Các ứng dụng của công nghệ sinh học trong thực vật và động vật biến đổi gen
Các ứng dụng của công nghệ sinh học bao gồm: (i) trị liệu, (ii) chẩn đoán, (iii) cây trồng biến đổi gen cho nông nghiệp, (iv) thực phẩm chế biến, (v) xử lý sinh học, (vi) xử lý chất thải và (vii) sản xuất năng lượng.
Công nghệ sinh học chủ yếu liên quan đến sản xuất quy mô công nghiệp của dược phẩm sinh học và sinh học bằng cách sử dụng các vi khuẩn, nấm, thực vật và động vật biến đổi gen.
Hình ảnh lịch sự: eplantscience.com/index/images/Biotĩ/ch CHƯƠNG07 / 069_large.jpg
Lĩnh vực nghiên cứu công nghệ sinh học:
Sau đây là ba lĩnh vực nghiên cứu của công nghệ sinh học.
(i) Chất xúc tác:
Cung cấp chất xúc tác tốt nhất dưới dạng sinh vật cải tiến; nói chung là một loại vi khuẩn hoặc enzyme tinh khiết.
(ii) Điều kiện tối ưu:
Tạo điều kiện tối ưu thông qua kỹ thuật để chất xúc tác hoạt động.
(iii) Xử lý xuôi dòng:
Công nghệ chế biến xuôi dòng để tinh chế protein / hợp chất hữu cơ.
Chúng ta sẽ tìm hiểu làm thế nào công nghệ sinh học đang được sử dụng để cải thiện chất lượng cuộc sống của chúng ta, chủ yếu là trong sản xuất thực phẩm và sức khỏe.
Ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp:
Các lựa chọn để tăng sản lượng lương thực:
Có ba lựa chọn để tăng sản lượng lương thực.
1. Nông nghiệp dựa trên hóa chất:
Cuộc cách mạng xanh đã thành công trong việc tăng năng suất cây trồng chủ yếu là do
(i) Sử dụng các giống cây trồng cải tiến và
(ii) Sử dụng hóa chất nông nghiệp (phân bón và thuốc trừ sâu)
Nhưng nó không đủ để nuôi sống dân số ngày càng tăng.
2. Nông nghiệp hữu cơ hoặc canh tác hữu cơ:
Trong canh tác hữu cơ, nông dân sử dụng phân chuồng, phân bón sinh học, thuốc trừ sâu sinh học và kiểm soát sinh học để tăng sản lượng cây trồng thay vì sử dụng phân bón nhân tạo và thuốc trừ sâu.
3. Nông nghiệp dựa trên cây trồng biến đổi gen:
Nông nghiệp hữu cơ không thể tăng năng suất cây trồng đến mức đáng kể. Giải pháp của vấn đề này là sử dụng cây trồng biến đổi gen. Thực vật, vi khuẩn, nấm và động vật có gen bị thay đổi do thao tác được gọi là Sinh vật biến đổi gen (GMOs). Cây trồng trong đó gen ngoại đã được giới thiệu thông qua kỹ thuật di truyền được gọi là cây trồng biến đổi gen hoặc cây trồng biến đổi gen.
Cây chuyển gen:
Các cây trong đó các gen ngoại đã được đưa vào thông qua kỹ thuật di truyền được gọi là cây chuyển gen. Có hai kỹ thuật đưa gen ngoại lai (chuyển gen) vào bộ gen tế bào thực vật.
(i) Đầu tiên, thông qua một vectơ và
(ii) Thứ hai, thông qua giới thiệu trực tiếp DNA.
Sản xuất cây chuyển gen (Hình 12.1):
Ở đây, việc chuyển gen thông qua vector plasmid Ti được lấy làm ví dụ: Chuyển gen liên tế bào hiện có thể thông qua kỹ thuật di truyền. Ti plasmid (gây ra khối u) từ vi khuẩn đất Agrobacterium tumefaction 'được sử dụng một cách hiệu quả như là vector để chuyển gen vào tế bào thực vật. Điều này được gọi là vì trong tự nhiên, nó gây ra các khối u trong cây lá rộng như cà chua, thuốc lá và đậu tương.
