BÀI 11. HỆ GENE, CÔNG NGHỆ GENE VÀ ỨNG DỤNG

Mở đầu: Hiện nay, sinh vật biến đổi gene được tạo ra ngày càng nhiều và dần trở nên phổ biến. Giải thích có nên sử dụng sinh vật biến đổi gene không?

Giải nhanh:

Tùy thuộc vào điều kiện thực tế và tính an toàn để quyết định có nên sử dụng sinh vật biến đổi gene không.

I. KHÁI NIỆM HỆ GENE

Câu 1: Dựa vào thông tin ở bảng 11.1, hãy nhận xét đặc điểm hệ gene của một số loài sinh vật.

Giải nhanh:

Các loài sinh vật khác nhau có đặc điểm hệ gene khác nhau.

II. THÀNH TỰU VÀ ỨNG DỤNG CỦA VIỆC GIẢI MÃ HỆ GENE NGƯỜI

Câu 1: Quan sát hình 11.1 và nêu một số thành tựu của việc giải trình tự hệ gene người. 

Giải nhanh:

- Hệ gene người được giải trình tự hoàn chỉnh.

Câu 2: Hãy cho biết lợi ích của việc giải trình tự hệ gene người.

Giải nhanh:

Lợi ích của việc giải trình tự hệ gene người: 

• Nghiên cứu tiến hoá: Thông tin di truyền từ hệ gene người được ứng dụng trong nghiên cứu sự tiến hoá loài người. 

• Bảo vệ sức khoẻ con người: 

• Trình tự hệ gene người được sử dụng để phát hiện các đột biến gene gây bệnh di truyền, từ đó đưa ra phương pháp điều trị thích hợp.

• Các thông tin về các đột biến có thể được sử dụng trong tư vấn di truyền, giúp các cặp vợ chồng đưa ra quyết định phù hợp về các lựa chọn sinh con. 

• Một số loại thuốc điều trị ung thư tác động đến gene hoặc protein để tiêu diệt hoặc ức chế tế bảo ung thư đã được phát triển nhờ thành tựu giải mã hệ gene người. 

III. CÔNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP

Câu 1: Quan sát hình 11.2 và mô tả quá trình tạo DNA tái tổ hợp.

Giải nhanh:

Quá trình tạo DNA tái tổ hợp: Sử dụng cùng loại enzyme giới hạn (endonuclease xúc tác cắt DNA tại những vị trí nhận biết đặc hiệu) cắt đoạn DNA ngoại lai và vector, sau đó gắn đoạn DNA ngoại lai vào vector nhờ enzyme ligase để tạo vector tái tổ hợp trước khi đưa vào thể nhận. Kĩ thuật tái tổ hợp DNA bao gồm các bước: thu nhận đoạn DNA, ghép nối (gắn) đoạn DNA vào vector để tạo ra vector tái tổ hợp, biến nạp vector tái tổ hợp vào thể nhận.

Câu 2: Quan sát hình 11.3 và mô tả sơ đồ quá trình sản xuất vaccine phòng bệnh viêm gan B.

Giải nhanh:

Quá trình sản xuất vaccine phòng bệnh viêm gan B: Cắt gene từ hệ gene của virus đưa vào plasmid của vi khuẩn, plasmid mang gene chuyển sẽ được chèn vào DNA của nấm men, nấm men sau khi biến đổi gene sẽ sinh ra protein virus, sau đó tiến hành nuôi cấy để tách chiết protein làm nguyên liệu của vaccine.

Luyện tập: Lấy thêm ví dụ thành tựu của công nghệ DNA tái tổ hợp trong điều trị bệnh ở người.

Giải nhanh:

Ví dụ về bệnh SCID do đột biến gene của enzyme adenosine deaminase (ADA) được chữa bằng công nghệ DNA tái tổ hợp, đưa gene lành vào cơ thể người bệnh.

IV. THỰC VẬT VÀ ĐỘNG VẬT BIẾN ĐỔI GENE

Câu 1: Quan sát hình 11.4, nêu nguyên lí tạo thực vật chuyển gene.

Giải nhanh:

Tạo thực vật biến đổi gene thường sử dụng việc chuyển gene qua vi khuẩn Agrobacterium như A. tumefaciens hoặc A. rhizogenesis để nạp vector tái tổ hợp vào tế bào thực vật.

Câu 2: Quan sát hình 11.5, mô tả nguyên lí tạo động vật biến đổi gene.

Giải nhanh:

Tạo động vật biến đổi gene thực hiện theo nguyên lí chung tạo sinh vật biến đổi gene. Đối với động vật, vector tái tổ hợp mang gene ngoại lai được chuyển trực tiếp vào tế bào động vật nhận nhờ phương pháp vi tiêm hoặc gián tiếp nhờ vector có nguồn gốc từ virus (retrovirus, lentivirus,...), tế bào trứng, tinh trùng, tế bào gốc phôi. Ở động vật có vú, trứng ở giai đoạn tiền nhân (trứng đã thụ tinh những nhân tinh trùng chưa kết hợp với nhân trứng) thích hợp nhất với sự biến nạp. Phôi mang gene ngoại lai sẽ được đưa vào tử cung của con vật mang thai hộ, từ đó sinh ra cả thể động vật chuyển gene.

V. SẢN XUẤT, SỬ DỤNG SẢN PHẨM BIẾN ĐỔI GENE VÀ ĐẠO SỨC SINH HỌC

Câu 1: Dựa trên thông tin trong bảng 11.2, lấy ví dụ để tranh luận, phản biện các lợi ích hoặc nguy cơ/rủi ro của sinh vật biến đổi gene và sản phẩm biến đổi gene.

Giải nhanh:

- Phản biện lợi ích:

  + Nguy cơ gây hại sức khoẻ người sử dụng

  + Nguy cơ phát tán gene không mong muốn

  + Tăng khả năng kháng kháng sinh

  + Kích hoạt phản ứng miễn dịch và dị ứng

  + Gây suy giảm đa dạng sinh học

  + Nguy cơ gây hại môi trường

- Phản biện rủi ro:

  + Cải thiện giống vật nuôi, cây trồng có tính trạng tốt

  + Đảm bảo an ninh lương thực, thực phẩm

  + Nâng cao giá trị dinh dưỡng của thực phẩm

  + Cung cấp hoạt chất, vaccine cho y dược

  + Giảm sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ

  + Giảm nguy cơ dị ứng từ các hợp chất tự nhiên

  + Tăng khả năng làm sạch môi trường bởi sinh vật

Vận dụng: Hiện nay, một số quốc gia trên thế giới đã cho phép thương mại hoá một số thực phẩm biến đổi gene. Hãy sưu tầm các tài liệu về lợi ích và rủi ro của thực phẩm biến đổi gene làm minh chứng để tranh luận về các ý kiến ủng hộ hoặc phản đối việc sử dụng thực phẩm biến đổi gene.

Giải nhanh:

- Tài liệu ủng hộ:

  + Báo cáo của WHO về an toàn thực phẩm biến đổi gene

  + Nghiên cứu của Đại học Cornell về lợi ích của thực phẩm biến đổi gene

- Tài liệu phản đối:

  + Bài báo của Greenpeace về rủi ro của thực phẩm biến đổi gene

  + Nghiên cứu của Đại học California về ảnh hưởng của thực phẩm biến đổi gene đến môi trường