Khái quát nội dung ứng dụng di truyền học

DI TRUYỀN HỌC

Ứng dụng di truyền học

Hệ thống khái quát các kiến thức di truyền học.
Bài tập đính kèm rèn luyện kiến thức.

Các khâu cơ bản của kỹ thuật chuyển gen: (Bằng cách dùng plasmit của vi khuẩn làm thể truyền)

+ Khâu 1:Tạo ADN tái tổ hợp

- Tách ADN của tế bào cho và plasmit của vi khuẩn ra khỏi tế bào.
- Căt và nối ADN của tế bào cho và của plasmit ở những điểm xác định nhờ enzim cắt giới hạn (Restrictaza) và enzim nối (Ligaza) tạo thành ADN tái tổ hợp.

+ Khâu 2: Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận (thường được dùng là vi khuẩn đường ruột E.coli)

- Dùng muối CaCl₂ và dùng xung điện tạo những lỗ thủng trên màng sinh chất để ADN tái tổ hợp dễ dàng xâm nhập vào TB nhận, gọi là phương pháp biến nạp.
- Dùng thể thực khuẩn lamda làm thể truyền, chúng tự tiết enzim đục thủng màng TB vi khuẩn chui vào bên trong, gọi là phương pháp tải nạp.

+ Khâu 3: Tách dòng ADN tái tổ hợp

Nhờ các thể truyền có dấu chuẩn hoặc các gen đánh dấu, người ta nhận biết được tế bào vi khuẩn có chứa ADN tái tổ hợp, tách dòng tế bào này và nuôi cấy trong môi trường nhân tạo, người ta thu được sản phẩm (prôtêin đặc thù) do gen cấy mã hóa.

* Thành tựu ứng dụng công nghệ gen

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.

- - Tạo giống động vật:

- Bằng phương pháp vi tiêm, cấy nhân đã có gen đã cải biến, sử dụng tế bào gốc,…

® tạo ra những giống động vật mới có năng suất và chất lượng cao và đặc biệt có thể sản xuất ra các loại thuốc chữa bệnh cho người:

Chuyển gen prôtêin huyết thanh của người vào cừu

® biểu hiện ở tuyến sữa ® cho sản phẩm với số lượng lớn ® chế biến thành thuốc chống u xơ nang và bệnh về đường hô hấp ở người.

Chuyển gen sản xuất r-prôtêin của người

® biểu hiện ở tuyến sữa ® cho sản phẩm với số lượng lớn ® sản xuất prôtêin C chữa bệnh máu vón cục gây tắc mạch.

Chuyển gen hoocmôn sinh trưởng của chuột cống vào chuột nhắt

® nên nó có khối lượng gần gấp đôi so với chuột cùng lứa.

- - Tạo giống thực vật

Tạo giống bằng công nghệ gen mở ra nhiều ứng dụng mới cho trồng trọt: sản xuất các chất bột, đường với năng suất cao, sản xuất các loại prôtêin trị liệu, các kháng thể và chất dẻo. Thời gian tạo giống mới rút ngắn đáng kể.
Đến nay đã có hơn 1200 loại thực vật đã được chuyển gen. Trong số đó có 290 giống cây cải dầu, 133 giống khoai tây và nhiều loại cây trồng khác như cà chua, ngô, lanh, đậu nành, bông vải, củ cải đường.
Phương pháp chuyển gen ở thực vật rất đa dạng: chuyển gen bằng plasmit, bằng virut, chuyển gen trực tiếp qua ống phấn, kỹ thuật vi tiêm ở tế bào trần, dùng súng bắn gen.

Ví dụ:

+ Tạo ra giống cà chua chuyển gen kéo dài thời gian chín, giống cà chua chuyển gen kháng virut.

+ Tạo ra giống lúa chuyển gen tổng hợp b - carôten.

+ Chuyển gen trừ sâu từ vi khuẩn ® bông vải ® giống mới kháng sâu hại.

- - Tạo giống vi sinh vật

Ngày nay, đã tạo được các chủng vi khuẩn cho sản phẩm mong muốn không có trong tự nhiên, bằng cách chuyển một hay một nhóm gen từ tế bào của người hay một đối tượng khác vào tế bào của vi khuẩn.

Các vi sinh vật như E.coli, nấm men bánh mì là những đối tượng đầu tiên được sử dụng trong công nghệ gen để sản xuất một số loại prôtêin của người như insulin chữa bệnh tiểu đường, hoocmon tăng trưởng của người (hGH), hoocmôn Somatostatin điều hòa hoocmôn sinh trưởng và insulin trong máu, văcxin viêm gan B để phòng bệnh viêm gan B…

Điểm khác nhau giữa chọn giống bằng phương pháp lai hữu tính và phương pháp gây đột biến

