thêm thể tích nước thể tích ethanol vào dung dịch chứa DNA, trộn ủ 1h nhiệt độ – 200C Ly tâm 10 phút 8000 x g 40C Hoà tan kết tủa pellet dung dịch TE kết tủa lại cách đổ 1/10 thể tích dung dịch 3M sodium acetate phần thể tích ethanol Nếu chưa nhìn thấy kết tủa ủ lại nhiệt độ – 20 0C đến có kết tủa thu được Làm khơ pellet, hồ tan TE b Phương pháp tách chiết RNA Tách chiết RNA tổng số mRNA - Chú ý: + Phân tử RNA không bền, dễ bị phân huỷ enzyme Rnase + Rnase lại có mặt khắp nơi (ở đầu ngón tay, nước bọt, khơng - khí…) + Rnase enzyme có hoạt tính cao, bền nhiệt Do đó: Thao tác tách chiết RNA tốt điều kiện vô trùng, tránh tiếp xúc tay trần Phương pháp tách chiết RNA toàn phần tương tự DNA Chỉ khác bước cuối dùng enzyme Dnase loại bỏ DNA • Tách chiết mRNA Dựa vào phân tử mRNA có poly A Do sau tách chiết được RNA toàn phần, cho qua cột sắc ký lực (oligod Tcellulose viên bi từ gắn đoạn oligod T) mRNA có poly A sẽ liên kết bổ sung với đoạn oligod T Dùng dung dịch rửa cột, rRNA, tRNA sẽ bị rửa trơi mRNA được giữ lại Sau dùng dung dịch có nồng độ muối thấp rửa cột li tâm sẽ thu được phân tử mRNA Hình Tách chiết RNA c Phương pháp sắc kí Sắc ký lực: poly U-Sepharose hay oligoT-xenlulose, dùng để tinh 10 4.1 a Di truyền trí Chỉ số thông minh IQ Dùng để đánh giá trí năng, được thực nhờ thử nghiệm tập với độ khó tăng dần hình, số chữ Tổng trung bình lời giải được tính thống kê đối chiếu với tuổi, chia cho tuổi sinh học nhân với 100 Lúc đầu IQ được dùng cho trẻ em, sau được áp dụng cho lứa tuổi Theo số nhà khoa học, IQ số đo hồn thiện lứa tuổi đúng đo trí b Trí di trùn Tính di truyền có ảnh hưởng định đến trí Tuy nhiên vấn đề tranh cãi mức độ Một số tác giả đánh giá di truyền trí qua IQ Nhiều người khác cho vấn đề phức tạp nhiều vào IQ 4.2 Ưu sinh học Gồm kiểu: - Ưu sinh học âm nhằm làm giảm tần số gen xấu Ví dụ, số nước cấm người bị bệnh di truyền sinh - Ưu sinh học dương nhằm làm tăng tần số gen có lợi Hiện nay, số người cho dùng liệu pháp gen để cải tạo người nên tác động tế bào soma Báo chí đề cập tới ‘‘những người siêu việt” Tuy nhiên vấn đề liên quan đến đạo lí tranh cãi 4.3 Đạo lí sinh học a Các vấn đề tâm lí – xã hội Nhiều vấn đề tâm lí – xã hội nảy sinh biết rõ gen người - Chẩn đốn sớm có ảnh hưởng xã hội biết số người mạnh khỏe có mang gen bệnh? - Việc biết trước người có mang gen bệnh có ảnh hưởng đến tâm lí người khơng, ảnh hưởng đến nhân tương lai không họ sẽ nào? - Khi biết trước gen người xã hội sẽ đối xử với họ Do vấn đề chương trình gen người, nhóm nghiên cứu tâm lí – xã hội được thành lập để đánh giá hậu xảy b Các thí nghiệm phi đạo lí Vấn đề mà loài người lo sợ số cá nhân lợi dụng kĩ thuật di truyền tạo dạng sinh vật phi đạo lí Điều cần được sớm ngăn chặn Tuy nhiên, nhiều tranh cãi chưa có trí UNESCO thành lập ủy ban quốc tế đạo lí sinh học IBC Tổ chức tuyên bố: ‘‘bộ gen người tài sản chung lời người” Nó đối tượng cần được bảo vệ khơng có quyền sử dụng làm đối tượng để phân biệt dựa đặc tính di truyền Ủy ban kêu gọi quốc gia cần theo dõi nghiên cứu có biện pháp bảo vệ gen người 4.4 Kĩ thuật di trùn có đáng sợ khơng? Kĩ thuật di truyền đời gây nhiều lo ngại cho nhà khoa học Đến nhiều vấn đề sáng tỏ chưa có câu trả lời dứt khốt Các sinh vật biến đổi gen (GMO) gây hậu như: 87 - Các vi sinh vật GMO ảnh hưởng đến phát triển dạng tự nhiên hay - tạo dạng gây bệnh tái tổ hợp với dạng tự nhiên Các gen vi sinh vật GMO gây nguy hiểm cho thể người lâu dài không? Các thực vật GMO kháng chất diệt cỏ có chuyển gen cho cỏ dại khơng hay ong thụ phấn cho kháng côn trùng hậu nào? Các động vật GMO mơi trường tự nhiên có lấn át động vật khác không? Nhiều nước đặt qui chế luật lệ kiểm soát chặt chẽ GMO 88 B Các dạng câu hỏi vận dụng chuyên sâu Câu 1: Thế giải trình tự hệ gene? Việc giải trình tự hệ gene có ý nghĩa gì? Gợi ý trả lời: Giải trình tự DNA kỹ thuật giúp xác định xếp bốn loại nucleotit A, T, X, G phân tử DNA, nhờ nghiên cứu được đặc điểm di truyền mức độ sinh học phân tử Ý nghĩa: tìm trình tự xếp nucleotit đoạn gene được quan tâm nhằm phát đột biến gene để thiết kế gen mồi (primer) vector tách dòng (cloning) nhằm tạo protein tái tổ hợp có giá trị cao Y học (vaccine, thuốc chữa bệnh, sinh phẩm phục vụ chẩn đoán bệnh nghiên cứu khoa học…) giải trình tự hệ gene phục vụ cho mục đích nghiên cứu Câu 2: Giả sử bạn tìm thấy trình tự DNA giớng với trình tự gene biết chúng lại khác rõ rệt vài nucleotide định Bằng cách bạn xác định trình tự tìm thấy có phải “gene” biểu hiện chức hay không? Gợi ý trả lời: Trước hết, cần kiểm tra trình tự gen cách dịch mã nhằm xác định xem gen có nhiều ba mã kết thúc khơng Nếu khơng có, bước cần kiểm tra xem gen có được biểu khơng, cách tiến hành thẩm tách Northern lai insitu để tìm mARN phiên mã gen tế bào Câu 3: Giả sử bạn tìm thấy trình tự DNA giớng với trình tự gene biết chúng khác sớ nucleotide Bằng cách xác định trình tự có phải gene biểu hiện chức không ? Gợi ý trả lời: - Kiểm tra trình tự gene có nhiều ba kết thúc không cách cho dịch mã - Nếu khơng có, kiểm tra gene có được biểu khơng thẩm tách Southern lai insitu tìm mARN phiên phiên mã gene - Lặp đoạn, tái cấu trúc đột biến trình tự DNA đóng góp vào tŕnh tiến hóa Câu 4: Nguyên tắc sử dụng đồng hồ phân tử phân loại ? Gợi ý trả lời: - Đồng hồ phân tử đo thời gian tuyệt đối biến đổi tiến hóa dựa số gene vùng khác gene tiến hóa với tốc độ khơng đổi - Các gene tiến hóa với tốc độ khác nhau, kết phân tử thể khoảng thời gian tiến hóa dài hay ngắn phụ thuộc gene được sử dụng - DNA mã hóa rARN thay đổi tương đối chậm, so sánh trình tự DNA gene có ích để mối quan taxon phân ly hàng trăm triệu năm trước Ví dụ so sánh trình trình rARN 16S Bacteria Archaea với rARN 18S Eukaryotes để xây dựng hệ thống phân loại siêu giới - Ngược lại DNA ti thể biến đổi tương đối nhanh, dùng khai thác kiện tiến hóa gần Ví dụ xác định nguồn gốc phát sinh loài người Câu 5: Tại rARN 16S công cụ lý tưởng cho xác định mối quan hệ chủng loại prokaryot? Gợi ý trả lời: 89 rARN 16S công cụ lý tưởng cho xác định mối quan hệ chủng loại prokaryote nhờ ưu thế: - Trình tự nu rARN biến đổi chậm tiến hóa - rARN diện tất sinh vật trái đất - rARN cấu phần máy sinh tổng hợp protein được tạo từ gene