Bài 20: Tạo giống mới nhờ công nghệ gen

a. Khái niệm công nghệ gen

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

• Kỹ thuật chuyển gen (KT tạo ADN tái tổ hợp) là chuyển một đoạn ADN từ tế bào cho sang tế bào nhận bằng nhiều cách khác nhau

b. Các bước cần tiến hành trong kỹ thuật chuyển gen

• 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

  • Sơ đồ tạo ADN tái tổ hợp

• 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

  • Sơ đồ đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

​​

• 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)
  • Sơ đồ phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp

a. Khái niệm sinh vật biến đổi gen

• sinh vật biến đổi gen  là sinh vật mà hệ gen của nó làm biến đổi phù hợp với lợi ích của mình
• Cách làm biến đổi hệ gen của sinh vật:
  • Đưa thêm một gen lạ vào hệ gen của sinh vật
  • Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen
  • Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gen nào đó trong hệ gen

b. Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen

​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)

• Thành tựu tạo động vật chuyển gen:

  • ​Chuyển gen pr người vào cừu

  • Chuyển gen hooc môn sinh trưởng của chuột cống vào chuột bạch→ KL tăng gấp đôi

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

• Thành tựu tạo giống cây trồng biến đổi gen:
  • Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ từ loài thuốc lá cảnh vào cây bông và đậu tương
  • Chuyển gen chống vi rút vào khoai tây.

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 qui 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

• Thành tựu tạo giống vi sinh vật biến đổi gen:
  • Tạo vi khuẩn kháng thể miễn dịch cúm
  • Tạo gen mã hoá insulin trị bệnh đái tháo đường
  • Tạo chủng vi khuẩn sản xuất ra các sản phẩm có lợi trong nông nghiệp

a. Khái niệm công nghệ gen

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

• Kỹ thuật chuyển gen (KT tạo ADN tái tổ hợp) là chuyển một đoạn ADN từ tế bào cho sang tế bào nhận bằng nhiều cách khác nhau

b. Các bước cần tiến hành trong kỹ thuật chuyển gen

• 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

  • Sơ đồ tạo ADN tái tổ hợp

• 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

  • Sơ đồ đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

​​

• 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)
  • Sơ đồ phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp

a. Khái niệm sinh vật biến đổi gen

• sinh vật biến đổi gen  là sinh vật mà hệ gen của nó làm biến đổi phù hợp với lợi ích của mình
• Cách làm biến đổi hệ gen của sinh vật:
  • Đưa thêm một gen lạ vào hệ gen của sinh vật
  • Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen
  • Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gen nào đó trong hệ gen

b. Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen

​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)

• Thành tựu tạo động vật chuyển gen:

  • ​Chuyển gen pr người vào cừu

  • Chuyển gen hooc môn sinh trưởng của chuột cống vào chuột bạch→ KL tăng gấp đôi

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

• Thành tựu tạo giống cây trồng biến đổi gen:
  • Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ từ loài thuốc lá cảnh vào cây bông và đậu tương
  • Chuyển gen chống vi rút vào khoai tây.

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 qui 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

• Thành tựu tạo giống vi sinh vật biến đổi gen:
  • Tạo vi khuẩn kháng thể miễn dịch cúm
  • Tạo gen mã hoá insulin trị bệnh đái tháo đường
  • Tạo chủng vi khuẩn sản xuất ra các sản phẩm có lợi trong nông nghiệp