CHUYỂN TẢI GEN TRONG CÔNG NGHỆ VI SINH
Chia sẻ bởi Tram Minh Huy |
Ngày 23/10/2018 |
90
Chia sẻ tài liệu: CHUYỂN TẢI GEN TRONG CÔNG NGHỆ VI SINH thuộc Bài giảng khác
Nội dung tài liệu:
BÀI THẢO LUẬN
CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ VI SINH
Đề Tài Thảo Luận
Những Hiểu Biết Về
Trong Công Nghệ Vi Sinh Vật
CHUYỂN TẢI GEN
I. Mở Đầu
II. Những Cấu Trúc Tham Gia Chuyển Tải Gen
1. Vecto – Plasmid
2. Vecto – Bacteriophage
3. Một số Vecto chuyển gen loại khác
III. Quá Trình Thuần Hóa & Chuyển Tải Gen
* Quá trình thuần hóa
** Quá trình chuyển tải gen
IV. Ứng Dụng
V. Kết Luận
VI. Tài Liệu Tham Khảo
Mục Lục
“ Đái tháo đường” căn bệnh “nhà giàu”
Insulin là liệu pháp tốt
Số lượng ít, không đủ cung ứng thị trường!
Công nghệ chuyển tải gen ra đời
Mở Đầu
Nguồn tự nhiên
Trị bệnh
???? ????
Đề tài “ Những hiểu biết về chuyển tải gen ở VSV” sẽ giúp chúng ta có 1 cách nhìn tổng quát hơn, biết được thành phần, hiểu được cơ chế, cách thức để sản xuất ra insulin với số lượng lớn, chất lượng tuyệt vời, mà giá thành lại thấp. Mọi “con bệnh” đều có thể dùng!
Mở Đầu
II. Những Cấu Trúc
Tham Gia
Chuyển Tải Gen
Để chuyển gen ở vsv, bằng việc biến nạp DNA hay bơm DNA vào tế bào. Để chuyển gen có chủ định không thể thực hiện biến nạp đơn giản bằng cách tách và trộn DNA với hỗn hợp tế bào vì nhiều hạn chế:
DNA thâm nhập vào tế bào thì phần lớn bị phân hủy, chỉ số ít tồn tại ổn định.
Các gen chiếm 1 đoạn rất nhỏ trong phân tử DNA khổng lồ nên khó chuyển gen có chủ định.
Chuyển gen có chủ định với số lượng lớn, nếu không sao chép gen ra nhiều bản thì khó thực hiện. VECTƠ ra đời
VECTƠ
Khái niệm vectơ
Vecto cũng là 1 DNA, thường có dạng vòng, đặc tính có khả năng xâm nhập vào tế bào vi khuẩn và mượn bộ máy của tế bào vi khuẩn để tạo ra nhiều bản sao giống hệt vecto ban đầu.
Chức năng- Vai trò của vectơ
Tạo dòng nhằm khuếch đại số lượng bản sao, Chuyển các gen vào tế bào vi sinh,động thực vật
Nghiên cứu sự biểu hiện của một đoạn trình tự của DNA
Sản xuất RNA, protein với số lượng lớn từ DNA được tạo dòng
VECTƠ
Yêu cầu của Vectơ chuyển gen
Có các trình tự khởi sự sao chép (ori)
Có các trình tự nhận biết (palindrom)
Có trình tự điều hòa (promoter)
Đảm bảo sự di truyền bền vững của DNA tái tổ hợp ở dạng độc lập hay gắn vào NST của tế bào chủ
Có gen đánh dấu – Marker
Có những trình tự nhận biết duy nhất của các enzym giới hạn (RE)
VECTƠ
Ưu Điểm
Cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ
Dễ tinh sạch, dễ phân tích đoạn tái tổ hợp
Có thể nhân lên với số lượng lớn, tốc độ nhanh
Có khả năng di chuyển nhờ cầu nối tiếp hợp
Nhược Điểm
Đôi khi, hiệu suất biến nạp vào tế bào chủ thấp
Không hiệu quả khi biến nạp ở Eucaryote
Không tách dòng được các phân đoạn AND kích thước lớn (>10kb)
1. VECTƠ - PLASMID
Plasmid có khả năng di chuyển nhờ cầu nối tiếp hợp
1. VECTƠ - PLASMID
Plamid tham gia vào cơ chế tái tổ hợp gen nội bào
Plasmid pSP-Gemini
Plamid Bluescript
Plamid pUC
Các thế hệ plasmid
Hình 1: Plasmid pBR322
* Phạm vi ứng dụng của Plasmid:
Đóng một vai trò quan trọng trong các phòng thí nghiệm di truyền và sinh hóa: nhân bản hoặc biểu hiện các gene cần quan tâm.
Một ứng dụng quan trọng khác của plasmid là tạo ra protein với số lượng lớn.
