Giáo án điện tử chuyên đề Sinh học 12 cánh diều Bài 3: Công nghệ gene và tạo sinh vật chuyển gene

CHÀO MỪNG CÁC EM

ĐẾN VỚI TIẾT HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Quan sát video về cây ngô biến đổi gene:

Kể tên một số cây trồng,

vật nuôi chuyển gene có mặt

ở Việt Nam. Hãy cho biết cơ sở khoa học của kĩ thuật chuyển gene ở sinh vật.

THẢO LUẬN CẶP ĐÔI

Một số sinh vật chuyển gene ở Việt Nam

Lúa Bắc thơm 7 mang gene kháng bạc lá, Bắc Ninh

Giống lúa BC15 có gen kháng đạo ôn được nhiều nông dân sử dụng

Cây ngô biến đổi gen được trồng đại trà ở Việt Nam

Cá neon (cá phát sáng),

Thành phố Hồ Chí Minh

BÀI 3: CÔNG NGHỆ GENE VÀ TẠO SINH VẬT CHUYỂN GENE

NỘI DUNG BÀI HỌC

I.

Cơ sở khoa học của công nghệ gene

II.

Các bước trong công nghệ gene

III.

Tạo thực vật chuyển gene

IV.

Tạo động vật chuyển gene

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA CÔNG NGHỆ GENE

I.

THẢO LUẬN CẶP ĐÔI

THINK

PAIR

SHARE

Câu 1. Công nghệ gene là gì? Chuyển gene là gì?

Câu 2. Quan sát hình 3.1, cho biết kĩ thuật chuyển gene dựa trên cơ sở khoa học nào.

Câu 3. Kĩ thuật chuyển gene cần những yếu tố nào? Quan sát hình 3.2, mô tả các trình tự thiết yếu của vector.

Công nghệ gene

(công nghệ DNA tái tổ hợp):

Là quy trình kĩ thuật dựa trên nguyên lí tái tổ hợp DNA và nguyên lí biểu hiện gene, tạo ra các phân tử DNA tái tổ hợp và protein tái tổ hợp.

Câu 1:

• Kĩ thuật chuyển gene giữ vị trí trọng tâm trong công nghệ gene.
• Chuyển gene là kĩ thuật đưa gene ngoại lai vào tế bào, mô của một cơ thể khác bằng nhiều phương pháp khác nhau.

Chuyển gene:

Câu 2:

Cơ sở khoa học của kĩ thuật chuyển gene: quá trình đoạn DNA ngoại lai xâm nhập và hoạt động ở tế bào chủ.

Câu 3:

Các yếu tố cần thiết cho quá trình chuyển gene:

Đoạn DNA thu được từ hệ gene bằng kĩ thuật PCR, enzyme giới hạn, tổng hợp cDNA từ mRNA, tổng hợp nhân tạo.

Gene chuyển (DNA ngoại lai):

Mang gene chuyển vào tế bào nhận.

Vector:

Cắt DNA hệ gene tại các vị trí nhận biết đặc hiệu.

Enzyme giới hạn:

Nối DNA ngoại lai vào vector.

Enzyme ligase:

Nhận vector tái tổ hợp.

Tế bào chủ:

Trình tự thiết yếu của vector:

Vùng khởi đầu tái bản.

Gene chỉ thị (thường là gene kháng kháng sinh).

Điểm nhận biết của các enzyme giới hạn.

Video công nghệ DNA tái tổ hợp

Tiếp tục trả lời câu hỏi:

Câu 4. Tại sao cần sử dụng vector để chuyển gene từ tế bào này sang tế bào khác? Quan sát hình 3.3 và cho biết có những loại vector nào.

Câu 5. Cho biết vị trí tồn tại của gene chuyển trong cơ thể chủ. Gene chuyển có di chuyển được không?

Câu 4:

Cần sử dụng vector để chuyển gene từ tế bào này sang tế bào khác vì:

Khi đưa đoạn DNA ngoại lai đơn lẻ vào tế bào chủ, hầu như đoạn DNA này không thể chèn vào hệ gene của tế bào chủ hoặc tự nhân lên (thiếu tín hiệu tái bản) và thường bị thải trừ.

Vector có chứa điểm nhận biết của các enzyme giới hạn, gene chỉ thị và vùng khởi đầu tái bản, cho phép chèn các đoạn DNA cần thiết (chứa gene chuyển), có khả năng nhân lên độc lập (tạo số lượng bản sao lớn) với sự phân chia tế bào chủ, không hoặc ít gây biến đổi hệ gene của tế bào chủ.

Vector có khả năng giúp chèn đoạn gene cần chuyển vào hệ gene của tế bào.

Một số loại vector sử dụng trong công nghệ gene

Phương pháp chọn lọc khuẩn lạc

xanh - trắng khi sử dụng vector pUC19

Vector nhân dòng plasmid pUC19

Ảnh hiển vi điện tử NST và plasmid của vi khuẩn

(Plasmid là những phân tử DNA vòng nhỏ, là nhiễm sắc thể của vi khuẩn vòng lớn)

Câu 5:

Vị trí tồn tại của gene chuyển trong cơ thể chủ:

• Trong hệ gene của tất cả tế bào chủ hoặc chỉ tồn tại ở các tế bào thuộc một bộ phận của cơ thể.
• Gene chuyển có thể di truyền nếu tồn tại ở tất cả tế bào, trong đó có tế bào sinh sản.