Tạo giống bằng công nghệ tế bào

Tạo giống thực vật

*Vấn đề phân biệt*	*Nuôi cấy hạt phấn*	*Nuôi cấy* tế *bào* *thực* *vật* in *vitrô* *tạo* mô *sẹo*	*Chọn dòng tế bào xôma có biến dị*	*Lai tế bào sinh dưỡng*
Nguồn nguyên liệu	Hạt phấn (n) hay noãn chưa thụ tinh	Tế bào (2n)	Tế bào (2n)	Tế bào 2n của hai loài
Quy trình tiến hành	Nuôi cấy hạt phấn hay noãn trong ống nghiệm → cây đơn bội. Từ tế bào đơn bội nuôi trong ống nghiệm → mô đơn bội → gây lưỡng bội hóa → cây lưỡng bội hoàn chỉnh.	*Nuôi trên môi trường nhân tạo; tạo mô sẹo; bổ sung hoocmôn kích thích sinh trưởng cho phát triển thành cây trưởng thành.*	*Nuôi trên môi trường nhân tạo; chọn lọc các dòng tế bào có đột biến gen và biến dị số lượng NST khác nhau.*	Tạo tế bào trần, cho dung hợp hai khối nhân và tế bào chất thành một, nuôi trong môi trường nhân tạo cho phát triển thành cây lai.
Cơ sở di truyền của phương pháp	Tạo dòng thuần lưỡng bội từ dòng đơn bội.	*Tạo dòng thuần lưỡng bội.*	*Dựa vào đột biến gen và biến dị số lượng NST tạo thể lệch bội khác nhau.*	Lai xa, lai khác loài tạo thể song nhị bội, không thông qua lai hữu tính, tránh hiện tượng bất thụ của con lai.
Ý nghĩa	Chọn được các dạng cây có các đặc tính tốt. Các dòng nhận được đều thuần chủng .	-*Nhân* *nhanh các giống cây trồng, vật nuôi.* -*Giúp* *bảo tồn nguồn gen của một số giống quý hiếm.*	*Tạo ra các giống cây trồng mới có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu.*	Tạo ra các giống mới mang đặc điểm của cả 2 loài mà hữu tính khó có thể tạo ra được.

Phân biệt phương pháp cấy truyền phôi và nhân bản vô tính ở động vật:

Bài tập:

Câu 1: Cho biết các công đoạn được tiến hành trong chọn giống như sau:

1. Chọn lọc các tổ hợp gen mong muốn;

2. Tạo dòng thuần chủng có kiểu gen khác nhau;

3. Lai các dòng thuần chủng với nhau.

Quy trình tạo giống lai có ưu thế lai cao được thực hiện theo trình tự:

A. 1, 2, 3

B. 3, 1, 2

C. 2, 3, 1

D. 2, 1, 3

Câu 2: Hiện tượng con lai có năng suất, phẩm chất, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng và phát triển vượt trội bố mẹ gọi là

A. thoái hóa giống.

B. ưu thế lai.

C. bất thụ.

D. siêu trội.

Câu 3: Nguồn nguyên liệu làm cơ sở vật chất để tạo giống mới là

A. các biến dị tổ hợp.

B. các biến dị đột biến.

C. các ADN tái tổ hợp.

D. các biến dị di truyền.

Câu 4: Giao phối gần hoặc tự thụ phấn qua nhiều thế hệ sẽ dẫn đến thoái hóa giống vì:

A. các gen lặn đột biến có hại bị các gen trội át chế trong kiểu gen dị hợp.

B. các gen lặn đột biến có hại biểu hiện thành kiểu hình do chúng được đưa về trạng thái đồng hợp.

C. xuất hiện ngày càng nhiều các đột biến có hại.

D. tập trung các gen trội có hại ở thế hệ sau.

Câu 5: Kết quả nào sau đây không phải do hiện tượng tự thụ phấn và giao phối cận huyết?

A. Hiện tượng thoái hóa giống.

B. Tạo ra dòng thuần.

C. Tạo ra ưu thế lai.

D. tỉ lệ đồng hợp tăng tỉ lệ dị hợp giảm.

Câu 6: Đặc điểm nổi bật của ưu thế lai là

A. con lai có nhiều đặc điểm vượt trội so với bố mẹ.

B. con lai biểu hiện những đặc điểm tốt.

C. con lai xuất hiện kiểu hình mới.

D. con lai có sức sống mạnh mẽ.

Câu 7: Kết quả của biến dị tổ hợp do lai trong chọn giống là

A. tạo ra nhiều giống vật nuôi, cây trồng cho năng suất cao.

B. tạo ra sự đa dạng về kiểu gen trong chọn giống vật nuôi, cây trồng.

C. chỉ tạo sự đa dạng về kiểu hình của vật nuôi, cây trồng trong chọn giống.

D. tạo ra nhiều giống vật nuôi, cây trồng phù hợp với điều kiện sản xuất mới.

Câu 8: Dưới đây là các bước trong các quy trình tạo giống mới:

I. Cho tự thụ phấn hoặc lai xa để tạo ra các giống thuần chủng.

II. Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn.

III. Xử lý mẫu vật bằng tác nhân đột biến.

IV. Tạo dòng thuần chủng.

Quy trình nào sau đây đúng nhất trong việc tạo giống bằng phương pháp gây đột biến?

A. I → III → II.

B. III → II → I.

C. III → II → IV.

D. II → III → IV.

Câu 9: Vai trò của cônxixin trong đột biến nhân tạo tạo giống mới là

A. gây đột biến gen.

B. gây đột biến dị bội.

C. gây đột biến cấu trúc NST.

D. gây đột biến đa bội.

Câu 10: Ở trạng thái dị hợp tử về nhiều cặp gen khác nhau, con lai có kiểu hình vượt trội về nhiều mặt so với bố mẹ có nhiều gen ở trạng thái đồng hợp tử. Đây là cơ sở của

A. hiện tượng ưu thế lai.

B. hiện tượng thoái hoá.

C. giả thuyết siêu trội.

D. giả thuyết cộng gộp.

Chúc các bạn học tốt!