Trong công nghệ vi sinh:
Tính đề kháng với các chất kháng sinh, kim loại nặng (như Hg, Cd…) và tia cực tím
Đặc tính tham gia trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình sinh tổng hợp một số chất kháng sinh
Đặc điểm sử dụng nguồn carbon khó đồng hóa như: camphor, octane, cồn octane…làm nguồn dinh dưỡng
Ưu Điểm
Khả năng xâm nhập tế bào chủ nhanh. Có thể tách dòng ở cả Prokaryote và Eucaryote
Có thể mang các đoạn cài đến ~ 20kb
Dễ bảo quản do các hạt virus bền ở to (ví dụ: 4oc)
Nhược Điểm
Kích thước lớn hơn plasmid, nên phân tích phức tạp hơn
Số bản sao phage hình thành trong mỗi tế bào thấp hơn so với số bản sao của plasmid
2. VECTƠ - BACTERIOPHAGE
2.1. Các nhóm phage thường được sử dụng trong sinh học
Thế hệ thứ nhất :phần lớn bắt nguồn từ phage λ . DNA của phage λ có chiều dài 48502 bp, nằm trong phần đầu của phage
Thế hệ thứ hai: như EMBL 3-4, λGEM 11, λgt 11
Ngoài ra, còn có phage M13 với ưu điểm tạo được số lượng lớn phân tử DNA chỉ mang trình tự của 1 mạch.
2. VECTƠ - BACTERIOPHAGE
1. Ứng dụng trong nghiên cứu SHPT
Phage được dùng làm phương tiện vận chuyển gen trong nghiên cứu, rất nhiều phage được sử dụng để nghiên cứu di truyền vi khuẩn. Một vài chủng phage ví dụ phage P22 có thể vận chuyển bất cứ gen nào của vi khuẩn hoặc phage l chỉ vận chuyển một số gen của vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận.
2. Ứng dụng trong chẩn đoán vi khuẩn và dịch tễ học
Phage được sử dụng để định type phage ở vi khuẩn nhiều type
Phạm vi ứng dụng PHAGE
Tóm Lại
Sử dụng trong phương pháp tạo dòng
phương pháp chuyển gen.
Dạng vòng, chuyển gen lạ vào tế bào
Vectơ
Đặc tính dễ xâm nhập vào tế bào
tự sao chép tích cực bên trong
Khả năng tiếp nhận tốt các đoạn DNA lạ
Tóm Lại
Vectơ
Phage
Các loại vecto khác như cosmid,
các virus của eucaryote,
NST nhân tạo của nấm men YAC,..
Plasmid
III. Quá Trình Thuần Hóa &
Chuyển Tải Gen
Tại Sao phải thuần hóa gen?
Để tạo ra gen mang những đặc điểm như mong muốn của con người
Thuần Hóa Gen là gì?
Thuần hóa gen là quá trình bắt gen phải làm việc theo ý muốn của con người
Thuần Hóa Gen là gì?
Thuần hóa gen là quá trình bắt gen phải làm việc theo ý muốn của con người
1. Các enzyme tham gia thuần hóa gen
Enzyme là những hoạt chất sinh học rất quan trọng trong công nghệ di truyền, nhất là quá trình cắt và nối DNA.
Nó tác động các phản ứng sinh hóa trong tế bào sống, kiểm soát và điều tiết tính hữu hiệu (effeciency) và tính chuyên biệt (specificity)
* Quá Trình Thuần Hóa Gen
1.1. Các enzyme phân cắt DNA (RNA)
Được gọi là nuclease (endonuclease & exonuclease)
Ngoài ra, còn có enzyme giới hạn RE (restriction enzyme ) thuộc nhóm endonuclease
Chúng có tính chất chung là cắt cầu nối điestephosphate nối giữa các nu cạnh nhau trong DNA, RNA.
Đặc điểm nổi bật là nhận ra và cắt phân tử DNA ở những vị trí xác định
VD: Enzim E.coli RI: chỉ cắt ADN ở giữa T và A.
Enzim Hind I : G và G.
* Quá Trình Thuần Hóa Gen
Hình 2: enzyme E.coli RI
* Quá Trình Thuần Hóa Gen
Các loại RE
1.1.3. Ứng dụng
Lập bản đồ giới hạn
phân tích so sánh
bộ gen
Các Enzyme gắn
* Quá Trình Thuần Hóa Gen
Chuyển Tải Gen là gì?
Sử dụng hệ thống các phương pháp thực nghiệm ứng dụng các thành tựu của SHPT, DTH phân tử để tạo nên các tổ hợp tính trạng di truyền mong muốn ở một loài sinh vật. Trong đó, vectơ là “ con thuyền chở khách từ bến này sang bến khác”
Tại sao phải Chuyển Tải Gen?
Muốn thay đổi năng suất thì không chỉ dùng đột biến được, ta phải thay đổi cấu trúc di truyền để tăng năng suất từ việc điều chỉnh và biến đổi gen hay tạo ra các gen mới từ đó tạo ra các cơ thể mới
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
1. Qui trình chung cho các loại chuyển gen
Mục đích của việc tạo dòng là nhằm thu được 1 lượng lớn bản sao của 1 trình tự DNA xác định.
Tùy thuộc vào loại thư viện cần thiết lập, các nhân tố tham gia vào quá trình tạo dòng (như vecto, tế bào chủ, kĩ thuật chuyển vecto tái tổ hợp vào tế bào chủ,..)có thể thay đổi, nhưng tiến trình bao gồm các bước sau
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
1. Phương pháp đơn giản dùng các đầu cố kết
2. Phương pháp dùng các đoạn nối (linker)
3. Phương pháp dùng enzyme terminal transferase
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
Các phương pháp dùng trong tạo plasmid tái tổ hợp
(trong bước 3)
Hình 3: Sự gắn DNA lạ vào vecto chuyển gen nhờ các đầu cố kết
a) Cắt Plasmid và DNA lạ bằng restriction endonuclease (EcoRI)
b) Các đoạn ráp vào và DNA ligase hàn liền lại
2. Ý nghĩa quá trình chuyển tải gen(tạo dòng)
Tạo được đúng dòng gene mong muốn.
