Giáo án Bài 9 - Thực hành: Xem phim về cơ chế nhân đôi ADN, phiên mã và dịch mã (Sinh học 12 nâng cao Tr 39)

BÀI 9 - THỰC HÀNH: XEM PHIM VỀ CƠ CHẾ NHÂN ĐÔI ADN, PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ (Sinh học 12 nâng cao Tr 39) I-MỤC TIÊU - Biết vận dụng kiến thức đã học để phân tích sơ đồ diễn biến của quá trình nhân đôi ADN, phiên mã và dịch mã. - Rèn luyện kĩ năng quan sát, tính sáng tạo trong các tình huống khác nhau. II-CHUẨN BỊ - Đĩa CD về diễn biến quá trình nhân đôi ADN, phiên mã, dịch mã. - Thiết bị dạy học:máy vi tính, máy chiếu, tranh ảnh minh họa. III-NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH 1-Cơ chế nhân đôi ADN B1- Quan sát phim diễn biến quá trình nhân đôi ADN: - Tháo xoắn của ADN: nhờ có enzyme như helicase tháo xoắn, phân tử ADN được tách ra chạc hình chữ Y, ở đầu tháo xoắn có 2 mạch đơn, một mạch có đầu 3' -OH còn mạch kia có đầu 5' –P. B2- Nhận xét về các nội dung nhân đôi ADN: - Tổng hợp các mạch ADN mới bổ sung: Tổng hợp đoạn mồi Tổng hợp mạch có chiều 3' -> 5' Tổng hợp mạch có chiều 5'-> 3' + Tổng hợp mạch có chiều 3' -> 5' mạch này tổng hợp liên tục. + Tổng hợp mạch có chiều 5'-> 3' mạch này tổng hợp từng đoạn ngắn ngược chiều phát triển của chạc chữ Y. - Xoắn lại của các phân tử ADN con ADN được nhân đôi theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn. Nhờ đó mà hai phân tử ADN con được tạo ra hoàn toàn giống nhau và giống với phân tử ADN mẹ. 2-Phiên mã: B1- Quan sát phim diễn biến quá trình phiên mã. B2- Nhận xét về các quá trình tháo xoắn, tổng hợp mARN. -Tháo xoắn một đoạn ADN tương ứng với 1 gen để lộ mạch khuôn có chiều 3' ->5'. En zim ARN poolimeraza bám vào vùng điều hòa tháo xoắn gen lộ ra mạch mã gốc 3' ->5' và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí khởi đầu (theo nguyên tắc bổ sung) - Tổng hợp mARN tạo ra mARN sơ khai: mARN ở tế bào nhân thực mới tổng hợp gọi là mARN sơ khai vì chúng vẫn còn các đoạn intron chưa được loại bỏ -Loại bỏ intron (vùng không mã hóa) để được mARN trưởng thành: mARN sau khi phiên mã được cắt bỏ các đoạn intron, nối các đoạn êxôn (vùng mã hóa) lại với nhau thành mARN trưởng thành, rồi đi qua màng nhân ra ngoài tế bào chất làm khuôn mẫu để tổng hợp prôtêin. 3- Dịch mã B1- Quan sát phim diễn biến quá trình dịch mã. B2- Nhận xét về các giai đoạn mở đầu, kéo dài và kết thúc - Hoạt hoá axit amin: Các axit amin tự do có trong bào chất được hoạt hoá nhờ gắn với hợp chất giàu năng lượng ađenôzintriphôtphat (ATP) dưới tác dụng của một số loại enzim. Sau đó, nhờ một loại enzim đặc hiệu khác, axit amin đã được hoạt hoá lại liên kết với tARN tương ứng để tạo nên phức hợp axit amin – tARN (aa – tARN). Hình ảnh quá trình dịch mã: - Mở đầu chuỗi pôlipeptit có sự tham gia của ribôxôm, bộ ba mở đầu AUG(GUG ở sinh vật nhân sơ), tARN axit amin mở đầu tiến vào ribôxôm đối mã của nó khớp với mã mở đầu trên mARN theo NTBS. Kết thúc giai đoạn mở đầu - Kéo dài chuỗi pôlipeptit: tARN vận chuyển axit amin thứ nhất tiến vào ribôxôm đối mã của nó khớp với mã mở đầu của mARN theo nguyên tắc bổ sung. aa1 – tARN tới vị trí bên cạnh, đối mã của nó khớp với mã của axit amin thứ nhất trên mARN theo nguyên tắc bổ sung. Enzim xúc tác tạo thành liên kết peptit