Bài giảng Công nghệ di truyền

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
Trường Đại học Tây Bắc 
Bài giảng: 
CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
Số đơn vị học trình: 02 
Biên soạn: ThS. Lò Thanh Sơn 
SƠN LA - 2009 
 2
MỞ ĐẦU 
1. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN VÀ CNDT 
Thuật ngữ “di truyền” (genetic) xuất phát từ gốc latin là gentikos (nguồn 
gốc). Di truyền học là một bộ môn của sinh học, chuyên đi sâu nghiên cứu 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 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. 
Các sinh giới sống trong điều kiện môi trường luôn có những biến động 
như sự thay đổi thời tiết, nhiệt độ môi trường, lượng nước, lượng thức ăn và sự 
đấu tranh sinh tồn giữa các loài. Để thích nghi với điều kiện sống, các cơ thể 
sống cũng có những thay đổi, làm xuất hiện những tính trạng khác nhau giữa 
các thế hệ, đó là sự biến dị. Biến dị biểu hiện sự sai khác của thế hệ con cháu so 
với thế hệ bố mẹ đồng thời sự sai khác của một cá thể nào đó so với các cá thể 
khác cùng đàn. 
Di truyền học thực sự trở thành một bộ môn khoa học độc lập kể từ những 
năm 1900 - 35 năm sau ngày Mendel công bố công trình “Các thí nghiệm lai ở 
thực vật”. Từ đó đến nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành khoa 
học khác như vật lý, toán học, hóa học, di truyền học đã và đang khám phá rất 
nhiều quy luật về sự tồn tại và lưu truyền sự sống và trở thành một mũi nhọn 
trong nghiên cứu sinh học. 
Những thành tựu rực rỡ của di truyền học đã đem lại những nhận thức mới 
về cấu tạo và sự vận hành bộ máy di truyền của cơ thể sống. Cùng với sự phát 
triển mạnh mẽ của di truyền học, một lĩnh vực nghiên cứu mới của di truyền 
học ra đời, đó là kỹ thuật di truyền hay còn gọi là công nghệ gen hoặc công 
nghệ di truyền (genetic engineering). 
Có thể nói, kỹ thuật di truyền là một tập hợp của nhiều kỹ thuật như hóa 
học, sinh học phân tử, vi sinh vật học,... mà trong đó, vai trò hàng đầu thuộc về 
các tư duy và phương pháp của di truyền. 
Công nghệ di truyền sử dụng các phương pháp sinh học phân tử để tách 
DNA từ một cơ thể sống và sau đó cắt, nối các gen trên DNA. Bằng cách như 
vậy, người ta có thể loại bỏ các gen không mong muốn và đưa vào các gen mới 
đặc hiệu theo chủ ý lựa chọn. Các thao tác cắt, nối trên DNA được thực hiện 
 3
bên ngoài cơ thể sống trong các ống nghiệm (in vitro). Phân tử DNA mới được 
tạo dựng sau các thao tác cắt, nối có một số đặc điểm khác với phân tử DNA 
ban đầu được tách ra từ tế bào sống, được gọi là DNA tái tổ hợp và kỹ thuật này 
được gọi là kỹ thuật tái tổ hợp DNA. Sự tái tổ hợp DNA được đánh giá là thành 
công chỉ sau khi đưa được phân tử DNA tái tổ hợp vào trong tế bào sống và 
chúng biểu hiện các hoạt tính di truyền và ở thế hệ con cháu sẽ mang phân tử 
DNA tái tổ hợp. 
Có thể nói: Kỹ thuật di truyền là sự thao tác bộ máy di truyền của một cơ 
thể sống bằng cách thêm vào hay loại bớt gen đặc hiệu. 
