1. Gen là gì?
- Gen là đơn vị nhỏ nhất của vật chất di truyền, mang trong mình các thông tin cần thiết cho việc phát triển và hoạt động của một cá thể. Gen tương tự như một công thức nấu ăn, chứa đựng mọi thông tin cần thiết để tạo ra một sản phẩm cuối cùng. Mỗi gen thường có hai bản sao, một được kế thừa từ bố và một từ mẹ.
2. Cấu trúc hóa học của gen là gì?
- Gen được cấu tạo từ axit deoxyribonucleic (ADN ), ngoại trừ một số loại virus , có gen bao gồm một hợp chất có cấu trúc tương tự gọi là ADN.axit ribonucleic ( RNA ). Một phân tử DNA được cấu tạo từ hai chuỗi.Các nucleotide xoắn vào nhau tạo thành hình dạng giống như một chiếc thang xoắn.
- Hai bên của thang được cấu tạo từ đường và phosphate, còn các bậc thang được hình thành bởi các cặp bazơ nitơ liên kết với nhau. Các bazơ này là adenine (A), guanine (G), cytosine (C) và thymine (T). Một A trên một chuỗi liên kết với một T trên chuỗi kia (tạo thành bậc thang A-T); tương tự, một C trên một chuỗi liên kết với một G trên chuỗi kia.
- Nếu các liên kết giữa các bazơ bị phá vỡ, hai chuỗi sẽ tách ra , và các nucleotide tự do trong tế bào sẽ gắn vào các bazơ lộ ra của các chuỗi đã tách rời. Các nucleotide tự do sẽ xếp hàng dọc theo mỗi chuỗi theo quy tắc ghép cặp bazơ—A liên kết với T, C liên kết với G. Quá trình này tạo ra hai phân tử DNA giống hệt nhau từ một phân tử ban đầu và là phương pháp truyền thông tin di truyền từ thế hệ tế bào này sang thế hệ tế bào khác.
3. Cơ chế hoạt động của gen như thế nào?
- Điều hòa hoạt động của gen là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra.
- Điều hòa hoạt động của gen xảy ra ở nhiều mức độ:
+ Điều hòa phiên mã: Điều hòa số lượng mARN được tổng hợp trong tế bào.
+ Điều hòa dịch mã: Điều hòa lượng prôtêin được tạo ra.
+ Điều hòa sau dịch mã: Làm biến đổi prôtêin sau khi được tổng hợp để thực hiện chức năng nhất định.
4. Một số loại Gen phổ biến
- Gen cấu trúc: Mã hóa protein xây dựng nên tế bào.
- Gen điều hòa: Kiểm soát hoạt động của các gen khác (bật/tắt quá trình tổng hợp protein).
- Gen đột biến: Giải thích ngắn gọn về việc thay đổi cấu trúc gen dẫn đến biến đổi tính trạng.
5. Các kỹ thuật gen cơ bản
- Kỹ thuật tái tổ hợp DNA
+ Công nghệ DNA tái tổ hợp là kỹ thuật cho phép các nhà khoa học cắt, chỉnh sửa và lắp ghép các đoạn DNA từ các nguồn khác nhau để tạo ra các gen có chức năng mới. Phương pháp này thu được các bản sao, được gọi là các DNA tái tổ hợp.
- Kỹ thuật chỉnh sửa gen
+ Chỉnh sửa gen là việc thay đổi mã di truyền của một sinh vật bằng cách cắt chính xác một đoạn DNA, sau đó khai thác các quá trình sửa chữa tự nhiên để sửa đổi gen theo mong muốn. Quá trình sửa chữa có thể là xóa nucleotide để loại bỏ một gen, thêm nucleotide để loại bỏ một protein, hoặc chỉnh sửa nucleotide để tạo ra đột biến. Kỹ thuật chỉnh sửa gen có thể được dùng để điều trị cho người bị nhiễm HIV hoặc các bệnh di truyền nghiêm trọng như tiểu đường, ung thư,…
- Kỹ thuật nhân bản gen
+ Nhân bản gen là một kỹ thuật gen cơ bản, tạo ra các bản sao giống hệt nhau từ một gen hoặc một đoạn DNA cụ thể. Các nhà khoa học thường nhân giống gen hoặc đoạn DNA này vào các tế bào vi khuẩn hoặc nấm men. Những tế bào này sẽ sinh sôi và nhân bản gen hoặc đoạn DNA đó lên hàng triệu lần.
- Kỹ thuật chuyển gen
+ Kỹ thuật chuyển gen là phương pháp di chuyển gen từ sinh vật này sang sinh vật khác. Mục đích là để tạo ra những sinh vật mang các đặc tính mong muốn mà vốn dĩ nó không có. Quá trình này gồm ba bước chính: tạo DNA tái tổ hợp, đưa DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận, và phân lập các tế bào đã nhận được gen mới thành công để nuôi cấy và phát triển.
6. Vai trò và ứng dụng của việc nghiên cứu Gen trong đời sống
- Công nghệ gene đem lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống con người:
+ Công nghệ gene là một giải pháp mới trong chọn tạo giống cây trồng, vật nuôi, vi sinh vật phục vụ sản xuất và đời sống của con người.
+ Công nghệ gene giúp phát triển các phương pháp mới để chẩn đoán, điều trị và phòng tránh các bệnh di truyền và các bệnh lí khác.