Kĩ thuật di truyền

Kĩ thuật di truyền 1. Thế nào là DNA tái tổ hợp invitro ? Tại sao kĩ thuật tái tổ hợp DNA còn gọi là kĩ thuật tạo dòng phân tử ? DNA tái tổ hợp invitro là DNA tạo thành do ghép nối những đoạn DNA khác nhau trong ống nghiệm và biểu hiện hoạt tính khi đưa trở lại tế bào sống. Kĩ thuật tái tổ hợp DNA còn gọi là kĩ thuật tạo dòng phân tử vì cho phép từ một bản sao của một đoạn acid nucleic nhân lên thành dòng gồm các bản sao giống nhau. 2. Ý nghĩa của enzyme restriction ? + Giúp vi khuẩn nhận biết và hạn chế khả năng sinh sản của phage bằng khả năng cắt DNA một cách đặc hiệu của restriction enzyme. + Enzyme restricton được dùng để cắt DNA trong kĩ thuật tái tổ hợp DNA. 3. Những loại enzyme nào được dùng để cắt, nối và sao chép gene ? Loại enzyme nào đóng vai trò hàng đầu ? Nuclease, DNA polymerase, ligase, reverse transcriptase, terminal transferase, hàng đầu là restriction. 4. Một gene cấu trúc biết rõ trình tự đã được tổng hợp nhân tạo lần đầu tiên bởi nhóm của Khorona vào 1969 nhưng gene này không có hoạt tính. Giải thích. Thiếu trình tự điều hòa (promoter). 5. Tạo nòi vi khuẩn sản xuất insulin bằng phương pháp hóa tổng hợp gene như sau: dùng ligase nối các đoạn oligonucleotide đã tổng hợp thành polynucleotide. Polynucleotide được gắn vào plasmid. Tế bào chứa plasmid mang gene insulin sẽ sản xuất ra proinsulin, qua xử lí hóa học sẽ thu được insulin. Ở một thí nghiệm người ta thấy tế bào chứa plasmid mang gene insulin không tổng hợp ra proinsulin. Giải thích. Do plasmid không có gắn promoter cần cho sự phiên mã gene lạ. 6. Có 3 phương pháp thu nhận gene để thực hiện kĩ thuật tái tổ hợp DNA: Cách 1: Tách các đoạn DNA từ hệ gene: dùng enzyme restriction cắt toàn bộ DNA thành các đoạn nhỏ rồi gắn vào vector mang gene tạo plasmid tái tổ hợp. Cách 2:Hóa tồng hợp nhân tạo gene (xem câu 5). Cách 3: sinh tổng hợp gene từ mRNA tương ứng: tổng hợp cDNA mạch đơn từ mRNA trưởng thành nhờ enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase), sau đó dùng DNA polymerase tổng hợp cDNA mạch kép từ cDNA mạch đơn. Gắn cDNA mạch kép vào plasmid và biến nạp vào tế bào vi khuẩn. Trong thực tiễn kĩ thuật di truyền, người ta thường dùng cách nào ? Giải thích. +Trong thực tiễn kĩ thuật di truyền, người ta thường dùng cách 3. +cách 1:tách các đoạn DNA từ hệ gene có nhiều bất lợi: hệ gene của những sinh vật khác nhau chứa rất nhiều gene; số đoạn DNA tạo ra có thể rất nhiều trong đó có những đoạn DNA tương tự nhau; số đoạn DNA rất nhiều nên cần một số lượng rất lớn các dòng vi khuẩn mang DNA; phần lớn DNA Eukarytotae bậc cao không mã hóa tổng hợp protein nên dễ làm tốn công vô ích khi tạo dòng. Tuy nhiên, cách này vẫn dùng có hiệu quả trong lập ngân hàng của DNA hệ gene hay thư viện DNA hệ gene. +cách 2: Phải biết trình tự nucleotide của gene. Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của phương pháp nghiên cứu cấu trúc bậc một của protein và các sản phẩm khác của gene cùng phương pháp xác định trình tự nucleotide đã thúc đẩy nhanh cách này. +cách 3:dòng cDNA của hệ gene là những đoạn nucleotide ngẫu nhiên, gần như không phụ thuộc loại tế bào dùng để lấy DNA; dòng cDNA chứa trình tự mã hóa liên tục nên cDNA có thể tổng hợp protein cần thiết với số lượng lớn; protein được tạo ra với số lượng lớn thì mRNA của protein đó có tỉ lệ cao nên dễ xác định đúng dòng cDNA mong muốn. 7. Vector chuyển gene là gì ? vector chuyển gene là phân tử DNA có khả năng tự sao chép, tồn tại độc lập trong tế bào mà không nhất thiết phải gắn vào hệ gene tế bào chủ và mang được gene mong muốn với số lượng lớn. Vector phải gắn thêm promoter (trình tự điều hòa) tạo thuận lợi cho sự phiên mã gene lạ cũng như các gene đánh dấu để dễ dàng phát hiện ra vector hay gene lạ gắn vào. Vector được cấu tạo tùy theo mục tiêu sử dụng và được cải tiến không ngừng. 