Câu hỏi Mở đầu: Tại sao chỉ từ một tế bào (hợp tử) lại có thể phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh có đầy đủ các cơ quan?
Trả lời:
- Chỉ từ một tế bào (hợp tử) lại có thể phát triển thành một
cơ thể hoàn chỉnh có đầy đủ cơ quan vì tế bào hợp tử có tính toàn năng.
Nhờ đó, tế bào hợp tử có thể phân chia tạo thành các tế bào phôi,
các tế bào phôi biệt hóa tạo ra các tế bào chuyên hóa, thực hiện
những chức năng nhất định rồi từ các tế bào chuyên hóa sẽ hình
thành nên các mô, cơ quan, hệ cơ quan chuyên hóa, kết quả là hình
thành nên một cơ thể hoàn chỉnh.
= Có thể phân chia thông qua quá trình nguyên phân để tạo
thành phôi, các tế bào gốc phôi có tính toàn năng, có khả năng phân chia và biệt
hóa thành các mô, cơ quan và cả cơ thể.
Câu hỏi 1: Em hãy cho ví dụ để chứng minh công nghệ tế
bào đã thay đổi nền nông nghiệp của toàn thế giới.
Trả lời:
- Nhờ ứng dụng công nghệ tế bào, người ta đã tạo được nhiều giống
vật nuôi, cây trồng có năng suất cao, phẩm chất tốt, có khả năng chịu hạn, chịu
rét, kháng sâu bệnh,...
+ Ví dụ:Giống lúa DR2, giống khoai tây sạch bệnh,...
Câu hỏi 2: Ngoài nông nghiệp, công nghệ tế bào còn có vai trò trong những
lĩnh vực nào khác? Cho ví dụ.
Trả lời:
- Ngoài nông nghiệp, công nghệ tế bào còn có vai trò trong
các lĩnh vực như công nghiệp thực phẩm, dược liệu, y học,…
- Ví dụ: Sản xuất các chế phẩm enzyme hoặc chất có hoạt tính sinh học trên quy mô công nghiệp, dựa trên quá trình nuôi cấy in vitro nhằm tăng sinh khối tế bào.
I. Cơ sở khoa học của công nghệ tế bào
Câu hỏi 3: Hãy chứng minh mỗi tế bào đã chuyên hóa đều
chứa một lượng thông tin di truyền tương đương với lượng thông tin di truyền của
một cơ thể trưởng thành.
Trả lời:
- Ở sinh vật đa bào, tất cả các tế bào đều bắt nguồn từ một tế
bào duy nhất là hợp tử. Sau khi được hình thành, hợp tử nguyên phân cho ra các
tế bào con, các tế bào này biệt hóa tạo thành các loại tế bào khác nhau trong
cơ thể. Do các tế bào được tạo ra từ quá trình nguyên phân nên có bộ nhiễm sắc
thể giống như hợp tử ban đầu
Luyện tập: Hãy tìm một số
ví dụ để chứng minh các tế bào khi đi vào các con đường biệt hóa khác nhau sẽ
có chức năng khác nhau.
Trả lời:
Một số ví dụ chứng minh các tế bào khi đi vào các con đường
biệt hóa khác nhau sẽ có chức năng khác nhau:
- Ở thực vật: Tế bào phôi có thể biệt hóa thành
các loại tế bào khác nhau như tế bào biểu bì rễ hình thành lông
hút để hút nước và muối khoáng, tế bào mạch gỗ và mạch rây để
vận chuyển các chất, tế bào hạt đậu hình thành nên khí khổng thực
hiện quá trình thoát hơi nước và trao đổi khí,…
- Ở động vật: Tế bào phôi động vật biệt hóa thành các
loại tế bào khác nhau như tế bào hồng cầu có chức năng vận chuyển O2 và
CO2, tế bào cơ có chức năng tham gia vào sự vận động của cơ thể, tế bào cơ
tim tham gia vào sự co bóp của tim,…
Câu hỏi 4: Thế nào là quá trình phản biệt hóa của tế bào?
Quá trình này có ý nghĩa gì trong công nghệ tế bào thực vật?
Trả lời:
- Phản biện hóa là quá trình một tế bào đã chuyên hóa cũng có
khả năng quay trở lại trạng thái của tế bào đã phôi trong những điều kiện nhất
định để thực hiện quá trình phân chia tế bào. Trong công nghệ tế bào thực vật,
nhờ điều khiển được quá trình phản biệt hóa của tế bào mà người ta có thể dùng
một loại mô bất kì để tái tạo thành cơ thể hoàn chỉnh.
Câu hỏi 5: Tại sao trong công nghệ tế bào thực vật, người ta có thể dùng một loại
mô bất kì để tái tạo thành cơ thể hoàn chỉnh?
Trả lời:
- Trong công nghệ tế bào thực vật, có thể dùng một loại mô bất
kì để tái tạo thành cơ thể hoàn chỉnh vì: Mỗi tế bào thực vật đều có tính toàn
năng, có thể phân chia và biệt hóa thành cơ thể hoàn chỉnh.
Câu hỏi 6: Sự biệt hóa ở tế bào động vật dựa trên những
cơ sở nào?
Trả lời:
- Sự biệt hóa ở tế bào động vật dựa trên việc biểu hiện các
gene đặc thù. ự biểu hiện của các gene khác nhau ở các tế bào khác nhau được
“chỉ dẫn” bởi các nguồn thông tin khác nhau.
Câu hỏi 7: Ở giai đoạn phôi gồm hai tế bào thì hai tế bào này có biểu hiện gene
giống nhau không? Giải thích. Nguyên nhân nào dẫn đến hiện tượng trên?
Trả lời:
- Ở giai đoạn phôi gồm hai tế bào thì hai tế bào này có biểu
hiện gene không giống nhau.
