Hướng dẫn giải bài tập SGK Cơ bản và Nâng cao Sinh học 12 Bài 20 Tạo giống mới nhờ công nghệ gen
Bài tập 1 trang 86 SGK Sinh học 12
Hãy chọn phương án trả lời đúng:
Người ta phải dùng thể truyền để chuyển một gen từ tế bào này sang tế bào khác là vì ...
A. Nếu không có thể truyền thì gen cần chuyển sẽ không chui vào được tế bào nhận.
B. Nếu không có thể truyền thì gen có vào được tế bào nhận cũng không thể nhân lên được và phân li về các tế bào con khi tế bào phân chia.
C. Nếu không có thể truyền thì ta khó có thể thu được nhiều sản phẩm của gen trong tế bào nhận.
D. Nếu không có thể truyền thì gen sẽ không thể tạo ra sản phẩm trong tế bào nhận.
Giải thích:
Để hiểu câu hỏi này, ta cần tìm hiểu vai trò của thể truyền trong công nghệ gen. Trong quá trình chuyển gen, thể truyền (thường là plasmid hoặc virus) đóng vai trò quan trọng như một phương tiện mang gen cần chuyển vào tế bào nhận. Nếu không có thể truyền, dù gen có thể vào tế bào nhận thông qua các phương pháp khác như vi tiêm hay siêu âm, thì gen này sẽ không thể ổn định trong tế bào và sao chép cùng với tế bào mẹ trong quá trình phân chia. Điều này sẽ gây khó khăn trong việc duy trì và nhân lên gen chuyển vào trong các tế bào con sau phân chia.
Phương án đúng là B, vì thể truyền giúp gen có thể nhân lên được và phân li về các tế bào con khi tế bào phân chia, đảm bảo sự ổn định của gen trong tế bào nhận.
Bài tập 2 trang 86 SGK Sinh học 12
Hệ gen của sinh vật có thể được biến đổi bằng những cách nào?
Giải thích:
Hệ gen của sinh vật có thể được biến đổi thông qua nhiều phương pháp, chủ yếu là các kỹ thuật công nghệ gen hiện đại. Những cách phổ biến bao gồm:
Phương pháp chuyển gen: Đây là phương pháp đưa gen từ một sinh vật này sang sinh vật khác, có thể thông qua việc sử dụng các thể truyền như plasmid, virus hoặc vi tiêm.
Đột biến gen: Quá trình này tạo ra những thay đổi ngẫu nhiên hoặc có chủ đích trong gen của sinh vật, có thể tạo ra các gen biến đổi mang lại những đặc tính mới.
Cấy ghép tế bào xôma: Đây là kỹ thuật lai ghép tế bào của sinh vật này với tế bào của sinh vật khác để tạo ra sinh vật có đặc tính mong muốn.
Sử dụng virus như thể truyền: Virus có thể được sử dụng như thể truyền để chuyển gen từ một sinh vật sang sinh vật khác, giúp đạt được các mục tiêu thay đổi gen mà không cần thiết phải can thiệp trực tiếp vào gen của sinh vật.
Tóm lại, hệ gen của sinh vật có thể được biến đổi bằng các phương pháp chuyển gen, đột biến gen, cấy ghép tế bào xôma và sử dụng virus làm thể truyền.
Bài tập 3 trang 86 SGK Sinh học 12
Trình bày phương pháp tạo động vật chuyển gen và những thành tựu tạo giống động vật biến đổi gen.
Giải thích:
Phương pháp tạo động vật chuyển gen là quá trình đưa một gen từ một sinh vật này vào trong một tế bào động vật khác, làm cho tế bào động vật này mang đặc tính của gen được chuyển vào. Có một số phương pháp cơ bản:
Phương pháp vi tiêm: Trong phương pháp này, gen cần chuyển được tiêm trực tiếp vào nhân của tế bào động vật bằng một chiếc kim siêu nhỏ. Sau khi gen được đưa vào, tế bào động vật sẽ tiến hành sao chép và tạo ra các protein do gen chuyển vào chỉ thị.
Phương pháp sử dụng virus làm thể truyền: Virus có thể được lập trình để mang một gen đặc biệt và khi nó xâm nhập vào tế bào động vật, gen này sẽ được chuyển vào.
