Bài 4: Tạo Giống Bằng Công Nghệ Gen

Hôm nay chúng ta sẽ tiếp tục chuyên đề Di truyền học ứng dụng, bài 4: Tạo giống bằng công nghệ gen.

1. Khái niệm

• Công nghệ gen là quy trình tạo ra tế bào hoặc sinh vật có hệ gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới.
• Kỹ thuật chuyển gen (kỹ thuật tạo ADN tái tổ hợp) đóng vai trò trung tâm của công nghệ gen.

2. Quy trình chuyển gen

• Bước 1: Tạo ADN tái tổ hợp.
• Bước 2: Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận.
• Bước 3: Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp.

2.1. Tạo ADN tái tổ hợp

• Bước 1: Cắt gen cần chuyển và plasmit của vi khuẩn bằng enzim cắt (restrictaza).
• Bước 2: Nối gen cần chuyển và plasmit bằng enzim nối ligaza → ADN tái tổ hợp.

* Lưu ý:

• Gen cần chuyển là gen cần chuyển từ sinh vật này sang sinh vật khác.
• Plasmit là phân tử ADN dạng vòng, có trong tế bào chất của vi khuẩn, có khả năng nhân đôi độc lập với ADN của vi khuẩn.
• Thể truyền là vật thể truyền gen từ sinh vật này sang sinh vật khác, có thể là plasmit, phagơ hoặc NST nhân tạo... Đặc điểm của thể truyền: Có khả năng nhân đôi độc lập hoặc có khả năng gắn vào hệ gen của tế bào nhận.
• Enzim cắt (restrictaza) cắt các phân tử ADN và tạo thành các đầu dính.

2.2. Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

• Trong trường hợp gen cần chuyển được sử dụng để tạo ra lượng lớn sản phẩm thì người ta thường dùng E.Coli làm tế bào nhận.
  • Ưu điểm: Dễ nuôi cấy, sinh sản nhanh, đẽ phân lập.
• Phương pháp biến nạp: sử dụng muối CaCl2 và xung điện cao áp khoảng 5000V làm giãn màng sinh chất của tế bào nhận.
• Phương pháp tải nạp: Sử dụng phagơ, xâm nhập vào tế bào vi khuẩn.
• Ngoài ra còn sử dụng súng bắn gen, vi kim tiêm...

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

Thường sử dụng thể truyền có gen đánh dấu (gen phát sáng, gen kháng sinh...)

3. Thành tựu của công nghệ gen

• Thành tựu nổi bật:
  • Giúp tái tổ hợp vật chất di truyền của các loài rất xa nhau trong bậc thang tiến hóa.
  • Tạo ra sinh vật biến đổi gen.
  • Sinh vật biến đổi gen là sinh vật được con người làm biến đổi hệ gen đê phục vụ cho mục đích của con người.
• Phương pháp:
  • Làm biến đổi một gen có sẵn trong hệ gen
  • Làm cho sinh cật có thêm gen mới
  • Làm bất hoạt một gen

3.1. Tạo giống động vật chuyển gen

a. Mục đích

• Tạo ra các giống động vật có năng suất và chất lượng cao hơn.
• Tạo ra các giống động vật có thể cho sản phẩm dùng để chữa bệnh cho con người hoặc phục vụ cho nhu cầu của con người.

b. Phương pháp

• Phương pháp phổ biến là sử dụng vi kim tiêm để đưa gen cần chuyển vào hợp tử ở giai đoạn nhân non. (đây là giai đoạn nhân của trứng và nhân của tinh trùng chưa hòa hợp thành một
• Phương pháp khác: Đưa gen cần chuyển vào tinh trùng ở động vật sau đó cho thụ tinh trong ống nghiệm tạo thành hợp tử.

c. Một số thành tựu

• Tạo ra giống cừu sản xuất sữa có huyết thanh của con người và tách chiết huyết thanh để điều trị bệnh.
• Tạo ra giống bò sản xuất sữa có r - protein để sản xuất protein C dùng để chữa bệnh máu vón cục gây tắc mạch.

3.2. Một số thành tựu trong qua trình tạo giống thực vật chuyển gen

a. Mục đích

• Tạo ra các giống cây trồng có năng suất về hàm lượng tinh bột, đường... cao hơn.
• Tạo ra các giống cây trồng cho sản phẩm phục vụ lợi ích của con người như kháng thể, chất dẻo...
• Rút ngắn thời gian tạo giống.

b. Phương pháp chuyển gen

• Chuyển gen bằng plasmit, bằng virut như virut khảm thuốc lá.
• Sử dụng vi kim tiêm đối với tế bào trần.
• Sử dụng biện pháp chuyển gen vào ống phấn...

c. Một số thành tựu

• Tạo giống cà chua có gen tạo etylen bị bất hoạt.
• Tạo giống lúa gạo vàng có mang gen tổng hợp ß - caroten.
• Tạo giống cà chua tím có mang gen tổng hợp Anto cianin là chất làm chậm quá trình ung thư.
• Tạo giống đu đủ kháng virut...

4. Tạo giống vi sinh vật chuyển gen

4.1. Mục đích

Tạo ra các giống vi sinh vật có khả năng sản xuất ra các sản phẩm phục vụ lợi ích con người.

4.2. Phương pháp

• Đối với vi khuẩn: Sử dụng plasmit làm thể truyền.
• Đối với sinh vật nhân thực có thể sử dụng NST nhân tạo.

4.3. Một số thành tựu

• Tạo chủng vi khuẩn E.Coli có mang gen tổng hợp insulin ở người.
• Tạo ra chủng vi khuẩn E.Coli có mang gen tổng hợp somatostatin.