2. GIAI ĐOẠN DI TRUYỀN SAU MENDEL 
Phát minh của Mendel đã đặt nền móng cho di truyền học. Tuy nhiên, ở 
thời điểm mà Mendel công bố công trình nghiên cứu của mình, một phần do 
chưa hiểu rõ được cơ chế phân bào, các nhà khoa học chưa thể hiểu và đánh giá 
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 bào giảm 
nhiễm (1890) đã được mô tả một cách chi tiết. Dưới kính hiển vi, các nhà 
nghiên cứu đã quan sát thấy các nhiễm sắc thể và sự phân chia các nhiễm sắc 
thể trong quá trình phân bào. 
Năm 1902.1903, W.S Sutton, Th. Bovery và một số nhà khoa học khác đã 
tiến hành các nghiên cứu độc lập, cũng đã phát hiện có sự tương quan đồng điệu 
giữa sự biểu hiện của nhiễm sắc thể trong phân bào với sự biểu hiện của các 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: Các gen 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. 
Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể đã đưa di truyền học lên một bước phát 
triển mới. Sự phát triển của di truyền nhiễm sắc thể gắn liền với nhóm nghiên 
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 nhiễm 
sắc thể gọi là nhiễm sắc thể giới tính, là một dữ kiện quan trọng để xây dựng nên 
học thuyết di truyền nhiễm sắc thể. Các gen nằm trên nhiễm sắc thể giới tính sẽ 
có sự di truyền khác hơn so với các gen nằm trên nhiễm sắc thể thường. Quy luật 
di truyền của các gen liên kết với nhiễm sắc thể giới tính đã được xác định. 
 4
- Hiện tượng trao đổi chéo giữa các đoạn nhiễm sắc thể tương đồng trong 
phân bào giảm nhiễm dẫn tới sự sắp xếp lại các gen, từ đó xuất hiện các giao tử 
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 đồ di 
truyền nhiễm sắc thể. 
Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể đã củng cố thêm cho học thuyết về gen 
của Mendel, nhưng nó cụ thể hơn, đồng thời, nó chỉ rõ giới hạn của quy luật 
phân li độc lập trong học thuyết của Mendel. 
Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, di truyền học phân tử đã phát triển rất 
mạnh mẽ. Năm 1944, O. Avery, Mc. Leod và Mc. Carty đã chứng minh rằng: 
DNA chính là chất di truyền. Năm 1953, mô hình cấu trúc DNA của Wattson - 
Crick ra đời, đã tạo một bước ngoặt lớn cho sự phát triển của di truyền học và 
sinh học. 
Năm 1961, M. Nirenberg và J. Matthei đã xác định được bộ mã di truyền 
đầu tiên và sau đó, toàn bộ các bộ mã di truyền cũng đã được tìm ra. 
3. SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
Kỹ thuật di truyền ra đời vào những năm đầu của thập niên 70 trong thế kỷ 
20. Phân tử DNA tái tổ hợp đầu tiên được nhóm các nhà nghiên cứu Mỹ là 
Berg, Boyer và Cohen tạo ra năm 1972. Năm 1973 từ nguồn vật liệu di truyền 
ban đầu là DNA của virus SV40 gây ung thư ở khỉ được cắt, ghép với DNA của 
vi khuẩn E. Coli. Phân tử DNA mới được tạo ra trong ống nghiệm này đã không 
được đưa vào vi khuẩn E. Coli như đã dự định vì lý do an toàn cho người và 
động vật, sợ rằng loài vi khuẩn mới mang gen của virus gây nên ung thư, nếu 
thoát ra ngoài sẽ gây dịch bệnh mà con người thì chưa có cách điều trị, tai hại là 
khó lường. 
Năm 1973.1974, nhóm các nhà khoa học người Mỹ do Cohen đứng đầu với 
Helinski, Boyer đã sử dụng plasmid làm nguồn vật liệu cho các nghiên cứu của 
họ. Plasmid là những phân tử DNA mạch vòng, xoắn kép, ngoài nhân. Plasmid 
xuất hiện khá phổ biến ở vi khuẩn, mã hóa các gen biểu hiện tính kháng thuốc, 
kháng kháng sinh ở vi sinh vật - plasmid pSR100 được phân lập và làm sạch. 
