ứng dụng kỹ thuật di truyền

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (129.65 KB, 8 trang )

ĐẠI HỌC QUY NHƠN
Khoa Sinh_ KTNN
~~~~~~~~~~

BÀI GIỮA KỲ
CHUYÊN ĐỀ: KỸ THUẬT DI TRYỀN
( Những hiểu biết về ứng dụng kỹ thuật di truyền)

Họ tên sinh viên: Huỳnh Thị Bích Ngọc
Lớp

: Sư phạm Sinh học_K37

Bình Định, tháng 11 năm 2017

I.TÌM HIỂU CHUNG VỀ KỸ THUẬT DI TRUYỀN
1. Khái niệm
Kỹ thuật di truyền (Genetic engineering) là các kỹ thuật sinh học phân tử có liên quan
đến việc gây các biến đổi trên vật liệu di truyền.
Có thể nói: Kỹ thuật di truyền là sự thao tác bộ máy di truyền của một cơ thể sống
bằng cách thêm vào hay loại bớt gen đặc hiệu.
2. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật di truyền
 Kỹ thuật di truyền bao gồm các kỹ thuật hiện đại được thực hiện trên acid nucleic
nhằm nghiên cứu cấu trúc gen, điều chỉnh và biến đổi gen, nhằm tách, tổng hợp và
chuyển các gen mong muốn vào các tế bào vật chủ mới để tạo ra cơ thể sinh vật mới
mang những đặc tính mới, cũng như tạo ra sản phẩm mới
 Các kỹ thuật chủ yếu gồm:
 Tách chiết gen.
 Nhân dòng gen.
 Xác định trình tự gen.

 Thiết kế các vector chuyển gen.
 Biến nạp gen.
 Biểu hiện gen lạ vào tế bào hoặc cơ thể chủ nhận.
 Để thực hiện được các kỹ thuật di truyền, các thực nghiệm đều cần phải sử dụng DNA
tái tổ hợp.
DNA tái tổ hợp (recombinant DNA) là DNA được tạo ra từ hai hay nhiều nguồn vật liệu
di truyền khác nhau. Phân tử DNA tái tổ hợp được tạo nhờ kỹ thuật ghép nối các đoạn
DNA của các thể khác nhau trong cùng một loài, hoặc các cá thể khác nhau. Để tiến hành
kỹ thuật này phải trải qua nhiều bước phức tạp:
 Bước 1: Tách chiết DNA từ nguồn khác nhau
 Bước 2: Chuẩn bị phương tiện vận chyển gen
 Bước 3: Chẩn bị các enzyme cắt và gắn DNA, để thiết kế vector DNA tái tổ hợp
 Bước 4: Biến nạp DNA tái tổ hợp vào vật chủ
 Bước 5: Theo dõi biể hiện hoạt động của gen tái tổ hợp
 Bước 6: Phân tích các sản phẩm của gen tái tổ hợp
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của kỹ thuật di truyền
a.Ý nghĩa khoa học: Giúp con người hiểu rõ hơn về các cơ chế di truyền và đang từng
bước điều khiển chúng để tạo ra các chủng loại sinh vật có lợi cho con người.
b.Ý nghĩa thực tiễn: Kỹ thuật di truyền được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu
và sản xuất liên quan đến nông nghiệp, công nghệ thực phẩm, y dược, bảo vệ môi trường,
… Khó có thể liệt kê hết tất cả những kết quả nghiên cứu dựa trên cơ sở của công nghệ di
1

truyền đã được ứng dụng vì tốc độ phát triển nhanh chóng của lĩnh vực công nghệ này,
xin giới thiệu một số ví dụ cụ thể như sau:
 Trong y học
– Vận dụng kỹ thuật di truyền để có thể chẩn đoán các bệnh do rối loạn di truyền và
tiến tới điều trị bằng cách thay gen bệnh bằng gen lành hay đưa gen lành vào cơ
thể để bù đắp cho gen bệnh – đây là một hướng ứng dụng khó thực hiện nhất.

– Sản xuất thuốc kháng sinh, vác xin, kháng thể đơn dòng và các protein có hoạt
tính sinh học.
– Phân tích miễn dịch, định vị các khối u, phát hiện một số protein có liên quan đến
sự hình thành khối u, xác định sự có mặt của các loại vi khuẩn khác nhau, … giúp
cho các bác sĩ xác định bệnh một cách nhanh chóng và chính xác.
– Nhờ công nghệ sử dụng DNA tái tổ hợp mà người ta có thể sản xuất một số
protein có hoạt tính sinh học dùng để chữa bệnh như insulin chữa bệnh tiểu đường,
interferon chữa bệnh ung thư, các hormon tăng trưởng cho con người. Bản chất
của công nghệ này là làm thay đổi bộ máy di truyền của tế bào bằng cách đưa gen
mã hóa cho một protein đặc hiệu và bắt nó hoạt động để tạo ra một lượng lớn loại
protein mà con người cần.
 Trong nông nghiệp
– Kỹ thuật di truyền được sử dụng để xác định vị trí của các gen mã hóa cho các tính
trạng mong muốn, giúp cho việc lai tạo, chọn giống cũng như tạo ra các sinh vật
chuyển gen nhanh và hiệu quả cao. Hiện nay, nhiều động vật và thực vật chuyển
gen đã ra đời, đáp ứng nhu cầu cho con người.
– Cây chuyển gen là cây có mang những gen đặc hiệu mà trước đó nó không có, do
con người đã đưa vào nó bằng kỹ thuật di truyền. Các gen được chuyển thường
liên quan đến các tính trạng như chịu hạn, chịu mặn, chống được sâu bệnh, …
 Trong công nghệ thực phẩm
– Công nghệ lên men là một lĩnh vực quan trọng trong sản xuất thực phẩm. Việc
tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng lên men tốt, đem lại hiệu quả cao là
rất cần thiết. Các nghiên cứu sử dụng công nghệ di truyền phục vụ cho công nghệ
lên men chủ yếu đi vào hai hướng chính là
+ Phân tích di truyền các loại vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men, xác định
các gen mã hóa cho các tính trạng mong muốn nhằm tạo ra năng suất và chất
lượng sản phẩm lên men.
