Câu hỏi Mở đầu: Các con chó trong Hình 3.1 là ba trong số 49 chú chó con được tạo ra từ một chó mẹ có tên Miracle Mill (thuộc giống Chihuahua). Kỉ lục này đã được Viện Kỉ lục Thế giới ở Miami (Mỹ) ghi nhận vào ngày 28/6/2018. Tại sao các chú chó nhân bản này lại giống hệt nhau?
Trả lời:
- Các chú chó nhân bản này giống nhau vì:Các chú chó
này đều được tạo ra từ sự nguyên phân của tế bào soma ở
cùng một con chó mẹ. Do đó, các chú chó này đều có có vật chất
di truyền như nhau, kết quả dẫn đến sự biểu hiện của các tính trạng
là giống nhau.
I. Các giai đoạn chung của công nghệ tế bào động vật
Câu hỏi 1: Giai đoạn chuẩn bị trong nuôi cấy tế bào động
vật có gì khác so với nuôi cấy tế bào thực vật?
Trả lời:
- Giống: Đều gồm 3 bước:
+ Chuẩn bị: Mẫu nuôi, thiết bị, dụng cụ, hóa chất và môi trường
nuôi cấy. Giai đoạn chuẩn bị cần đảm bảo điều kiện vô trùng.
+ Nuôi cấy: Tùy theo mục đích mà có nhiều phương pháp nuôi cấy
khác nhau.
+ Thu nhận sản phẩm.
- Khác:
+ Giai đoạn chuẩn bị: Cần xử lí mẫu bằng enzyme để tách mô
thành tế bào đơn; loại bỏ các mô chết và phần thừa. Môi trường nuôi cấy tế bào
động vật phức tạp hơn nhiều so với nuôi cấy tế bào thực vật.
+ Giai đoạn nuôi cấy: Các phương pháp nuôi cấy tế bào thực vật
và tế bào động vật khác nhau.
Câu hỏi 2: Tại sao huyết thanh đóng vai trò quan trọng trong nuôi cấy tế bào động
vật?
Trả lời:
- Huyết thanh đóng vai trò quan trọng trong nuôi cấy tế bào động
vật vì huyết thanh đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các yếu tố tăng
trưởng, kết dính tế bào, hormone, chất hữu cơ và các khoáng chất, đồng
thời, huyết thanh còn kích thích sự phục hồi các mô bị tổn thương, chống
oxy hóa,…
Câu hỏi 3: Có những phương pháp nào được dùng để nuôi cấy
tế bào động vật?
Trả lời:
- Các phương pháp được dùng để nuôi cấy tế bào động vật: nuôi cấy sơ cấp, nuôi cấy thứ cấp, nuôi cấy tế bào trên giá thể 3D,...
Câu hỏi 4: Những sản phẩm thu được từ quá trình nuôi cấy tế bào động vật được
dùng để làm gì?
Trả lời:
- Những sản phẩm thu được từ quá trình nuôi cấy tế bào động vật có thể là sinh khối tế bào hoặc mẫu mô, cơ quan. Trong đó, sinh khối tế thông qua các giai đoạn xử lí được dùng để sản xuất kháng thể, vaccine, enzyme,...; các mẫu mô, cơ quan ở động vật sau khi thu nhận có thể được dùng để tiếp tục nghiên cứu sự phát triển của động vật, sự biểu hiện gene,… hoặc cấy ghép vào cơ thể.
II. Ứng dụng công nghệ tế bào động vật
Câu hỏi 5: Tại sao cấy truyền phôi lại cho các cá thể ở
đời con giống nhau về kiểu gen?
Trả lời:
- Trong cấy truyền phôi, phôi ban đầu được tách thành nhiều tế
bào rồi cho phát triển thành các phôi riêng lẻ, mỗi phôi phát triển thành một
cơ thể mới. Vì các cá thể con đều có nguồn gốc từ một phôi ban đầu nên chúng có
kiểu gene giống nhau.
Câu hỏi 6: Khi lựa chọn vật cho phôi và vật nhận phôi cần lưu ý những yếu tố nào?
Trả lời:
Những lưu ý khi lựa chọn vật cho phôi và vật nhận phôi:
- Chọn vật cho phôi: Cần lựa chọn những con cái cao sản,
mang các đặc tính tốt nhằm khai thác triệt để tiềm năng di truyền.
- Chọn vật nhận phôi: Cần phải đảm bảo các tiêu chuẩn như
không mang bệnh tật, sinh trưởng, phát triển bình thường, sinh lí sinh sản bình
thường để đảm bảo cho quá trình phát triển của phôi cũng như các
cá thể con được sinh ra bình thường.
Câu hỏi 7: Tại sao cần phải gây động dục cùng pha
ở động vật cho phôi và vật nhận phôi?