Để sử dụng Ti plasmid làm vector, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ các đặc tính gây khối u của nó trong khi vẫn giữ khả năng chuyển DNA vào tế bào thực vật. Vi khuẩn này được gọi là kỹ sư di truyền tự nhiên vì các gen được mang bởi plasmid tạo ra hiệu ứng trong một số bộ phận của cây. Ri plasmid của A. rhizogenes cũng đang được sử dụng làm vector.
(i) Vi khuẩn này lây nhiễm tất cả các loại cây nông nghiệp có lá rộng như cà chua, đậu tương, hướng dương và bông, v.v. Nó không lây nhiễm ngũ cốc. Nó gây ra sự hình thành của sự phát triển ung thư được gọi là khối u túi mật. Sự biến đổi tế bào thực vật này là do tác dụng của Ti plasmid do vi khuẩn gây bệnh mang theo. Do đó, với mục đích kỹ thuật di truyền, các chủng Agrobacterium được phát triển trong đó các gen hình thành khối u bị xóa. Những vi khuẩn biến đổi vẫn có thể lây nhiễm tế bào thực vật,
(ii) Phần Ti plasmid được chuyển vào DNA tế bào thực vật, được gọi là T-DNA. T-DNA này với DNA mong muốn được ghép vào nó, được đưa vào nhiễm sắc thể của cây chủ nơi nó tạo ra các bản sao của chính nó, bằng cách di chuyển ngẫu nhiên từ vị trí nhiễm sắc thể này sang vị trí nhiễm sắc thể khác. Nhưng nó không còn tạo ra khối u nữa,
(iii) Các tế bào thực vật như vậy sau đó được nuôi cấy, tạo ra để nhân lên và biệt hóa để tạo thành cây con.
(iv) Chuyển vào đất, cây con phát triển thành cây trưởng thành, mang gen ngoại lai, thể hiện trong toàn bộ cây mới.
Kháng côn trùng trong cây chuyển gen:
Bông Bt:
Vi khuẩn đất Bacillus thuringiensis (viết tắt của Bt) tạo ra các protein tiêu diệt một số côn trùng nhất định như lepidopterans (giun thuốc lá, giun quân), coleopterans (bọ cánh cứng) và dipterans (ruồi, muỗi). Bacillus thuringiensis tạo thành một số tinh thể protein. Những tinh thể này chứa một loại protein diệt côn trùng độc hại. Tại sao độc tố này không giết chết Bacillus (vi khuẩn)? Các protein độc tố Bt tồn tại dưới dạng protoxin không hoạt động nhưng một khi côn trùng ăn độc tố không hoạt động, nó được chuyển thành dạng độc tố hoạt động do pH kiềm của kênh tiêu hóa hòa tan các tinh thể. Độc tố kích hoạt liên kết với bề mặt của các tế bào biểu mô giữa và tạo ra lỗ chân lông gây sưng tế bào và ly giải và cuối cùng gây ra cái chết của côn trùng.
Các gen độc tố Bt đã được phân lập từ Bacillus thuringiensis và được đưa vào một số cây trồng như bông. Việc lựa chọn gen phụ thuộc vào cây trồng và dịch hại mục tiêu, vì hầu hết các độc tố Bt là đặc trưng của nhóm côn trùng. Độc tố được mã hóa bởi một gen có tên là khóc. Đây là rất nhiều gen. Hai gen khóc, khóc lAc và khóc II Ab đã được kết hợp trong bông. Cây trồng biến đổi gen được gọi là bông Bt vì nó chứa gen độc tố Bt. Các gen khóc I Ac và khóc II Ab kiểm soát sâu bọ bông. Tương tự, cry I Ab đã được giới thiệu trong Bt com để bảo vệ tương tự khỏi sâu đục thân ngô.
Biểu tượng gen thường có các chữ cái nhỏ và luôn luôn in nghiêng, ví dụ: khóc. Mặt khác, chữ cái đầu tiên của biểu tượng protein luôn là chữ hoa và ký hiệu luôn được viết bằng chữ cái La Mã, ví dụ: Khóc.
Chính phủ đã đồng ý cho phép trồng bông Bt biến đổi gen.
Trồng bông Bt đã cho thấy kết quả tốt ở khu vực Malwa ở Punjab. Chính phủ nên khuyến khích canh tác như vậy. Nó sẽ cứu nước vùng Malva bị bỏ đói khỏi biến thành sa mạc vì bông cần ít nước hơn, sẽ thay thế lúa.
