KHỞI ĐỘNG

VIDEO 1

Nếu trong quá trình chuyển hóa của cơ thể mà một phản ứng nào đó không diễn ra
thì hậu quả sẽ thế nào?

Bệnh bạch tạng

U xơ tuyến vú

Vận dụng kiến thức đã học trả lời câu hỏi sau:
Tại sao lại xuất hiện những kiểu hình khác thường như trên??

VIDEO 2

Bài 3

ĐIỀU HÒA
BIỂU HIỆN GENE

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

VIDEO 3

CÁCH THỰC
Hoạt động theo hình thức
HIỆN
nhóm nhỏ 4-6 HS/nhóm

- Thực hiện theo kỹ thuật dạy học
trạm.
- HS tìm hiểu nội dung mục I, quan
sát Hình 3.1, 3.2 và thực hiện
nhiệm vụ theo thứ tự từ trạm 1 →
trạm 2
- Củng cố kiến thức bằng việc trả lời
các câu hỏi hộp “DỪNG LẠI VÀ
SUY NGẪM”

NHIỆM VỤ TẠI TRẠM
1
Tìm hiểu thí nghiệm
phát hiện ra operon
lac ở E.coli:
Đọc hiểu nội dung
mục I.1, thảo luận và
hoàn thành Phiếu học
tập

VIDEO 4

NHIỆM VỤ TẠI TRẠM
2
Đọc I.2, quan sát
Hình 3.1, 3.2 và
mô phỏng PhET,
thiết kế sơ đồ cơ
chế bằng Canva.

Quét mã QR để thực hiện mô phỏng Phet

CÁCH THAO TÁC
Bước 1:
Kéo thả Gene lacI và Promoter của nó từ hộp
PHET
công cụ lên dải DNA trống.
Kịch bản 1:
Mô phỏng khi môi
trường không có
Lactose

Bước 2: Yêu cầu học sinh quan sát quá trình tự động:
RNA polymerase trượt qua để phiên mã, sau đó tạo ra các
Protein ức chế (Lac Repressor) (thường có màu
xanh/tím/hồng).
Bước 3: Tiếp tục kéo vùng Promoter (P) và Operator
(O) của operon lac đặt lên dải DNA.
Bước 4: Chỉ cho học sinh thấy protein ức chế lập tức bay
đến và bám chặt vào vùng O.
Bước 5 (Thử nghiệm): Bạn tự tay cầm một phân tử RNA
polymerase kéo thả vào vùng P. Khối enzyme này sẽ bị
protein ức chế chặn đường và trượt rớt ra ngoài.

VIDEO 5

CÁCH THAO TÁC
PHET
Kịch bản 2:
Mô phỏng khi
môi trường Có
Lactose

Bước 1: Kéo thả tiếp các gene cấu trúc lacZ và lacY vào ngay sau vùng O để
hoàn thiện sơ đồ cấu trúc của operon.
Bước 2: Di chuyển chuột đến ống tiêm (Lactose Injector) góc trên màn hình
và nhấn nút để bơm các phân tử Lactose vào môi trường tế bào.
Bước 3 (Quan sát kĩ): Yêu cầu học sinh nhìn thật tập trung. Lactose sẽ bay
tới bám vào Protein ức chế, làm nó thay đổi cấu hình không gian và lập tức
"nhả" vùng O ra.
Bước 4: Lúc này, vùng O đã thông thoáng. Kéo thả RNA polymerase vào
vùng P, nó sẽ trượt băng băng qua các gene Z, Y để thực hiện phiên mã ra
mRNA.
Bước 5 (Sản phẩm hoạt động): Cho học sinh quan sát các enzyme vừa được
tạo ra làm nhiệm vụ:
Permease (sản phẩm của gene Y) sẽ di chuyển lên màng tế bào, tạo
thành một kênh giúp hút ồ ạt thêm Lactose từ bên ngoài vào trong.
Enzyme -galactosidase (sản phẩm của gene Z) sẽ bay đến cắt đôi các
phân tử Lactose để tiêu hóa.
Bước 6 (Vòng lặp hoàn hảo): Chờ một lát để enzyme "tiêu hóa" hết sạch
Lactose. Học sinh sẽ thấy khi Lactose cạn kiệt, Protein ức chế mất liên kết,
trở lại hình dạng ban đầu và bay về bám chặt vào vùng O. Hệ thống chính
thức "Tắt".

CÁCH THAO TÁC VỚI
CANVA
Bước 1: Truy cập Canva.com, chọn
tạo "Sơ đồ tư duy" (Mindmap) hoặc
"Bản thuyết trình" (Presentation).
Bước 2: Nhập các từ khóa tìm kiếm
vào ô thành phần: "DNA", "Bacteria",
"Lock and Key" (để minh họa protein
ức chế), "Enzyme".
Bước 3: Hoàn thiện sơ đồ và xuất
dưới dạng PNG và gửi lên Padlet
nhóm

ĐÁP ÁN NỘI
DUNG TỪNG
TRẠM VÀ
CHỐT KIẾN
THỨC HĐ 1

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP
Câu 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.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP
Câu 2: Hoàn thành bảng
Thí nghiệm
 
Lượng enzyme

Đối chứng: không có
Thực nghiệm: có lactose,
lactose,
có amino acid đánh dấu
có amino acid đánh dấu

β-galactosidase

Ít

Nhiều

Permease

Ít

Nhiều

Transacetylase

Ít

Nhiều

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP
Câu 3. 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

I. THÍ NGHIỆM PHÁT HIỆN RA OPERON LAC Ở VI
KHUẨN E.COLI
1. Thí nghiệm
Môi trường có Ghi nhận hàm lượng các
Nuôi E.coli

Lô đối chứng
Lô thí nghiệm

các amino acid enzyme β-galactosidase,
đánh dấu phóng

permease và

xạ

transacetylase

Không có
lactose
Có lactose

Xuất hiện không đáng kể
Tăng mạnh

Lactose đã kích hoạt tế bào tổng hợp đồng
thời cả ba enzyme ß-galatosidase,
permease và transacetylase.

