Bài 19 Sinh 10 Kết nối tri thức VUIHOC: Công nghệ tế bào

1. Công nghệ tế bào động vật

1.1. Khái niệm

Là quy trình công nghệ giúp nuôi cấy các loại TB của động vật và TB của người trong một môi trường nhân tạo đặc biệt nhằm tạo ra một lượng lớn TB với mục đích nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế.

1.2. Nguyên lý công nghệ tế bào động vật

Là nuôi cấy các TB gốc ở trong môi trường đặc biệt thích hợp và tạo điều kiện giúp chúng diễn ra nguyên phân nhiều lần rồi mới biệt hóa thành các loại TB khác nhau.

Những TB có khả năng phân chia và biệt hóa thành nhiều loại TB khác nhau được gọi là TB gốc.

1.3. Thành tựu trong công nghệ tế bào động vật

Những thành công mang ý nghĩa lớn trong thực tiễn của công nghệ TB động vật không thể không kể đến 3 thành tựu: (1) Nhân bản vô tính ở vật nuôi; (2) Liệu pháp tế bào gốc; (3) Liệu pháp gene. 

1.3.1. Nhân bản vô tính vật nuôi

Nhân bản vô tính có khả năng hình thành nên những bản sao nhân bản vô tính ở nhiều loài động vật như: khỉ, ếch, bò, lợn, lừa, cừu, ngựa, chó, mèo và các loài động vật có vú khác nữa, trong đó thì thành tựu nổi bật nhất là quá trình ra đời của cừu Dolly vào năm 1996 - chú cừu được nhân bản đầu tiên trên thế giới. Ở Việt Nam, con lợn Ỉ là một sản phẩm thành công đầu tiên từ quá trình nhân bản của các nhà khoa học ở Viện Chăn nuôi. Nhân bản vật nuôi vừa giúp hỗ trợ sinh sản để hình thành những cá thể có cùng kiểu gene ưu việt mà vừa làm gia tăng số lượng cá thể của những loài mang nguy cơ tuyệt chủng.

1.3.2. Liệu pháp tế bào gốc

Là phương pháp giúp chữa bệnh bằng cách chuyển TB gốc được nuôi bên ngoài vào cơ thể người bệnh nhằm thay thế các TB đã bị bệnh di truyền.

Liệu pháp tế bào gốc đang được ứng dụng trong lĩnh vực chữa trị một vài bệnh ung thư ở người. Các nhà khoa học rất kì vọng sẽ chữa được những bệnh như bệnh tiểu đường type I, Parkinson, người bị tổn thương về cơ tim do đột quỵ hay do tổn thương các TB thần kinh. 

 1.3.3. Liệu pháp gene

Liệu pháp gen là một kỹ thuật sử dụng gen để điều trị cũng như ngăn ngừa bệnh tật. Trong tương lai, kỹ thuật này có khả năng cho phép các bác sĩ điều trị bệnh bằng phương pháp chèn gen vào tế bào của người bệnh thay vì sử dụng thuốc thường xuyên hay phẫu thuật. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm một số phương án giúp tiếp cận liệu pháp gen gồm:

• Thay thế một gen xảy ra đột biến gây bệnh bằng một bản sao khỏe mạnh bình thường của gen

• Làm bất hoạt hoặc xoá một gen bị đột biến đang rối loạn hoạt động 

• Đưa một gen hoàn toàn mới vào cơ thể nhằm chống chịu với bệnh tật

Mặc dù phương pháp này khá tiềm năng để điều trị các bệnh, tuy nhiên nó chỉ được sử dụng cho các bệnh di truyền do bị hỏng gene nhất định và phải thuộc loại TB phân chia liên tục suốt đời.

2. Công nghệ tế bào thực vật

2.1. Khái niệm

Công nghệ tế bào thực vật là quy trình nuôi cấy các tế bào, mô thực vật ở điều kiện vô trùng nhằm hình thành nên các cây với KG giống nhau nhằm mục đích nhân giống.

2.2. Nguyên lý công nghệ tế bào thực vật

Nguyên lý: dùng môi trường với đầy đủ chất dinh dưỡng có chứa các hormone thực vật thích hợp nhằm tạo điều kiện giúp nuôi cấy các TB thực vật tạo thành các cây mới.

Để cho các TB thực vật đã biệt hoá có khả năng phân chia và phát triển nên một cây mới hoàn chỉnh thì các nhà khoa học phải nuôi cấy TB trong điều kiện vô trùng với chất dinh dưỡng thích hợp với những thành phần đã biết.

