Giải Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 9 Chuyên đề Sinh học 12

Lời giải

Một số phát minh quan trọng trong lịch sử sinh học phân tử (sắp xếp theo tiến trình thời gian):

a) Phát hiện DNA
- Năm 1869, F. Miescher phân lập được một chất giàu phosphorus từ nhân bạch cầu, gọi là *nuclein* — về sau xác định chính là DNA.

b) Chứng minh DNA là vật chất di truyền
- Năm 1928, thí nghiệm biến nạp ở phế cầu khuẩn của Griffith cho thấy có "nhân tố biến nạp".
- Năm 1944, Avery, MacLeod và McCarty chứng minh nhân tố biến nạp đó chính là DNA.
- Năm 1952, thí nghiệm của Hershey và Chase trên thực khuẩn thể (phage T2) khẳng định DNA (không phải protein) là vật chất mang thông tin di truyền.

c) Khám phá cấu trúc phân tử DNA
- Năm 1953, Watson và Crick (dựa trên dữ liệu nhiễu xạ tia X của Franklin và Wilkins) đề xuất mô hình chuỗi xoắn kép của DNA — cột mốc khai sinh sinh học phân tử hiện đại.

d) Cơ chế tái bản DNA
- Năm 1958, Meselson và Stahl chứng minh DNA tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn.

e) Giải mã bộ mã di truyền
- Giai đoạn 1961–1966, Nirenberg, Khorana, Ochoa và cộng sự giải được bộ mã di truyền (64 bộ ba codon), xác định mỗi codon mã hóa cho một amino acid.

g) Nền tảng công nghệ DNA tái tổ hợp
- Khoảng năm 1970, phát hiện enzyme giới hạn (restriction enzyme) cắt DNA tại trình tự đặc hiệu (Arber, Smith, Nathans) và enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase) (Baltimore, Temin).
- Năm 1973, Cohen và Boyer tạo ra phân tử DNA tái tổ hợp đầu tiên, mở ra kĩ thuật di truyền.

h) Các kĩ thuật phân tích và nhân bản DNA
- Năm 1977, Sanger phát triển phương pháp giải trình tự DNA.
- Năm 1983, Mullis phát minh kĩ thuật PCR (phản ứng chuỗi polymerase) để nhân bản DNA *in vitro*.

i) Giải mã hệ gene và chỉnh sửa gene
- Giai đoạn 1990–2003, hoàn thành Dự án hệ gene người (Human Genome Project), giải trình tự toàn bộ hệ gene người (khoảng $3{,}2 \times 10^{9}$ cặp base).
- Năm 2012, Doudna và Charpentier phát triển công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR/Cas9, cho phép sửa đổi chính xác hệ gene.

Ý nghĩa tổng quát: Các phát minh trên lần lượt làm sáng tỏ bản chất phân tử của vật chất di truyền, cơ chế truyền và biểu hiện thông tin di truyền, đồng thời cung cấp công cụ kĩ thuật để phân tích và ứng dụng DNA trong y học, nông nghiệp và công nghiệp sinh học.

Đáp số