Plasmid này mang gen kháng tetracycline được cắt tại một vị trí bằng enzyme cắt 
hạn chế EcoRI, vị trí cắt này không nằm trong vùng có chứa các gen cơ bản và 
nối một đoạn DNA của plasmid R6.5d có chứa gen kháng kanamixin tạo thành 
một phân tử lai gọi là DNA tái tổ hợp. Như vậy, phân tử DNA tái tổ hợp có chứa 
hai gen biểu hiện tính kháng tetracycline và kanamixin. Phân tử DNA được tạo 
 5
dựng trong ống nghiệm này được đưa trở lại vào tế bào E. Coli. Kết quả là vi 
khuẩn E. Coli mang plasmid có chứa hai gen kháng thuốc đã có khả năng kháng 
cả tetracycline và kanamixin, nghĩa là, loài vi khuẩn này có thể phát triển được 
trên môi trường chọn lọc có chứa cả tetracycline và kanamixin. Một thí nghiệm 
kiểm tra được bố trí đã khẳng định rằng, loài vi khuẩn mới này mang phân tử 
DNA tái tổ hợp. 
Sau thành công rực rỡ của nghiên cứu trên, nhiều nhà khoa học đã tiến 
hành các thí nghiệm lắp ghép gen và đã thu được nhiều kết quả ứng dụng được 
trong thực tiễn. 
Từ những năm 1990, sự kết hợp giữa sinh học, công nghệ di truyền và tin 
học đã cho phép rút ngắn thời gian nghiên cứu và đã thu được nhiều kết quả 
hoàn hảo hơn. 
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
Công nghệ di truyền hiện đang đóng vai trò cơ sở cho những nghiên cứu và 
ứng dụng của công nghệ sinh học, là mũi nhọn của nghành công nghệ sinh học. 
Về ý nghĩa khoa học, có thể nói rằng, sự ra đời của công nghệ di truyền và 
những thành tựu đạt được đã tạo nên một cuộc cách mạng về nhận thức của con 
người đối với thế giới sinh học. Ngày nay, con người hiểu rõ hơn về các cơ chế 
di truyền và đang từng bước điều khiển chúng để tạo ra các chủng loại sinh vật 
có lợi cho con người. 
Về ý nghiã thực tiễn, công nghệ di truyền được ứng dụng trong nhiều lĩnh 
vực nghiên cứu và sản xuất liên quan đến nông nghiệp, công nghệ thực phẩm, y 
dược, bảo vệ môi trường,... Khó có thể liệt kê hết tất cả những kết quả nghiên 
cứu dựa trên cơ sở của công nghệ di truyền đã được ứng dụng vì tốc độ phát 
triển nhanh chóng của lĩnh vực công nghệ này, xin giới thiệu một số ví dụ cụ thể 
như sau: 
4.1. Trong y dược 
Vận dụng kỹ thuật di truyền, các nhà khoa học đã có thể chẩn đoán các 
bệnh do rối loạn di truyền và tiến tới điều trị bằng cách thay gen bệnh bằng gen 
lành hay đưa gen lành vào cơ thể để bù đắp cho gen bệnh - đây là một hướng 
ứng dụng khó thực hiện nhất. 
Trong những năm qua, lĩnh vực ứng dụng công nghệ di truyền mạnh nhất 
trong y tế là nghành sản xuất thuốc kháng sinh, vác xin, kháng thể đơn dòng và 
các protein có hoạt tính sinh học. Hiện nay, các nghiên cứu nhằm tìm kiếm các 
chất kháng sinh mới tăng mạnh do hiện tượng vi sinh vật kháng lại tác dụng của 
 6
kháng sinh ngày càng nhiều hơn. 
Phạm vi ứng dụng của kháng thể đơn dòng trong ngành y tế ngày càng tăng 
như phân tích miễn dịch, định vị các khối u, phát hiện một số protein có liên quan 
đến sự hình thành khối u, xác định sự có mặt của các loại vi khuẩn khác nhau,... 
giúp cho các bác sĩ xác định bệnh một cách nhanh chóng và chính xác. 