Câu 6: Các nhà khoa học đề xuất hai giả thuyết về hình thành gen q trình tiến hóa sau: Theo giả thuyết 1, gene hình thành qua tái tổ hợp exon gene có trước; giả thuyết cho gene lặp lại thành hoặc nhiều sao, sau bị đột biến điểm phân hóa dẫn đến hình thành gene Để tìm hiểu xem hai gene A B (có chức khác nhau) lồi khác có tiến hóa theo giả thuyết hay giả thuyết 2, người ta nghiên cứu sản phẩm protein chúng loài khác Hãy cho biết kết nghiên cứu ủng hộ cho giả thuyết kết nghiên cứu ủng hộ cho giả thuyết Gợi ý trả lời: - Nếu protein gene A B mã hóa có đoạn trình tự axit amin định giống chứng tỏ trình tự được qui định exon giống ủng hộ giả thuyết tái tổ hợp lại exon - Nếu trình tự axit amin tồn chuỗi polipeptit giống khác số vị trí ủng hộ cách Câu 7: Tỉ lệ (%) nucleotide khác đoạn DNA có độ dài lồi cho bảng Loài A B C D E A 0% B 8% 0% C 8% 6% 0% D 4% 10 % 10 % 0% E 7% 3% 5% 9% 0% Nguyên tắc xây dựng phát sinh chủng loại UPGMA - Dựa nguyên lý lồi/ nhóm gần gũi sớ khác biệt nhỏ - Nguyên tắc kết cặp: bảng số liệu, ta kết cặp hai lồi/ nhóm có sớ khác biệt ít vào thành nhóm lớn hơn, xuất hiện nhóm bảng số liệu phải sửa lại - Khi xuất hiện nhóm mới, ví dụ (A, C) khoảng cách D đến (A, C) tính trung bình khoảng cách từ D đến A từ D đến C Dựa nguyên tắc này, thiết lập sơ đồ phát sinh chủng loại loài thích khoảng cách tương đối sơ đồ Gợi ý trả lời: Tỷ lệ nucleotide khác B E=3 nhóm B, E gần gũi Lồi A B, E C D A B,E 7,5 % 90 - C 8% 5,5% D 4% 9,5% 10% A, D gần gũi xếp A, D vào nhóm thứ [C, (B,E)] xếp vào nhóm thứ Loài A, D B, E C A, D B,E 8,5 % C 9% 5,5% - Sơ đồ phát sinh chủng loại Câu 8: Nhận xét về tớc độ tiến hố gen giả Vì nghiên cứu gen giả chứng tiến hóa đáng tin cậy? Gợi ý trả lời: - Tần số đột biến được tìm thấy cao gen giả Sở dĩ gene giả có tần số thay nucleotit cao, chúng khơng được dùng để tổng hợp protein Thế nên, thay đổi gene giả không bị tác động chọn lọc tự nhiên - Do không chịu tác động chọn lọc nên đột biến gene giả đựoc tích luỹ Dựa vào tốc độ tích luỹ đột biến dự đốn thời gian tiến hố, xác định thời điểm hai loài phân tách tiên hóa Câu 9: Vì phương pháp so sánh trình tự nucleotide DNA có ưu so sánh trình tự acid amine protein nghiên tiến hóa? Gợi ý trả lời: - Một phần đáng kể trình tự DNA thuộc hệ gene sinh vật bậc cao trình tự khơng thuộc gene, biến đổi vùng không biểu sản phẩm protein - Ngay gene có hiều biến đổi cấu trúc gene không được thể cấu trúc protein (do gene có nhiều trình tự khơng mã hố tượng mã thối hóa hay tồn intron) - Nhiều protein không tương đồng lồi nên khơng có để so sánh Hơn nữa, số protein có vai trò đa chức nên biểu chức protein khơng giống tất loài - Sự biểu gene khác loài nên việc so sánh protein khơng hồn tồn xác (chẳng hạn việc cải biến sau phiên mã dịch mã phổ biến không giống nhau) - Khi so sánh hệ gene, nhận biêt vùng có vai trò quan trọng, đoạn mã hóa hay trình tự liên kết protein điều hòa promoter, 91 Câu 10: Phân tích ví dụ về việc so sánh trình tự gene họ đa gene globulin thứ tự gene xuất hiện Gợi ý trả lời: Ví dụ gene mã hố cho α-globin β-globin Tất chúng có nguồn gốc từ gene