b. Tạo giống bằng phương pháp lai tế bào sôma

Lai tế bào sôma (dung hợp tế bào trần) là kĩ thuật cho phép tạo ra giống lai khác loài ở thực vật. Quy trình của phương pháp này như sau:

+ Tách tế bào sôma của hai loài khác nhau, loại bỏ thành tế bào tạo ra các tế bào trần.

+ Nuôi chung tế bào trần của hai loài trong cùng một môi trường nuôi cấy đặc biệt.

+ Kích thích để các tế bào dung hợp với nhau tạo ra tế bào lai.

+ Kích thích để tế bào lai phát triển thành cây lai.

+ Những cây lai đạt yêu cầu chọn giống sẽ được nhân lên bằng kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào.

Như đã nói ở trên, lai tế bào sôma giúp tạo ra được giống lai khác loài, mang đặc điểm của cả hai loài khác nhau. Mặc dù vậy, những cây lai tạo ra bằng phương pháp này chủ yếu được sử dụng để nghiên cứu mà chưa thấy nhân lên thành giống phổ biến.

Kĩ thuật nuôi cấy mô, tế bào thực vật cũng cho phép nuôi các tế bào đơn bội (hạt phấn, noãn chưa thụ tinh) rồi kích thích chúng phát triển thành cây đơn bội. Các cây đơn bội này có đặc điểm là tất cả các gen trên NST đều được biểu hiện, do đó có thể sử dụng để nghiên cứu di truyền. Ngoài ra, khi xử lí lưỡng bội hóa các cây đơn bội sẽ thu được các cây lưỡng bội có kiểu gen đồng hợp về tất cả các gen. Đây chính là ưu điểm lớn nhất của phương pháp này.

Giống như thực vật, tế bào động vật cũng có tính toàn năng. Tuy nhiên, việc tái lập trình hệ gen của một tế bào động vật đã biệt hóa khó hơn nhiều so với tế bào thực vật. Vì vậy, các phương pháp tạo giống động vật bằng công nghệ tế bào còn hạn chế.

Nhân bản vô tính động vật là kĩ thuật chuyển nhân của một tế bào sôma vào một tế bào trứng đã lấy mất nhân, rồi kích thích phát triển thành một phôi, từ đó làm cho phôi phát triển thành một cơ thể mới.

Quy trình của kĩ thuật nhân bản vô tính động vật:

+ Lấy trứng của một cá thể cái ra khỏi cơ thể, loại bỏ nhân của trứng; lấy tế bào sôma của cá thể cần nhân bản, tách nhân ra khỏi tế bào.

+ Chuyển nhân của tế bào sôma vào trong tế bào trứng đã mất nhân.

+ Kích thích trứng phát triển thành phôi.

+ Cấy phôi vào tử cung cá thể cái để phôi phát triển thành cơ thể mới.

Nhân bản vô tính động vật cho phép tạo ra những cá thể có kiểu hình hoàn toàn giống với cá thể ban đầu. Điều quan trọng hơn là nó có thể tạo ra một cá thể hoàn chỉnh mà không qua sinh sản hữu tính. Điều này có ý nghĩa đối với một số lĩnh vực khác nhau:

+ Thứ nhất: Có thể sử dụng kĩ thuật này để nhân bản các cá thể động vật có kiểu gen quý mà qua sinh sản hữu tính khó có thể gặp được (do biến dị tổ hợp).

+ Thứ hai: Kĩ thuật này có thể giúp phục hồi số lượng các loài động vật quý hiếm đang có nguy cơ bị tuyệt chủng, khi mà các quần thể trong tự nhiên hầu như không có khả năng phục hồi số lượng.

+ Thứ ba: Các giống động vật được tạo ra nhờ biến đổi gen có thể được nhân lên nhờ kĩ thuật nhân bản vô tính.

Hiện nay, kĩ thuật này đang tiếp tục được hoàn thiện để có thể ứng dụng rộng rãi hơn.

Mặc dù nhân bản vô tính có rất nhiều ưu điểm nhưng việc tái lập trình hệ gen của một tế bào đã biệt hóa là vô cùng khó khăn. Do đó, không phải lúc nào cũng có thể áp dụng được. Chính vì thế, các nhà khoa học đã sử dụng các tế bào gốc phôi, những tế bào có tính toàn năng rất cao, để có thể tạo ra nhiều cá thể động vật đồng nhất về kiểu gen và kiểu hình. Một trong những kĩ thuật đó kĩ thuật cấy truyền phôi.

