Bài 20: Tạo giống bằng công nghệ gen – Sinh học 12

Để hiểu về tạo giống bằng công nghệ gen, bài viết này chúng tôi sẽ khái quát những lý thuyết và những vấn đề cần lưu ý của công nghệ gen qua khái niệm, các bước tiến hành…

A. Lý thuyết và những vấn đề cần lưu ý của công nghệ gen

I. Công nghệ gen

1.Khái niệm

– Công nghệ gen là một quy trình công nghệ dùng để tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới, từ đó tạo ra cơ thể với những đặc điểm mới

II. Các bước cần tiến hành trong kĩ thuật chuyển gen

1. Tạo ADN tái tổ hợp

– Tách ADN ra khỏi tế bào cho và tách plasmit ra khỏi tế bào vi khuẩn.

– Cắt đoạn ADN của tế bào cho và mở vòng plasmit bằng enzim cắt restrictaza (enzim này nhận ra vị trí cắt chính xác ở những nu xác định)

– Nối đoạn vừa cắt vào plasmit tạo thành ADN tái tổ hợp nhờ enzim ligaza.

2. Đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

– Chuyển ADN tái tổ hợp vào vi khuẩn,  tạo điều kiện cho gen biểu hiện, vi khuẩn sẽ nhân lên nhanh chóng.

3. Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp

– Sàng lọc các tế bào có ADN tái tổ hợp để nhân lên thành dòng. (Vi khuẩn có khả năng sản sinh ra một lượng lớn sản phẩm của đoạn gen đó)

III. Ứng dụng công nghệ gen trong tạo giống biến đổi gen

1. Khái niệm sinh vật biến đổi gen

– Là sinh vật mà hệ gen của nó đã được con người làm biến đổi cho phù hợp với lợi ích của mình

Các cách làm biến đổi gen của 1 sinh vật

– Đưa thêm 1 gen lạ của 1 loài khác vào hệ gen (gọi là sinh vật chuyển gen)

– Làm biến đổi 1 gen đã có sẵn trong hệ gen

– Loại bỏ hoặc làm bất hoạt 1 gen nào đó trong hệ gen

2. Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen

a. Tạo động vật chuyển gen:

* Mục tiêu:

– Tạo nên giống mới có năng suất và chất lượng cao hơn

– sinh vật biến đổi gen có thể được tạo ra dùng trong ngành công nghiệp dược phẩm (như nhà máy sinh học sản suất thuốc cho con người)

* Phương pháp tạo động vật chuyển gen:

– Tách lấy trứng ra khỏi cơ thể sinh vật rồi cho thụ tinh trong ống nghiệm (hoặc lấy trứng đã thụ tinh).

– Tiêm gen cần chuyển vào hợp tử.

– Cấy hợp tử đã được chuyển gen vào tử cung của con vật để nó mang thai và sinh đẻ bình thường.

– Nếu gen được chuyển gắn thành công vào hệ gen của hợp tử và phôi phát triển bình thường thì sẽ cho ra đời 1 sinh vật biến đổi gen (chuyển gen)

b. Tạo giống cây trồng biến đổi gen:

* Mục tiêu:

– Tạo giống cây trồng kháng sâu hại

– Tạo giống cây chuyển gen có đặc tính quí

– Tạo giống cây biến đổi gen có sản phẩm được bảo quản tốt hơn.

*Phương pháp:

– Tạo ADN tái tổ hợp: tách thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào.

– Xử lí plasmit và ADN chứa gen cần chuyển bằng enzim cắt restrictaza.

– Nối đoạn vừa cắt vào plasmit nhờ enzim ligaza.

– Tái sinh cây từ tế bào nuôi cấy à cây có đặc tính mới

c. Tạo giống vi sinh vật biến đổi gen

*Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người

– Insulin là hormone của tuyến tụy có chức năng điều hòa glucose trong máu. Trường hợp insulin do cơ thể sản xuất không đủ hoặc mất chức năng sẽ gây bệnh tiểu đường do glucose bị thải ra qua nước tiểu.

