Mở đầu
Câu hỏi Mở đầu SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 98): Các phương pháp lai tạo giống vật nuôi và cây trồng truyền thống tạo ra các cá thể con mang những đặc tính di truyền giống bố mẹ và những đặc điểm sai khác so với bố mẹ. Vậy, để tạo ra hàng loạt cây trồng từ một phần cơ thể (mô hoặc tế bào) và mang đặc điểm giống hệt cơ thể bố, mẹ thì người ta thường dùng phương pháp nào? Tại sao?
– Để tạo ra hàng loạt cây trồng từ một phần cơ thể (mô hoặc tế bào) và mang đặc điểm giống hệt cơ thể bố, mẹ thì người ta thường dùng phương pháp nuôi cấy tế bào thực vật vì phương pháp này dựa trên khả năng phân chia (nguyên phân) của tế bào để tạo ra sản phẩm là các dòng tế bào, cơ quan, cơ thể với số lượng lớn.
I. Công nghệ tế bào là gì?
1. Khái niệm công nghệ tế bào
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 98): Quan sát Hình 21.1 và 21.2, cho biết thế nào là công nghệ tế bào.
– Công nghệ tế bào là quy trình kĩ thuật ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc nuôi cấy mô trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh. Quá trình này dựa trên tính toàn năng, nguyên lí phân chia và biệt hóa của tế bào để tạo ra các sản phẩm là các dòng tế bào, mô, cơ quan, cơ thể với số lượng lớn.
Luyện tập: Nêu những thành tựu của công nghệ tế bào mà em biết.
Trả lời:
– Thành tựu của công nghệ tế bào thực vật:
+ Tạo ra cây có đặc tính tốt, có năng suất cao như có tính kháng sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ, các giống cây tam bội không hạt,…
+ Nhân giống các giống cây quý hiếm như các cây dược liệu, cây gỗ quý, cây thuộc loài nằm trong sách đỏ như cây sâm ngọc linh, đinh lăng, bạch đàn, keo,…
+ Sản xuất các chất có hoạt tính sinh học để sản xuất vaccine, hormone,…
– Thành tựu của công nghệ tế bào động vật:
+ Tạo mô, cơ quan thay thế như gan, tim,…
+ Tạo ra các động vật chuyển gene có hormone, kháng thể,… để sản xuất thuốc, vaccine.
+ Nhân bản vô tính thành công nhiều loài động vật như cừu, chó, mèo,…
+ Sử dụng công nghệ tế bào gốc để điều trị bệnh như nuôi cấy niêm mạc miệng của bệnh nhân thành kết mạc để chữa mắt, nuôi cấy tế bào mầm tinh trùng thành tinh trùng ở chuột mở ra triển vọng điều trị vô sinh ở nam,…
2. Nguyên lí hoạt động của công nghệ tế bào
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 99): Cơ sở khoa học của công nghệ tế bào là gì?Trả lời:
– Cơ sở của công nghệ tế bào:
+ Dựa trên tính toàn năng, khả năng biệt hóa và phản biệt hóa, khả năng phân chia và điều khiển sự biệt hóa bằng thành phần môi trường trong đó quan trọng nhất là hormone sinh trưởng.
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 99): Quan sát Hình 21.2 và 21.3, cho biết nguyên lí để thực hiện công nghệ tế bào là gì.
Trả lời:
- Công nghệ tế bào dựa trên nguyên lí về tính toàn năng của tế bào, khả năng biệt hoá và phản biệt hoá của tế bào.
Câu hỏi 4 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 99): Quan sát Hình 21.3 và 21.4, cho biết tính toàn năng của tế bào là gì. Tính toàn năng của tế bào thực vật và động vật giống hay khác nhau?
Trả lời:
– Tính toàn năng của tế bào là khả năng biệt hóa và phản biệt hóa của tế bào thành những loại tế bào khác nhau trong cơ thể.
