Công nghệ gene và ứng dụng (chi tiết nhất)

Bài viết Công nghệ gene và ứng dụng ngắn gọn tóm lược những ý chính quan trọng nhất giúp bạn nắm vững kiến thức trọng tâm để ôn thi Tốt nghiệp môn Sinh học đạt kết quả cao.

Công nghệ gene và ứng dụng (chi tiết nhất)

Xem thử Đề thi Tốt nghiệp Sinh 2025 Xem thử Đề thi thử Sinh 2025 Xem thử Chuyên đề ôn thi Tốt nghiệp Sinh Xem thử 1200 câu trắc nghiệm Sinh

Chỉ từ 350k mua trọn bộ Chuyên đề ôn thi Tốt nghiệp Sinh học 2025 theo cấu trúc mới bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 1053587071 - NGUYEN VAN DOAN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận đề thi

I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

* Kiến thức về công nghệ gene và ứng dụng

- Khái niệm công nghệ gene: Công nghệ gene là quy trình kĩ thuật thao tác trên phân tử DNA (tách chiết, nhân bản, cắt nối phân tử DNA) làm thay đổi kiểu gene và kiểu hình của sinh vật nhằm tạo ra các sản phẩm của gene sử dụng trong thực tiễn.

- Công nghệ gene gồm công nghệ DNA tái tổ hợp và công nghệ tạo sinh vật biến đổi gene.

a. Công nghệ DNA tái tổ hợp

- Khái niệm: Công nghệ DNA tái tổ hợp là quy trình kĩ thuật tạo ra phân tử DNA từ hai nguồn khác nhau (thường từ hai loài) rồi chuyển vào tế bào nhận với mục đích tạo được nhiều sản phẩm protein của gene chuyển.

- Nguyên lí tạo DNA tái tổ hợp là sử dụng các kĩ thuật di truyền tách chiết gene ra khỏi tế bào, kĩ thuật nhân bản gene, kĩ thuật cắt và ghép nối các đoạn DNA với nhau sao cho gene khi đưa vào tế bào nhận có thể tạo ra được sản phẩm có chức năng.

- Quy trình tạo phân tử DNA tái tổ hợp:

+ Bước 1: Tách gene cần chuyển từ tế bào cho; tách DNA dùng làm vector tách dòng từ một trong các nguồn như plasmid của vi khuẩn, DNA của virus, nhiễm sắc thể nhân tạo ở nấm men,…

+ Bước 2: Cắt lấy gene cần chuyển và cắt vector tách dòng bằng cùng một loại enzyme cắt giới hạn (restrictase) để tạo các đầu dính có trình tự nucleotide bổ sung.

+ Bước 3: Dùng ezyme nối (ligase) gắn gene cần chuyển vào vector tách dòng để tạo thành DNA tái tổ hợp.

- Một số thành tựu: Công nghệ DNA tái tổ hợp đạt được nhiều thành tựu quan trọng, đặc biệt là tạo ra các dòng vi sinh vật biến đổi gene đem lại nhiêu ứng dụng trong nghiên cứu di truyền học và trong đời sống.

+ Trong ngành y học - dược phẩm: Tạo các chủng vi khuẩn E.coli mang gene sản xuất protein tái tổ hợp: hormone sinh trưởng (GH) ở động vật có vú, somatostatin, insulin, kháng thể đơn dòng, enzyme, vaccine, interferon,…; bệnh suy giảm miễn dịch thể kết hợp trầm trọng (SCID) do đột biến gene mã hóa enzyme adenosine deaminase (ADA) được chữa khỏi bằng cách đưa gene lành vào cơ thể người bệnh nhờ công nghệ DNA tái tổ hợp;…

+ Trong ngành công nghiệp và bảo vệ môi trường: Vi sinh vật biến đổi gene được sử dụng trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp như ngành sản xuất ethanol từ các vật liệu thực vật hay ngành công nghiệp xử lí nước thải, xử lí các hoá chất độc hại gây ô nhiễm môi trường, tách chiết các kim loại nặng độc hại, tăng cường thu hồi dầu,...

+ Trong nông nghiệp: Một số loại vi khuẩn biến đổi gene giúp cây trồng tăng cường hấp thụ nitrogen, ức chế các vi khuẩn và nấm gây bệnh cho cây,…

+ Trong nghiên cứu: Tạo dòng nấm men mang gene (chứa điểm khởi đầu nhân đôi, trình tự DNA lặp lại,…) của người và nhiều loài sinh vật khác, phục vụ cho việc phân tích trình tự nucleotide, xác định vùng chức năng và nghiên cứu các cơ chế biểu hiện của gene này.

b. Công nghệ tạo thực vật và động vật biến đổi gene

Khái niệm sinh vật biến đổi gene

- Sinh vật biến đổi gene là sinh vật có hệ gene đã được biến đổi, chủ yếu là có thêm gene mới từ loài khác.