Phương pháp cấy tế bào xôma: Đây là phương pháp ghép tế bào của động vật này với tế bào của một loài khác. Những tế bào mới này mang các đặc điểm của cả hai loài.
Thành tựu tạo giống động vật biến đổi gen:
Sản xuất động vật mang gen người: Việc chuyển gen người vào động vật đã cho phép sản xuất động vật mang các gen người, chẳng hạn như việc tạo ra lợn mang gen người để nghiên cứu.
Sản xuất động vật tạo thuốc: Những động vật như dê hoặc bò có thể tạo ra các thuốc protein đặc biệt trong sữa của chúng, giúp giảm chi phí sản xuất thuốc và mở ra cơ hội điều trị bệnh.
Sản xuất động vật có khả năng chống bệnh: Các động vật chuyển gen có thể được tạo ra với khả năng chống lại các bệnh cụ thể, ví dụ như gia súc có khả năng chống lại bệnh cúm gia cầm.
Bài tập 4 trang 86 SGK Sinh học 12
Trình bày những thành tựu tạo giống cây trồng và vi sinh vật biến đổi gen.
Giải thích:
Các thành tựu trong việc tạo giống cây trồng và vi sinh vật biến đổi gen đã giúp cải thiện năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu với các yếu tố bất lợi của môi trường. Những thành tựu đáng chú ý bao gồm:
Cây trồng biến đổi gen:
Cây bông biến đổi gen: Cây bông có thể được chuyển gen để tăng khả năng chống sâu bệnh, giúp giảm sử dụng thuốc trừ sâu và tăng năng suất.Lúa gạo chống mặn: Các giống lúa đã được tạo ra với khả năng chống chịu mặn, giúp cải thiện sản xuất lúa ở các vùng đất mặn.Cây khoai tây chống chín: Một số giống khoai tây được tạo ra để chống lại quá trình chín và thối sau khi thu hoạch, kéo dài thời gian bảo quản.
Vi sinh vật biến đổi gen:
Vi sinh vật sản xuất protein: Các vi sinh vật biến đổi gen có thể sản xuất các protein cần thiết cho y học, ví dụ như insulin, hoặc các enzyme dùng trong công nghiệp thực phẩm.Vi sinh vật xử lý chất thải: Các vi sinh vật biến đổi gen có khả năng phân hủy các chất thải độc hại, như các hợp chất dầu mỏ, làm sạch môi trường.
Bài tập 5 trang 86 SGK Sinh học 12
Trong việc thay thế các gen gây bệnh ở người bằng các gen lành, tại sao các nhà khoa học lại nghiên cứu sử dụng virus làm thể truyền trong việc thay thế các gen gây bệnh ở người bằng các gen lành mà không dùng thể truyền là plasmit?
Giải thích:
Trong nghiên cứu gen và điều trị gen, việc sử dụng virus làm thể truyền có nhiều ưu điểm so với plasmid trong các ứng dụng lâm sàng. Virus, đặc biệt là virus có khả năng xâm nhập vào tế bào và chuyển tải vật liệu di truyền, có thể mang gen một cách hiệu quả hơn so với plasmid. Virus có khả năng “chạy” trên các tế bào người và thậm chí có thể tích hợp gen vào trong bộ gen của tế bào người. Điều này giúp đạt được hiệu quả lâu dài trong việc điều trị và thay thế gen bị lỗi.
Trong khi đó, plasmid thường không có khả năng tích hợp vào bộ gen của tế bào nhận, và việc sử dụng plasmid trong điều trị gen sẽ cần đến nhiều công đoạn khác nhau để đảm bảo rằng gen được duy trì và phát huy tác dụng.
Bài tập 3 trang 101 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Làm cách nào nhận biết được dòng tế bào đã nhận được ADN tái tổ hợp.
Giải thích:
Để nhận biết dòng tế bào đã nhận được ADN tái tổ hợp, có thể sử dụng một số phương pháp sau:
Sử dụng các dấu hiệu chọn lọc: Các dòng tế bào nhận ADN tái tổ hợp thường được chọn lọc bằng cách sử dụng một gen chọn lọc, ví dụ như gen kháng kháng sinh. Tế bào nhận gen tái tổ hợp có thể sống sót khi nuôi trong môi trường có kháng sinh, trong khi tế bào không nhận gen sẽ chết.
Phản ứng PCR (Polymerase Chain Reaction): Phương pháp này giúp khuếch đại gen đã được chuyển vào tế bào và có thể kiểm tra sự hiện diện của ADN tái tổ hợp.
Phương pháp lai phân tử: Phương pháp này sử dụng các probe (chất đánh dấu) để xác định sự có mặt của ADN tái tổ hợp trong tế bào.
Bài tập 5 trang 101 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Hãy chọn phương án đúng nhất: Thành quả của công nghệ gen là:
A. Tuyển chọn được các gen mong muốn ở vật nuôi cây trồng
B. Cấy được gen của động vật vào thực vật
C. Cấy được gen của người vào vi sinh vật
D. Tất cả các phương án trên
Giải thích:
Thành quả của công nghệ gen không chỉ là việc cấy gen giữa các sinh vật mà còn bao gồm việc áp dụng các kỹ thuật để tạo ra giống mới, tăng năng suất, khả năng chống chịu bệnh tật, hoặc sản xuất các sản phẩm sinh học cần thiết cho y học và công nghiệp. Vì vậy, phương án đúng là D, tất cả các phương án trên đều là thành quả của công nghệ gen.
Bài tập 2 trang 105 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Trình bày phương pháp chuyển gen ở thực vật. Những ưu điểm của công nghệ gen trong tạo giống cây trồng mới là gì? Hãy nêu những thành tựu ứng dụng trong chọn giống thực vật.
Giải thích:
Phương pháp chuyển gen ở thực vật thường sử dụng các phương pháp sau:
Phương pháp chuyển gen bằng Agrobacterium: Đây là phương pháp phổ biến nhất để chuyển gen vào thực vật. Agrobacterium tumefaciens là một vi khuẩn có khả năng chuyển gen vào tế bào thực vật thông qua cơ chế tự nhiên.
Phương pháp bắn gen: Đặc biệt hữu ích trong các loại cây không thể dùng Agrobacterium. Các hạt vàng nhỏ được gắn gen cần chuyển và bắn vào tế bào thực vật.
Phương pháp vi tiêm: Gen cần chuyển được tiêm trực tiếp vào tế bào thực vật.
Ưu điểm của công nghệ gen trong tạo giống cây trồng là:
Cải thiện khả năng chống chịu với bệnh, sâu hại, môi trường khắc nghiệt.
Tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.
Giúp cây trồng sản xuất các sản phẩm dược phẩm hoặc vật liệu sinh học.
Thành tựu ứng dụng trong chọn giống thực vật:
Cải tạo giống lúa chịu mặn, chịu lạnh.
Cải thiện giống ngô và bông để chống chịu sâu bệnh.
Sản xuất cây trồng có khả năng tạo ra các sản phẩm y sinh.
Bài tập 4 trang 105 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Trình bày các phương pháp chuyển gen để tạo ra các giống bò mới? Điểm khác nhau cơ bản giữa các phương pháp chuyển gen này là gì?
Giải thích:
Các phương pháp chuyển gen tạo ra giống bò mới thường sử dụng các kỹ thuật:
Phương pháp vi tiêm: Tiêm gen vào nhân tế bào bò.
Phương pháp sử dụng virus: Virus có thể mang gen cần chuyển vào tế bào bò.
Điểm khác nhau cơ bản giữa các phương pháp này là:
Vi tiêm sử dụng thiết bị cơ học để tiêm gen vào tế bào.
Sử dụng virus thì virus tự xâm nhập vào tế bào bò và chuyển gen vào.
Bài tập 5 trang 105 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Hãy chọn phương án trả lời đúng. Vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người là thành quả của:
A. Lai tế bào xôma
B. Gây đột biến nhân tạo.
C. Dùng kĩ thuật vi tiêm.
D. Dùng kĩ thuật cấy gen nhờ vectơ là plasmit.
Giải thích:
Việc sử dụng E.coli để sản xuất insulin là thành quả của D, sử dụng kỹ thuật cấy gen nhờ vectơ plasmit.
