Giáo án Bài 5. Công nghệ di truyền

Nêu được nghi vấn ban đầu về việc có dấu chọn và việc tạo protein mục tiêu; hình thành nhu cầu tìm hiểu nội dung bài học.

GV trình bày tình huống: Một nhóm nghiên cứu đưa đoạn gene mục tiêu vào vi khuẩn bằng plasmid, sau đó nuôi cấy trên môi trường có kháng sinh. Nhiều khuẩn lạc mọc lên.
Câu hỏi GV đặt ra: (1) Khuẩn lạc mọc trên môi trường có kháng sinh chứng tỏ điều gì? (2) Đã chắc chắn các khuẩn lạc đó tạo được protein mục tiêu chưa? Vì sao?

HS nêu được: khuẩn lạc mọc chứng tỏ tế bào đã nhận được vector mang dấu chọn, tức là đã qua bước sàng lọc ban đầu. Tuy nhiên chưa đủ chứng minh tế bào tạo được protein mục tiêu, vì dấu chọn chỉ là một bước sàng lọc, cần kiểm tra thêm đoạn gene chèn và biểu hiện.
Kết luận mở đầu: cần tìm hiểu DNA tái tổ hợp, vector, chọn lọc và các bước kiểm tra của công nghệ di truyền.

Nêu được khái niệm DNA tái tổ hợp và vector; nhận biết plasmid là một dạng vector.

HS làm việc theo nhóm 4 người theo kĩ thuật khăn trải bàn: mỗi cá nhân đọc mục “Bản chất và cơ chế” trong sách và hoàn thành Phiếu học tập số 1. Sau đó, nhóm thống nhất nội dung ở ô trung tâm khăn trải bàn.
Nhiệm vụ trong Phiếu học tập số 1 (xem phần worksheets).

Kết quả kì vọng trên khăn trải bàn:

• DNA tái tổ hợp là DNA kết hợp các đoạn từ nguồn khác nhau bằng kĩ thuật.
• Vector là phương tiện mang vật liệu di truyền tới tế bào nhận; plasmid là một dạng vector.
• Vector và DNA tái tổ hợp cần đi cùng nhau: DNA tái tổ hợp được đưa vào tế bào nhận nhờ vector.
  Kiến thức HS rút ra: DNA tái tổ hợp là sản phẩm ghép nối đoạn DNA từ nhiều nguồn; vector là “phương tiện” chuyên chở đoạn DNA đó vào tế bào.

Trình bày được ba bước của công nghệ di truyền và nêu được khái niệm chọn lọc; giải thích được vì sao mang đoạn DNA không tự bảo đảm sản phẩm đúng và an toàn.

HS làm việc theo nhóm 4 người, hoàn thành Phiếu học tập số 2: ghép ba bước của công nghệ di truyền với nội dung tương ứng, xác định vai trò của chọn lọc và giải thích nhận định “mang đoạn DNA là đủ”.
Nhiệm vụ: vẽ sơ đồ ba bước trên giấy A0 hoặc bảng phụ và ghi chú vị trí bước chọn lọc.

Sơ đồ ba bước của công nghệ di truyền:

• Bước 1: Tạo và đưa DNA (DNA tái tổ hợp được đưa vào tế bào nhận bằng vector).
• Bước 2: Kiểm tra biểu hiện (xem gene có được biểu hiện như mong muốn không).
• Bước 3: Đánh giá sản phẩm (kiểm tra chất lượng, đặc tính và an toàn của sản phẩm).
  Chọn lọc: nhận diện và giữ lại những tế bào có đặc tính mục tiêu, thường được thực hiện ngay sau khi đưa DNA vào tế bào nhận.
  Giải thích: enzyme cắt và nối được dùng trong nhiều quy trình, nhưng công nghệ hiện đại không chỉ một phương pháp; mang đoạn DNA không tự bảo đảm biểu hiện đúng hoặc sản phẩm an toàn, vì còn phụ thuộc vào điều hòa biểu hiện và các quá trình RNA, protein.

Vận dụng được khái niệm DNA tái tổ hợp, vector, chọn lọc; phân biệt được dấu chọn với kết luận có protein mục tiêu; tính được tỉ lệ phần trăm từ số liệu.