- Giải thích: Hai tế bào này có sự biểu hiện gene
không giống nhau vì mỗi tế bào chứa những phân tử điều hòa biểu hiện
gene khác nhau.
- Nguyên nhân là do sự phân chia không đồng đều của tế
bào chất: Các phân tử điều hòa biểu hiện gene nằm trong tế bào chất của trứng
chưa thụ tinh được phân bố không đồng đều cho các tế bào con dẫn đến
sự kích thích hoạt động cho các gene khác nhau đặc trưng cho từng
loại tế bào.
Câu hỏi 8: Trong sự cảm ứng, bằng cách nào để các tế
bào lân cận thay đổi sự biểu hiện gene của chúng?
Trả lời:
- Các tế bào tiết ra các phân tử tín hiệu và truyền các phân tử
này vào các tế ào lân cận. Sau đó, các phân tử tín hiệu tác động đến các gene cần
thiết.
Luyện tập: Điều gì sẽ xảy
ra nếu sự truyền tín hiệu diễn ra không chính xác trong quá trình phát triển
phôi ?
Trả lời:
- Trong quá trình phát triển phôi, nếu sự truyền tín
hiệu không chính xác có thể ảnh hưởng đến quá trình biệt hóa tế
bào, làm cho tế bào không thực hiện được chức năng do thiếu bào quan,
ảnh hưởng đến sự phát sinh hình thái của các cơ quan hoặc cơ quan
nằm không đúng vị trí,… hậu quả là cơ thể phát triển không bình
thường, giảm sức sống, thậm chí gây chết.
II. Triển vọng của công nghệ tế bào trong tương lai
Câu hỏi 9: Trong tương lai công nghệ tế bào có thể giúp
tái sinh những loài vật đã bị tuyệt chủng không? Tại sao?
Trả lời:
- Công nghệ tế bào trong tương lai có thể giúp tái sinh các
loài sinh vật đã bị tuyệt chủng vì từ những mẫu mô hay tế bào còn lại, người ta
có thể đem nuôi cấy trong môi trường thích hợp và cho phát triển thành cá thể mới.
Ngoài ra, có thể dùng phương pháp thụ tinh nhân tạo từ tinh trùng và trứng (đã
được cất giữ trong môi trường thích hợp) để tạo nên cá thể mới.
Vận dụng: Nếu trong tương
lai em là một nhà khoa học, em sẽ ứng dụng công nghệ tế bào để tạo ra sản phẩm
gì nhằm phục vụ cho đời sống con người? Tại sao em lại có lựa chọn đó?
Trả lời:
- Học sinh đề ra ý tưởng ứng dụng công nghệ tế bào
và phân tích hiệu quả của ý tưởng đó: Tên ý tưởng, sản phẩm; lĩnh
vực, phạm vi ứng dụng; đối tượng nghiên cứu; phương pháp, quy trình
thực hiện; hiệu quả mang lại.
- Câu trả lời tham khảo: Nếu em là một nhà khoa học trong tương lai, em sẽ ứng dụng công nghệ tế bào để tạo ra các mô, cơ quan, tạng,… dùng trong chữa bệnh ở người. Sở dĩ em lựa chọn ứng dụng này vì việc ghép các mô, cơ quan, tạng tạo ra từ chính những tế bào của cơ thể người bệnh sẽ giúp người bệnh không phải chờ đợi nguồn tạng phù hợp, hạn chế phản ứng miễn dịch đào thải sau ghép, đem lại hiệu quả điều trị cao hơn. Đồng thời, nếu điều này thực hiện được cũng sẽ ngăn chặn được tình trạng buôn bán nội tạng người đang ngày càng trở nên phức tạp trong đời sống hiện nay.
Bài tập
Bài tập 1: Các tiêu chí nào mà sản phẩm tạo thành từ
công nghệ tế bào đang hướng đến trong giai đoạn hiện nay?
A. Giá thành rẻ và chất lượng cao.
B. Giá thành rẻ và chất lượng trung bình.
C. Chất lượng cao thân thiện với môi trường.
D. Chất lượng và số lượng đều cao.
Chọn đáp án A, C.
- Tiêu chí mà sản phẩm tạo thành từ công nghệ tế bào đang hướng
đến trong giai đoạn hiện nay:
+ Giá thành rẻ và chất lượng cao.
+ Chất lượng cao thân thiện với môi trường.
Bài tập 2: Tại sao việc ứng dụng
công nghệ tế bào góp phần đảm bảo an ninh lương thực trên thế giới?
Trả lời:
Ứng dụng công nghệ tế bào góp phần đảm bảo an ninh lương thực
trên thế giới vì: Nhờ ứng dụng công nghệ tế bào đã tạo ra nhiều loại
vật nuôi, cây trồng có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, sạch
bệnh,… cung cấp đầy đủ nhu cầu về lương thực, thực phẩm cho con người trong
tình hình gia tăng dân số như hiện nay.
Bài tập 3: Trong tương lai, việc ứng dụng công nghệ tế
bào sẽ mở ra cơ hội phát triển cho những ngành nghề nào? Giải thích.
Trả lời:
- Việc ứng dụng công nghệ tế bào sẽ mở ra cơ hội phát triển
cho những ngành nghề sau:
+ Y học: Tạo ra các chế phẩm sinh học, các chất có hoạt tính
sinh học dùng trong chẩn đoán bệnh, chữa bệnh; Tạo các mô, cơ quan để thay thế
cho người bệnh.
+ Công nghiệp thực phẩm: Tạo ra các loại thức ăn giàu dinh dưỡng
cho gia súc, gia cầm,...
+ Các ngành liên quan đến quản lí: Quản lí dự án, quản lí cơ sở nghiên cứu về công nghệ tế bào,..