SGK Sinh Học 8 - Bài 32. Công nghệ gen

Bai 32.	CÔNG NGHỆ GEN
I - Khái niệm Kĩ thuật gen và công nghệ gen 
Kĩ thuật gen (kĩ thuật di truyền) là các thao tác tác động lên ADN để chuyên một đoạn ADN mang một hoặc một cụm gen từ tê bào của. loài cho (tê bào cho) sang
Hình 32. Sơ đồ chuyển gen vào tế bào vi khuân đường ruột (E. coli)
Đoạn ADN tách từ tế bào cho ; 2. Phàn tửADN làm thê truyền ;
ADN tái tổ hợp ; 4. ADN tái tô hợp trong tế bào vi khuân ;
5. ADN dạng vòng (NST) cùa tê bào vi khuẩn ; 6. ADN tái tổ họp của thế hệ tiếp theo. Kĩ thuật gen gồm 3 khâu :
Khâu 1 : Tách ADN NST của tế bào cho và tách phân tử ADN dùng làm thể truyền từ vi khuẩn hoặc vin.1t.
Khâu 2 : Tạo ADN tái tổ hợp (còn được gọi là “ADN lai”). ADN của tế bào cho và phân tử ADN làm thê truyền được cắt ở vị trí xác định nhờ các enzim cắt chuyên biệt, ngay lập tức, ghép đoạn ADN của tế bào cho vào ADN làm thể truyền nhờ enzim nội.
Khâu 3 : Chuyển ADN tái tổ họp vào tế bào nhận, tạo điều kiện cho gen đã ghép được biểu hiện.
Khí vào tê bào động vật, thực vật và nấm men, ADN tái tổ hợp được gắn vào NST của tế bào nhận, tự nhân đôi, truyền qua các thế hệ tế bào tiếp theo qua cơ chế phân bào, chỉ huy tống hợp prôtêin đã mã hoá trong đoạn đó.
Khi vào tế bào vi khuẩn, đoạn ADN của tê bào cho có thể tồn tại cùng với thể truyền, độc lập với NST của tế bào nhận nhưng vần có khả năng tự nhân đôi và chỉ huy tổng họp prôtêin tương ứng.
Kĩ thuật di truyền được ứng dụng đê sản xuất ra các sản phẩm hàng hoá trên quy mô công nghiệp.
Công nghệ gen chỉ mới ra đời từ năm 1977, là ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng kĩ thuật gen.
Hãy trả ỉời các câu hỏi sau :
Người ta sử dụng kĩ thuật gen vào mục đích gì ?
Kĩ thuật gen gồm những khâu chủ yếu nào ?
Công nghệ gen ỉà gì ?
n - ứng dụng công nghệ gen
Trong sản xuất và đời sông, kĩ thuật gen được ứng dụng trong các lĩnh vực chính như sau :
Tạo ra các chủng vi sinh vật mới
Kĩ thuật gen được ứng dụng để tạo ra các chủng vi sinh vật mới có khả năng sản xuất nhiều loại sản phẩm sinh học (axit amin, prôtêin, vitamin, enzim, hoocmôn,- kháng sinh...) với số lượng lớn và giá thành rẻ.
Như ta đã biết, tê bào nhận được dùng phổ biến hiện nay là E. coli (vi khuẩn đường ruột) và nấm men. Chúng có ưu điểm là dễ nuôi cấy và có khả năng sinh sản rất nhanh, dần đến tăng nhanh sô bản sao của gen được chuyển. Tê bào E. coỉi sau 30 phút lại nhân đôi. Sau 12 giờ, một tế bào ban đầu sẽ sinh ra 16 triệu tế bào. Nhũng điều nêu trên giúp ta hiểu rõ tại sao dùng chủng E. coỉi được cấy gen mã hoá hoocmôn insulin ở người trong sản xuất thì giá thành insulin để chữa bệnh đái tháo đường rẻ hơn hàng vạn lần so với trước đây phải tách chiết từ mô động vật. Tương tự như vậy, người ta đã sử dụng vi khuẩn E. coỉi được chuyển gen từ xạ khuẩn để nâng cao hiệu quả sản xuất các chất kháng sinh.