– Gen tổng hợp insulin được tách từ cơ thể người và chuyển vào vi khuẩn E.coli bằng plasmid. Sau đó, nuôi cấy vi khuẩn để sản xuất insulin trên quy mô công nghiệp đáp ứng nhu cầu chữa bệnh cho con người

*Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất somatostatin

– Somatostatin là loại hormone đặc biệt được tổng hợp từ não động vật, có chức năng điều hòa hormone sinh trưởng và insulin đi vào máu

– Bằng công nghệ gen hiện nay đã tạo được chủng E.coli sản xuất somatostatin

B. Bài Tập

– Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gen nào đó trong hệ gen. Một gen không mong muốn nào đó của sinh vật được loại bỏ hoặc làm cho bất hoạt,ví dụ cà chua biến đổi gen có gen làm chín quả bị bất hoạt,vì thế quả cà chua có thể vận chuyển đi xa hoặc bảo quản lâu dài mà không bị thối.

Bài 3. Trình bày phương pháp tạo động vật chuyển gen và những thành tựu tạo giống động vật biến đổi gen.

Trả lời:

-Để tạo ra một con vật chuvển gen, người ta thường lấy trứng ra khỏi con vật rồi cho thụ tinh trong ống nghiệm (hoặc lấy trứng đã thụ tinh). Sau đó tiêm gen cần chuyển vào hợp tử. Tiếp đến, cấy hợp tử đã được chuyển gen vào trong tứ cung của con vật để nó mang thai và sinh để bình thường.

-Nếu gen được chuyển gắn thành công vào hệ gen của hợp tử và phôi phát triển bình thường thì sẽ cho ra đời một con vật biến đổi gen (chuyển gen).

Quy trình chuyển gen prôtêin huyết thanh người vào dê và chuột bạch chuyển gen có gen hoocmôn sinh trưởng của chuột cống nên có khối lượng gần gấp đôi so với con chuột cùng lứa bình thường. Đây là một trong những thử nghiệm chuyển gen thành công đầu tiên trên động vật.

Bài 4. Trình bày những thành tựu tạo giống cây trồng và vi sinh vật biến đổi gen.

Trả lời:

-Tạo giống cAy trổng kháng sâu hại. Ví dụ, lạo giống bông chuyển gen có khả năng tự sản suất ra thuốc trừ sâu.

-Tạo giống cây chuyển gen có các đặc tính quý. Ví dụ, người ta đã tạo ra được giống lúa “gạo vàng” có khả năng tổng hợp vitamin trong hạt (tạo ra bêta-carôten, tiền chất tạo ra vitamin A). Hoặc tạo giống cây chịu hạn, chịu mặn, hại có hàm lượng prôtêin cao…

-Tạo giống cây biến đổi gen có sản phẩm được bảo quản tốt hơn. Ví dụ, tạo giống cà chua trong đó gen sản sinh ra êtilen đã được làm hỏng khiến cho quả được vận chuyển đi xa hoặc để được lâu mà không bị hỏng.

Bài 5. Trong việc thay thế các gen gây bệnh ở người bằng các gen lành, tại sao các nhà khoa học lại nghiên cứu sử dụng virut làm thế truyền trong việc thay thế các gen gây bệnh ở người bằng các gen lành mà không dùng thể truyền là plasmit?

Trả lời:                                                                                                                    ^w

Nếu tách ADN của người ra khỏi tế bào rồi tách lấy gen nào đó gắn vào plasmit sau đó đưa vào tế bào vi khuẩn E. coli thì vi khuẩn đó sẽ hoặc là không tổng hợp ra được prôtêin của người hoặc tổng hợp ra được một prôtêin khác với prôtêin của người.

Gen của người là gen phân mảnh nên khi phiên mã cần phải cắt các đoạn intron đi. Tuy nhiên, tế bào vi khuẩn lại không có hệ enzim cắt bỏ các intron trong gen người nên mARN được phiên mã từ gen người trong tế bào vi khuẩn hoặc sẽ không được dịch mã hoặc sẽ được dịch mã cả phần intron nên sẽ cho ra prôtêin bất bình

thường (không có giá trị đối với con người).

Bài viết trên đã khái lược kiến thức cũng như bài tập cơ bản của tạo giống bằng công nghệ gen, chúc các bạn học tập hiệu quả!