Kháng thể đơn dòng là tập hợp các phân tử kháng thể đồng nhất về mặt cấu 
trúc và tính chất. Kháng thể đơn dòng được tạo ra bằng cách cho lai tế bào 
lympho trong hệ miễn dịch của động vật hoặc của người với tế bào ung thư. 
Một số thể lai có khả năng tạo ra kháng thể đặc hiệu đối với kháng nguyên. 
Chọn các thể lai đó nhân lên và sản xuất kháng thể đơn dòng. Các tế bào lai có 
khả năng tăng sinh vĩnh viễn trong môi trường nuôi cấy - tính chất này nhận 
được từ tế bào ung thư. 
Nhờ công nghệ sử dụng DNA tái tổ hợp mà người ta có thể sản xuất một 
số protein có hoạt tính sinh học dùng để chữa bệnh như insulin chữa bệnh tiểu 
đường, interferon chữa bệnh ung thư, các hormon tăng trưởng cho con người. 
Bản chất của công nghệ này là làm thay đổi bộ máy di truyền của tế bào bằng 
cách đưa gen mã hóa cho một protein đặc hiệu và bắt nó hoạt động để tạo ra 
một lượng lớn loại protein mà con người cần. 
4.2. Trong nông nghiệp 
Vấn đề chọn giống có vai trò rất quan trọng trong sản xuất nông nghiệp, 
nhằm nâng cao sản lượng và chống các loại sâu, bệnh cũng như các điều kiện tự 
nhiên bất lợi đối với cây trồng và vật nuôi. 
Kỹ thuật di truyền được sử dụng để xác định vị trí của các gen mã hóa cho 
các tính trạng mong muốn, giúp cho việc lai tạo, chọn giống cũng như tạo ra các 
sinh vật chuyển gen nhanh và hiệu quả cao. Hiện nay, nhiều động vật và thực 
vật chuyển gen đã ra đời, đáp ứng nhu cầu cho con người. 
Cây chuyển gen là cây có mang những gen đặc hiệu mà trước đó nó không có, 
do con người đã đưa vào nó bằng kỹ thuật di truyền. Các gen được chuyển thường 
liên quan đến các tính trạng như chịu hạn, chịu mặn, chống được sâu bệnh,... 
4.3. Trong công nghệ thực phẩm 
Công nghệ lên men là một lĩnh vực quan trọng trong sản xuất thực phẩm. 
Việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng lên men tốt, đem lại hiệu quả 
cao là rất cần thiết. Các nghiên cứu sử dụng công nghệ di truyền phục vụ cho 
công nghệ lên men chủ yếu đi vào hai hướng chính là: 
- Phân tích di truyền các loại vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men, 
 7
xác định các gen mã hóa cho các tính trạng mong muốn nhằm tạo ra năng suất 
và chất lượng sản phẩm lên men. 
- Tạo ra các vi sinh vật chuyển gen phục vụ cho các qui trình lên men. 
Ví dụ trong sản xuất rượu, ngày nay người ta đã dùng các chủng vi sinh vật 
có khả năng tạo rượu cao và cho hương vị tốt. Phần lớn các chủng đó được 
nghiên cứu, tuyển chọn, lai tạo bằng công nghệ di truyền. 
Để sản xuất rượu vang, trước đây, người ta phải dùng hai loại vi sinh vật là 
S. Cerevisiae để tạo ra hàm lượng rượu trong dịch lên men và sau đó, sử dụng 
Leuconostos trong lên men phụ ở quá trình tàng trữ, nhằm nâng cao chất lượng 
của rượu. Ngày nay, người ta tiến tới dùng một chủng vi sinh vật chuyển gen để 
thực hiện cả hai quá trình. 
Công nghệ di truyền đóng vai trò quan trọng trong việc tuyển chọn và tạo ra 
các vi sinh vật có hoạt tính enzyme cao, sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Đối 
với các sản phẩm lên men sữa như phomat và sữa chua, trước kia, người ta 
thường sử dụng những vi sinh vật tự nhiên có mặt trong sữa để lên men, do vậy, 
người ta khó lòng kiểm soát quá trình lên men và hiệu quả không cao. Ngày nay, 
với công nghệ di truyền, người ta đã tạo được các chủng mới với các tính chất 
xác định và đã điều khiển được quá trình lên men theo định hướng mong muốn. 