Tạo giống cây trồng biến đổi gen
Trên thế giới, bằng kĩ thuật gẹn người ta đã đưa nhiều gen quy định nhiều đặc điểm quý như năng suất và hàm lượng dinh dưỡng cao, kháng sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ dại và chịu được các điều kiện bất lợi, tăng thời hạn bảo quản, khó bị dập nát khi vận chuyên... vào cây trồng.
Người ta đã chuyên được gen quy định tổng hợp |3 - carôten (tiền vitamin A) vào tế bào cây lúa và tạo ra giống lúa giàu vitamin A, góp phần cải thiện tình trạng thiếu vitamin A cua hơn 100 triệu trẻ em trên thê giới (hằng năm có 2 triệu trẻ em tử vong vì thiêu vitamin A) ; chuyển được gen từ một giông đậu của Pháp vào tê bào cây lúa làm tăng hàm lượng sắt trong gạo lên 3 lần, khắc phục tình trạng thiêu sắt và thiếu máu ở người, ở Anh, gen tạo chất ílavônol chông bệnh ung thư và bệnh tim mạch từ thuốc lá cảnh (Petunia hybrída) đã được cấy vào cà chua ; chuyên gen kháng sâu từ đậu tưong dại vào đậu tương trồng và ngô, chuyển gen kháng được nhiều loại thuốc diệt cò tù' thuốc lá cành vào cây đậu tương, chuyển gen kháng virut gây thối củ vào khoai tây...
Ở Việt Nam, trong điều kiện phòng thí nghiệm đã chuyển được gen kháng rầy nâu, kháng sâu, kháng bệnh bạc lá, kháng một số loại nấm, gen tổng hợp vitamin A, gen kháng virut, gen chín sớm... vào một sô cây trồng như lúa, ngô, khoai tây, cà chua, cải bắp, thuốc lá, đu đủ.
Tạo động vật biến đổi gen
Thành tựu chuyển gen vào động vật còn rất hạn chê vì các hiệu quả phụ do gen được chuyên gây ra ở động vật biến đổi gen.
Trên thế giới, người ta đã chuyên gen sinh trưởng ở bò vào lợn, giúp cho hiệu quả tiêu thụ thức ăn cao hơn, hàm lượng mỡ ít hơn lợn bình thường. (Nhưng ở con lợn trên lại xuất hiện các vấn đề như tim nở to, hay bị loét dạ dày, viêm da). Đã chuyên được gen xác định mùi sữa ở người vào tế bào phôi bò cái làm cho sữa bò có mùi sữa người và dễ tiêu hoá dùng để nuôi trẻ trong vòng 6 tháng tuổi. Đã chuyên được gen tổng họp hoocmôn sinh trưởng và gen chịu lạnh từ cá Bắc Cực vào cá hồi và cá chép.
Ớ Việt Nam, đã chuyên được gen tổng hợp hoocmôn sinh trưởng ở người vào cá trạch. Đến nay, động vật biến đổi gen chủ yếu dùng trong nghiên cứu sự biểu hiện của một sô gen và sản xuất thử nghiệm một sô prôtêin có giá trị cao.
III - Khái niệm Công nghệ sinh học
Ngành công nghệ sử dụng tế bào sống và các quá trình sinh học để tạo ra các sản.phẩm sinh học cần thiết cho con người được gọi là Công nghệ sinh học.
Các lĩnh vực trong Công nghệ sinh học hiện đại gồm :
Công nghệ lên men để sản xuất các chê phẩm vi sinh dùng trong chăn .nuôi, trồng trọt và bảo quản.
Công nghệ tê bào thực vật và động vật.
Công nghệ chuyên nhân và phôi.
Công nghệ sinh học xử lí môi trường.
Công nghệ enzim/prôtêin đê sản xuất axit amin từ nhiều nguồn nguyên liệu, chế tạo các chất cảm ứng sinh học (biosensor) và thuốc phát hiện chất độc.
Công nghệ gen là công nghệ cao và là công nghệ quyết định sự thành công của cuộc cách mạng sinh học.
Công nghệ sinh học y - dược (Công nghệ sinh học trong Y học và dược phẩm).
