CHUYÊN đề ỨNG DỤNG DI TRUYỀN học

Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC
PHẦN I: MỞ ĐẦU
Chưa bao giờ mà những vấn đề về Di truyền học lại nóng như hiện nay kể cả trên các diễn
đàn cũng như thực tế cuộc sống. Đặc biệt những vấn đề về Ứng dụng của Di truyền học vào chọn
tạo giống cũng trở nên bức thiết hơn bao giờ hết. Những nội dung di truyền học mà chúng ta đã biết
là thành tựu của cả thế giới trong một thời gian dài. Suy cho cùng, những thành tựu này là để con
người hiểu rõ về thiên nhiên hơn, qua đó tận dụng tối đa nguồn lực tự nhiên để con người có được
cuộc sống tốt hơn. Có nghĩa là phục vụ cho con người. Từ mục đích đó, ta thấy, các thành tựu về di
truyền được chia thành 2 mảng:
- Phục vụ cho việc sản xuất ra những sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con
người trong cuộc sống.
- Phục vụ cho việc chăm sóc sức khỏe của con người, đảm bảo vốn gen của loài người được
trọn vẹn và hoàn hảo nhất (có thể).
Ứng dụng của di truyền học được thể hiện trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó bao
gồm các nguyên tắc ứng dụng và các thành tựu đã đạt được trong lĩnh vực Di truyền học ứng dụng.
Các ứng dụng chủ yếu bao gồm:


Tạo giống bằng nguồn biến dị tổ hợp.



Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến.



Tạo giống bằng công nghệ tế bào.



Tạo giống bằng công nghệ gen.

Trong chương trình sinh học phổ thông, số tiết về Ứng dụng di truyền còn hạn chế, kiến thức
giáo khoa sơ sài, chưa đi sâu khai thác bản chất vấn đề, các câu hỏi ở mức đơn giản và bài tập gần
như không có tài liệu đề cập nên học sinh thường gặp lung túng trong học và ôn luyện. Xuất phát từ
thực tế trên chúng tôi lựa chọn chuyên đề: “Ứng dụng Di truyền học vào chọn giống”
Tuy nhiên do thời gian soạn thảo ngắn, trình độ hạn chế cho nên chuyên đề không tránh khỏi
sai sót, chúng tôi rất mong nhân được sự đóng góp nhiệt tình của các thầy cô giáo và các bạn đồng
nghiệp để chuyên đề này được hoàn thiện hơn.

Page 1


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

PHẦN II: NỘI DUNG
A. LÝ THUYẾT CƠ BẢN
I. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CHỌN GIỐNG
GIỐNG: là một tập hợp cá thể sinh vật do con người chọn tạo ra, có phản ứng như nhau trước

cùng 1 điều kiện ngoại cảnh, có những đặc điểm di truyền đặc trưng, chất lượng tốt, năng suất cao
và ổn định; thích hợp với điều kiện khí hậu, đất đai, kĩ thuật sản xuất nhất định.
NHIỆM VỤ CỦA NGHÀNH CHỌN GIỐNG : là cải tiến các giống hiện có, tạo giống mới có
năng suất cao phẩm chất tốt nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng tăng của sản xuất và đời sống.
Trong sản xuất nông nghiệp, giống là yếu tố căn bản nhất vì giống quyết định mức phản ứng (hay
giới hạn năng suất của giống). Muốn có nhiều giống thỏa mãn những nhu cầu ngày càng cao và phức
tạp của con người, lẽ dĩ nhiên phải cần tạo ra nhiều biến dị, làm nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn
lọc giống, trong đó biến dị di truyền đương nhiên là nguồn nguyên liệu quan trọng nhất.
QUI TRÌNH TẠO GIỐNG MỚI: gồm 3 bước cơ bản:

- Tạo nguồn nguyên liệu (biến dị di truyền): đột biến, biến dị tổ hợp, ADN tái tổ hợp.
- Chọn lọc biến dị di truyền có kiểu gen mong muốn.
- Tạo dòng thuần, sau đó có thể dùng dòng thuần cho nhiều mục đích khác nhau.
Từ qui trình cơ bản trên ta thấy các qui trình khác nhau chủ yếu ở nguồn biến dị di truyền:
NGUỒN NGUYÊN LIỆU CỦA CHỌN GIỐNG: Nguyên liệu cho quá trình chọn giống được tạo
ra từ nguồn biến dị tổ hợp, đột biến và ADN tái tổ hợp
- Nguồn gen tự nhiên: có nguồn gốc hoàn toàn từ tự nhiên có nguồn gốc từ các động thực vật
hoang dã
Đặc điểm của giống vật nuôi có nguồn gốc từ tự nhiên là những nhóm sinh vật được hình thành
ở một địa phương bất kì có khả năng thích nghi cao với điều kiện môi trường ở địa phương đó

Lợi ích: Có sẵn trong tự nhiên, không phải mất tiền của và công sứ c để tạo ra; thích nghi tốt
với môi trường sống của chúng.
- Nguồn gen nhân tạo: do con ngưới chủ động tạo ra để phục vụ nhu cầu sản xuất và sinh hoạt
của con người .
Được tạo ra thông qua quá trình đột biến và lai tạo
Lợi ích: Tạo ra nguồn gen phong phú, đa dạng và phù hợp với nhu cầu của con người.
Quá trình lai tạo để tạo giống lợn Waton Mochibuta ở trang trại Global Pig Farm ở Nhật Bản

Page 2


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

Hình. Nguồn gen nhân tạo
PHƯƠNG PHÁP TẠO NGUỒN NGUYÊN LIỆU CHO CHỌN GIỐNG:

Các phương pháp tạo nguồn nguyên liệu gồm :
+ Lai hữu tính: tạo ra vô số biến dị tổ hợp
+ Gây đột biến: tạo ra các đột biến di truyền.

+ Công nghệ tế bào:
+ Công nghệ gen: tạo ra ADN tái tổ hợp

II. CHỌN TẠO GIỐNG QUA LAI HỮU TÍNH

1. Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp
– Tổ hợp gen mới luôn được hình thành trong sinh sản hữu tính tạo nên các biến dị tổ hợp vô
cùng phong phú, làm nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc.
– Giống thuần chủng được định nghĩa là giống có đặc tính di truyền ổn định qua nhiều thế hệ.
Suy rộng từ định nghĩa này, thì giống thuần chủng đơn giản là giống có kiểu gen đồng hợp.
1.1 Khái niệm biến dị tổ hợp
Biến di tổ hợp là biến dị xuất hiện do sự tổ hợp vật chất di truyền của bố mẹ trong quá trình
sinh sản hữu tính.
Biến di tổ hợp xuất hiện thông qua quá trình giao phối
Biến dị tổ hợp là nguồn nguyên liệu phong phú cho chọn giống và tiến hóa.
1.2 Cơ sở tế bào học của biến dị tổ hợp
- Quá trình phát sinh giao tử: do sự phân li và tổ hợp của các cặp NST tương đồng trong
giảm phân hình thành nhiều tổ hợp gen khác nhau trong giao tử đực và giao tử cái.
- Quá trình thụ tinh: do sự kết hợp ngẫu nhiên giữa các giao tử đực và cái qua thụ tinh hình
thành nhiều tổ hợp gen khác nhau ở thế hệ con cháu.
- Hoán vị gen: do bắt chéo trao đổi đoạn ở kì đầu I giảm phân dẫn đến tái tổ hợp gen giữa
từng cặp NST tương đồng.

Page 3


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

* Các gen nằm trên các NST khác nhau sẽ phân li độc lập với nhau, nên các tổ hợp gen mới
luôn được hình thành trong sinh sản hữu tính.

1.3 Các bước tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp
Bước 1: Tạo các dòng thuần khác nhau về những đặc tính cũ.
Bước 2: Lai giống và chọn các tổ hợp gen mong muốn
Bước 3: Tự thụ hoặc giao phối gần để tạo ra các giống thuần chủng mới

Cần chú ý về các dòng thuần khác nhau trong bước 1 và những dòng thuần khác nhau trong
bước 2. Nếu để ý, chúng ta sẽ thấy kết quả của phương pháp này là tạo ra những dòng thuần khác
với dòng thuần của bố mẹ.

