Trình Bày Quy Trình Tạo Insulin Bằng Công Nghệ Gen

Nội dung video bài giảng Tạo giống bằng công nghệ gen  dưới đây sẽ giới thiệu đến các em một cách chi tiết về quá trình tạo giống mới bằng công nghệ gen và các ứng dụng của công nghệ gen trong việc tạo ra các giống sinh vật biến đổi gen . Mời các em cùng theo dõi. 

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.

 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.

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 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

Kĩ thuật đóng vai trò trung tâm của công nghệ gen là:

Trong công nghệ gen, thể truyền là:

Thể truyền không có đặc điểm nào sau đây?

Phát biểu nào dưới đây về kỹ thuật ADN tái tổ hợp là không đúng?

Thao tác nào sau đây thuộc một trong các khâu của kỹ thuật chuyển gen?

Phương pháp nào sau đây không tạo ra được sinh vật biến đổi gen?