Hiện nay trên thế giới và Việt Nam, Công nghệ sinh học được coi là hướng ưu tiên đầu tư và phát triến. Theo sô liệu của Tổ chức hướng dẫn sinh học cho Công nghệ sinh học (1999) thì giá trị sản lượng của một sò sản phẩm công nghệ sinh học trên thị trường thế giới năm 1998 đạt 40 - 65 tỉ đôla Mĩ (USD), năm 1999 đạt 65 tỉ USD, dự báo năm 2010 sẽ đạt 1000 tỉ USD.
Hãy trả lời các 'câu hỏi sau :
Công nghệ sinh học là gì ? Gồm những lĩnh vực nào ?
Tại sao Công nghệ sinh học là hướng ưu tiên đầu tư và phát triển trên thế giới và ở Việt Nam ?
Kĩ thuật gen là tập họp nhũng phương pháp tác động định hướng lên ADN chữ phép chuyển gen từ một cá thề cùa một loài sang cứ thể của loài khác. Kỉ thuật gen gờm 3 khâu co bản là: tách; cát, nói đề tạo ADN tái tổ hợp; đưaADN táỉ tổ hợp vào tế bào nhận.
Còng nghệ gen là ngành kí thuật vê quy trình ứng dụng kỉ thuật gen. Trong sản xuất, còng nghệ gen được ting dụng trong việc tạo ra các sàn phẩm sinh học, tạo ra các giống cây trồng và động vật bỉến đổi gen.
Cồng nghệ sinh học là một ngành còng nghệ sử dụng tế bào sống và các quá trình sinh học đề tạo ra các sản phẩm sinh học 'cần thiết cho con ngườỉ. Công nghệ sinh học gồm các lĩnh vực là : Công nghệ lèn men, Công nghệ tế bào, Cõng nghệ enzỉm, Cồng nghệ chuyền nhân và chuyển phôi, Cồng nghệ sinh học xử lí môi trường, Cồng nghệ gen, Công nghệ sinh học y - dược.
âu hói và bài tập
Kĩ thuật gen là gì ? Gồm những khâu cơ bản nào ? Công nghệ gen là gì ?
Trong sản xuất và đời sông, công nghệ gen được ứng dụng trong những lĩnh vực chủ yếu nào ?
Công nghệ sinh học là gì ? Gồm những lĩnh vực nào ? Cho biết vai trò của Công nghệ sinh học và từng lĩnh vực của nó trong sản xuất và đời sống.
m CÓ biết I;
Năm 2002, diện tích trồng cây chuyển gen trên thế giới đã đạt tới 58,7 triệu ha. Trong sô đó, cây đậu nành kháng thuốc diệt cỏ : 36,5 triệu ha ; ngô kháng được sâu gây hại : 7,7 triệu ha ; cải dầu kháng thuốc diệt cỏ : 3,3 triệu ha ; ngô kháng thuốc diệt cỏ : 2,5 triệu ha ; bông kháng sâu : 2,4 triệu ha ; bông kháng thuốc diệt cỏ : 2,2 triệu ha ; bông vừa kháng sâu vừa kháng thuốc diệt cỏ : 2,2 triệu ha ; ngô vừa kháng sâu vừa kháng thuốc diệt cỏ : 2,2 triệu ha (theo Clive James, 2002).
Đặc điểm nổi bật nhất của cây trồng biến đổi gen trong thời gian từ 1996 - 2002 là tính kháng thuốc diệt cỏ, đứng thứ 2 là tính kháng sâu bệnh. Trong năm 2003, tổng diện tích trồng cây chuyển gen trên toàn cầu là 67,7 triệu ha.
Viện Nghiên cứu lúa gạo Quốc tế đã chuyển thành công các gen vào hai giông lúa tẻ đặc sản Nam Bộ là Nàng hương chợ Đào.và Một bụi. Đó là gen quy định tổng hợp vitamin A, gen BT quy định khả năng kháng sâu đục thân, gen quy định hàm lượng nguyên tố vi lượng sắt, gen quy định hạt gạo có màu hồng.
Người ta đã tạo thành công các virut tiêu diệt các tê bào ung thư bằng chuyển gen. Các virut này tấn công và phá huỷ các tế bào ung thư phổi và ruột kết.