1
Division Ave. High School Ms. Foglia
Regents Biology
Chương 7:
Kỹ thuật di truyền
- Là sự điều khiển một tính trạng của sinh vật
nhằm tạo ra những thay đổi mong muốn
1. Kỹ thuật di truyền là gì?
Kỹ thuật di truyền/Genetic engineering:
- chỉ toàn bộ những kĩ thuật hoặc công nghệ
trong phòng thí nghiệm, được dùng làm biến đổi
một cách cơ học các gen của sinh vật (thêm,
bớt, chỉnh sửa gen), rồi những gen đó có thể
nhân lên hoặc tái tổ hợp lại tạo thành một
gen/tổ hợp gen mới, thích ứng với những thay
đổi của môi trường và phù hợp với mong muốn
của con người
Con người đã điều khiển DNA từ rất lâu!
Chọn giống nhân tạo
Tạo ra các giống vật nuôi, cây trồng mới để
cải thiện lương thực
Chọn giống cây trồng
“Hậu duệ” của cải dại
“gia đình cải bắp”
Chọn giống cây trồng (tiếp)
Sự tiến hóa của ngô hiện đại từ tổ tiên teosinte
Một thế giới mới !
Lớp Học Phần VNUA - Khoa Nông Học - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/home
2
Division Ave. High School Ms. Foglia
Regents Biology
Các code mã hóa sử dụng toàn cầu
Bởi vì tất cả các sinh
vật sống…
Sử dụng DNA
Sử dụng chung mã
hóa
Đọc gen theo cách
giống nhau
TACGCACATTTACGTACGCGGATGCCGCGACT
ATGATCACATAGACATGCTGTCAGCTCTAGTAG
ACTAGCTGACTCGACTAGCATGATCGATCAGC
TACATGCTAGCACACYCGTACATCGATCCTGA
CATCGACCTGCTCGTACATGCTACTAGCTACTG
ACTCATGATCCAGATCACTGAAACCCTAGATC
GGGTACCTATTACAGTACGATCATCCGATCAGA
TCATGCTAGTACATCGATCGATACTGCTACTGA
TCTAGCTCAATCAAACTCTTTTTGCATCATGAT
ACTAGACTAGCTGACTGATCATGACTCTGATCC
CGTAGATCGGGTACCTATTACAGTACGATCATC
CGATCAGATCATGCTAGTACATCGATCGATACT
GCTACTGATCTAGCTCAATCAAACTCTTTTTGC
ATCATGATACTAGACTAGCTGACTGATCATGAC
TCTGATCCCGTAGATCGGGTACCTATTACAGTA
Bộ genome người:
3.2 tỷ cặp bazo
Có thể hỗn hợp gen từ một sinh vật này
sang một sinh vật khác?
Có!
Green Fluorosceint Protein (GFP)
Sản phẩm của kỹ thuật di truyền
•Cây chuyển gen – Transgenic Plants
•Cây trồng biến đổi di truyền (Genetically Modified
Plants/Crops – GMP/GMC)
•Sinh vật biến đổi di truyền (Genetically Modified
Organism – GMO)
•Cây trồng công nghệ sinh học
Cây chuyển gen là cây mang gen lạ (ngoại lai) được
lồng vào hệ gen và biểu hiện thành tính trạng
Tách dòng gen (gene cloning) còn được gọi với
nhiều tên khác nhau: tạo dòng gen, nhân dòng
gen, phân lập gen
Là tập hợp kỹ thuật nhằm đưa một gen, một đoạn
ADN cần thiết vào tế bào chủ, tạo điều kiện thích
hợp để các tế bào chủ phân chia, tạo vô số các tế
bào cùng mang một đoạn ADN đưa vào, tạo nên
một dòng tế bào tái tổ hợp mang gen cần tách
dòng
2. Kỹ thuật di truyền – Một số khái niệm
Tách dòng gen
Lớp Học Phần VNUA - Khoa Nông Học - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/home
3
Division Ave. High School Ms. Foglia
Regents Biology
Enzyme cắt giới hạn
Enzyme cắt các liên kết phosphodiester trong phân
