SGK Sinh Học 12 - Bài 20. Tạo giống nhờ công nghệ gen

6 - SINHHOC12 - B
I - CÔNG NGHỆ GEN
Khái niệm công nghệ gen
Công nghệ gen là quy trình tạo ra nhũng tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới. Kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp để chuyên gen từ tế bào này sang tế bào khác (được gọi là kĩ thuật chuyển gen) đóng vai trò trung tâm của công nghệ gen.
Các buúc cần tiến hành trong kĩ thuật chuyển gen
Tạo ADN tái tổ hợp
Trong công nghệ gen, để đưa một gen từ tế bào này sang tế bào khác, người ta thường phải sử dụng một phân tử ADN đặc biệt được gọi là thể truyền (còn gọi là vectơ). Kĩ thuật gắn gen cần chuyển vào thê truyền được gọi là kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp. ADN tái tổ hợp là một phân tử ADN nhỏ được lắp ráp từ các đoạn ADN lấy từ các tế bào khác nhau (thê truyền và gen cần chuyển).
Thê truyền thực chất là một phân tử ADN nhỏ có khả năng nhân đôi một cách độc lập với hệ gen của tê bào cũng như có thể gắn vào hệ gen của tê bào. Thể truyền có thế là các plasmit, virut (thực chất là ADN của virut đã được biến đổi) hoặc thậm chí là một số NST nhân tạo (như đã làm ở nấm men). Plasmit là phân tử ADN nhỏ, dạng vòng, thường có trong tê bào chất của nhiều loài vi khuẩn. Plasmit có khả năng nhân đôi độc lập với hệ gen của tê bào. Trong một tế bào, mồi loại plasmit thường có nhiều bản sao:
Để tạo ADN tái tổ họp, chúng ta cần phải tách chiết được thê truyền và gen cần chuyên ra khỏi tế bào. Khi có được 2 loại ADN thì cần phải xử lí chúng bằng một loại enzim giới hạn (restrictaza) để tạo ra cùng một loại “đầu dính” có thể khóp nôi các đoạn ADN với nhau và sau đó dùng một loại “keo dính” là erizim ligaza đê gắn chúng lại thành ADN tái tổ hợp.
Đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận
Để đưa ADN tái tổ họp vào trong tế bào, người ta có thể dùng muôi CaCl2 hoặc dùng xung điện để làm dãn màng sinh chất của tê bào, làm cho phân tử ADN tái tổ hợp dề dàng đi qua màng.
83 I
Phản lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp
Khi chuyển ADN tái tổ hợp vào tê bào nhận, ta rất khó nhận biết được tê bào nào đã nhận được ADN tái tố họp, tế bào nào không nhận được. Để làm được điều này, các nhà khoa học phải chọn thế truyền có gen đánh dâu. Nhờ có các gen đánh dấu, người ta có thế biết được các tê bào có ADN tái tổ họp, vì sản phẩm của các gen đánh dâu có thể dề dàng được nhận biết bằng các kĩ thuật nhất định.
- ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GEN TRONG TẠO GIONG BIẾN ĐỔI GEN
Khái niệm sinh vật biến đồi gen
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. Người ta có thể lảm biến đổi hệ gen của một sinh vật theo 3 cách sau :
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 chuyên gen.
Làm biến đổi một gen đã có sằn trong hệ gen. Một gen nào đó của sinh vật có thê được làm biến đổi cho nó sản xuất nhiều sàn phầm hơn (ví dụ, tạo ra nhiều hoocmôn sinh trường hơn bình thường) hoặc làm cho nó được biểu hiện một cách khác thường.(ví dụ, biểu hiện ờ 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 muôn nào đó của sinh vật được loại bỏ hoặc làm cho bất hoạt, ví dụ cà chua biên đổi gen có gen làm chín quả bị bất hoạt, vì thế quả cà chua có thê được vận chuyển đi xa hoặc bảo quản lâu dài mà không bị hỏng.
Một số thành tụu tạo giống biến đổi gen
a) Tạo động vật chuyển gen
Đê tạo ra một con vật chuyển gen, người ta thường lấy trứng ra khỏi con vật nào đó rồi cho thụ tinh trong ông nghiệm. Sau đó, tiêm gen cẩn chuyển vào hợp từ và họp tử phát triển thành phôi. Tiếp đến, cấy phôi đã được chuyên gen vào trong tử cung của con vật khác đê nó mang thai và sinh đẻ bình thường. Nếu gen được chuyến gắn thành công vào hệ gen của hợp tử và phôi phát triển bình thường thì sẽ cho ra đời một con vật chuyên gen. Hình 20.la tóm tắt quy trình chuyên gen prôtêin người vào cừu và hình 20. lb cho thấy chuột bạch chuyển gen có gen hoocmôn sinh trưởng của chuột công nên có khôi lượng gần gấp đôi so vó'i con chuột bình thường cùng lứa. Đây là một trong những thử nghiệm chuyển gen thành công đầu tiên trên động vật.