globin tổ tiên chung Gene tổ tiên trải qua tượng lặp gene phân hoá thành gene mã hoá cho α-globin β-globin Mỗi gene tổ tiên sau lại được lặp lại hay nhiều lần, chúng phân hoá trình tự, dẫn đến hình thành gene thành viên thuộc họ gene Trong thực tế, gene globin tổ tiên chung nguồn gốc gene mã hoá protein liên kết với oxi myoglobin protein thực vật leghemoglobin Hai protein hoạt động dạng đơn phân gene chúng thuộc “siêu họ globin” Câu 11: Giải thích cách nhiều exon xuất gen EGF tiền thân fibronectin? Gợi ý trả lời: Đối với gene, lỗi q trình trao đổi chéo giảm phân xuất gene Hậu hình thành gene có exon lặp lại Hiện tượng xảy nhiều lần dẫn đến gene có nhiều exon định Câu 12: Phân tích ý nghĩa việc so sánh hệ gene lồi có quan hệ họ hàng gần gũi? Gợi ý trả lời: - So sánh hệ gene lồi có quan hệ gần gũi giúp làm sáng tỏ kiện tiến hố thời gian gần Ví dụ: Việc phân tích gen đồng thời có mặt hệ gen tất lồi động vật có vú khơng có hệ gene lồi khác sẽ cung cấp manh mối q trình tiến hố phát sinh lớp động vật Cùng lúc đó, gene có mặt lồi khơng có mặt lồi khác cung cấp chứng nguồn gốc gần gũi loài - Giúp tăng tốc độ lập đồ gene lồi có họ hàng gần gũi với lồi được giải trình tự hệ gene 92 - Hệ gene lồi có họ hàng gần gũi nhìn chung giống chúng phân li khỏi thời gian gần Điều cho phép hệ gene lồi được giải trình tự hồn tồn dùng làm khung lắp ráp trình tự hệ gene lồi có quan hệ gần gũi với - Giúp đối chiếu khác biệt hình thái so với khác biệt di truyền - Sự phân li gần lồi có quan hệ gần gũi sở tượng có số khác biệt gene chúng Điều giúp dễ dàng chiếu khác biệt hình thái so với khác biệt di truyền lồi Câu 13: Có loại đột biến xảy gene ký hiệu thể đột biến lần lượt M1, M2 M3 Để xác định dạng đột biến thuộc loại người ta dùng phương pháp Northern (phân tích ARN) Western (phân tích protein) Kết phân tích mARN protein thể đột biến kiểu dại (ĐC) hai phương pháp thu được hình Hãy cho biết thể đột biến M1, M2, M3 thuộc dạng nào? Phương pháp Northern Phương pháp Western ĐC M1 M2 M3 Kích thước ĐC M1 M2 M3 Kích thước Dài Lớn Ngắn Nhỏ Gợi ý trả lời: - Phân tích ARN cho thấy kích thước M1, M2 không thay đổi so với kiểu dại, chứng tỏ đột biến thay Kích thước M3 lớn chúng tỏ đột biến thêm cặp nucleotit - Phân tích protein cho thấy: kích thước M1 nhỏ kiểu dại chứng tỏ đột biến làm xuất ba kết thúc sớm (đột biến vơ nghĩa); kích thước M2 khơng thay đổi so với kiểu dại đột biến thay (đột biến nhầm nghĩa) Câu 14: Giả sử bạn muốn tổng hợp insulin công nghệ DNA tái tổ hợp vi khuẩn, bạn sử dụng nguồn gen nào: Gen mã hóa insulin có nguồn gớc trực tiếp từ hệ gen người hay cDNA gen? Giải thích lí do? Gợi ý trả lời: Trong trường hợp ta nên sử dụng cDNA gen do: - Tế bào mà ta sử dụng để nhân gen vi khuẩn - loại tế bào nhân sơ, gene khơng phân mảnh, khơng có chế loại bỏ đoạn intron gen người - Nếu sử dụng gen có nguồn gốc trực tiếp từ hệ gen người gen vừa chứa đoạn intron, vừa có kích thước lớn → vừa khó phân tích, cài vào vecto, vừa khơng hiệu Ngoài ra, phần lớn tế bào thể biệt hóa theo chương trình nên việc lấy được gene tổng hợp insulin hoạt động sẽ khó