BÀI 3: ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE
Ngày soạn:…/…/…
Ngày dạy:…/…/…
BÀI 3: ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE
I. MỤC TIÊU
A. Kiến thức
Sau bài học này, HS sẽ:
- Trình bày được thí nghiệm trên operon lac của E.coli.
- Phân tích được ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene trong tế bào và trong quá trình phát triển cá thể.
- Nêu được ứng dụng của điều hòa biểu hiện gene.
B. Phát triển năng lực
Năng lực chung:
- Năng lực tự chủ và tự học: HS chủ động, tích cực tìm hiểu kiến thức. Xác định kế hoạch tìm hiểu về cơ chế điều hòa biểu hiện của gene và ứng dụng của nghiên cứu cơ chế điều hòa biểu hiện gene trong đời sống.
- Năng lực giao tiếp và hợp tác: Sử dụng ngôn ngữ khoa học kết hợp thảo luận trong nhóm xây dựng nội dung kiến thức theo yêu cầu.
- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Xây dựng được ý tưởng mới trong việc ứng dụng kiến thức cơ chế điều hòa biểu hiện của gene vào đời sống.
Năng lực sinh học:
- Năng lực nhận thức sinh học: Trình bày được thí nghiệm trên operon lac của E.coli. Phân tích được ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene trong tế bào và trong quá trình phát triển cá thể. Nêu được ứng dụng của điều hòa biểu hiện gene.
- Năng lực tìm hiểu thế giới sống: Trình bày được thí nghiệm phát hiện hiện tượng điều hòa quá trình chuyển hóa trong tế bào.
- Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: HS sơ đồ hóa và giải thích được cơ chế điều hòa hoạt động của gene, từ đó, giải thích các hiện tượng phát sinh để phục vụ đời sống con người.
Năng lực số:
- A. 1.NC1b: HS tìm được thông tin thông qua việc quan sát, truy cập nội dung số trong video, tổ chức được tìm kiếm dữ liệu, thông tin và nội dung trong môi trường số.
- B. 1.NC1a: HS lựa chọn và sử dụng được các công nghệ số đơn giản (phần mềm trắc nghiệm/màn hình) để tương tác trả lời câu hỏi.
- C. 1.NC1a: Áp dụng được các cách tạo và chỉnh sửa nội dung ở các định dạng khác nhau.
C. Phát triển phẩm chất
- Chăm chỉ: tích cực học tập, tự nghiên cứu bài học để chuẩn bị nội dung bài học.
- Trách nhiệm: nghiêm túc trong học tập, rèn luyện và hoàn thành nội dung được giao.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
A. Đối với giáo viên
- Video AI được tạo bằng công cụ AI được dùng để khởi động bài học
- SGK, KHBD.
- Hình ảnh
C. 1 -
C. 2 và các hình ảnh liên quan. - Video về điều hòa biểu hiện gene: https://youtu.be/A9bX_sC1mGc.
- Máy tính, máy chiếu.
- Phiếu học tập.
B. Đối với học sinh
- SGK, SBT Sinh học 12 - Kết nối tri thức.
- Nghiên cứu về cơ chế điều hòa biểu hiện gene thông qua các tài liệu GV gửi trước buổi học.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
A. Mục tiêu: HS xác định được nhiệm vụ học tập và có tâm thế, mong muốn khám phá các kiến thức mới của bài học.
B. Nội dung: GV dẫn dắt, đặt vấn đề; HS vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết vấn đề.
C. Sản phẩm học tập:
- Câu trả lời của HS.
- Tâm thế hứng khởi, sẵn sàng, mong muốn khám phá kiến thức mới của HS.
D. Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV yêu cầu HS: Xem video AI được thiết kế để phục vụ bài dạy và trả lời câu hỏi xuất hiện trong video đó
A. 1.NC1b: HS tìm được thông tin thông qua việc quan sát, truy cập nội dung số trong video
- GV đặt vấn đề: Nếu trong quá trình chuyển hóa của cơ thể mà một phản ứng nào đó không diễn ra thì hậu quả sẽ thế nào?
- GV chiếu một số hình ảnh về hậu quả của rối loạn chuyển hóa:
Bệnh bạch tạng U xơ tuyến vú
- GV yêu cầu HS: Vận dụng kiến thức đã học trả lời câu hỏi: Tại sao lại xuất hiện các kiểu hình khác thường mà chúng ta đang quan sát?
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS quan sát hình ảnh, vận dụng kiến thức, kĩ năng của bản thân để trả lời câu hỏi.
- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- HS xung phong trả lời câu hỏi: Sự rối loạn trong biểu hiện gene dẫn đến xuất hiện các kiểu hình khác thường ví dụ như bệnh bạch tạng hay ung thư,...
- GV mời HS khác lắng nghe, nhận xét, bổ sung.
Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV ghi nhận các câu trả lời của HS, chốt đáp án.
- GV nhận xét: Sự biểu hiện gene được hiểu là gene được phiên mã và dịch mã tạo ra sản phẩm. Tế bào chỉ cần sản phẩm của một gene nhất định vào thời điểm nhất định. Do vậy, các gene cần được điều khiển để có thể tạo ra đủ lượng sản phẩm vào đúng thời điểm khi tế bào cần đến. Điều hoà biểu hiện gene hay điều hoà hoạt động gene được xem như là quá trình đóng/mở hay bật/tắt gene. Quá trình điều hòa biểu hiện gene chủ yếu xảy ra ở khâu điều hòa phiên mã (gene có được phiên mã hay không phiên mã). Một gene chỉ được phiên mã khi tế bào nhận được tín hiệu cho biết gene đó cần được phiên mã; ngược lại, khi lượng sản phẩm của gene tạo ra vượt quá nhu cầu của tế bào thì sẽ có tín hiệu để gene ngừng hoạt động phiên mã.
- GV dẫn dắt gợi mở cho HS: Vậy ai là người đã phát hiện ra cơ chế điều hòa biểu hiện gene và cơ chế đó có ý nghĩa gì đối với sinh vật? Con người đã ứng dụng cơ chế điều hòa biểu hiện gene như thế nào để cải thiện đời sống? Chúng ta cùng vào - Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene.
B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
Hoạt động 1: Tìm hiểu thí nghiệm phát hiện ra operon lac ở vi khuẩn E.coli; cấu trúc và cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac
A. Mục tiêu:
- Trình bày được thí nghiệm phát hiện ra operon lac ở E.coli và cơ chế điều hòa biểu hiện của gene.
- Phân biệt được các trạng thái hoạt động của operon.
b. Nội dung: GV đặt vấn đề, nêu nhiệm vụ; HS đọc nội dung mục I, quan sát Hình
C. 1,
C. 2 SGK tr.18 - 20, tìm hiểu về Thí nghiệm phát hiện ra operon lac ở vi khuẩn E.coli.
C. Sản phẩm học tập: Thí nghiệm phát hiện ra operon lac ở vi khuẩn E.coli; cấu trúc và cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac.
D. Tổ chức hoạt động:
| HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS | DỰ KIẾN SẢN PHẨM | NLS | |||||||||
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV chia lớp thành các nhóm, mỗi nhóm 5 - 7 HS. - GV sử dụng kĩ thuật dạy học theo trạm, yêu cầu HS tìm hiểu nội dung mục I, quan sát Hình + Trạm + Trạm - Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS: Suy nghĩ trả lời câu hỏi trong hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.20: 1. Quan sát các Hình 2. Tại sao môi trường có lactose thì protein ức chế lại không liên kết với operator? Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - Nhóm HS tìm hiểu nội dung mục I SGK tr.18 - 20, kết hợp quan sát Hình - GV quan sát các nhóm HS: Tiến hành nhiệm vụ, hướng dẫn, gợi ý (nếu cần thiết). Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - Các nhóm báo cáo sản phẩm (Phiếu học tập - Đính kèm dưới hoạt động). - HS xung phong trả lời câu hỏi củng cố: 1. Hình Hình 2. Protein ức chế có hai miền chức năng: một miền liên kết với vùng operator, một vùng khác liên kết với tín hiệu điều hòa là đồng phân của lactose. Khi không có lactose thì vùng liên kết với operator hoạt động bình thường. Tuy vậy, khi có lactose, protein ức chế liên kết với lactose làm cho vùng liên kết với operator bị biến đổi (dạng chữ U → chữ V) nên không liên kết được với operator.