1.4 Thành tựu giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp:
Giống lúa VX83 là kết quả của phép lai giữa giống lúa X1(NN75-10): năng suất cao, chống
bệnh bạc lá, không kháng rầy, chất lượng gạo trung bình với giống lúa CN2 (IR 197446 – 11 – 33):
năng suất trung bình, ngắn ngày, kháng rầy, chất lượng gạo cao
VX83: năng suất cao, ngắn ngày, kháng rầy – chống bệnh bạc lá, chất lượng gạo cao,…

Page 4


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

1.5 Ưu-Nhược điểm:
Ưu điểm: Đơn giản dễ thực hiện, không đòi hỏi kỹ thuật cao. Có thể dự đoán được kết quả
dựa trên các QL di truyền.
Nhược điểm:
- Mất nhiều thời gian và công sức để chọn lọc và đánh giá từng tổ hợp gen.
- Khó duy trì những tổ hợp gen ở trạng thái thuần chủng vì sự phân li trong giảm phân và
quá trình đột biến thường xuyên xảy ra.
2. Tạo giống lai có ưu thế lai cao:
2.1 Khái niệm ưu thế lai
Ưu thế lai là hiện tượng con lai có năng suất, sức chống chịu, khả năng sinh trường và phát

triển vượt trội so với các dạng bố mẹ hoặc so với dạng trung bình của bố mẹ.
Đặc điểm của ưu thế lai
Ưu thế lai thể hiện rõ nhất ở F1 sau đó giảm dần qua các thế hệ
Ưu thế lai cao nhất thể hiện ở lai khác dòng.
2.2 Giả thuyết về cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai
Cơ sở di truyền của ưu thế lai: có nhiều giả thuyết khác nhau, trong đó giả thuyết siêu trội là
được chấp nhận hơn cả.
Nội dung giả thuyết này: trạng thái dị hợp về nhiều cặp gen sẽ giúp con lai có kiểu hình
vượt trội so với bố mẹ ở trạng thái đồng hợp tử.
Ví dụ: P: AAbbDDee (2 tính trạng trội) x aaBBddEE (2 tính trạng trội) → AaBbDdEe (4
tính trạng trội)  Kiểu gen dị hợp có sức sống, sức sinh trưởng phát triển ưu thế hơn hẳn dạng đồng
hợp trội và đồng hợp lặn.
Có thể tóm tắt giả thuyết này như sau AA < Aa > aa.

Giải thích hiện tượng ưu thế lai bằng thuyết siêu trội:
- Mỗi alen của một gen thực hiện chức năng riêng của mình; ở trạng thái dị hợp thì chức
năng của cả 2 gen đều được biểu hiện.
- Mỗi alen của gen có khả năng tổng hợp riêng ở những môi trường khác nhau, do vậy kiểu
gen dị hợp có mức phản ứng rộng hơn.
- Cả 2 alen ở trạng thái đồng hợp sẽ tạo ra số lượng một chất nhất định quá ít hoặc quá nhiều
c òn ở trạng thái dị hợp tạo ra lượng tối ưu về chất này.

Page 5


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

- Qua lai giống, người ta thấy con lai sinh ra một chất mà không thấy ở cả bố và mẹ thuần
chủng, do đó cơ thể mang gen dị hợp được chất này kích thích phát triển.
Ưu thế lai biểu hiện rõ nhất trong lai khác dòng vì: trong mỗi dòng thuần các gen đều ở

trạng thái đồng hợp tử, nên ở F1 đại bộ phận các gen đều ở trạng thái dị hợp, khi đó các gen trội
(phần lớn quy định các tính trạng tốt) được biểu hiện, vì vậy F1 có ưu thế lai cao, có độ đồng đều
cao về phẩm chất và năng suất.
Ưu thế lai thể hiện rõ nhất ở F1 và giảm dần qua các thế hệ vì tỉ lệ kiểu gen dị hợp trong
quần thể cao nhất ở F1, các thế hệ sau tỉ lệ kiểu gen dị hợp giảm dần nên ưu thế lai cũng giảm dần.
Thường không sử dụng con lai F1 làm giống vì: ưu thế lai sẽ giảm dần qua các thế hệ. Để
sử dụng tốt, người ta thường dùng cách lai duy trì – sử dụng một cặp lai đã có hiệu quả để sản xuất
qua nhiều thế hệ, sau đó thay thế hoàn toàn bằng một cặp lai khác.
Khó khăn: Không phải lúc nào lai 2 dòng thuần khác nhau cũng cho ưu thế lai. Điều này
phụ thuộc vào sự tương tác giữa các gen trong tổ hợp gen, sự tương tác giữa những gen cùng và
khác alen, và cả vị trí của gen (trên nhiễm sắc thể thường hay giới tính, nằm trong nhân hay ngoài tế
bào chất v.v…).
Khắc phục: phải lai nhiều tổ hợp lai khác nhau để tìm ra tổ hợp lai cho ưu thế lai cao nhất.
2.3 Phương pháp tạo ưu thế lai
Lai khác dòng đơn: Tự thụ phấn liên tục qua 5-7 thế hệ để tạo ra các dòng thuần. Lai 2
dòng thuần khác nhau sẽ được dạng ưu thế lai khác dòng A B C
Lai khác dòng kép: Nhiều khi lai khác dòng không cho ưu thế lai. Nhưng khi dùng con lai
thuộc các dòng lai khác nhau cho lai với nhau lại cho ưu thế lai.
Để tạo ra giống lai mới có đặc tính tốt của nhiều dòng thường dùng ghép lai khác dòng kép gồm
nhiều dạng khởi đầu tham gia.
Lai thuận và lai nghịch: để tìm khả năng gen đó nằm trên nhiễm sắc thể thường, nhiễm sắc
thể giới tính hay do gen nằm ngoài tế bào chất. Ưu thế lai phụ thuộc vào cả đặc tính của tế bào chất.
Vì vậy, phép lai thuận và lai nghịch cho hiệu quả ưu thế lai không giống nhau lai thuận và lai nghịch
để xác định xem hướng lai nào tạo ra cá thể lai có giá trị nhất.
2.4 Biện pháp duy trì và củng cố ưu thế lai
Đối với cây trồng có thể sử dụng sinh sản sinh dưỡng thay thế cho sinh sản hữu tính.
Ở vật nuôi, ưu thế lai được duy trì, củng cố bằng lai luân phiên, con lai tạo ra trong mỗi thế
hệ được lần lượt cho lai trở lại với dạng bố, mẹ ban đầu.
2.5 Ứng dụng của ưu thế lai
Là phép lai giữa hai dòng thuần chủng khác nhau rồi dùng con lai F1 làm mục đích kinh tế

(để làm sản phẩm) không làm giống.
2.6 Ưu-Nhược điểm:
Ưu điểm: Nhanh chóng chọn được dạng F1 cho ƯTL cao.
Nhược điểm:
- Tốn nhiều thời gian và công sức trong viếc xác định tổ hợp cho ƯTL.
- UTL khó duy trì qua các thế hệ
III. TẠO GIỐNG MỚI BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN

1. Khái niệm đột biến sinh học
- Đột biến là những biến đổi bất thường trong vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (ADN,
gen) hoặc cấp độ tế bào (nhiễm sắc thể), dẫn đến sự biến đổi đột ngột của một hoặc một số tính
trạng, những biến đổi này có tính chất bền vững và có thể di truyền cho các đời sau.
Page 6


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

- Đột biến là quá trình xảy ra đột ngột, riêng rẽ, ngẫu nhiên, không định hướng ở cơ thể sống
trong điều kiện tự nhiên.
- Đa số là đột biến gen lặn và có hại, một số ít có lợi và có ý nghĩa rất lớn đối với quá
trình tiến hóa và chọn giống.
2. Phương pháp tạo đột biến
Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến là phương pháp sử dụng các tác nhân đột biến
nhằm làm thay đổi vật liệu di truyền của sinh vật để phục vụ cho lợi ích con người. Có 3 hướng:
- Tạo đột biến bằng việc sử dụng các tác nhân vật lí
- Tạo đột biến bằng các tác nhân hóa học
- Tạo giống bằng phương pháp sốc nhiệt
3. Cơ sở khoa học của chọn giống bằng phương pháp đột biến
- Mỗi một kiểu gen nhất định của một giống chỉ cho một năng suất nhất định. Trong điều
kiện nuôi trồng tối ưu thì thì mỗi giống chỉ cho một năng suất tối đa nhất định (mức phản ứng của

kiểu gen).
- Để thu được năng cao hơn thì phải thay đổi vật chất di truyền của giống do đó ta sử dụng
các tác nhân vật lí, hóa học tác động vào bộ máy di truyền để gây đột biến.
4. Đối tượng áp dụng
- Vi sinh vật: Phương pháp tạo giống sinh vật bằng gây đột biến đặc biệt hiệu quả vì tốc độ
sinh sản của chúng rất nhanh nên chúng nhanh chóng tạo ra các dòng đột biến
- Thực vật: Phương pháp gây đột biến được áp dụng đối với hạt khô, hạt nảy mầm, hoặc
đỉnh sinh trưởng của thân, cành, hay hạt phấn, bầu nhụy của hoa.
- Động vật: Phương pháp gây đột biến nhân tạo chỉ được sử dụng hạn chế ở một số nhóm
động vật bậc thấp, khó áp dụng cho các nhóm động vật bậc cao vì cơ quan sinh sản của chúng nằm
sâu trong cơ thể nên rất khó xử lý. Chúng phản ứng rất nhạy và dễ bị chết khi xử lý bằng các tác
nhân lí hóa.
5. Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến: gồm 3 bước
Bước 1- Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến thích hợp.
Bước 2- Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn.
Bước 3- Tạo dòng thuần chủng
5.1. Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến
Sử dụng tác nhân vật lí
Loại tác
nhân

Cơ chế tác động

Đối tượng

Cách sử dụng

Page 7

Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

Các loại tia Kích thích và iôn hóa các nguyên tử khi
phóng xạ chúng đi xuyên qua các mô sống. Các
(tia X, tia phân tử ADN, ARN trong tế bào chịu tác
gama, tia động trực tiếp của các tia phóng xạ hoặc
bêta, chùm chịu tác động gián tiếp của chúng qua quá
nơtrôn...) trình tác động lên các phân tử nước trong
tế bào (đặc biệt là các gốc OH- và
H2O2 sinh ra có tác dụng ôxi hóa rất
mạnh) làm thay đổi cấu trúc phân tử
ADN gây ra đột biến gen và đột biến
NST.
Tia tử
ngoại

Nhiệt độ

Không có khả năng xuyên sâu và ion hóa
các nguyên tử mà chỉ có khả năng kích
thích, nhưng khi được tế bào hấp thu nó
cũng gây ra đột biến gen và đột biến NST.