khăn - Sử dụng q trình mã ngược mARN tạo cDNA sẽ tạo đúng đoạn gen mã hóa cho insulin, gene vừa chứa đoạn exon giống tế bào vi khuẩn nên sẽ dễ 93 - - dàng thực trình sinh tổng hợp tạo insulin tế bào Hơn nữa, gene lại có kích thước nhỏ nên việc cài vào vector dễ Câu 15: Dơi có nhóm: Nhóm dơi nhỏ thu phát siêu âm để tránh vật chướng ngại bay, nhóm dơi lớn dùng mắt để tránh vật chướng ngại đường bay Từ trước tới người ta cho nhóm bắt nguồn từ tổ tiên chung thú ăn sâu bọ Những nghiên cứu gần cho biết quan thị giác dơi lớn loài linh trưởng có sớ điểm tương đồng.Điều khiến cho sớ nhà khoa học cho dơi lớn tiến hóa từ vượn cáo linh trưởng.Sinh học phân tử giúp để giải vấn đề nói trên? Điều chứng minh nhóm dơi có chung nguồn gớc hoặc có nguồn gớc khác nhau? Gợi ý trả lời: - Sinh học phân tử giải vấn đề nói trên: Sinh học phân tử sử dụng đặc điểm phân tử DNA protein so sánh biến đổi phân tử bị ảnh hưởng điều kiện mơi trường nên phân biệt rõ ràng đặc điểm tương đồng với đặc điểm tương tự - Để chứng minh nhóm dơi có chung nguồn gốc có nguồn gốc khác nhau, người ta có thể: Phân tích hệ gene ti thể tế bào quan thị giác dơi lớn loài linh trưởng, chúng giống kết luận nhóm dơi có nguồn gốc khác ngược lại Câu 16: Tại PCR có vai trò cách mạng hóa nghiên cứu cấu trúc chức gene? Gợi ý trả lời: PCR có vai trò cách mạng hóa nghiên cứu cấu trúc chức gene vì: Thời gian thực cực nhanh, đơn giản tốn Độ tinh mẫu không cần cao Khuếch đại nhiều đoạn acid nucleic mà không cần tạo dòng Được hồn thiện khơng ngừng có nhiều ứng dụng xác định trình tự nucleotide, gây đột biến điểm định hướng, … Có thể thực PCR tế bào với DNA RNA Câu 17: Hãy cho biết ứng dụng giải mã trình tự DNA? Gợi ý trả lời: Những ứng dụng giải mã trình tự DNA gồm: Phân tích DNA giám định khoa học hình Chẩn đốn trước sinh khơng xâm lấn Xét nghiệm chẩn đốn đồng thời marker ung thư sớm  định theo dõi điều trị hướng đích Phân tích đồng thời nhiều kiểu gen lần phân tích cho ứng dụng xét nghiệm nguyên truyền nhiễm Phân tích kiểu gen HLA độ phân giải cao Xét nghiệm đồng thời nhiều kiểu gen chủng vi sinh vật Nghiên cứu, phân tích mức độ biểu gene Như vậy, thơng thường, giải trình tự gene tìm trình tự xếp nucleotide đoạn gene được quan tâm nhằm phát đột biến gene để thiết kế gene mồi (primer) vector tách dòng (cloning) nhằm tạo protein tái tổ hợp có giá trị cao 94 - - Y học (vaccine, thuốc chữa bệnh, sinh phẩm phục vụ chẩn đoán bệnh nghiên cứu khoa học …) giải trình tự hệ gene phục vụ mục đích nghiên cứu Câu 18: Tại lai acid nucleic PCR coi phương pháp chẩn đoán y học? Gợi ý trả lời: Lai acid nucleic PCR được coi phương pháp chẩn đoán y học vì: Tác nhân gây bệnh nhiễm trùng diện đủ cho phân tích khơng cần ni cấy Có thể dùng được vi sinh vật gây bệnh không nuôi được bệnh nhiễm virus Một mẫu xác định đại diện cho tất serotype Có thể tạo dòng gene bệnh để sản xuất mẫu thử tương ứng Câu 19: Loại enzyme đóng vai trò quan trọng khơng thể thiếu hầu hết nghiên cứu liên quan đến công nghệ DNA tái tổ hợp? Tại sao? Gợi ý trả lời: Trong hầu hết nghiên cứu liên quan đến cơng nghệ DNA tái tổ hợp enzyme