2.1. Khái niệm về kỹ thật gen và công nghệ gen
2.1.1. Khái niệm
Kỹ thuật gen (kỹ thuật di truyền) là thao tác tác động lên ADN để chuyển một đoạn ADN mang một gen hoặc một số gen từ tế bào của loài cho (tế bào cho) sang tế bào loài nhận (tế bào nhận) nhờ thể truyền.
- Thể truyền (vectơ): để chuyển gen từ loài này sang loài khác.
+ Plasmit: Cấu trúc nằm trong tế bào chất của vi khuẩn, là một phân tử ADN kép dạng vòng có từu 8000 – 200.000 cặp nucleotit. ADN của plasmit nhân đôi độc lập với ADN của nhiễm sắc thể. Mỗi tế bào vi khuẩn có từ một tới hàng chục plasmit.
+ Thể thực khuẩn: Vi rút ký sinh trong vi khuẩn
2.1.2. Các bước của kỹ thuật cấy gen
Khâu 1: Tách phân tử ADN NST của tế bào cho và tách phân tử ADN dùng làm thể truyền từ vi khuẩn hoặc vi rút.
Khâu 2: Tạo ADN tái tổ hợp
- Dùng en zim cắt giới hạn (Restrictaza): cắt 2 mạch đơn phân tử ADN tại những vị trí nucleotit xác định để tạo ra cùng một loại đầu dính
- Dùng enzim nối (ligaza) gắn đoạn ADN của TB cho và thể truyền tạo ADN tái tổ hợp .
Khâu 3: Chuyển ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận, tạo điều kiện cho gen ghép biểu hiện.
Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 47
Phân tử ADN tái tổ hợp trong tế bào nhân tự nhân đôi và truyền qua các thế hệ tế bào nhờ phân bào, chỉ huy tổng hợp một lượng lớn protein trong đó có loại tương ứng với các gen đã ghép vào plasmit.
Dạng nhận phổ biến hiện nay là vi khuẩn đường ruột E. coli và nấm men vì chúng dễ nuôi và sinh sản nhanh
2.1.3. Ý nghĩa
- Cho phép tái tổ hợp thông tin di truyền giữa các loài đứng xa nhau trong bậc thang phân loại mà lai hữu tính không thể thực hiện được
- Ứng dụng để sản xuất ra các sản phẩm hàng hoá trên qui mô công nghiệp: protein, enzim, vitamin, hooc môn…
2.2. Ứng dụng của công nghệ gen
2.2.1. Tạo ra các chủng vi sinh vật mới
- Kỹ 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, protein, enzim, vitamin, hooc môn…với số lượng lớn, giá thành rẻ.
Ví dụ: Tạo chủng vi khuẩn có khả năng sản xuất hooc môn insulin nhờ đó giá thành của insulin để chữa bệnh tiểu đường rẻ hàng vạn lần so với trước đây tách chiết từ động vật.
Phần lớn các thuốc kháng sinh do xạ khuẩn tổng hợp nhưng xã khuẩn sinh sản chậm. Người ta đã chuyển gen sản xuất thuốc kháng sinh từ xạ khuẩn vào vi khuẩn dễ nuôi sinh sản nhanh để nâng cao hiệu quả sản xuất thuốc kháng sinh.
2.2.2. Tạo giống cây trồng biến đổi gen
Bằng kỹ thuật gen người ta đã đưa nhiều gen qui định những đặc điểm quý như năng suất và hàm lượng chất dinh dưỡng cao, kháng sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ dại, chịu được các điều kiện bất lợi… vào cây trồng.
Ví dụ: Người ta đã chuyển được gen quy định tổng hợp β caroten vào cây lúa tạo giống lúa gạo vàng có khả năng tổng hợp β caroten; cà chua chuyển gen kháng vi rút, chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ từ thuốc lá cảnh vào bông và đậu tương.
Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 48
Thành tựu đạt được còn hạn chế.
Ví dụ: Chuyển gen sinh trưởng của bò vào lợn, giúp cho quá trình tiêu thụ thức ăn tốt hơn.