+Tạo ra các vi sinh vật chuyển gen phục vụ cho các qui trình lên men.
trong sản xuất rượu, ngày nay người ta đã dùng các chủng vi sinh vật có khả năng
tạo rượu cao và cho hương vị tốt. Phần lớn các chủng đó được nghiên cứu, tuyển

chọn, lai tạo bằng công nghệ di truyền.
2

 Trong thủy sản: Kỹ thuật di truyền đã được áp dụng vào chọn giống, cải tạo, tạo
giống mới có năng suất và phẩm chất tốt hơn. Áp dụng các kỹ thuật di truyền để
phát hiện sớm các bệnh gây hại trên các con giống nhằm sớm có các biện pháp
khắc phục. Hiện nay kỹ thuật phổ biến và đem lại lợi ích lớn nhất trong việc ứng
dụng kỹ thuật di truyền vào thủy sản đó là chuyển gen vào cá để tạo ra những
giống cá mới có năng suất cao, khả năng chống chịu với môi trường tốt.
III.TÌM HIỂU MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT DI TRUYỀN
Công nghệ hay kỹ thuật di truyền cho phép các nhà sinh học lấy gen từ tế bào này và
ghép vào tế bào khác. Khi được ghép vào tế bào mới, gen có thể biến đổi chức năng cuả
tế bào đó, để tạo ra các giống vật nuôi cây trồng có lợi.
Hơn thế nữa, Kỹ thuật di truyền còn được ứng dụng trong điều trị gen và chuẩn đoán
gen các bệnh trong y học và nhiều những ứng dụng to lớn trong cuộc sống.
1.Ứng dụng kỹ thuật PCR
Kỹ thuật PCR được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ nghiên cứu
khoa học đến sản xuất và đời sống xã hội. Những ứng dụng chính của kỹ thuật PCR là:
a.Vân tay di truyền
Vân tay di truyền là một kỹ thuật pháp y sử dụng để xác định một người bằng cách so
sánh DNA của người đó với mẫu đã có, ví dụ như, mẫu máu thu được từ hiện trường vụ
án có thể được so sánh di truyền với mẫu máu của người tình nghi. Có thể chỉ cần một
lượng nhỏ DNA thu từ máu, tinh dịch, nước bọt, tóc… Về lý thuyết thì chỉ cần một mạch
DNA đơn là đủ.
b.Kiểm tra huyết thống
Kỹ thuật pháp y xác định huyết thống có thể được sử dụng để thử nghiệm quan hệ cha
con. Một biến thể của kỹ thuật này cũng có thể được sử dụng để xác định các mối quan
hệ tiến hóa giữa các sinh vật, truy tìm dấu vết tội phạm
c.Chẩn đoán bệnh di truyền

Ứng dụng kỹ thuật PCR để phát hiện các bệnh di truyền trong một gen nhất định là
một quá trình lâu dài và khó khăn, có thể được rút ngắn đáng kể bằng cách sử dụng
phương pháp PCR. Mỗi gen trong câu hỏi có thể dễ dàng được khuếch đại qua PCR bằng
cách sử dụng các loại sơn lót thích hợp và sau đó trình tự để phát hiện đột biến.
Bệnh virus, cũng có thể được phát hiện bằng phương pháp PCR thông qua khuếch đại
của DNA của virus. Phân tích này là có thể ngay sau khi nhiễm trùng, có thể từ vài ngày
đến vài tháng trước khi các triệu chứng thực tế xảy ra. Chẩn đoán sớm như vậy cho các
bác sĩ dẫn quan trọng trong điều trị.
d.Tách dòng gene
Nhân bản một gen không nên nhầm lẫn với nhân bản toàn bộ một sinh vật-mô tả quá
trình cô lập một gen từ một sinh vật và sau đó chèn nó vào sinh vật khác. PCR thường
3

được sử dụng để khuếch đại gen, mà sau đó có thể được chèn vào một vector (vector là
một phương tiện chèn một gen vào cơ thể) như một plasmid (một phân tử DNA vòng)
.DNA sau đó có thể được chuyển thành một sinh vật khác nhau, nơi gen và sản phẩm của
nó có thể được nghiên cứu chặt chẽ hơn. Thể hiện một gen nhân bản (thể hiện một gen có
nghĩa là để sản xuất các protein mà nó xác định sản xuất) cũng có thể là một cách để sản
xuất hàng loạt hữu ích ví dụ protein-cho, thuốc men.
e.Gây đột biến điểm
Đột biến là một cách để làm thay đổi trình tự của các nucleotide trong DNA. Có những
tình huống trong đó một là quan tâm đến biến đổi (thay đổi) bản sao của một chuỗi ADN
nhất định, ví dụ, khi đánh giá các chức năng của một gen hoặc trong ống nghiệm tiến hóa
protein. Đột biến có thể được đưa vào trình tự DNA sao chép theo hai cách cơ bản khác
nhau trong quá trình PCR. Đột biến trang web hướng cho phép người thử nghiệm để giới
thiệu một đột biến tại một địa điểm cụ thể trên sợi DNA. Thông thường, đột biến mong
muốn được kết hợp trong các mồi sử dụng cho các chương trình PCR. Đột biến ngẫu
nhiên, mặt khác, dựa trên việc sử dụng các polymerase dễ bị lỗi trong quá trình PCR.