Trong những năm gần đây, bằng cách sử dụng công nghệ di truyền, người 
ta đã tuyển chọn và tạo ra những chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp các 
enzyme chịu nhiệt, chịu axit, chịu kiềm tốt để sản xuất enzyme. Enzyme λ-
amylase chịu nhiệt đã và đang được sử dụng nhiều để sản xuất nha, đường 
glucose từ tinh bột. 
Ở thời gian đầu, những nghiên cứu của công nghệ di truyền chủ yếu hướng 
vào những vấn đề sinh học cơ bản thuần tuý và cho đến những năm gần đây, nhành 
công nghệ này đã chuyển thành một nghành công nghiệp trị giá nhiều tỷ USD. 
Bên cạnh những ứng dụng cực kỳ to lớn, có lợi cho con người, cũng cần 
nhìn nhận sự quan tâm, lo lắng chính đáng về các thực phẩm chuyển gen. 
Tuy ngày nay, các nhà khoa học đã có thể tổng hợp được các gen nhân tạo 
hay ghép gen này hay gen kia vào bộ máy di truyền của một sinh vật nào đó, 
nhưng chắc chắn, còn rất nhiều vấn đề về những bí ẩn của sự sống, nhất là ở các 
sinh vật bậc cao vẫn chưa được khám phá. Người ta có thể chứng tỏ sự vô hại 
của các loại thực phẩm từ thực vật, động vật hay vi sinh vật chuyển gen qua các 
thí nghiệm, nhưng về lâu dài, người ta chưa thể khẳng định được sự vô hại đó, 
vì vậy, không ít người đã tỏ ra lo lắng khi sử dụng chúng thường xuyên với một 
 8
số lượng lớn. 
5. NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
Công nghệ di truyền còn gọi là công nghệ DNA tái tổ hợp, đã và đang tiến 
hành một cuộc cách mạng sinh học. Nó ngày càng có nhiều ảnh hưởng đến y 
học lâm sàng, trong chăn nuôi, trồng trọt và nhiều lĩnh vực công nghệ khác. Khi 
sử dụng công nghệ di truyền chúng ta đã tạo ra protein của người với một lượng 
l ...  ở các loại hải sản 
khác nhau cũng đang trở thành một nguy cơ tiềm tàng. Do vậy, việc nghiên cứu 
sản xuất các acid béo thiết yếu có tiềm năng to lớn trong việc phát triển một 
nguồn cung cấp thay thế. Gần đây, các nhà nghiên cứu của Đại học Bristol 
(Anh) đã thông báo về việc sản xuất hai chuỗi dài acid béo không sản sinh ra 
 84
cholesterol với số lượng lớn ở thực vật bậc cao. Việc sản xuất ra các loại dầu 
thiết yếu ở cây Arabidopsis thaliana cho thấy thực vật chuyển gen có thể trở 
thành nguồn cung cấp các acid béo quan trọng dùng trong ăn uống mà chúng ta 
thường chỉ nhận được từ cá. Người ta cũng đã áp dụng thành công kỹ thuật gen 
đối với cây Arabidopsis thaliana để tạo ra các acid béo thiết yếu khác như 
arachidonic acid và eiconsapentaenoic acid. 
- Làm sạch đất ô nhiễm 
Cây mù tạt Ấn Độ chuyển gen (GM) đã hút sạch lượng selen dư thừa trên 
một cánh đồng tại California. Đây là cuộc thử nghiệm đầu tiên trên thực địa đối 
với một số loại cây GM chống ô nhiễm. Selen là một nguyên tố hóa học, gây 
độc đối với thực vật nếu hàm lượng của chúng quá cao trong đất. Đất canh tác 
tại một số vùng của bang California được tưới tiêu mạnh và nước hòa tan selen 
có trong đá phiến sét. Khi nước bốc hơi trên mặt đất, senlen sẽ tích tụ ngày càng 
nhiều. Cây mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea) vốn có khả năng kháng và hấp thụ 
selen qua rễ. Tuy nhiên, Terry và cs (Đại học California) đã thúc đẩy thêm khả 
năng trên của cây mù tạt bằng cách bổ sung một số gen tạo enzyme đói selen. 