– Ở động vật và thực vật, tính toàn năng của tế bào rất khác nhau. Tế bào động vật trưởng thành thường chỉ có thể hình thành những mô nhất định. Tế bào thực vật trưởng thành có thể phân chia và biệt hóa để hình thành cây hoàn chỉnh.
II. Công nghệ tế bào thực vật
Câu hỏi 5 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 100): Hãy cho biết mô sẹo có thể phát triển thành bộ phận nào của cây con?Trả lời:
– Mô sẹo là một nhóm tế bào chưa phân hóa, nhưng có khả năng phân chia, sinh trưởng nhanh. Chúng có thể phát triển thành tất cả các bộ phận của cây con (mô rễ, mô chồi mới) để tạo thành cây con hoàn chỉnh.
Câu hỏi 6 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 100): Trình bày tóm tắt quy trình thực hiện nhân giống cây trồng bằng công nghệ tế bào thực vật.
Trả lời:
* Quy trình thực hiện nhân giống cây trồng bằng công nghệ tế bào thực vật gồm 5 bước:
– Bước 1: Tách các mẫu mô từ cơ quan của cơ thể thực vật.
– Bước 2: Cho các mẫu mô nuôi cấy trong môi trường thích hợp để tạo mô sẹo.
– Bước 3: Bổ sung hormone kích thích sinh trưởng để kích thích mô sẹo phát triển thành cây con.
– Bước 4: Đem cây con chuyển sang trồng trong vườn ươm cho phát triển thành cây trưởng thành.
– Bước 5: Đem cây trưởng thành đi nuôi trồng ở môi trường thực địa.
III. Công nghệ tế bào động vật
1. Công nghệ tế bào động vật
Câu hỏi 7 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 101): Quan sát Hình 21.6 và trình bày quy trình thực hiện nhân bản vô tính vật nuôi.
Trả lời:
– Quy trình thực hiện nhân bản vô tính vật nuôi gồm 4 bước:
+ Bước 1: Xử lý các tế bào thực hiện nhân bản vô tính để tác động vào phôi đó trước khi cho vào tế bào nhận.
+ Bước 2: Dung hợp tế bào.
+ Bước 3: Cấy phôi đã chịu tác động vào tử cung của các động vật nhận phôi để các động vật này mang thai và sinh con.
+ Bước 4: Tạo cơ thể mới.
Câu hỏi 8 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 101): Quan sát Hình 21.7 và cho biết thế nào là cấy truyền phôi động vật.
– Cấy truyền phôi ở động vật là kĩ thuật chia cắt phôi động vật thành nhiều phôi rồi cấy các phôi này vào tử cung của các con cái khác nhau để tạo ra được nhiều con vật có kiểu gene giống nhau.
– Kĩ thuật cấy truyền phôi gồm 3 bước:
+ Bước 1: Tách lấy phôi từ động vật cho phôi.
+ Bước 2: Sử dụng các biện pháp tác động vào phôi trước khi chuyển vào cơ thể nhận.
+ Bước 3: Cấy phôi đã chịu tác động vào tử cung của động vật để các động vật này mang thai và sinh con.
Câu hỏi 9 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 21 (trang 101): Trình bày sơ đồ quy trình cấy truyền phôi động vật.
Trả lời:
– Quy trình cấy truyền phôi động vật được thể hiện trên sơ đồ theo 3 bước.
2. Một số thành tựu của công nghệ tế bào động vật
Luyện tập: Trong thực tế, đã có những thành tựu công nghệ tế bào động vật nào được đưa vào ứng dụng và sản xuất?Trả lời:
* Những thành tựu công nghệ tế bào động vật nào được đưa vào ứng dụng và sản xuất:
– Sử dụng công nghệ tế bào gốc trong công nghệ thực phẩm, dược phẩm và mĩ phẩm,…
– Ghép da của bệnh nhân bị tổn thương da do bỏng từ một phần da ở chân, tay.
– Sử dụng công nghệ tế bào gốc trong y khoa: chữa mắt, chữa bỏng, chữa vô sinh hiếm muộn, điều trị ung thư,…
– Ghép nội tạng từ mô nội tạng lợn.