- Các động vật và thực vật có thêm gene từ các loài khác còn được gọi là động vật và thực vật chuyển gene.

- Mục đích tạo thực vật và động vật biến đổi gene là tạo ra những sinh vật có các đặc điểm khác thường chưa từng tồn tại trong tự nhiên, phục vụ các nhu cầu khác nhau của con người.

Nguyên lí tạo động vật và thực vật biến đổi gene

Nguyên lí tạo động vật biến đổi gene

- Dựa trên nguyên lí chung của công nghệ gene: (1) nguyên lí tái tổ hợp DNA là sự dung hợp giữa hai hay nhiều đoạn DNA gắn với nhau tạo ra phân tử DNA tái tổ hợp, (2) nguyên lí biểu hiện gene là thông tin mã hóa trình tự amino acid trên gene được biểu hiện thành protein trong tế bào sống thông qua cơ chế phiên mã và dịch mã.

- Ngoài ra còn dựa trên một số nguyên lí đặc trưng:

+ Tế bào nhận gene chuyển ở động vật là trứng vừa mới được thụ tinh.

+ Trứng vừa mới thụ tinh khi nhân của tinh trùng và nhân của trứng chưa hòa nhập với nhau là thời điểm thích hợp để nhận gene chuyển.

+ Để chuyển gene vào tế bào động vật, người ta có thể dùng phương pháp vi tiêm hoặc sử dụng virus, tế bào trứng, tinh trùng, tế bào gốc phôi,… như một loại vector để chuyển gene.

+ Hợp tử chuyển gene sau đó được nuôi cấy thành phôi nang rồi đưa vào tử cung của "mẹ nuôi" cho mang thai sinh ra con vật chuyển gene.

+ Để xác định sự có mặt của gene chuyển, người ta tiến hành chọn lọc cơ thể chuyển gene nhờ sử dụng các kĩ thuật như PCR, lai phân tử,…

Nguyên lí tạo thực vật biến đổi gene

- Dựa trên nguyên lí chung của công nghệ gene: (1) nguyên lí tái tổ hợp DNA là sự dung hợp giữa hai hay nhiều đoạn DNA gắn với nhau tạo ra phân tử DNA tái tổ hợp, (2) nguyên lí biểu hiện gene là thông tin mã hóa trình tự amino acid trên gene được biểu hiện thành protein trong tế bào sống thông qua cơ chế phiên mã và dịch mã.

- Ngoài ra còn dựa trên một số nguyên lí đặc trưng:

+ Ti plasmid (đã làm mất khả năng gây bệnh) là vector được sử dụng phổ biến để chuyển gene vào cơ thể thực vật. Ngoài ra, để chuyển gene vào thực vật có thể dùng súng bắn gene, chuyển gene trực tiếp qua ống phấn, vi tiêm ở tế bào trần, dùng virus,…

+ Việc chuyển plasmid tái tổ hợp vào tế bào thực vật có thể tiến hành theo 2 phương pháp là dùng xung điện hoặc dùng vi khuẩn A. tumefaciens.

+ Tế bào thực vật được chuyển gene sau đó được nuôi cấy cho tái sinh thành các cây trồng biến đổi gene.

Một số thành tựu

- Đối với thực vật: Tạo ra giống lúa có tên là "lúa vàng" có thêm gene tổng hợp nên tiền chất của vitamin A; tạo giống bông chuyển gene có được gene lấy từ vi khuẩn tạo ra độc tố chống lại sâu hại; tạo ra giống đậu tương được chuyển gen ZD91 có hàm lượng methionine cao; một số cây trồng như khoai tây, cà chua được chuyển gene mã hóa protein kháng nguyên của virus, từ đó sản phẩm được sử dụng trực tiếp hoặc làm nguyên liệu sản xuất vaccine;…

- Đối với động vật: Cừu chuyển gene đã được tạo ra có gene quy định protein antithrombin của người; cá hồi chuyển gene có thêm gene quy định hormone sinh trưởng có tốc độ sinh trưởng cao hơn nhiều so với cá hồi bình thường; tạo giống bò chuyển gene mã hóa fibrinogen; tạo giống chuột được chuyển gene mã hóa albumin huyết thanh của người;…

c. Sản xuất, sử dụng sản phẩm biến đổi gene

- Lợi ích từ sản phẩm biến đổi gene:

+ Giúp đảm bảo an ninh lương thực, thực phẩm.

+ Nâng cao giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.

+ Cung cấp các hoạt chất, vaccine dùng trong y, dược học.

