I. CÔNG NGHỆ GEN
1. Khái niệm công nghệ gen
– Công nghệ gen là quy trình tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới.
- Trung tâm của công nghệ gen là kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp để chuyển gen từ tế bào này sang tế bào khác (kĩ thuật chuyển gen).
2. Các bước cần tiến hành trong kĩ thuật chuyển gen
a) Tạo ADN tái tổ hợp
– Nguyên liệu:
+ Gen cần chuyển.
+ Thể truyền: phân tử ADN nhỏ, dạng vòng, có khả năng tự nhân đôi độc lập.
+ Enzim giới hạn (restrictaza) và enzim nối (ligaza).
– Cách tiến hành:
+ Tách chiết thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào.
+ Xử lí bằng một loại enzim giới hạn để tạo ra cùng một loại đầu dính.
+ Dùng enzim nối để gắn chúng lại thành ADN tái tổ hợp.
b) Đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận
- Dùng muối Canxiclorua (CaCl2) hoặc xung điện cao áp làm dãn màng sinh chất của tế bào để ADN tái tổ hợp dễ dàng đi qua.
c) Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp
- Chọn thể truyền có gen đánh dấu.
- Bằng các kĩ thuật nhất định, nhận biết được sản phẩm đánh dấu.
II. 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 được con người làm biến đổi phù hợp với lợi ích của mình.
– Các cách làm biến đổi hệ gen của sinh vật:
+ Đưa thêm một gen lạ vào hệ gen của sinh vật.
+ Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen.
+ Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một 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 quý.
+ 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 → cây có đặc tính mới.
c) Tạo dòng vi sinh vật biến đổi gen
– Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người
+ Insulin là hoocmôn của tuyến tụy có chức năng điều hòa glucôzơ trong máu. Trường hợp insulin do cơ thể sản xuất không đủ hoặc mất chức năng sẽ gây bệnh đái tháo đường do glucôzơ bị thải ra qua nước tiểu.
+ Gen tổng hợp insulin được tách từ cơ thể người và chuyển vào vi khuẩn E.coli bằng plasmit. Sau đó nuôi cấy vi khuẩn để sản xuất insulin trên quy mô công nghiệp đáp ứng nhu cầu chữa bệnh cho con người.
– Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất somatostatin
+ Somatostatin là hoocmôn đặc biệt được tổng hợp từ não động vật, có chức năng điều hòa hoocmôn sinh trưởng và insulin đi vào máu.
+ Bằng công nghệ gen hiện nay đã tạo được chủng E.coli sản xuất somatostatin.