Cấy truyền phôi là kĩ thuật phân tách phôi thành nhiều phôi rồi cấy vào tử cung của các cá thể khác nhau, từ đó tạo ra nhiều cá thể giống nhau. Quy trình kĩ thuật bao gồm các bước sau:

+ Chọn cá thể cho phôi và cá thể nhận phôi rồi kích thích gây động dục hàng loạt.

+ Cá thể cho phôi giao phối để tạo ra hợp tử, hợp tử phát triển thành phôi trong tử cung.

+ Lấy phôi của các thể nhận phôi ra khỏi tử cung, tách thành nhiều phôi nhỏ hơn.

+ Các phôi nhỏ hơn được cấy vào tử cung của các cá thể nhận phôi khác nhau để chúng phát triển thành các cơ thể mới.

Kĩ thuật này giúp nhân nhanh các giống có giá trị kinh tế cao nhưng có tốc độ sinh sản thấp, số con sinh ra trong một lứa ít. Các cá thể tạo ra bằng sinh sản vô tính nên có kiểu gen giống nhau, tạo nên tính đồng đều của giống. Cấy truyền phôi đã được áp dụng thành công trong việc nhân giống bò.

Ngày nay, người ta tiếp tục tìm kiếm các loại tế bào gốc khác như tế bào gốc dây rốn, tế bào bào gốc tủy xương... để có thể tạo ra các cá thể mới hoặc các bộ phận sinh dưỡng của cơ thể người nhằm mục đích chữa bệnh.

4. Tạo giống bằng công nghệ gen

Công nghệ gen là quy trình kĩ thuật tạo ra các tế bào hoặc cơ thể có hệ gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới. Ví dụ: Tạo ra giống cà chua có gen mã hóa enzym phân giải pectat canxi bị bất hoạt, làm cho quả chín mà không mềm hoặc tạo ra giống lúa có chứa gen tổng hợp β caroten (“gạo vàng”), vừa có tác dụng cung cấp lương thực, vừa có tác dụng phòng chống thiếu vitamin A.

Kĩ thuật chuyển gen của sinh vật này vào hệ gen của sinh vật khác gọi là kĩ thuật chuyển gen. Các kĩ thuật chuyển gen có thể chia thành hai nhóm:

+ Chuyển gen trực tiếp: Trực tiếp đưa gen lạ vào hệ gen bằng các tác nhân khác nhau như: Xung điện, súng bắn gen, vi tiêm... Các phương pháp này tuy đơn giản, dễ làm nhưng hiệu quả không cao. Chuyển gen bằng xung điện và súng bắn gen thường áp dụng cho thực vật, chuyển gen bằng vi tiêm thường áp dụng cho động vật.

+ Chuyển gen gián tiếp: Sử dụng một phân tử ADN thích hợp để đưa gen cần chuyển vào hệ gen của sinh vật. Phân tử ADN dùng để chuyển gen mong muốn vào hệ gen được gọi là thể truyền. Để một phân tử ADN có thể là thể truyền cần phải có các điều kiện sau: Có thể di chuyển qua màng tế bào để vào trong tế bào chủ; có khả năng nhân đôi độc lập với hệ gen của tế bào hoặc có khả năng cài xen vào hệ gen của tế bào. Các loại thể truyền phổ biến là: Plasmit; vi rút và NST nhân tạo. Nếu chuyển gen nhờ plasmit thì gọi là biến nạp, nếu chuyển gen nhờ vi rút thì gọi là tải nạp.

Trong chuyển gen gián tiếp, cần phải gắn gen cần chuyển vào thể truyền rồi nhờ thể truyền đưa gen đó vào hệ gen của sinh vật. Kĩ thuật này được gọi là kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp (ADN tổ hợp lại). Tạo ADN tái tổ hợp là bước quan trọng đầu tiên của kĩ thuật chuyển gen.