Trả lời:
- Gây động dục đồng pha ở cả vật cho phôi và vật nhận phôi để
đảm bảo các cá thể này có sự sinh chín sinh dục cùng lúc; vật cho phôi có khả
năng tạo trứng, còn vật nhận phôi có khả năng mang thai.
Câu hỏi 8: Kĩ thuật cấy truyền phôi động vật có những ưu điểm và hạn chế gì?
Trả lời:
- Ưu điểm của kĩ thuật cấy truyền phôi: Cho phép nhân nhanh
các giống có năng suất cao, có đặc tính quý hiếm vốn có khả năng
sinh sản tự nhiên chậm.
- Hạn chế:
+ Các con sinh ra có kiểu gene giống nhau nên dễ chết hàng
loạt nếu gặp điều kiện môi trường bất lợi, dẫn đến giảm năng suất và hiệu
quả kinh tế.
+ Đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao, máy móc thiết bị
hiện đại.
Câu hỏi 9: Quan sát Hình 3.6, cho biết các nhận định
đúng hay sai? giải thích.
a) Khi thực hiện chuyển nhân tế bào, nếu dùng nhân của tế
bào đã biệt hóa thì vẫn còn có khả năng điều khiển quá trình phát triển của
sinh vật.
b) Việc điều khiển sự phát triển của cơ thể sinh vật phụ thuộc
vào hệ gene nằm trong tế bào chất.
Trả lời:
a) Khi thực hiện chuyển nhân tế bào, nếu dùng nhân của tế
bào đã biệt hóa thì vẫn có khả năng điều khiển quá trình phát triển của sinh vật
→ Đúng, vì nhân tế bào chứa toàn bộ DNA mang thông tin quy định hầu hết các đặc
điểm của cơ thể.
b) Việc điều khiển sự phát triển của cơ thể sinh vật phụ thuộc
vào hệ gene nằm trong tế bào chất → Sai, do gene trong nhân điều khiển.
Câu hỏi 10: Cho biết nếu mỗi tế bào trong phôi ở giai đoạn bốn tế bào đã được biệt hóa hoàn toàn thì kết quả thí nghiệm ở nhánh trái của sơ đồ Hình 3.6 sẽ như thế nào. Giải thích.
Trả lời:
- Nếu mỗi tế bào trong phôi ở giai đoạn bốn tế bào đã được biệt
hóa hoàn toàn thì kết quả thí nghiệm ở nhánh trái của sơ đồ Hình 3.6 sẽ thu được
kết quả là không có tế bào trứng được chuyển nhân nào phát triển
thành nòng nọc do khả năng điều khiển quá trình phát triển giảm dần khi
mức độ biệt hóa của tế bào cho nhân ngày càng cao. Ngoài ra, có thể thu
được một số mô của nòng nọc khác nhau phụ thuộc vào nhân được cấy
truyền.
Câu hỏi 11: Vì sao các kết quả phân tích lại cho thấy
DNA của cừu Dolly không hoàn toàn giống với cừu cho nhân tế bào tuyến vú?
Trả lời:
- Do cừu Dolly được tạo ra từ tế bào chuyển nhân, trong đó, tế bào chất có nguồn gốc từ tế bào trứng còn nhân có nguồn gốc từ tế bào tuyến vú. Do đó, DNA ti thể của cừu Dolly có nguồn gốc từ cơ thể cho trứng - Hiện tượng di truyền ngoài nhân (di truyền tế bào chất).
Câu hỏi 12: Tại sao khi cừu Dolly được sáu tuổi nó lại mắc các bệnh thường chỉ có ở
những con cừu nhiều năm tuổi?
Trả lời:
- Cừu Dolly được sáu tuổi thì nó lại mắc các bệnh thường chỉ có ở những con cừu nhiều năm tuổi vì: Cừu Dolly nhận nhân từ tế bào tuyến vú đã được biệt hóa của con cừu đã nhiều năm tuổi.Do vậy, có thể việc tái lập trình hệ gene từ tế bào cho nhân đã diễn ra không hoàn hảo (một số gene có thể đã không được đóng/mở đúng thời điểm trong quá trình phát triển cá thể) dẫn đến các tế bào trong cơ thể của cừu Dolly đã là các tế bào của cừu nhiều năm tuổi.Điều này khiến cho cừu Dolly đã bắt đầu lão hóa sớm và phát sinh nhiều bệnh.
Câu hỏi 13: Việc nhân bản vô tính các loài động vật có
ý nghĩa gì?
Trả lời:
- Nhân bản vô tính nhằm nhân nhanh giống vật nuôi quý hiếm hoặc
tăng năng suất trong chăn nuôi. Kĩ thuật này còn cho phép tạo ra các giống vật
nuôi mang gene người, nhằm cung cấp cơ quan nội tạng thay thế, ghép nội quan
cho người bệnh mà không bị hệ miễn dịch của người thảo loại.
Luyện tập: Các cá thể động
vật được nhân bản vô tính thuộc cùng một loài không phải lúc nào cũng có hình dạng
và hành vi giống hệt nhau. Tại sao?
