TẠO GIỐNG BẰNG CÔNG NGHỆ GEN

Lý thuyết Sinh12 - Loga.vn: Bài 20:

TẠO GIỐNG NHỜ CÔNG NGHỆ GEN

I. KHÁI NIỆM CÔNG NGHỆ GEN

1. Khái niệm: Là quy trình tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới.

2. Một số khái niệm:

2.1 Kỹ thuật chuyển gen: Là kỹ thuật tạo ra ADN tái tổ hợp để chuyển gen từ tế bào cho sang tế bào nhận.

2.2 Thể truyền: (Plasmit hoặc virus…) Là một phân tử ADN có khả năng nhân đôi độc lập với hệ gen của tế bào và gắn vào hệ gen của tế bào.

2.3 Plasmit: Là phân tử ADN vòng, kép trong tế bào chất của vi khuẩn.

2.4 ADN tái tổ hợp: Là ADN được tạo ra bằng cách lắp ráp giữa gen cần chuyển và thể truyền.

II. QUY TRÌNH CHUYỂN GEN

1. Tạo ADN tái tổ hợp:

Hình 1.Tạo ADN tái tổ hợp.

- Tách lấy gen cần chuyển và thể truyền ra khỏi tế bào.

- Dùng enzim cắt giới hạn (restrictaza) cắt hai mạch đơn phân tử ADN tạo ra các đầu dính.

- Dùng enzim nối (ligaza) gắn chúng lại tạo nên ADN tái tổ hợp.

2. Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận:

Hình 2. Quy trình chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận.

Chuyển ADN tái tổ hợp vào vi khuẩn, tạo điều kiện cho gen biểu hiện, vi khuẩn sẽ nhân lên nhanh chóng.

3. Tách (phân lập) dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp:

Hình 3. Phân lập dòng tế bào chứa gen đánh dấu.

Sàng lọc các tế bào có ADN tái tổ hợp để nhân lên thành dòng. (Vi khuẩn có khả năng sản sinh ra một lượng lớn sản phẩm của đoạn gen đó).

III. THÀNH TỰU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GEN

- Tái tổ hợp được các thông tin di truyền giữa các loài khác xa nhau.

- Tạo ra các sinh vật chuyển gen (biến đổi gen).

Ví dụ: Cừu mang gen sản sinh prôtêin người trong sữa, giống lúa “gạo vàng” chứa β – carôten cung cấp vitamin A cho cơ thể.

IV. TẠO GIỐNG VI SINH VẬT

Đã tạo được các chủng vi khuẩn cho các sản phẩm (không có trong tự nhiên): Insulin, hoocmôn tăng trưởng của người (Hgh), vacxin phòng bệnh viêm gan siêu vi B, thuốc kháng sinh….

1. Tạo chủng vi khuẩn E. Coli sản xuất insulin người:

Hình 4. Quy trình tạo vi khuẩn E. Coli sản xuất Insulin ở người.

Chuyển gen tổng hợp insulin người vào vi khuẩn E. Coli (bằng vectơ plasmit) sẽ tổng hợp được nhiều insulin chữa bệnh tiểu đường, giá thành hạ.

2. Tạo chủng vi khuẩn E. Coli sản xuất somatostatin:

- Hoocmôn somatostatin: điều hòa hoocmôn tăng trưởng và insulin.

- Chuyển gen mã hóa somatostatin được tổng hợp invitro, vào vi khuẩn E. Coli sẽ tổng hợp rất nhiều hoocmôn trên.

V. TẠO GIỐNG THỰC VẬT

1. Ưu điểm:

- Mở ra nhiều ứng dụng mới trong trồng trọt.

- Rút ngắn thời gian tạo giống.

2. Phương pháp:

- Chuyển gen bằng plasmit, virus.

- Chuyển gen bằng kỹ thuật vi tiêm.

- Chuyển gen bằng súng bắn gen.

- Chuyển gen qua ống phấn.

3. Thành tựu:

3.1 Cà chua chuyển gen:

Hình 5. Cà chua biến đổi gen.

- Tạo được giống cà chua làm bất hoạt gen sản sinh ra etilen, kéo dài thời gian chín của quả.

- Tạo được cà chua chuyển gen kháng virus: không sử dụng thuốc hóa học ® Hạn chế ô nhiễm môi trường.

3.2 Lúa chuyển gen tổng hợp β – carôten:

Hình 6. Lúa chuyển gen tổng hợp β – carôten.