+ Giảm sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ.

+ Giảm nguy cơ dị ứng từ các hợp chất tự nhiên.

+ Tăng khả năng làm sạch môi trường của sinh vật.

- Nguy cơ từ sản phẩm biến đổi gene:

+ Có nguy cơ tiềm ẩn gây hại sức khỏe người sử dụng.

+ Có nguy cơ phát tán gene không mong muốn.

+ Tăng khả năng kháng kháng sinh.

+ Có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch và dị ứng.

+ Gây suy giảm đa dạng sinh học.

+ Có nguy cơ gây hại môi trường.

→ Vì vậy, nhiều quốc gia không cấm sử dụng thực phẩm biến đổi gene nhưng yêu cầu nhà sản xuất ghi rõ trên bao bì sản phẩm là thực phẩm biến đổi gene để cho người tiêu dùng lựa chọn.

- Ứng dụng công nghệ gene cũng gây quan ngại về vấn đề đạo đức sinh học. Ví dụ: Việc sử dụng DNA tái tổ hợp trong việc chữa các bệnh di truyền cũng gây quan ngại vì chưa thể đảm bảo gene được thay thế có hoạt động bình thường và không ảnh hưởng đến các gene khác hay không. Do vậy, sử dụng công nghệ DNA tái tổ hợp để chỉnh sửa hệ gene người được cho là vi phạm đạo đức và đang bị cấm nghiên cứu ở nhiều quốc gia.

II. CÂU HỎI ÔN LUYỆN

2.1. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ chọn một phương án.

Câu 1: Quy trình tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gene bị biến đổi hoặc có thêm gene mới, từ đó tạo ra các cơ thể với những đặc điểm mới được gọi là

A. công nghệ tế bào.

B. công nghệ sinh học.

C. công nghệ gene.

D. công nghệ vi sinh vật.

Câu 2: Cho các thành tựu:

I. Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin cho người.

II. Tạo giống dâu tằm tam bội có năng suất cao.

III. Tạo giống đậu tương mang gene kháng thuốc diệt cỏ.

IV. Tạo giống mang gene của 2 loài bằng quá trình lai tế bào.

Thành tựu của kĩ thuật di truyền là

A. 1 và 2.

B. 2 và 3.

C. 1 và 4.

D. 1 và 3.

Câu 3: Đối tượng vi sinh vật thường được sử dụng làm tế bào nhận để tạo ra các sản phẩm sinh học trong công nghệ gene là

A. virus.

B. vi khuẩn.

C. thực khuẩn.

D. nấm mốc.

Câu 4: Trong kĩ thuật di truyền, để phân lập dòng tế bào chứa DNA tái tổ hợp người ta phải chọn thể truyền

A. có khả năng tự nhân đôi với tốc độ cao.

B. có các dấu chuẩn hay gene đánh dấu, gene thông báo.

C. có khả năng tiêu diệt các tế bào không chứa DNA tái tổ hợp.

D. không có các dấu chuẩn hay gene đánh dấu, gene thông báo.

Câu 5: Khi nói về thể truyền trong kĩ thuật chuyển gene, phát biểu nào sau đây sai?

A. Thể truyền có thể là plasmide.

B. Thể truyền có thể là DNA của virus đã được biến đổi.

C. Thể truyền có thể là nhiễm sắc thể nhân tạo.

D. Thể truyền có thể là vi khuẩn.

Câu 6: Restrictase và ligase tham gia vào công đoạn nào sau đây của quy trình chuyển gene?

A. Tách DNA của NST tế bào cho và tách plasmide ra khỏi tế bào vi khuẩn.

B. Cắt, nối DNA của tế bào cho và plasmide ở những điểm xác định tạo nên DNA tái tổ hợp.

C. Chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận.

D. Tạo điều kiện cho gene được phép biểu hiện.

Câu 7: Khi nói về vai trò của thể truyền plasmide trong kĩ thuật chuyển gene vào tế bào vi khuẩn, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?

A. Nếu không có thể truyền plasmide thì gene cần chuyển sẽ phiên mã liên tục tạo ra quá nhiều sản phẩm trong tế bào nhận.

B. Nhờ có thể truyền plasmide mà gene cần chuyển được chuyển vào tế bào nhận và nhân lên trong tế bào nhờ quá trình tự nhân đôi.

C. Nếu không có thể truyền plasmide thì tế bào nhận không có khả năng phân chia và nhân lên.

D. Nhờ có thể truyền plasmide mà gene cần chuyển gắn được vào DNA vùng nhân của tế bào nhận.

Câu 8: Trong tạo giống thực vật bằng công nghệ gene, để đưa gene vào trong tế bào thực vật có thành cellulose, phương pháp không được sử dụng là

A. chuyển gene bằng súng bắn gene.

B. chuyển gene bằng thực khuẩn thể.

C. chuyển gene trực tiếp qua ống phấn.            

D. chuyển gene bằng plasmide.

Câu 9: Khi nói về công nghệ gene, phát biểu nào sau đây sai?

