BÀI 20: TẠO GIỐNG NHỜ CÔNG NGHỆ GEN

BÀI 20: TẠO GIỐNG NHỜ CÔNG NGHỆ GEN

I. KHÁI NIỆM CÔNG NGHỆ GEN

- 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 KỸ 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.

Sơ đồ tạo ADN tái tổ hợp

 

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.

 

Sơ đồ đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

 

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)

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

 

BÀI TẬP :

Câu 1.    Sinh vật chuyển gen là gì? Lợi ích của sinh vật chuyển gen như thế nào? Cho ví dụ.

Lời giải

-                  Sinh vật chuyển gen là các cá thể đã được bổ sung vào hệ gen của mình những gen đã được tái tổ hợp hoặc những gen đã được sửa chữa, do đó còn được gọi là sinh vật biến đổi gen.

-                  Bằng công nghệ gen con người có thể tạo ra các nhóm sinh vật theo ý muốn phục vụ cho lợi ích của con người.

-                  Ví dụ: các chủng vi khuẩn có khả năng sản xuất các chế phẩm sinh học trên quy mô công nghiệp như (prôtêin, axit amin, vitamin, enzim, hoocmôn, kháng sinh); cừu có gen tạo huyết tương của người; dê có mang gen sản xuất tơ nhện…

Câu 2.    Làm thế nào nhận biết được dòng tế bào đã nhận được ADN tái tổ hợp?

Lời giải

 

-      Thể truyền cần phải có gen đánh dấu hay gen thông báo. Đây là những gen khi nó biểu hiện thì chúng ta sẽ dễ dàng nhận thấy.

Ví dụ: gen kháng kháng sinh, khi đó những vi khuẩn nào sinh trưởng bình thường trong môi trường có kháng sinh có nghĩa là đã nhận được ADN tái tổ hợp.

Câu 3.    Trình bày những thành tựu tạo giống cây trồng và vi sinh vật biến đổi gen

Lời giải

 

* Những thành tựu tạo giống cây trồng biến đổi gen:

-   Giống bông vải mang gen kháng sâu hại của vi khuẩn

-   Giống lúa “gạo vàng” có khả năng tổng hợp β-carôten (tiền chất tạo ra vitamin A) trong hạt.

* Những thành tựu tạo dòng vi sinh vật biến đổi gen:

-   Dòng vi khuẩn mang gen sản xuất insulin của người làm thuốc chữa bệnh.

-   Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất somatostatin hoocmon có chức năng điều hoà.

Câu 4.    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 thể truyền mà không dùng thể truyền là plasmit ?

Lời giải

 

-   Virut là thực thể sống và xâm nhập có chọn lọc. Một loại virut chỉ có thể tấn công và xâm nhập vào một loại tế bào nhất định theo cơ chế xâm nhập đặc hiệu.

-   Có một số loại virut có khả năng xâm nhập và tồn tại trong tế bào của người. Các virut này có đặc điểm là có thể gắn ADN của nó vào hệ gen của người. Còn plasmit là cấu trúc chỉ có ở một số tế bào nhân sơ, không có trong tế bào người.

Câu 5.    Trình bày các phương pháp chuyển gen để tạo ra các giống bò mới. Điểm khác nhau cơ bản của các phương pháp chuyển gen này là gì?

Lời giải

 

-        Phương pháp vi tiêm: Đầu tiên lấy trứng từ bò mẹ. Thụ tinh in-vitro cho tế bào trứng này. Thực hiện phương pháp vi tiêm. Người ta đưa ADN mang gen cần cấy vào trứng ở giai đoạn nhân non, tức là khi hai khối ADN của giao tử đực và giao tử cái chưa kết hợp thành khối nhân 2n của hợp tử. Phôi được tạo ra lại được đưa ngược trở lại vào ống dẫn trứng của bò mẹ để phôi phát triển.

-        Phương pháp cấy nhân có gen đã cải biến: Phương pháp này trước hết người ta nuôi các tế bào và bổ sung ADN mang gen dùng thay đổi mục tiêu của tính trạng theo hướng mong muốn vào dịch nuôi tế bào. Sau đó, chọn lọc các tế bào được thay thế gen, cho dung hợp với tế bào trứng đã loại bỏ nhân. Tế bào dung hợp sau đó được cấy trở lại vào cơ quan sinh sản của bò mẹ.