- HS khác nhận xét, đánh giá và bổ sung. Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - GV nhận xét sản phẩm của các nhóm, đánh giá thái độ làm việc của HS trong nhóm (Phiếu đánh giá đính kèm dưới hoạt động). - GV chuẩn hóa kiến thức, yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở. - GV kết luận: Operon lac gồm vùng điều hoà promoter, operator và ba gene cấu trúc quy định các enzyme vận chuyển, phân giải lactose. Khi môi trường không có lactose, protein ức chế do gene điều hoà tạo ra liên kết vào vùng operator nên phiên mã không thể xảy ra. Khi môi trường có lactose, đồng phân của lactose liên kết với protein ức chế khiến protein không liên kết được với operator. Khi đó enzyme RNA polymerase liên kết được với promoter và quá trình phiên mã xảy ra. - GV chuyển sang hoạt động tiếp theo. | I. THÍ NGHIỆM PHÁT HIỆN RA OPERON LAC Ở VI KHUẨN E.COLI 1. Thí nghiệm
* Kết luận:
Lưu ý: Gene lacI (không thuộc operon lac) quy định protein ức chế điều hòa operon lac. B. Cấu trúc và cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac A. Cấu trúc operon lac
B. Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac
* Khi môi trường không có lactose: Protein ức chế liên kết với các vùng O, enzyme RNA polymerase không liên kết được với vùng Plac nên các gene không được phiên mã.
* Khi môi trường có lactose: Một lượng nhỏ lactose chuyển thành allolactose liên kết với protein ức chế, làm cho protein bị thay đổi cấu trúc nên không liên kết với vùng O. Enzyme RNA polymerase liên kết với vùng Plac để tiến hành phiên mã các gene cấu trúc.
| 3.1.NC1a: Áp dụng được các cách tạo và chỉnh sửa nội dung ở các định dạng khác nhau. | |||||||||
Thông tin bổ sung ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GENE Ở SINH VẬT NHÂN THỰC Điều hòa hoạt động gene ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực chủ yếu vẫn ở khâu điều hòa phiên mã. Tuy nhiên, do cấu trúc hệ gene ở sinh vật nhân thực khác với cấu trúc hệ gene ở sinh vật nhân sơ nên quá trình điều hòa hoạt động gene ở hai nhóm sinh vật này có nhiều điểm khác biệt. Điều hòa hoạt động gene ở sinh vật nhân thực có một số đặc điểm sau: - Các gene ở sinh vật nhân thực thường được điều hòa riêng rẽ từng gene một mà rất ít khi điều hòa cùng nhau theo kiểu operon như ở sinh vật nhân sơ. - Trừ những gene có vai trò quan trọng luôn được biểu hiện, hầu hết các gene của sinh vật nhân thực thường ở trạng thái không hoạt động và chỉ được mở/hoạt động khi tế bào cần đến sản phẩm của gene. - Do DNA của sinh vật nhân thực được quấn quanh cấu trúc nucleosome và co xoắn chặt nên gene chỉ được phiên mã khi các nucleosome được dãn xoắn ở trạng thái nguyên nhiễm sắc. Vì thế, tế bào cần có quá