Kháng sâu bệnh trong cây chuyển gen (Bảo vệ chống lại Nemotodes):
Nhiều tuyến trùng (giun tròn) sống trong thực vật và động vật bao gồm cả con người. Một tuyến trùng Meloidogyne incersonitia lây nhiễm vào rễ của cây thuốc lá và làm giảm năng suất rất lớn. Một chiến lược mới đã được Fire và Mello đưa ra vào năm 1998 để ngăn chặn sự xâm nhập này dựa trên quá trình can thiệp RNA (RNAi). RANi diễn ra trong tất cả các sinh vật nhân chuẩn như một phương pháp bảo vệ tế bào. Phương pháp này liên quan đến việc làm im lặng một mRNA cụ thể.
Sử dụng các vec tơ Agrobacterium, các gen đặc hiệu của tuyến trùng được đưa vào cây chủ (cây thuốc lá). Sự ra đời của DNA là như vậy nó tạo ra cả RNA cảm giác và chống giác quan trong các tế bào chủ. Hai RNA này được bổ sung cho nhau tạo thành một chuỗi RNA (RNA chuỗi kép) khởi tạo RNAi.
Các bước khác nhau liên quan đến việc làm cho cây thuốc lá kháng tuyến trùng được mô tả ngắn gọn dưới đây:
1. RNA sợi đôi được xử lý thành khoảng 21-23 RNA nucleotide với hai nucleotide. Một enzyme RNase có tên là Dicer cắt các moelcules của DSRNA (từ virus, transposeon hoặc thông qua biến đổi) thành các RNA can thiệp nhỏ (siRNA).
2. Mỗi siRNA tạo phức với ribonuclease (khác với Dicer) để tạo thành phức hệ im lặng do RNA (RISC) gây ra.
3. siRNA thư giãn và RISC được kích hoạt.
4. RISC được kích hoạt nhắm vào các phân tử mRNA bổ sung. Các chuỗi siRNA đóng vai trò là các hướng dẫn trong đó các RISC cắt các bản phiên mã trong một khu vực nơi siRNA liên kết với mRNA. Điều này phá hủy mRNA.
5. Khi mRNA của ký sinh trùng bị phá hủy, không có protein nào được tổng hợp. Nó đã dẫn đến cái chết của ký sinh trùng (tuyến trùng) trong vật chủ chuyển gen. Do đó, cây chuyển gen đã được bảo vệ khỏi ký sinh trùng.
Cà chua biến đổi 'Flavr Sarv':
(Mất sau thu hoạch / Làm chín trái cây bị trì hoãn):
Trong cà chua biến đổi gen 'Flavr Sarv', biểu hiện của gen cà chua bản địa đã bị chặn. Gen này tạo ra enzyme polygalacturonase giúp thúc đẩy làm mềm trái cây. Việc sản xuất enzyme này đã bị giảm trong cà chua biến đổi gen Flavr Sarv. Sự không có sẵn của enzyme này ngăn ngừa quá chín vì enzyme rất cần thiết cho sự thoái hóa của thành tế bào. Do đó, trái cây vẫn tươi trong một thời gian dài hơn trái cây của giống cà chua bình thường. Nó giữ lại hương vị, có hương vị vượt trội và số lượng chất rắn hòa tan cao hơn.
Gạo vàng:
Gạo vàng là một loại gạo biến đổi gen (Oryza sativa) có chứa một lượng-carotene tốt (prov vitamin A - trạng thái không hoạt động của vitamin A). β-carotene là nguồn cung cấp vitamin A. Chính vì các hạt (hạt) của gạo có màu vàng do P-carotene, gạo thường được gọi là gạo vàng.
-carotene (prov vitamin A) được chuyển đổi thành vitamin A. Do đó, gạo vàng rất giàu vitamin A. Nó được yêu cầu bởi tất cả các cá nhân vì nó có trong võng mạc của mắt. Thiếu vitamin A gây mù đêm và rối loạn da.
Do hàm lượng vitamin A rất ít trong gạo, nên vitamin A được tổng hợp từ β- carotene, tiền chất của vitamin A. Giáo sư Ingo Potrykus và Peter Beyer đã tạo ra gạo biến đổi gen bằng cách đưa ra ba gen liên quan đến tổng hợp carotene. Các loại ngũ cốc (hạt) của gạo chuyển gen rất giàu vitamin.
