Bài 5. Công nghệ gene

a) Định nghĩa

• Công nghệ gene (công nghệ DNA tái tổ hợp) là tập hợp các kỹ thuật cho phép nghiên cứu và thao tác với gene, tạo ra các sinh vật có tính trạng mới.

b) Các bước cơ bản

• Tách gene từ tế bào cho.
• Nhân gene vào vector chuyển.
• Đưa vector vào tế bào nhận.
• Chọn lọc và nhân bản sinh vật chuyển gene.

a) Enzyme cắt giới hạn (Restriction endonuclease)

• Nhận ra trình tự đặc hiệu 4-8 nucleotit trên DNA.
• Cắt DNA tại vị trí nhận biết, tạo đầu dính hoặc đầu thẳng.
• Ví dụ: EcoRI cắt tại GAATTC, tạo đầu dính.

b) Vector chuyển gene

• Plasmid: DNA vòng nhỏ, phổ biến trong công nghệ gene.
• Phage: Virus bacteriophage, chuyển gene hiệu quả.
• Cosmid: Kết hợp plasmid và phage.
• YAC/BAC: Nhiễm sắc thể nhân tạo.

c) Enzyme ligase

• Nối các đoạn DNA lại với nhau.
• Tạo DNA tái tổ hợp.

a) Tạo DNA tái tổ hợp

• Cắt DNA nguồn và plasmid bằng enzyme cắt giới hạn cùng loại.
• Nối DNA vào plasmid bằng enzyme ligase.
• Tạo plasmid tái tổ hợp.

b) Đưa DNA vào tế bào

• Biến nạp (Transformation): Đưa plasmid vào vi khuẩn bằng CaCl₂ và nhiệt sốc.
• Điện biến nạp (Electroporation): Dùng điện trường tạo lỗ màng.
• Microinjection: Tiêm trực tiếp vào tế bào.
• Sử dụng vector virus: Đưa gene vào tế bào động vật.

c) Chọn lọc và nhân bản

• Sử dụng kháng sinh chọn lọc tế bào chuyển gene.
• Sử dụng reporter gene (lacZ, GFP).

a) Trong y học

• Sản xuất hormone insulin, vaccine, kháng thể đơn dòng.
• Gene therapy (điều trị bệnh di truyền).
• Chẩn đoán bệnh bằng PCR.

b) Trong nông nghiệp

• Tạo cây trồng chuyển gene kháng sâu, kháng thuốc trừ cỏ.
• Cây trồng biến đổi gen tăng dinh dưỡng (Golden Rice).
• Động vật chuyển gene cho năng suất cao.

c) Trong công nghiệp

• Sản xuất enzyme, amino acid, vitamin.
• Xử lý môi trường (vi khuẩn phân giải dầu).