Ý nghĩa của công nghệ yan trong tạo giống là gì

Ứng dụng công nghệ gen. 1. Tạo ra các chủng vi sinh vật mới. 2. Tạo giông cáy tróng biến đổi gen. 3.Tạo động vật biến đổi gen

Trong sản xuất và đời sống, kĩ thuật gen được ứng dụng trong các lĩnh vực chính như sau :

1. 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, tế bào nhận được dùng phố biến hiện nay là E. coli (vi khuẩn đường ruột) và nấm men. Chúng có ưu điểm là để nuôi cấy và có khá năng sinh sản rất nhanh, dẫn đến tăng nhanh số bản sao của gen được chuyển. Tế bào E. coli sau 30 phút lại nhân đôi. Sau 12 giờ, một tê bào ban đầu sẽ sinh ra 16 triệu tê bào.

Những điều nêu trên giúp ta hiểu rõ tại sao dùng chủng E. coli được cấy gen mã hoá hoocmôn insulin ở người trong sản xuất thì giá thành insulin đê 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 sừ dụng vi khuẩn E. coli được chuyển gen từ xạ khuẩn để nâng cao hiệu quả sản xuất các chất kháng sinh.

2. Tạo giống cây trồng biến đổi gen

Trên thế giới, bằng kĩ thuật gen 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 điểu kiện bất lợi, tăng thời hạn bảo quản, khó bị dập nát khi vận chuyển... vào cây trồng.

Người ta đã chuyển được gen quy định tổng hợp (β — 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 của hơn 100 triệu trẻ em trên thế giới (hằng năm có 2 triệu trẻ em từ vong vì thiếu vitamin A); chuyển được gen từ một giống đậu của Pháp vào tế bào cây lúa làm tăng hàm lượng sắt trong gạo lên 3 lần, khắc phục tình trạng thiếu sắt và thiếu máu ở người. Ở Anh, gen tạo chất flavônol chống bệnh ung thư và bệnh tim mạch từ thuốc lá cảnh (Petunia hybrida) đã được cấy vào cà chua; chuyển gen kháng sâu từ đậu tương dại vào đậu tương trồng và ngô, chuyển gen kháng được nhiều loại thuốc diệt cỏ từ thuốc lá cảnh 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, kháng virut, gen chín sớm... vào một số cây trồng như lúa, ngô, khoai tây, cải bắp, thuốc lá, đu đủ.

3.Tạo động vật biến đổi gen

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

Trên thế giới, người ta đã chuyển gen sinh trường 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 chuyển được gen xác định mùi sữa ở người vào tế bào phôi bò cái làm cho sữa bò có mùi sữa nguời và dễ tiêu hoá dùng để nuôi trẻ trong vòng 6 tháng tuổi. Đã chuyển được gen tổng hợp hoocmôn sinh trưởng và gen chịu lạnh từ cá Bắc Cực vào cá hồi và cá chép.

Ở Việt Nam, đã chuyển 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 số gen và sản xuất thử nghiệm một số prôtêin có giá trị cao.

Sơ đồ tư duy công nghệ gen:

Loigiaihay.com

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Sinh lớp 9 - Xem ngay

- 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 (tế bào cho) sang tế bào của loài nhận (tế bào nhận) nhờ thể truyền.

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

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

- Các khâu của kĩ thuật gen:

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

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

@70942@@70944@@70943@

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 Beta – caroten (tiền vitamin A) vào tế bào cây lúa tạo giống lúa giàu vitamin A giúp 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 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.

- Một số thành tựu:

+ Trên thế giới, chuyển gen sinh trưởng ở bò vào lợn tạo hiệu quả tiêu thụ thức ăn cao hơn, hàm lượng mỡ ít hơn lợn bình thường (xuất hiện các vấn đề như 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.

@194040@

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.  

@70948@@70945@

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.