Quy trình của kĩ thuật chuyển gen bằng plasmit:

a. Tạo ADN tái tổ hợp

Để tạo ADN tái tổ hợp, người ta thực hiện các bước sau:

+ Bước 1: Tách gen cần chuyển ra khỏi hệ gen tế bào cho; tách thể truyền ra khỏi tế bào vi khuẩn.

+ Bước 2: Cắt thể truyền tại vị trí đặc hiệu để tạo ra đầu dính.

+ Bước 3: Gắn gen cần chuyển vào thể truyền tạo ra ADN tái tổ hợp.

Để tách gen ra khỏi hệ gen của tế bào cho cũng như cắt plasmit của vi khuẩn để tạo ra “đầu dính” gắn gen cần chuyển, người ta phải sử dụng cùng một loại enzim restrictaza. Enzim này có khả năng cắt ADN tại các vị trí có trình tự đặc hiệu. Việc sử dụng cùng một loại enzim đảm bảo cho các “đầu dính” của gen và của plasmit có thể khớp bổ sung với nhau, giúp gen có thể gắn vào plasmit. Khi gen đã gắn vào plasmit, enzim ligaza sẽ nối kín kẽ hở giữa gen và plasmit tạo thành ADN tái tổ hợp.

Để nâng cao hiệu quả chuyển gen và đảm bảo gen cần chuyển được biểu hiện tốt ở tế bào nhận, gen của tế bào cho và plasmit thường được cải biến bằng cách loại bỏ hoặc thêm vào một số trình tự nucleotit nhất định.

b. Đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận

Dung dịch chứa ADN tái tổ hợp được trộn với dung dịch chứa các tế bào nhận, sau đó sử dụng các tác nhân kích thích (muối CaCl₂, xung điện...) để kích thích các ADN tái tổ hợp biến nạp vào trong tế bào nhận.

Cần chú ý rằng không phải tất cả các tế bào đều nhận được ADN tái tổ hợp. Do vậy, sau khi xử lí để ADN tái tổ hợp biến nạp vào tế bào, việc quan trọng là phải tách được các tế bào có chứa gen cần chuyển ra khỏi các tế bào khác. Để làm được điều này, các thể truyền có chứa gen cần chuyển cần phải được đánh dấu trước bằng gen đánh dấu. Gen đánh dấu thường là các gen chứa kháng nguyên đặc hiệu của một loại kháng thể nào đó hoặc gen kháng một loại kháng sinh hoặc gen mã hóa cho protein huỳnh quang. Khi đi vào tế bào nhận, các gen này sẽ được biểu hiện và các nhà khoa học có thể nhận ra các tế bào này và tách chúng ra.

Các phương pháp chuyển gen nhờ vi rút hoặc NST nhân tạo về cơ bản cũng theo quy trình như trên, tuy nhiên do đặc điểm khác nhau của từng thể truyền nên có một số sai khác về các thao tác kĩ thuật.

Mỗi loại thể truyền đều có ưu và nhược điểm riêng. Thể truyền là plasmit thường rất phổ biến, dễ tạo ADN tái tổ hợp và dễ đưa vào các tế bào chủ. Tuy nhiên, plasmit chỉ chuyển được gen vào trong tế bào vi khuẩn và tế bào thực vật, thể truyền này cũng chỉ mang được những gen có kích thước nhỏ. Việc biến nạp vào trong tế bào thường xảy ra với tốc độ chậm.

Đối với thể truyền là vi rút, có thể chuyển những gen có kích thước lớn, và có thể chuyển vào tế bào nhân sơ hay nhân thực đều được. Ngoài ra, do có cơ chế xâm nhập riêng nên tốc độ chuyển gen vào tế bào nhanh, khả năng nhân lên nhanh và có thể cài gen (dù rất dài) vào trong hệ gen tế bào chủ. Tuy nhiên, sử dụng vi rút làm thể truyền cần phải cải tiến, loại bỏ các gen gây hại, nếu không khi vào trong tế bào chủ, vi rút sẽ nhân lên làm tan tế bào chủ.

NST nhân tạo thường được sử dụng khi chuyển gen vào trong tế bào nấm men. Ưu điểm của NST nhân tạo là có thể chứa được các gen có kích thước lớn và hoạt động tốt trong tế bào nấm men. Tuy nhiên, việc tạo ra một NST nhân tạo với nhiều trình tự đặc trưng đòi hỏi kĩ thuật cao.

