Công nghê gen
Công nghệ sinh học là ngành khoa học ứng dụng hiểu biết của con người về các hệ thống sống để sử dụng các hệ thống này hoặc các thành phần của chúng cho các mục đích công nghiệp. Đây là một ngành mũi nhọn hiện đang được cả thế giới quan tâm do có tốc độ phát triển nhanh chóng và đang tạo ra một cuộc cách mạng sinh học trong nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm, y-dược, bảo vệ môi trường, vật liệu…...
Công nghệ sinh học
-Tạo giống vi sinh vật
-Tạo giống thực vật
• Công nghệ sinh học là ngành Một số ví dụ về cây trồng Đặc điểm mới
khoa học ứng dụng hiểu biết • Cải dầu:Hàm lượng laurate cao
của con người về các hệ thống • Cải dầu:Hàm lượng oleic acid cao
sống để sử dụng các hệ thống • Ngô: Kháng thuốc diệt cỏ
này hoặc các thành phần của • Ngô: Kháng côn trùng
chúng cho các mục đích công • Bông: Kháng thuốc diệt cỏ
nghiệp. Đây là một ngành mũi • Bông: Kháng côn trùng
nhọn hiện đang được cả thế • Đu đủ: Kháng virus
giới quan tâm do có tốc độ • Khoai tây:Kháng côn trùng
phát triển nhanh chóng và • Khoai tây: Kháng virus
đang tạo ra một cuộc cách • Đậu tương: Kháng thuốc diệt cỏ
mạng sinh học trong nông • Đậu tương: Hàm lượng oleic acid cao
nghiệp, công nghiệp thực • Bí: Kháng virus
phẩm, y-dược, bảo vệ môi • Cà chua: Chín chậm
trường, vật liệu… • Cà chua: Kháng virus
I.Tạo giống bằng công nghệ tế bào
1. Tạo giống thực vật.
Nuôi cấy hạt Nuôi cấy tế bào Dung hợp tế bào
Chọn dòng
tếbàoxôma
phấn thực vật tạo mô trần
sẹo có biến dị
Khái
Nu«i cÊy tõ Nu«i cÊy tÕ bµo Nu«i cÊy tÕ Dung hîp nh÷ng
niệm
h¹t phÊn riªng thùc vËt in vitro bµo 2n tÕ bµo®É mÊt
lÎ cã thÎ mäc ®−îc ph¸t triÓn NST trªn thµnh tÕ bµo cña
trªn m«i vµ hoµn thiÖn m«i tr−êng hai loµi vµo m«i
tr−êng nu«i trong m«i nh©n t¹o tr−êng ®Æc biÖt
nh©n t¹o thµnh tr−êng nu«i cÊy ®Ó chung dung
dßng c¸c tÕ chuÈn kÕt hîp hîp víi nhau
bµo ®¬n béi víi viÖc sö
dông c¸c hooc
m«n sinh
tr−ëng nh−
auxin, gibªrelin
Quy C¸c dßng ®¬n béi Nu«i cÊy tÕ ghÐp c¸c kiÓu Lo¹i bá thµnh
qua chän läc
tr×nh bµo cña genkh¸c nhau xenluloz¬ hoÆc
®−îc l−ìng b«i c©y®Ó t¹o cña cïng mét vi phÉu ®Ó t¹o tÕ
ho¸ b»ng hai thµnh m« sÑo. gièng ban bµo trÇn. Nh÷ng
c¸ch: g©y l−ìng Tõ m« sÑo ®Çu tÕ bµo trÇn cã
béi dßng tÕ bµo ®iÒu khiÓn thÓdung hîp víi
1n thµnh 2n råi cho tÕ bµo nhau.sö dông
cho mäc thµnh biÑt ho¸ hîp TÕ bµo trÇn
c©y l−ìng thµnh c¸c m« x¶y ragi÷a c¸c
béihoÆc cho mäc kh¸c nhau vµ m« cña cïng
thành c©y đơn t¸i sinh ra c©y mét loµi hay cña
bèi , sau ®ã tr−ëng thµnh c¸c loµi kh¸c
l−ìng b«i ho¸
nhau hoÆc gi÷a
thµnh c©y l−ìng
c¸c chi c¸c bé
béi 2n b»ng c¸nh
vµ hä ®Ó t¹o
g©y ®ét biÕn thÓ
gièng míi
®a béi
Thµnh •C©y trång •T¹o
•Cho hiÖu qu¶ •M¨ng dÆc ®iÓm
Tùu cã n¨ng gièng
caokhi chän c¸c cña c¶ hai loµi
xuÊt cao, c©y trång
c©y cã tÝnh mµ c¸ch t¹o
chÊt l−îng míi
nh−:kh¸ng giãng th«ng
tèt chèng •chÞu h¹n
thuèc diÖt cá th−¬ng kh«ng cã
chÞu ®−îc , chÞu
chÞu l¹nh chÞu ®−îc
nhiÒu lo¹i nãng
han, chÞu
s©u
mÆn….
