Sinh học

Mô tả hai phương pháp tạo bò chuyển gen:

- Phương pháp vi tiêm: Đầu tiên lấy trứng từ bò mẹ. Thụ tinh in vitro - kết hợp giữa trứng và tinh trùng trong phòng thí nghiệm - cho tế bào trứng này. Thực hiện phương pháp vi tiêm. Người ta đưa ADN mang gen cần cấy vào trứng ở giai đoạn nhân non, tức là khi hai khối ADN của giao tử đực và giao tử cái chưa kết hợp thành khối nhân 2n của hợp tử. Phôi được tạo ra lại được đưa trở lại vào ống dẫn trứng của bò mẹ để phôi phát triển.

- Phương pháp cấy nhân có gen đã cải biến: Phương pháp này trước hết người ta nuôi các tế bào và bổ sung ADN mang gen dùng thay đổi mục tiêu của tính trạng theo hướng mong muốn vào dịch nuôi tế bào. Sau đó, tiến hành chọn lọc các tế bào được thay thế gen và cho dung hợp với tế bào trứng đã bị loại mất nhân tế bào. Tế bào dung hợp được cấy trở lại vào cơ quan sinh sản của bò mẹ.

- Điểm khác nhau cơ bản của các phương pháp này là: Phương pháp thứ nhất sử dụng vi tiêm để cây gen cần thiết vào phôi (thêm gen). Phương pháp thứ hai đưa gen cần thiết vào phôi bằng cách cải biến gen dựa trên sự tái bản theo nguyên tắc bổ sung của phân tử ADN (sửa chữa gen), sau đó thay khối nhân này cho nhân của tế bào trứng.

Các cách chuyển gen tạo giống vật nuôi:

- Phương pháp vi tiêm:

+ Đầu tiên lấy trứng từ con mẹ. Thụ tinh invitro (kết hợp giữa trứng và tinh trùng trong phòng thí nghiệm), cho tế bào trứng này thực hiện phương pháp vi tiêm.

+ Người ta đưa ADN mang gen cần cấy vào trứng ở giai đoạn nhân non, tức là khi hai khối ADN của giao tử đực và giao tử cái chưa kết hợp thành khối nhân 2n của hợp tử.

+ Phôi được tạo ra lại được đưa trở lại vào ống dẫn trứng của con mẹ để phôi phát triển.

- Sử dụng tế bào gốc:

+ Lấy các tế bào gốc (tế bào gốc là tế bào có khả năng phân chia mạnh trong phôi).

+ Chuyển gen.

+ Cấy trở lại vào phôi.

- Dùng tinh trùng như vectơ mang gen: Người ta bơm đoạn ADN vào tinh trùng, tinh trùng sẽ mang đoạn ADN này vào trứng khi thụ tinh.

Phương pháp chuyển gen ở thực vật:

+ Chuyển gen bằng plasmit (Ti – plasmit).

+ Chuyển gen bằng virut: Nhiều virut được làm vecto chuyển gen ở thực vật, ví dụ virut khảm thuốc lá.

+ Chuyển gen trực tiếp: Sử dụng lipoxôm, qua ống phấn, vi tiêm, dùng súng bắn gen… Phương pháp dùng súng bắn gen là sử dụng tốc độ cao của vi đạn mang ARN hay ADN xuyên vào trong tế bào.

Ưu điểm của công nghệ gen trong tạo giống cây trồng mới là rút ngắn thời gian tạo giống mới rất đáng kể, có thể chủ động tạo giống thực vật mới theo mục tiêu sản xuất, nhu cầu của con người.

Một số thành tựu:

+ Hiện nay đã có trên 1200 loại thực vật đã được chuyển gen, có 290 cây cải dầu, 133 giống cây khoai tây và nhiều loài nữa như lúa, ngô, đậu nành…

+ Cà chua chuyển gen sinh etilen đã bị làm bất hoạt khiến quá trình chín của quả bị chậm lại nên có thể chuyển đi xa hoặc để lâu hơn.

+ Cây đu đủ chuyển gen kháng virut.

+ Cây ngô chuyển gen kháng sâu bệnh (gen Bt), kháng mọt sau khi thu hoạch, chín sớm, rút ngắn thời gian trồng.

+ Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ từ thuốc lá vào cây bông, cây đậu tương.

- Việc tạo giống mới bằng công nghệ gen ở vi sinh vật đã phá vỡ ranh giới loài sinh học, từ đó tạo ra các chủng vi sinh vật sản xuất các sản phẩm mong muốn của con người nhanh, dễ sản xuất đặc hiệu, quy mô công nghiệp.

- VD: Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người:

+ Insulin là hoocmôn tuyến tụy có chức năng điều hòa glucôzơ trong máu. Trường hợp insulin do cơ thể sản xuất ra không đủ hoặc mất chức năng sẽ gây bệnh đái tháo đường, glucôzơ bị thải ra qua nước tiểu.

+ Gen tổng hợp insulin được tách ra từ cơ thể người và chuyển vào vi khuẩn E.coli bằng vectơ là plasmit. Sau đó, vi khuẩn này được sản xuất ở quy mô công nghiệp tổng hợp ra insulin giống như trong cơ thể người với số lượng lớn hơn rất nhiều, đáp ứng được nhu cầu thuốc chữa bệnh của con người.

Đáp án D đúng ạ

Sinh vật chuyển gen là các cá thể được bổ sung vào bộ gen của mình những gen đã được tái tổ hợp hoặc những gen đã được sửa chữa, do đó còn gọi là sinh vật biến đổi gen. Sản phẩm của sinh vật biến đổi gen phục vụ tốt hơn cho cuộc sống của con người cả về số lượng và chất lượng.