Trong trường hợp đột biến ngẫu nhiên, vị trí và tính chất của đột biến không thể kiểm

soát. Một ứng dụng kỹ thuật PCR – đột biến ngẫu nhiên là để phân tích các mối quan hệ
cấu trúc chức năng của protein. Bằng cách thay đổi một cách ngẫu nhiên một chuỗi DNA,
người ta có thể so sánh các protein kết quả với ban đầu và xác định chức năng của từng
phần của protein.
f.Phân tích mẫu DNA cổ
Sử dụng PCR, nó sẽ trở thành có thể phân tích ADN đó là hàng ngàn năm tuổi. Kỹ
thuật PCR đã được sử dụng thành công trên động vật, chẳng hạn như một voi ma mút bốn
mươi ngàn năm tuổi, và cũng trên DNA của con người, trong các ứng dụng kỹ thuật PCR
khác nhau, từ việc phân tích các xác ướp Ai Cập đến việc xác định một Sa hoàng Nga.
g.Một số ứng dụng khác
– Nghiên cứu quá trình tiến hoá phân tử
– Xác định các đoạn trình tự cần nghiên cứu
– Phục hồi các gen đã tồn tại hàng triệu năm
– Chọn giống vật nuôi, cây trồng
– Lựa chọn các cặp cha mẹ thuần chủng trong thời gian ngắn
– Xác định các loài mới, các loài đặc hữu bằng phưng pháp di truyền phân tử Y học
– Khoa học hình sự.
– Chuẩn đoán chính xác các bệnh nhiễm trùng từ vi khuẩn, nấm, virus
– Chuẩn đoán sớm các bệnh gây ra do ung thư, các bệnh di truyền
– Là kỹ thuật nền cho các kỹ thuật khác như: RAPD, SSR…
2.Ứng dụng công nghệ Protein tái tổ hợp
4

Protein tái tổ hợp là những protein có bản chất tự nhiên nhưng được sản xuất theo con
đường “không truyền thống” nhờ nhứng tế bào tái tổ hợp.
a.Sản xuất số lượng lớn các r-protein ( recombination protein)
Nhiều r-protein đã được sản xuất ở vi khuẩn, nấm men, tế bào động vật có vú,… bao
gồm:
 Các protein trị liệu như: Insulin, Interferon, Hoocmon tăng trưởng ở người,…

 Các enzyme: DnaseI, alginate, alpha-1-antitrypsin,…
 Các kháng thể đơn dòng dùng trong chẩn đoán bệnh
3. Ứng dụng trong chẩn đoán phân tử
Chẩn đoán phân tử giúp phát hiện sự có mặt của virus, vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng,
protein và các phân tử nhỏ đặc biệt trong Người, Động vật, Thực vật, nước, đất.
Các phương pháp chẩn đoán phân tử có tính đặc hiệu cao, nhanh, nhạy và chính xác.
Một số phương pháp như:
 Chẩn đoán phân tử bằng lai DNA
 Chẩn đoán phân tử bằng DNA marker
 Chẩn đoán phân tử bằng các biomarker
 Chẩn đoán phân tử bằng in dấu di truyền
 Chẩn đoán phân tử bằng công nghệ microarrays và biochips
4. Ứng dụng giải trình tự nucleotit để phân tích cấu trcs và chức năng của gene
Giải trình tự gen là tìm ra trình tự sắp xếp của các nucleotit trên đoạn gen được quan
tâm nhằm phát hiện sự đột biến gen hoặc để thiết kế gen mồi (primer) và các vector tách
dòng (cloning) nhằm tạo ra các protein tái tổ hợp có giá trị cao trong Y học (vaccine,
thuốc chữa bệnh, các sinh phẩm phục vụ chẩn đoán bệnh hoặc nghiên cứu khoa học…)
Các nghiên cứ hệ gene học ( Geneomics) và hệ protein học ( Proteomics) có mối quan hệ
chặt chẽ trong các nghiên cứu di truyền học phân tử.
Từ ngành khoa học Genomics nghiên cứu hệ thống gen của sinh vật và của con người,
ngành khoa học Proteomics nghiên cứu hệ thống protein của sinh vật và của con người;
các nhà khoa học sau đó đã đi sâu nghiên cứu và phát triển thêm ngành di truyền – dược
học (pharmacogenetics) và ngành genom – dược học (pharmacogenomics). Chính nhờ
ngành khoa học Genomics nên các nhà khoa học biết được hệ thống gen của từng cá nhân
và qua đó biết được cách dùng thuốc tác động đặc hiệu với các gen gây bệnh của người
bệnh. Từ đây, liệu pháp điều trị gen (gene therapy) được hình thành và ra đời. Trên cơ sở
này, nhờ thực hiện kỹ thuật xét nghiệm genom gồm bộ gen, hệ thống gen mà y học tiến
tới việc điều trị cho từng cá nhân một cách phù hợp. Các nhà khoa học cũng đã bắt đầu
nghĩ tới “thời đại y học cá nhân”, trong đó bác sĩ khám bệnh và kê đơn thuốc điều trị căn
cứ trên bộ gen (genom) của từng người bệnh. Vấn đề này chắc chắn sẽ được thực hiện

trong thời gian tới khi bác sĩ chỉ định điều trị bằng thuốc mang đặc điểm riêng của chính
5

người bệnh, có tác động ảnh hưởng vào chính gen bệnh của bệnh nhân. Theo đó, từng cá
nhân người bệnh sẽ được điều trị đúng thuốc, đúng liều và đúng lúc nên có đáp ứng hiệu
quả tốt.
5.Ứng dụng công nghệ RNA
Trong tế bào có nhiều loại RNA khác nhau, mỗi loại đảm nhận một chức năng sinh học
riêng biệt. tRNA có chức năng vận chuyển thông tin di truyền. rRNA có chức năng tham
gia tổng hợp và vận chuyển protein. mRNA giúp hoàn thiện các phân tử RNA. Ngoài ra
RNA còn có các chức năng quan trọng khác. Đặc biệt gần đây các nhà sinh học phân tử
đã phát hiện ra chức năng điều hoà biểu hiện gene của RNA.
a.Antisense RNA
Antisense RNA (tạm dịch là RNA đối mã) là sợi RNA đơn có Antisense RNA (tạm
dịch là RNA đối mã) là sợi RNA đơn cótrình tự các base bổ sung cho mRNA, ví dụ: trình
tự các base bổ sung cho mRNA. Antisense RNA được sao chép từ mạch bổ sung có thể
kìm hãm sự tổng hợp protein bằng cách bắt cặp bổ sung với mRNA của nó.