Tạo giống bằng công nghệ gen đã thu được rất nhiều thành tựu to lớn. Ưu điểm của phương pháp này là có thể tạo ra những giống mang gen của loài khác mà không hề ảnh hưởng đến sức sống hay năng suất của giống. Kĩ thuật này cũng cho phép tạo ra những giống cây trồng vật nuôi mang những đặc tính ưu việt như: ngô có khả năng kháng thuốc diệt cỏ, dê có khả năng tổng hợp protein tơ nhện, vi khuẩn tổng hợp insulin cho người ....

Các sinh vật được tạo ra nhờ công nghệ gen có hệ gen đã bị biến đổi (một gen nào đó bị bất hoạt hoặc hoạt động khác thường) hoặc có thêm gen lạ (được lấy từ loài khác) nên được gọi là sinh vật biến đổi gen (GMO). Mặc dù việc tạo ra sinh vật biến đổi gen đã góp phần to lớn vào việc nâng cao hiệu quả của sản xuất nông nghiệp, cải thiện công nghệ dược... GMO cũng đã đặt ra nhiều thách thức đối với loài người. Nhiều quốc gia tỏ ra lo ngại về sinh vật biến đổi gen. Vì vậy, lợi ích của sinh vật biến đổi gen hiện nay đang được tranh cãi.

Công nghệ gen không chỉ là công nghệ tạo giống mà ngày nay nó đã xâm nhập vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội loài người.

II. ĐỊNH HƯỚNG KHAI THÁC KIẾN THỨC VÀ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG

Chương V được giảng dạy trong 3 bài (18, 19, 20) mỗi bài trình bày về một hoặc một nhóm phương pháp chọn, tạo giống đặc trưng. Dù giảng dạy theo phương pháp nào thì đối với mỗi phương pháp chọn giống, HS phải Nêu được các kiến thức sau đây:

+ Quy trình của phương pháp (gồm những bước nào?).

+ Đối tượng áp dụng của phương pháp (dùng để chọn, tạo giống động vật hay thực vật hay vi sinh vật ...?).

+ Ưu điểm và hạn chế của phương pháp.

MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ CÁC BÀI GIẢNG CỤ THỂ:

Bài 18: CHỌN GIỐNG VẬT NUÔI VÀ CÂY TRỒNG DỰA TRÊN NGUỒN BIẾN DỊ TỔ HỢP

Mục tiêu:

+ Nêu được các bước của quá trình chọn giống.

+ Nêu được quy trình, đối tượng áp dụng, ưu điểm và hạn chế của phương pháp tạo giống thuần chủng dựa trên nguồn biến dị tổ hợp.

+ Nêu được khái niệm ưu thế lai, giải thích được cơ sở tế bào học của ưu thế lai, phương pháp tạo ưu thế lai và ứng dụng của hiện tượng này trong công tác giống.

+ Nêu được một vài thành tựu ứng dụng ưu thế lai trong sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam.

Trước khi dạy nội dung của các mục, GV cần khái quát quy trình chọn giống nói chung gồm 3 bước như đã trình bày trong SGK. Trong quy trình 3 bước, GV nhấn mạnh bước tạo nguồn nguyên liệu, khẳng định: tùy vào cách tạo nguồn nguyên liệu khác nhau mà có các phương pháp chọn giống khác nhau.

Mục I: Tạo giống thuần chủng dựa trên nguồn biến dị tổ hợp

GV yêu cầu HS huy động kiến thức để nhắc lại đặc điểm của giống thuần chủng:

+ Có năng suất, chất lượng tốt, đáp ứng được nhu cầu của con người.

+ Có kiểu gen đồng hợp.

GV có thể sử dụng sơ đồ khái quát quá trình chọn giống 3 bước đã nêu để yêu cầu HS trả lời câu hỏi sau:

Nghiên cứu SGK và cho biết, trong phương pháp tạo giống thuần chủng dựa trên nguồn biến dị tổ hợp:

- Nguyên liệu chọn lọc được tạo ra bằng cách nào?

- Từ các cá thể được chọn, bằng cách nào người ta tạo ra các giống thuần chủng?