Thành tựu nổi bật nhất trong ứng dụng công nghệ gen là khả năng cho 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.

VD: Cây ngô chuyển gen kháng bệnh (Bt), kháng mọt sau khi thu hoạch, chín sớm, rút ngắn thời gian trồng, kháng thuốc diệt cỏ. Chuột nhắt mang gen tăng trưởng của chuột cống (gen GH) to hơn khoảng 2 lần chuột bình thường không mang gen này.

Để nhận biết được tế bào vi khuẩn nào đã nhận được ADN tái tổ hợp, phải chọn thể truyền có các dấu chuẩn hoặc các gen đánh dấu. Nhờ đó ta dễ dàng nhận biết sự có mặt của ADN tái tổ hợp.

Gen đánh dấu có thể là gen kháng kháng sinh. Ví dụ, tế bào nhận là loại mẫn cảm với chất kháng sinh (như tetraxiclin); khi plasmit đã được chuyển gen có gen kháng với tetraxiclin vào trong tế bào mẫn cảm, nó sẽ trở nên kháng được thuốc kháng sinh. Do đó, khi bổ sung tetraxiclin vào môi trường nuôi, tất cả các tế bào không chứa ADN tái tổ hợp sẽ bị chết, trong bình nuôi lúc này chỉ còn lại các tế bào có chứa ADN tái tổ hợp. Dòng tế bào này được nuôi cấy để sản xuất ra sản phẩm mong muốn.

* Tạo ADN tái tổ hợp

- Trong công gen, để đưa một gen từ tế bào này sang tế bào khác cần phải sử dụng một phân tử ADN đặc biệt được gọi là thể truyền. Kĩ thuật gắn gen cần chuyển vào thể truyền được gọi là kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp.

- ADN tái tổ hợp là một phân tử ADN nhỏ được lắp ráp từ các đoạn ADN lấy từ các nguồn khác nhau ( gồm thể truyền và gen cần chuyển).

- ADN tái tổ hợp được hình thành nhờ enzim cắt (restrictaza), nối (ligaza).

- Mỗi loại enzim cắt cắt hai mạch đơn của phân tử ADN ở những vị trí nuclêôit xác định. Các vị trí này gọi là trình tự nhận biết, tạo ra các đầu dính. Việc cắt ADN của tế bào cho và ADN của plasmit do cùng một loại enzim cắt. Kết quả tạo ra các đầu dính có trình tự giống nhau.

- Khi trộn đoạn ADN của tế bào cho với ADN plasmit đã cắt hở, các đầu dính cắt cặp bổ sung với nhau. Enzim nối ligaza có chức năng tạo liên kết phôtphođieste làm liền mạch ADN. Plasmit mang gen lạ gọi là ADN tái tổ hợp.

* Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận:

- Phương pháp biến nạp : để đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào, các nhà khoa học có thể dùng muối CaCl2 hoặc dùng xung điện để làm dãn màng sinh chất của tế bào. Khi đó, phân tử ADN tái tổ hợp dễ dàng chui qua màng vào trong tế bào.

- Phương pháp tải nạp: Trường hợp thể truyền là virut lây nhiễm vi khuẩn, khi chúng mang gen cần chuyển và xâm nhập vào tế bào vật chủ (vi khuẩn).

Khi đã được chuyển vào tế bào chủ, ADN tái tổ hợp điều khiển tổng hợp loại prôtêin đặc thù đã được mã hóa trong nó.

* Tách dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp: Để nhận biết được tế bào vi khuẩn nào đã nhận được ADN tái tổ hợp, người ta đưa vào các dấu chuẩn hoặc các gen đánh dấu ở thể truyền.

Công nghệ gen là quy trình tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi, có thêm gen mới, từ đó tạo ra cơ thể với những đặc điểm mới. Hiện nay công nghệ gen đang được thực hiện phổ biến là tạo ra phân tử ADN tái tổ hợp để chuyển gen.

ADN tái tổ hợp là một phân tử ADN nhỏ được lắp ráp từ các đoạn ADN lấy từ các nguồn khác nhau (gồm thể truyền và gen cần chuyển).

Thực chất của phương pháp cấy truyền phôi là tạo ra nhiều cá thể từ một phôi ban đầu.

Đáp án A

Lợi ích của chọn giống thực vật bằng công nghệ tế bào:

- Phương pháp nuôi cấy hạt phấn: Phương pháp này có hiệu quả cao khi chọn các dạng cây có khả năng: kháng thuốc diệt cỏ, chịu lạnh, chịu hạn, chịu phèn, chịu mặn,… Các dòng đều thuần chủng vì chúng được lưỡng bội hóa từ bộ gen đơn bội ban đầu, tính trạng chọn lọc được sẽ rất ổn định.

- Nuôi cấy tế bào thực vật invitro tạo mô sẹo: Kĩ thuật này giúp nhân nhanh giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với điều kiện sinh thái nhất định, chống chịu tốt với nhiều loại sâu bệnh… giúp một số giống cây quý hiếm được bảo tồn nguồn gen khỏi nguy cơ tuyệt chủng.

- Tạo giống bằng chọn dòng xôma có biến dị: Phương pháp này dùng để tạo ra các giống cây trồng mới, có kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu.

- Dung hợp tế bào trần: Tạo giống mới mang đặc điểm của cả hai loài mà lai hữu tính không thể tạo ra được, giúp vượt qua hàng rào sinh học trong lai xa.