Tổng quan về chuyển gen, ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Đại học Thái Nguyên
Đại học Sư phạm

Tổng quan về chuyển gen
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Chu Hoàng Mậu
Học viên thực hiện:
Phạm Thị Oanh
Chuyên ngành:
Di truyền học – K16

Thái Nguyên - 2009


liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn
1. Khái Tài
niệm:
Kỹ thuật chuyển gen là kỹ thuật cho phép chuyển một
gen lạ vào một cơ thể mới (tế bào chủ). (Gen được gắn
vào vectơ tạo thành một dòng tái tổ hợp).
2. Các bước chuyển gen:
- Nhân được gen mà mình mong muốn chuyển được nó.
- Tạo dòng.
- Thiết kế vectơ chuyển gen.
- Chuyển gen vào tế bào chủ.
- Nuôi cấy mô tế bào.
- Tạo cơ thể chuyển gen trong phòng thí nghiệm.
- Đưa cơ thể chuyển gen ra môi trường và đánh giá

Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Hình 1: Sơ đồ chuyển gen bằng plasmid


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Hình 2: Sơ đồ chuyển gen bằng thực khuẩn lamda


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

3. Phương pháp chuyển gen:
3.1. Phương pháp chuyển gen trực tiếp
3.1.1. Dùng súng bắn gen
* Nguyên lý:
- Tạo DNA tái tổ hợp.
- Bọc vào một trong ba kim loại: Vàng, Vonfam,
Tungsten để tạo các viên đạn cực kỳ nhỏ (0,5 - 1,5
µm).
- Các viên đạn này được bắn vào tế bào với tốc độ
cao (1300m/s).
* Ưu điểm: Tham tác dễ dàng, bắn một lần được nhiều
tế bào.
* Nhược điểm: Tốn kém nên ít được sử dụng


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

3.1.2. Phương pháp xung điện

* Nguyên lý
- Tạo DNA tái tổ hợp.
- Tạo tế bào trần.
- Sử dụng thiết bị xung điện tạo điện thế cao (200 - 400v)
trong khoảng thời gian 4/1000 s để tạo các lỗ thủng trên tế
bào trần để giúp cho DNA tái tổ hợp xâm nhập vào hệ gen
của tế bào.
3.1.3. Phương pháp siêu âm
* Nguyên lý
- Tạo DNA tái tổ hợp
- Tạo tế bào trần.
- Sử dụng máy siêu âm để tạo các lỗ thủng trên màng tế bào
trần giúp cho DNA tái tổ hợp xâm nhập vào hệ gen tế bào.


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

3.1.4. Phương pháp sử dụng hóa chất
Hóa chất thường dùng là: polyethylen Glycol (PEG)
* Nguyên lý
- Tạo DNA tái tổ hợp.
- Tạo tế bào trần.
- Bổ xung PEG vào môi trường có tế bào trần để tạo các
lỗ thủng trên tế bào trần để giúp cho DNA tái tổ hợp
xâm nhập vào hệ gen của tế bào.
3.1.5. Phương pháp vi tiêm
* Nguyên lý
- Tạo DNA tái tổ hợp
- Tạo tế bào trần.
- Tiêm trực tiếp DNA tái tổ hợp vào nhân tế bào qua pipet

thủy tinh đặc biệt.


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

3.1.6. Phương pháp chuyển gen qua ống phấn
Phương pháp này mới áp dụng được ở cây lúa.
* Nguyên lý
Sử dụng ống mao quản có đường kính 0,2 mm để đưa DNA
tái tổ hợp vào cây theo đường ống phấn của bầu nhụy.
3.2. Phương pháp chuyển gen gián tiếp
3.2.1. Chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium
Agrobacterium có đặc điểm:
- Gây bệnh khối u thân cây.
- Dễ xâm nhiễm vào tế bào thực vật qua vết trầy xước.
- Có plasmid - Ti.


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Hình 3: Ảnh plasmid - Ti


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Plasmid - Ti có kích thước khoảng 200kb, có 4 vùng:
- Vùng A (T-DNA): có hệ gen gây khối u và hệ gen mã
hóa cho một số enzyme (Opine).
- Vùng B: liên quan đến sự tái sinh.
- Vùng C: liên quan đến sự tiếp hợp.