Tổng hợp các Antisense RNA để cứ chế các gene gây bệnh ung thư, bệnh tim mạch,…
b.RNA can thiệp
“RNA can thiệp” (RNAi- RNA interference) là một loại small RNA có kích thước
khoảng 19-25 nu, có khả năng tham gia can thiệp vào quá trình phiên mã và dịch mã,
giúp kiểm soát các gene đang hoạt động. “RNA can thiệp” được tạo ra bên trong tế bào
chất ở dạng dsDNA (double strand DNA) hình kẹp tóc và thoát ra ngoài, tiếp đó RNAi
được các enzyme Dicer cắt thành dạng dsDNA hoạt tính (mature RNAi), sau đó nó được
tách ra thành sợi đơn và kết hợp với AGO protein tạo thành đơn vị RISC(RNA-induced
silencing complex) có khả năng ức chế quá trình phiên mã hoặc ngăn cản quá trình dịch
mã.
 Ứng dụng cơ chế can thiệp RNA trong nghiên cứu ung thư
Tế bào ung thư phát sinh từ sự tích lũy và chọn lọc nhiều đột biến có liên tiếp có lợi

cho sự phân chia và tồn tại của chúng. Những biến đổi di truyền và đôi khi trên vật chất
di truyền (epigenetic) giúp tế bào ung thư vượt qua sự khống chế của các nguyên tắc điều
hòa tế bào và cơ thể như chương trình tự sát tế bào (apoptosis) hay các tín hiệu kìm hãm
phân chia (antiproliferative signals). Sự khám phá ra cơ chế can thiệp RNA không lâu
được nhận thức rằng đây chính là công cụ cần thiết để dò tìm các cơ chế phân tử bị thay
đổi trong tế bào ung thư. Do tính đặc hiệu của quá trình can thiệp RNA kết hợp với tính
dễ dàng nhân rộng tiến trình thực nghiệm từ hàng ngàn gene lên tới toàn bộ genome
tronng một thí nghiệm, hệ thống các “điểm yếu” của ung thư sẽ được giải mã và hàng loạt
thuốc đặc hiệu ung thư sẽ được điều chế.
6.Ứng dụng kỹ thuật chuyển gene

6

Kỹ thuật chuyển gen, ghép gen là kỹ thuật đưa một gen lạ (một đoạn DNA, RNA) vào
tế bào vật chủ làm cho gen lạ tồn tại ở các plasmid trong tế bào chủ hoặc gắn bộ gen tế
bào chủ, tồn tại và tái bản cùng với bộ gen của tế bào chủ. Gen lạ trong tế bào chủ hoạt
động tổng hợp các protein đặc hiệu, gây biến đổi các đặc điểm đã có hoặc làm xuất hiện
những đặc điểm mới của các cơ thế chuyển gen.
Với những ưu điểm nổi bật, công nghệ tạo vi sinh vật, động vật, thực vật chuyển gen
đã, đang và sẽ tạo ra các tiềm năng phát triển vô cùng to lớn trong nhiều lĩnh vực của đời
sống xã hội như y học, nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm,… Trước các ứng dụng đa
năng của sinh vật chuyển gen nhiều quốc gia trên thế giới đã chú trọng đầu tư nghiên cứu
và phát triển sinh vật chuyển gen.
7.Ứng dụng của kỹ thuật gene đối với con người
a.Các xét nghiệm SNP
SNPs (đọc là snip) được viết tắt từ chữ Single NucleotidePolymorphisms, có nghĩa là
các dạng đa hình của nucleotide đơn. Marker nàythường được dùng để phân tích genome
người, hiện nay được áp dụng cho genomecủa nhiều sinh vật khác với số lượng lớn nhất
từ trước đến nay, nhờ một đột biếnđiểm tại một nucleotide trên genome

SNPs và chẩn đoán bệnh: Vật liệu di truyền của mỗi người có một mô hình SNP độc
đáo được tạo thành nhiều biến thể di truyền khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy
rằng hầu hết các SNPs không chịu trách nhiệm cho một bệnh tật nào. Thay vào đó, nó
như là các dấu hiệu sinh học để xác định chính xác một căn bệnh trên bản đồ hệ gencủa
con người, bởi vì nó thường nằm gần một gen được tìm thấy có liên quan đếnmột căn
bệnh nào đó. Thỉnh thoảng, một SNP thực sự có thể gây ra một căn bệnh, và do đó, có thể
được sử dụng để tìm kiếm và cô lập các gen gây bệnh.
b.Liệu pháp gene
Liệu pháp gen Liệu pháp gen (gene therapy) là kỹ thuật đưa gen lành vào cơ thể thay
thế cho gen bệnh hay đưa gen cần thiết nào đó thay vào vị trí gen bị sai hỏng để đạt được
mục tiêu của liệu pháp.
Liệu pháp gen được ứng dụng nhiều trong điều trị và chữa bệnh:
+ Trong điều trị các bệnh do rối loạn di truyền( Bệnh thiếu hụt miễn dịch tổ hợp trầm
trọng, Bệnh thiếu máu hồng cầu liềm, Bệnh máu khó đông, Bệnh xơ nang và viêm phổi
cấp,…)
+ Trong chữa các bệnh do nhiễm trùng là những bệnh do virus, vi khuẩn gây nên, trong
đó có nhiều loại bệnh hiểm nghèo như bệnh ung thư, lao, HIV… gây thiệt hại to lớn về
kinh tế, sức khỏe con người. Liệu pháp gen là một trong những phương pháp chữa bệnh
có hiệu quả cao, nhiều bệnh nhân mắc những bệnh nguy hiểm như ung thư gan, lao, viêm
gan B… đã được chữa trị thành công bằng liệu pháp gen.

