Câu 2 trang 101 SGK Sinh học 12 nâng cao

Đề bài

Trình bày quy trình tạo ADN tái tổ hợp, chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận.

Hướng dẫn giải

*    Tạo ADN tái tổ hợp

Trong công nghệ gen, để đưa một gen từ tế bào này sang tế bào khác cần phải sử dụng một phân tử ADN đặc biệt được gọi là thể truyền. Kĩ thuật gắn gen cần chuyển vào thể truyền được gọi là kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp.

ADN tái tổ hợp là một phân tử ADN nhỏ được lắp ráp từ các đoạn ADN lấy từ các nguồn khác nhau (gồm thể truyền và gen cần chuyển).

Sinh học phân tử đã phát hiện và hiểu rõ cơ chế tác động của hàng loạt enzim. Nhờ đó, các nhà khoa học đã sử dụng chúng thành những công cụ hữu hiệu trong việc cắt (restrictaza), nối (ligaza) để tạo ADN tái tổ hợp.

Mỗi loại enzim cắt hai mạch đơn của phân tử ADN ở những vị trí nuclêôtit xác định. Các vị trí này gọi là trình tự nhận biết, tạo ra các đầu dính. Việc cắt ADN của tế bào cho và ADN của plasmit do cùng một loại enzim cắt. Kết quả tạo ra các đầu dính có trình tự giống nhau. Khi trộn đoạn ADN của tế bào cho với ADN plasmit đã cắt hở, các đầu dính bắt cặp bổ sung với nhau. Enzim nối ligaza có chức năng tạo liên kết phôtphođieste làm liền mạch ADN. Plasmit mang gen lạ gọi là ADN tái tổ hợp.

Để chuyển một gen mong muốn từ sinh vật này sang sinh vật khác, người ta sử dụng các vật chuyển gen hay vectơ chuyển gen. Vectơ chuyển gen là phân tử ADN có khả năng tự nhân đôi, tồn tại độc lập trong tế bào và mang được gen cần chuyển. Có nhiều loại vectơ chuyển gen như:

Vectơ chuyển gen có thể là plasmit: Plasmit nằm trong tế bào chất của vi khuẩn, là ADN vòng, mạch kép. Trong tế bào vi khuẩn có chứa hàng chục plasmit. Vectơ chuyển gen cũng có thể là thực khuẩn thể Iamđa (phagơ λ), đó là virut lây nhiễm vi khuẩn, đoạn ADN của tế bào cho (gen cần cấy) được gắn vào ADN của nó thành ADN tái tổ hợp.                                                                                                       

*     Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận

Phương pháp biến nạp: để đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào, các nhà khoa học có thể dùng muối CaCl₂ hoặc dùng xung điện để làm dãn màng sinh chất của tế bào. Khi đó, phân tử ADN tái tổ hợp dễ dàng chui qua màng vào trong tế bào.

Trường hợp thể truyền là virut lây nhiễm vi khuẩn, khi chúng mang gen cần chuyển và xâm nhập vào tế bào vật chủ (vi khuẩn) được gọi là phương pháp tải nạp.

Khi đã được chuyển vào tế bào chủ, ADN tái tổ hợp điều khiển tổng hợp loại prôtêin đặc thù đã được mã hoá trong nó.