tử ADN ở những vị trí nhất định tùy từng enzyme,
tạo thành những đoạn ADN có 2 đầu hạn chế
Mỗi enzyme cắt có thể nhận biết đoạn ADN nhất
định và cắt tại vị trí nhất định, đoạn ADN thường
dài từ 4-6 nucleotit
Tùy vào enzyme sử dụng, đặc tính và hiệu quả cắt
của nó cũng như cấu trúc ADN genom mà sau khi
cắt sẽ tạo ra các đoạn ADN dài ngắn khác nhau
GTAACG AATTCACGCTT
CATTGCTTAA GTGCGAA
Cắt đầu bằng: enzyme cắt
tạo thành các đoạn ADN
đầu bằng
Các dạng cắt
Enzyme cắt đầu dính: tạo
đoạn DNA có đầu dính 5’ sợi
đơn hoặc đầu dính 3’ sợi đơn
Enzyme nối
Enzyme ADN ligase có thể nối các đoạn ADN bị đứt
gãy ở cả 2 mạch
Trong tự nhiên, ADN ligase sử dụng trong cả tái
bản và sửa chữa ADN.
Enzyme DNA ligase được sử dụng rất nhiều trong sinh
học phân tử cho các thí nghiệm về tái tổ hợp di
truyền
ATP
Vector
Vector/ Vector tách dòng: phân tử ADN cho phép cài gắn
một đoạn DNA/gen ngoại lai để đưa vào tế bào chủ hoặc
nhằm nhân DNA ngoại lai lên với số lượng lớn
Yêu cầu của một vector
1. Tự tái bản – có gốc tái bản, có khả năng tái bản độc lập trong
cơ thể chủ
2. Có vùng để lồng và nhân gen ngoại lai (vị trí nhận biết các
enzyme cắt giới hạn)
3. Có Promoter (và operator) – hỗ trợ gen (đoạn ADN mới) được
biểu hiện
4. Vùng có chứa gen chỉ thị để chọn lọc
5. Kích thước phù hợp để xâm nhập tế bào chủ
Các loại vector
Plasmid:
-là nhân tố di truyền ngoài NST, sống trong tế bào nhiều
loại vi khuẩn
-là phân tử ADN kép, dạng vòng, kích thước từ 1 –
200kb, có chứa các gen chống kháng sinh, chống kim
loại nặng và rất mẫn cảm với tác nhân đột biến
-Khi tái sinh, có thể cần hoặc không cần protein của
chính gen mình
-Chuyển và nhân đoạn ADNkích thước từ 10-20kb
Plasmid vectors
Gốc tái bản
Vùng để lồng gen ngoại
Vùng chứa
gen chọn lọc
Nhiều loại plasmid nhân tạo (thế hệ 2
và 3) được tạo nên bằng cách tập hợp
các đặc tính quý của plasmid tự nhiên,
gắn thêm các chỉ thị và đoạn đa cắt
nối, tạo nên các plasmid mạnh
Lớp Học Phần VNUA - Khoa Nông Học - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/home
4
Division Ave. High School Ms. Foglia
Regents Biology
Plasmid vector Các loại vector (tiếp)
Thực khuẩn thể: là một dạng virut gây nhiễm trên tế
bào vi khuẩn, chỉ có thể sống và sử dụng vật chất và
hệ enzyme của tế bào kí chủ để tổng hợp sản phẩm
gen của chính mình, sinh sản được trong tế bào chủ, kí
sinh trong tế bào
- Thể thực khuẩn có bộ gen DNA mạch đơn hoạc kép,
sử dụng làm vector có nhiều loại f1, M13, fd…Các
vecor này được tạo nên từ sự cải biến bộ gen phage
-Chuyển và nhân đoạn AND
kích thước từ 10-20kb
Thực thể khuẩn
Cosmit
-Là vectơ lai của plasmid và đoạn cos của phage,
mang các ưu điểm của 2 vectơ này
-Cấu tạo: gồm có vùng tái bản, vùng nhân gen,
gen chọn lọc, vùng cos.