 

-        Điểm khác nhau của 2 phương pháp: phương pháp vi tiêm thực chất là thêm gen mới vào hệ gen cũ. Phương pháp thứ hai là thay đổi hệ gen (sửa chữa hệ gen cũ)

Bài 6: Hãy chọn phương án trả lời đúng?

Người ta phải dùng thể truyền để chuyển một gen từ tế bào này sang tế bào khác là vì …

A. Nếu không có thể truyền thì gen cần chuyển sẽ không chui vào được tế bào nhận.

B. Nếu không có thể truyền thì gen có vào được tế bào nhận cũng không thể nhân lên được và phân li về các tế bàọ con khi tế bào phân chia.

C. Nếu không có thể truyền thì ta khó có thể thu được nhiều sản phẩm của gen trong tế bào nhận.

D. Nếu không có thể truyền thì gen sẽ không thể tạo ra sản phẩm trong tế bào nhận.

Bài 7: Hệ gen của sinh vật có thể được biến đổi bằng những cách nào?

Lời giải

 

• Đưa thêm một gen lạ (thường là gen của một loài khác) vào hệ gen. Sinh vật có được gen của loài khác bằng cách này được gọi là sinh vật chuyển gen.- Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen. Một gen nào đó của sinh vật có thể được làm biến đổi cho nó sản xuất nhiều sản phẩm hơn (ví dụ, tạo ra nhiều hoocmôn sinh trưởng hơn bình thường) hoặc làm cho nó được biểu hiện một cách khác thường (ví dụ, biểu hiện ở những mô mà bình thường nó không được biểu hiện).
• 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 8 Trình bày phương pháp tạo động vật chuyển gen và những thành tựu tạo giống động vật biến đổi gen?

Lời giải

 

• 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 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 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 9: Trình bày những thành tựu tạo giống cây trồng và vi sinh vật biến đổi gen?

Lời giải

 

• Tạo giống cây trồng kháng sâu hại. Ví dụ, tạo giống bông chuyền 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 10: 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?

Lời giải

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 TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Quy trình tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới, từ đó tạo ra các cơ thể với những đặc điểm mới được gọi là:

A. công nghệ tế bào

B. công nghệ sinh học

C. công nghệ gen

D. công nghệ vi sinh vật

Câu 2: Để nối đoạn ADN của tế bào cho vào ADN plasmit, người ta sử dụng enzim

A. polimeraza

B. ligaza

C. restrictaza

D. amilaza

Câu 3: Trong kĩ thuật chuyển gen, các bước được tiến hành theo trình tự là:

A. tạo ADN tái tổ hợp → đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận → phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp

B. tách gen và thể truyền → cắt và nối ADN tái tổ hợp → đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

C. tạo ADN tái tổ hợp → phân lập dòng ADN tái tổ hợp → đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

D. phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp → tạo ADN tái tổ hợp → chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

Câu 4: Trong kĩ thuật chuyển gen, người ta thường sử dụng plasmit làm vecto chuyển gen. Trong các phát biểu sau, có bao nhiêu phát biểu đúng khi nói về plasmit?

(1) Là phân tử ADN nhỏ, mạch đơn và mạch vòng.

(2) Tồn tại trong tế bào chất của vi khuẩn.

(3) Mỗi tế bào vi khuẩn chỉ có một plasmit.

(4) Trên plasmit chứa gen chống chịu như gen kháng thuốc kháng sinh, gen kháng nhiệt,…

(5) Plasmit có khả năng tự nhân đôi độc lập với hệ gen của tế bào.

A. 2                       B. 3

C. 4                       D. 5

Câu 5: Thể truyền thực chất là

A. Một phân tử axit nucleotit nhỏ, có khả năng nhân đôi 1 cách độc lập với hệ gen của tế bào cũng như gắn vào hệ gen của tế bào.

B. Một phân tử ADN nhỏ, có khả năng nhân đôi một cách độc lập với hệ gen của tế bào cũng như gắn vào hệ gen của tế bào.

C. Một phân tử ADN nhỏ, có khả năng nhân đôi một cách độc lập với hệ gen của tế bào cũng nhưng không gắn được vào hệ gen của tế bào.

D. Một phân tử axit nucleotit nhỏ, có khả năng nhân đôi 1 cách độc lập với hệ gen của tế bào nhưng không gắn được vào hệ gen của tế bào.

