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

a. Khái niệm

Công nghệ tế bào động vật là quy trình công nghệ nuôi cấy các loại tế bào động vật và tế bào người trong môi trường nhân tạo để tạo ra một lượng lớn tế bào nhằm mục đích nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế để tạo ra một lượng

b. Nguyên lí

- Nguyên lí của công nghệ tế bào động vật là nuôi cấy các tế bào gốc trong môi trường thích hợp và tạo điều kiện để chúng phân chia rồi biệt hoá thành các loại tế bào khác nhau.

- Tế bào gốc là những tế bào có thể phân chia và biệt hoá thành nhiều loại tế bào khác nhau. Tế bào gốc có thể được chia thành nhiều loại dựa theo nguồn gốc. Các tế bào gốc có nguồn gốc từ phôi sớm của động vật được gọi là tế bào gốc phôi hay tế bào gốc vạn năng do loại tế bào này có thể phản chia và biệt hoá thành mọi loại tế bào của cơ thể trưởng thành.

Nguyên lí của công nghệ tế bào động vật là nuôi cấy các tế bào gốc trong môi trường thích hợp và tạo điều kiện để chúng phân chia rồi biệt hoá thành các loại tế bào khác nhau.

c. Thành tựu

Hiện nay, các nhà khoa học không chỉ nuôi cấy được các tế bào gốc phôi mà còn nuôi cấy được nhiều loại tế bảo khác nhau của cơ thể người và động vật nhằm mục đích nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Ba thành tựu nổi bật và có ý nghĩa lớn trong thực tiễn của công nghệ tế bào động vật là: (1) Nhân bản vô tính vật nuôi, (2) Liệu pháp tế bào gốc và (3) Liệu pháp gene.

- Nhân bản vô tính vật nuôi: Nhân bản vật nuôi là công nghệ tạo ra các con vật giống hệt nhau về kiểu gene không thông qua quá trình sinh sản hữu tính. Quy trình nhân bản vô tính được mô tả trong hình 19.1.

Hình 19.1. Quy trình nhân bản vô tính động vật (cừu)

Với quy trình này, các nhà khoa học đã tạo ra những động vật nhân bản vô tính ở nhiều loài như: ếch, bò, lợn, cửu, ngựa, lừa, mèo, chó, khi và nhiều loài động vật có vú khác, trong đó nổi bật nhất là sự ra đời của con cừu nhân bản đầu tiên trên thế giới có tên là Dolly vào năm 1996 (H 19.2).

​

Hình 19.2. Cừu nhân bản Dolly

- Liệu pháp tế bào gốc: Liệu pháp tế bào gốc là phương pháp chữa bệnh bằng cách truyền tế bào gốc được nuôi cấy ngoài cơ thể vào người bệnh để thay thế các tế bào bị bệnh di truyền.

Hình 19.3. Liệu pháp tế bào gốc chữa bệnh tiểu đường type 1

- Liệu pháp gene: Liệu pháp gene là phương pháp chữa bệnh di truyền nhờ thay thế gene bệnh bằng gene lành. Để làm được điều này, các nhà khoa học phải giải quyết được một số vấn đề cơ bản: (1) Nhân nuôi tế bào trong ống nghiệm, chỉnh sửa gene hoặc thay thế gene bệnh của tế bào bằng gene lành; (2) Sàng lọc các tế bào đã được chỉnh sửa gene và nhân bản trong ống nghiệm; (3) Truyền các tế bào chỉnh sửa gene vào cơ thể bệnh nhân.

a. Khái niệm

Công nghệ tế bào thực vật là quy trình công nghệ nuôi cấy các tế bào, mô thực vật ở điều kiện vô trùng để tạo ra các cây có kiểu gene giống nhau nhằm mục đích nhân giống.

Hình 19.4. Mô sẹo bắt đầu phân hóa và các cây con hình thành trong môi trường nuôi cấy trên đĩa Petri

b. Nguyên lí

Cơ sở khoa học của công nghệ tế bào thực vật là dùng môi trường dinh dưỡng có bổ sung các hormone thực vật thích hợp tạo điều kiện để nuôi cấy các tế bào thực vật tái sinh thành các cây.

c. Thành tựu

Ba kĩ thuật chủ yếu trong công nghệ tế bào thực vật là kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào, kĩ thuật lai tế bào sinh dưỡng và kĩ thuật nuôi cấy hạt phấn hoặc hoãn chưa thụ tinh.

- Nuôi cấy mô tế bào: Đầu tiên các mô tế bảo chuyên hoả được tách khỏi cây và đưa vào trong ống nghiệm nuôi cấy trong điều kiện vô trùng với đầy đủ chất dinh dưỡng cùng các loại hormone thực vật với tỉ lệ thích hợp. Các tế bào biệt hoá sẽ được đưa về trạng thái chưa phân hoá tạo nên mô phân sinh được gọi là mô sẹo hay mô callus. Các tế bào mô sẹo sau đó phân chia và hình thành nên rễ, thân, lá và cuối cùng hình thành nên cây con (H 19.4).