Tác động vào hạt khô,
hạt nảy mầm, hoặc đỉnh
sinh trưởng của thân,
cành, hay hạt phấn, bầu
nhụy của hoa gây ra đột
biến gen và đột biến
NST.

Chiếu xạ với cường
độ và liều lượng
thích hợp lên đỉnh
sinh trưởng của
thân, cành hoặc hạt
phấn, bầu nhụy, mô
thực vật nuôi cấy.

Các tế bào vi sinh vật,
bào tử hoặc hạt phấn ở
thực vật để gây đột biến
gen và đột biến NST.

Tăng giảm nhiệt độ đột ngột (sốc nhiệt) Gây đột biến gen và đột Thay đổi nhiệt đôi
làm cơ chế nội cân bằng của cơ thể không biến nhiễm sắc thể
môi trường cách
khởi động kịp gây chấn thương bộ máy di
đột ngột
truyền

Sử dụng tác nhân hóa học
Loại tác
nhân

Cơ chế tác động

Đối tượng và cách sử dụng

5BU (5brôm Thay thế T, chuyển đổi cặp A-T thành Thực vật :

uraxin)
* Ngâm hạt khô hay hạt đang nảy mầm trong
G-X qua nhân đôi ADN: A-T  Adung dịch có nồng độ hóa chất thích hợp
5BU  G-5BU  G-X.
* Tiêm dung dịch hóa chất vào bầu nhụy,
Etyl metal Gây đột biến thay thế cặp G-X thành hoặc quấn bông có tẩm hóa chất vào điểm sinh
sunfonat cặp A-T
trưởng ở thân, chồi cây.
(EMS)
*Quấn bông tẩm hóa chất vào đỉnh sinh trưởng
NMU
Acridin

Cônsixin

Thay thế G –X thành X- G hoặc A-T

của thân hoặc chồi
* Dùng hóa chất dạng hơi để phun

Gây đột biến mất hoặc thêm cặp Nu,
nếu được chèn vào mạch khuôn cũ gây Động vật :
đột biến thêm cặp Nu
Dùng hóa chất tác dụng lên tinh hoàn, buồng
trứng.
Rối loạn hình thành thoi vô sắc dẫn
đến rồi loạn phân li cặp nhiễm sắc thể

5.2. Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn
Khi trong quần thể giống xuất hiện các đột biến, dựa vào những đặc điểm có thể nhận biết để

tách các cá thể mang đột biến có lợi ra khỏi quần thể giống.

Page 8


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

5.3. Tạo dòng thuần chủng
Sau khi nhận biết được thể đột biến mong muốn, ta cho chúng sinh sản để nhân lên thành
dòng thuần chủng theo đột biến tạo được.
6. Thành tựu:
6.1 Trong chọn giống thực vật
- Hướng tạo thể đa bội được chú trọng nhiều đối với các giống cây trồng thu hoạch chủ yếu
về thân, lá, củ như cây lấy gỗ, cây lấy sợi, cây rau...
Ví dụ: Rau muống 4n có lá và thân to, sản lượng 30 tạ/ha. Dương liễu 3n lớn mạnh, cho gỗ
tốt, dưa hấu, nho tam bội không hạt; dâu tằm tứ bội
- Xử lý giống lúa Mộc Tuyền bằng tia gama tạo ra giống lúa MT1 chín sớm, cây thấp và
cứng, chịu phân, chịu chua, năng suất tăng 15-25%. Lai giống có chọn lọc giữa 12 dòng đột biến từ
giống ngô M1 tạo thành giống ngô DT6 chín sớm, năng suất cao, hàm lượng prôtêin tăng 1,5%, tinh
bột giảm 4%.
- Táo gia lộc xử lí NMU → táo má hồng cho năng suất cao

Hình. Đột biến thân lùn ở lúa
6.2 Trong chọn giống vi sinh vật
Tạo được chủng nấm penicilium đột biến có hoạt tính penicilin tăng gấp 200 lần dạng ban
đầu. Tạo được chủng vi khuẩn đột biến có năng suất tổng hợp lizin cao gấp 300 lần dạng ban đầu.
Trên nấm men, vi khuẩn, người ta đã chọn tạo được các thể đột biến sinh trưởng mạnh để sản
xuất sinh khối chọn được những chủng vi sinh vật không gây bệnh, đóng vai trò một kháng nguyên,
gây miễn dịch ổn định cho kí chủ chống loài vi sinh vật đó, trên nguyên tắc này đã tạo được những
vacxin phòng bệnh cho người và gia súc.

6.2 Trong chọn giống vật nuôi:
Phương pháp gây đột biến chỉ được sử dụng hạn chế ở một số nhóm động vật thấp, khó áp
dụng cho các nhóm động vật bậc cao do chúng phản ứng rất nhạy và dễ bị chết khi xử lí bằng các
tác nhân lí hóa.
7. Ưu – Nhược điểm:
Ưu điểm:
- Nhanh chóng tạo được sự đa dạng của các thể đột biến.

Page 9


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

- Có hiệu quả cao đối với Vi sinh vật.
Nhược điểm:
- Đòi hỏi trang thiết bị hiện đại, trình độ kỹ thuật cao và sự bảo đảm an toàn, nghiêm
ngặt đối với các tác động xấu lên môi trường.
- Khó dự đoán kết quả do đột biến vô hướng.
IV. TẠO GIỐNG MỚI BẰNG CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

1. Khái niệm về công nghệ tế bào:
Công nghệ tế bào là quy trình để tạo ra những tế bào có kiểu nhân mới, từ đó tạo ra cơ thể
với những đặc điểm mới, hoặc hình thành cơ thể mới không bằng sinh sản hữu tính mà thông qua sự
phát triển của tế bào xô ma nhằm nhân nhanh các giống vật nuôi, cây trồng.
Công nghệ tế bào gồm 3 bước là:
Bước 1: Tách các tế bào từ cơ thể động vật hay thực vật
Bước 2: Nuôi cấy tế bào trong môi trường nhân tạo để hình thành mô sẹo
Bước 3: Dùng hoocmon sinh trưởng kích thích mô sẹo phân hóa thành các cơ quan hoặc tạo
thành cơ thể hoàn chỉnh.
2. Cơ sở di truyền

Cơ sở khoa học của phương pháp nhân giống bằng công nghệ tế bào là tính toàn năng của
của tế bào sinh vật
Mỗi tế bào trong cơ thể sinh vật dều được phát sinh từ hợp tử thông qua quá trình phân bào
nguyên nhiễm. Điều đó có nghĩ là bất kì tế bào nào của thực vật như rễ, thân, lá… ở thực vật đều
chứa thông tin di truyền cần thiết của một cơ thể hoàn chỉnh và các tế bào đều có khả năng sinh sản
vô tính để tạo thành cây trưởng thành.
3. Tạo giống bằng công nghệ tế bào
3.1 Tạo giống bằng công nghệ tế bào ở thực vật
Bao gồm các phương pháp: Nuôi cấy hạt phấn, nuôi cấy tế bào thực vật in vitrô tạo mô sẹo,
chọn dòng tế bào xôma có biến dị và dung hợp tế bào trần.
3.1.1 Công nghệ nuối cấy hạt phấn
Tạo dòng thuần lưỡng bội từ dòng đơn bội dựa trên đặc
tính của hạt phấn là có khả năng mọc trên môi trường nhân tạo
thành dòng đơn bội và tất cả các gen của dòng đơn bội được
biểu hiện ra kiểu hình cho phép chọn lọc invitro (trong ống
nghiệm) những dòng có đặc tính mong muốn.
Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các dòng thuần
chủng; tính trạng chọn lọc được sẽ rất ổn định.
Lưu ý: Dùng để chọn các cây có đặc tính chống chịu
hạn, chịu lạnh, chịu mặn, kháng thuốc diệt cỏ...
3.1.2 Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo
Ưu điểm của phương pháp này là nhân nhanh giống cây trồng quý - hiếm và sạch bệnh, tạo
ra nhiều cá thể mới có kiểu gen giống với cá thể ban đầu .
Ứng dụng : Nhân nhanh các giống cây có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với điều
kiện sống và duy trì ưu thế lai

Page 10


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

3.1.3 Dung hợp tế bào trần
Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp dung hợp tế bào trần

Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các cây lai khác loài mang đặc điểm của cả 2 loài
nhưng không cần phải trải qua sinh sản hữu tính, tránh hiện tượng bất thụ của con lai.
Thành tựu tạo ra giống mới từ phương pháp dung hợp tế bào trần

Sơ đồ tạo cây lai pomato
3.1.4 Chọn dòng tế bào xô ma có biến dị
Quy trình tạo giống mới từ chọn dòng tế bào xô ma có biến dị