giới hạn (restriction endonuclease) có vai trò quan trọng chức nói chung enzyme giới hạn thủy phân DNA, làm đứt gãy liên kết phosphodieste phân tử DNA, cắt sợi dài DNA vị trí (site) đặc thù, thành đoạn ngắn (sequence), điều được nhận biết xác enzyme đặc thù Mỗi loại endonuclease giới hạn có khả nhận biết cắt phân tử DNA vị trí đặc hiệu gọi vị trí giới hạn (restriction site) Vị trí giới hạn trình tự đặc hiệu phổ biến gồm từ 4-8 cặp base Câu 20: Trong kĩ thuật di truyền, việc lựa chọn vector plasmid cần quan tâm đến đặc điểm nào? Gợi ý trả lời: Việc lựa chọn vector plasmid cần quan tâm đến đặc điểm sau: Thường có kích thước ngắn Có mang số gene (dấu chuẩn) giúp nhận biết dòng tái tổ hợp đặc hiệu Có điểm khởi đầu tái cho phép plasmid tái thể nhận Thể nhận phải có máy di truyền phù hợp với vector Câu 21: Trình tự nhận biết enzyme giới hạn Aval CYCGRG, Y pyrimidine R purin Khoảng cách mong đợi (tính theo cặp base) hai điểm cắt Aval Trong chi DNA dài, có trình tự ngẫu nhiên bao nhiêu? A 4096 cặp base B 2048 cặp base C 1024 cặp base D 512 cặp base E 256 cặp base F 64 cặp base Gợi ý trả lời: Đáp án B Câu 22: Hình mơ tả q trình tạo chuyển gene biến nạp gene X sử dụng plasmid Ti vi khuẩn Agrobacterium Chú thích hình: Restriction enzyme site: vị trí cắt enzyme giới hạn Recombinant Ti-plasmiad: Plasmid Ti tái tổ hợp Introduce recombinant vector into Agrobacterium: Biến nạp vector tái tổ hợp vào vi 95 khuẩn Agrobacterium Introduce gene X into plant cells using Agrobacteria: Gene X được vi khuẩn Agrobacterium chuyển vào tế bào thực vật Callus formation: tế bào biến nạp hình thành mơ sẹo Differentitate into whole plant: Biệt hóa thành hồn chỉnh Transformant harboring gene X: Cây chuyển gene mang gene X 20.1 Các phát biểu về trình hay sai? I Các enzyme giới hạn ligase dùng để tạo phân tử DNA tái tổ hợp II Kĩ thuật nuôi cấy tế bào thực vật dùng để kích thích mơ tái sinh III Tồn plasmid Ti với gene X tái tổ hợp kết hợp vào hệ gene thực vật IV Có thể dùng kĩ thuật PCR hoặc phân tích Southern để khẳng định chuyển gene biến nạp gene X thành cơng V Có thể sử dụng kĩ thuật RT(phiên mã ngược)-PCR, phân tích Northern hoặc Western để kiểm tra biểu hiện gene X chuyển gene 20.2 Các phát biểu nói về vector biểu hiện gene thực vật nói chung hay sai? I Nó thường phải mang gene đánh dấu hay thị chọn lọc để nhận tế bào chuyển gene thành công II Nó thường phải mang promoter giúp gene biến nạp biểu hiện tế bào thực vật III Nó thường phải chứa vị trí đa nhân dòng để cài gene ngoại lai vào thể trùn IV Nó phải chứa trình tự nucleotide giống hệt phần đặc hiệu hệ gene thực vật gene đích ln cài vào hệ gene tế bào chủ chế tái tổ hợp tương đồng V Nó thường phải chứa vị trí khởi đầu tái để nhân lên thành nhiều trình tạo vector tái tổ hợp Gợi ý trả lời: 96 20.1 Phát biểu đúng: I, IV, V; Phát biểu sai: II, III 20.2 Phát biểu đúng: I, II, III, V; Phát biểu sai: IV Câu 21: Dưới gel điện di mẫu DNA (ở locut khác nhau) người con, người mẹ bốn người đàn ông nghi cha đứa bé (kí hiệu A, B, C, D) Giếng tra mẫu 4.4.1 a b a b a b c d Người cha đứa bé phải B B C C D