7

 Thiết kế những vector chuyển gen.  Biến nạp gen.  Biểu hiện gen lạ vào tế bào hoặc khung hình chủ nhận.  Để thực thi được những kỹ thuật di truyền, những thực nghiệm đều cần phải sử dụng DNAtái tổng hợp. DNA tái tổng hợp ( recombinant DNA ) là DNA được tạo ra từ hai hay nhiều nguồn vật liệudi truyền khác nhau. Phân tử DNA tái tổng hợp được tạo nhờ kỹ thuật ghép nối những đoạnDNA của những thể khác nhau trong cùng một loài, hoặc những thành viên khác nhau. Để tiến hànhkỹ thuật này phải trải qua nhiều bước phức tạp :  Bước 1 : Tách chiết DNA từ nguồn khác nhau  Bước 2 : Chuẩn bị phương tiện đi lại vận chyển gen  Bước 3 : Chẩn bị những enzyme cắt và gắn DNA, để phong cách thiết kế vector DNA tái tổng hợp  Bước 4 : Biến nạp DNA tái tổng hợp vào vật chủ  Bước 5 : Theo dõi biể hiện hoạt động giải trí của gen tái tổng hợp  Bước 6 : Phân tích những mẫu sản phẩm của gen tái tổ hợp3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của kỹ thuật di truyềna. Ý nghĩa khoa học : Giúp con người hiểu rõ hơn về những chính sách di truyền và đang từngbước điều khiển và tinh chỉnh chúng để tạo ra những chủng loại sinh vật có lợi cho con người. b. Ý nghĩa thực tiễn : Kỹ thuật di truyền được ứng dụng trong nhiều nghành nghề dịch vụ nghiên cứuvà sản xuất tương quan đến nông nghiệp, công nghệ tiên tiến thực phẩm, y dược, bảo vệ thiên nhiên và môi trường, … Khó hoàn toàn có thể liệt kê hết tổng thể những hiệu quả điều tra và nghiên cứu dựa trên cơ sở của công nghệ tiên tiến ditruyền đã được ứng dụng vì vận tốc tăng trưởng nhanh gọn của nghành nghề dịch vụ công nghệ tiên tiến này, xin ra mắt 1 số ít ví dụ đơn cử như sau :  Trong y học – Vận dụng kỹ thuật di truyền để hoàn toàn có thể chẩn đoán những bệnh do rối loạn di truyền vàtiến tới điều trị bằng cách thay gen bệnh bằng gen lành hay đưa gen lành vào cơthể để bù đắp cho gen bệnh – đây là một hướng ứng dụng khó thực thi nhất. – Sản xuất thuốc kháng sinh, vác xin, kháng thể đơn dòng và những protein có hoạttính sinh học. – Phân tích miễn dịch, xác định những khối u, phát hiện 1 số ít protein có tương quan đếnsự hình thành khối u, xác lập sự xuất hiện của những loại vi trùng khác nhau, … giúpcho những bác sĩ xác lập bệnh một cách nhanh gọn và đúng chuẩn. – Nhờ công nghệ tiên tiến sử dụng DNA tái tổng hợp mà người ta hoàn toàn có thể sản xuất một sốprotein có hoạt tính sinh học dùng để chữa bệnh như insulin chữa bệnh tiểu đường, interferon chữa bệnh ung thư, những hormon tăng trưởng cho con người. Bản chấtcủa công nghệ tiên tiến này là làm biến hóa cỗ máy di truyền của tế bào bằng cách đưa genmã hóa cho một protein đặc hiệu và bắt nó hoạt động giải trí để tạo ra một lượng lớn loạiprotein mà con người cần.  Trong nông nghiệp – Kỹ thuật di truyền được sử dụng để xác lập vị trí của những gen mã hóa cho những tínhtrạng mong ước, giúp cho việc lai tạo, chọn giống cũng như tạo ra những sinh vậtchuyển gen nhanh và hiệu suất cao cao. Hiện nay, nhiều động vật hoang dã và thực vật chuyểngen đã sinh ra, phân phối nhu yếu cho con người. – Cây chuyển gen là cây có mang những gen đặc hiệu mà trước đó nó không có, docon người đã đưa vào nó bằng kỹ thuật di truyền. Các gen được chuyển thườngliên quan đến những tính trạng như chịu hạn, chịu mặn, chống được sâu bệnh, …  Trong công nghệ tiên tiến thực phẩm – Công nghệ lên men là một nghành quan trọng trong sản xuất thực phẩm. Việctuyển chọn những chủng vi sinh vật có năng lực lên men tốt, đem lại hiệu suất cao cao làrất thiết yếu. Các điều tra và nghiên cứu sử dụng công nghệ tiên tiến di truyền Giao hàng cho công nghệlên men hầu hết đi vào hai hướng chính là + Phân tích di truyền những loại vi sinh vật sử dụng trong quy trình lên men, xác địnhcác gen mã hóa cho những tính trạng mong ước nhằm mục đích tạo ra hiệu suất và chấtlượng loại sản phẩm lên men. + Tạo ra những vi sinh vật chuyển gen ship hàng cho những qui trình lên men.trong sản xuất rượu, thời nay người ta đã dùng những chủng vi sinh vật có khả năngtạo rượu cao và cho mùi vị tốt. Phần lớn những chủng đó được nghiên cứu và điều tra, tuyểnchọn, lai tạo bằng công nghệ tiên tiến di truyền.  