Bài 32. Công nghệ gen

BÀI 32: CÔNG NGHỆ GEN

I. Lý thuyết

1. 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 chuyển một đoạn ADN mang một hoặc một cụm gen từ tế bào của loài cho (TB cho) sang tế bào của loài nhận (TB nhận) nhờ thể truyền.

- Thể truyền: là 1 phân tử ADN nhỏ có khả năng tự nhân đôi 1 cách độc lập với hệ gen của TB cũng như có thể gắn vào hệ gen của tế bào.

+ Ví dụ: plasmit, virut hoặc 1 số NST nhân tạo

- Các khâu của kĩ thuật gen:

+ Khâu 1: Tách ADN NST của TB cho và phân tử ADN dùng làm thể truyền từ vi khuẩn hoặc virut

+ Khâu 2: Tạo ADN tái tổ hợp. ADN ở TB cho và ADN làm thể truyền được cắt ở vị trí xác định nhờ enzim cắt chuyên biệt. Ghép ADN TB cho và ADN làm thể truyền bằng enzim nối.

+ Khâu 3: Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận, tạo điều kiện cho gen đã ghép được biểu hiện

- Mục đích: tạo được các phân tử ADN lai tổng hợp ra những phân tử protein những sản phẩm biến đổi gen (vật nuôi, cây trồng, vi sinh vật …).

- Công nghệ gen là: ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng kĩ thuật gen

2. Ứng dụng công nghệ gen

a. Tạo ra các chủng vi sinh vật mới

- Ứng dụng tạo ra các chủng vi sinh vật mới có khả năng sản xuất nhiều loại sản phẩm sinh học (axit amin, protein, vitamin, enzim, hoocmon, kháng sinh …) với số lượng lớn và giá thành rẻ.

- Tế bào nhận dùng phổ biến hiện nay là E.coli và nấm men. Vì chúng có các ưu điểm

+ Dễ nuôi cấy

+ Khả năng sinh sản nhanh

Tăng nhanh số bản sao của gen được chuyển

- Ví dụ: dùng chủng E.coli được cấy gen mã hóa hoocmon insulin ở người trong sản xuất thì giá thành insulin rẻ hơn nhiều so với trước đây tách chiết từ mô động vật (insulin sử dụng trong điều trị bệnh đái tháo đường).

b. Tạo giống cây trồng biến đổi gen

- Là lĩnh vực ứng dụng chuyển các gen quý (năng suất, hàm lượng dinh dưỡng cao, kháng sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ và chịu được các điều kiện bất lợi, tăng thời gian bảo quản, khó bị dập nát …) vào cây trồng.

- Ví dụ:

+ Chuyển gen tổng hợp – caroten (tiền vitamin A) và TB cây lúa giống lúa giàu vitamin A cải thiện tình trạng thiếu vitamin A ở trẻ em.

+ Cây bông chuyển gen kháng sâu Bt mang gen kháng sâu Bt. Góp phần hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu.

+ Chuyển gen kháng được nhiều loại thuốc diệt cỏ từ thuốc là cảnh vào đậu tương, chuyển gen kháng virut gây thối vào củ khoai tây …

c. Tạo động vật biến đổi gen

- Thành tựu chuyển gen vào động vật còn hạn chế vì các hiệu quả phụ do gen được chuyển gây ra ở động vật biến đổi gen

- 1 số thành tựu:

+ Trên thế giới, chuyển gen sinh trưởng ở bò vào lợn hiệu quả tiêu thụ thức ăn cao hơn, hàm lượng mỡ ít hơn lợn bình thường (xuất hiện các vấn đề: tim to, hay bị loét dạ dày, viêm da)…

+ Ở Việt Nam, chuyển được gen tổng hợp hoocmon sinh trưởng ở người vào cá trạch.

3. Công nghệ sinh học

- Khái niệm: công nghệ sinh học là: ngành sử dụng tế bào sống và các quá trình sinh học để tạo ra các sản phẩm sinh học cần thiết cho con người.

- Công nghệ sinh học bao gồm các lĩnh vực

+ Công nghệ tế bào thực vật và động vật

+ Công nghệ chuyển nhân và phôi

+ Công nghệ sinh học xử lí môi trường

+ Công nghệ enzim/protein

+ 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 là hướng ưu tiên đầu tư và phát triển trên thế giới và ở Việt Nam vì ngành công nghệ này có hiệu quả kinh tế và xã hội cao.

II. Hướng dẫn trả lời câu hỏi SGK

Câu 1: Kĩ thuật gen là gì? Gồm những phương pháp nào? Công nghệ gen là gì?

Hướng dẫn trả lời :

- Kĩ thuật gen là tập hợp những phương pháp tác động định hướng lên ADN cho phép chuyển thông tin di truyền từ một cá thể của một loài sang cá thể thuộc loài khác.

- Kĩ thuật gen gồm ba bước, ứng với ba phương pháp chính là: tách ADN từ cơ thể cho và tách ADN dùng làm thế truyến từ một tế bào khác; cắt nối để tạo ADN tái tổ hợp, đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận và nghiên cứu sự biểu hiện của gen được chuyển.

- Công nghệ gen là: ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng kĩ thuật gen

Câu 2: Trong sản xuất và đời sông, kĩ thuật gen được ứng dụng trong những lĩnh vực chủ yếu nào?

Hướng dẫn trả lời :

Trong sản xuất và đời sống, kĩ thuật gen được ứng dụng để chuyển gen; tạo ra các chủng vi sinh vật mới, các thực vật và động vật chuyển gen.

Câu 3: Công nghệ sinh học là gì? Gổm những lĩnh vực nào? Cho biết vai trò của công nghệ sinh học và tùng lĩnh vực trong sản xuất và đời sống.

Hướng dẫn trả lời :

- Công nghệ sinh học là ngành công nghệ sử dụng tê bào sống và các quá trình sinh học để tạo ra các sản phẩm sinh học cần thiết cho con người.

- Công nghệ sinh học gồm các lĩnh vực là: công nghệ lên men, công nghệ tê bào, công nghệ enzim, công nghệ chuyển nhân và chuyển phôi, công nghệ sinh học xử lí môi trường, công nghệ gen, công nghệ sinh học y - dược.

- Vai trò của công nghệ sinh học là tạo ra các sản phẩm sinh học cần thiết cho con người.

+ 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 với số lượng lớn và giá thành rẻ.

+ Bằng kĩ thuật gen, người ta đã đưa nhiều gen quy định nhiều đặc điểm quý như nàng suất và hàm lượng dinh dưỡng cao, kháng sâu bệnh, kháng thuôc diệt cỏ dại và chịu được các điều kiện bất lợi, tăng thời hạn bảo quản, khó bị dập nát khi vận chuyển,… vào cây trồng.

+ Chuyển gen sinh trưởng ở bò vào lợn giúp cho hiệu quả tiêu thụ thức ăn cao hơn, hàm lượng mỡ ít hcm lợn bình thường.

+ Đã chuyển gen xác định mùi sữa ở-người vào tế bào phôi bò cái làm cho sữa bò có mùi sữa người và dễ tiêu hóa dùng để nuôi trẻ em trong vòng 6 tháng tuổi.

+ Đã chuyển gen tổng hợp hooc-môn sinh trưởng và gen chịu lạnh từ cá Bắc cực vào cá hồi và cá chép.

+ Ở Việt Nam, đã chuyển gen tổng hợp hooc-môn sinh trưởng ở người vào cá trạch