D A Gợi ý trả lời Đáp án A Câu 22: Chiều cao trung bình hai dòng th́c tự phới lai đo tương ứng sau: dòng bớ (P1) = 119,50cm, dòng mẹ (P2) = 71,75cm, F1 lai (P1 × P2) = 108cm Tính gia tăng chiều cao ưu lai biểu hiện F1 Dự kiến chiều cao trung bình F2 (nếu F2 biểu hiện ưu lai ½ F1) Gợi ý trả lời: Sự gia tăng chiều cao ưu lai được biểu vượt trội trung bình F điểm trung bình dòng bố mẹ Ưu lai F1 = XF1 – 1/2(XP1 + XP2) = 108 – 1/2(119,5 + 71,75) = 12,38cm Theo qui luật chung, thường F2 ưu lai biểu 1/2 F Sự vượt trội F2 tức 1/2 12,38 = 6,19 Chiều cao F2 = 95,62 + 6,19 = 101,81cm Câu 23: Trong phân tích FISH mẫu DNA dùng để xác định vị trí gen NST qua phản ứng màu huỳnh quang lai chơ NST gian kì trước chép DNA cho tín hiệu lai đối với NST Giả định môi tín hiệu FISH tạo với môi mạch DNA NST Các kết FISH phân tích mẫu tinh hoàn gồm có loại tế bào sau: Tinh nguyên bào sơ cấp (kì trung gian) Tinh nguyên bào sơ cấp (kì trước) Tinh nguyên bào thứ cấp (kì trung gian) Tinh nguyên bào thứ cấp (kì trước) 97 e Tinh trùng a b c d e Gợi ý trả lời: Tế bào lưỡng bội kì trung gian có NST sẽ cho tín hiệu FISH Sao chép DNA xảy pha S, nên kì trước có NST kép nên có tín hiệu FISH Tinh ngun bào thứ cấp qua lần phân chia NST kép nên có tín hiệu FISH Vì khơng có chép giảm phân II nên kì trước NST tồn trạng thái kép nên có tín hiệu FISH Tinh trùng có NST đơn nên có FISH Câu 24: Một sớ câu hỏi trắc nghiệm ôn thi THPTQG 24.1 Giống lúa có gen chống bệnh A, giống có gen chống được bệnh B Để tạo giống lúa có hai gen ln di truyền nhau, dùng phương pháp sau đây? A Ni hạt phấn (1) lai với nỗn ni cấy (2) B Gây đột biến chuyển đoạn nhiễm sắc thể, chọn lọc C Lai xôma (1) x (2) → mô, nuôi cấy D Giao phấn (1) x (2) → (3), chọn lọc 24.2 Cho sơ đồ phả hệ Biết hai cặp gen quy định hai cặp tính trạng nói nằm khác nhóm liên kết bệnh hói đầu gen trội H nằm NST thường quy định, kiểu gen Hh biểu hói đầu nam khơng hói đầu nữ quần thể trạng thái cân di truyền có số người mắc bệnh hói đầu 30% Cho nhận xét sau: I Có tối đa người sơ đồ phản hệ có kiểu gen đồng hợp II Có người xác định được xác kiểu gen tính trạng III Khả người số 10 mang loại alen lặn 2/5 IV Xác suất cặp vợ chồng (10) (11) sinh đứa có kiểu gen đồng hợp khơng mắc bệnh P 413/2070 Số nhận xét đúng là? A B C D 24.3 Ở người, bệnh phêninkêtô niệu hai alen gen nằm nhiễm sắc thể thường; bệnh máu khó đông hai alen gen nằm đoạn không tương đồng nhiễm sắc thể X qui định Theo dõi di truyền hai bệnh gia đình qua hai hệ được thể qua sơ đồ phả hệ đây: 98 Không có phát sinh đột biến tất cá thể gia đình; tính trạng trội, lặn hồn tồn Có phát biểu số phát biểu đúng nói đứa đầu lòng cặp vợ chồng hệ thứ II hai bệnh nói trên? I Xác suất bị hai bệnh 1/4 II Xác suất không mang alen bệnh hai bệnh 1/4 III Xác suất trai bị hai bệnh 1/8 IV Xác suất gái không bị bệnh số hai bệnh 5/12 A B C D 99 PHẦN KẾT LUẬN Chuyên đề hệ thống hóa kiến thức nâng cao Ứng dụng di truyền học chương trình sinh học 12 Trên sở lý thuyết tài liệu tham khảo, chuyên đề được xây dựng số tập để củng cố vận dụng kiến thức Chuyên đề sâu được số phần, nhiều