Có ý nghĩa trong khoa học và cuộc sống.
3. Sơ đồ chuyển gen Plasmid & Phage
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
KỸ THUẬT CẤY GEN NHỜ PLASMID
ADN của tế
bào nhận E.coli
ADN Plasmit
tái tổ hợp
dạng vòng
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
SƠ ĐỒ CẤY GEN NHỜ THEÅ THÖÏC
KHUẨN
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
Ứng dụng trong chọn giống VSV:
Một gen hoặc 1 nhóm gen (Cho SP) KTDT VSV → SP.
Gen được chuyển: VSV, TV, ĐV, con người.
1. Tạo chủng VK E.coli SX insulin người:
- Insulin là hoocmon tuyến tuỵ, có chức năng điều hoà hàm lượng đường trong máu.
- Tách gen tổng hợp Insulin ở người → VK E.coli bằng vectơ plasmic → SX Insulin.
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Sản xuất insulin
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Ứng dụng trong chọn giống TV:
1. Một số PP chuyển gen:
Chuyển gen qua trung gian: Plasmid.
Chuyển gen bằng virut: sử dụng virut làm vectơ chuyển gen.
Chuyển gen trực tiếp: Vi tiêm, qua ống phấn, súng bắn gen.
2. Thành tựu: SX các chất bột, đường năng xuất cao, SX Pr trị liệu, kháng thể..., thời gian tạo giống mới được rút ngắn.
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Hình 4 : sử dụng
phương pháp vi tiêm
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Hình 5 : Quá trình chuyển gen ở Thực Vật
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Ứng dụng trong ĐV:
Tạo những giống ĐV mới có năng xuất cao và chất lượng cao hơn; đặc biệt tạo ra ĐV chuyển gen SX ra thuốc cho con người
VD: Cừu chuyển gen tổng hợp Pr huyết thanh của người, SX SP này với số lượng lớn trong sữa, sau đó SP này sẽ chế biến thuốc chống u xơ nang và 1 số bệnh về hô hấp ở người.
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Hình 6 : Cừu được chuyển gen
Phương pháp tạo dòng nhằm mục đích nhằm mục đích thu nhận một lượng lớn bản sao của 1 trình tự DNA xác định
Tóm Lại
Chọn và xử lí vecto
Xử lí trình tự DNA cần tạo dòng
Tạo vecto tái tổ hợp vào tế bào chủ
Chuyển vecto tái tổ hợp vào tế bào chủ
Chọn dòng có chứa vecto tái tổ hợp cần tìm
Enzyme đóng vai trò quan trọng trong thuần hóa gen, vừa là cây kéo, vừa là chai keo. Tùy thuộc vào từng quá trình, giai đoạn mà nó sử dụng đúng “đồ nghề” của mình.
Đích đến của những “đồ nghề” này là các cầu điesterphosphat.
Trong đó phải kể đến RE, enzyme có khả năng thủy giải DNA ở những vị trí xác định, bao gồm những nuclease có tính chuyên biệt trình tự rất cao
Tóm Lại
Enzyme
Các nuclease:
phân cắt DNA
Các polymerase: xúc tác
phản ứng tổng hợp DNA
Các ligase: xác
tác phản ứng nối
Tóm Lại
Dựa trên nền tảng công nghệ “chuyển tải gen” con người không ngừng tạo ra các sản phẩm mang tính phục vụ cao cho nhu cầu đời sống như trong lĩnh vực y học (insulin), trong nghiên cứu ở PTN (hóa sinh, vi sinh),vv…làm cho cuộc sống con người ngày một nâng cao.
Thế kỉ 21, thế kỉ của công nghệ sinh học. Công nghệ chuyển tải gen sẽ là “nhạc trưởng”, là “mũi tàu” để đưa nhân loại tiến vào tương lai theo dòng thời gian.
IV. Kết Luận
1. Phạm Thành Hổ, 2002, Di truyền học, NXB ĐHQG
2. Trần Thị Thanh, 2007, Công nghệ vi sinh, NXB GD
3. Hồ Huỳnh Thùy Dương,2005, Sinh học phân tử, NXB GD
4. Bùi Chí Bửu, 2004, Di truyền phân tử, NXB NN
V. Tài Liệu Tham Khảo
MỘT SỐ CÂU HỎI
THẢO LUẬN LỚP
1/ Tại sao các vectơ phải có kích thước nhỏ?
Có kích thước nhỏ càng nhỏ càng tốt để có thể thu nhận 1 lượng DNA tối đa. Hơn nửa, kích thước vecto càng nhỏ thì càng dễ xâm nhập vào tế bào vi khuẩn và càng được sao chép nhanh và hiệu quả.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
2/ Thư viện gen cần thiết lập là gì?
Thư viện gen cần thiết lập là tập hợp tất cả các chủng, loại gen cần cho những mục đích nhất định như trong nghiên cứu, trong sinh hoc, y học. Người ta phân biệt 2 loại thư viện gen: thư viện bộ gen (genomic library) và thư viện cDNA (cDNA library).
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
3/ Cơ chế phân hủy khi DNA lạ xâm nhập vào tế bào?