HS làm việc cá nhân trong 8 phút, sau đó đổi bài cho bạn cùng bàn để chữa trong 4 phút, cuối cùng GV chữa chung. Các câu hỏi:

1. DNA tái tổ hợp được hiểu đúng như thế nào? A. DNA được tạo do nhân đôi nguyên vẹn cùng một khuôn; B. DNA kết hợp các đoạn từ nguồn khác nhau bằng kĩ thuật; C. RNA được dịch mã thành DNA.
2. Vector được hiểu đúng như thế nào? A. enzyme nối mọi nucleotide thành protein; B. chất cảm ứng chỉ điều khiển phiên mã; C. phương tiện mang vật liệu di truyền tới tế bào nhận.
3. Ghép thuật ngữ với nội dung: DNA tái tổ hợp; Vector; Chọn lọc (với các nội dung: DNA kết hợp các đoạn từ nguồn khác nhau bằng kĩ thuật; phương tiện mang vật liệu di truyền tới tế bào nhận; nhận diện và giữ tế bào có đặc tính mục tiêu).
4. Đúng hay sai: “Chỉ cần đưa một gene vào là bảo đảm sản phẩm luôn an toàn và hiệu quả.”
5. Tế bào dương tính với dấu chọn vector nhưng chưa kiểm tra đoạn gene chèn. Kết luận nào đúng? A. Đã chắc protein tinh khiết; B. Đã chắc mọi vector mang đoạn chèn đúng; C. Chưa đủ chứng minh có sản phẩm protein mục tiêu.
6. Mô hình có 1000 tế bào nhận, 50 tế bào có dấu chọn lọc. Tỉ lệ phần trăm tế bào có dấu chọn là bao nhiêu?

Đáp án:

1. B (DNA kết hợp các đoạn từ nguồn khác nhau bằng kĩ thuật).
2. C (phương tiện mang vật liệu di truyền tới tế bào nhận).
3. DNA tái tổ hợp – DNA kết hợp các đoạn từ nguồn khác nhau bằng kĩ thuật; Vector – phương tiện mang vật liệu di truyền tới tế bào nhận; Chọn lọc – nhận diện và giữ tế bào có đặc tính mục tiêu.
4. Sai. Cần kiểm tra biểu hiện, chất lượng, sai lệch và tác động theo từng ứng dụng.
5. C. Dấu vector chỉ là bước sàng lọc; phải kiểm tra đoạn chèn, biểu hiện và chất lượng sản phẩm.
6. $\dfrac{50}{1000}\times 100 = 5\%$. Đây chỉ là tỉ lệ tế bào có dấu chọn, chưa phải tỉ lệ sản phẩm đúng.
   Kiến thức HS củng cố: phân biệt được thuật ngữ, nhận ra dấu chọn chưa đủ chứng minh sản phẩm mục tiêu và tính đúng tỉ lệ phần trăm.

Vận dụng được kiến thức để phân tích bằng chứng, nêu điều kiện và kiểm tra kết luận; nêu được lợi ích và yêu cầu trách nhiệm của sản phẩm công nghệ di truyền.

HS làm việc theo nhóm 4 người với Phiếu học tập số 3, phân tích hai tình huống:
Tình huống A: Tế bào mang plasmid đánh dấu nhưng chưa tạo protein mục tiêu. Có mâu thuẫn không? Cần kiểm tra những gì?
Tình huống B: Nêu hai lợi ích và hai yêu cầu trách nhiệm của sản phẩm công nghệ di truyền.
Lưu ý: phân tích trên sơ đồ và dữ liệu, không thực hiện thao tác chuyển gene trong phòng thí nghiệm hay ở nhà.

Tình huống A: Không mâu thuẫn. Dấu mang vector khác với chứng cứ biểu hiện; gene có thể thiếu điều hòa phù hợp hoặc quá trình RNA, protein gặp trở ngại. Cần kiểm tra DNA, mRNA và protein.
Tình huống B: Lợi ích: có thể tạo protein hữu ích và cải thiện đặc tính cây trồng. Trách nhiệm: phải kiểm chứng hiệu quả và an toàn, quản lí phát tán và bảo đảm công bằng tiếp cận theo quy định. Không gọi biến đổi gene đồng nghĩa tốt hay xấu tuyệt đối.
Thang chấm tham khảo: tình huống A (phân biệt 0,4; khả năng 0,3; phép kiểm 0,3); tình huống B (lợi ích 0,4; trách nhiệm 0,4; không tuyệt đối 0,2).