I. THÍ NGHIỆM PHÁT HIỆN RA OPERON LAC Ở VI
KHUẨN E.COLI
2. Cấu trúc và cơ chế điều hòa biểu hiện gene của Operon Lac
a. Cấu trúc của Operon Lac

Sơ đồ cấu trúc Operon Lac

Operon là cụm các gene cấu trúc
có chung một cơ chế điều hoà
phiên mã và được phiên mã tạo
thành một mRNA.

I. THÍ NGHIỆM PHÁT HIỆN RA OPERON LAC Ở VI
KHUẨN E.COLI
2. Cấu trúc và cơ chế điều hòa biểu hiện gene của 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.

I. THÍ NGHIỆM PHÁT HIỆN RA OPERON LAC Ở VI
KHUẨN E.COLI
2. Cấu trúc và cơ chế điều hòa biểu hiện gene của Operon Lac
b. Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của Operon Lac
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.

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM
Câu hỏi: Tại sao môi trường có lactose thì protein ức
chế lại không liên kết với operator?

Trả lời
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

BỔ XUNG KIẾN
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.

THỨC

HÌNH THÀNH
KIẾN THỨC
Hoạt động 3

TÌM HIỂU Ý NGHĨA VÀ
ỨNG DỤNG THỰC TIỄN
CỦA ĐIỀU HÒA BIỂU
HIỆN GENE

CÁCH THỰC
Tổ chức thực hiện theo kỹ thuật mảnh ghép
HIỆN

* Nhiệm vụ nhóm chuyên gia: (Đọc
tìm hiểu nội dung II và thực hiện nhiệm vụ)
Nhóm chuyên gia 1: Tìm hiểu 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.
* Nhiệm vụ nhóm mảnh ghép: Thảo luận và
trả lời các câu hỏi hộp “DỪNG LẠI VÀ SUY
NGẪM”

ĐÁP ÁN HỘP
“DỪNG LẠI VÀ
SUY NGẪM”

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM
Câu hỏi 2: Hãy tìm thêm một số ứng dụng của điều hòa
biểu hiện gene trong nông nghiệp và trong y học.
Đáp án

Sản xuất thuốc ức chế sản
phẩm gene gây bệnh, nuôi cấy
và biệt hóa tế bào gốc
Ví dụ: Thuốc tamoxifen ức chế đặc hiệu
thụ thể estrogen alpha để chữa ung thư
vú do gene biểu hiện quá mức.

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM
Câu hỏi 2: Hãy tìm thêm một số ứng dụng của điều hòa
biểu hiện gene trong nông nghiệp và trong y học.
Đáp án

Điều khiển tỉ lệ
auxin/cytokinin để ra chồi/rễ;
thắp đèn kích thích ra hoa.
Ví dụ: Thắp đèn vào ban đêm để kích
thích cây Thanh Long ra hoa

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM
Câu hỏi 1: Phân tích ý nghĩa của điều hòa biểu
hiện gene trong tế bào và quá trình phát triển cá
thể. Giải thích.
Câu hỏi 2: Hãy tìm thêm một số ứng dụng của điều hòa biểu
hiện gene trong nông nghiệp và trong y học.

KẾT LUẬN

II. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu
hiện gene
1. Ý nghĩa
Nhờ có sự điều hoà hoạt động gene, tế bào chỉ tổng hợp sản phẩm
của gene khi cần thiết, với lượng phù hợp với nhu cầu nên tiết kiệm được
năng lượng.
Điều hoà hoạt động gene còn đảm bảo cho tế bào thích nghi được
với sự thay đổi của môi trường.
Điều hoà hoạt động gene còn có vai trò quan trọng trong quá trình
phát triển của các sinh vật đa bào nhân thực.

II. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu
hiện gene
2. Một số ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene
Trong ngành y dược, khi biết được cơ
chế hoạt động của gene gây bệnh,
người ta có thể sản xuất ra các thuốc
ức chế sản phẩm của gene gây bệnh.

II. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu
hiện gene
2. Một số ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene
Trong y học, những người bị lùn
bẩm sinh do gene không tạo đủ
hormone sinh trưởng có thể được
chữa trị để có chiều cao gần như
người bình thường.

II. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu
hiện gene
2. Một số ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene
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.

II. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu
hiện gene
2. Một số ứng dụng thực tiễn của điều hòa biểu hiện gene
Trong chăn nuôi, người ta có
thể sử dụng các hormone sinh
dục để điều khiển tỉ lệ giới
tính ở động vật.

LUYỆN TẬP
Nhiệm vụ 1

HS QUÉT MÃ QR
THAM GIA ĐẤU
TRƯỜNG SINH HỌC

LUYỆN TẬP
Nhiệm vụ 2

Thảo luận cặp đôi
TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI
TRẮC NGHIỆM ĐÚNG
SAI

(a) Dạng bình thường

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 ở hình bên. .
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?

(b) Dạng đột biến

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.

S

(a) Dạng bình thường

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 ở hình bên. .
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?

(b) Dạng đột biến

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.

Đ

(a) Dạng bình thường

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 ở hình bên. .
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?

(b) Dạng đột biến

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.

.

S

(a) Dạng bình thường

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 ở hình bên. .
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?

(b) Dạng đột biến

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.

S

VẬN DỤNG
Nhiệm vụ 1

VẬN DỤNG KIẾN
THỨC KỸ NĂNG ĐỂ
GIẢI QUYẾT CÂU HỎI