Kết quả là loại thực vật GM này có thể hấp thụ selen cao gấp 4,3 lần so với mù 
tạt Ấn Độ dạng hoang dại, và chúng được thu hoạch 45 ngày sau khi trồng. 
Cuộc thử nghiệm thực địa nói trên đã được tiến hành cẩn thận để đảm bảo 
không có họ hàng nào của cây mù tạt Ấn Độ sinh trưởng ở xung quanh. Hoa mù 
tạt GM cũng được hái ngay khi chúng xuất hiện. Mù tạt chuyển gen sẽ được 
dùng làm thức ăn cho trâu bò thiếu selen trong bữa ăn. 
Hiện nay việc xử lý đất ô nhiễm vẫn mang tính thô sơ, chủ yếu là đào đất 
và chôn nó ở một nơi khác hoặc rửa đất. Cả hai phương pháp đều tốn kém, làm 
giảm chất lượng đất. Việc sử dụng thực vật để loại bỏ chất ô nhiễm khỏi đất ít 
tốn kém hơn song có thể mất nhiều năm. Chẳng hạn, cây dương xỉ Trung Quốc 
(Pteris vittata) đã được sử dụng để hút thạch tín khỏi đất. Nhưng dùng cây 
chuyển gen có thể giúp tăng tốc tiến trình dọn ô nhiễm này. 
Tuy nhiên, khả năng cây GM sẽ lai với các loại hoa màu khác là một điều 
đáng lo ngại. Theo Rugh (Đại học Michigan) nếu chuyển một gen hấp thụ nhiều 
kim loại vào cây dùng để xử lý ô nhiễm, thì chúng ta phải đảm bảo rằng gen đó 
không xâm nhập vào hoa màu. Nếu không, hoa màu cũng sẽ hút nhiều kim loại, 
ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng. 
- Làm thức ăn chăn nuôi 
Một thế hệ cây trồng chuyển gen mới, được thiết kế đặc biệt cho ngành 
 85
chăn nuôi đang được phát triển. Những loại cây trồng này được thiết kế với 
những thay đổi quan trọng về hàm lượng các thành phần chính (ví dụ: protein 
và amino acid) hay các thành phần thứ yếu (ví dụ: các loại vitamin và khoáng 
chất). Vì những loại cây trồng chuyển gen này được dùng với mục đích làm 
thức ăn chăn nuôi nên sẽ khác với các loại cây trồng bình thường, tiến trình 
chuẩn y các loại cây trồng này sẽ cần có thêm những đánh giá về sự an toàn của 
chúng khi để con người và vật nuôi tiêu dùng. Các sản phẩm tiềm tàng bao gồm 
các loại đậu tương và ngô chuyển gen, có hàm lượng dầu cao hơn cung cấp 
nhiều năng lượng hơn cho bò, lợn và gia cầm. Các nhà nghiên cứu cũng tạo ra 
loại đậu tương và ngô có hàm lượng các loại amino acid không thay thế cao 
hơn. Ngoài ra, các nghiên cứu khác cũng đang được tiến hành nhằm làm tăng 
hàm lượng phosphore trong thức ăn chăn nuôi. 