Trả lời:
- Các cá thể động vật được nhân bản vô tính thuộc cùng một
loài không phải lúc nào cũng có hình dạng và hành vi giống hệt nhau vì: Hình
dạng và hành vi của con vật ngoài sự quy định do gene nhân còn bị
ảnh hưởng bởi ảnh hưởng bởi gene trong tế bào chất và sự tác động của
môi trường sống.
Vận dụng: Theo quan điểm của em, có nên áp dụng
phương pháp nhân bản vô tính đối với con người không? Tại sao?
Trả lời:
- Theo em là không. Vì Tính nhân đạo và đạo đức trong khoa học
không cho phép tiến hành nghiên cứu và nhân bản trực tiếp trên cơ thể người.
III.Thành tựu của công nghệ tế bào động vật
Câu hỏi 14: Những thành tựu của công nghệ tế bào động vật đã mang đến những lợi
ích gì cho con người?
Trả lời:
Lợi ích của những thành tựu công nghệ tế bào động vật đối với
con người:
- Nhân nhanh các loài giống vật nuôi có năng suất
cao, phẩm chất tốt, có đặc tính di truyền ổn định mà không tốn
nhiều thời gian như lai hữu tính.
- Nhân nhanh các loài động vật quý hiếm, bảo vệ các
nguồn gene quý, phục hồi đa dạng sinh học.
- Mở ra tiềm năng ứng dụng trong y học để điều
trị các loại bệnh hiểm nghèo cho con người.
- Sự kết hợp giữa công nghệ gene và công nghệ
tế bào động vật giúp tạo ra nhiều loại chế phẩm sinh học để chữa
bệnh cho con người.
- Tạo ra những động vật chuyển gene có năng suất và
chất lượng cao để phục vụ cho nhu cầu của con người hoặc những động
vật chuyển gene có khả năng sản xuất thuốc cho con người.
Bài tập
Bài tập 1: Trong quá trình nhân bản vô tính cừu Dolly,
nếu như chuyển nhân của tế bào trứng (lấy từ cừu cái mặt trắng) thì kết quả sẽ
như thế nào? Giải thích.
Trả lời:
- Tế bào lai sẽ không phát triển thành phôi, không có cừu mới
được sinh ra vì chỉ có tế bào chất của tế bào trứng mới chứa chất dinh dưỡng
cũng như các phân tử cần thiết cho quá trình phát triển của phôi và biệt hóa tế
bào.
Bài tập 2: Các kĩ thuật viên
phòng thí nghiệm cần chuẩn bị những gì để hỗ trợ cho việc thực hiện thí nghiệm
nghiên cứu về công nghệ tế bào động vật?
Trả lời:
Để hỗ trợ việc thực hiện thí nghiệm nghiên cứu về công nghệ
tế bào động vật, các kĩ thuật viên phòng thí nghiệm cần:
- Chuẩn bị mẫu nuôi, thiết bị, dụng cụ, hóa chất và môi trường
nuôi cấy.
- Vệ sinh phòng thí nghiệm trước và sau khi sử dụng.
- Kiểm tra các thiết bị thường xuyên.
- Nâng cấp phần mềm máy tính thường xuyên.
Bài tập 3: Hãy phân tích sự ảnh hưởng của kĩ thuật cấy
truyền phôi động vật đến sự phát triển kinh tế - xã hội.
Trả lời:
- Kĩ thuật cấy truyền phôi động vật giúp tạo ra số lượng lớn
các giống vật nuôi trong thời gian ngắn, đảm bảo được nguồn cung cấp dồi dào
các sản phẩm thịt, trứng, sữa,...) cho các cơ sở sản xuất, nơi cung ứng hàng
hóa, cửa hàng,... Nhờ đó, đảm bảo được nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng,
đảm bảo an ninh lương thực, tăng sản lượng xuất khẩu góp phần phát triển kinh tế
- xã hội.
Bài tập 4: Theo em, trong
tương lai thành tựu nào của công nghệ tế bào sẽ có ảnh hưởng nhiều nhất đến đời
sống con người? Giải thích.
Trả lời:
- Tìm hiểu về những thành tựu của công nghệ tế
bào, học sinh tự trình bày quan điểm cá nhân và đưa ra các dẫn chứng
để chứng minh cho quan điểm của mình.
- Câu trả lời tham khảo: Theo em, trong tương lai, thành
tựu của công nghệ tế bào sẽ có ảnh hưởng nhiều nhất đến đời sống
con người chính là nhân bản vô tính ở động vật. Bởi vì, việc nhân
bản vô tính động vật có thể mở ra những bước tiến mới trong nhiều
lĩnh vực như chăn nuôi; nghiên cứu và điều trị các căn bệnh hiện nay
bằng liệu pháp nhân bản các tế bào gốc hay sản xuất các chế phẩm sinh
học,...