•Tao ®−îc dßng
thuÇn chñng
vÝ dô:
-Ng−êi ta ®· t¹o ®−îc gièng lóa chiªm chÞu l¹nh 8-10oC b»ng
c¸ch lÊy h¹t phÊn cña lóa chiªm nu«i cÊy trªn m«i tr−êng
nh©n t¹o.
- Ở Trung Mĩ và Nam Mĩ, kĩ thuật nuôi cấy mô được áp dụng nhằm tạo
giống cây sạch bệnh và nhân giống vô tính cây cọ dầu (Brazil, Colombia,
Costa Rica, Cộng hòa Dominique), cam, chanh, khoai tây, dâu tây (Brazil),
cà phê (Costa Rica và Mexico).
-Ở Việt Nam, Trung tâm Thực nghiệm Sinh học tại thành phố Hồ Chí
Minh (1979-1980) cũng đã nhân giống vô tính in vitro giống khoai tây để
phục vụ cho các hợp tác xã sản xuất ở thành phố Đà Lạt. Ở Viện Khoa
học Việt Nam ở Hà Nội (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam)
cũng đã thí nghiệm nhân giống vô tính in vitro các cây khoai tây, cà, lúa,
thuốc lá từ năm 1974-1975. Cho đến nay, ở đây cũng đã nhân nhiều giống
cây trồng như mía, ngô, dứa sợi, lúa, thuốc lá, …có khả năng chống chịu
để phục vụ cho việc trồng trọt ở địa bàn miền Bắc. Ở Đại học Nông
nghiệp I, viện Di truyền Nông nghiệp TW, cũng bằng nhân giống vô tính
và kĩ thuật dung hợp protoplast tạo ra nhiều giống cây trồng phục vụ cho
sản xuất nông nghiệp.
II.Tạo giống bằng công nghệ gen
Chuyển gen :
Chuyển gen (transgenesis) là đưa một đoạn DNA ngoại lai vào
genome của một cơ thể đa bào, sau đó đoạn DNA ngoại lai này sẽ
có mặt ở hầu hết các tế bào và được truyền lại cho thế hệ sau. Vì
vậy khái niệm chuyển gen chỉ được sử dụng cho thực vật và động
vật. Nấm men, vi khuẩn và tế bào nuôi cấy mang một đoạn DNA
ngoại lai được gọi là các tế bào tái tổ hợp (recombinant cell) hoặc tế
bào biến nạp (transformed cell).
1.Tạo giống thực vật
• Cây chuyển gen (transgenic plant) là cây mang một hoặc nhiều gen
được đưa vào bằng phương thức nhân tạo thay vì thông qua lai tạo
như trước đây. Những gen được tạo đưa vào (gen chuyển) có thể
được phân lập từ những loài thực vật có quan hệ họ hàng hoặc từ
những loài khác biệt hoàn toàn. Thực vật tạo ra được gọi là thực vật
“chuyển gen” mặc dù trên thực tế tất cả thực vật đều được “chuyển
gen” từ tổ tiên hoang dại của chúng bởi quá trình thuần hóa, chọn
lọc và lai giống có kiểm soát trong một thời gian dài.
• Vai trò:
Nhìn chung, việc ứng dụng cây chuyển gen đã có những lợi ích rõ
rệt như sau:
- Tăng sản lượng.
- Giảm chi phí sản xuất.
- Tăng lợi nhuận nông nghiệp.
- Cải thiện môi trường.
Ví dụ: - Lúa gạo giàu vitamin A và sắt.
•
- Khoai tây tăng hàm lượng tinh bột.
- Vaccine thực phẩm (edible vaccine) ở ngô và khoai tây.
- Những giống ngô có thể trồng được trong điều kiện nghèo dinh dưỡng.
- Dầu ăn có lợi cho sức khoẻ hơn từ đậu nành và cải dầu.
Bắp tía chống ung thư
Cà chua kháng nấm
Nhờ kỹ thuật biến đổi gen, các nhà
khoa học Anh đã tạo ra "siêu cà chua"
có khả năng đẩy lùi các tế bào ung
thư.