Các thực khuẩn thể (phage) xâm nhiễm tế bào vi khuẩn và sinh sôi nhờ bộ máy sinh tổng hợp của vi khuẩn. khi số lượng phage tăng lên đến hàng triệu bản sao, chúng sẽ phá vỡ tế bào vi khuẩn. nhưng trong 1 số trường hợp, tế bào vi khuẩn vẫn nguyên vẹn mà pgahe cũng không sinh sôi. Hiện tượng này có thể do 1 trong 2 nguyên nhân
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
3/ Cơ chế phân hủy khi DNA lạ xâm nhập vào tế bào?
DNA phage gắn xen vào bộ gen của vi khuẩn dưới dạng không hoạt động trong 1 thời gian dài hay ngắn.
DNA phage bị 1 hệ thống bảo vệ từ vi khuẩn tiêu diệt khi vừa mới xâm nhập, hệ thống bảo vệ này là các RE; đây chính là hiện tượng giới hạn.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
4/ Bạn hãy cho biết làm như thế nào mà ta có thể xác định được đó là gen có mang plasmid?
Một vài tính trạng kiểu hình do gen được plasmid mang
Tính kháng thuốc kháng sinh
Sản xuất chất kháng sinh
Làm giảm các hợp chất thơm
Sản xuất haemolysin
Lên men đường
Sản xuất enterotoxin
Kháng kim loại năng
Sản xuất bacteriocin
Kích thích các khối u thực vật
Sản xuất hydrogen sulphile
Hệ thống R-M được kiểm soát trong sinh vật chủ
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
5/ Thế hệ plasmid thứ ba mạnh nhất nhưng
tại sao thế hệ thứ hai lại được dùng nhiều nhất?
Ở plasmid thế hệ thứ 3 tuy là mạnh nhất với các ưu thế nổi trội như: sao chép nhanh,kích thước nhỏ nhưng lại ít được dùng hơn plasmid thế hệ thứ 2 bởi thế hệ thức hai tập trung các đặc tính quý báu của nhiều plasmid tự nhiên. Điều đó cho thấy rằng nó phù hợp với các mục đích, xu hướng sử dụng đại trà, phổ biến hơn. Chưa hẳn mạnh nhất là được dùng nhiều nhất.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
6/ Dựa vào đâu mà người ta có thể chia plasmid thành 2 loại: tiếp hợp và không tiếp hợp?
Plasmid có thể được chia ra làm 2 loại: tiếp hợp và không tiếp hợp, tùy thuộc vào nó có mang hay không mang gen chuyển nạp, gọi là “tra”, gen này kích hoạt sự phân cắt tế bào của vi khuẩn.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
7/ Tại sao chuyển gen lại đóng vai trò quan trọng trong CNSH?
Công nghệ chuyển gen được xem là nền tảng cho mọi nghiên cứu khoa học trong di truyền VSV, bởi từ chuyển gen mà người ta có thể tạo ra các chủng loại VSV khác nhau, chúng đóng một vai trò khá quan trọng trong việc tạo thành các sản phẩm nông nghiệp, trong y học, trong sản xuất công nghiệp các loại thực phẩm.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
8/ Vì sao plasmid có tính kháng sinh?
Mỗi vi khuẩn có thể chứa hàng trăm plasmid. Do kích thước nhỏ nên plasmid chỉ chứa rất ít gen chọn lọc, thường đặc tính chọn lọc là tính kháng sinh. Loại vecto này có thể nhận 8-9 kb DNA cần dòng hóa.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
9/ Ngoài plasmid hay “supercoiled DNA” thì còn loại nào khác không?
+ Một vài plasmid mang thông tin di truyền từ tế bào này sang tế bào khác gọi là F plasmid
+ Những plasmid khác mang các bộ gen đặc biệt dùng trong những cơ chế không cần thiết được gọi là “ degradative plasmid”
+ Một vài plasmid không có gen chức năng, có tính tạm thời được gọi là “cryptic plasmid”
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
10/ Thế nào là tính hữu hiệu, chuyên biệt?
+ Tính hữu hiệu ở đây nghĩa là mức độ ảnh hưởng cao, có phạm vi rộng
+ Tính chuyên biệt có nghĩa là ghi nhận ở mức độ phân tử một cách đặc thù giữa
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
11/ Điều gì khẳng định rằng plasmid có khả năng tồn tại độc lập trong tế bào mà không phụ thuộc vào sự sao chép bộ
gen của tế bào chủ ?
Plasmid hay “supercoiled DNA” là những đoạn DNA ngắn (2-5 kb), dạng vòng, nằm ngoài NST, được tìm thấy lần đầu tiên ở vi khuẩn.
Do nằm ngoài nhiễm sắc thể, điều đó cho thấy rằng plasmid tồn tại độc lập; không phụ thuộc sự sao chép của tế bào chủ.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
12/ Với enzyme RE (restriction enzyme) tại sao người ta lại gọi là enzyme giới hạn?
Từ “giới hạn” có nguồn gốc từ 1 quan sát thực nghiệm: nhiều loài vi khuẩn luôn luôn bị phá hủy khi bị xâm nhiễm bởi 1 loại phage nhất định.
