Trong lĩnh vực công nghệ sinh học, việc sản xuất insulin nhân tạo là một bước đột phá quan trọng trong y học, đặc biệt trong điều trị bệnh tiểu đường. Hình 3 minh họa kỹ thuật tạo DNA tái tổ hợp, trong đógene mã hóa insulin của con người được chèn vào plasmid của vi khuẩn để sản xuất insulin nhân tạo với số lượng lớn.

Hình 3

Xác định enzyme A và B và vai trò của mỗi enzyme?

Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, một loại hormone thực vật – brassinolide – có thể thúc đẩy quá trình phân hủy và chuyển hóa thuốc trừ sâu trong cây. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng, sau khi xử lý bằng brassinolide, biểu hiện của nhiều gene tham gia vào quá trình phân hủy thuốc trừ sâu (như P450) và hoạt tính enzyme đều được cải thiện. Dưới sự điều hòa của các gene này, các enzyme protease được tổng hợp có khả năng chuyển đổi dần thuốc trừ sâu thành các chất hòa tan trong nước hoặc các chất có độc tính thấp, thậm chí không độc, và một số được bài tiết trực tiếp ra ngoài. Một nhóm nghiên cứu cụ thể đã tiến hành các thao tác thí nghiệm như Hình 7.

Hình 7

Phát biểu nào sau đây đúng về thí nghiệm này?

Các nhà khoa học có thể tạo ra DNA tái tổ hợp bằng cách kết hợp một gene có lợi từ tế bào người với plasmid của vi khuẩn. Kỹ thuật này được ứng dụng trong sản xuất insulin, hormone tăng trưởng, vaccine. Hình 4 mô tả các bước cơ bản trong quy trình tạo plasmid tái tổ hợp mang gene người bằng kỹ thuật di truyền. Cho các bước sau:

1. Sử dụng enzyme ligase để nối gene người vào plasmid đã cắt.

2. Chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào vi khuẩn.

3. Tách plasmid ra khỏi tế bào vi khuẩn.

4. Cắt gene người và plasmid bằng enzyme giới hạn.

5. Tách DNA chứa gene mong muốn từ tế bào người.

Trình tự đúng của các bước tạo plasmid tái tổ hợp là:

Trong kỹ thuật sinh học phân tử, enzyme cắt giới hạn (restriction enzymes) như HindIII được sử dụng để nhận diện và cắt DNA tại những trình tự đặc hiệu (Hình 3). HindIII có thể nhận diện trình tự nucleotide đối xứng và cắt giữa hai nucleotide trên cả 2 mạch DNA tạo ra đầu so le. Điều này rất quan trọng trong công nghệ DNA tái tổ hợp vì các đoạn DNA có đầu so le có thể dễ dàng được gắn lại với nhau bằng DNA ligase, tạo ra các phân tử DNA tái tổ hợp.

Hình 3

Trình tự nhận diện đặc hiệu của HindIII trong DNA là gì?

Hình 7 mô tả quy trình tạo động vật biến đổi gene, hãy cho biết con cừu số bao nhiêu trong tế bào của cơ thể nó có chứa gene ngoại lai?

Trong điều trị rối loạn chuyển hóa Glucose trong máu (bệnh tiểu đường), ở người do đột biến gene tổng hợp hormone Insulin, một nhóm nhà khoa học đã sử dụng vector chuyển gene để chuyển gene tổng hợp hormone Insulin bình thường vào tế bào vi khuẩn E.coli nhằm mục đích:

Để tạo giống lúa vàng (golden rice) giàu Beta-caroten góp phần cải thiện tình trạng thiếu vitamin A ở trẻ em, người ta cần chuyển gene X từ một loài thực vật vào cây lúa. Quy trình này sử dụng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens làm tế bào nhận trung gian để chuyển gene. Một trong những công đoạn rất quan trọng của quy trình này được biểu diễn trong hình dưới đây:

Phát biểu nào sau đây đúng về các bước trong giai đoạn trên?