A. Công nghệ gene là quy trình công nghệ dùng để tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gene bị biến đổi hoặc có thêm gene mới, từ đó tạo ra cơ thể với những đặc điểm mới.

B. Để tách dòng tế bào chứa DNA tái tổ hợp cần phải chọn tế bào nhận và vector chuyển gene có những dấu hiệu đặc trưng.

C. Sinh vật chuyển gene là những sinh vật được bổ sung những gene tái tổ hợp hoặc những

gene được sửa chữa vào bộ gene của mình.

D. Vector được sử dụng để chuyển gene là các plasmide hoặc cũng có thể là vi khuẩn E.coli.

Câu 10: Trong kĩ thuật chuyển gene để đưa DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận người ta dùng phương pháp nào sau đây?

A. Dùng muối NaCl làm dãn màng sinh chất.

B. Dùng xung điện.

C. Phá vỡ màng sinh chất.

D. Để DNA tái tổ hợp tự di chuyển vào.

2.2. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Câu 1: Quan sát sơ đồ sau đây và cho biết mỗi nhận định sau đây đúng hay sai?

a) DNA tái tổ hợp là phân tử DNA hình thành từ sự nối hai hay nhiều đoạn DNA cùng nguồn hoặc khác nguồn.

b) Công nghệ DNA tái tổ hợp (công nghệ gene) là quy trình kĩ thuật dựa trên nguyên lí tái tổ hợp DNA và nguyên lí biểu hiệu gene, tạo ra các phân tử DNA tái tổ hợp và protein tái tổ hợp.

c) Kĩ thuật tái tổ hợp DNA bao gồm các bước: thu nhận đoạn DNA, ghép nối (gắn) đoạn DNA

vào vector để tạo ra vector tái tổ hợp, biến nạp vector tái tổ hợp vào thể nhận.

d) Vector tái tổ hợp là vector nhân dòng mang đoạn DNA ngoại lai có thể xâm nhập vào tế bào nhận và nhân lên độc lập hoặc cài đoạn DNA ngoại lai vào nhiễm sắc thể của tế bào nhận.

Câu 2: Một người bị bệnh máu khó đông do gene quy định tổng hợp một nhân tố đông máu bị đột biến (nhân tố đông máu VIII). Để chữa bệnh cho người này, người ta đề xuất một giải pháp kĩ thuật được mô tả như hình bên.

Mỗi nhận định sau đây đúng hay sai?

a) Phương pháp được biểu diễn trong hình là kĩ thuật chuyển gene.

b) Thể truyền được dùng ở đây là plasmide của nấm.

c) DNA tái tổ hợp bao gồm plasmide của nấm và đoạn DNA mang yếu tố đông máu VIII.

d) Khi vào tế bào nhận, DNA tái tổ hợp có khả năng nhân đôi độc lập với DNA nhân của tế bào nhận.

2.3. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn. Thí sinh điền kết quả mỗi câu vào ô trả lời tương ứng theo hướng dẫn của phiếu trả lời.

Câu hỏi: Trong kĩ thuật chuyển gene, có bao nhiêu loại vetor (thể truyền) có thể được sử dụng để chuyển gene vào thế bào nhận?

................................

................................

................................

Xem thử Đề thi Tốt nghiệp Sinh 2025 Xem thử Đề thi thử Sinh 2025 Xem thử Chuyên đề ôn thi Tốt nghiệp Sinh Xem thử 1200 câu trắc nghiệm Sinh

Xem thêm các chủ đề ôn thi Tốt nghiệp Sinh học năm 2025 có đáp án hay khác:

• Bài tập về liên kết với giới tính kết hợp và cách giải

• Công nghệ gene là gì (ngắn gọn nhất)

• Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì (chi tiết nhất)

• Nguyên lí tạo DNA tái tổ hợp là gì (ngắn gọn nhất)

• Quy trình tạo phân tử DNA tái tổ hợp (ngắn gọn nhất)

• Thành tựu của Công nghệ DNA tái tổ hợp (ngắn gọn nhất)

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

• Giải Chuyên đề Sinh 12 Kết nối tri thức
• Giải Chuyên đề Sinh 12 Chân trời sáng tạo
• Giải Chuyên đề Sinh 12 Cánh diều
• Giải lớp 12 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 12 Chân trời sáng tạo (các môn học)
• Giải lớp 12 Cánh diều (các môn học)

---