giữa axit amin mở đầu và axit amin thứ nhất. Ribôxôm dịch chuyển đi một bộ ba trên mARN (sự chuyển vị) làm cho tARN mở đầu rời khỏi ribôxôm. Tiếp đó, aa2 – tARN tiến vào ribôxôm, đối mã của nó khớp với mã của axit amin thứ hai trên mARN theo nguyên tắc bổ sung. Liên kết peptit giữa aa1 và aa2 được tạo thành. Sự chuyển vị lại xảy ra, và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi ribôxôm tiếp xúc với bộ ba tiếp giáp với bộ ba kết thúc phân tử chuỗi polipeptit lúc này có cấu trúc    aaMĐ – aa1 – aa2 ... aan  vẫn còn gắn với tARN axit amin thứ n. - Kết thúc chuỗi pôlipeptit: Ribôxôm chuyển dịch sang bộ ba kết thúc lúc này ngừng quá trình dịch mã 2 tiểu phần của ribôxôm tách nhau ra tARN, axit amin cuối cùng được tách khỏi chuỗi polipeptit. Một enzim khác loại bỏ axit amin mở đầu giải phóng chuỗi pôlipeptit. Có thể tóm tắt quá trình như sau:  Kết luận: Cơ chế của hiện tượn di truyền ở cấp độ phân tử có thể tóm tắt bằng sơ đồ: ADN -> m ARN -> prôtêin -> tính trạng. IV-CÂU HỎI ĐÁNH GIÁ VÀ MỞ RỘNG 1- Gen là gì, bản chất của gen, cấu trúc của gen như thế nào, gen có bao nhiêu loại? 2-Mã di truyền là gì, bộ ba mã hóa là gì, thế nào là bộ ba thoái hóa, cho ví dụ? 3-Những điểm khác nhau cơ bản của trong quá trình nhân đôi của ADN ở tế bào sinh vật nhân sơ và ADN ở tế bào sinh vật nhân thực? 4-Một phân tử ADN chứa 65.104 nuclêôtit loại X, số nuclêôtit loại T bằng 2 lần số nuclêôtit loại X. a-Tính chiều dài của phân tử ADN đó ra μm. b-Khi phân tử ADN đó nhân đôi, thì nó cần bao nhiêu nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào? 5-Quá trình nhân đôi ADN diễn ra ở: a-Tế bào chất b-Ribôxôm. c-Ti thể. d-Nhân tế bào. 6-Dạng thông tin di truyền được trực tiếp sử dụng trong tổng hợp prôtêin là: a-ADN b-mARN c-rARN d-tARN 7-Các mã bộ ba khác nhau ở: a-Số lượng các nuclêôtit b-Thành phần các nuclêôtit c-Trình tự các nuclêôtit. d- cả a,b,c. ?HỎI KHÓ - ĐÁP HAY Cơ thể con người có bao nhiêu gen? Giải mã toàn bộ gen của con người Sau 10 năm làm việc, một nhóm khoa học quốc tế đã hoàn tất việc giải mã toàn bộ gen con người. Đây được xem là một trong những công trình nghiên cứu quan trọng nhất của thế kỷ, vì thành công này mở ra một kỷ nguyên mới trong nỗ lực chinh phục bệnh tật con người. Gen có chức năng gửi các tín hiệu hóa học đi đến tất cả các nơi trong cơ thể. Những tín hiệu này có chứa đầy đủ các thông tin, các chỉ thị cụ thể cho các cơ quan trong cơ thể ta phải hoạt động ra sao. Việc tìm hiểu số lượng gen cũng như cơ cấu tổ chức của gen trong cơ thể con người là một điều tất yếu để mang lại những tiến bộ mới và quan trọng của y sinh học. Nhưng không phải gen nào cũng có chức năng rõ ràng. Trong thực tế, có khoảng 47% gen chẳng có chức năng gì cụ thể-gen vô nghĩa (hoặc chúng ta chưa biết chức năng của chúng). Số lượng gen Cơ thể con người Trước kia, khi công trình giải mã gen chưa hoàn tất, các nhà khoa học ước đoán rằng cơ thể con người có khoảng 100.000 gen. Đến năm 2001, khi kết quả giải mã đầu tiên được công bố, con số này giảm xuống còn 30.000 đến 40.000 gen. Nhưng nay, sau khi công trình giải mã gen hoàn tất, các nhà khoa học ước tính rằng cơ thể con người hàm chứa chỉ khoảng 20.000 đến 25.000 gen. Như vậy, số lượng gen trong con người