trình điều hòa ở khâu dãn xoắn hoặc co xoắn NST trước khi phiên mã. - Do cấu trúc gene phân mảnh nên sự điều hòa hoạt động gene còn được thực hiện ở khâu sau phiên mã như điều hòa cách cắt intron và nối các exon, điều hòa qua thời gian tồn tại của mRNA cũng như điều hòa ở khâu dịch mã và sau dịch mã. - Nếu có trục trặc về điều hòa hoạt động gene trong quá trình phát triển hoặc trong suốt quá trình sống có thể gây chết hoặc phát sinh các bệnh tật. Các loại bệnh ung thư và nhiều bệnh khác đều ít nhiều liên quan đến rối loạn điều hòa hoạt động gene. | |||||||||||
Nhóm:..............................................Lớp:...................... PHIẾU HỌC TẬP Thí nghiệm phát hiện ra operon lac ở vi khuẩn E.coli 1. Monod và Jacob đã tiến hành thí nghiệm như thế nào? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2. Hoàn thành bảng sau:
C. Tại sao tác giả lại phải gây đột biến trên các dòng E.coli trong chuyển hóa đường? …………………………………………………………………………………………… |
Hướng dẫn trả lời Phiếu học tập:
Nhóm:..............................................Lớp:...................... PHIẾU HỌC TẬP Thí nghiệm phát hiện ra operon lac ở vi khuẩn E.coli 1. Monod và Jacob đã tiến hành thí nghiệm như thế nào? - Lô đối chứng: Nuôi vi khuẩn E.coli trong môi trường không có lactose và có các amino acid đánh dấu phóng xạ. - Lô thí nghiệm: Nuôi vi khuẩn E.coli trong môi trường có lactose và các amino acid đánh dấu phóng xạ. 2. Hoàn thành bảng sau:
C. Tại sao tác giả lại phải gây đột biến trên các dòng E.coli trong chuyển hóa đường? Để xác định trình tự của 3 gene quy định 3 enzyme trên nằm liền nhau trên phân tử DNA. |
Phiếu đánh giá giá của giáo viên cho các nhóm:
| Nội dung | Điểm | Nhóm | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | … | ||
| 1. Phân công nhiệm vụ rõ ràng cho từng thành viên. Có báo cáo tiến trình hoạt động nhóm. | 20 | ||||||
| 2. Thể hiện sự đoàn kết và hợp tác giữa các thành viên trong nhóm. | 20 | ||||||
| 3. Hoàn thành các nhiệm vụ giáo viên giao và câu trả lời đạt 90% chất lượng. | 20 | ||||||
| 4. Trong tiến trình hoạt động có đóng góp ý kiến cho các nhóm bạn và rút kinh nghiệm cho câu trả lời của nhóm mình. | 10 | ||||||
| 5. Phương án trình bày sáng tạo, lời dẫn thu hút và hiệu quả. | 20 | ||||||
| Tổng tối đa | 100 | ||||||
Hoạt động 2: Tìm hiểu ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene
A. Mục tiêu: Phân tích được ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene trong tế bào và trong quá trình phát triển cá thể. Nêu được ứng dụng của điều hòa biểu hiện gene.
B. Nội dung: GV nêu nhiệm vụ; HS tìm hiểu nội dung mục II SGK tr.20 - 21 và tìm hiểu về Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene.