Page 11


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

Ưu điểm là tạo các giống cây trồng mới, có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban
đầu
Phương pháp này tạo ra các giống mới dựa vào hiện tượng đột biến gen và biến dị số lượng
NST tạo thể lệch bội khác nhau
Tiêu chí
phân biệt

Nuôi cấy hạt phấn

Nguồn
nguyên
liệu

Hạt phấn (n) hay noãn
chưa thụ tinh

Nuôi cấy tế bào thực vật Chọn dòng tế bào
in vitrô tạo mô sẹo
xôma có biến dị
Tế bào (2n)

Tế bào (2n)

Lai tế bào sinh
dưỡng
Tế bào 2n của hai
loài

- Nuôi cấy hạt phấn hay Nuôi trên môi trường Nuôi trên môi Tạo tế bào trần,
noãn trong ống nghiệm nhân tạo; tạo mô sẹo; trường nhân tạo; cho dung hợp hai
→ cây đơn bội.
bổ sung hoocmôn kích chọn lọc các dòng khối nhân và tế bào
thích sinh trưởng cho tế bào có đột biến chất thành một,
Quy trình - Từ tế bào đơn bội
tiến hành nuôi trong ống nghiệm phát triển thành cây gen và biến dị số nuôi trong môi
lượng NST khác trường nhân tạo
→ mô đơn bội → gây trưởng thành.
nhau.
cho
phát triển
lưỡng bội hóa → cây
thành cây lai.
lưỡng bội hoàn chỉnh.

Lai xa, lai khác loài
Cơ sở di
Dựa vào đột biến tạo thể song nhị
truyền
Tạo dòng thuần lưỡng Tạo dòng thuần lưỡng gen và biến dị số bội, không thông
của
bội từ dòng đơn bội.
bội.
lượng NST tạo thể qua lai hữu tính,
phương
lệch bội khác nhau. tránh hiện tượng
pháp
bất thụ của con lai.
- Nhân nhanh các giống Tạo ra các giống Tạo ra các giống
- Chọn được các dạng
cây trồng, vật nuôi.
cây trồng mới có mới mang đặc điểm
cây có các đặc tính tốt.
Ý nghĩa
- Giúp bảo tồn nguồn các kiểu gen khác của cả 2 loài mà
- Các dòng nhận được
gen của một số giống nhau của cùng một hữu tính khó có thể
đều thuần chủng .
giống ban đầu.
tạo ra được.
quý hiếm.
3.2 Tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật
Bao gồm các phương pháp: cấy truyền phôi, nhân bản vô tính bằng kỹ thuật chuyển nhân
3.2.1 Sản xuất vacxin tổng hợp bằng công nghệ tế bào:
- Nguyên tắc nuôi cấy tế bào tạo kháng thể cho sản xuất vacxin:

+ Sử dụng loại tế bào ung thư có dòng tế bào phân chia liên tục.
Page 12


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

+ Cho lai tế bào ung thư với tế bào động vật có vú có chức năng sản sinh kháng thể.
+ Nuôi cấy tế bào lai để chúng sinh sản liên tục, lâu dài, tạo ra khối lượng lớn kháng thể.
- Ưu điểm: Tạo kháng thể có độ tinh khiết tuyệt đối
3.2.2 Sản xuất vật nuôi bằng công nghệ tế bào:
Áp dụng công nghệ tế bào trong sản xuất vật nuôi chủ yếu là hình thức cấy truyền hợp tử và
nhân bản vô tính.
3.2.2.1 Cấy truyền phôi: còn gọi là công nghệ tăng sinh sản ở động vật. Sau khi phôi được lấy ra từ
động vật và trước khi khi cấy phôi vào động vật cần trải qua các bước sau:
- Bằng kĩ thuật chia tách phôi động vật thành hai hay nhiều phôi rồi cấy các phôi này vào tử
cung của các con vật khác nhau, có thể tạo ra được nhiều con vật có kiểu gen giống nhau.
- Phối hợp hai hay nhiều phôi thành một thể khảm.
- Làm biến đổi các thành phần trong tế bào của phôi khi mới phát triển theo hướng có lợi cho
con người.
3.2.2.2 Nhân bản vô tính: Điển hình cho kĩ thuật này là nhân bản thành công cừu Đôli (Dolly).
- Các bước tiến hành:
+ Tách tế bào tuyến vú của cừu cho nhân, nuôi trong phòng thí nghiệm
+ Tách tế bào trứng của cừu khác, loại bỏ nhân của tế bào này
+ Chuyển nhân của tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã bỏ nhân
+ Nuôi cấy trên môi trường nhân tạo để trứng phát triển thành phôi
+ Chuyển phôi vào tử cung của một cừu mẹ để nó mang thai
Cừu con sinh ra có kiểu hình giống hệt kiểu hình của cừu cho nhân tế bào.
- Ý nghĩa:
+ Nhân nhanh giống vật nuôi quý hiếm hoặc tăng năng suất trong chăn nuôi.

+ Tạo ra các động vật mang gen người nhằm cung cấp cơ quan nội tạng để thay
thế, ghép nội quan cho người bệnh.
Tiêu chí
phân biệt

Phương pháp cấy truyền phôi

Nguồn
- Phôi động vật
nguyên liệu

Phương pháp nhân bản vô tính
bằng kỹ thuật chuyển nhân (Cừu Dolli)
- Tế bào cho nhân và tế bào nhận nhân.

- Tách phôi làm hai hay nhiều phần, mỗi- Tách TB tuyến vú của cá thể cho nhân; tách
phần sau đó phát triển thành một phôi. TB trứng của cá thể khác và loại bỏ nhân.
+ Có thể phối hợp hai hay nhiều phôi  thể- Chuyển nhân của TB tuyến vú, TB trứng đã
loại bỏ nhân, nuôi cấy trên môi trường nhân tạo
khảm.
Quy trình
+ Làm biến đổi các thành phần của phôi  phát triển thành phôi.
khi mới phát triển theo hướng có lợi

- Cấy phôi và tử cung của vật làm mẹ 
- Cấy các phôi vào tử cung của các vật sinh con.
làm mẹ sinh con.
Cơ sở di
Nuôi cấy phôi: Phôi được tạo thành nhờ sự
Nuôi cấy phôi: Phôi được tạo thành nhờ

truyền của
phối hợp nhân của tế bào sinh dưỡng của vật
sự tham gia của tế bào sinh dục đực và
phương
cho nhân với TBC của tế bào trứng của vật
cái.
pháp
nhận.
Ý nghĩa

- Giúp nhân nhanh các giống vật nuôi có- Nhân nhanh các giống vật nuôi quý hiếm.
đặc tính quý.
- Cho phép tạo ra các giống động vật mang

Page 13


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

- Cải biến phẩm chất giống VN đáp ứng
gen người để ứng dụng trong lĩnh vực y học.
nhu cầu sản xuất.
V. TẠO GIỐNG MỚI BẰNG CÔNG NGHỆ GEN

1. Khái niệm công nghệ gen
Công nghệ gen là một quy trình công nghệ dùng để tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen
bị biến đổi hoặc có thêm gen mới, từ đó tạo ra cơ thể với những đặc điểm mới.
Công nghệ gen được thực hiện phổ biến hiện nay là kỹ thuật chuyển gen (tạo ra phân tử
ADN tái tổ hợp để chuyển gen từ tế bào cho sang tế bào nhận).
Kỹ thuật chuyển gen (kỹ thuật tạo ADN tái tổ hợp) là chuyển một đoạn ADN từ tế bào cho

sang tế bào nhận bằng nhiều cách khác nhau
2. Quy trình tạo ADN tái tổ hợp
2.1. Thành phần tham gia
Tế bào cho: là những tế bào chứa gen cần chuyển (vi khuẩn, thực vật, động vật)
Tế bào nhận: vi khuẩn, tế bào thực vật (tế bào chồi, mầm), tế bào động vật (như tế bào
trứng, phôi)
Enzyme: gồm enzym cắt giới hạn và enzyme nối
Enzyme cắt giới hạn (restrictaza), cắt hai mạch đơn của
phân tử ADN ở những vị trí nucleotid xác định
Enzyme nối: (ligaza), tạo liên kết phosphodieste làm liền
mạch ADN, tạo ADN tái tổ hợp
Thể truyền: (véc tơ chuyển gen): Là phân tử ADN có khả
năng tự nhân đôi, tồn tại độc lập trong tế bào và mang gen từ tế
bào này sang tế bào khác, thể truyền có thể là các plasmid, virut
hoặc một số NST nhân tạo như ở nấm men.
AND tái tổ hợp là một phân tử AND nhỏ được lắp giáp từ
các đoạn AND từ các phân tử khác nhau (thể truyền và gen cần
chuyển)
2.2 Các khâu cơ bản trong kĩ thuật chuyển gen.
2.2.1. Tạo ADN tái tổ hợp.
- Tách chiết thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào (phân lập gen).
- Xử lí bằng một loại enzim giới hạn để tạo ra cùng 1 loại đầu dính.
- Dùng enzim nối để gắn chúng tạo ADN tái tổ hợp
2.2.2. Đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận.
Dùng muối CaCl2 hoặc xung điện cao áp làm giãn màng sinh chất của tế bào để ADN tái tổ
hợp dễ dàng đi qua
2.2.3. Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp.
- Chọn thể truyền có các dấu chuẩn dễ nhận biết hoặc dùng gen “đánh dấu” hay gen “thông
báo”.