-Vị trí cos giúp cosmit bám dính vào màng tế bào
khi xâm nhập và tế bào chủ
-Có khả năng mang đoạn
ADN cài có kích thước lớn 30-50 kb
Các loại vector (tiếp)
Vector tách dòng là các NST nấm men nhân tạo (YAC)
- Vectơ được tạo ra từ NST
nhỏ của nấm men được cải
tiến di truyền
- Vectơ NST nấm men nhân
tạo có thể mang các đoạn
cài ADN dài 200-500 kb, >
2000kb
Được thiết kế từ một
phần DNA của bộ gen
vi khuẩn
Cấu trúc BAC gồm: gốc
tái bản, các gen chỉ thị
đặc hiệu, các đoạn đa
cắt nối và promoter đặc
hiệu
Cài gắn đoạn DNA có
kích thước 100 – 300kb
Vector tách dòng là các NST vi khuẩn nhân tạo (BAC)
Lớp Học Phần VNUA - Khoa Nông Học - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/home
5
Division Ave. High School Ms. Foglia
Regents Biology
3. Kỹ thuật di truyền – Tách dòng gen
Khái niệm:
- Tách dòng gen (gene cloning) còn được gọi với nhiều
tên khác nhau: tạo dòng gen, nhân dòng gen, phân lập
gen
- Là tập hợp kỹ thuật nhằm đưa một gen, một đoạn
ADN cần thiết vào tế bào chủ, tạo điều kiện thích hợp
để các tế bào chủ phân chia, tạo vô số các tế bào cùng
mang một đoạn ADN đưa vào, tạo nên một dòng tế bào
tái tổ hợp mang gen cần tách dòng
- Gồm có 02 phương pháp chủ yếu: tách dòng thực
nghiệm (tách dòng invitro) và tách dòng ảo (tách dòng
silico)
Tách dòng gen thực nghiệm: tách các dòng gen được
thực hiện các mẫu sinh học (mô tế bào, lông tóc, dịch sinh
học…), mang các gen cần tách dòng hoặc tổng hợp nhân
tạo đoạn gen cần tách dòng
Tách dòng ảo: là sự tổng hợp, phân tích các kết quả tách
dòng gen invitro, trên cơ sở thông tin từ các ngân hàng dữ
liệu để lựa chọn một đoạn DNA hoặc một gen cần thiết nào
đó
Từ đó, lựa chọn phương án thiết kế vector tái tổ hợp hiệu
quả, dự đoán kết quả tách dòng và biểu hiện gen, mức độ
thành công của thực nghiệm
Các bước chính trong tách dòng invitro
1. Xác định, phân lập gen mục tiêu/gen quan tâm
2. Tạo vector tái tổ hợp
3. Chuyển nạp vector tái tổ hợp vào tế bào chủ để
nhân dòng
4. Sàng lọc các dòng tái tổ hợp
5. Nuôi cấy dòng tái tổ hợp thu sinh khối và
protein tái tổ hợp
Công cụ
1. Enzyme cắt giới hạn
2. Vector nhân dòng
3. Enzyme nối ligase
Bước 1: Phân lập gen mục tiêu
- Tách ADN chứa gen cần chuyển
- Dùng enzyme cắt giới hạn cắt ADN thành nhiều
đoạn có kích thước khác nhau
- Nhân gen bằng PCR
Bước 2:Tạo vector tái tổ hợp
-Dùng enzyme cắt ở
bước phân lập gen mục
tiêu để cắt vectơ
- Dùng enzyme nối ADN
ligase để nối đoạn cắt
ADN vào vector ở vùng
lồng gen ngoại, thu
được ADN tái tổ hợp
Là đưa gen vào vectơ
Lớp Học Phần VNUA - Khoa Nông Học - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/home