KẾT LUẬN

Cơ sở khoa học:

Kĩ thuật chuyển gene:

Cơ sở khoa học của kĩ thuật chuyển gene là quá trình đoạn DNA ngoại lai xâm nhập và hoạt động ở tế bào chủ.

Là kĩ thuật là đưa gene ngoại lai vào thể nhận bằng nhiều phương pháp khác nhau, từ đó tạo thành sinh vật biến đổi gene biểu hiện tính trạng do gene chuyển quy định.

• Cần sử dụng vector thích hợp để chuyển gene từ tế bào này sang tế bào khác.
• Vector giúp gene chuyển nhân lên độc lập với sự phân chia tế bào chủ, không hoặc ít gây biến đổi hệ gene của tế bào chủ hoặc giúp chèn đoạn gene cần chuyển vào hệ gene của tế bào chủ.

CÁC BƯỚC TRONG CÔNG NGHỆ GENE

II.

Thảo luận theo kĩ thuật khăn trải bàn và hoàn thành Phiếu học tập số 2:

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Câu 1. Quan sát hình 3.4 và cho biết:

a) Gene chuyển được chuẩn bị như thế nào?

b) Cài gene chuyển vào vector như thế nào?

c) Chuyển vector vào tế bào nhận bằng phương pháp nào?

d) Phân tích dòng tế bào tái tổ hợp bằng cách nào?

Câu 2. Mô tả các bước của công nghệ gene.

Câu 1:

• Gene chuyển được chuẩn bị: phân lập DNA từ hệ gene, tổng hợp cDNA từ mRNA, tổng hợp từ trình tự gene đã biết.
• Cắt vector và đoạn DNA ngoại lai chứa gene chuyển bởi cùng một enzyme giới hạn, ủ để gene chuyển nối vào vector.
• Chuyển vector chứa gene vào tế bào chủ bằng phương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp.
• Phân tích dòng tế bào tái tổ hợp bằng các phương pháp phù hợp để thu nhận sản phẩm (mRNA hoặc protein).

Câu 2:

Các bước cơ bản của công nghệ gene:

Bước 1:

Phân lập gene chuyển

Bước 2:

Cài gene chuyển vào vector

Bước 3:

Chuyển vector vào tế bào nhận

Bước 4:

Phân tích dòng tế bào tái tổ hợp và thu nhận sản phẩm

Nội dung

Bước 1:

Phân lập gene chuyển

Bước 2:

Cài gene chuyển vào vector

Thu gene chuyển từ hệ gene bằng kĩ thuật PCR hay bằng enzyme giới hạn, hoặc là cDNA được tổng hợp từ mRNA bằng kĩ thuật PCR phiên mã ngược (RT-PCR),...

Cắt đoạn DNA mang gene chuyển và vector bằng cùng enzyme giới hạn, nối gene chuyển vào vector bằng ligase.

Các bước

Nội dung

Bước 3:

Chuyển vector vào tế bào nhận

Bước 4:

Phân tích dòng tế bào tái tổ hợp và thu nhận sản phẩm

Chuyển gene trực tiếp hoặc gián tiếp bằng kĩ thuật phù hợp như biến nạp, tải nạp, tiếp hợp.

Kiểm tra sự hiện diện của gene chuyển trong tế bào chủ; tái sinh tạo cơ thể in vitro mang gene chuyển; phân tích sự biểu hiện của các gene chuyển ở sinh vật chuyển gene; thu nhận sản phẩm.

Các bước

Luyện tập 1 (SGK - tr.28)

Lấy ví dụ các sản phẩm biến đổi gene.

Gạo vàng biến đổi gene có hàm lượng caroten cao

Insulin người từ vi khuẩn E.coli tái tổ hợp

Cà chua tím biến đổi gene có hàm lượng dinh dưỡng cao

Ví dụ

TẠO THỰC VẬT CHUYỂN GENE

III.

CHIA LỚP THÀNH 2 TRẠM

Trạm 1

Tìm hiểu về quy trình tạo thực vật chuyển gene.

Trạm 2

Tìm hiểu về quy trình tạo động vật chuyển gene.

Nghiên cứu nội dung mục III SGK và hoàn thành nhiệm vụ:

1. Dựa vào hình 3.5, hãy mô tả các bước cần chuyển vào cây trồng nhờ vi khuẩn A.tumefaciens.

3

Nêu ví dụ chuyển gene ở thực vật phục vụ các mục đích khác nhau của con người.

Có thể sử dụng các phương pháp chuyển gene nhờ Agrobacterium cho mọi thực vật không? Trình bày các phương pháp chuyển gene trực tiếp ở thực vật.

2

4

Việc tạo ra các cây trồng chuyển gene quy định khả năng kháng thuốc diệt cỏ, kháng côn trùng, kháng nấm,... có ý nghĩa như thế nào đối với sản xuất nông nghiệp?

Vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens

---------------------------------------

----------------------Còn tiếp---------------------