Page 14


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

- Bằng các kỹ thuật nhất định nhận biết được các tế bào có ADN tái tổ hợp dựa vào sản phẩm
đánh dấu

Hình. Công nghệ chuyển gen

Page 15


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

Hình. Qui trình tạo dòng vi khuẩn mang gen insulin người.
2.3 Các công cụ và kĩ thuật của công nghệ gen.
2.3.1. Vectơ tách dòng (thể truyền).
Đó là phương tiện chuyển gen, thường là các phân tử ADN nhỏ, cho phép gắn các gen
(ADN) ngoại lai, có khả năng tự sao chép, tồn tại độc lập trong tế bào chủ và đặc biệt phải mang tín
hiệu nhận biết trong tế bào đã mang vectơ tái tổ hợp.
Các loại vectơ tách dòng (thể truyền) thường dùng là : Plasmit (có nguồn gốc vi khuẩn),
Phage (có nguồn gốc virut), Cosmit (thể truyền lai, có cả thuộc tính của plasmit và phage), Tiplasmit (dùng để nhân dòng và chuyển gen ở thực vật), Các NST nhân tạo ...
Các thể truyền khác nhau về một số thuộc tính phân tử, loại tế bào chủ và kích thước tối đa
các đoạn ADN mà chúng có thể mang.
* Plasmit : Plasmit là những cấu trúc nằm trong tế bào chất của vi khuẩn. Tùy loài vi khuẩn, mỗi tế
bào chứa vài đến vài chục plasmit. Plasmit chứa ADN dạng vòng, có khả năng nhân đôi độc lập với
hệ gen của tế bào và trong một tế bào, mỗi loại plasmit thường có nhiều bản sao.
- Đặc điểm của các thể truyền có nguồn gốc từ E.coli plasmit :
+ Có một trình tự khởi đầu tái bản ADN (Ori). Trình tự này là thiết yếu để plasmit có thể tái

bản trong tế bào E. coli
+ Có một hoặc một số vị trí giới hạn đặc thù. Đây là điểm để cài các đoạn ADN (hoặc gen)
cần chuyển vào thể truyền.
+ Có một gen chỉ thị chọn lọc. Gen này biểu hiện như một gen trội, nhờ vậy nó giúp phân
biệt được dễ dàng tế bào E. coli mang ADN tái tổ hợp.
- Ưu điểm :
+ Cấu trúc tương đối đơn giản, kích thước nhỏ.
+ Dễ tinh sạch và phân tích sản phẩm ADN tái tổ hợp.

Page 16


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

+ Có thể nhân lên một số lượng lớn trong tế bào chủ với tốc độ nhanh, do vậy hiệu suất nhân
dòng cao.
- Nhược điểm :
+ Hiệu suất biến nạp ADN tái tổ hợp ở nhiều loại tế bào chủ (không phải là vi khuẩn) thấp.
+ Không mang được các đoạn ADN lớn (>10kb).
* Phage : Phần lớn các thể truyền phage có nguồn gốc từ ADN hệ gen của phage , phage M13.
- Ưu điểm :
+ Hiệu quả biến nạp ADN tái tổ hợp vào tế bào chủ thường cao hơn thể truyền plasmit (do
phage khả năng tự lây nhiễm, đóng gói phân tử ADN tái tổ hợp và giải phóng khỏi tế bào chủ).
+ Có thể chuyển gen hiệu quả vào cả tế bào vi khuẩn và một số tế bào sinh vật nhân thực.
+ Có thể mang được các đoạn ADN có kích thước lớn hơn thể truyền plasmit (tới  30kb)
+ Rất bền khi được bảo quản ở nhiệt độ 4oC. Các dòng virút mang ADN tái tổ hợp có thể bảo
quản một thời gian dài (nhiều năm) khi chưa có nhu cầu sử dụng.
- Nhược điểm :
+ Kích thước lớn (so với thể truyền plasmit) làn việc phân tích trình tự phức tạp hơn.
+ Số bản sao của phage trong mỗi tế bào chủ thường thấp hơn so với thể truyền plasmit.

* Ti-plasmit : Là một plasmit kích thước lớn ( 200kb) tìm thấy ở vi khuẩn Agrobacterium
tumefaciens gây nốt sần ở thực vật. Ti-plasmit là vectơ chuyển gen vào tế bào thực vật
* Các vectơ NST nhân tạo :
- NST nhân tạo nấm men (YAC): Là thể truyền có khả năng tự tái bản trong tế bào nấm men.
Cấu trúc gồm :
+ Đầu mút NST (TEL) có ở 2 đầu của mỗi vectơ. Cấu trúc đầu mút này là cần thiết để NST
có thể bền vững và ổn định trong tế bào nấm men.
+ Tâm động của nấm men (CEN). Trình tự này là thiết yếu để NST nhân tạo có thể phân li
chính xác về các tế bào con khi tế bào nấm men phân chia.
+ Mỗi vai của NST nhân tạo có một gen chỉ thị để phát hiện được tế bào nấm men mang
YAC.
+ Một trình tự khởi đầu tái bản. Trình tự này giúp vectơ có thể tái bản trong tế bào nấm men.
+ Một vị trí đa nhân dòng mang các trình tự nhận biết duy nhất của các enzim giới hạn được
dùng làm điểm gắn ADN cần nhân dòng.
- NST nhân tạo vi khuẩn (BAC): Được dùng để nhân dòng các đoạn ADN kích thước lớn đến
300kb trong tế bào E.coli. BAC chứa :
+ Một trình tự khởi đầu sao chép của một plasmit có trong tự nhiên
+ Một vị trí đa nhân dòng
+ Một gen chỉ thị chọn lọc
+ Ngoài ra còn có thêm một số trình tự chức năng khác .
* Cosmit :
- Là 1 vectơ nhân tạo gồm 1 phần có cấu trúc plasmit với hai đầu Cos của phage  giúp
vectơ có thể tự đóng gói thành phân tử ADN vòng sau khi được biến nạp vào tế bào chủ.
- Vectơ này có thể mang các đoạn ADN ngoại lai có kích thước lớn khoảng 40 - 50kb.
- Vectơ này vừa được thừa hưởng khả năng tự tái bản của plasmit vừa có khả năng tự đóng
gói của phage.

Page 17

Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

* Vectơ con thoi: Là nhóm vectơ vừa có khả năng tái bản trong tế bào vi khuẩn vừa có khả năng
biến nạp và biểu hiện chức năng trong các tế bào động vật có vú và các tế bào nhân thực khác. Nói
cách khác chúng có thể dùng để biến nạp vào hai hay nhiều loại tế bào chủ khác nhau.
2.3.2. Enzim cắt, enzim nối.
* Enzim cắt giới hạn (Restrictaza): Là các enzim có khả năng nhận biết một đoạn trình tự trên phân
tử ADN và cắt ADN ở những điểm đặc hiệu. Enzim cắt giới hạn chia làm 2 nhóm chính tùy thuộc
vào kiểu cắt ADN của chúng:
- Enzim cắt giới hạn đầu so le : Là enzim có khả năng nhận biệt đoạn trình tự nhưng lại cắt ở
các vị trí lệch nhau giữa 2 mạch đơn theo kiểu cắt chữ Z. Khi sử dụng enzim cắt giới hạn đầu so le
cắt 2 nguồn ADN tạo ra các đầu dính, từ đó có thể nối các đoạn ADN bị cắt lại với nhau.
- Enzim cắt giới hạn đầu bằng: Là enzim có khả năng nhận biết đoạn trình tự và cắt ngay tại
vị trí giới hạn đó để tạo đầu bằng nhau.
- Cần phải sử dụng enzim nối ligaza hoặc các đoạn nối chuyên dụng cho mỗi loại enzim.

* Enzim nối (Ligaza): Xúc tác phản ứng nối tạo liên kết photphodieste giữa hai nuclêôtit liên tiếp.
2.3.3. Tế bào chủ.
Mục đích là sử dụng bộ máy di truyền của tế bào chủ để sao chép ADN tái tổ hợp thành một
lượng lớn bản sao nên người ta thường dùng 2 loại tế bào chủ chính:
- Vi khuẩn E. coli: Dễ nuôi cấy, dễ thao tác, ít tốn kém lại sinh sản nhanh tạo dòng ADN tái
tổ hợp nhanh.
- Tế bào động vật, thực vật nuôi cấy hoặc tế bào nấm men. Loại tế bào chủ này thường dùng
vào các mục đích cụ thể.
2.4 Các phương pháp chuyển gen.
2.4.1. Chuyển gen trực tiếp.
Là phương pháp sử dụng các kĩ thuật như kĩ thuật siêu âm, kĩ thuật xung điện, vi tiêm, bắn
gen ... để nạp gen là vào tế bào chủ.
- Kĩ thuật siêu âm: Là kĩ thuật dùng máy siêu âm để đưa ADN ngoại lai xâm nhập vào bộ
gen tế bào trần của vật chủ.