Sau khi HS trả lời các câu hỏi trên, GV khái quát về quy trình tạo giống thuần chủng từ nguồn biến dị tổ hợp. GV có thể nêu ra một số câu hỏi kích thích tư duy HS như:

+ Phương pháp tạo giống dựa trên nguồn biến dị tổ hợp thường áp dụng đối với những giống cây trồng, vật nuôi nào? Vì sao?

+ Ưu điểm và hạn chế của phương pháp này là gì?

Mục II: Tạo giống có ưu thế lai cao

GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK kết hợp với huy động kiến thức cũ (đã học ở lớp 9) để nêu khái niệm ưu thế lai. GV có thể cho HS phân tích một ví dụ cụ thể để khắc sâu khái niệm.

Về cơ sở di truyền học của hiện tượng ưu thế lai, GV có thể giải thích (hoặc cho HS nghiên cứu SGK rồi giải thích) về giả thuyết siêu trội. Để kiểm tra khả năng nhận thức của HS, GV có thể nêu câu hỏi sau đây:

Cho các phép lai giữa các dòng thuần chủng sau:

PL1: AABBDD x aaBBDD → AaBBDD

PL2: AABBDD x aabbDD → AaBbDD

PL3: AABBDD x aabbdd → AaBbDd

Theo giả thuyết siêu trội thì con lai của phép lai nào cho ưu thế lai cao nhất? Vì sao?

Về phương pháp tạo ưu thế lai, GV cho HS nghiên cứu SGK, nêu cách thức tạo và sử dụng ưu thế lai, giải thích tại sao lại làm như vậy.

Cuối bài, GV có thể cho HS tìm hiểu một số thành tựu tạo giống có ưu thế lai cao ở Việt Nam.

Các câu hỏi củng cố:

+ Nêu những điểm khác biệt giữa phương pháp tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp với phương pháp tạo ưu thế lai.

+ Hiện nay, khi trồng lúa, bà con nông dân thường mua lúa giống ở trại giống về gieo trồng sau đó thu hoạch để bán hoặc dùng vào các mục đích khác mà không dùng làm giống cho vụ sau?

Bài 19: TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN VÀ CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

Mục tiêu:

+ Nêu được quy trình, ưu điểm, hạn chế, phạm vi ứng dụng và một số thành tựu của phương pháp tạo giống bằng cách gây đột biến nhân tạo.

+ Nêu được các phương pháp tạo giống ở thực vật và động vật dựa vào công nghệ tế bào.

+ Nêu được ưu điểm của tạo giống bằng công nghệ tế bào so với các phương pháp khác đã học.

Mục I. Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến

HS nghiên cứu SGK, trả lời các câu hỏi:

+ Nêu quy trình tạo giống bằng phương pháp gây đột biến. Quy trình tạo giống bằng phương pháp gây đột biến có gì giống và khác với quy trình chọn giống thuần chủng từ nguồn biến dị tổ hợp?

+ Việc gây đột biến để tạo ra giống mới có ưu điểm và hạn chế gì?

+ Tạo giống bằng gây đột biến thường được áp dụng đối với đối tượng nào? Vì sao?

Về các thành tựu tạo giống bằng phương pháp gây đột biến, GV có thể cho HS lấy các ví dụ thực tế như: các giống quả không hạt được tạo ra bằng cách gây đột biến tam bội...

Kết thúc mục I, HS cần Nêu được:

+ Quy trình tạo giống bằng phương pháp gây đột biến gồm 3 bước: Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến, chọn lọc cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn, tạo dòng thuần chủng.

+ Phương pháp này được ứng dụng chủ yếu trong tạo giống thực vật và vi sinh vật.

+ Ưu điểm: Có thể tạo ra các đặc điểm hoàn toàn mới chưa từng có ở giống trước đó.

+ Hạn chế: Tần số thấp, phức tạp, thường không áp dụng được đối với động vật.

Mục II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào

1. Công nghệ tế bào thực vật

Mở đầu, GV có thể cho HS nghiên cứu SGK và nêu các phương pháp tạo giống thực vật bằng công nghệ tế bào. Sau đó, GV cho HS lần lượt tìm hiểu từng phương pháp bằng cách trả lời các câu hỏi:

+ Nuôi cấy mô tế bào được thực hiện như thế nào?

+ Lai tế bào soma có gì giống và khác so với phương pháp lai hữu tính?