Một số chủng của các loài này lại có khả năng tự bảo vệ nhờ hiện tượng” giới hạn” nói trên.”Giới hạn” được ngầm hiểu là giới hạn trong sự xâm nhiễm.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
Chân Thành Cảm Ơn
Sự Quan Tâm Theo Dõi của Cô & Các Bạn
CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ VI SINH
Đề Tài Thảo Luận
Những Hiểu Biết Về
Trong Công Nghệ Vi Sinh Vật
CHUYỂN TẢI GEN
I. Mở Đầu
II. Những Cấu Trúc Tham Gia Chuyển Tải Gen
1. Vecto – Plasmid
2. Vecto – Bacteriophage
3. Một số Vecto chuyển gen loại khác
III. Quá Trình Thuần Hóa & Chuyển Tải Gen
* Quá trình thuần hóa
** Quá trình chuyển tải gen
IV. Ứng Dụng
V. Kết Luận
VI. Tài Liệu Tham Khảo
Mục Lục
“ Đái tháo đường” căn bệnh “nhà giàu”
Insulin là liệu pháp tốt
Số lượng ít, không đủ cung ứng thị trường!
Công nghệ chuyển tải gen ra đời
Mở Đầu
Nguồn tự nhiên
Trị bệnh
???? ????
Đề tài “ Những hiểu biết về chuyển tải gen ở VSV” sẽ giúp chúng ta có 1 cách nhìn tổng quát hơn, biết được thành phần, hiểu được cơ chế, cách thức để sản xuất ra insulin với số lượng lớn, chất lượng tuyệt vời, mà giá thành lại thấp. Mọi “con bệnh” đều có thể dùng!
Mở Đầu
II. Những Cấu Trúc
Tham Gia
Chuyển Tải Gen
Để chuyển gen ở vsv, bằng việc biến nạp DNA hay bơm DNA vào tế bào. Để chuyển gen có chủ định không thể thực hiện biến nạp đơn giản bằng cách tách và trộn DNA với hỗn hợp tế bào vì nhiều hạn chế:
DNA thâm nhập vào tế bào thì phần lớn bị phân hủy, chỉ số ít tồn tại ổn định.
Các gen chiếm 1 đoạn rất nhỏ trong phân tử DNA khổng lồ nên khó chuyển gen có chủ định.
Chuyển gen có chủ định với số lượng lớn, nếu không sao chép gen ra nhiều bản thì khó thực hiện. VECTƠ ra đời
VECTƠ
Khái niệm vectơ
Vecto cũng là 1 DNA, thường có dạng vòng, đặc tính có khả năng xâm nhập vào tế bào vi khuẩn và mượn bộ máy của tế bào vi khuẩn để tạo ra nhiều bản sao giống hệt vecto ban đầu.
Chức năng- Vai trò của vectơ
Tạo dòng nhằm khuếch đại số lượng bản sao, Chuyển các gen vào tế bào vi sinh,động thực vật
Nghiên cứu sự biểu hiện của một đoạn trình tự của DNA
Sản xuất RNA, protein với số lượng lớn từ DNA được tạo dòng
VECTƠ
Yêu cầu của Vectơ chuyển gen
Có các trình tự khởi sự sao chép (ori)
Có các trình tự nhận biết (palindrom)
Có trình tự điều hòa (promoter)
Đảm bảo sự di truyền bền vững của DNA tái tổ hợp ở dạng độc lập hay gắn vào NST của tế bào chủ
Có gen đánh dấu – Marker
Có những trình tự nhận biết duy nhất của các enzym giới hạn (RE)
VECTƠ
Ưu Điểm
Cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ
Dễ tinh sạch, dễ phân tích đoạn tái tổ hợp
Có thể nhân lên với số lượng lớn, tốc độ nhanh
Có khả năng di chuyển nhờ cầu nối tiếp hợp
Nhược Điểm
Đôi khi, hiệu suất biến nạp vào tế bào chủ thấp
Không hiệu quả khi biến nạp ở Eucaryote
Không tách dòng được các phân đoạn AND kích thước lớn (>10kb)
1. VECTƠ - PLASMID
Plasmid có khả năng di chuyển nhờ cầu nối tiếp hợp
1. VECTƠ - PLASMID
Plamid tham gia vào cơ chế tái tổ hợp gen nội bào
Plasmid pSP-Gemini
Plamid Bluescript
Plamid pUC
Các thế hệ plasmid
Hình 1: Plasmid pBR322
* Phạm vi ứng dụng của Plasmid:
Đóng một vai trò quan trọng trong các phòng thí nghiệm di truyền và sinh hóa: nhân bản hoặc biểu hiện các gene cần quan tâm.
Một ứng dụng quan trọng khác của plasmid là tạo ra protein với số lượng lớn.
Trong công nghệ vi sinh:
Tính đề kháng với các chất kháng sinh, kim loại nặng (như Hg, Cd…) và tia cực tím
Đặc tính tham gia trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình sinh tổng hợp một số chất kháng sinh
Đặc điểm sử dụng nguồn carbon khó đồng hóa như: camphor, octane, cồn octane…làm nguồn dinh dưỡng
Ưu Điểm
Khả năng xâm nhập tế bào chủ nhanh. Có thể tách dòng ở cả Prokaryote và Eucaryote
Có thể mang các đoạn cài đến ~ 20kb
Dễ bảo quản do các hạt virus bền ở to (ví dụ: 4oc)
Nhược Điểm
Kích thước lớn hơn plasmid, nên phân tích phức tạp hơn
Số bản sao phage hình thành trong mỗi tế bào thấp hơn so với số bản sao của plasmid
2. VECTƠ - BACTERIOPHAGE
2.1. Các nhóm phage thường được sử dụng trong sinh học
Thế hệ thứ nhất :phần lớn bắt nguồn từ phage λ . DNA của phage λ có chiều dài 48502 bp, nằm trong phần đầu của phage
Thế hệ thứ hai: như EMBL 3-4, λGEM 11, λgt 11
Ngoài ra, còn có phage M13 với ưu điểm tạo được số lượng lớn phân tử DNA chỉ mang trình tự của 1 mạch.