Trong thủy hải sản : Kỹ thuật di truyền đã được vận dụng vào chọn giống, tái tạo, tạogiống mới có hiệu suất và phẩm chất tốt hơn. Áp dụng những kỹ thuật di truyền đểphát hiện sớm những bệnh gây hại trên những con giống nhằm mục đích sớm có những biện phápkhắc phục. Hiện nay kỹ thuật phổ cập và đem lại quyền lợi lớn nhất trong việc ứngdụng kỹ thuật di truyền vào thủy hải sản đó là chuyển gen vào cá để tạo ra nhữnggiống cá mới có hiệu suất cao, năng lực chống chịu với môi trường tự nhiên tốt. III.TÌM HIỂU MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT DI TRUYỀNCông nghệ hay kỹ thuật di truyền được cho phép những nhà sinh học lấy gen từ tế bào này vàghép vào tế bào khác. Khi được ghép vào tế bào mới, gen hoàn toàn có thể biến hóa công dụng cuảtế bào đó, để tạo ra những giống vật nuôi cây xanh có lợi. Hơn thế nữa, Kỹ thuật di truyền còn được ứng dụng trong điều trị gen và chuẩn đoángen những bệnh trong y học và nhiều những ứng dụng to lớn trong đời sống. 1. Ứng dụng kỹ thuật PCRKỹ thuật PCR được ứng dụng thoáng đãng trong nhiều nghành khác nhau, từ nghiên cứukhoa học đến sản xuất và đời sống xã hội. Những ứng dụng chính của kỹ thuật PCR là : a. Vân tay di truyềnVân tay di truyền là một kỹ thuật pháp y sử dụng để xác lập một người bằng cách sosánh DNA của người đó với mẫu đã có, ví dụ như, mẫu máu thu được từ hiện trường vụán hoàn toàn có thể được so sánh di truyền với mẫu máu của người tình nghi. Có thể chỉ cần mộtlượng nhỏ DNA thu từ máu, tinh dịch, nước bọt, tóc … Về kim chỉ nan thì chỉ cần một mạchDNA đơn là đủ. b. Kiểm tra huyết thốngKỹ thuật pháp y xác lập huyết thống hoàn toàn có thể được sử dụng để thử nghiệm quan hệ chacon. Một biến thể của kỹ thuật này cũng hoàn toàn có thể được sử dụng để xác lập những mối quanhệ tiến hóa giữa những sinh vật, truy lùng dấu vết tội phạmc. Chẩn đoán bệnh di truyềnỨng dụng kỹ thuật PCR để phát hiện những bệnh di truyền trong một gen nhất định làmột quy trình vĩnh viễn và khó khăn vất vả, hoàn toàn có thể được rút ngắn đáng kể bằng cách sử dụngphương pháp PCR. Mỗi gen trong câu hỏi hoàn toàn có thể thuận tiện được khuếch đại qua PCR bằngcách sử dụng những loại sơn lót thích hợp và sau đó trình tự để phát hiện đột biến. Bệnh virus, cũng hoàn toàn có thể được phát hiện bằng chiêu thức PCR trải qua khuếch đạicủa DNA của virus. Phân tích này là hoàn toàn có thể ngay sau khi nhiễm trùng, hoàn toàn có thể từ vài ngàyđến vài tháng trước khi những triệu chứng trong thực tiễn xảy ra. Chẩn đoán sớm như vậy cho cácbác sĩ dẫn quan trọng trong điều trị. d. Tách dòng geneNhân bản một gen không nên nhầm lẫn với nhân bản hàng loạt một sinh vật-mô tả quátrình cô lập một gen từ một sinh vật và sau đó chèn nó vào sinh vật khác. PCR thườngđược sử dụng để khuếch đại gen, mà sau đó hoàn toàn có thể được chèn vào một vector ( vector làmột phương tiện đi lại chèn một gen vào khung hình ) như một plasmid ( một phân tử DNA vòng ). DNA sau đó hoàn toàn có thể được chuyển thành một sinh vật khác nhau, nơi gen và mẫu sản phẩm củanó hoàn toàn có thể được nghiên cứu và điều tra ngặt nghèo hơn. Thể hiện một gen nhân bản ( biểu lộ một gen cónghĩa là để sản xuất những protein mà nó xác lập sản xuất ) cũng hoàn toàn có thể là một cách để sảnxuất hàng loạt hữu dụng ví dụ protein-cho, thuốc men. e. Gây đột biến điểmĐột biến là một cách để làm biến hóa trình tự của những nucleotide trong DNA. Có nhữngtình huống trong đó một là chăm sóc đến đổi khác ( đổi khác ) bản sao của một chuỗi ADNnhất định, ví dụ, khi nhìn nhận những công dụng của một gen hoặc trong ống nghiệm tiến hóaprotein. Đột biến hoàn toàn có thể được đưa vào trình tự DNA sao chép theo hai cách cơ bản khácnhau trong quy trình PCR. Đột biến trang web hướng được cho phép người thử nghiệm để giớithiệu một đột biến tại một khu vực đơn cử trên sợi DNA. Thông thường, đột biến mongmuốn được phối hợp trong những mồi sử dụng cho những chương trình PCR. Đột biến ngẫunhiên, mặt khác, dựa trên việc sử dụng những polymerase dễ bị lỗi trong quy trình PCR.Trong trường hợp đột biến ngẫu nhiên, vị trí và đặc thù của đột biến không hề kiểmsoát. Một ứng dụng kỹ thuật PCR – đột biến ngẫu nhiên là để nghiên cứu và phân tích những mối quan hệcấu trúc tính năng của protein. Bằng cách đổi khác một cách ngẫu nhiên một chuỗi DNA, người ta hoàn toàn có thể so sánh những protein hiệu quả với khởi đầu và xác lập tính năng của từngphần của protein. f. Phân tích mẫu DNA cổSử dụng PCR, nó sẽ trở thành hoàn toàn có thể nghiên cứu và phân tích ADN đó là hàng ngàn năm tuổi. Kỹthuật PCR đã được sử dụng thành công xuất sắc trên động vật hoang dã, ví dụ điển hình như một voi ma mút bốnmươi ngàn năm tuổi, và cũng trên DNA của con người, trong những ứng dụng kỹ thuật PCRkhác nhau, từ việc nghiên cứu và phân tích những xác ướp Ai Cập đến việc xác lập