 86
MỤC LỤC 
MỞ ĐẦU ...............................................................................................................................1 
1. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN VÀ CNDT........................................2 
2. GIAI ĐOẠN DI TRUYỀN SAU MENDEL .................................................................3 
3. SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN ...........................................................4 
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN ...........5 
4.1. Trong y dược...........................................................................................................5 
4.2. Trong nông nghiệp..................................................................................................6 
4.3. Trong công nghệ thực phẩm ...................................................................................6 
5. NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN ........................8 
Chương 1. CÁC ENZYME SỬ DỤNG TRONG CNDT ......................................................9 
1. CÁC ENZYME GIỚI HẠN (RE-Rectriction Enzyme).................................................9 
1.1. Hiện tượng giới hạn và hệ thống hạn chế - cải biên ...............................................9 
1.2. Cách gọi tên của enzyme giới hạn ........................................................................11 
1.3. Các loại enzyme giới hạn......................................................................................11 
1.4. Các loại RE trong nhóm II ....................................................................................12 
1.5. Ứng dụng của RE trong công nghệ di truyền .......................................................15 
2. CÁC LOẠI NUCLEASE.............................................................................................15 
2.1. Phân loại................................................................................................................15 
2.2. Một số nuclease thường dùng và ứng dụng của nó...............................................16 
3. ENZYME KẾT NỐI ....................................................................................................18 
3.1. Ligase....................................................................................................................18 
3.2. Các enzyme dephosphoryl hoá ( khử nhóm PO4-3 )..............................................18 
3.3. Các enzyme phosphoryl hoá .................................................................................19 
4. CÁC ENZYME TỔNG HỢP.......................................................................................20 
4.1. Enzyme sao chép DNA → DNA ..........................................................................20 
4.2. Enzyme phiên mã ngược (Reverse transferase)....................................................20 
4.3. Các enzyme tổng hợp RNA (RNA-polymerase) ..................................................21 
4.4. Enzyme terminal - transferase ..............................................................................21 
Chương 2. VECTOR CHUYỂN GEN.................................................................................22 
1. KHÁI NIỆM VỀ VECTOR.........................................................................................22 
1.1. Sự chuyển gen.......................................................................................................22 
1.2. Vector....................................................................................................................22 
2. NHỮNG YÊU CẦU TỐI THIỂU CỦA MỘT VECTOR CHUYỂN GEN ................22 
3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VECTOR CHUYỂN GEN...........................................23 
4. CÁC VẬT CHỦ THU NHẬN CÁC VECTOR CHUYỂN GEN................................23 
5. CÁC LOẠI VECTOR CHUYỂN GEN.......................................................................24 
5.1. Vector chuyển gen là plasmid...............................................................................24 
5.2. Các vector chuyển gen là phage............................................................................29 
5.3. Các vector chuyển gen khác .................................................................................32 
Chương 3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG CÔNG NGHỆ DI 
TRUYỀN .............................................................................................................................35 
1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT AXIT NUCLEIC...........................................35 
1.1. Phương pháp tách chiết DNA vi khuẩn ................................................................35 
1.2. Phương pháp tách DNA plasmid ..........................................................................36 
1.3. Tách DNA của tế bào khác ...................................................................................36 
1.4. Phương pháp tách RNA tổng số và mRNA ..........................................................37 
1.5. Tách và thu nhận gen ............................................................................................38 
 87
2. PHƯƠNG PHÁP NHÂN BẢN (PCR - Polymerase Chain Reaction) ........................39 
2.1. Nguyên tắc của phương pháp PCR.......................................................................40 
2.2. Các bước tiến hành thí nghiệm .............................................................................40 
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng PCR ............................................................43 
2.4. Ứng dụng của phương pháp PCR .........................................................................45 
2.5. Nguyên lý cơ bản của phản ứng RT-PCR (PCR ngược) ......................................46 
2.6. Phương pháp điện di DNA....................................................................................46 