2.3. Thành tựu của công nghệ tế bào thực vật

2.3.1. Nuôi cấy mô tế bào

+ Các mô tế bào chuyên hóa sẽ được tách khỏi loài thực vật và đưa vào trong ống nghiệm, nuôi cấy TB trong điều kiện vô trùng với chất dinh dưỡng thích hợp kèm với các loại hormone thích hợp.

+ Các TB biệt hoá sẽ được đưa về trạng thái chưa phân hoá hình thành nên mô phân sinh hay còn có tên gọi khác là mô sẹo hoặc mô callus.

+ Các tế bào mô sẹo sẽ phân chia và tạo nên thân, lá, rễ và kết quả là hình thành nên cây con.

=> Phương pháp nuôi cấy mô mang đến nhiều thành tựu ví dụ như nhân nhanh tạo ra số lượng lớn cây ở những loài thực vật quý hiếm mà thời gian sinh trưởng của chúng chậm.

2.3.2. Lai tế bào sinh dưỡng

Là kĩ thuật lai hai TB sinh dưỡng của 2 loài thực vật khác nhau sau khi đã được loại bỏ thành cellulose nhằm tạo ra TB lai, sau đó đưa TB lai đó vào nuôi cấy trong môi trường thích hợp để chúng phân chia và hình thành nên cây lai khác loài.

=> Mục đích của kĩ thuật là hình thành nên giống mới với đặc điểm của 2 loài mà phương pháp tạo giống thông thường không thể làm được.

2.3.3. Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh

Hạt phấn và noãn chưa xảy ra quá trình thụ tinh sẽ được nuôi cấy trong ống nghiệm rồi dần dần phát triển thành cây đơn bội hoặc cây lưỡng bội hoá các mô đơn bội và nuôi cấy nhằm tạo nên cây lưỡng bội mới hoàn chỉnh. Kỹ thuật này có khả năng hình thành các cây với KG đồng hợp tử về tất cả các gen, giúp mang lại nhiều lợi ích trong quá trình tạo giống cây trồng.

Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập và xây dựng lộ trình học tập THPT vững vàng

3. Sơ đồ tư duy Bài 19 Sinh 10 Kết nối tri thức: Công nghệ tế bào

Để hệ thống những kiến thức vừa rồi cũng để các em có cái nhìn khái quát nhất về công nghệ tế bào thì cách hay nhất là ôn tập dựa vào sơ đồ tư duy. Dưới đây là một sơ đồ tư duy với chủ đề công nghệ tế bào mà các em có thể tham khảo:

4. Luyện tập Bài 19 Sinh 10 sách Kết nối tri thức: Công nghệ tế bào

4.1. Câu hỏi SGK cơ bản và nâng cao

Câu 1: Nêu khái niệm của công nghệ tế bào động vật? Trình bày nguyên lí và một vào thành tựu nổi bật của công nghệ TB động vật.

Lời giải:

- Khái niệm: Là quy trình công nghệ giúp nuôi cấy các loại TB của động vật và TB của người trong một môi trường nhân tạo đặc biệt nhằm tạo ra một lượng lớn TB với mục đích nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế.

- Nguyên lý: Là nuôi cấy các TB gốc ở trong môi trường đặc biệt thích hợp và tạo điều kiện giúp chúng diễn ra nguyên phân nhiều lần rồi mới biệt hóa thành các loại TB khác nhau.

Những TB có khả năng phân chia và biệt hóa thành nhiều loại TB khác nhau được gọi là TB gốc.

- Thành tựu:

+ Nhân bản vô tính vật nuôi: Nhân bản vô tính có khả năng hình thành nên những bản sao nhân bản vô tính ở nhiều loài động vật như: khỉ, ếch, bò, lợn, lừa, cừu, ngựa, chó, mèo và các loài động vật có vú khác nữa, trong đó thì thành tựu nổi bật nhất là quá trình ra đời của cừu Dolly vào năm 1996 - chú cừu được nhân bản đầu tiên trên thế giới. Ở Việt Nam, con lợn Ỉ là một sản phẩm thành công đầu tiên từ quá trình nhân bản của các nhà khoa học ở Viện Chăn nuôi. Nhân bản vật nuôi vừa giúp hỗ trợ sinh sản để hình thành những cá thể có cùng kiểu gene ưu việt mà vừa làm gia tăng số lượng cá thể của những loài mang nguy cơ tuyệt chủng.