Cây thuốc lá biến đổi gen:
Brassica napus - Sản xuất Hirudin (Hình 12.6):
Hirudin là một loại protein ngăn ngừa đông máu. Gen của nó đã được tổng hợp hóa học và được chuyển vào Brassica napus nơi hirudin tích lũy trong hạt. Hirudin được chiết xuất và tinh chế và sử dụng làm thuốc.
Protein chẩn đoán và điều trị:
Cây chuyển gen có thể tạo ra nhiều loại protein được sử dụng trong chẩn đoán để phát hiện và chữa các bệnh ở người và động vật ở quy mô lớn với chi phí thấp. Các kháng thể đơn dòng, hormone peptide, cytokinin và protein huyết tương đang được sản xuất trong cây chuyển gen và các bộ phận của chúng như thuốc lá (trong lá), khoai tây (trong củ), mía (trong thân cây) và ngô (trong nội nhũ hạt)
Kháng bệnh:
Có nhiều loại virus, nấm và vi khuẩn gây bệnh cho cây. Các nhà sinh học thực vật đang làm việc để tạo ra những cây có khả năng kháng gen đối với những bệnh này.
Cây chuyển gen cho trồng hoa:
Vào năm 1990, việc sản xuất cây cảnh chuyển gen cũng đã đạt được động lực và các quy trình chuyển đổi đã có sẵn cho nhiều loại cây cảnh, ví dụ như hoa hồng, hoa tulip, hoa huệ, v.v ... Một số trong những bông hoa này, nhiều loại chuyển gen có tính thẩm mỹ mới bao gồm màu sắc mới, tuổi thọ cao hơn, vv Một số nhà máy này có nhu cầu thương mại. Màu hoa chủ yếu đến từ anthocyanin, một loại flavonoid có màu.
Cây trồng biến đổi gen chứa và thể hiện một hoặc nhiều gen hoặc gen chuyển gen hữu ích. Kỹ thuật của cây trồng biến đổi gen có hai lợi thế.
(i) Bất kỳ gen từ bất kỳ sinh vật hoặc gen tổng hợp có thể được kết hợp.
(ii) Thay đổi kiểu gen được kiểm soát chính xác. Công nghệ này vượt trội so với các chương trình nhân giống vì trong việc nhân giống chỉ có các gen đã có sẵn được định hình lại và những thay đổi đó sẽ xảy ra ở tất cả các tính trạng mà bố mẹ khác nhau.
Ưu điểm của cây chuyển gen (= Cây biến đổi gen):
Do biến đổi gen, cây GM đã hữu ích theo nhiều cách:
1. Cây trồng kháng sâu bệnh:
Trồng cây trồng biến đổi gen có thể giúp giảm việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học, ví dụ, bông Bt.
2. Dung sai:
Cây trồng biến đổi gen đã làm cho chịu đựng nhiều hơn đối với các căng thẳng phi sinh học (lạnh, hạn hán, muối, nhiệt, v.v.)
3. Giảm tổn thất sau thu hoạch:
Họ đã giúp giảm tổn thất sau thu hoạch, ví dụ, cà chua biến đổi gen Flavr Sarv.
4. Ngăn ngừa cạn kiệt sớm khả năng sinh sản của đất:
Tăng hiệu quả sử dụng khoáng sản của thực vật ngăn ngừa cạn kiệt sớm độ phì nhiêu của đất.
5. Tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm:
Cây biến đổi gen tăng cường giá trị dinh dưỡng của thực phẩm, ví dụ, gạo vàng rất giàu vitamin A.
6. Kháng thuốc diệt cỏ:
Thuốc diệt cỏ (thuốc diệt cỏ dại) không gây hại cho cây trồng biến đổi gen.
7. Tài nguyên thay thế cho các ngành công nghiệp:
Các nhà máy GM đã được sử dụng để tạo ra các nguồn tài nguyên thay thế cho các ngành công nghiệp dưới dạng tinh bột, nhiên liệu và dược phẩm. Các nhà nghiên cứu đang làm việc để phát triển vắc-xin ăn được, kháng thể ăn được và interferon ăn được.
