Giải chi tiết chuyên đề Sinh 12 Kết nối bài 1: Khái quát sinh học phân tử và các thành tựu

MỞ ĐẦU

Việc giải trình tự hệ gene người đem lại những ứng dụng thực tiễn gì?

Bài làm chi tiết:

Những ứng dụng thực tiễn của việc giải trình tự hệ gene người: xét nghiệm di truyền, xác định đột biến trong gen người, phát hiện những DNA của tế bào ung thư một cách dễ dàng.

II. MỘT SỐ THÀNH TỰU LÍ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG CỦA SINH HỌC PHÂN TỬ

1. Thành tựu lí thuyết

Câu 1: Nêu một số phát minh quan trọng trong sinh học phân tử?

Bài làm chi tiết:

Một số phát minh quan trọng trong sinh học phân tử:

- Giải trình tự DNA ra đời vào năm 1970, khi Frederick Sanger – nhà nghiên cứu hoá sinh phát minh và triển khai quy trình giải trình tự DNA tự động. 

- Công trình tạo DNA tái tổ hợp đầu tiên được PaulBerg công bố vào năm 1972, khi ông đã gắn thành công đoạn DNA của virus và DNA của vi khuẩn.

- Năm 1973, dựa trên công trình của Berg, H. Boyer và S. Cohen đã chuyển thành công gene của loài ếch đến châu Phi vào tế bào vi khuẩn. 

Câu 2: Công nghệ giải trình tự gene và hệ gene đem lại những ứng dụng gì trong nghiên cứu khoa học và trong thực tiễn?

Bài làm chi tiết:

Những ứng dụng của việc giải trình tự hệ gene và hệ gene trong nghiên cứu khoa học và trong thực tiễn: xét nghiệm di truyền, xác định đột biến trong gen người, phát hiện những DNA của tế bào ung thư.

2. Ứng dụng của sinh học phân tử

Câu 1: Nêu một số thành tựu của sinh học phân tử trong nông nghiệp?

Bài làm chi tiết:

Một số thành tựu của sinh học phân tử trong nông nghiệp:

- Tạo ra các giống cừu có chất lượng lông tốt hơn.

- Lợn có nhiều thịt lạc hơn.

- Bò sớm thành thục sinh dục.

- Cây trồng biến đổi gene có khả năng kháng sâu bệnh hay thuốc diệt cỏ.

Câu 2: Tìm hiểu qua Internet, sách báo,… những thông tin về một số thành tựu trong việc ứng dụng sinh học phân tử để tạo ra những vi khuẩn có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường.

Bài làm chi tiết:

Một số thành tựu trong việc ứng dụng sinh học phân tử để tạo ra những vi khuẩn có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường:

- Ananda Chakrabarty đã thiết kế chủng Pseudomonas  sp. tổng hợp được tập hợp khả năng phân hủy các hợp chất hydrocacbon từ một vài chủng Pseudomonas, đặc biệt là khả năng phân hủy dầu mỏ, từ điều này, hiện nay người ta đang tiến hành tạo ra chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy các học chất hữu cơ bền vững như thuốc trừ sâu bằng clo, PCB’s, lignin và các hợp chất khác.

- Ứng dụng của công nghệ sinh học trong phục hồi các chất khoáng và kim loại nặng trong khai thác mỏ cũng đang được nghiên cứu. Hiện nay, các chủng vi sinh vật được sử dụng hầu hết có khả năng lọc, nhờ đó mà kim loại ở nồng độ thấp được hấp thụ bởi vi khuẩn có khả năng sản sinh acid hoặc chất oxi hóa sắt ví dụ như : Thiobacillus and Sulfolobus spp.

III. CÁC NGUYÊN TẮC ỨNG DỤNG SINH HỌC PHÂN TỬ TRONG THỰC TIỄN

Câu 1: Nêu nguyên tắc an toàn sinh học và đạo đức sinh học trong ứng dụng sinh học phân tử vào thực tiễn.

Bài làm chi tiết:

Nguyên tắc an toàn sinh học và đạo đức sinh học trong ứng dụng sinh học phân tử vào thực tiễn:

- Các nguyên tắc an toàn sinh học:

+ Các nhà khoa học đã xây dựng một bộ quy chế hướng dẫn về quản lí an toàn sinh học. 

Ví dụ: Cần có các quy trình kỹ thuật phòng thí nghiệm mà các cơ sở nghiên cứu phải tuân thủ nghiêm ngặt để bảo vệ cán bộ nghiên cứu khỏi nguy cơ bị lây nhiễm các vi sinh vật được biến đổi di truyền và ngăn ngừa khả năng chúng phát tán từ phòng thí nghiệm ra môi trường.

+ Các chủng vi sinh vật được dùng trong công nghệ biến đổi DNA thường được làm “suy yếu” về mặt di truyền nhằm đảm bảo chúng không thể sống trong điều kiện ngoài phòng thí nghiệm.

+ Một số loại thí nghiệm nhất định, có nguy cơ nguy hiểm cao bị cấm khi triển khai hoàn toàn.

- Nguyên tắc về đạo đức sinh học: Triển khai một cách thận trọng và có tính nhân văn.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: Tìm kiếm thêm thông tin về các thành tựu của sinh học phân tử được trai giải thưởng Nobel trong 20 năm gần đây

Bài làm chi tiết:

Các thành tựu của sinh học phân tử được trai giải thưởng Nobel trong 20 năm gần đây:

- Năm 2006: Hai nhà khoa học Andrew Z.Fire và Craig C.Mello (người Mỹ) cùng vinh dự được nhận giải thưởng Nobel Y học năm 2006 với công trình nghiên cứu về lĩnh vực sinh học phân tử, cho phép "phong tỏa" những "gene xấu", từ đó mở đường cho các phương pháp điều trị mới.

- Khám phá liên quan đến vắc-xin mRNA được trao giải thưởng Nobel Y Sinh 2023: Ngày 02/10/2023, Hội đồng Giải thưởng Nobel đã quyết định trao Giải thưởng Nobel Y Sinh năm 2023 cho GS Katalin Karikó (sinh năm 1955, người Hungary) và GS Drew Weissman (sinh năm 1959, người Mỹ) cho những khám phá của họ liên quan đến việc sửa đổi cơ sở nucleoside cho phép phát triển vắc-xin mRNA hiệu quả chống lại COVID-19.

Câu 2: Dựa vào sách, báo, Internet,… hãy sưu tầm thêm một số ví dụ về ứng dụng sinh học phân tử và cho biết thêm tiềm năng phát triển ngành công nghệ sinh học tại Việt Nam.

Bài làm chi tiết:

- Một số ví dụ về ứng dụng sinh học phân tử:

+ Xét nghiệm sinh học phân tử nhằm mục đích phát hiện các chỉ thị sinh học với mức độ phân tử.

+ Chuyển gene vào cây trồng.

+ Định danh loài mới: Nhờ các chỉ thị phân tử các loài được phân biệt ở cấp độ phân tử, từ đó các nhà khoa học có thể tiến hành định danh các loài mới trong tự nhiên.

- Tiềm năng phát triển ngành công nghệ sinh học tại Việt Nam:

+ Tại Việt Nam, ngành Công nghệ sinh học nằm trong chiến lược phát triển khoa học công nghệ từ nay cho đến năm 2030, nhằm ứng dụng vào các lĩnh vực như y dược, nông – lâm – ngư nghiệp, công nghiệp chế biến, bảo vệ môi trường. Trong đó, đặc biệt chú trọng đến yếu tố ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe để chẩn đoán, điều trị các bệnh nguy hiểm như ung thư, tim mạch, truyền nhiễm,…bệnh mới, ứng dụng công nghệ tế bào gốc; sản xuất vaccine, dược phẩm; tạo ra sản phẩm sinh học phục vụ trong chế biến thực phẩm, chăn nuôi; tạo giống cây trồng, vật nuôi, thủy hải sản có năng suất, chất lượng và giá trị cao.