một Sa hoàng Nga. g. Một số ứng dụng khác – Nghiên cứu quy trình tiến hoá phân tử – Xác định những đoạn trình tự cần điều tra và nghiên cứu – Phục hồi những gen đã sống sót hàng triệu năm – Chọn giống vật nuôi, cây cối – Lựa chọn những cặp cha mẹ thuần chủng trong thời hạn ngắn – Xác định những loài mới, những loài đặc hữu bằng phưng pháp di truyền phân tử Y học – Khoa học hình sự. – Chuẩn đoán đúng chuẩn những bệnh nhiễm trùng từ vi trùng, nấm, virus – Chuẩn đoán sớm những bệnh gây ra do ung thư, những bệnh di truyền – Là kỹ thuật nền cho những kỹ thuật khác như : RAPD, SSR … 2. Ứng dụng công nghệ tiên tiến Protein tái tổ hợpProtein tái tổng hợp là những protein có thực chất tự nhiên nhưng được sản xuất theo conđường “ không truyền thống lịch sử ” nhờ nhứng tế bào tái tổng hợp. a. Sản xuất số lượng lớn những r-protein ( recombination protein ) Nhiều r-protein đã được sản xuất ở vi trùng, nấm men, tế bào động vật hoang dã có vú, … baogồm :  Các protein trị liệu như : Insulin, Interferon, Hoocmon tăng trưởng ở người, …  Các enzyme : DnaseI, alginate, alpha-1-antitrypsin, …  Các kháng thể đơn dòng dùng trong chẩn đoán bệnh3. Ứng dụng trong chẩn đoán phân tửChẩn đoán phân tử giúp phát hiện sự xuất hiện của virus, vi trùng, nấm, ký sinh trùng, protein và những phân tử nhỏ đặc biệt quan trọng trong Người, Động vật, Thực vật, nước, đất. Các giải pháp chẩn đoán phân tử có tính đặc hiệu cao, nhanh, nhạy và đúng mực. Một số giải pháp như :  Chẩn đoán phân tử bằng lai DNA  Chẩn đoán phân tử bằng DNA marker  Chẩn đoán phân tử bằng những biomarker  Chẩn đoán phân tử bằng in dấu di truyền  Chẩn đoán phân tử bằng công nghệ tiên tiến microarrays và biochips4. Ứng dụng giải trình tự nucleotit để nghiên cứu và phân tích cấu trcs và công dụng của geneGiải trình tự gen là tìm ra trình tự sắp xếp của những nucleotit trên đoạn gen được quantâm nhằm mục đích phát hiện sự đột biến gen hoặc để phong cách thiết kế gen mồi ( primer ) và những vector táchdòng ( cloning ) nhằm mục đích tạo ra những protein tái tổng hợp có giá trị cao trong Y học ( vaccine, thuốc chữa bệnh, những sinh phẩm phục vụ chẩn đoán bệnh hoặc điều tra và nghiên cứu khoa học … ) Các nghiên cứ hệ gene học ( Geneomics ) và hệ protein học ( Proteomics ) có mối quan hệchặt chẽ trong những nghiên cứu và điều tra di truyền học phân tử. Từ ngành khoa học Genomics nghiên cứu và điều tra mạng lưới hệ thống gen của sinh vật và của con người, ngành khoa học Proteomics nghiên cứu và điều tra mạng lưới hệ thống protein của sinh vật và của con người ; những nhà khoa học sau đó đã đi sâu nghiên cứu và điều tra và tăng trưởng thêm ngành di truyền – dượchọc ( pharmacogenetics ) và ngành genom – dược học ( pharmacogenomics ). Chính nhờngành khoa học Genomics nên những nhà khoa học biết được mạng lưới hệ thống gen của từng cá nhânvà qua đó biết được cách dùng thuốc tác động ảnh hưởng đặc hiệu với những gen gây bệnh của ngườibệnh. Từ đây, liệu pháp điều trị gen ( gene therapy ) được hình thành và sinh ra. Trên cơ sởnày, nhờ triển khai kỹ thuật xét nghiệm genom gồm bộ gen, mạng lưới hệ thống gen mà y học tiếntới việc điều trị cho từng cá thể một cách tương thích. Các nhà khoa học cũng đã bắt đầunghĩ tới “ thời đại y học cá thể ”, trong đó bác sĩ khám bệnh và kê đơn thuốc điều trị căncứ trên bộ gen ( genom ) của từng người bệnh. Vấn đề này chắc như đinh sẽ được thực hiệntrong thời hạn tới khi bác sĩ chỉ định điều trị bằng thuốc mang đặc thù riêng của chínhngười bệnh, có ảnh hưởng tác động ảnh hưởng tác động vào chính gen bệnh của bệnh nhân. Theo đó, từng cánhân người bệnh sẽ được điều trị đúng thuốc, đúng liều và đúng lúc nên có phân phối hiệuquả tốt. 5. Ứng dụng công nghệ RNATrong tế bào có nhiều loại RNA khác nhau, mỗi loại đảm nhiệm một tính năng sinh họcriêng biệt. tRNA có tính năng luân chuyển thông tin di truyền. rRNA có công dụng thamgia tổng hợp và luân chuyển protein. mRNA giúp hoàn thành xong những phân tử RNA. Ngoài raRNA còn có những tính năng quan trọng khác. Đặc biệt gần đây những nhà sinh học phân tửđã phát hiện ra tính năng điều hoà biểu lộ gene của RNA.a.Antisense RNAAntisense RNA ( tạm dịch là RNA đối mã ) là sợi RNA đơn có Antisense RNA ( tạmdịch là RNA đối mã ) là sợi RNA đơn cótrình tự những base bổ trợ cho mRNA, ví dụ : trìnhtự những base bổ trợ cho mRNA. Antisense RNA được sao chép từ mạch bổ trợ có thểkìm hãm sự tổng hợp protein bằng cách bắt cặp bổ trợ với mRNA của nó. Tổng hợp những Antisense