Câu 6: Đối tượng vi sinh vật thường được sử dụng làm tế bào nhận để tạo ra các sản phẩm sinh học trong công nghệ gen là

A. virut                              B. vi khuẩn

C. thực khuẩn                  D. nấm mốc

Câu 7: Trong kĩ thuật di truyền, để phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp người ta phải chọn thể truyền

A. có khả năng tự nhân đôi với tốc độ cao

B. các dấu chuẩn hay gen đánh dấu, gen thông báo

C. có khả năng tiêu diệt các tế bào không chứa ADN tái tổ hợp

D. không có các dấu chuẩn hay gen đánh dấu, gen thông báo

Câu 8: Nhận định nào sau đây là đúng?

A. Vecto chuyển gen thường được dùng là plasmit hoặc thể thực khuẩn

B. Việc cắt phân tử ADN trong kĩ thuật chuyển gen nhờ enzim ligaza

C. Việc nối các đoạn ADN trong kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp nhờ enzim restrictaza

D. Vecto chuyển gen là phân tử ADN tồn tại độc lập trong tế bào nhưng không có khả năng tự nhân đôi.

Câu 9: Restrictaza và ligaza tham gia vào công đoạn nào sau đây của quy trình chuyển gen?

A. Tách ADN của NST tế bào cho và tách plasmit ra khỏi tế bào vi khuẩn.

B. Cắt, nối ADN của tế bào cho và plasmit ở những điểm xác định tạo nên ADN tái tổ hợp.

C. Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận.

D. Tạo điều kiện cho gen được phép biểu hiện.

Câu 10: Khi nói về thể truyền plasmit trong kĩ thuật chuyển gen, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?

(1) Nếu không có thể truyền plasmit thì gen cần chuyển sẽ không vào được trong tế bào nhận.

(2) Nhờ có thể truyền plasmit mà gen cần chuyển được nhân lên và tạo nhiều sản phẩm trong tế bào nhận.

(3) Thể truyền plasmit là phân tử ADN vòng, kép có trong tế bào chất của vi khuẩn.

(4) Thể truyền plasmit có thể nhân đôi độc lập so với ADN vùng nhân của vi khuẩn.

A. 1                              B. 2

C. 3                              D. 4

Câu 11: Trong các phát biểu về kĩ thuật chuyển gen dưới đây, phát biểu nào sai?

A. Nhờ có thể truyền plasmit mà gen cần chuyển được nhân lên trong tế bào nhận.

B. Để tạo ra các giống, chủng vi khuẩn có khả năng sản xuất trên quy mô công nghiệp các chế phẩm sinh học như: axit amin, vitamin, enzim, hoocmon, kháng sinh,… người ta sử dụng kĩ thuật chuyển gen.

C. Để đứa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận có thể dùng muối CaCl2 hoặc xung điện cao áp để làm dãn màng sinh chất tế bào.

D. ADN tái tổ hợp được tạo ra trong kĩ thuật chuyển gen, sau đó được đưa vào vi khuẩn E. coli nhằm kiểm tra hoạt tính của phân tử ADN tái tổ hợp.

Câu 12: Trong kĩ thuật chuyển gen vào tế bào vi khuẩn, thể truyền plasmit cần phải mang gen đánh dấu với mục đích

A. giúp cho enzim restrictaza cắt đúng vị trí trên plasmit

B. dễ dàng phát hiện ra các tế bào vi khuẩn đã tiếp nhận ADN tái tổ hợp

C. để chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào được dễ dàng

D. để plasmit có thể nhận ADN ngoại lai

Câu 13: Ở cà chua biến đổi gen, quá trình chin của quả bị chậm lại nên có thể vận chuyển đi xa hoặc để lâu mà không bị bỏng. Nguyên nhân của hiện tượng này là do

A. gen sản sinh ra etilen đã được hoạt hóa

B. cà chua này là thể đột biến

C. cà chua này đã được chuyển gen kháng virut

D. gen sản sinh ra etilen đã bị bất hoạt

Câu 14: Thành tựu nào dưới đây không được tạo ra từ ứng dụng công nghệ gen?