C. Sản phẩm học tập: Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene.
D. Tổ chức hoạt động:
| HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS | DỰ KIẾN SẢN PHẨM |
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập *GĐ 1: Hình thành nhóm chuyên gia - GV chia lớp thành 2 nhóm chuyên gia, mỗi nhóm chuyên gia chia thành các nhóm nhỏ (3 - 5 HS). - GV yêu cầu các nhóm chuyên gia: Đọc hiểu nội dung mục II thực hiện nhiệm vụ như sau: Nhóm chuyên gia 1: Tìm hiểu về ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene. Nhóm chuyên gia 2: Tìm hiểu về ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene. * GĐ 2: Hình thành nhóm mảnh ghép - GV tiến hành tạo các nhóm mảnh ghép từ hai nhóm chuyên gia trên, mỗi nhóm 4 - 6 HS. - GV yêu cầu thành viên các nhóm mảnh ghép: Chia sẻ thông tin tìm hiểu được ở GĐ1, thảo luận trả lời câu hỏi trong hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.21 vào bảng nhóm: 1. Phân tích ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene trong tế bào và quá trình phát triển cá thể. Giải thích. 2. Hãy tìm thêm một số ứng dụng của điều hòa biểu hiện gene trong nông nghiệp và trong y học. Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS đọc mục II SGK tr.20 - 21, thực hiện nhiệm vụ theo hướng dẫn của GV. - GV quan sát quá trình thực hiện nhiệm vụ của các nhóm, hướng dẫn, định hướng (nếu cần thiết). Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - GV mời đại diện nhóm mảnh ghép xung phong trình bày kết quả thảo luận. - HS nhóm khác nhận xét, bổ sung. Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét sản phẩm của các nhóm, thái độ làm việc của HS trong nhóm. - GV mở rộng thông qua hộp Em có biết: Thức ăn của mẹ có thể làm thay đổi sự biểu hiện gene ở con SGK tr.22. - GV chuẩn hóa kiến thức, yêu cầu HS ghi chép vào vở. - GV kết luận: + Điều hoà biểu hiện gene đảm bảo cho tế bào không bị lãng phí năng lượng. Ở sinh vật đa bào, điều hoà biểu hiện gene khiến các tế bào trong cùng cơ thể được biệt hoá thực hiện các chức năng khác nhau trong quá trình phát triển cá thể. + Điều hoà biểu hiện gene có thể được ứng dụng để sản xuất một số loại thuốc chữa bệnh hoặc điều khiển sự sinh trưởng, phát triển của vật nuôi, cây trồng, đem lại hiệu quả kinh tế cao. - GV chuyển sang hoạt động tiếp theo. | II. Ý NGHĨA VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE 1. Ý nghĩa - Tiết kiệm năng lượng: tổng hợp và chuyển hóa các chất. - Đảm bảo cho tế bào thích nghi được với sự thay đổi của môi trường. - Có vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của các sinh vật đa bào nhân thực, nhờ tín hiệu điều hòa khác nhau mà các tế bào khác nhau đóng, mở các nhóm gene khác nhau, tạo nên các tế bào chuyên hóa. Ví dụ: Ở người, gene mã hóa epsilon-2-globin (HBE2) chỉ biểu hiện ở giai đoạn phôi, gene mã hóa beta-globin (HBB) chỉ biểu hiện ở giai đoạn trưởng thành. 2. Ứng dụng thực tiễn - Trong ngành y dược: có thể sản xuất ra các thuốc ức chế sản phẩm của gene gây bệnh. Tế bào gốc ở người và động vật cũng được nuôi cấy và xử lí để biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau, dùng cho mục đích chữa bệnh hoặc để thử thuốc tác động đến các loại tế bào khác nhau. Ví dụ: Thuốc tamoxifen ức chế đặc hiệu thụ thể estrogen alpha để chữa ung thư vú do gene biểu hiện quá mức.
- Trong trồng trọt: Các nhà khoa học có thể chủ động đóng, mở một số gene nhất định ở cây trồng phù hợp với nhu cầu sản xuất. Ví dụ: Tỉ lệ auxin và cytokinin điều khiển ra chồi hoặc ra rễ.
+ Thắp đèn vào ban đêm để kích thích cây thanh long ra hoa.
- Trong chăn nuôi: Người ta có thể sử dụng các hormone sinh dục để điều khiển tỉ lệ giới tính ở động vật. Ví dụ: Sử dụng hormone 17α-methyltestosterone để sản xuất cá rô phi đơn tính đực.
|
C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP
A. Mục tiêu: Thông qua hoạt động, HS củng cố kiến thức về cơ chế điều hòa biểu hiện gene trong tế bào.
B. Nội dung: GV nêu nhiệm vụ; HS vận dụng kiến thức, kĩ năng để trả lời câu hỏi luyện tập các kiến thức về Điều hòa biểu hiện gene.
C. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS cho câu hỏi luyện tập củng cố kiến thức về Điều hòa biểu hiện gene.
D. Tổ chức hoạt động:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
Nhiệm vụ 1. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn
- GV tổ chức trò chơi trắc nghiệm trên phần mềm Quizizz (hoặc PowerPoint tương tác)
B. 1.NC1a: HS lựa chọn và sử dụng được các công nghệ số đơn giản (phần mềm trắc nghiệm/ màn hình) để tương tác trả lời câu hỏi
Câu 1: Thí nghiệm phát hiện operon lac ở vi khuẩn E.coli, Monod và Jacob sử dụng môi trường nào sau đây để nuôi vi khuẩn E.coli trong lô thí nghiệm?
A. Môi trường không có lactose và có các amino acid đánh dấu phóng xạ.
B. Môi trường có lactose và không có các amino acid đánh dấu phóng xạ.
C. Môi trường có lactose và có các amino acid đánh dấu phóng xạ.
D. Môi trường không có lactose và không có các amino acid đánh dấu phóng xạ.
Câu 2: Trong cơ chế điều hòa hoạt động của operon lac, sự kiện nào sau đây diễn ra cả khi môi trường có lactose và khi môi trường không có lactose?
A. Một số phân tử lactose liên kết với protein ức chế.
B. Gene điều hòa lacI tổng hợp protein ức chế.
C. Các gene cấu trúc Z, Y, A phiên mã tạo ra các phân tử RNA tương ứng.
D. RNA polymerase liên kết với vùng khởi động của operon lac và tiến hành phiên mã.
Câu 3: Cấu trúc của operon lac ở vi khuẩn E.coli không bao gồm
A. Vùng operator.
B. Các gene cấu trúc lacZ, lacY, lacA.
C. Vùng promoter.
D. Gene điều hòa lacI.
Câu 4: Hình sau đây mô tả hoạt động của Operon Lac ở vi khuẩn E.coli trong môi trường nuôi cấy. Phân tích hình và cho biết phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Vi khuẩn đang được nuôi cấy trong môi trường có đường lactose.
B. Chất X là enzyme β-galactosidase.
C. Hai vùng (P) luôn ở trạng thái liên kết với enzyme RNA polymerase.
D. Operon Lac của vi khuẩn E.coli đang ở trạng thái không hoạt động.
Câu 5: Khi nói về quá trình điều hòa hoạt động của gene, phát biểu nào sau đây sai?
A. Điều hòa hoạt động của gene ở sinh vật nhân sơ xảy ra chủ yếu ở mức phiên mã.
B. Điều hòa hoạt động của gene chính là điều hòa lượng sản phẩm do gene tạo ra.
C. Khi môi trường có lactose, gene điều hòa không thực hiện phiên mã.
D. Quá trình điều hòa hoạt động gene ở sinh vật có thể xảy ra ở nhiều mức độ khác nhau.
Nhiệm vụ 2. Câu trắc nghiệm đúng - sai
- GV yêu cầu HS: Thảo luận cặp đôi thực hiện nhiệm vụ sau: Trong mỗi ý a),
B. ,
C. ,
D. ở câu hỏi sau hãy chọn đúng hoặc sai:
Một học sinh sau khi quan sát hình (a) và hình (b) thể hiện cơ chế hoạt động của operon lac ở 2 chủng E.coli bình thường và đột biến dưới đây.
(a) Dạng bình thường (b) Dạng đột biến
Các nhận định sau là Đúng hay Sai về cơ chế hoạt động của operon lac ở 2 chủng E.coli dạng bình thường và dạng đột biến?