+ Phương pháp nuôi cấy mô đem lại nhiều thành tựu trong nông nghiệp cũng như lâm nghiệp như nhân nhanh với số lượng lớn cây ở những loài quý hiếm có thời gian sinh trưởng chậm, cây kháng bệnh virus và nhiều bệnh khác. Công nghệ tế bào thực vật kết hợp với công nghệ di truyền có thể tạo ra giống cây biến đổi gene (có gene đã được chỉnh sửa) hay cây chuyển gene (có thêm gene từ loài khác) nhằm thoả mãn nhu cầu của con người.

- Lai tế bào sinh dưỡng: Lai tế bào sinh dưỡng là kĩ thuật lai hai tế bào sinh dưỡng thuộc hai loài thực vật khác nhau sau khi được loại bỏ thành cellulose để tạo thành tế bào lai, sau đó đưa tế bào lai vào nuôi cấy trong môi trường đặc biệt để chúng phân chia và tạo thành cây lại khác loài. Kĩ thuật này giúp tạo ra giống mới mang đặc điểm của hai loài mà bằng phương pháp tạo giống thông thường không tạo ra được.

- Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh: Hạt phấn và noãn chưa thụ tinh được nuôi cấy trong ống nghiệm rồi cho phát triển thành cây đơn bội hoặc lưỡng bội hoả các mô đơn bội và nuôi cấy để tạo thành cây lưỡng bội hoàn chỉnh. Kĩ thuật này có thể tạo ra các cây có kiểu gene đồng hợp tử về tất cả các gene, đem lại nhiều lợi ích trong công tác tạo giống cây trồng.

Bài 1.

Các con lợn Ỉ trong hình bên ghi nhận thành tựu về công nghệ tế bào của các nhà sinh học Việt Nam lần đầu tiên nhân bản thành công một loài động vật có vú. Vậy công nghệ tế bào là gì, nguyên lí của nó ra sao mà có thể làm nên những điều kì diệu như vậy?

Hướng dẫn giải:

- Công nghệ tế bào động vật là quy trình công nghệ nuôi cấy các loại tế bào động vật và tế bào người trong môi trường nhân tạo để tạo ra một lượng lớn tế bào nhằm mục đích nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế.

- Nguyên lí của công nghệ tế bào động vật là nuôi cấy các tế bào gốc trong môi trường thích hợp và tạo điều kiện để chúng phân chia rồi biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau.

Lời giải chi tiết:

- Một cách khái quát, công nghệ tế bào là quy trình công nghệ nuôi cấy các loại tế bào trong môi trường nhân tạo để tạo ra một lượng lớn tế bào nhằm mục đích nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế.

- Nguyên lí của công nghệ tế bào là nuôi cấy các tế bào gốc trong môi trường thích hợp và tạo điều kiện để chúng phân chia rồi biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau. Trong đó, tế bào gốc là những tế bào có thể phân chia và biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau.

Bài 2.

Em hãy cho biết: Việc trồng các giống cây nuôi cấy mô trên một diện tích rộng có thể đem lại lợi ích kinh tế rất lớn nhưng cũng đem lại rủi ro cao. Tại sao?

Hướng dẫn giải:

Các giống cây được tạo ra nhờ nuôi cấy mô có thường sạch bệnh và có tính đồng nhất cao về mặt di truyền.

Lời giải chi tiết:

Các giống cây được tạo ra nhờ nuôi cấy mô thường sạch bệnh và có tính đồng nhất cao về mặt di truyền. Do đó, trong điều kiện thuận lợi, các cây sẽ phát triển rất nhanh, cho sản phẩm nhiều và chất lượng đảm bảo. Tuy nhiên, do không có tính đa dạng di truyền cao, nên một tác nhân bất lợi cũng có thể tác động tiêu cực đến tất cả các cây giống. Bởi vậy, việc trồng các giống cây nuôi cấy mô trên một diện tích rộng có thể đem lại lợi ích kinh tế rất lớn nhưng cũng đem lại rủi ro cao.

Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:

- Nêu được khái niệm, nguyên lí công nghệ và một số thành tựu công nghệ tế bào động vật.

- Nêu được khái niệm, nguyên lí công nghệ và một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 19 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Cho biết: Phương pháp nào sau không tạo ra được nguồn biến dị di truyền?

  • A. Cấy truyền phôi.
  • B. Cho các cá thể cùng loài có kiểu gen khác nhau lai với nhau.
  • C. Dung hợp tế bào trần khác loài.
  • D. Chuyển gen từ loài này sang loài khác.

• Câu 2:

  Chọn ý đúng: Trong quy trình nhân bản vô tính ở động vật, tế bào được sử dụng để cho nhân là?

  • A. tế bào động vật.
  • B. tế bào tuyến sinh dục.
  • C.  tế bào tuyến vú.
  • D. tế bào xôma.

• Câu 3:

  Cho biết: Khi nói về hoạt động nhân bản vô tính ở động vật, phát biểu nào đúng?

  • A. Người ta sử dụng tế bào chất của tế bào xôma.
  • B. Người ta sử dụng tế bào chất của tế bào trứng.
  • C.  Người ta lai 2 tế bào xôma với nhau.
  • D. Người ta lai tế bào xôma và tế bào trứng.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 19 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 110 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 112 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 112 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 114 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 114 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 3 trang 104 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập và vận dụng 1 trang 114 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập và vận dụng 2 trang 114 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Sinh học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!