A. Vi khuẩn E. coli sản xuất hoocmon insulin của người

B. Lúa “gạo vàng” có khả năng tổng hợp β – caroten

C. Ngô DT6 có năng suất cao, hàm lượng protein cao

D. Cừu chuyển gen tổng hợp protein của người trong sữa

Câu 15: Những thành tự nào sau đây là ứng dụng của công nghệ gen?

(1) Tạo chuột nhắt chứa hoocmon sinh trưởng của chuột cống

(2) Từ một phôi động vật, người ta có thể tạo ra nhiều con vật có kiểu gen đồng nhất.

(3) Tạo ra cừu Đôly.

(4) Tạo ra giống nho tam bội không hạt.

(5) Tạo giống cây bông chống sâu hại.

Phương án đúng là:

A. (1) và (3)

B. (1) và (5)

C. (3) và (4)

D. (4) và (5)

Câu 16: Cho các biện pháp sau:

(1) Đưa thêm 1 gen lạ vào hệ gen.           (2) Làm biến đổi 1 gen đã có sẵn trong hệ gen.

(3) Gây đột biến đa bội ở cây trồng.         (4) Loại bỏ hoặc làm bất hoạt 1 gen nào đó trong hệ gen.

Người ta có thể tạo ra sinh vật chuyển gen bằng biện pháp:

A. (1)

B. (1) và (2)

C. (2) và (4)

D. (1) và (4)

Câu 17: Cho các bước tạo động vật chuyển gen:

(1) Lấy trứng ra khỏi con vật.

(2) Cấy phôi đã được chuyển gen vào tử cung con vật khác để nó mang thai và sinh đẻ bình thường.

(3) Cho trứng thụ tinh trong ống nghiệm.

(4) Tiêm gen cần chuyển vào hợp tử và hợp tử phát triển thành phôi.

Trình tự đúng trong quy trình tạo động vật chuyển gen là:

A. (3) → (4) → (2) → (1)

B. (1) → (4) → (3) → (2)

C. (1) → (3) → (4) → (2)

D. (2) → (3) → (4) → (2)

Câu 18: Khi nói về công nghệ gen, có bao nhiêu phát biểu trong số cá phát biểu sau đây là đúng?

(1) Sinh vật biến đổi gen là sinh vật mà hệ gen của nó đã được con người làm cho biến đổi phù hợp với lợi ích của mình.

(2) Cà chua có gen quy định tổng hợp etilen là thành tựu của công nghệ gen.

(3) Công nghệ gen có thể tái tổ hợp vật chất di truyền của các loài khác xa nhau về nguồn gốc.

(4) Kĩ thuật chuyển gen đóng vai trò trung tâm của công nghệ gen.

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

Câu 19: Trong các phát biểu về kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp sau đây, có bao nhiêu phát biểu đúng?

(1) Thể truyền thường dùng là plasmit, virut hoặc 1 số NST nhân tạo.

(2) Để tạo ADN tái tổ hợp, cần phải tách thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào.

(3) Gồm 3 bước là tách, cắt và nối AND.

(4) Sử dụng 2 loại enzim cắt giới hạn khác nhau để cắt thể truyền và gen cần chuyển.

A. 1                         B. 2

C. 3                        D. 4

Câu 20: Để chuyển gen mã hóa hoocmon somatostatin vào vi khuẩn E. coli, người ta dùng thể truyền là plasmit có gắn gen kháng thuốc kháng sinh ampixilin. Để xác định đúng dòng vi khuẩn mang ADN tái tổ hợp mong muốn, người ta đem nuôi các dòng vi khuẩn này trong moi trường có nồng độ ampixilin diệt khuẩn. Dòng vi khuẩn mang ADN tái tổ hợp mong muốn sẽ

A. sinh trưởng và phát triển bình thường

B. tồn tại 1 thời gian nhưng không sinh trưởng và phát triển

C. sinh trưởng và phát triển bình thường khi thêm vào môi trường một loại thuốc kháng sinh khác

D. bị tiêu diệt hoàn toàn

Đáp án - Hướng dẫn giải

Bài viết gợi ý:

1. Hoán vị gen ( Di truyền liên kết không hoàn toàn)

2. Liên kết gen ( Di truyền liên kết hoàn toàn)

3. Tương tác gen

4. Quy luật phân li độc lập

5. BÀI 19: TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN VÀ CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

6. BÀI 19: TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN VÀ CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ( tiếp theo )

7. Quy luật phân li