A. Hình (a) operon lac hoạt động là do có lactose đóng vai trò là chất cảm ứng đã bất hoạt protein ức chế, làm cho vùng O được giải phóng. Enzyme DNA polymerase liên kết với vùng Plac để tiến hành phiên mã các gene cấu trúc.
B. Hình (b) do đột biến làm cho protein ức chế bị thay đổi cấu hình không còn khả năng liên kết với vùng O. Operon lac hoạt động ngay cả khi môi trường không có lactose.
C. Nếu đột biến xảy ra ở các gene cấu trúc Z, Y, A thì sẽ ảnh hưởng đến cả quá trình phiên mã và dịch mã.
D. Nếu sử dụng 5-BU để gây đột biến ở giữa vùng mã hóa của gene lacY chắc chắn sẽ làm thay đổi sản phẩm của các gene cấu trúc Z, Y,
A.
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS vận dụng kiến thức, kĩ năng để thực hiện các nhiệm vụ.
- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- GV mời đại diện HS trả lời:
Hướng dẫn trả lời câu hỏi trắc nghiệm:
| Câu 1 | Câu 2 | Câu 3 | Câu 4 | Câu 5 |
| C | B | D | A | C |
Hướng dẫn trả lời câu hỏi trắc nghiệm đúng - sai: S – Đ – S – S.
- GV mời đại diện HS khác nhận xét, bổ sung.
Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức.
D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG
A. Mục tiêu: Thông qua hoạt động, HS vận dụng kiến thức, kĩ năng về cơ chế điều hòa biểu hiện gene trong tế bào vào giải quyết các tình huống thực tiễn.
B. Nội dung: GV nêu nhiệm vụ; HS vận dụng kiến thức, kĩ năng để hoàn thành nhiệm vụ được giao.
C. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS cho các câu hỏi vận dụng.
D. Tổ chức hoạt động:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV yêu cầu cá nhân HS: Vận dụng kiến thức, kĩ năng sử dụng máy tính cầm tay để trả lời câu hỏi sau đây: RNA polymerase, β-galactosidase, permease, DNA polymerase, transacetylase, protease, DNA ligase, restrictase. Có bao nhiêu enzyme là sản phẩm của các gene cấu trúc trong operon lac ở vi khuẩn E.coli?
- GV giao nhiệm vụ về nhà cho HS, trả lời các câu hỏi trong hộp Luyện tập và vận dụng SGK tr.22 vào trong vở ghi:
A. Nêu ý nghĩa của điều hòa biểu hiện đồng thời nhiều gene cùng lúc kiểu operon lac.
B. Nếu môi trường nuôi cấy vi khuẩn E. coli không có lactose nhưng operon lac vẫn hoạt động thì có thể dự đoán vi khuẩn bị hỏng ở bộ phận nào của operon lac? Giải thích.
C. Các nhà khoa học nhận thấy loài vi khuẩn Streptococcus pneumoniae khi gặp môi trường bất lợi (có thuốc kháng sinh) thì một trong số các gene được kích hoạt là gene CSP, sản sinh ra protein CSP. Protein này làm cho tế bào dễ dàng nhận được các gene từ môi trường bên ngoài. Các nhà khoa học cho rằng gene CSP hoạt động khi môi trường có thuốc kháng sinh làm cho vi khuẩn nhanh chóng trở nên kháng thuốc kháng sinh. Hãy giải thích.
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS xung phong trả lời câu hỏi vận dụng tại lớp.
- HS về nhà trả lời câu hỏi trong hộp Luyện tập và vận dụng SGK tr.22 vào vở ghi.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- HS xung phong trả lời câu hỏi vận dụng:
Hướng dẫn trả lời câu hỏi trả lời ngắn: 3.
- GV tổ chức cho HS báo cáo kết quả ở buổi học tiếp theo:
Hướng dẫn trả lời câu hỏi hộp Luyện tập và vận dụng SGK tr.22:
A. Ý nghĩa của điều hòa hoạt động đồng thời nhiều gene cùng lúc kiểu operon lac:
+ Tiết kiệm năng lượng: Việc phiên mã đồng thời các gene trong operon giúp tế bào tiết kiệm năng lượng so với phiên mã từng gene riêng lẻ.