2. VECTƠ - BACTERIOPHAGE
1. Ứng dụng trong nghiên cứu SHPT
Phage được dùng làm phương tiện vận chuyển gen trong nghiên cứu, rất nhiều phage được sử dụng để nghiên cứu di truyền vi khuẩn. Một vài chủng phage ví dụ phage P22 có thể vận chuyển bất cứ gen nào của vi khuẩn hoặc phage l chỉ vận chuyển một số gen của vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận.
2. Ứng dụng trong chẩn đoán vi khuẩn và dịch tễ học
Phage được sử dụng để định type phage ở vi khuẩn nhiều type
Phạm vi ứng dụng PHAGE
Tóm Lại
Sử dụng trong phương pháp tạo dòng
phương pháp chuyển gen.
Dạng vòng, chuyển gen lạ vào tế bào
Vectơ
Đặc tính dễ xâm nhập vào tế bào
tự sao chép tích cực bên trong
Khả năng tiếp nhận tốt các đoạn DNA lạ
Tóm Lại
Vectơ
Phage
Các loại vecto khác như cosmid,
các virus của eucaryote,
NST nhân tạo của nấm men YAC,..
Plasmid
III. Quá Trình Thuần Hóa &
Chuyển Tải Gen
Tại Sao phải thuần hóa gen?
Để tạo ra gen mang những đặc điểm như mong muốn của con người
Thuần Hóa Gen là gì?
Thuần hóa gen là quá trình bắt gen phải làm việc theo ý muốn của con người
Thuần Hóa Gen là gì?
Thuần hóa gen là quá trình bắt gen phải làm việc theo ý muốn của con người
1. Các enzyme tham gia thuần hóa gen
Enzyme là những hoạt chất sinh học rất quan trọng trong công nghệ di truyền, nhất là quá trình cắt và nối DNA.
Nó tác động các phản ứng sinh hóa trong tế bào sống, kiểm soát và điều tiết tính hữu hiệu (effeciency) và tính chuyên biệt (specificity)
* Quá Trình Thuần Hóa Gen
1.1. Các enzyme phân cắt DNA (RNA)
Được gọi là nuclease (endonuclease & exonuclease)
Ngoài ra, còn có enzyme giới hạn RE (restriction enzyme ) thuộc nhóm endonuclease
Chúng có tính chất chung là cắt cầu nối điestephosphate nối giữa các nu cạnh nhau trong DNA, RNA.
Đặc điểm nổi bật là nhận ra và cắt phân tử DNA ở những vị trí xác định
VD: Enzim E.coli RI: chỉ cắt ADN ở giữa T và A.
Enzim Hind I : G và G.
* Quá Trình Thuần Hóa Gen
Hình 2: enzyme E.coli RI
* Quá Trình Thuần Hóa Gen
Các loại RE
1.1.3. Ứng dụng
Lập bản đồ giới hạn
phân tích so sánh
bộ gen
Các Enzyme gắn
* Quá Trình Thuần Hóa Gen
Chuyển Tải Gen là gì?
Sử dụng hệ thống các phương pháp thực nghiệm ứng dụng các thành tựu của SHPT, DTH phân tử để tạo nên các tổ hợp tính trạng di truyền mong muốn ở một loài sinh vật. Trong đó, vectơ là “ con thuyền chở khách từ bến này sang bến khác”
Tại sao phải Chuyển Tải Gen?
Muốn thay đổi năng suất thì không chỉ dùng đột biến được, ta phải thay đổi cấu trúc di truyền để tăng năng suất từ việc điều chỉnh và biến đổi gen hay tạo ra các gen mới từ đó tạo ra các cơ thể mới
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
1. Qui trình chung cho các loại chuyển gen
Mục đích của việc tạo dòng là nhằm thu được 1 lượng lớn bản sao của 1 trình tự DNA xác định.
Tùy thuộc vào loại thư viện cần thiết lập, các nhân tố tham gia vào quá trình tạo dòng (như vecto, tế bào chủ, kĩ thuật chuyển vecto tái tổ hợp vào tế bào chủ,..)có thể thay đổi, nhưng tiến trình bao gồm các bước sau
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
1. Phương pháp đơn giản dùng các đầu cố kết
2. Phương pháp dùng các đoạn nối (linker)
3. Phương pháp dùng enzyme terminal transferase
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
Các phương pháp dùng trong tạo plasmid tái tổ hợp
(trong bước 3)
Hình 3: Sự gắn DNA lạ vào vecto chuyển gen nhờ các đầu cố kết
a) Cắt Plasmid và DNA lạ bằng restriction endonuclease (EcoRI)
b) Các đoạn ráp vào và DNA ligase hàn liền lại
2. Ý nghĩa quá trình chuyển tải gen(tạo dòng)
Tạo được đúng dòng gene mong muốn.
Có ý nghĩa trong khoa học và cuộc sống.