84 i
Hình 20.1. a) So đổ minh hoạ quá trình tạo cừu biến đổi gen sán sinh prôtêin người trong sũa ; b) Chuột nhắt chuyển gen chúa gen hoocmôn sinh trường cùa chuột cống (chuột to bên trái nặng 44g so vói chuột cùng lúa bên phải nặng 26g)
Tạo vectơ chứa
gen người
rồi chuyển vào
tê bào xõma
cùa cừu
Nuôi cấy tế bào xôma của cừu trong môi trường nhân tạo
b) Tạo giông cây trồng biến đổi gen Nhờ công nghệ
gen, người ta có thể tạo ra nhiều giông cây trồng quý hiếm. Ví dụ, các nhà khoa học đã
Phôi
J(l'~ j Sinh ra cừu < - Ị 1 chuyển gen/Js
Chuyển vấo
tử cung
Chọn lọc vá nhân dòng tế bào chuyển gen (chứa ADN tái tổ hợp)
Lấy nhân tê’ bào chuyền gen cho vào tế bào trứng đã bị lấy mất nhân Tế báo trứng bị lấy mất nhân
Sữa cừu chứa prôtêin người
chuyển gen trừ sâu tù'	a	b
vi khuẩn vào cây bông
và đã tạo được giông bông kháng sâu hại. Khi sâu ăn lá cây bông này, chất độc do gen cùa vi khuẩn tạo ra sẽ giết chết sâu. Các nhà khoa học cùng tạo được giống lúa “gạo vàng” có khả năng tống hợp 3 - carôten (tiền chất tạo ra vitamin A) trong hạt.
Tạo giống cây biến đổi gen có sản phẩm được bảo quản tốt hơn cùng được các nhà khoa học quan tâm. c) Tạo dòng vi sinh vật biến đổi gen
Công nghệ gen có thể được ứng dụng đê tạo ra các dòng vi khuẩn mang gen cùa loài khác như gen insulin của người. Những dòng vi khuẩn này với kha năng sinh sản cao nên có thể nhanh chóng sản sinh ra một lượng lớn insulin làm thuốc chừa bệnh tiếu đường. Hiện nay, nhiều dòng vi sinh vật biên đổi gen đã được tạo ra nhằm phục vụ các mục đích khác nhau của con người, trong đó có việc làm sạch môi trường như phân huỷ rác thải, dầu loang,...
Cong ngliệ gen ĩà quỵ trình cóng nghệ dùng đê tạo ra các sính vật
biến đổi gen hoặc chuyển gen. Trong đó, chuyển gen từ tế bào này sang tế bào khác là quy trình then chốt.
Công nghệ gen đã góp phần tạo ra các sinh vật biến đổi gen có những đặc tính quý hiếm có lợi cho con người.
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.
< •
Câu hỏi và bài tập
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
nếu không có thể truyền thì gen cần chuyển sẽ không chui vào được tế bào nhặn.
nếu không có thể truyền thì gen có vào được tế bào nhận cũng không thể nhân lên và phân li đồng đểu về các tế bầo con khi tế bào phan chia.
c. nếu không có thể truyền thì 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 nhặn.
Hệ gen của sinh vật có thể được biến đổi bằng những cách nào ?
Trình bày phương pháp tạo động vật chuyển gen và những thành tựu tạo giống động vật biến đổi gen.
Trình bày những thành tựu tạo giống cây trồng và vi sinh vật biến đổi gen.
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 ?
Em có biết ?	*
NHỮNG CON VẬT KÌ LA !
Bạn đã thấy có con dê nào sản xuất ra tơ nhện trong sữa của nó chưa ? • Hình 20.2a chụp những con dê như vậy. Đó là những con dê biến đổi gen có chứa gen quy định prôtêin tơ nhện. Người ta có thể "kéo" tơ nhện từ sữa Ị dê để sản xuất áo giáp chống đạn đấy !	•
Hình 20.2. Nhũng con vật kì iạ : a) Dê biến đổi gen ; b) Cừu biến đổi gen
Hình 20.2b cho thấy ẽ những con cừu có gen • prôtêin huyết tương • người. Prôtêin huyết ® tương người được cừu sản xuất và tiết vào sữa. Có • thể tách chúng từ sữa để • tạo các viên thuốc chữa bệnh cho con người.