có thể còn thấp hơn số gen trong cơ thể chuột (khoảng 30.000 gen)! Một điều khá bất ngờ là số lượng gen trong cơ thể chúng ta còn ít hơn cả số gen trong... cây lúa! Năm 2002, các nhà khoa học cũng giải mã xong bản đồ gen của cây lúa và họ phát hiện giống lúa nước indica (còn có tên là bulu ở Indonesia) có khoảng 32.000 đến 56.000 gen. Tại sao con người có ít gen hơn cây lúa? Câu hỏi này đã là một đề tài suy luận lý thú của giới làm khoa học. Điều quan trọng cần nói là mặc dù giữa con người và cây lúa có một số gen có cấu trúc ADN giống nhau, nhưng chưa có bằng chứng nào cho thấy gen được luân chuyển giữa cây lúa và con người. Nói một cách khác, các thực phẩm hay trái cây được thay đổi gen có thể không làm thay đổi cấu trúc gen của con người. Biến thể gen và ảnh hưởng Mỗi chúng ta đều có 25.000 gen trong cơ thể. Chẳng hạn như bạn và tôi đều mang trong người những gen như VDR, COLIA1, apoE4, v.v... Nhưng cái khác biệt giữa bạn và tôi là biến thể gen, chứ không phải gen. Gen thực ra chỉ là một thực thể với một cái tên, hay nói theo ngôn ngữ toán, là một biến số. Chẳng hạn như chiều cao, trọng lượng, độ tuổi, giới tính, v.v... là những biến số. Mỗi biến số có nhiều giá trị: chiều cao của tôi là 175 cm, của bạn là 180 cm, và của nhiều người khác có thể cao hơn hay thấp hơn. Nhưng giới tính chỉ có hai “giá trị”, hay nói chính xác hơn là nhóm: nam hay nữ. Mỗi gen có nhiều nhóm mà thuật ngữ gọi là genotype (biến thể gen). Mỗi biến thể được cấu tạo từ hai thành tố (allele): một thành tố được nhận từ cha, và một từ mẹ. Chẳng hạn như gen VDR có hai thành tố T và G, và do đó có 3 biến thể: TT, TG và GG. Bạn đọc có thể mang trong người biến thể TT, nhưng tôi có biến thể TG. Với bất cứ gen nào, tần số gien thường khác biệt giữa các sắc dân. Chẳng hạn trong người châu Á, khoảng 5% mang trong người biến thể GG của gen VDR, nhưng tần số này trong người da trắng là 15%. Chúng ta khác nhau là do biến thể gen, chứ không phải khác nhau vì gen. Ngoài chức năng quyết định đặc tính của cơ thể con người, gen còn có chức năng gây bệnh. Một khi gen đột biến (tức là một mảng ADN đột nhiên bị thay đổi, như từ TGXXA thành TXXXA chẳng hạn) có thể gây ra rối loạn tế bào, bệnh tật, thậm chí tử vong. Chỉ một thay đổi rất nhỏ như thế có thể làm cho chúng ta phải suốt đời đau khổ vì gen! Vấn đề đặt ra cho y học thế kỷ 21 là làm sao truy tìm những gen có ảnh hưởng đến các bệnh tật. Hy vọng qua việc giải mã bộ gen con người, trong tương lai, các nhà khoa học sẽ tìm ra những “gen thủ phạm” này. Ngoài chức năng dùng thông tin gen để chẩn đoán bệnh tật, gen còn có thể sử dụng để xác định hiệu ứng của thuốc men. Ai cũng biết rằng bất cứ bệnh nào, thuốc men chỉ có tác dụng (tức có hiệu quả tốt) cho khoảng 50% bệnh nhân, còn 50% bệnh nhân chẳng có tác dụng gì, thậm chí còn có tác hại. Nhiều bằng chứng nghiên cứu gần đây cho thấy, sự khác biệt về hiệu ứng của thuốc giữa cá nhân có thể do gen gây ra. Cho nên một trong những thử thách lớn nhất của y học trong tương lai là xác định gen nào có ảnh hưởng đến hiệu ứng của thuốc nào. Điều đó cũng có nghĩa là, không phải khi bộ gen của con người đã được giải mã, con người sẽ không còn bệnh tật để có thể biến ước mơ trường sinh thành hiện thực.