3. Sơ đồ chuyển gen Plasmid & Phage
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
KỸ THUẬT CẤY GEN NHỜ PLASMID
ADN của tế
bào nhận E.coli
ADN Plasmit
tái tổ hợp
dạng vòng
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
SƠ ĐỒ CẤY GEN NHỜ THEÅ THÖÏC
KHUẨN
** Quá Trình Chuyển Tải Gen
Ứng dụng trong chọn giống VSV:
Một gen hoặc 1 nhóm gen (Cho SP) KTDT VSV → SP.
Gen được chuyển: VSV, TV, ĐV, con người.
1. Tạo chủng VK E.coli SX insulin người:
- Insulin là hoocmon tuyến tuỵ, có chức năng điều hoà hàm lượng đường trong máu.
- Tách gen tổng hợp Insulin ở người → VK E.coli bằng vectơ plasmic → SX Insulin.
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Sản xuất insulin
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Ứng dụng trong chọn giống TV:
1. Một số PP chuyển gen:
Chuyển gen qua trung gian: Plasmid.
Chuyển gen bằng virut: sử dụng virut làm vectơ chuyển gen.
Chuyển gen trực tiếp: Vi tiêm, qua ống phấn, súng bắn gen.
2. Thành tựu: SX các chất bột, đường năng xuất cao, SX Pr trị liệu, kháng thể..., thời gian tạo giống mới được rút ngắn.
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Hình 4 : sử dụng
phương pháp vi tiêm
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Hình 5 : Quá trình chuyển gen ở Thực Vật
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Ứng dụng trong ĐV:
Tạo những giống ĐV mới có năng xuất cao và chất lượng cao hơn; đặc biệt tạo ra ĐV chuyển gen SX ra thuốc cho con người
VD: Cừu chuyển gen tổng hợp Pr huyết thanh của người, SX SP này với số lượng lớn trong sữa, sau đó SP này sẽ chế biến thuốc chống u xơ nang và 1 số bệnh về hô hấp ở người.
IV. Ứng Dụng Thành Tựu KTDT
Hình 6 : Cừu được chuyển gen
Phương pháp tạo dòng nhằm mục đích nhằm mục đích thu nhận một lượng lớn bản sao của 1 trình tự DNA xác định
Tóm Lại
Chọn và xử lí vecto
Xử lí trình tự DNA cần tạo dòng
Tạo vecto tái tổ hợp vào tế bào chủ
Chuyển vecto tái tổ hợp vào tế bào chủ
Chọn dòng có chứa vecto tái tổ hợp cần tìm
Enzyme đóng vai trò quan trọng trong thuần hóa gen, vừa là cây kéo, vừa là chai keo. Tùy thuộc vào từng quá trình, giai đoạn mà nó sử dụng đúng “đồ nghề” của mình.
Đích đến của những “đồ nghề” này là các cầu điesterphosphat.
Trong đó phải kể đến RE, enzyme có khả năng thủy giải DNA ở những vị trí xác định, bao gồm những nuclease có tính chuyên biệt trình tự rất cao
Tóm Lại
Enzyme
Các nuclease:
phân cắt DNA
Các polymerase: xúc tác
phản ứng tổng hợp DNA
Các ligase: xác
tác phản ứng nối
Tóm Lại
Dựa trên nền tảng công nghệ “chuyển tải gen” con người không ngừng tạo ra các sản phẩm mang tính phục vụ cao cho nhu cầu đời sống như trong lĩnh vực y học (insulin), trong nghiên cứu ở PTN (hóa sinh, vi sinh),vv…làm cho cuộc sống con người ngày một nâng cao.
Thế kỉ 21, thế kỉ của công nghệ sinh học. Công nghệ chuyển tải gen sẽ là “nhạc trưởng”, là “mũi tàu” để đưa nhân loại tiến vào tương lai theo dòng thời gian.
IV. Kết Luận
1. Phạm Thành Hổ, 2002, Di truyền học, NXB ĐHQG
2. Trần Thị Thanh, 2007, Công nghệ vi sinh, NXB GD
3. Hồ Huỳnh Thùy Dương,2005, Sinh học phân tử, NXB GD
4. Bùi Chí Bửu, 2004, Di truyền phân tử, NXB NN
V. Tài Liệu Tham Khảo
MỘT SỐ CÂU HỎI
THẢO LUẬN LỚP
1/ Tại sao các vectơ phải có kích thước nhỏ?
Có kích thước nhỏ càng nhỏ càng tốt để có thể thu nhận 1 lượng DNA tối đa. Hơn nửa, kích thước vecto càng nhỏ thì càng dễ xâm nhập vào tế bào vi khuẩn và càng được sao chép nhanh và hiệu quả.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
2/ Thư viện gen cần thiết lập là gì?
Thư viện gen cần thiết lập là tập hợp tất cả các chủng, loại gen cần cho những mục đích nhất định như trong nghiên cứu, trong sinh hoc, y học. Người ta phân biệt 2 loại thư viện gen: thư viện bộ gen (genomic library) và thư viện cDNA (cDNA library).
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
3/ Cơ chế phân hủy khi DNA lạ xâm nhập vào tế bào?
Các thực khuẩn thể (phage) xâm nhiễm tế bào vi khuẩn và sinh sôi nhờ bộ máy sinh tổng hợp của vi khuẩn. khi số lượng phage tăng lên đến hàng triệu bản sao, chúng sẽ phá vỡ tế bào vi khuẩn. nhưng trong 1 số trường hợp, tế bào vi khuẩn vẫn nguyên vẹn mà pgahe cũng không sinh sôi. Hiện tượng này có thể do 1 trong 2 nguyên nhân
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
3/ Cơ chế phân hủy khi DNA lạ xâm nhập vào tế bào?