+ Liệu pháp tế bào gốc: Là phương pháp giúp chữa bệnh bằng cách chuyển TB gốc được nuôi bên ngoài vào cơ thể người bệnh nhằm thay thế các TB đã bị bệnh di truyền.

Liệu pháp tế bào gốc đang được ứng dụng trong lĩnh vực chữa trị một vài bệnh ung thư ở người. Các nhà khoa học rất kì vọng sẽ chữa được những bệnh như bệnh tiểu đường type I, Parkinson, người bị tổn thương về cơ tim do đột quỵ hay do tổn thương các TB thần kinh. 

+ Liệu pháp gene: Liệu pháp gen là một kỹ thuật sử dụng gen để điều trị cũng như ngăn ngừa bệnh tật. Trong tương lai, kỹ thuật này có khả năng cho phép các bác sĩ điều trị bệnh bằng phương pháp chèn gen vào tế bào của người bệnh thay vì sử dụng thuốc thường xuyên hay phẫu thuật. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm một số phương án giúp tiếp cận liệu pháp gen gồm:

• Thay thế một gen xảy ra đột biến gây bệnh bằng một bản sao khỏe mạnh bình thường của gen

• Làm bất hoạt hoặc xoá một gen bị đột biến đang rối loạn hoạt động 

• Đưa một gen hoàn toàn mới vào cơ thể nhằm chống chịu với bệnh tật

Mặc dù phương pháp này khá tiềm năng để điều trị các bệnh, tuy nhiên nó chỉ được sử dụng cho các bệnh di truyền do bị hỏng gene nhất định và phải thuộc loại TB phân chia liên tục suốt đời.

Câu 2: Hãy trình bày nguyên lí công nghệ TB thực vật. Để cho các TB thực vật đã biệt hóa có khả năng phân chia và phát triển hình thành nên một cây hoàn chỉnh thì trong những điều kiện như thế nào để các nhà khoa học nuôi cấy TB hiệu quả?

Lời giải:

Nguyên lý: dùng môi trường với đầy đủ chất dinh dưỡng có chứa các hormone thực vật thích hợp nhằm tạo điều kiện giúp nuôi cấy các TB thực vật tạo thành các cây mới.

Để cho các TB thực vật đã biệt hoá có khả năng phân chia và phát triển nên một cây mới hoàn chỉnh thì các nhà khoa học phải nuôi cấy TB trong điều kiện vô trùng với chất dinh dưỡng thích hợp với những thành phần đã biết.

Câu 3: Trình bày những thành tựu của công nghệ TB động vật nào được đưa vào ứng dụng cũng như sản xuất?

Lời giải:

- Một số thành tựu về công nghệ TB động vật:

+ Tạo được các mô và cơ quan thay thế ví dụ như gan, tim,...

+ Tạo ra được các động vật chuyển gene chứa các hormone, kháng thể,... nhằm  sản xuất ra thuốc, vaccine.

+ Nhân bản vô tính ở các loài động vật.

- Những thành tựu mà công nghệ TB động vật được đưa vào ứng dụng và quá trình sản xuất:

+ Ghép da cho người bệnh bị tổn thương da do tai nạn bỏng từ da ở tay hoặc chân họ.

+ Ghép nội tạng bằng mô nội tạng của lợn.

+ Sản xuất ra trứng có thể chữa bệnh Wolman từ con gà chuyển gene , chữa được bệnh suy giảm antithrombin alfa từ con dê chuyển gene,...

Câu 4: Hãy trình bày và phân tích các bước của quy trình nhân bản cừu Dolly bằng công nghệ tế bào động vật.

Lời giải:

Quy trình nhân bản cừu Dolly dựa trên công nghệ TB động vật:

- Quy trình thực hiện quá trình nhân bản vô tính ở cừu:

+ Xử lý tế bào bằng cách lấy nhân của TB tuyến vú ở cừu A và loại bỏ nhân của TB trứng ở cừu B.

+ Dung hợp tế bào là quá trình đưa nhân của TB tuyến vú ở cừu A vào TB đã loại bỏ nhân ở TB trứng của cừu B giúp tạo ra tế bào lai.

+ Nuôi cấy tế bào lai là hình thức nuôi các TB lai trên môi trường có đầy đủ chất dinh dưỡng cũng như nhiệt độ thích hợp giúp tạo ra phôi.

+ Tạo cơ thể mới bằng cách chuyển phôi vào cừu C và phôi sẽ được phát triển tạo ra một cơ thể cừu mới.

