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.
Giải bài tập Sinh 9 trang 95
Giải bài tập SGK Sinh học 9 Bài 32 Công nghệ gen giúp các em học sinh trả lời các câu hỏi phần in nghiêng và câu hỏi cuối bài. Đồng thời hiểu được kiến thức về khái niệm kĩ thuật gen và công nghệ gen, ứng dụng công nghệ gen, tạo động vật biến đổi gen.
Soạn Sinh học 9 Công nghệ gen được biên soạn bám sát theo chương trình SGK trang 92 →95. Qua đó giúp học sinh nhanh chóng nắm vững được kiến thức để học tốt môn Sinh học. Vậy sau đây là nội dung chi tiết tài liệu, mời các bạn lớp 9 cùng theo dõi tại đây.
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 chuyển một đoạn ADN mang một hoặc một cụm gen từ tế bào của loài cho sang tế bào của loài 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:
+ Bước 1: Tách ADN của tế bào cho và phân tử ADN dùng làm thể truyền từ vi khuẩn hoặc virut
+ Bước 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.
+ Bước 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.
II. Ứng dụng công nghệ gen
1. 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 và có khả năng sinh sản nhanh → Tăng nhanh số bản sao của gen được chuyển gen.
- 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 phải tách chiết từ mô động vật.
2. 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 β – caroten [tiền vitamin A] tạo giống lúa giàu vitamin A.
+ Chuyển gen kháng sâu Bt tạo cây bông kháng sâu bệnh.
+ Chuyển gen kháng được nhiều loại thuốc diệt cỏ từ thuốc lá cảnh vào đậu tương, chuyển gen kháng virut gây thối vào củ khoai tây…
3. 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.
III. Công nghệ sinh học
- 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 lên men.
+ 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.
Trả lời câu hỏi Sinh học 9 trang 93
❓Hãy trả lời 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 là gì?'
Gợi ý đáp án
- Người ta sử dụng kĩ thuật gen vào mục đích chuyển một đoạn ADN mang một hoặc một cụm gen từ tế bào của loài cho sang tế bào của loài nhận.
- Kĩ thuật gen gồm 3 khâu:
+ Khâu 1: Tách AND NST của tế bào cho và tách phân tử ADN dùng làm thể truyền từ vi khuẩn hoặc virut.
+ Khâu 2: Tạo ADN tái tổ hợp [ADN lai], AND của tế bào cho và phân tử ADN làm thể 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 nối.
+ Khâu 3: Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận, tạo điều kiện cho gen đã ghép được biểu hiện.
- Công nghệ gen là ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng kĩ thuật gen.
Giải bài tập SGK Sinh 9 Bài 32 trang 95
Câu 1
Kĩ thuật gen là gì? Gồm những khâu cơ bản nào? Công nghệ gen là gì?
Gợi ý đáp án
- Kĩ thuật gen 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.
- Kĩ thuật gen gồm 3 khâu cơ bản:
+ Khâu 1: Tách ADN NST của tế bào cho và tách phân tử ADN dùng làm thể truyền từ vi khuẩn hoặc virut.
+ Khâu 2: Tạo ADN tái tổ hợp [ADN lai] bằng cách cắt ADN của tế bào và phân tử ADN làm thể truyền ở vị trí xác định nhờ enzim cắt chuyên biệt. Ghép đoạn ADN của tế bào cho vào ADN thể truyền nhờ enzim nối.
+ Khâu 3: Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận. Khi vào tế bào động vật, thực vật và nấm men, AND 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 tổ hợp prôtêin đã mã hoá trong đoạn đó. Nếu vào tế bào vi khuẩn, đoạn ADN này tồn tại cùng với thể truyền, độc lập với NST của tế bào nhận nhưng vẫn có khả năng tự nhân đôi và chỉ huy tổng hợp prôtêin tương ứng.
Câu 2
Trong sản xuất và đời sống, công nghệ gen được ứng dụng trong những lĩnh vực chủ yếu nào?
Gợi ý đáp án
Trong sản xuất và đời sống, công nghệ gen được ứng dụng trong:
- 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. Ví dụ, chủng E.coli được cấy gen mã hóa insulin ở người trong sản xuất thì giá của insulin để chữa bệnh đái tháo đường rẻ hơn hàng vạn lần so với tách chiết từ mô động vật.
- Tạo giống cây trồng biến đổi gen. Ví dụ: tạo giống lúa giàu vitamin A, chuyển gen kháng sâu từ đậu tương dại vào đậu tương trồng và ngô.
- Tạo động vật biến đổi gen. Ví dụ: chuyển gen sinh trưởng ở bò vào lợn, chuyển gen tổng hợp hoocmon sinh trưởng ở người vào cá trạch.
Câu 3
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.
Gợi ý đáp án
- Công nghệ sinh học là 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.
- Công nghệ sinh học gồm các lĩnh vực:
+ Công nghệ lên men để sản xuất các chế phẩm vi sinh dùng trong chăn nuôi, trồng trọt và bảo quản.
+ Công nghệ tế bào thực vật và động vật.
+ Công nghệ enzim/prôtêin để 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 chuyển nhân và chuyển phôi.
+ Công nghệ sinh học xử lí môi trường.
+ Công nghệ gen [là công nghệ cao] 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].
Cập nhật: 19/01/2022