8. Vì sao vector phage λ được dùng rộng rãi để lập ngân hàng gene thay vì đưa plasmid vào tế báo vi khuẩn bằng biến nạp ? +Dễ bảo quản, dễ tách ra để phân tích, dễ loại bỏ. +Có hệ thống tự động xâm nhập và sinh sản trong tế bào vi khuẩn. +Một ưu thế của phage là có khả năng mang đoạn DNA lạ dài hơn so với plasmid. +Dễ xác định DNA lạ đã gắn vào phage chưa. 9. Vì sao để đưa DNA tái tổ hợp vào thực vật nhiễm gene (transgenic plant) người ta thường bắn DNA trực tiếp vào tế bào mà không tạo tế bào trần ? +Tạo tế bào trần: phải làm mất vách tế bào để DNA ngấm vào trong; thường tế bào có sức sống kém, khó phân chia để tự tái sinh. +DNA được bắn với tốc độ nhanh, xuyên thủng vách tế bào vào trong. 10. Tại sao PCR có vai trò cách mạng hóa nghiên cứu cấu trúc và chức năng của gene ? +Thời gian thực hiện cực nhanh, đơn giản và ít tốn kém. +Độ tinh sạch của mẫu không cần cao. +Khuyếch đại nhanh nhiều bản sao của các đoạn acid nucleic mà không cần tạo dòng. +Được hoàn thiện không ngừng và có nhiều ứng dụng như xác định trình tự nucleotide, gây đột biến điểm định hướng,...Có thể thực hiện PCR ngay trong tế bào với cả DNA và RNA. 11. Làm sao tạo đột biến điểm định hướng tức là chủ động gây đột biến tại một điểm chuyên biệt mong muốn ? +Làm mất đoạn. +Làm tăng đoạn. +Nối các đoạn gene lại. +Thay thế 1 nucleotide này bằng 1 nucleotide khác. 12. Vì sao lai acid nucleic và PCR được coi là phương pháp chẩn đoán mới trong y học ? +Tác nhân gây bệnh nhiễm trùng nếu hiện diện đủ cho phân tích thì không cần nuôi cấy. +Có thể dùng được ngay khi vi sinh vật gây bệnh không nuôi được như các bệnh do nhiễm virus. +Một mẫu có thể xác định đại diện cho tất cả serotype. +Có thể tạo dòng ngay chính gene bệnh để sản xuất mẫu thử tương ứng. Đột biến và sửa sai 1. Loại biến đổi kiểu gene nào không phát hiện đựoc khi quan sát tế bào học a. Đột biến gene b.đột biến cấu trúc NST c. đột biến hệ gene D.S a.đột biến gene 2.Nêu khái niệm gene gây đột biến (mutator gene), đột biến khuyết dưỡng (auxotrophe mutation), đột biến soma, đột biến giao tử. +Gene gây đột biến là gene làm thay đổi tần số đột biến của gene khác. Có gene gây đột biến chuyên biệt với một locus và mutator không chuyên biệt với nhiều locus. +Đột biến khuyết dưỡng là đột biến làm mất khả năng tổng hợp chất dinh dưỡng. +Đột biến soma xảy ra ỡ tế bào soma, thường tạo kiểu hình thể khảm và là đột biến không di truyền cho thế hệ sau. +Đột biến giao tử là đột biến xảy ra ở tế bào sinh dục và là biến đổi di truyền. 