Câu 5: Theo em biết, hiện nay có những thành tựu của công nghệ tế bào nào?

Lời giải:

- Công nghệ tế bào thực vật đạt được các thành tựu: 

+ Nhân giống thành công các giống cây quý hiếm bao gồm các cây gỗ quý, cây dược liệu, cây có trong sách đỏ

+ Hình thành các cây với đặc tính tốt, năng suất cao như có tính kháng thuốc diệt cỏ, kháng sâu bệnh hay cây tam bội không hạt,...

+ Tạo ra các giống cây có năng suất và sản lượng cao

- Những thành tựu thuộc công nghệ TB động vật:

+ Tạo được các mô và cơ quan thay thế ví dụ như gan, tim,...

+ Tạo ra được các động vật chuyển gene chứa các hormone, kháng thể,... nhằm  sản xuất ra thuốc, vaccine.

+ Nhân bản vô tính thành công ở các loài động vật 

4.2. Bộ câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết công nghệ tế bào

Câu 1: Nuôi cấy mô là phương pháp nhân giống vô tính thường được áp dụng trên đối tượng nào

A.Động vật

B. Vi khuẩn

C. Thực vật

D. Nấm

Câu 2: Trong quá trình nuôi cấy mô sẹo để nhân giống vô tính thực vật, chất nào cần được bổ sung vào môi trường nuôi cấy dưới đây?

A. Kháng thể

B. Các hormon thực vật

C. Kháng sinh

D. Vitamin và khoáng chất

Câu 3: Bước cần thiết trước khi để hai tế bào dung hợp được với nhau trong phương pháp lai tế bào thực vật đó là:

A. Loại bỏ màng nhân 

B. Loại bỏ màng tế bào 

C. Loại bỏ thành xenlulozơ

D. Loại bỏ thành xenlulozo và màng tế bào

Câu 4: Phương pháp nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh giúp tạo ra sản phẩm là:

A. Cây thuần chủng

B. Cây lai giữa nhiều dòng

C. Cây có năng suất cao

D. Cây đột biến

Câu 5: Cừu Đôli là thành tựu của phương pháp nào dưới đây 

A. Nhân bản vô tính

B. Liệu pháp gen

C. Liệu pháp tế bào gốc

D. Sinh sản hữu tính

Câu 6: Đặc điểm của tế bào gốc đó là:

A. Ở phía dưới của cơ thể

B. Có khả năng tăng sinh và phát triển biệt hóa thành các tế bào có chức năng

C. Nằm rải rác trong não bộ 

D. Có khả năng điều hòa hoạt động của những tế bào khác

Câu 7: Tiềm năng của phương pháp nhân bản vô tính ở động vật: 

A. Bảo vệ động vật quý hiếm trước nguy cơ bị tuyệt chủng 

B. Hỗ trợ tạo ra nhiều giống vật nuôi có đặc tính ưu việt

C. Đáp ứng nhu cầu sản xuất vì nhân nhanh giống vật nuôi 

D. Cả 3 đáp án trên

Câu 8: Công nghệ tế bào là:  

A. Cải biến các tế bào trong cơ thể 

B. Sử dụng phối hợp nhiều loại hoocmon để thay đổi hoạt động bất thường của tes bào

C. Tạo ra những mô, cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh bằng cách nuôi cấy tế bào và mô trong môi trường nhân tạo

D. Dùng hoá chất để kích thích tế bào tăng sinh

Câu 9: Tác nhân nào được sử dụng  để kích thích mô sẹo biệt hóa thành cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh? 

A.Dịch tế bào

B. Các enzim

C. Vitamin và khoáng chất

D. Hoocmôn sinh trưởng

Câu 10: Liệu pháp gen là: 

A. Liệu pháp gen là một kỹ thuật sử dụng gen để điều trị cũng như ngăn ngừa bệnh tật

B. Sử dụng các tác nhân để gây ra những biến đổi DNA

C. Phương pháp sửa chữa trực tiếp những sai hỏng trong gen để điều trị bệnh

D. Phương pháp lai tạo để tạo ra những giống có kiểu gen lai

Đáp án gợi ý:

Công nghệ tế bào là một phần kiến thức rất hay và có tính ứng dụng cao. Biết được tầm quan trọng của nó, VUIHOC đã tổng hợp kiến thức cùng với bộ bài tập về công nghệ này để giúp các em ôn tập tốt nhất phần kiến thức quan trọng này. Để học thêm được nhiều các kiến thức hay và thú vị về Sinh học 10 cũng như Sinh học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!