Tạo được giống lúa “gạo vàng” chứa β – carôten cung cấp vitamin A cho cơ thể.

VI. TẠO GIỐNG ĐỘNG VẬT

1. Ưu điểm:

Tạo được giống mới năng suất cao, phẩm chất tốt, đặc biệt có thể sản xuất được thuốc chữa bệnh cho người.

2. Phương pháp chuyển gen:

- Vi tiêm: Gen được bơm vào hợp tử giai đoạn nhân non.

- Sử dụng tế bào gốc: (tách lấy tế bào sinh sản mạnh của phôi và được chuyển gen, cấy trở lại phôi).

- Sử dụng tinh trùng như vectơ mang gen: (bơm gen vào tinh trùng).

3. Thành tựu:

3.1 Tạo giống cừu sản xuất prôtêin người:

Hình 7. Quy trình tạo giống cừu sản xuất prôtêin người.

Tạo được giống cừu chuyển gen tổng hợp prôtêin của người trong sữa làm thuốc chữa bệnh u xơ nang.

3.2 Tạo giống bò chuyển gen: gồm hai phương pháp.

- Phương pháp vi tiêm:

- Phương pháp cấy nhân có gen đã cải biến:

Ví dụ: Tạo được giống bò chuyển gen sản xuất r – prôtêin của người trong sữa dùng để chữa bệnh máu vón cục gây tắc mạch máu.

Hình 8. Quy trình tạo giống bò chuyển gen.

BÀI TẬP LÝ THUYẾT

Câu 1: Tạo sinh vật biến đổi gen bằng các phương pháp nào sau đây:
1. Đưa thêm gen lạ vào hệ gen.
2. Thay thế nhân tế bào.
3. Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen.
4. Lai hữu tính giữa các dòng thuần chủng.
5. Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gen nào đó trong hệ gen.
Phương án đúng là:

A. 1,3,5. B. 1,2,3. C. 3,4,5. D. 2,4,5.

Câu 2: Cho các thông tin sau:
(1) Cắt ADN của tế bào cho và mở plasmit bằng enzim đặc hiệu.
(2) Tách ADN ra khỏi tế bào cho và tách plasmit từ tế bào vi khuẩn.
(3) Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận.
(4) Nối đoạn ADN của tế bào cho vào plasmit.
(5) Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp mang gen mong muốn.
Trình tự đúng trong kĩ thuật chuyển gen là:

A. (1) → (2) → (4) → (3) → (5).

B. (2) → (1) → (4) → (3) → (5).

C. (5) → (1) → (4) → (2) → (3).

D. (2) → (4) → (1) → (3) → (5).

Câu 3: Cho một số thao tác cơ bản trong quy trình chuyển gen tạo ra chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp insulin của người như sau:
(1) Tách plasmit từ tế bào vi khuẩn và tách gen mã hoá insulin từ tế bào người.
(2) Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp mang gen mã hoá insulin của người.
(3) Chuyển ADN tái tổ hợp mang gen mã hoá insulin của người vào tế bào vi khuẩn.
(4) Tạo ADN tái tổ hợp mang gen mã hoá insulin của người.
Trình tự đúng là:

A. (1) → (2) → (3) → (4).

B. (2) → (4) → (3) → (1).

C. (2) → (1) → (3) → (4).

D. (1) → (4) → (3) → (2).

Câu 4: Để sản xuất insulin trên qui mô công nhiệp người ta chuyển gen mã hóa insulin ở người vào vi khuẩn Ecoli bằng cách phiên mã ngược mARN của gen người thành ADN rồi mới tạo ADN tái tổ hợp và chuyển vào Ecoli. Số đáp án đúng trong các giải thích sau về cơ sở khoa học của việc làm trên là:
1. ADN của người tồn tại trong nhân nên không thể hoạt động được trong tế bào vi khuẩn.
2. Gen của người không thể phiên mã được trong tế bào vi khuẩn.
3. Sẽ không tạo ra được sản phẩm mong muốn vì cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử của Ecoli không phù hợp với ADN tái tổ hợp mang gen người.
4. Sẽ không tạo ra được sản phẩm như mong muốn vì cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử của Ecoli không phù hợp với hệ gen người.