DNA phage gắn xen vào bộ gen của vi khuẩn dưới dạng không hoạt động trong 1 thời gian dài hay ngắn.
DNA phage bị 1 hệ thống bảo vệ từ vi khuẩn tiêu diệt khi vừa mới xâm nhập, hệ thống bảo vệ này là các RE; đây chính là hiện tượng giới hạn.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
4/ Bạn hãy cho biết làm như thế nào mà ta có thể xác định được đó là gen có mang plasmid?
Một vài tính trạng kiểu hình do gen được plasmid mang
Tính kháng thuốc kháng sinh
Sản xuất chất kháng sinh
Làm giảm các hợp chất thơm
Sản xuất haemolysin
Lên men đường
Sản xuất enterotoxin
Kháng kim loại năng
Sản xuất bacteriocin
Kích thích các khối u thực vật
Sản xuất hydrogen sulphile
Hệ thống R-M được kiểm soát trong sinh vật chủ
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
5/ Thế hệ plasmid thứ ba mạnh nhất nhưng
tại sao thế hệ thứ hai lại được dùng nhiều nhất?
Ở plasmid thế hệ thứ 3 tuy là mạnh nhất với các ưu thế nổi trội như: sao chép nhanh,kích thước nhỏ nhưng lại ít được dùng hơn plasmid thế hệ thứ 2 bởi thế hệ thức hai tập trung các đặc tính quý báu của nhiều plasmid tự nhiên. Điều đó cho thấy rằng nó phù hợp với các mục đích, xu hướng sử dụng đại trà, phổ biến hơn. Chưa hẳn mạnh nhất là được dùng nhiều nhất.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
6/ Dựa vào đâu mà người ta có thể chia plasmid thành 2 loại: tiếp hợp và không tiếp hợp?
Plasmid có thể được chia ra làm 2 loại: tiếp hợp và không tiếp hợp, tùy thuộc vào nó có mang hay không mang gen chuyển nạp, gọi là “tra”, gen này kích hoạt sự phân cắt tế bào của vi khuẩn.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
7/ Tại sao chuyển gen lại đóng vai trò quan trọng trong CNSH?
Công nghệ chuyển gen được xem là nền tảng cho mọi nghiên cứu khoa học trong di truyền VSV, bởi từ chuyển gen mà người ta có thể tạo ra các chủng loại VSV khác nhau, chúng đóng một vai trò khá quan trọng trong việc tạo thành các sản phẩm nông nghiệp, trong y học, trong sản xuất công nghiệp các loại thực phẩm.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
8/ Vì sao plasmid có tính kháng sinh?
Mỗi vi khuẩn có thể chứa hàng trăm plasmid. Do kích thước nhỏ nên plasmid chỉ chứa rất ít gen chọn lọc, thường đặc tính chọn lọc là tính kháng sinh. Loại vecto này có thể nhận 8-9 kb DNA cần dòng hóa.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
9/ Ngoài plasmid hay “supercoiled DNA” thì còn loại nào khác không?
+ Một vài plasmid mang thông tin di truyền từ tế bào này sang tế bào khác gọi là F plasmid
+ Những plasmid khác mang các bộ gen đặc biệt dùng trong những cơ chế không cần thiết được gọi là “ degradative plasmid”
+ Một vài plasmid không có gen chức năng, có tính tạm thời được gọi là “cryptic plasmid”
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
10/ Thế nào là tính hữu hiệu, chuyên biệt?
+ Tính hữu hiệu ở đây nghĩa là mức độ ảnh hưởng cao, có phạm vi rộng
+ Tính chuyên biệt có nghĩa là ghi nhận ở mức độ phân tử một cách đặc thù giữa
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
11/ Điều gì khẳng định rằng plasmid có khả năng tồn tại độc lập trong tế bào mà không phụ thuộc vào sự sao chép bộ
gen của tế bào chủ ?
Plasmid hay “supercoiled DNA” là những đoạn DNA ngắn (2-5 kb), dạng vòng, nằm ngoài NST, được tìm thấy lần đầu tiên ở vi khuẩn.
Do nằm ngoài nhiễm sắc thể, điều đó cho thấy rằng plasmid tồn tại độc lập; không phụ thuộc sự sao chép của tế bào chủ.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
12/ Với enzyme RE (restriction enzyme) tại sao người ta lại gọi là enzyme giới hạn?
Từ “giới hạn” có nguồn gốc từ 1 quan sát thực nghiệm: nhiều loài vi khuẩn luôn luôn bị phá hủy khi bị xâm nhiễm bởi 1 loại phage nhất định.
Một số chủng của các loài này lại có khả năng tự bảo vệ nhờ hiện tượng” giới hạn” nói trên.”Giới hạn” được ngầm hiểu là giới hạn trong sự xâm nhiễm.
MỘT SỐ CÂU HỎI THẢO LUẬN
Chân Thành Cảm Ơn
Sự Quan Tâm Theo Dõi của Cô & Các Bạn
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
Người chia sẻ: Tram Minh Huy
Dung lượng: |
Lượt tài: 1
Loại file:
Nguồn : Chưa rõ
(Tài liệu chưa được thẩm định)