8. Kháng bệnh:
Nhiều loại virus, vi khuẩn và nấm gây bệnh cho cây. Các nhà khoa học đang làm việc để tạo ra các nhà máy biến đổi gen có khả năng chống lại các bệnh này.
9. Phytoremediation:
Các nhà máy như cây phổ biến đã được biến đổi gen để làm sạch ô nhiễm kim loại nặng từ đất bị ô nhiễm.
Nhược điểm của cây chuyển gen (Cây biến đổi gen):
1. Mối nguy môi trường:
Đó là như sau:
(i) Tác hại ngoài ý muốn đối với các sinh vật khác:
Một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã được công bố trên tờ 'Tự nhiên' cho thấy phấn hoa từ ngô Bt gây ra tỷ lệ tử vong cao trong sâu bướm bướm chúa. Sâu bướm Monarch tiêu thụ cây cỏ sữa, không phải com, nhưng điều đáng sợ là nếu phấn hoa từ Bt com bị gió thổi vào cây cỏ sữa ở các cánh đồng lân cận, sâu bướm có thể ăn phấn hoa và diệt vong. Mặc dù nghiên cứu 'Tự nhiên' không được thực hiện trong điều kiện tự nhiên, nhưng kết quả dường như ủng hộ quan điểm này.
(ii) Giảm hiệu quả của thuốc trừ sâu:
Giống như một số quần thể muỗi phát triển tính kháng thuốc trừ sâu DDT hiện đang bị cấm, nhiều người lo ngại rằng côn trùng sẽ kháng Bt hoặc các loại cây trồng khác đã được biến đổi gen để tự sản xuất thuốc trừ sâu.
(iii) Chuyển gen cho các loài không phải mục tiêu:
Một mối quan tâm khác là cây trồng được thiết kế để chống chịu thuốc diệt cỏ và cỏ dại sẽ sinh sản chéo, dẫn đến việc chuyển các gen kháng thuốc diệt cỏ từ cây trồng vào cỏ dại. Những siêu cỏ dại này, người Viking cũng sẽ chịu được thuốc diệt cỏ. Các gen được giới thiệu khác có thể chuyển qua các cây trồng không biến đổi được trồng bên cạnh cây trồng biến đổi gen.
2. Rủi ro về sức khỏe con người:
Thực phẩm biến đổi gen có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe sau đây.
(i) Dị ứng:
Thực phẩm biến đổi gen có thể gây độc tính và hoặc gây dị ứng. Enzyme được sản xuất bởi gen kháng kháng sinh có thể gây dị ứng, vì nó là protein ngoại lai.
(ii) Ảnh hưởng đến vi khuẩn của kênh tiêu hóa:
Các vi khuẩn có trong kênh tiêu hóa của con người có thể chiếm lấy gen kháng kháng sinh có trong thực phẩm biến đổi gen. Những vi khuẩn này có thể trở nên kháng thuốc kháng sinh liên quan và sẽ khó quản lý.
3. Mối quan tâm về kinh tế:
Đưa thực phẩm biến đổi gen ra thị trường là một quá trình dài và tốn kém, và tất nhiên các công ty công nghệ sinh học nông nghiệp muốn đảm bảo lợi nhuận đầu tư có lãi.
Vi sinh vật biến đổi gen:
Các vi sinh vật khác nhau, đặc biệt là vi khuẩn đã được sửa đổi thông qua các kỹ thuật di truyền để đáp ứng nhu cầu cụ thể.
1. Sản xuất và bảo vệ cây trồng:
Một số vi khuẩn đã được sửa đổi bằng cách đưa gen ngoại lai vào để kiểm soát, (i) côn trùng bằng cách sản xuất nội độc tố, (ii) bệnh nấm bằng cách sản xuất chitinase, ngăn chặn hệ thực vật nấm trong đất và (iii) bằng cách sản xuất kháng sinh sẽ làm suy giảm các độc tố được tạo ra bởi mầm bệnh.
Ngoài ra còn có các biện pháp tích cực trong đó hiệu quả cố định N 2 của vi khuẩn Rhizobia có thể tăng lên bằng cách chuyển các gen nif hữu ích, nif có nghĩa là cố định đạm.