- Vùng D (vùng độc): chứa các gen virulence có vai trò
chuyển T - DNA vào hệ gen nhân của tế bào thực vật.
Sử dụng plasmid - Ti thiết kế vector chuyển gen.
* Các loại vector dựa trên plasmid - Ti:
- Vector liên hợp: có sự kết hợp của 2 loại plasmid:
+ Plasmid - Ti đã được loại bỏ vùng gây khối u.
+ Plasmid trung gian có đoạn tương đồng với phần bị loại
bỏ trên plasmid - Ti


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Hình 4: Sơ đồ các hệ thống vector liên hợp


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Hình 5. Vectơ liên hợp pGV 3850 và vectơ trung gian pGV 1103


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Hình 6. Sơ đồ hệ thống vectơ nhị thể


liệu chia sẻ
Vectơ nhịTàitheerpBin
19 tại:
( dowWw.SinhHoc.edu.vn
Binvan thiết kế)

- Plasmid thứ nhất có nguồn gốc từ pUC 19 của E.Coli
- Plasmid thứ hai là plasmid - Ti chỉ còn lại vùng gen
Vir.

Hình 7. Vectơ nhị thể pBin 19


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

3.2.2. Chuyển gen nhờ virus
* Virus cần đảm bảo yêu cầu:
- Hệ gen phải là DNA
- Có khả năng chuyển từ tế bào này sang tế bào khác
ở vách tế bào.
- Có khả năng mang được DNA mới.
- Không gây hại cho thực vật
* Ưu điểm:
- Virus dễ nhập và lây lan trong cơ thể thực vật.
- Virus có thể mang đoạn DNA lớn.


sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn
4. Thành Tài
tựuliệu
củachia
kỹ thuật
chuyển gen
4.1. Tạo vi sinh vật chuyển gen
* Mục đích:
Tạo các vi sinh vật có thể sản xuất các sản phẩm mong

muốn.
* Ví dụ:
- Tạo chủng vi khuẩn E.Coli sản xuất insulin của người.
- Tạo chủng vi khuẩn E.Coli sản xuất somatostatin.
- Tạo nấm men chuyển gen.
4.2. Tạo động vật chuyển gen
- Dùng làm mô hình thí nghiệm.
- Dùng để sản xuất protein số lượng lớn.
- Dùng để tạo chủng mang đặc tính quý.
- Tạo giống động vật có năng suất cao.


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Hình 8. Quy trình tạo giống
bò chuyển gen sản xuất
r-protein của người
A.Phương pháp vi tiêm
B.Phương pháp chuyển
gen đã cải tiến.


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

4.3. Tạo thực vật chuyển gen
* Mục đích:
- Tạo cây kháng thuốc diệt cỏ, virus, côn trùng.
- Tạo cây trồng sản xuất protein với hàm lượng và
chất lượng cao.
- Tạo cây trồng có đặc tính quý (chịu hạn, mặn,

rét ...)
- Tạo cây trồng sản xuất các hợp chất đặc biệt
- Tạo giống hoa nhiều màu sắc.


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

Hình 9. Cà chua chuyển gen
Hình 10. Lúa chuyển gen
A.Giống lúa chuyển gen
tổng hợp β-caroten.
B.Giống lúa bình
thường.


Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn

5. Hạn chế của kỹ thuật chuyển gen
- Các gen chưa được phân lập và nghiên cứu nhiều.
- Quy trình chuyển gen chưa được tối ưu và hoàn
thiện.
- Phương pháp biểu hiện gen sau khi biến nạp chưa
được hoàn chỉnh.
- Kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào và tái sinh cây chuyển
gen còn hạn chế.
- Sinh vật chuyển gen còn nhiều tranh cãi và phản
đối của các nhà sinh học trên thế giới (lo ngại về
sức khỏe, môi trường, kinh tế vv…)

Tài liệu chia sẻ tại: wWw.SinhHoc.edu.vn