A. 1. B. 2. C. 3. D. 4.

Câu 5: Các trường hợp sau đây được xem là sinh vật biến đổi gen:
1. Chế phẩm insulin được sản xuất trên qui mô công nghiệp nhờ chuyển gen của người vào E.coli.
2. Giống cà chua chín muộn có chứa gen sản xuất etilen bị bất hoạt.
3. Gạo của giống lúa có chứa gen sản xuất carôten.
4. Giống bông chứa gen kháng sâu của thuốc lá.
5. Lợn phát sáng vì mang gen phát sáng của đom đóm.

A. 1,2,4,5.

B. 2,3,4,5.

C. 2,4,5.

D. 1,2,3,4,5.

Câu 6: Thứ tự các giai đoạn trong quy trình chuyển gen bằng cách dúng plasmit làm thể truyền là:

A. Phân lập ADN, tạo ADN tái tổ hợp, chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào cho.

B. Phân lập ADN, tách dòng ADN, cắt và nối ADN.

C. Tạo ADN tái tổ hợp, chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận, tách dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp.

D. Cắt và nối ADN, tạo ADN tái tổ hợp, chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận.

Câu 7: Khi nói về vai trò của thể truyền trong kỹ thuật chuyển gen vào vi khuẩn, phát biểu nào sau đây đúng?

A. Nếu không có thể truyền thì tế bào nhận không thể phân chia (sinh sản) được.

B. Nhờ có thể truyền mà gen cần chuyển được nhân lên và tạo nhiều sản phẩm trong tế bào nhận.

C. Nhờ có thể truyền plasmit mà gen cần chuyển được phân chia đồng đều về các tế bào con trong quá trình phân chia.

D. Nếu không có thể truyền thì gen cần chuyển sẽ không thể vào được trong tế bào nhận.

Câu 8: Trong công nghệ ADN tái tổ hợp, điều kiện nào sau đây là không cần thiết khi thiết kế một vector chuyển gen:

A. Có khởi điểm cho quá trình tái bản.

B. Kích thước càng lớn càng tốt để mang gen.

C. Có trình tự đặc hiệu cho sự nhận biết của enzym cắt giới hạn.

D. Có gen đánh dấu để nhận biết sau khi chuyển gen.

Câu 9: Enzym giới hạn (restrictaza) được dùng trong kĩ thuật di truyền vì nó có khả năng?

A. Phân loại được các gen cần truyền.

B. Nối gen cần chuyển vào thể truyền để tạo AND tái tổ hợp.

C. Nhận biết và cắt ở những điểm xác định.

D. Đánh dấu được thể truyền để dễ nhận biết trong quá trình chuyển gen.

Câu 10: Trong kỹ thuật chuyển gen nhờ thể truyền là plasmit, người ta phải thực hiện hai thao tác cắt vật liệu di truyền là cắt mở vòng plasmit và cắt lấy gen cần chuyển bằng enzim cắt giới hạn. Số loại enzim cắt giới hạn cần dùng để tạo ra một phân tử ADN tái tổ hợp là:

A. 1. B. 2. C. 3. D. 4.

Câu 11: Khi nói về vai trò của thể truyền plasmit trong kĩ thuật chuyển gen vào tế bào vi khuẩn, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Nếu không có thể truyền plasmit thì gen cần chuyển sẽ tạo ra quá nhiều sản phẩm trong tế bào nhận.

B. Nhờ có thể truyền plasmit mà gen cần chuyển gắn được vào ADN vùng nhân của tế bào nhận.

C. Nếu không có thể truyền plasmit thì tế bào nhận không phân chia được.

D. Nhờ có thể truyền plasmit mà gen cần chuyển được nhân lên trong tế bào nhận.

Câu 12: Trong kĩ thuật chuyển gen người ta thường chọn thể truyền có các dấu chuẩn hoặc các gen đánh dấu để:

A. Tạo điều kiện cho gen đã ghép được biểu hiện.

B. Phát hiện được tế bào nào đã nhận được ADN tái tổ hợp.

C. Đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận.

D. Tạo ra ADN tái tổ hợp dễ dàng.

Câu 13: ai dạng thể truyền phổ biến và quan trọng được sử dụng trong kỹ thuật ADN tái tổ hợp là:

A. Vi khuẩn và virus

B. Thể thực khuẩn và plasmit.

C. Plasmit và vi khuẩn.

D. Thể thực khuẩn và vi khuẩn.

Câu 14: Yếu tố nào sau đây không phù hợp với ứng dụng của nó trong kỹ thuật chuyển gen?

A. Ligaza - chỉ được sử dụng trong việc nối đoạn gen cần chuyển vào thể truyền tạo AND tái tổ hợp.

B. Restrictaza - chỉ được dùng để tạo ra các đầu dính ở thể truyền.

C. Plasmit - thể truyền dùng để gắn với đoạn gen cần chuyển tạo AND tái tổ hợp.

D. CaCl₂- hóa chất dùng để làm dãn màng tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa AND tái tổ hợp vào tế bào nhận.

Câu 15: Thể truyền không có đặc điểm nào sau đây?

A. Có thể ức chế gen của tế bào nhận để gen cần chuyển biểu hiện tính trạng.

B. Mang được gen cần chuyển.

C. Tồn tại độc lập và tự nhân đôi trong tế bào nhân.

D. Có thể cài gen cần chuyển vào bộ gen của tế bào nhận.

Câu 16: Phương pháp nào sau đây không tạo ra được sinh vật biến đổi gen?

A. Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gen nào đó trong hệ gen.

B. Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen.

C. Tổ hợp lại các gen vốn có của bố mẹ bằng lai hữu tính.

D. Đưa thêm một gen của loài khác vào hệ gen.

Câu 17: Điểm khác biệt cơ bản trong qui trình tạo chủng vi khuẩn sản xuất insulin của người và tạo chủng vi khuẩn sản xuất somatostatin là:

A. Loại tế bào nhận.

B. Nguồn gốc của thể truyền.

C. Nguồn gốc của gen cần chuyển.

D. Đặc điểm cấu trúc của ADN tái tổ hợp.

Câu 18: Kỹ thuật chuyển gen áp dụng ở thực vật nhằm:

A. củng cố và duy trì các đặc tính có lợi của một giống nhất định.

B. tạo ra các giống cây thuần chủng về tất cả các cặp gen.

C. tạo ra các giống cây trồng mang một số đặc tính mới có lợi.

D. kết hợp tất cả các đặc tính sẵn có của hai loài bố mẹ trong một giống mới.

Câu 19: Restrictara và ligaza tham gia vào công đoạn nào sau đây trong kĩ thuật chuyển gen?

A. Tách ADN nhiễm sắc thể của tế bào cho và tách ADN plasmit ra khỏi tế bào.

B. Cắt, nối ADN của tế bào cho và ADN plasmit ở những điểm xác định tạo ADN tái tổ hợp.

C. Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận.

D. Tạo điều kiện cho gen đã ghép được biểu hiện.

Câu 20: Bằng cách nào để nhận biết các dòng vi khuẩn đã nhận được ADN tái tổ hợp trong kỹ thuật chuyển gen vào tế bào nhận nhờ thể truyền?

A. Chọn thể truyền có các gen chỉ thị đặc hiệu để nhận biết.

B. Dùng Canxi clonia làm giãn màng tế bào hoặc dùng xung điện.

C. Dùng xung điện để thay đổi tính thấm của màng tế bào đối với axit nucleic.

D. Dùng phương pháp đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ.

Câu 21: Khi nói về vai trò của thể truyền plasmit trong kĩ thuật chuyển gen vào tế bào vi khuẩn, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Nếu không có thể truyền plasmit thì gen cần chuyển sẽ tạo ra quá nhiều sản phẩm trong tế bào nhận.

B. Nhờ có thể truyền plasmit mà gen cần chuyển gắn được vào ADN vùng nhân của tế bào nhận.

C. Nếu không có thể truyền plasmit thì tế bào nhận không phân chia được.

D. Nhờ có thể truyền plasmit mà gen cần chuyển được nhân lên trong tế bào nhận.

Câu 22: Sinh vật nào sau đây không phải là sinh vật biến đổi gen?

A. Cừu mang gen sản sinh prôtêin người trong sữa.

B. Giống dưa hấu không hạt.

C. Giống bông kháng sâu hại.

D. Giống lúa “gạo vàng”.

Câu 23: Trong tạo giống thực vật bằng công nghệ gen, để đưa gen vào trong tế bào thực vật có thành phần xenlulozo, phương pháp không được sử dụng là:

A. Chuyển gen trực tiếp qua ống phấn.

B. Chuyển gen bằng thực khuẩn thể.

C. Chuyển gen bằng plasmit.

D. Chuyển gen bằng súng bắn gen.

Câu 24: Ứng dụng nào sau đây không dựa trên cơ sở của kĩ thuật di truyền?