2. Phân hủy sinh học của chất thải Xenobiotic và chất độc:
Vi khuẩn có thể được biến đổi gen về sự thoái hóa xenobiotic (Chất thải từ các hệ thống phi sinh học) và các chất thải khác. Các gen vi khuẩn cho mục đích này được phân lập từ các vi khuẩn được tìm thấy tại các vị trí thải. Ví dụ, vi khuẩn Pseudomonas không phải là chất thoái hóa rất hiệu quả nhưng đôi khi có thể cần nhiều gen để phân hủy sinh học hiệu quả. Do đó, để phân hủy sinh học hiệu quả, các chất khử hiệu quả phải được chuẩn bị thông qua kỹ thuật di truyền.
3. Sản xuất hóa chất và nhiên liệu:
Kỹ thuật di truyền cũng có tác động quan trọng đến việc sản xuất hóa chất và nhiên liệu vi sinh vật. Ví dụ: (i) các chủng Bacillus amyloliquefaciens và Lactobacillus casei biến đổi gen đã được chuẩn bị để sản xuất axit amin trên quy mô lớn (ii) E. coli và Klebsiella planticola mang gen từ Z. Mobilis có thể sử dụng glucose và xyloza. của ethanol.
4. Nhà máy sản xuất protein để sản xuất protein:
Ở vi khuẩn, kỹ thuật di truyền biến vi khuẩn thành một nhà máy sống để sản xuất protein. Ví dụ: Việc chuyển gen cho insulin người, hormone tăng trưởng của con người (hGH) và hormone tăng trưởng của bò.
Động vật biến đổi gen:
Những động vật mang gen ngoại lai được gọi là động vật chuyển gen.
Sản xuất động vật biến đổi gen:
Các gen ngoại được đưa vào bộ gen của động vật bằng công nghệ DNA tái tổ hợp. Sản xuất động vật biến đổi gen bao gồm
(i) Vị trí, xác định và tách gen mong muốn,
(ii) Lựa chọn vectơ thích hợp (nói chung là virus) hoặc truyền trực tiếp,
(iii) Kết hợp gen mong muốn với vectơ,
(iv) Giới thiệu vec tơ chuyển trong tế bào, mô, phôi hoặc cá thể trưởng thành,
(v) Trình diễn sự tích hợp và biểu hiện gen ngoại lai trong mô hoặc động vật chuyển gen.
Ưu điểm của động vật biến đổi gen:
(i) Sản phẩm sinh học:
Thuốc cần thiết để điều trị một số bệnh ở người có thể chứa các sản phẩm sinh học, nhưng các sản phẩm đó thường đắt tiền. Động vật biến đổi gen tạo ra các sản phẩm sinh học hữu ích có thể được tạo ra bằng cách giới thiệu phần DNA (hoặc gen) mã hóa cho một sản phẩm cụ thể như protein người (a-1-antitrypsin) được sử dụng để điều trị khí phế thũng, chất kích hoạt plasmogen mô (dê), các yếu tố đông máu VIII và IX (cừu) và lactoferrin (bò).
Những nỗ lực đang được thực hiện để điều trị phenylketon niệu (PKU) và xơ nang. Năm 1997, con bò biến đổi gen đầu tiên, Rosie, đã sản xuất sữa giàu protein của con người (2, 4 gms mỗi lít). Sữa có chứa alpha-lactalbumin của con người. Nó là một sản phẩm cân bằng hơn cho trẻ sơ sinh so với sữa bò tự nhiên.
(ii) An toàn vắc-xin:
Chuột biến đổi gen đang được hình thành để sử dụng trong việc kiểm tra sự an toàn của vắc-xin trước khi chúng được sử dụng trên người. Chuột biến đổi gen đang được sử dụng để kiểm tra sự an toàn của vắc-xin bại liệt.
(iii) Kiểm tra an toàn hóa chất:
Nó được gọi là thử nghiệm độc tính / an toàn. Động vật biến đổi gen được phát triển mang gen tiếp xúc với chất độc hại và tác dụng của chúng được nghiên cứu.
(iv) Sinh lý và phát triển bình thường:
Động vật biến đổi gen được phát triển đặc biệt để nghiên cứu cách gen được điều hòa và cách chúng ảnh hưởng đến các chức năng bình thường của cơ thể và sự phát triển của nó, ví dụ, nghiên cứu các yếu tố phức tạp liên quan đến tăng trưởng như yếu tố tăng trưởng giống như insulin.