RNA để cứ chế những gene gây bệnh ung thư, bệnh tim mạch, … b. RNA can thiệp ” RNA can thiệp ” ( RNAi – RNA interference ) là một loại small RNA có kích thướckhoảng 19-25 nu, có năng lực tham gia can thiệp vào quy trình phiên mã và dịch mã, giúp trấn áp những gene đang hoạt động giải trí. ” RNA can thiệp ” được tạo ra bên trong tế bàochất ở dạng dsDNA ( double strand DNA ) hình kẹp tóc và thoát ra ngoài, tiếp đó RNAiđược những enzyme Dicer cắt thành dạng dsDNA hoạt tính ( mature RNAi ), sau đó nó đượctách ra thành sợi đơn và tích hợp với AGO protein tạo thành đơn vị chức năng RISC ( RNA-inducedsilencing complex ) có năng lực ức chế quy trình phiên mã hoặc ngăn cản quy trình dịchmã.  Ứng dụng chính sách can thiệp RNA trong nghiên cứu và điều tra ung thưTế bào ung thư phát sinh từ sự tích lũy và tinh lọc nhiều đột biến có liên tục có lợicho sự phân loại và sống sót của chúng. Những biến hóa di truyền và nhiều lúc trên vật chấtdi truyền ( epigenetic ) giúp tế bào ung thư vượt qua sự khống chế của những nguyên tắc điềuhòa tế bào và khung hình như chương trình tự sát tế bào ( apoptosis ) hay những tín hiệu kìm hãmphân chia ( antiproliferative signals ). Sự tò mò ra chính sách can thiệp RNA không lâuđược nhận thức rằng đây chính là công cụ thiết yếu để dò tìm những chính sách phân tử bị thayđổi trong tế bào ung thư. Do tính đặc hiệu của quy trình can thiệp RNA tích hợp với tínhdễ dàng nhân rộng tiến trình thực nghiệm từ hàng ngàn gene lên tới hàng loạt genometronng một thí nghiệm, mạng lưới hệ thống những ” điểm yếu ” của ung thư sẽ được giải thuật và hàng loạtthuốc đặc hiệu ung thư sẽ được điều chế. 6. Ứng dụng kỹ thuật chuyển geneKỹ thuật chuyển gen, ghép gen là kỹ thuật đưa một gen lạ ( một đoạn DNA, RNA ) vàotế bào vật chủ làm cho gen lạ sống sót ở những plasmid trong tế bào chủ hoặc gắn bộ gen tếbào chủ, sống sót và tái bản cùng với bộ gen của tế bào chủ. Gen lạ trong tế bào chủ hoạtđộng tổng hợp những protein đặc hiệu, gây đổi khác những đặc thù đã có hoặc làm xuất hiệnnhững đặc thù mới của những cơ thế chuyển gen. Với những ưu điểm điển hình nổi bật, công nghệ tiên tiến tạo vi sinh vật, động vật hoang dã, thực vật chuyển genđã, đang và sẽ tạo ra những tiềm năng tăng trưởng vô cùng to lớn trong nhiều nghành của đờisống xã hội như y học, nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm, … Trước những ứng dụng đanăng của sinh vật chuyển gen nhiều vương quốc trên quốc tế đã chú trọng góp vốn đầu tư nghiên cứuvà tăng trưởng sinh vật chuyển gen. 7. Ứng dụng của kỹ thuật gene so với con ngườia. Các xét nghiệm SNPSNPs ( đọc là snip ) được viết tắt từ chữ Single NucleotidePolymorphisms, có nghĩa làcác dạng đa hình của nucleotide đơn. Marker nàythường được dùng để nghiên cứu và phân tích genomengười, lúc bấy giờ được vận dụng cho genomecủa nhiều sinh vật khác với số lượng lớn nhấttừ trước đến nay, nhờ một đột biếnđiểm tại một nucleotide trên genomeSNPs và chẩn đoán bệnh : Vật liệu di truyền của mỗi người có một quy mô SNP độcđáo được tạo thành nhiều biến thể di truyền khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấyrằng hầu hết những SNPs không chịu nghĩa vụ và trách nhiệm cho một bệnh tật nào. Thay vào đó, nónhư là những tín hiệu sinh học để xác lập đúng mực một căn bệnh trên map hệ gencủacon người, chính bới nó thường nằm gần một gen được tìm thấy có tương quan đếnmột cănbệnh nào đó. Thỉnh thoảng, một SNP thực sự hoàn toàn có thể gây ra một căn bệnh, và do đó, có thểđược sử dụng để tìm kiếm và cô lập những gen gây bệnh. b. Liệu pháp geneLiệu pháp gen Liệu pháp gen ( gene therapy ) là kỹ thuật đưa gen lành vào khung hình thaythế cho gen bệnh hay đưa gen thiết yếu nào đó thay vào vị trí gen bị sai hỏng để đạt đượcmục tiêu của liệu pháp. Liệu pháp gen được ứng dụng nhiều trong điều trị và chữa bệnh : + Trong điều trị những bệnh do rối loạn di truyền ( Bệnh thiếu vắng miễn dịch tổng hợp trầmtrọng, Bệnh thiếu máu hồng cầu liềm, Bệnh máu khó đông, Bệnh xơ nang và viêm phổicấp, … ) + Trong chữa những bệnh do nhiễm trùng là những bệnh do virus, vi trùng gây nên, trongđó có nhiều loại bệnh hiểm nghèo như bệnh ung thư, lao, HIV … gây thiệt hại to lớn vềkinh tế, sức khỏe thể chất con người. Liệu pháp gen là một trong những giải pháp chữa bệnhcó hiệu suất cao cao, nhiều bệnh nhân mắc những bệnh nguy hại như ung thư gan, lao, viêmgan B … đã được chữa trị thành công xuất sắc bằng liệu pháp gen .

Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay