Chuyên đề Sinh học 12 Bài 2 (Kết nối tri thức): Phương pháp tách chiết DNA

Giải Chuyên đề Sinh học 12 Bài 2: Phương pháp tách chiết DNA

Mở đầu trang 13 Chuyên đề Sinh học 12: Bằng cách nào chúng ta có thể tách chiết được DNA ra khỏi tế bào dưới dạng tinh sạch, không liên kết hoặc lẫn các hợp chất khác?

Lời giải:

Có thể tách chiết được DNA ra khỏi tế bào dưới dạng tinh sạch, không liên kết hoặc lẫn các hợp chất khác bằng cách sử dụng phương pháp tách chiết DNA gồm 4 bước:

- Bước 1: Phá vỡ tế bào bằng phương pháp lí – hóa (sử dụng chất tẩy rửa loại bỏ màng lipid).

- Bước 2: Biến tính và loại bỏ protein bằng phương pháp sử dụng dung môi hữu cơ và enzyme protease.

- Bước 3: Biến tính và loại bỏ RNA bằng phương pháp sử dụng enzyme Rnase.

- Bước 4: Kết tủa và tinh sạch DNA bằng phương pháp sử dụng ethanol lạnh kết hợp li tâm.

I. Nguyên lí

Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 14 Chuyên đề học tập Sinh học 12: Tóm tắt nguyên lí tách chiết DNA ra khỏi tế bào

Lời giải:

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

- Bước 1: Li giải tế bào bằng phương pháp lí, hóa.

- Bước 2: Biến tính và loại bỏ protein.

- Bước 3: Biến tính và loại bỏ RNA.

- Bước 4: Kết tủa và tinh sạch DNA.

Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 14 Chuyên đề học tập Sinh học 12: Những enzyme nào được sử dụng để phân giải protein và RNA mà không tác động đến DNA?

Lời giải:

- Enzyme phân giải protein gồm nhiều loại protease trong đó có proteinase K.

- Enzyme phân giải RNA gồm nhiều loại ribonuclease, một trong số đó là ribonuclease A, RNase A.

Dừng lại và suy ngẫm 3 trang 14 Chuyên đề học tập Sinh học 12: DNA có thể kết tủa bằng chất hóa học nào?

Lời giải:

DNA có thể kết tủa bằng nhiều loại hóa chất khác nhau. Tuy nhiên, DNA thường được kết tủa bằng ethanol lạnh.

II. Một số phương pháp phân lập gene

Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 18 Chuyên đề Sinh học 12: Giải thích quy trình nhân bản gene bằng kĩ thuật PCR

Lời giải:

Giải thích quy trình nhân bản gene bằng kĩ thuật PCR:

- Bước 1: Biến tính: tăng nhiệt độ để biến tính DNA đích, tách 2 mạch khuôn của gene đích.

- Bước 2: Gắn mồi: cung cấp các đoạn mồi đặc hiệu, hạ nhiệt độ để mồi gắn vào mạch khuôn.

- Bước 3: Kéo dài chuỗi: sử dụng taq DNA polymerase để gắn các dNTP, kéo dài chuỗi polynucleotide.

Quy trình được lặp lại nhiều chu kì để tăng số bản sao của gene.

Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 18 Chuyên đề Sinh học 12: CDNA là gì? Người ta có thể tạo ra cDNA bằng cách nào và nhằm mục đích gì?

Lời giải:

- CDNA là đoạn DNA được tổng hợp từ mRNA nhờ enzyme phiên mã ngược, mang trình tự nuceotide mã hoá chuỗi amino acid của gene, không mang intron.

- Người ta có thể tạo ra cDNA bằng cách sử dụng enzyme phiên mã ngược (RT) để tổng hợp cDNA dựa trên mạch khuôn mRNA trưởng thành.

- Mục đích sử dụng cDNA: dùng để tạo DNA tái tổ hợp, chuyển vào tế bào nhân sơ; dùng để tạo ngân hàng cDNA; so sánh sự biểu hiện của các gene ở các mô nhất định trong cơ thể.

Luyện tập và vận dụng 1 trang 18 Chuyên đề Sinh học 12: 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?

Lời giải:

- Việc sử dụng enzyme trong quy trình tách chiết DNA cho thấy enzyme có kích thước nhỏ hơn DNA.

- Có thể biết được điều đó thông qua các dấu hiệu sau:

+ Mỗi enzyme thường được mã hóa bởi một gene, trong khi mỗi phân tử DNA bao gồm rất nhiều gene.

+ DNA kết tủa có thể tách ra bằng đũa thủy tinh, điều này không làm được đối với enzyme.

+ Về mặt cấu trúc, DNA gồm rất nhiều đơn phân, trong khi số đơn phân của enzyme là ít hơn rất nhiều.

Luyện tập và vận dụng 2 trang 18 Chuyên đề Sinh học 12: Tại sao DNA của vi khuẩn không bị cắt bởi các enzyme giới hạn sẵn có trong tế bào của chúng? (Gợi ý: Chỉ dùng enzyme cắt giới hạn để cắt DNA khi không còn protein nào liên kết với DNA)

Lời giải:

DNA của vi khuẩn không bị cắt bởi các enzyme cắt giới hạn của chúng bởi vì:

- DNA của vi khuẩn có thể không chứa trình tự cắt giới hạn.

- Tế bào vi khuẩn có cơ chế để bảo vệ DNA của mình: cuộn xoắn DNA, DNA liên kết với các phân tử protein để ngăn cản enzyme cắt giới hạn tiếp xúc với phân tử, cải biến DNA (gắn nhóm methyl vào các nitrogenous base,...) làm cho enzyme không nhận biết được trình tự cắt giới hạn,...

Luyện tập và vận dụng 3 trang 18 Chuyên đề Sinh học 12: 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 hủy đặc hiệu DNA. Kiểm chứng giả thuyết bằng cách tìm kiếm "Quy trình tách chiết RNA" trên mạng internet.

Lời giải:

- HS chỉ cần trả lời trên nguyên lí suy luận ra từ quy trình tách chiết DNA đã học trong bài hoặc các em có thể sưu tầm quy trình khác nhau trên internet.

- Gợi ý quy trình tách chiết RNA: Phá vỡ tế bào lấy dịch tế bào → Xử lí dịch chiết bằng enzyme phân giải protein và enzyme phân giải DNA → Pha loãng dịch chiết rồi cho vào cột chứa các chất hấp thụ RNA để tách RNA khỏi các thành phần khác (Ví dụ, ở cột có chứa các hạt gắn chuỗi poly T, nếu đổ dung dịch chứa các loại RNA và các phân tử khác thì các hạt sẽ giữ lại các mRNA có đuôi poly A bắt đôi bổ sung với poly T còn các phân tử khác sẽ bị loại ra ngoài).

Xem thêm các bài giải Chuyên đề Sinh học 12 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 3: Công nghệ gene

Bài 4: Dự án: Tìm hiểu về các sản phẩm chuyển gene và thu thập

Bài 5: Khái niệm, cơ sở khoa học và vai trò của kiểm soát sinh học

Bài 6: Biện pháp kiểm soát sinh học

Bài 7: Dự án: Sưu tầm/điều tra ứng dụng kiểm soát sinh học