Cà chua tím, còn được gọi là "siêu cà chua",
có mùi vị hệt như cà chua bình thường,
nhưng có thêm hai gene sản xuất sắc tố màu
tối của hoa mõm chó. Những sắc tố này có
Cây cà chua tím đặc tính chống oxy hóa nên có thể chống lại
nhiều bệnh, bao gồm ung thư, tiểu đường và
tim mạch.
Các nhà khoa học
Nhật Bản vừa tạo ra
một loại lúa chuyển
gien chứa vắc-xin
ngừa bệnh sốt mùa
hè (hay fever) - một
Cà chua ghép kháng bệnh bệnh dị ứng do phấn
hoa hoặc bụi gây ra.
Với một bát cơm từ lúa
chuyển gien, vừa no
bụng lại vừa trị được
bệnh.
Gạo vàng phiên bản
mới chứa nhiều vitamin
A.
Ngô đã chuyển gen
Cây đu đủ trồng ở Thái Lan.
Bên phải hình A là cây
chuyển gen kháng virut
đốm vòng và bên trái hình A
là cây không chuyển gen.
Hình B giới thiệu các quả
đu đủ chuyển gen đã phát
triển khoẻ mạnh
Bí chuyển gen kháng virut
khảm vàng zucchini. A:
Ruộng bí chuyển gen.
B:Quả bí không chuyển gen
bị nhiễm virut (bên trái) và
quả bí chuyển gen phát triển
bình thường
2.TẠO GIỐNG VI SINH VẬT
Ngày nay, người ta đã tạo được các chủng vi khuẩn cho sản phẩm
mong muốn không có trong tự nhiên bằng cách chuyển một hay
nhiều nhóm gen từ tế bào của người hay một đối tượng khác vào vi
khuẩn. Các vi sinh vật là những đối tượng đầu tiên được sử dụng
trong công nghệ gen để sản xuất một số loại prôiêin của người như
insulin chữa bệnh tiểu đường, vacxin viêm gan B….
Các ứng dụng:
1_Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người
- INSULIN LÀ HOOCMON TUYẾN TỤY, CÓ KHẢ NĂNG ĐIỀU HÒA
GLUCOZƠ TRONG MÁU. Gen tổng hợp insulin được tách ra khỏi từ cơ
thể người và chuyển vào vi khuẩn Ecolin bằng vectơ là plasmit.sau đó,
vi khuẩn này được sản xuất ở qui mô công nghiệp,tổng hợp ra insulin
• năm 1981, Đại học Washington (Mỹ) đã thành công trong việc thu nhận
interferon từ nấm men S. cerevisiae có hiệu suất cao gấp 10.000 lần so với
tế bào E. coli tái tổ hợp.
2_Tạo chủng vi khuẩn Ecili sản xuất somatostatin
SOMASTATIN LÀ LOẠI HOOCMON ĐẶC HIỆU, ĐƯỢC TỔNG HỢP
TRONG NÃO ĐỘNG VẬT VÀ NGƯỜI .Hoocmon này có chớc năng điều
hòa chức năng sinh trưởng và insulin đi vào máu.Gen mã hóa
somatostatin được in vitro. Sau đó bằng cong nghệ gen, gen này được
gắn vào ADN plasmit và đưa vàovi khuẩn
Bước đầu thử nghiệm nuôi các chủng nấm men trên nguồn cơ chất tự nhiên là
bã dứa cho thấy các chủng đều có hoạt tính xenlulaza và sinh trưởng mạnh
trên nguồn cơ chất này tạo ra lượng sinh khối tế bào đáng kể. Kết quả này mở
ra một hướng nghiên cứu tiếp, đó là ứng dụng các chủng nấm men trong chế
biến bã thải hoa quả giàu xenlulozơ làm thức ăn chăn nuôi.
1. Chủng xạ khuẩn L30 có phổ kháng sinh rộng với các nhiều loại vi sinh vật kiểm định
đặc biệt là hoạt tính mạnh kháng Pseudomonas solanacearum.
3. Điều kiện thích hợp cho sinh tổng hợp chất kháng sinh của chủng xạ khuẩn L30 trên
môi trường ISP-4 với pH 7, nhiệt độ 28-350C, thời gian lên men là 120- 144 giờ, nguồn
cacbon trên tinh bột và nguồn nitơ là (NH4)2SO4.
4. Chất kháng sinh do chủng xạ khuẩn L30 sinh ra không ảnh hưởng đến khả năng nảy
mầm của hạt lạc và ở nông độ loãng có tác dụng kích thích hạt lạc nảy mầm.
5. Khi nhiễm xạ khuẩn sinh chất kháng sinh vào đất không gây ảnh hưởng xấu đến
sinh trưởng của cây lạc mà còn có tác dụng ức chế bệnh héo xanh