(v) Nghiên cứu về bệnh:
Nhiều động vật biến đổi gen được phát triển để tăng hiểu biết của chúng ta về cách gen đóng góp vào sự phát triển của bệnh để có thể điều tra các phương pháp điều trị mới cho bệnh. Bây giờ các mô hình chuyển gen tồn tại cho nhiều bệnh ở người như ung thư, xơ nang, viêm khớp dạng thấp, bệnh Alzheimer, bệnh tan máu, bệnh thalessaemia, v.v.
(vi) Trồng phụ tùng:
Phụ tùng thay thế (ví dụ như tim, tuyến tụy) của lợn để sử dụng cho con người có thể được phát triển thông qua sự hình thành của động vật chuyển gen.
(vii) Thay thế các bộ phận bị lỗi:
Có thể thay thế các bộ phận bị lỗi bằng bộ phận mới phát triển từ các tế bào của chính chúng.
(viii) Sản xuất hàng nhái:
Bản sao của một số động vật có thể được sản xuất. Ngay cả nhân bản của con người có thể được hình thành nếu đạo đức cho phép như nhau.
Ví dụ về động vật biến đổi gen:
Một số ví dụ quan trọng của động vật chuyển gen như sau:
1. Cá biến đổi gen:
Chuyển gen đã thành công ở nhiều loài cá khác nhau, chẳng hạn như cá chép thông thường, cá hồi cầu vồng, cá hồi Đại Tây Dương, cá da trơn, cá vàng, cá ngựa vằn, v.v.
Cá hồi biến đổi gen:
Cá hồi biến đổi gen là động vật chuyển gen đầu tiên cho sản xuất thực phẩm. Các tinh trùng biến đổi gen được hợp nhất với ova (trứng) bình thường cùng loài. Hợp tử phát triển thành phôi đã sinh ra những con trưởng thành lớn hơn nhiều so với bố mẹ. Cá hồi biến đổi gen sở hữu một gen bổ sung mã hóa cho hormone tăng trưởng cho phép cá phát triển nhanh hơn lớn hơn cá hồi không biến đổi gen.
2. Gà biến đổi gen:
Virus gây bệnh bạch cầu gia cầm (ALV) là mầm bệnh virus nghiêm trọng ở gà. DW Salter và LB Crittenden (1988) đã tạo ra một chủng gà kháng ALV bằng cách đưa bộ gen khiếm khuyết của virus này vào bộ gen của gà. Nguyên tắc này cũng được áp dụng để tiến hóa cá biến đổi gen có thể chống lại nhiễm virus.
3. Chuột biến đổi gen:
Chuột là động vật có vú được ưa thích nhất trong các nghiên cứu về chuyển gen do có nhiều đặc điểm thuận lợi như chu kỳ động dục ngắn và thời gian mang thai, thời gian thế hệ tương đối ngắn, tạo ra nhiều con trong mỗi lần mang thai (ví dụ, đẻ), thụ tinh trong ống nghiệm thuận tiện, nuôi cấy thành công phôi trong ống nghiệm, vv Kết quả là, các kỹ thuật chuyển gen và sản xuất gen đã được phát triển bằng cách sử dụng chuột làm mô hình ở các động vật khác. Gần đây, chuột và thỏ đang được sử dụng cho công việc nghiên cứu về chuyển gen.
4. Thỏ biến đổi gen:
Thỏ khá hứa hẹn cho nuôi gen hoặc nuôi phân tử, nhằm mục đích sản xuất số lượng protein quan trọng về mặt dược phẩm hoặc sinh học được mã hóa bởi các gen chuyển.
Các gen sau đây của con người mã hóa các protein có giá trị đã được chuyển vào thỏ: interleukin 2, hormone tăng trưởng, chất kích hoạt plasminogen mô, α 1 antitrypsin, v.v. Những gen này được biểu hiện trong các mô của động vật có vú và protein của chúng được thu hoạch từ sữa.
5. Dê chuyển gen:
Dê đang được đánh giá là phản ứng sinh học. Một số gen người đã được đưa vào dê và biểu hiện của chúng đạt được trong các mô của động vật có vú. Kết quả ban đầu rất đáng khích lệ.
