Tiêu đề 12. HSG Sinh 9 - SINH ỨNG DỤNG CNDT VÀO ĐỜI SỐNG.docx ✅

CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN VÀO ĐỜI SỐNG A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ. I. Khái niệm Công nghệ di truyền Công nghệ di truyền là ngành công nghệ sử dụng tế bào sống và các quá trình sinh học để tạo ra sản phẩm sinh học đem lại những giá trị cho nhiều lĩnh vực đời sống, xã hội. II. Ứng dụng Công nghệ di truyền vào đời sống 1. Ứng dụng Công nghệ di truyền trong nông nghiệp. 1.1. Tạo giống cây trồng biến đổi gene Cây trồng biến đổi gene được tạo ra bằng công nghệ di truyền .Công nghệ này sử dụng plasmid như một thể truyền (vector), cho phép gene đích (quy định tính trạng mong muốn) cài vào hệ gene của cây, nhờ đó cây biến đổi gene có được tính trạng mới. Quy trình: - Bước 1: Chuyển gene đích (gene quy định tính trạng mong muốn) vào Plasmid (thể truyền) để tạo thể truyền tái tổ hợp. - Bước 2: Chuyển thể truyền tái tổ hợp vào hệ gene của tế bào thực vật. - Bước 3: Tạo cây biến đổi gene mang tính trạng mong muốn. * Chú ý: - Plasmid là những đoạn DNA nhỏ dạng vòng, có khả năng sao chép tồn tại độc lập trong tế bào. Chúng có khả năng mang 1 số gen của vi khuẩn và các gen này có biểu hiện ra protein - Các bước tạo DNA tái tổ hợp: + Thu nhận DNA chứa gen đích từ tế bào chủ + Cắt lấy gen cần chuyển và thể truyền bằng cùng 1 loại enzyme cắt + Gắn gen cần chuyển vào thể truyền bằng enzyme nối → Tạo DNA tái tổ hợp. - Vai trò của gene đích (gene mục tiêu): Tạo tính trạng mới. Thành tựu ứng dụng công nghệ di truyền ở thực vật: Ứng dụng CNDT trong kĩ thuật chuyển gen giúp can thiệp vào sự trao đổi chất của thực vật để tạo nên tính chất mới có tính ưu việt hơn cho giống cây trồng. - Tạo giống ngô được chuyển gene kháng sâu đục thân, dòng ngô kháng thuốc trừ cỏ, dòng ngô chịu hạn,…. - Tạo giống cây thuốc lá kháng virus khảm,…
- Tạo giống “lúa vàng” được chuyển gene tổng hợp β -carotene (tiền thân của vitamin A). Giúp cây thay đổi hàm lượng và chất lượng các chất dinh dưỡng. - Tạo giống đu đủ mang gene kháng virus gây bệnh. - Tạo giống lúa được chuyển gene tổng hợp lactoferrin có trong sữa người,… - Tạo ra giống cây trồng tăng khả năng chống chịu hạn, mặn như ở đậu tương ĐT26, ĐT 84, lúa, các dòng ngô chịu hạn (C436–C4, C7N–C15, V152–C32, C436–D3, C7N–D14, V152–D21,... 1.2. Tạo giống vật nuôi biến đổi gen Quá trình tạo động vật biến đổi gene nhờ ứng dụng công nghệ di truyền diễn ra bằng cách sử dụng plasmid như một thể truyền (vector), cho phép gene đích (quy định tính trạng mong muốn) cài vào hệ gene của động vật, tạo thành thể truyền tái tổ hợp. Thể truyền tái tổ hợp cài gene đích vào gene của trứng đã thụ tinh tạo phôi chuyển gene. Sau đó, động vật được chuyển phôi sinh sản tạo ra động vật chuyển gene mang tính trạng mới. Quá trình tạo động vật chuyển gene: - Bước 1: Tạo thể truyền tái tổ hợp: Gắn gene đích (gene quy định tính trạng mong muốn) vào hệ gene của động vật, tạo thành thể truyền tái tổ hợp. - Bước 2:; Chuyển thể truyền tái tổ hợp cài gene đích vào gene của trứng đã thụ tinh tạo phôi chuyển gene. - Bước 3: Chọn lọc và cấy phôi được chuyển gene vào tử cung của con cái cho mang thai hộ. Động vật được chuyển phôi sinh sản tạo ra động vật chuyển gene mang tính trạng mới. Ngoài ra, protein thu được từ sữa của con cái có thể được dùng làm thuốc sinh học. Thành tựu ứng dụng công nghệ tạo động vật chuyển gen - Cá chép được chuyển gene tổng hợp hormone sinh trưởng ở người giúp cá chép sinh trưởng nhanh và có khả năng kháng virus gây bệnh IHNV. - Bò được chuyển gene tổng hợp protein giúp bò tăng chất lượng sữa. - Dê được chuyển gene tạo ra tơ nhện để sản xuất sữa dê chứa protein tơ nhện dùng cho nhiều mục đích như tạo dây chằng, giác mạc mắt và sụn, gân nhân tạo, áo giáp quân sự;… - Cừu chuyển gene tổng hợp protein huyết thanh của người. - Tạo vaccine phòng bệnh ở gia súc, gia cầm như lở mồm long móng, bệnh bạch cầu ở bò,… - Chuyển gen ở lợn từ phôi 1 ngày tuổi để tạo ra Hemoglobin của người có khả năng vận
chuyển oxi bình thường. - Nhân bản động vật, ngày nay phủ tạng lợn dễ tìm và có kích thước tương tự như của người nên được sử dung nhiều để ghép nội tạng. Trường Đại Cambridge đã chuyển gen có tim được bao bọc protein người có thể ghép cho người mà không gây phản ứng đào thải 2. Ứng dụng Công nghệ di truyền trong y tế pháp y. 2.1. Ứng dụng Công nghệ di truyền trong y tế * Sản xuất thuốc chữa bệnh: Xây dựng bộ KIT chuẩn đoán: tạo ra các bộ KIT chuẩn đoán bệnh như KIT thử covid 19(Bộ kit chẩn đoán phát hiện virus SARS-CoV-từ bệnh phẩm lâm sàng.), KIT thử thai (Que thử thai nhanh HCG phát hiện 7 - 10 ngày sau khi thụ thai), KIT chuẩn đoán Virus papillomavirus ở người (HPV) - Human Papillomaviruses… Sử dụng vi khuẩn E.coli mang gen mã hóa protein insulin của người để sản xuất insulin cho người bệnh tiểu đường, tạo hormone tăng trưởng, follistim để điều trị vô sinh, albumin người, kháng thể đơn dòng, các yếu tố chống loạn nhịp, thuốc chống xuất huyết, chống đông và khá nhiều loại thuốc khác…. * Sản xuất vaccine Ứng dụng công nghệ mRNA sản xuất vắc-xin phòng ngừa bệnh do Covid-19 (Pfizer và Moderna ). Vaccine được phát triển liên quan đến công nghệ gene di truyền được sử dụng khá rộng rãi là vaccine HPV (Human Papilloma Virus) ở người. Vaccine này chống lại sự lây nhiễm HPV là nguyên nhân gây ra các loại ung thư vùng tầng sinh môn như cổ tử cung, hậu môn, âm hộ và âm đạo. Tạo vaccine sốt rét và vaccine cúm và vaccine viêm gan B biến đổi gene… * Chỉnh sửa gen đột biến Hiện nay với sự phát triển của công nghệ di truyền hiện đại việc thì việc ứng dụng công nghệ di truyền mở ra nhiều hướng mới đó là kĩ thuật nghiên cứu tế bào gốc để tạo ra ngân hàng các cơ quan, bộ phận trong y học. Đồng thời sản xuất protein của người bằng cách đưa các gene mong muốn vào các vi sinh vật như tạo ra Protein C tác nhân gây đông máu từ bò biến đổi gene
Ứng dụng liệu pháp gen để thay thế gene bị bệnh bằng gene bình thường nhằm điều trị bệnh suy giảm miễn dịch tổ hợp SCID ( là hội chứng suy giảm miễn dịch kết hợp trầm trọng) 2.2. Ứng dụng Công nghệ di truyền trong pháp y Trong pháp y công nghệ di truyền dùng để phân tích DNA giúp xác định quan hệ họ hàng hoặc xác định danh tính nạn nhân tội phạm cũng như giúp cho việc tìm mộ liệt sĩ, tử thi trong các vụ án thảm họa. 3. Ứng dụng CNDT trong làm sạch môi trường và an toàn sinh học Trong công nghệ di truyền được ứng dụng trong làm sạch môi trường tạo ra các sinh vật biến đổi gene có khả năng phân hủy chất thải hiệu quả nhanh có sức sống chống chịu tốt có khả năng chuyển hóa hóa học để trung hòa độc tố cải tạo môi trường đất. - Trong xử lí ô nhiễm môi trường: tạo chủng vi sinh vật có khả năng làm sạch môi trường từ vi khuẩn, nấm, vi tảo…vd như vi khuẩn phân hủy rác hữu cơ, vi khuẩn phân hủy dầu mỏ ( vi khuẩn Pseudomonas sp), vi khuẩn chuyển hóa kim loại nặng, vi khuẩn phân hủy thuốc trừ sâu. - Trong an toàn sinh học: xác định sự có mặt của tác nhân gây nguy cơ mất an toàn sinh học như giải trình tự gene phát hiện vius gây bệnh nguy hiểm SART, covid 19…, loại bỏ tác nhân gây mất an toàn sinh học. - Sử dụng kĩ thuật tổng hợp đoạn mồi ứng dụng để phát hiện nhanh vi sinh vật gây bệnh trên vật nuôi cây trồng và con người bằng kĩ thuật phân tử - Các nhà sinh học đã biến đổi gene thực vật và vi khuẩn tự dưỡng để sản xuất các hoạt chất có giá trị và nhiên liệu mới từ nước và CO 2  do chi phí rẻ hơn so với các phương pháp khác. Đến nay, họ đã thành công ngoài mong đợi khi thu được vi khuẩn Escherichia coli dị dưỡng, vi khuẩn sống trong ruột con người và đôi khi gây ngộ độc, dùng để sản xuất ethanol và các hoạt chất khác rẻ hơn so với các hướng tiếp cận khác. Bên cạnh những thành tựu đạt được thì chuyển gen có nhược điểm như đảo lộn dòng gene tự nhiên, gây mất cân bằng hệ sinh thái, một số thực phẩm gây dị ứng, cũng như làm giảm khả năng kháng bệnh và chi phí cao. B. CÁC DẠNG BÀI TẬP TỰ LUẬN