+ Phương pháp nuôi cấy hạt phấn rồi cho lưỡng bội hóa tạo ra cây đồng hợp tử về tất cả các cặp gen có ý nghĩa gì?

+ Ưu điểm của tạo giống thực vật bằng công nghệ tế bào là gì?

GV cũng có thể thay thế các câu hỏi nêu trên bằng cách sử dụng phiếu học tập để giúp HS lĩnh hội kiến thức.

Phiếu học tập

Kĩ thuật nhân bản vô tính ở động vật HS đã được giới thiệu ở lớp 11, trong bài này GV chỉ cần làm rõ thêm về quy trình nhân bản cừu Đôly và tập trung phân tích ý nghĩa của nhân bản vô tính động vật đối với công tác chọn giống.

GV có thể giới thiệu quy trình nhân bản vô tính cừu Đôly bằng sơ đồ hoặc cho HS nghiên cứu sơ đồ hình 19 SGK. Sau khi nghiên cứu xong, GV yêu cầu HS mô tả quy trình nhân bản vô tính cừu Đôly. Tiếp đó, GV có thể nêu câu hỏi:

+ Tại sao cừu Đôly lại mang đặc điểm di truyền của cừu mặt trắng mặc dù nó được sinh ra bởi cừu mặt đen? Những đặc điểm nào của cừu Đôly giống với cừu cho trứng?

+ Kĩ thuật nhân bản vô tính động vật có ý nghĩa gì đối với công tác chọn giống?

b. Cấy truyền phôi

Phương pháp cấy truyền phôi HS đã được học trong chương trình công nghệ 10, vì vậy GV chỉ giới thiệu qua để giúp HS nhớ lại.

Để củng cố nội dung của bài, GV có thể nêu các câu hỏi:

+ Trong các phương pháp tạo giống sau đây, phương pháp nào có thể tạo ra giống mang đặc điểm mới, không có ở các giống bố mẹ?

a. Tạo giống thuần chủng dựa trên nguồn biến dị tổ hợp.

b. Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến.

c. Nuôi cấy mô tế bào.

d. Lai tế bào soma

e. Nhân bản vô tính động vật.

+ Phương pháp gây đột biến thường được áp dụng cho vi sinh vật và thực vật mà ít khi áp dụng cho động vật. Vì sao?

+ Muốn tạo ra giống rau có lá to, không ra hoa bằng phương pháp gây đột biến thì nên xử lí hạt bằng tác nhân nào sau đây?

A. 5BU B. Acridin C. Tia phóng xạ D. Consisin

+ Ở một loài thực vật, gen A quy định đặc tính dễ nhiễm bệnh X. Bằng phương pháp gây đột biến, người ta đã tạo ra giống có kiểu gen aa có khả năng kháng bệnh X. Hãy cho biết bằng cách nào người ta có thể làm được như vậy?

Bài 20: TẠO GIỐNG NHỜ CÔNG NGHỆ GEN

Mục tiêu:

+ Nêu được khái niệm công nghệ gen.

+ Nêu được các bước cần tiến hành trong kĩ thuật gen

+ Nêu được khái niệm sinh vật biến đổi gen và một số thành tựu tạo giống biến đổi gen.

Mục I. Công nghệ gen

1. Khái niệm công nghệ gen

GV cho HS nêu khái niệm công nghệ gen theo SGK. GV phân tích cho HS thấy rõ, để tạo ra những sinh vật có thêm những gen mới thì phải chuyển gen từ sinh vật này sang sinh vật khác. Chuyển gen từ sinh vật này sang sinh vật khác có thể thực hiện theo hai cách:

+ Cách 1: Chuyển gen trực tiếp: Súng bắn gen, vi tiêm, xung điện....

+ Cách 2: Chuyển gen gián tiếp: Gắn gen vào một phân tử ADN (thể truyền ) rồi nhờ thể truyền đưa vào hệ gen tế bào nhận.

Việc gắn gen cần chuyển vào thể truyền được gọi là kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp. Đây là kĩ thuật đóng vai trò trung tâm của công nghệ gen.

2. Các bước cần tiến hành trong kĩ thuật chuyển gen

GV khái quát 3 bước của kĩ thuật gen: Tạo ADN tái tổ hợp; đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận; phân lập các tế bào chứa ADN tái tổ hợp. Sau đó, lần lượt cho HS tìm hiểu từng bước một.