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP LAI PHÂN TỬ ......................................................................47 
3.1. Phương pháp Southern blot...................................................................................47 
3.2. Phương pháp Northern blot...................................................................................48 
3.3. Lai tại chỗ .............................................................................................................49 
4. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TRÌNH TỰ CỦA AXIT NUCLEIC......................................50 
4.1. Phương pháp hóa học của Maxam-Gilbert ...........................................................50 
4.2. Phương pháp enzyme sử dụng các dideoxynucleotide .........................................52 
4.3. Phương pháp xác định trình tự nucleotide bằng máy tự động ..............................53 
Chương 4. CÔNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP VÀ SỰ TÁCH DÒNG..............................54 
1. CÔNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP .............................................................................54 
1.1. DNA tái tổ hợp......................................................................................................54 
1.2. Các công đoạn chính tạo DNA tái tổ hợp .............................................................56 
1.3. Các phương pháp tạo DNA tái tổ hợp ..................................................................59 
2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐƯA DNA TÁI TỔ HỢP VÀO TẾ BÀO CHỦ ............63 
2.1. Hóa biến nạp .........................................................................................................63 
2.2. Điện biến nạp ........................................................................................................64 
2.3. Biến nạp tế bào trần (protoplast)...........................................................................64 
2.4. Phương pháp bắn gen............................................................................................65 
2.5. Phương pháp vi tiêm .............................................................................................65 
2.6. Tải nạp ..................................................................................................................65 
3. KỸ THUẬT TÁCH DÒNG (tạo dòng) .......................................................................66 
3.1. Mục đích của sự tách dòng ...................................................................................66 
3.2. Các bước cơ bản của phương pháp tách dòng ......................................................66 
3.3. Một số phương pháp xác định dòng cần tìm.........................................................68 
4. NGÂN HÀNG GEN (Genomic library) ......................................................................70 
5. NGÂN HÀNG cDNA..................................................................................................71 
5.1. Thiết kế ngân hàng cDNA ....................................................................................71 
5.2. Sàng lọc ngân hàng cDNA....................................................................................72 
Chương 5. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN .......................................................73 
1. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN TRONG BẢO VỆ SỨC KHOẺ CON NGƯỜI ............73 
1.1. Công nghệ di truyền trong sản xuất vaccine tái tổ hợp.........................................73 
1.2. Công nghệ di truyền và ứng dụng trong sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinh 
học................................................................................................................................75 
1.3. Công nghệ di truyền ứng dụng trong liệu pháp gen..............................................76 
2. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP........................77 
2.1. Công nghệ di truyền ứng dụng trong chăn nuôi ...................................................77 
2.2. Công nghệ di truyền ứng dụng trong trồng trọt ....................................................80 
MỤC LỤC ...........................................................................................................................86 
 88
MỞ ĐẦU 
1. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN VÀ CNDT 
2. GIAI ĐOẠN DI TRUYỀN SAU MENDEL 
3. SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
5. NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
Chương 1. CÁC ENZYME SỬ DỤNG TRONG CNDT 
1. CÁC ENZYME GIỚI HẠN (RE-Rectriction Enzyme) 
2. CÁC LOẠI NUCLEASE 
3. ENZYME KẾT NỐI 
4. CÁC ENZYME TỔNG HỢP 
Chương 2. VECTOR CHUYỂN GEN 
1. KHÁI NIỆM VỀ VECTOR 
2. NHỮNG YÊU CẦU TỐI THIỂU CỦA MỘT VECTOR CHUYỂN GEN 
3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VECTOR CHUYỂN GEN 
4. CÁC VẬT CHỦ THU NHẬN CÁC VECTOR CHUYỂN GEN 
5. CÁC LOẠI VECTOR CHUYỂN GEN 
Chương 3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG CÔNG NGHỆ DI 
TRUYỀN 
1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT AXIT NUCLEIC 
2. PHƯƠNG PHÁP NHÂN BẢN (PCR - Polymerase Chain Reaction) 
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP LAI PHÂN TỬ 
4. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TRÌNH TỰ CỦA AXIT NUCLEIC 
Chương 4. CÔNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP VÀ SỰ TÁCH DÒNG 
1. CÔNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP 
2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐƯA DNA TÁI TỔ HỢP VÀO TẾ BÀO CHỦ 
3. KỸ THUẬT TÁCH DÒNG (tạo dòng) 
4. NGÂN HÀNG GEN (Genomic library) 
5. NGÂN HÀNG cDNA 
Chương 5. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
1. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN TRONG BẢO VỆ SỨC KHOẺ CON NGƯỜI 
2. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP