Bài giảng Công nghệ gen

Tính di truyền biểu hiện ở sự giống nhau của các tính trạng giữa thế hệ này và thế hệ khác. Đặc tính di truyền cho phép thế giới sinh vật bảo toàn nòi giống. trải qua nhiều thế hệ nối tiếp nhau nhưng những đặc tính di truyền không bị mất đi, thế hệ con cháu luôn có những đặc điểm giống bố mẹ, ông bà.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ gen PHẦN ICƠ SỞ DI TRUYỀN MỞ ĐẦU LƯỢC SỬ PHÁT TRIỂN CỦA DI TRUYỀN HỌC VÀ KỸ THUẬT DI TRUYỀN1.1- LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN VÀ CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN Thuật ngữ “di truyền” (geneties) xuất phát từ gốc latinh là gentikos(nguồn gốc). Di truyền học là một bộ môn của sinh học, chuyên đi sâu nghiêncứu hai đặc tính cơ bản của sự sống là tính di truyền và tính biến dị. Tính di truyền biểu hiện ở sự giống nhau của các tính trạng giữa thế hệnày và thế hệ khác. Đặc tính di truyền cho phép thế giới sinh vật bảo toàn nòigiống. Trải qua nhiều thế hệ nối tiếp nhau nhưng những đặc tính di truyềnkhông bị mất đi, thế hệ con cháu luôn có những đặc điểm giống bố mẹ, ôngbà. Các sinh giới sống trong điều kiện môi trường luôn có những biến độngnhư sự thay đổi thời tiết, nhiệt độ môi trường, lượng nước, lượng thức ăn vàsự đấu tranh sinh tồn giữa các loài. Để thích nghi với điều kiện sống, các cơthể sống cũng có những thay đổi, làm xuất hiện những tính trạng khác nhaugiữa các thế hệ, đó là sự biến dị. Biến dị biểu hiện sự sai khác của thế hệ concháu so với thế hệ bố mẹ đồng thời sự sai khác của một cá thể nào đó so vớicác cá thể khác cùng đàn. Di truyền học thực sự trở thành một bộ môn khoa học độc lập kể từnhững năm 1900 - 35 năm sau ngày Mendel công bố công trình “Các thínghiệm lai ở thực vật”. Từ đó đến nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ củacác nghành khoa học khác như vật lý, toán học, hóa học, di truyền học đã vàđang khám phá rất nhiều quy luật về sự tồn tại và lưu truyền sự sống và trởthành một mũi nhọn trong nghiên cứu sinh học. Những thành tựu rực rỡ của di truyền học đã đem lại những nhận thứcmới về cấu tạo và sự vận hành bộ máy di truyền của cơ thể sống. Cùng với sựphát triển mạnh mẽ của di truyền học, một lĩnh vực nghiên cứu mới của ditruyền học ra đời, đó là kỹ thuật di truyền hay còn gọi là công nghệ gen hoặccông nghệ di truyền (genetic engineering). -2- Có thể nói, kỹ thuật di truyền là một tập hợp của nhiều kỹ thuật nhưhóa học, sinh học phân tử, vi sinh vật học,... mà trong đó, vai trò hàng đầuthuộc về các tư duy và phương pháp của di truyền. Công nghệ di truyền sử dụng các phương pháp sinh học phân tử để táchDNA từ một cơ thể sống và sau đó cắt, nối các gen trên DNA. Bằng cách nhưvậy, người ta có thể loại bỏ các gen không mong muốn và đưa vào các genmới đặc hiệu theo chủ ý lựa chọn. Các thao tác cắt, nối trên DNA được thựchiện bên ngoài cơ thể sống trong các ống nghiệm (in vitro). Phân tử DNA mớiđược tạo dựng sau các thao tác cắt, nối có một số đặc điểm khác với phân tửDNA ban đầu được tách ra từ tế bào sống, được gọi là DNA tái tổ hợp và kỹthuật này được gọi là kỹ thuật tái tổ hợp DNA. Sự tái tổ hợp DNA được đánhgiá là thành công chỉ sau khi đưa được phân tử DNA tái tổ hợp vào trong tếbào sống và chúng biểu hiện các hoạt tính di truyền và ở thế hệ con cháu sẽmang phân tử DNA tái tổ hợp. Có thể nói: Kỹ thuật di truyền là sự thao tác bộ máy di truyền của mộtcơ thể sống bằng cách thêm vào hay loại bớt gen đặc hiệu.1.2- GIAI ĐOẠN DI TRUYỀN SAU MENDEL Phát minh của Mendel đã đặt nền móng cho di truyền học. Tuy nhiên, ởthời điểm mà Mendel công bố công trình nghiên cứu của mình, một phần dochưa hiểu rõ được cơ chế phân bào, các nhà khoa học chưa thể hiểu và đánhgiá đúng mức tầm quan trọng của phát minh này. Cuối thế kỷ XIX, 5 năm sau ngày công bố công trình của Mendel(1870), các giai đoạn của quá trình phân bào nguyên phân và sau đó, phân bàogiảm nhiễm (1890) đã được mô tả một cách chi tiết. Dưới kính hiển vi, cácnhà nghiên cứu đã quan sát thấy các nhiễm sắc thể và sự phân chia các nhiễmsắc thể trong quá trình phân bào. Năm 1902-1903, W.S Sutton, Th. Bovery và một số nhà khoa học khácđã tiến hành các nghiên cứu độc lập, cũng đã phát hiện có sự tương quan đồngđiệu giữa sự biểu hiện của nhiễm sắc thể trong phân bào với sự biểu hiện củacác tính trạng theo Mendel. Thuật ngữ “gen” do nhà khoa học Đan Mạch W.Johansen nêu ra năm 1909. Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể ra đời: Cácgen được chứng minh là nằm trên nhiễm sắc thể, chiếm một vị trí xác định,xếp theo đường thẳng và chúng chịu sự phân li như nhiễm sắc thể. -3- Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể đã đưa di truyền học lên một bướcphát triển mới. Sự phát triển của di truyền nhiễm sắc thể gắn liền với nhómnghiên cứu do Morgan lãnh đạo với các nhà di truyền học nổi tiếng như C.Bridges, A.H Sturtevant và G. Muller: - Việc phát hiện ra sự khác nhau giữa các cá thể đực và cái ở 1 cặp nhiễmsắc thể gọi là nhiễm sắc thể giới tính, là một dữ kiện quan trọng để xây dựngnên học thuyết di truyền nhiễm sắc thể. Các gen nằm trên nhiễm sắc thể giớitính sẽ có sự di truyền khác hơn so với các gen nằm trên nhiễm sắc thểthường. Quy luật di truyền của các gen liên kết với nhiễm sắc thể giới tính đãđược xác định. - Hiện tượng trao đổi chéo giữa các đoạn nhiễm sắc thể tương đồng trongphân bào giảm nhiễm dẫn tới sự sắp xếp lại các gen, từ đó xuất hiện các giaotử dạng mới không giống của cha mẹ, gọi là dạng tái tổ hợp (recombinant).Dựa vào tần số tái tổ hợp ổn định giữa các gen, người ta xây dựng các bản đồdi truyền nhiễm sắc thể. Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể đã củng cố thêm cho học thuyết vềgen của Mendel, nhưng nó cụ thể hơn, đồng thời, nó chỉ rõ giới hạn của quyluật phân li độc lập trong học thuyết của Mendel. Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, di truyền học phân tử đã phát triểnrất mạnh mẽ. Năm 1944, O. Avery, Mc. Leod và Mc. Carty đã chứng minhrằng: DNA chính là chất di truyền. Năm 1953, mô hình cấu trúc DNA củaWattson-Crick ra đời, đã tạo một bước ngoặt lớn cho sự phát triển của ditruyền học và sinh học. Năm 1961, M. Nirenberg và J. Matthei đã xác định được bộ mã dit ...