+ Tăng tốc độ tổng hợp protein: Khi operon được kích hoạt, tất cả các gene trong operon sẽ được phiên mã cùng lúc, giúp tế bào tổng hợp protein nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu.
+ Điều hoà chính xác: Operon lac cho phép tế bào điều hoà chính xác việc biểu hiện các gene tham gia vào quá trình phân giải lactose. Khi có lactose, operon lạc được kích hoạt, giúp tế bào tổng hợp các enzyme cần thiết để phân giải lactose. Khi không có lactose, operon lac bị ức chế, giúp tế bào tiết kiệm năng lượng và tránh lãng phí.
+ Phản ứng nhanh với môi trường: Operon lac giúp tế bào phản ứng nhanh chóng với sự thay đổi của môi trường. Khi môi trường có lactose, operon lac được kích hoạt và tế bào bắt đầu tổng hợp enzyme để phân giải lactose. Khi môi trường không còn lactose, operon lac bị ức chế và tế bào ngừng tổng hợp enzyme.
+ Cho phép điều hoà ở nhiều cấp độ: Operon lạc có thể được điều hoà ở nhiều cấp độ khác nhau, bao gồm:
- Cấp độ phiên mã: Chất cảm ứng (lactose) và chất ức chế (repressor) có thể điều hoà hoạt động của operon lac.
- Cấp độ dịch mã: Các yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến hiệu quả dịch mã của mRNA của operon lac.
- Cấp độ sau dịch mã: Các enzyme có thể được sử dụng ngay hoặc khi cần, tuỳ thuộc vào nhu cầu của tế bào.
→ Kết luận: Điều hoà biểu hiện đồng thời nhiều gene cùng lúc kiểu operon lac là một cơ chế điều hoà gene hiệu quả, chính xác, linh hoạt và có nhiều ứng dụng trong thực tế.
B. Khi môi trường không có lactose nhưng operon vẫn tiến hành phiên mã chứng tỏ protein ức chế không thể liên kết được với operator hoặc tế bào không tạo ra protein ức chế.
+ Khi tế bào tạo ra protein ức chế nhưng vùng operator bị hỏng không liên kết được với protein ức chế thì RNA polymerase liên kết được với promoter nên phiên mã vẫn xảy ra.
+ Khả năng thứ hai là vùng operator bình thường nhưng gene điều hòa không tổng hợp được protein ức chế hoặc tổng hợp protein ức chế nhưng không có chức năng (không liên kết được với operator). Do vậy, RNA polymerase liên kết được với promoter và phiên mã vẫn xảy ra.
C. Khi môi trường có thuốc kháng sinh, tế bào nhận được tín hiệu kích hoạt gene tổng hợp protein xuyên màng có thể nhận các gene từ môi trường (qua biến nạp).
+ Sống trong môi trường có thuốc kháng sinh, những vi khuẩn có gene kháng thuốc kháng sinh sẽ sống sót và sinh sản nhanh. Những tế bào có gene kháng kháng sinh khi chết có thể giải phóng gene kháng kháng sinh vào môi trường.
+ Nếu tế bào vi khuẩn có kênh protein trên màng tiếp nhận được gene kháng kháng sinh từ môi trường thì chúng có thể nhanh chóng trở nên kháng thuốc kháng sinh.
- HS khác nhận xét, bổ sung.
Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn hóa kiến thức và kết thúc tiết học.
*Hướng dẫn về nhà
- Ôn lại kiến thức đã học.
- Làm bài tập Bài 3 trong SBT Sinh học 12.
- Tìm hiểu thêm một số ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene trong các lĩnh vực đời sống.
- Đọc và tìm hiểu trước Bài 4: Đột biến gene.