Page 18


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

- Kĩ thuật xung điện : Là kĩ thuật sử dụng dòng điện cao áp khoảng 500V/cm với thời gian 45%o giây tạo các lỗ thủng trên tế bào trần làm cho gen lạ bên ngoài dễ xâm nhập vào bộ gen của tế
bào chủ.
- Kĩ thuật vi tiêm: Là kĩ thuật sử dụng một lượng nhỏ ADN (các gen) tiêm vào tế bào chủ
hoặc tiêm vào tế bào trứng đã thụ tinh ở giai đoạn phôi có 4-8 tế bào.
- Kĩ thuật bắn gen: Là kĩ thuật sử dụng sử dụng thiết bị bắn vi đạn mang gen cần chuyển
(súng bắn gen) vào bộ gen của tế bào chủ. Vi đạn là các hạt vonfram hoặc vàng trộn với gen cần
chuyển và phụ gia làm gen chuyển bao quanh vi đạn. Vi đạn được gắn vào đầu viên đạn lớn hơn, sau
đó được nạp vào súng bắn gen. Súng bắn gen có lưới thép mịn ở đầu nòng cho phép khi bắn thì viên
đạn lớn được giữ lại, còn vi đạn được bắn vào tế bào với gia tốc lớn ... Gen cần chuyển được bắn
vào có thể tái tổ hợp với bộ gen của tế bào chủ, tạo nên tế bào mang gen được chuyển, từ đó tạo ra
cơ thể chuyển gen.
2.4.2. Chuyển gen gián tiếp.
Là kĩ thuật chuyển gen (tải nạp) nhờ các nhân tố trung gian như vi khuẩn Agrobacterium
hoặc virút và phage.
- Chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium : Là phương pháp sử dụng vi khuẩn gây các khối
u ở thực vật. Vi khuẩn Agrobacterium chứa một plasmit lớn tạo nên khối u ở thực vật gọi là Tiplasmit. Cây bị nhiễm Agrobacterium qua vết xước thì vi khuẩn truyền một đoạn ADN của Tiplasmit có mang các gen sản sinh auxin, opin ... cho cây, làm cây hình thành khối u. Ti-plasmit được
biến đổi bằng cách loại bỏ gen gây khối u mà lại được gắn gen mới để chuyển gen vào cây trồng.
- Chuyển gen nhờ virút và phage : Là phương pháp sử dụng các virut (SV 40, BPV ...) hoặc
các phage (phage , phage M13) để chuyển gen vào vi khuẩn hoặc tế bào thực vật.
2.5 Ứng dụng công nghệ gen trong tạo giống biến đổi gen.
Thành tựu nổi bật nhất trong ứng dụng kĩ thuật di truyền 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. Công nghệ gen đã tạo ra các sinh vật biến đổi gen.
2.5.1. Khái niệm sinh vật biến đổi gen

Sinh vật biến đổi gen là sinh vật mà hệ gen của nó đã được con người làm biến đổi cho phù
hợp với lợi ích của mình
Sinh vật biến đổi gen có thể dược tạo ra theo các cách sau :
- Đưa thêm 1 gen lạ của 1 loài khác vào hệ gen (gọi là sinh vật chuyển gen)
- Làm biến đổi 1 gen đã có sẵn trong hệ gen
- Loại bỏ hoặc làm bất hoạt 1 gen nào đó trong hệ gen
2.5.2. Một số thành tựu tạo giống biến đổi 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.
2.5.2.1. Tạo động vật chuyển gen:
* Mục tiêu:
- Tạo nên giống mới có năng suất và chất lượng cao hơn
- Sinh vật biến đổi gen có thể được tạo ra dùng trong ngành công nghiệp dược phẩm (như
nhà máy sinh học sản suất thuốc cho con người)
* Phương pháp tạo động vật chuyển gen:
- Tách lấy trứng ra khỏi cơ thể sinh vật rồi cho thụ tinh trong ống nghiệm (hoặc lấy trứng đã
thụ tinh).
Page 19


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

- Tiêm gen cần chuyển vào hợp tử.
- Cấy hợp tử đã được chuyển gen vào tử cung của con vật để nó mang thai và sinh đẻ bình
thường.
- Nếu gen được chuyển gắn thành công vào hệ gen của hợp tử và phôi phát triển bình thường
thì sẽ cho ra đời 1 sinh vật biến đổi gen (chuyển gen)
* Thành tựu:
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.
2.5.2.2. Tạo giống cây trồng biến đổi gen:
* Mục tiêu:
- Tạo giống cây trồng kháng sâu hại
- Tạo giống cây chuyển gen có đặc tính quí
- Tạo giống cây biến đổi gen có sản phẩm được bảo quản tốt hơn.
*Phương pháp:
- Tạo ADN tái tổ hợp: tách thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào.
- Xử lí plasmit và ADN chứa gen cần chuyển bằng enzim cắt restrictaza.
- Nối đoạn vừa cắt vào plasmit nhờ enzim ligaza.
- Tái sinh cây từ tế bào nuôi cấy  cây có đặc tính mới
* Thành tựu 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:

Page 20


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

+ 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 beta- carôten.
+ Chuyển gen trừ sâu từ vi khuẩnbông vải  giống mới kháng sâu hại.
2.5.2.3. Tạo giống vi sinh vật biến đổi gen
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…
*Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người
- Insulin là hormone của tuyến tụy có chức năng điều hòa glucose trong máu. Trường hợp
insulin do cơ thể sản xuất không đủ hoặc mất chức năng sẽ gây bệnh tiểu đường do glucose bị thải
ra qua nước tiểu.
- Gen tổng hợp insulin được tách từ cơ thể người và chuyển vào vi khuẩn E.coli bằng
plasmid. Sau đó, nuôi cấy vi khuẩn để sản xuất insulin trên qui mô công nghiệp đáp ứng nhu cầu

chữa bệnh cho con người
*Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất somatostatin
- Somatostatin là loại hormone đặc biệt được tổng hợp từ não động vật, có chức năng điều
hòa hormone sinh trưởng và insulin đi vào máu
- Bằng công nghệ gen hiện nay đã tạo được chủng E.coli sản xuất somatostatin
2.6. Tách dòng ADN trong các véctơ plasmid
Sau khi một phân đoạn ADN được cắt khỏi một phân tử ADN có kích thước lớn hơn bằng
enzym giới hạn, phân đoạn ADN đó cần được “cài” vào một véctơ để có thể nhân lên. Hay nói cách
khác là một phân đoạn ADN cần được cài vào một phân tử ADN thứ hai (véctơ) để có thể nhân lên
được trong tế bào chủ như đã nói ở trên. Cho đến nay, tế bào chủ được sử dụng rộng rãi nhất để
nhân lên các đoạn ADN trong công nghệ ADN tái tổ hợp là vi khuẩn E. coli.
Các véctơ ADN điển hình thường có 3 đặc tính:
a) Chúng phải chứa một trình tự khởi đầu sao chép (tái bản), cho phép chúng tự sao chép độc
lập với nhiễm sắc thể của tế bào chủ
b) Chúng phải mang một dấu chuẩn chọn lọc cho phép dễ dàng xác định và phân lập được các
tế bào mang véctơ tái tổ hợp (mang đoạn ADN cài) với các tế bào không mang véctơ tái tổ
hợp.

Page 21


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

c) Có vị trí cắt của một hoặc nhiều enzym giới hạn khác nhau. Đây chính là vị trí cài của phân
đoạn ADN cần tách dòng vào véctơ.
Véctơ tách dòng phổ biến nhất là các phân tử ADN sợi kép, mạch vòng kích thước nhỏ
(khoảng 3 kb) được gọi là các plasmit. Các véctơ này phần lớn có nguồn gốc từ các loài vi khuẩn và
một số từ các sinh vật nhân chuẩn đơn bào (nấm men). Trong nhiều trường hợp, các phân tử ADN
này trong tự nhiên đã mang sẵn các gen mã hóa tính kháng chất kháng sinh. Như vậy, các plasmid
trong tự nhiên đã có sẵn hai thuộc tính là: khả năng tự sao chép trong tế bào chủ và có trình tự dấu