nội dung chưa được tìm hiểu sâu giải trình tự hệ gene người, chọn giống vi sinh vật… vậy, tơi mong nhận được ý kiến đóng góp để chuyên đề được hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Th.S Nguyễn Thái Quỳnh Anh, Giải trình tự gen thê hệ mới ứng dụng chuẩn đoán bệnh, (04/2014) [2] Lê Trần Bình, Quyền Đình Thi, Cơ sở cơng nghệ Sinh học Tập1 – Công nghệ gen, tr.126-155, 2009 [3] Phạm Thành Hổ, Di Truyền học, NXB Giáo dục, 2003 [4] Võ Thị Thương Lan, Giáo trình Sinh học phân tử tế bào ứng dụng, NXB Giáo dục, 2006 [5] Nguyễn Hoàng Lộc, Giáo trình Sinh học phân tử, NXB Đại học Huế, 2010 [6] Lê Đình Lương, Phan Cự Nhân, Vũ Tuyên Hoàng, Từ điển di truyền học, di truyền tê bào học chọn giống, NXB Khoa học kĩ thuật, 1986 [7] Phạm Hồng Sơn, 2006, Kỹ thuật Sinh học phân tử [8] Yukawa K, Kaku H, Tanaka H, Koga-Ban Y, Fukuda M (2008) Enhanced soybean infection by the legume "super-virulent" Agrobacterium tumefaciens strain KAT23 Biosci Biotechnol Biochem 72(7):1809-16 [9] Cicalese MP, Aiuti A (2015) Clinical applications of gene therapy for primary immunodeficiencies Human Gene Therapy 26(4):210-9 [10] http://xn duchennevitnam-f68g.vn/trieu-chung-benh-loan-duong-co/ [11]https://vi.wikipedia.org/wiki/Lo%E1%BA%A1n_d%C6%B0%E1%BB%A1ng_c %C6%A1 [12]https://vi.wikipedia.org/wiki/Vi%C3%AAm_gan_si%C3%AAu_vi_C [13]http://tailieu.vn/doc/giao-trinh-sinh-hoc-phan-tu-nguyen-hoang-loc-479808.html [14]http://vinastemcelllab.com/vi/downloads/Next%20generation%20sequence %20(2014).pdf>, xem 29/09/2015 [15]http://113.171.224.214/videoplayer/GT_SHPT.pdf? ich_u_r_i=8548a262b6933737a9acc7d8b8e1c84a&ich_s_t_a_r_t=0&ich_e_n_d=0&ich_k_e _y=1545118923751563282442&ich_t_y_p_e=1&ich_d_i_s_k_i_d=9&ich_u_n_i_t=1>, xem 01/10/2015 [16] https://vietnamen.wordpress.com/tag/sanger-method/, xem 12/10/2015 [17] PCR giải trình tự, http://www.vsmmb.com/data/upload_file/File/PCR%20book %201/PCR_sequencing.pdf>, xem 12/10/2015 [18] http://luanvan.net.vn/luan-van/phuong-phap-xac-dinh-trinh-tu-adn-38764/>, xem 12/10/2015 [19] http://www.bai-giang-cac-phuong-phap-tach-chiet-axit-cucleic-dinh-tinh-va-dinhluong-25457/ [20] http://voer.edu.vn/m/phuong-phap-nhan-ban-pcr/02bcb4b4 [21] http://voer.edu.vn/m/cac-phuong-phap-lai-phan-tu/7b1d9e0f http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/9350186/1/ [22] http://ditruyen.com/ditruyen-216/benh-loan-duong-co-duchenne-lien-ket-nst-gioi-xdmd.html [23] http://www.hoanmy.com/danang/dieu-tri-viem-gan-c-man-tinh-hien-tai-va-tuong-lai 101 ... em học sinh giỏi, tơi chọn chun đề: “Hệ thống lí thuyết câu hỏi vận dụng chuyên đề Ứng dụng di truyền học Cấu trúc chuyên đề gồm phần: Phần 1: Mở đầu Phần 2: Nội dung Hệ thống lí thuyết chuyên. .. chuyên đề Ứng dụng di truyền học Các dạng câu hỏi vận dụng chuyên sâu Phần 3: Kết luận PHẦN NỘI DUNG A Hệ thống lí thuyết về chuyên đề Ứng dụng di truyền học I MỘT SỐ KĨ THUẬT DI TRUYỀN... tính di truyền có vai trò cách mạng hóa sinh học Nếu kỉ 21 kỉ sinh học di truyền học trọng tâm phát triển Di truyền học ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp, y học Với ứng dụng