GV cho HS nghiên cứu SGK, cho biết:

+ ADN tái tổ hợp gồm những thành phần nào? (thể truyền và gen cần chuyển)

+ Thể truyền là gì? Điều kiện để một phân tử ADN được dùng làm thể truyền?

+ Việc gắn gen cần chuyển vào thể truyền để tạo ADN tái tổ hợp được thực hiện theo những bước nào? Những enzym nào được sử dụng trong kĩ thuật này?

Kết thúc mục a, HS cần Nêu được:

+ ADN tái tổ hợp = thể truyền + gen cần chuyển.

+ Thể truyền là một phân tử ADN có khả năng nhân đôi độc lập với hệ gen tế bào và có thể gắn vào hệ gen của tế bào. Các loại thể truyền: plasmit, vi rút, NST nhân tạo.

+ Quy trình tạo ADN tái tổ hợp:

- Tách thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào, xử lí bằng cùng một loại enzym cắt giới hạn (restrictaza).

- Trộn gen cần chuyển với thể truyền để chúng ghép nối với nhau.

- Xử lí bằng enzym Ligaza để gắn gen cần chuyển với thể truyền tạo ra ADN tái tổ hợp.

GV giải thích: Trong quy trình chuyển gen nhờ plasmit hoặc NST nhân tạo, để cho ADN tái tổ hợp có thể đi vào tế bào nhận một cách dễ dàng, người ta có thể làm giãn màng của tế bào nhận bằng cách dùng muối canxi clorua hoặc xung điện.

GV nêu vấn đề: Giả sử tôi muốn chuyển gen kháng kháng sinh vào tế bào của một loài vi khuẩn lên men. Tôi đã tạo ra được ADN tái tổ hợp và xử lí CaCl2 để ADN tái tổ hợp đi vào trong tế bào vi khuẩn này. Tuy nhiên, có một số tế bào không nhận được ADN tái tổ hợp. Làm thế nào để loại bỏ các tế bào này ra khỏi nhóm tế bào chứa ADN tái tổ hợp?

HS suy nghĩ, nêu phương án trả lời. Từ đó, GV khái quát các phương pháp phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp.

Mục II: Ứng dụng công nghệ gen trong tạo giống biến đổi gen

1. Khái niệm sinh vật biến đổi gen

Để HS Nêu được khái niệm sinh vật biến đổi gen, GV có thể nêu ra câu hỏi:

Người ta đã tạo ra các giống có đặc điểm như sau:

+ Giống lúa có chứa gen tổng hợp β-caroten của cà chua.

+ Giống cà chua có gen làm chín quả bị bất hoạt (không hoạt động)

+ Giống dưa hấu tam bội có quả to, không hạt.

+ Giống lợn lai cho năng suất cao và chất lượng thịt tốt.

Hãy cho biết những giống nào được coi là sinh vật biến đổi gen? Vì sao?

HS thảo luận, trả lời, GV hệ thống hóa thành khái niệm.

2. Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen

Ngày nay, các giống biến đổi gen đã được tạo rất phổ biến. Vì vậy, để tăng tính hứng thú cho HS, GV có thể cho HS chuẩn bị trước bằng cách sưu tầm các sinh vật biến đổi gen ở Việt Nam và trên thế giới, sau đó đến lớp trình bày cho cả lớp cùng nghe.

Sau khi HS trình bày, GV có thể nhóm các thành tựu thành 3 nhóm lớn: Động vật chuyển gen, thực vật biến đổi gen và vi sinh vật biến đổi gen. Mỗi nhóm đối tượng có một phương pháp chuyển gen đặc trưng phù hợp với đặc tính của đối tượng đó.

Kết thúc bài, GV có thể nêu câu hỏi cho HS như sau:

+ Ưu điểm lớn nhất của phương pháp tạo giống nhờ công nghệ gen là gì?

+ Muốn chuyển một gen của bò vào tế bào vi khuẩn E.coli thì cần sử dụng loại thể truyền nào?

+ Tại sao khi chuyển gen vào tế bào động vật, người ta thường sử dụng thể truyền là vi rút mà không sử dụng plasmit?