chuẩn chọn lọc. Ngoài ra, các véctơ plasmit còn một ưu điểm nữa là chúng có thể đồng thời tồn tại
nhiều bản sao trong tế bào. Điều này có thể giúp khuếch đại và phân lập được một số lượng lớn một
phân đoạn ADN nào đó từ một quần thể tế bào nhỏ.
Trước đây, một số véctơ plasmit chỉ có một vị trí cắt của enzym giới hạn duy nhất. Cùng với
thời gian, cấu trúc của các véctơ plasmit được cải tiến theo hướng cắt bỏ bớt các trình tự không cần
thiết và gắn thêm vào đoạn trình tự có thể được cắt bằng nhiều loại enzym giới hạn khác nhau. Vị trí
trên véctơ mang đoạn trình tự như vậy được gọi là vị trí đa tách dòng (polycloning site). Có những
vị trí đa tách dòng hiện nay có kích thước ngắn nhưng có thể được cắt bởi trên 20 loại enzym giới
hạn khác nhau. Nhờ đặc tính này, một véctơ có thể được dùng để tách dòng nhiều phân đoạn ADN
có nguồn gốc khác nhau. Trên cơ sở các nguyên tắc tương tự, ngoài véctơ plasmit, hiện nay người ta
đã phát triển được nhiều loại véctơ khác nhau có nguồn gốc phagơ, hoặc lai giữa vi khuẩn - phagơ
(như phagemid, cosmid P), hoặc có nguồn gốc từ nấm men (ví dụ: YAC).
Việc cài một phân đoạn ADN vào một véctơ thường là một công việc tương đối đơn giản.
Người ta thường sử dụng cùng một loại enzym giới hạn để cắt véctơ và đoạn ADN cài. Chẳng hạn
như việc sử dụng enzym EcoRI sẽ cắt và chuyển véctơ từ dạng “vòng” sang dạng “mạch thẳng” có
hai đầu dính. Do được cắt bởi cùng enzym giới hạn, nên đoạn ADN cài cũng có hai đầu dính với
trình tự bổ trợ với trình tự đầu dính của véctơ. Các đầu dính này sẽ liên kết véctơ và đoạn ADN cài
lại với nhau hình thành nên một phân tử ADN mạch vòng mới (phân tử ADN tái tổ hợp) chỉ còn
thiếu hai liên kết phosphodieste duy nhất còn lại ở mỗi mạch. Hai liên kết này sẽ được “hàn” kín
nhờ sử dụng enzym ADN ligase trong sự có mặt của ATP. Để hạn chế khả năng gắn kết lại của hai
đầu dính của chính véctơ (vì hai đầu dính này có trình tự bổ trợ) sau khi được cắt bởi enzym giới
hạn, người ta thường cho lượng ADN cài dư thừa so với véctơ để phần lớn các véctơ sau khi gắn lại
là các véctơ tái tổ hợp mang các đoạn ADN cài.
Một số loại véctơ không những cho phép phân lập và tinh sạch được một phân đoạn gen nào
đó, mà còn có thể điều hòa sự biểu hiện của gen nằm trong phân đoạn ADN cài. Những véctơ như
vậy được gọi là các véctơ biểu hiện. Các véctơ này thường phải chứa trình tự promoter nằm ngược
dòng sát với vị trí cài gen. Nếu vùng mã hóa của gen (không chứa promoter) được gắn vào véctơ
theo đúng chiều khung đọc của gen, thì gen cài sẽ được phiên mã thành mARN và dịch mã thành
protein trong tế bào chủ. Các véctơ biểu hiện thường được sử dụng để biểu hiện các gen đột biến
hoặc các gen lai để tiến hành phân tích chức năng của chúng. Chúng cũng có thể được dùng để sản

xuất một lượng lớn một loại protein nào đó vốn không thu được hiệu suất tương tự bằng các con
đường tự nhiên. Ngoài ra, các promoter trong các véctơ biểu hiện có thể được lựa chọn sao cho sự
biểu hiện của gen cài có thể được điều hòa bằng việc bổ sung một hợp chất đơn giản vào môi trường
nuôi cấy (như một loại đường hoặc axit amin chẳng hạn). Việc có thể điều khiển chủ động sự biểu
hiện của một gen nào đó có ý nghĩa quan trọng, đặc biệt đối với các gen gây độc.
2.7. Biến nạp các véctơ ADN vào tế bào chủ
Biến nạp là quá trình ở đó một cơ thể chủ có thể tiếp nhận một phân tử ADN ngoại lai từ môi
trường bên ngoài. Một số vi khuẩn (trong đó không có E. coli) có khả năng biến nạp tự nhiên được
gọi là các vi khuẩn khả biến di truyền. Vi khuẩn E. coli có thể trở nên khả biến khi được xử lý với
ion Ca2+. Mặc dù cơ chế khả biến chưa được biết đầy đủ, nhưng dường như ion Ca 2+ bao bọc lại các
điện tích âm trên phân tử ADN và tăng cường khả năng của chúng xuyên qua màng tế bào. Các tế

Page 22


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

bào được xử lý với Ca2+ vì vậy được gọi là các tế bào khả biến. Người ta có thể sử dụng một chất
kháng sinh mà véctơ plasmid mang gen dấu chuẩn mã hóa tính kháng chất kháng sinh đó để chọn
lọc được các thể mang plasmid tái tổ hợp. Các tế bào mang véctơ tái tổ hợp có thể sinh trưởng trong
môi trường chứa chất kháng sinh, trong khi các tế bào khác thì không.
Thông thường quá trình biến nạp có hiệu suất không cao. Chỉ có một tỉ lệ nhỏ các tế bào
được xử lý biến nạp có thể tiếp nhận được plasmid tái tổ hợp. Nhưng, chính hiệu quả biến nạp thấp
giúp hầu hết các tế bào mang véctơ tái tổ hợp thường chỉ tiếp nhận một plasmid duy nhất. Thuộc
tính này giúp cho các tế bào biến nạp và dòng tế bào do chúng sinh ra (do phân chia trực phân) chỉ
mang một véctơ ADN tái tổ hợp duy nhất và cho phép các nhà nghiên cứu thể phân lập và tinh sạch
được các gen hoặc hoặc sản phẩm của các gen riêng rẽ từ hỗn hợp biến nạp mang cả các phân tử
ADN khác.
2.8. Thư viện hệ gen
Đối với các hệ gen đơn giản, kỹ thuật tách dòng thường khá đơn giản. Chẳng hạn như với hệ

gen một số virut có kích thước khoảng 10 kb, người ta có thể trực tiếp tách chiết ADN, cắt chúng
bằng enzym giới hạn rồi tiến hành phân tích điện di. Các phân đoạn ADN tách biệt trên gel điện di
được cắt khỏi gel, tinh sạch rồi cài vào các véctơ.
Trong khi đó, đối với các hệ gen phức tạp, kích thước lớn (như hệ gen người), việc cắt ADN
tổng số bằng enzym giới hạn rồi phân tích điện di thường dẫn đến sự hình thành một dải băng điện
di liên tục do có sự phân bố liên tục của các phân đoạn ADN được cắt giới hạn chỉ khác nhau một
hoặc một vài nucleotit. Vì vậy, để đơn giản hóa quy trình tách dòng ở những hệ gen này, người ta
thường tiến hành biến nạp toàn bộ các phân đoạn ADN (thu được sau khi cắt bằng enzym giới hạn)
vào véctơ tách dòng rồi biến nạp tất cả chúng vào tế bào chủ, sau đó mới phân lập các dòng tế bào
mang véctơ tái tổ hợp có các đoạn cài ADN khác nhau. Tập hợp các dòng tế bào như vậy được gọi là
thư viện hệ gen. Như vậy, thư viện hệ gen là tập hợp các dòng tế bào mang các véctơ tái tổ hợp chứa
các đoạn ADN cài khác nhau có cùng nguồn gốc (cùng hệ gen).
Để thiết lập một thư viện gen, hệ gen của tế bào đích (chẳng hạn ADN hệ gen người) được
cắt bằng enzym giới hạn để tạo ra các phân đoạn ADN có kích thước trung bình mong muốn. Kích
thước các phân đoạn (đoạn cài) có thể dao động từ 100 bp đến trên 1 Mb (đối với các phân đoạn
ADN kích thước rất lớn, phân tử ADN thường được cắt không hoàn toàn bằng một enzym giới hạn).
Các phân đoạn ADN cắt giới hạn sau đó được “trộn” với một loại véctơ phù hợp (trước đó được cắt
bởi cùng loại enzym giới hạn) và ADN ligase. Kết quả của bước này sẽ tạo ra một tập hợp các véctơ
mang các đoạn ADN cài khác nhau.
Người ta có thể tạo ra nhiều thư viện gen khác nhau bắt nguồn từ các nguồn vật liệu khác
nhau. Thư viện hệ gen đơn giản nhất bắt nguồn từ ADN hệ gen tổng số được cắt bằng một enzym
giới hạn duy nhất, gọi là thư viện hệ gen. Loại thư viện này có ý nghĩa ứng dụng rõ rệt nhất nhằm
giải mã trình tự các hệ gen. Ngược lại, đối với mục đích tìm và phân lập ra một phân đoạn mang gen
mong muốn, thì thư viện hệ gen chỉ tỏ ra hiệu quả đối với hệ gen chỉ chứa một phần tương đối nhỏ
các vùng không mã hóa. Đối với các hệ gen phức tạp hơn, thư viện hệ gen không phù hợp cho việc
tìm ra phân đoạn mang gen mong muốn bởi vì phần lớn các dòng trong thư viện mang các đoạn cài
thuộc các vùng không mã hóa.
Để có được thư viện gen mang hầu hết các đoạn cài là các vùng mã hóa, người ta sử dụng
thư viện cADN. Các bước thiết lập thư viện cADN được minh họa trên hình 10. Theo đó, trong
bước đầu tiên thay vì bắt đầu từ ADN, người ta phiên mã ngược trình tự mARN thành trình tự ADN

phiên bản (cADN). Quá trình này được gọi là quá trình phiên mã ngược và được thực hiện nhờ một
enzym ADN polymerase đặc biệt là reverse transcriptase.
Enzym này có khả năng tổng hợp ADN bắt nguồn từ phân tử ARN mạch đơn làm khuôn ban
đầu. Khi có mặt enzym reverse transcriptase, các trình tự mARN được phiên mã ngược thành các
phân tử ADN sợi kép, và những phân tử này có thể được gắn vào các véctơ.
Page 23