3. Tác động của đột biến thay thế nucleotide này bằng nucleotide khác tới sinh tổng hợp protein. +Đột biến "câm" hay đột biến trung tính: thường xảy ra ở base thứ ba, codon bị biến đổi thành codon khác nhưng nghĩa của codon không đổi nên mạch polypeptide không bị ảnh hưởng. +Đột biến sai nghĩa: codon mã hóa aa này bị biến đổi thành codon mã hóa aa khác làm thay đổi aa tương ứng trong phân tử protein dẫn đến chức năng của protein bị thay đổi. +Đột biến vô nghĩa: codon bị biến đổi thành codon kết thúc dịch mã nên tổng hợp mạch polypeptide đến đây thì dừng. 4. Xét từ góc độ di truyền học, tại sao loài người đấu tranh ngăn chặn thử vũ khí hạt nhân trên trái đất ? +Tăng độ phóng xạ sẽ làm tăng tần số đột biến ở người theo giả thuyết "bia" (target hypothesis). +Bức xạ ion hóa có hiệu quả gây đột biến ở tất cả sinh vật và không có liều lượng ngưỡng, nghĩa là dù liều thấp vẫn có khả năng gây đột biến. 5. Chiếu tia tử ngoại vào môi trường nuôi cấy trong thời gian ngắn sau đó cấy vi khuẩn Staphylococcus aureus vào, người ta thấy tần số đột biến tăng lên. Nếu để ngoài sáng thì tần số đột biến giảm rõ rệt. Giải thích. +Chiếu tia tử ngoại tạo ra dimer nối 2 monomer nucleotide loại T làm tăng tần số đột biến. +Để ngoài sáng, xảy ra hiện tượng tái quang hoạt hóa (photoreactivation). Ánh sáng hoạt hóa enzyme photolyase sửa sai, cắt đứt dimer thành lại 2 monomer nên phần lớn sai hỏng được phục hồi. 6. Đúng - Sai: a. Tất cả tác nhân gây đột biến đều là tác nhân gây ung thư (carcinogen), nhưng các tác nhân gây ung thư không phải đều gây đột biến. b. Hiện nay, nhiều tác nhân gây đột biến được dùng trong chọn giống để tăng nguồn biến dị. c. Nạn ô nhiễm môi trường làm nảy sinh nhiều tác nhân gây đột biến hóa học. d. Tác nhân gây đột biến hóa học tác động trực tiếp lên gene khi không sao chép có thể gây đột biến A-T--->G-C hay ngược lại. D.S Đúng :a, b, c, d. 7. Giải thích: a. Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể (NST)dễ quan sát ở rưồi giấm Drosophila b. NST đều (Isochromosome) là đột biến cấu trúc NST xảy ra giữa hai NST. c. Khi một sinh vật có kiểu gene di hợp tử, đột biến mất đoạn NST làm cho alen lặn có thể có biểu hiện kiểu hình. d.Trong thiên nhiên cây chuối sinh sản vô tính. a.Do có NST khổng lồ. b. xem Bộ câu hỏi Di truyền học đại cương. c.Ví dụ: Kiểu gene AaBbCc mất A sẽ xảy ra hiện tượng giả trội (pseudodominant) aBbCc. Kiểu hình lúc này là kiểu hình của alen lặn a. d.Chuối thể tam bội, thể tam bội có độ bất thụ cao nên trong thiên nhiên chuối không sinh sản hữu tính. 8.Tại sao quan sát tiếp hợp của giảm phân I có thể phát hiện đột biến mất đoạn NST ở cơ thể dị hợp tử ? Vẽ hình minh họa. Trong tiếp hợp ở kì trước giảm phân I, khi các NST tương đồng bắt cặp, nếu có mất đoạn sẽ thấy có một vòng tròn nổi lên do không có đoạn tương đồng. Hình vẽ: xem đột biến mất đoạn (Di truyền học, Phạm Thành Hổ). 9. Ý nghĩa chuyển đoạn Robertson tong giải thích nguồn gốc loài người. Người 2n=46, vượn người 2n=48. NST thứ hai của người gồm 2 đoạn giống 2 NST khác nhau của vượn người. Rất có thể từ một tổ tiên chung, một chuyển đoạn Robertson đã tạo nên loài người do nối 2 NST khác nhau làm số NST giảm còn 46 thay vì 48 như ở vượn người. 10. Tại sao đột biến cấu trúc NST có ý nghĩa tiến hóa nhất định ? Do chúng tham gia vào các cơ chế cách li. 11. Trình bày thí nghiệm lai củ cải với bắp cải của Karpechenko. 12. Tại sao số lượng gene tham gia sửa sai nhiều hơn số gene tham gia sao chép DNA ? Do sai hỏng có thể xảy ra trong khi sao chép lẫn khi không sao chép DNA. 13.Có các loại sai hỏng DNA: mất đoạn nhỏ, xen đoạn nucleotide, nối chéo hai mạch, gãy hai mạch cùng chỗ. Loại sai hỏng nào nặng nhất và sửa sai bằng cách nào ? Nặng nhất là gãy hai mạch cùng chỗ; sửa sai bằng cách gắn hai mạch lại nhờ ligase hay tái tổ hợp.