Giải chi tiết chuyên đề Sinh 12 Kết nối bài 2: Phương pháp tách chiết DNA

MỞ ĐẦU: 

Bằng cách nào ta có thể tách chiết được DNA ra khỏi tế bào dưới dạng tinh sạch, không liên kết hoặc lẫn các hợp chất khác.

Bài làm chi tiết:

Cần phải phá vỡ tế bào và tách DNA khỏi các loại protein, RNA và các chất khác liên kết với DNA để có thể tách được DNA ra khỏi tế bào dưới dạng tinh sạch, không liên kết hoặc lẫn các hợp chất khác.

I. NGUYÊN LÍ

Câu 1: Tóm tắt nguyên lí tách chiết DNA ra khỏi tế bào

Bài làm chi tiết:

Nguyên lí tách chiết DNA ra khỏi tế bào:

- Bước 1: Phá vỡ tế bào

- Bước 2: Loại bỏ protein

- Bước 3: Loại bỏ RNA

- Bước 4: Kết tủa và tinh sạch DNA

Câu 2: Những enzyme nào được sử dụng để phân giải protein và RNA mà không tác động đến DNA

Bài làm chi tiết:

Những enzyme được sử dụng để phân giải protein và RNA mà không tác động đến DNA:

- Enzyme protease (như protease K)

- Enzyme ribonuclease (như Rnase A)

Câu 3: DNA có thể được kết tủa bằng chất hoá học nào?

Bài làm chi tiết:

DNA có thể được kết tủa bằng Ethanol lạnh

II. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP GENE

Câu 1: Giải thích quy trình nhân bản gene bằng kỹ thuật PCR

Bài làm chi tiết:

Quy trình nhân bản gene bằng kỹ thuật PCR:

- mRNA được tách chiết và tinh sạch theo các bước tương tự như trong quy trình tách chiết DNA. Tuy nhiên, hỗn hợp mRNA thu được thường được đồng thời chứa hàng nghìn loại mRNA khác nhau. 

- Các mRNA này đều giống nhau khi có đuôi PolyA ở đầu 3’ nên phản ứng RT-PCR dùng mồi PolyT để nhân mạch cDNA thứ nhất liên kết bổ sung với các mạch khuôn mRNA.

- Mỗi gene thường có các chuỗi trình tự đầu 5’ và 3’ đặc trưng nên những trình tự này được dùng để thiết kế cặp mồi cho phản ứng PCR trong bước tiếp theo giúp nhân bản chọn lọc gene đích đặc hiệu.

Câu 2: cDNA là gì? Người ta có thể tạo ra cDNA bằng cách nào và nhằm mục đích gì?

Bài làm chi tiết:

- Khái niệm: DNA được tổng hợp từ mRNA được gọi là cDNA

- Cách tạo ra cDNA: Để tạo ra được gene của tế bào nhân thực chỉ chứa toàn exon, các nhà khoa học thường tách mRNA trưởng thành (không còn intron) ra khỏi tế bào nhân thực, sau đó dùng enzyme phiên mã ngược tổng hợp nên mạch DNA bổ sung với RNA. 

- Mục đích: Chuyển gene của sinh vật nhân thực vào tế bào nhân sơ để nó có thể phiên mã, tạo gene của tế bào nhân thực được loại bỏ các intron và ghép các exon thành một exon duy nhất. 

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: Việc sử dụng các enzyme trong các quy trình tách chiết DNA cho thấy enzyme có kích thước lớn hơn hay nhỏ hơn so với phân tử DNA? Bằng cách nào em biết được điều đó?

Bài làm chi tiết:

- Việc sử dụng các enzyme trong các quy trình tách chiết DNA cho thấy enzyme có kích thước nhỏ hơn so với phân tử DNA.

- Điều này được biết đến thông qua việc nghiên cứu cấu trúc và chức năng của enzyme và DNA. Phân tử DNA là một chuỗi dài các nucleotit và có thể đạt đến kích thước rất lớn, trong khi enzyme và các protein hoặc RNA với cấu trúc 3 chiều nhất định và kích thước nhỏ hơn.

Câu 2: Tại sao DNA của vi khuẩn không bị cắt bởi các enzyme giới hạn sẵn có trong tế nào của chúng?

Bài làm chi tiết:

DNA của vi khuẩn không bị cắt bởi các enzyme giới hạn sẵn có trong tế nào của chúng vì: Chỉ dùng enzyme cắt giới hạn để cắt DNA khi không còn protein vào liên kết với DNA.

Câu 3: Em hãy đề xuất một quy trình tách chiết RNA, biết rằng trong khi enzyme ribonuclease (như Rnase A) phân huỷ đặc hiệu RNA thì enzyme deoxyribonuclease (như Dnase I) phân huỷ đặc hiệu DNA. Kiểm chứng giả thuyết bằng cách tìm kiếm “Quy trình tách chiết RNA” trên mạng internet.

Bài làm chi tiết:

- Quy trình tách chiết RNA:

+ Phá vỡ màng tế bào: sử dụng chất tẩy rửa SDS để phá vỡ màng tế bào và giải phóng RNA

+ Ức chế Rnase: Thêm chất ức chế hoặc sử dụng nước đã xử lý bằng DEPC để ngăn chặn hoạt động của Rnase, đảm bảo RNA không bị phân huỷ.

+ Loại bỏ protein và DNA: sử dụng hỗn hợp dung môi như Trizol để tách RNA ra khỏi protein và DNA. 

+ Tách và tủa RNA: Ly tâm mẫu tách RNA ra khỏi các tạp chất khác, sau đó sử dụng isopropanol để tủa RNA và rửa lại bằng ethanol.

+ Thu hồi và bảo quản RNA: thu hồi RNA tinh khiết và bảo quản ở nhiệt độ thấp.