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

Để có thể phân lập được các đoạn cài riêng rẽ từ thư viện hệ gen, các tế bào E. coli được tiến
hành biến nạp với tất cả các phân đoạn trong thư viện. Mỗi một tế bào biến nạp thường chỉ mang
duy nhất một véctơ mang đoạn cài ADN. Vì vậy, khi các tế bào nhân lên sau đó chúng sẽ sẽ tạo ra
nhiều dòng tế bào, mỗi dòng chứa nhiều bản sao của một phân đoạn trong thư viện cADN. Khuẩn
lạc được tạo ra từ các tế bào mang các trình tự ADN mong muốn có thể được phân lập và từ đó thu
lại ADN. Có một số cách để xác định các dòng tế bào đã mang gen biến nạp. Chẳng hạn phương
pháp được nêu dưới đây sử dụng các mẫu dò ARN và /hoặc ADN để xác định các quần thể tế bào
mang một đoạn ADN nhất định nào đó.
2.9. Sử dụng lai mẫu dò để xác định các dòng tế bào trong thư viện gen
Trong phương pháp sử dụng mẫu dò, người ta sử dụng các đoạn trình tự ADN /ARN có trình
tự bổ trợ được đánh dấu và lai với các dòng tế bào mang các đoạn gen cài khác nhau trong thư viện
hệ gen. Kỹ thuật này được gọi là phương pháp lai khuẩn lạc. Một thư viện hệ gen điển hình thường
chứa hàng ngàn đoạn cài khác nhau được mang bởi cùng một loại véctơ tách dòng. Sau khi véctơ
được biến nạp vào một chủng vi khuẩn phù hợp, các tế bào vi khuẩn được cấy trên bề mặt đĩa petri
chứa môi trường bán rắn chứa agar. Mỗi tế bào sau đó sẽ phát triển lên thành một khuẩn lạc riêng rẽ,
và các tế bào trong cùng một khuẩn lạc đều mang cùng loại véctơ và đoạn gen cài giống nhau.
Trong kỹ thuật lai khuẩn lạc, người ta cũng có thể sử dụng loại màng lai được dùng trong các
phương pháp thẩm tách Southern và Northern để thu hồi được một lượng “vết” ADN đủ cho sự kết
cặp với mẫu dò. ở đây, người ta sẽ dùng màng lai ép lên bề mặt đĩa nuôi cấy chứa khuẩn lạc và in
hình chúng lên màng lai (cùng với ADN của chúng) sao cho vị trí của các dòng tế bào trên màng lai

tương ứng với các vị trí khuẩn lạc của chúng trên đĩa petri (theo nguyên tắc “đóng dấu”). Điều này
đảm bảo cho việc khi chúng ta xác định được một vị trí trên màng lai có kết quả “dương tính” và
việc bắt cặp với mẫu dò thì chúng ta sẽ xác định được tương ứng khuẩn lạc mang dòng tế bào chứa
véctơ tái tổ hợp mang đoạn gen cài mong muốn.
Màng lai được đem lai với mẫu dò như sau: người ta tiến hành xử lý màng lai sao cho màng
tế bào vỡ ra và các phân tử ADN thoát ra ngoài gắn lên màng lai tại chính vị trí tế bào của chúng.
Các màng lai sau đó được ủ với các mẫu dò được đánh dấu từ trước trong các điều kiện giống như
khi tiến hành các kỹ thuật thẩm tách Northern hay Southern.
Trong công nghệ ADN tái tổ hợp, ngoài các véctơ plasmit có nguồn gốc vi khuẩn, người ta
còn có thể sử dụng véctơ có nguồn gốc virut (bacteriophage), hoặc từ các sinh vật bậc cao hơn như
nhiễm sắc thể nhân tạo nấm men (YAC), hay nhiễm sắc thể nhân tạo có nguồn gốc vi khuẩn (BAC),
hoặc một số véctơ lai giữa chúng (vd: cosmid, P). Trong các véctơ có nguồn gốc bacteriophage,
phage l được sử dụng phổ biến. ADN của virut này được cải biến và sử dụng như véctơ tách dòng.
Véctơ này được sử dụng để tách dòng các thư viện hệ gen về nguyên tắc giống hệt như khi sử dụng
các véctơ plasmit. Chỉ có một điểm khác là khi tiến hành lai để xác định các dòng gen biến nạp thì
vị trí các mẫu dò được xác định trên màng lai tương ứng với vị trí các vết tan thay cho vị trí các
khuẩn lạc như khi sử dụng véctơ tách dòng plasmit.

Page 24


Chuyên đề Di truyền học Ứng dụng

B. CÂU HỎI LÝ THUYẾT TỰ LUẬN
1. Thế nào là DNA tái tổ hợp invitro ? Tại sao kĩ thuật tái tổ hợp DNA còn gọi là kĩ thuật tạo
dòng phân tử ?
DNA tái tổ hợp invitro là DNA tạo thành do ghép nối những đoạn DNA khác nhau trong ống
nghiệm và biểu hiện hoạt tính khi đưa trở lại tế bào sống. Kĩ thuật tái tổ hợp DNA còn gọi là kĩ thuật
tạo dòng phân tử vì cho phép từ một bản sao của một đoạn acid nucleic nhân lên thành dòng gồm
các bản sao giống nhau.

2. Ý nghĩa của enzyme restrictase ?
+ Giúp vi khuẩn nhận biết và hạn chế khả năng sinh sản của phage bằng khả năng cắt DNA một
cách đặc hiệu của restrictase enzyme.
+ Enzyme restrictase được dùng để cắt DNA trong kĩ thuật tái tổ hợp DNA.
3. Nững loại enzyme nào được dùng để cắt, nối và sao chép gene ? Loại enzyme nào đóng vai
trò hàng đầu ?
Nuclease, DNA polymerase, ligase, reverse transcriptase, terminal transferase, hàng đầu là
restrictase.
4. Một gene cấu trúc biết rõ trình tự đã được tổng hợp nhân tạo lần đầu tiên bởi nhóm của
Khorona vào 1969 nhưng gene này không có hoạt tính. Giải thích.
Thiếu trình tự điều hòa (promoter).
5. Tạo nòi vi khuẩn sản xuất insulin bằng phương pháp hóa tổng hợp gene như sau: dùng
ligase nối các đoạn oligonucleotide đã tổng hợp thành polynucleotide. Polynucleotide được gắn
vào plasmid. Tế bào chứa plasmid mang gene insulin sẽ sản xuất ra proinsulin, qua xử lí hóa
học sẽ thu được insulin. Ở một thí nghiệm người ta thấy tế bào chứa plasmid mang gene
insulin không tổng hợp ra proinsulin. Giải thích.
Do plasmid không có gắn promoter cần cho sự phiên mã gene lạ.
6. Có 3 phương pháp thu nhận gene để thực hiện kĩ thuật tái tổ hợp DNA:
Cách 1: Tách các đoạn DNA từ hệ gene: dùng enzyme restriction cắt toàn bộ DNA thành các đoạn
nhỏ rồi gắn vào vector mang gene tạo plasmid tái tổ hợp.
Cách 2:Hóa tổng hợp nhân tạo gene (xem câu 5).
Cách 3: sinh tổng hợp gene từ mRNA tương ứng: tổng hợp cDNA mạch đơn từ mRNA trưởng thành
nhờ enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase), sau đó dùng DNA polymerase tổng hợp cDNA
mạch kép từ cDNA mạch đơn. Gắn cDNA mạch kép vào plasmid và biến nạp vào tế bào vi khuẩn.
Trong thực tiễn kĩ thuật di truyền, người ta thường dùng cách nào ? Giải thích.
+Trong thực tiễn kĩ thuật di truyền, người ta thường dùng cách 3.
+cách 1:tách các đoạn DNA từ hệ gene có nhiều bất lợi: hệ gene của những sinh vật khác nhau chứa
rất nhiều gene; số đoạn DNA tạo ra có thể rất nhiều trong đó có những đoạn DNA tương tự nhau; số
đoạn DNA rất nhiều nên cần một số lượng rất lớn các dòng vi khuẩn mang DNA; phần lớn
DNA Eukarytotae bậc cao không mã hóa tổng hợp protein nên dễ làm tốn công vô ích khi tạo dòng.

Tuy nhiên, cách này vẫn dùng có hiệu quả trong lập ngân hàng của DNA hệ gene hay thư viện DNA
hệ gene.
+cách 2: Phải biết trình tự nucleotide của gene. Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của phương pháp
nghiên cứu cấu trúc bậc một của protein và các sản phẩm khác của gene cùng phương pháp xác định
trình tự nucleotide đã thúc đẩy nhanh cách này.
+cách 3:dòng cDNA của hệ gene là những đoạn nucleotide ngẫu nhiên, gần như không phụ thuộc
loại tế bào dùng để lấy DNA; dòng cDNA chứa trình tự mã hóa liên tục nên cDNA có thể tổng hợp

Page 25