(1) Tạo chủng vi khuẩn mang gen có khả năng phân hủy dầu mỏ để phân hủy các vết dầu loang trên biển.

(2) Sử dụng vi khuẩn E.coli để sản xuất insulin chữa bệnh đái tháo đường ở người.

(3) Tạo chủng nấm Penicilium có hoạt tính penixilin tăng gấp 200 lần dạng ban đầu.

(4) Tạo bông mang gen có khả năng tự sản xuất ra thuốc trừ sâu.

(5) Tạo ra giống đậu tương có khả năng kháng thuốc diệt cỏ.

(6) Tạo ra nấm men có khả năng sinh trưởng mạnh để sản xuất sinh khối.

Số phương án đúng là:

A. 1. B. 2. C. 3. D. 4.

Câu 25: Cho các thành tựu:

1. Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người.

2. Tạo giống dâu tằm tam bội có năng suất tăng cao hơn so với dạng lưỡng bội bình thường.

3. Tạo ra giống bông và giống đậu tương mang gen kháng thuốc diệt cỏ của thuốc lá cảnh Petunia.

4. Tạo ra giống dưa hấu tam bội không có hạt, hàm lượng đường cao.

Những thành tựu đạt được do ứng dụng kĩ thuật di truyền là:

A. 3,4. B. 1,2. C. 1,3. D. 1,4.

Câu 26: Trong các phương pháp tạo giống sau đây, có bao nhiêu phương pháp có thể tạo ra giống mới mang nguồn gen của 2 loài sinh vật khác nhau?

(1) Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp.

(2) Nuôi cấy hạt phấn.

(3) Lai tế bào sinh dưỡng tạo nên giống lai khác loài

(4) Tạo giống nhờ công nghệ gen.

A. 1. B. 2. C. 3. D. 4.

Câu 27: Cho các đặc điểm sau:

(1). Có kích thước ngắn

(2). Có các gen đánh dấu

(3). Có thể nhân lên trong các tế bào nhận

(4). Kích thước tương đương gen vi khuẩn

(5). Có điểm cắt cho enzim giới hạn

(6). Dễ lây nhiễm vào virut

Có bao nhiêu đặc điểm là không đúng với plasmit:

A. 1. B. 2. C. 3. D. 4.

Câu 28: Quy trình chuyển gen sản sinh protein của sữa người vào cừu tạo ra cừu chuyển gen gồm các bước:

(1) Tạo vectơ chứa gen người và chuyển vào tế bào soma của cừu.

(2) Chọn lọc và nhân dòng tế bào chuyển gen

(3) Nuôi cấy tế bào xoma của cừu trong môi trường nhân tạo.

(4) Lấy nhân tế bào chuyển gen rồi cho vào trứng đã bị mất nhân tạo ra tế bào chuyển nhân.

(5) Chuyển phôi đã phát triển từ tế bào chuyển nhân vào tử cung của cừu để phôi phát triển thành cơ thể.

Thứ tự các bước tiến hành là:

A. 2 → 1 → 3 → 4 → 5.

B. 3 → 2 → 1 → 4 → 5.

C. 1 → 2 → 3 → 4 → 5.

D. 1 → 3 → 2 → 4 → 5.

Câu 29: Cho các biện pháp sau:
1 - Đưa thêm một gen lạ vào hệ gen.
2 - Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen.
3 - Gây đột biến đa bội ở cây trồng.
4 - Cấy truyền phôi ở động vật.
Người ta có thể tạo ra sinh vật biến đổi gen bằng các biện pháp:

A. (3) và (4).

B. (1) và (3).

C. (1) và (2).

D. (2) và (4).

Câu 30: Trong kỹ thuật cấy gen, người ta thường sử dụng vi khuẩn E. Coli làm tế bào nhận vì E. Coli:

A. Có rất nhiều trong tự nhiên.

B. Có cấu trúc đơn giản.

C. Chưa có nhân chính thức.

D. Dễ nuôi cấy, sinh sản rất nhanh.

Đáp án: 1-A, 2-B, 3-D, 4-A, 5-B, 6-C, 7-B, 8-B, 9-C, 10-A, 11-D, 12-B, 13-B, 14-B, 15-A, 16-C, 17-C,18-C, 19-B, 20-A, 21-D, 22-B, 23-B, 24-A, 25-C, 26-C, 27-B, 28-D, 29-C, 30-D.