6. Cừu chuyển gen:
Cừu biến đổi gen đã được sản xuất để đạt được sự tăng trưởng và sản xuất thịt tốt hơn. Ví dụ, gen người cho yếu tố đông máu IX và cho α 1 -antitryspin đã được chuyển vào cừu và biểu hiện ở mô tuyến vú. Điều này đã đạt được bằng cách kết hợp các gen với chất kích thích đặc hiệu mô của động vật có vú của gen-lactoglobulin của bò. Gen hormone tăng trưởng của con người cũng đã được giới thiệu ở cừu để thúc đẩy tăng trưởng và sản xuất thịt. Tuy nhiên, họ cũng cho thấy một số tác dụng không mong muốn như bệnh lý khớp, khiếm khuyết xương, loét dạ dày, vô sinh, v.v.
Năm 1990 Tracy, ewe biến đổi gen được sinh ra ở Scotland.
7. Lợn chuyển gen:
Tỷ lệ sản xuất biến đổi gen ở lợn, cừu, gia súc và dê thấp hơn nhiều (thường <1%) so với chuột (thường là từ 3-6%). Các mục tiêu trong lợn biến đổi gen (pi. Giống nhau, có nghĩa là lợn), sản xuất là (i) tăng trưởng và sản xuất thịt và (ii) để phục vụ như là phản ứng sinh học. Lợn chuyển gen biểu hiện hoóc môn tăng trưởng của con người cho thấy sự tăng trưởng và sản xuất thịt được cải thiện, nhưng chúng cũng cho thấy một số vấn đề về sức khỏe.
Vào tháng 1 năm 2002, một công ty trị liệu có trụ sở tại Edinburgh đã công bố sự ra đời của một lứa lợn nhân bản chuyển gen.
8. Bò chuyển gen:
Kỹ thuật truyền máu thành công duy nhất ở bò là tiêm vi khuẩn ova đã thụ tinh, có thể được phục hồi bằng phẫu thuật hoặc có thể lấy từ buồng trứng chiết xuất từ bò đã giết mổ và nuôi cấy in vitro. Hai mục tiêu chính của sản xuất biến đổi gen là như sau: (i) tăng sản lượng sữa hoặc thịt và (ii) canh tác phân tử. Một số gen người đã được chuyển thành công ở bò và biểu hiện mô tuyến vú; Protein được tiết ra từ sữa từ nơi dễ thu hoạch. Tên của bò chuyển gen đầu tiên là Rosie.
9. Chó biến đổi gen:
Dogie là một giống chó chuyển gen với sức mạnh mùi tuyệt vời. Nó được sử dụng trong cuộc tấn công vào Trung tâm Thương mại Thế giới (WTC) của Hoa Kỳ vào năm 2001 để phục hồi những người bị thương từ hàng đống tòa nhà bị tàn phá.
10. ANDI:
DNA của một con cá thạch huỳnh quang đã được đưa vào một quả trứng không được khử trùng của một con khỉ Rhesus trong ống nghiệm. Trứng lưỡng bội trải qua quá trình phân tách và phôi thai sớm được cấy vào người mẹ thay thế. ANDI, con khỉ chuyển gen đầu tiên được sinh ra vào ngày 2 tháng 10 năm 2000. Nó được đặt tên là ANDI, từ viết tắt của câu chèn DNA DNA.
Tín dụng cho sản xuất ANDI được chuyển đến Tiến sĩ Gerald Schatten thuộc Đại học Khoa học Y tế Oregon, Hoa Kỳ.
Công việc này sẽ hữu ích để chữa các bệnh như ung thư vú, bệnh Alzheimer, tiểu đường và AIDS.
tôi. Gần đây chuột và thỏ đang được sử dụng cho công việc nghiên cứu về chuyển gen.
ii. Các động vật trang trại chuyển gen đầu tiên là thỏ, lợn và cừu được sản xuất vào năm 1985.
iii. Động vật chuyển gen đầu tiên là chuột được sản xuất vào năm 1981/82.
iv. Ở thực vật, sự chuyển gen thường được mô tả bằng thuật ngữ Chuyển đổi trực tiếp. Tuy nhiên, ở động vật, thuật ngữ này đã được thay thế bằng thuật ngữ chuyển đổi trực tiếp.