– Sản xuất trứng có khả năng chữa bệnh Wolman từ gà chuyển gene , sữa chữa bệnh suy giảm antithrombin alfa từ dê chuyển gene,…
– Sử dụng công nghệ tế bào động vật để bảo tồn các giống động vật quý hiếm và có khả năng phục hồi các nhóm động vật bị tuyệt chủng.
Vận dụng: Hãy tìm hiểu về một thành tựu của công nghệ tế bào thực vật hoặc động vật. Đánh giá tính hiệu quả của việc ứng dụng thành tựu đó trong đời sống.
Trả lời:
* Phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật: Là quá trình tách rời một bộ phận của thực vật, nuôi trong môi trường dinh dưỡng phù hợp, ở điều kiện vô trùng 100%, sau đó, mô tế bào ban đầu sẽ phát triển thành cây hoàn thiện.
– Cơ sở: Dựa trên tính toàn năng của tế bào
– Tính hiệu quả việc ứng dụng: Giúp người trồng có các loại giống cây trồng sạch bệnh, thu hoạch đồng loạt, chất lượng ổn định để xuất khẩu với số lượng lớn.
Bài tập
Bài tập 1: Vì sao tính toàn năng của tế bào là cơ sở để thực hiện công nghệ tế bào?Lời giải:
– Tính toàn năng của tế bào là cơ sở để thực hiện công nghệ tế bào vì dựa vào tính toàn năng của tế bào mà tế bào mới có thể phân chia để tạo ra số lượng lớn tế bào giống nhau rồi sau đó biệt hóa các tế bào này để tạo ra một cơ thể hoàn chỉnh với số lượng lớn một cách nhanh chóng.
Bài tập 2: Hãy phân tích các bước thực hiện quy trình nhân giống bằng công nghệ tế bào thực vật ở cà rốt và nhân bản cừu Dolly bằng công nghệ tế bào động vật.
Lời giải:
* Quy trình nhân giống bằng công nghệ tế bào thực vật ở cà rốt:
– Bước 1: Tách các mẫu mô từ củ cà rốt.
– Bước 2: Cho các mẫu mô nuôi cấy trong môi trường thích hợp để tạo mô sẹo.
– Bước 3: Bổ sung hormone kích thích sinh trưởng để kích thích mô sẹo phát triển thành cây con.
– Bước 4: Đem cây con chuyển sang trồng trong vườn ươm cho phát triển thành cây trưởng thành. Đây là giai đoạn cây được chuyển từ điều kiện vô trùng của phòng thí nghiệm ra ngoài tự nhiên, cần đáp ứng các yêu cầu đảm bảo cho cây phát triển tốt: che phủ cây bằng nilon, tưới phun sương, giá thể trồng cây có thể là đất mùn, mùn cưa,…
– Bước 5: Đem cây trưởng thành từ vườn ươm chuyển sang trồng trong môi trường thực địa.
* Quy trình nhân bản cừu Dolly bằng công nghệ tế bào động vật:
– Bước 1: Xử lý các tế bào: Lấy nhân từ tế bào tuyến vú của cừu A và loại nhân từ tế bào trứng của cừu B.
– Bước 2: Dung hợp tế bào: Đưa nhân của tế bào tuyến vú của cừu A vào tế bào đã loại nhân từ tế bào trứng của cừu B để tạo tế bào lai.
– Bước 3: Nuôi cấy tế bào lai: Nuôi các tế bào lai ở môi trường có dinh dưỡng và nhiệt độ thích hợp để tạo ra phôi.
– Bước 4: Tạo cơ thể mới: Chuyển phôi vào cừu C để phôi được phát triển thành cơ thể cừu mới
Bài tập 3: Sưu tầm hình ảnh và thông tin trên sách, báo,... về các phương pháp tạo giống bằng công nghệ tế bào thực vật (như nuôi cấy hạt phấn, dung hợp tế bào trần...) và chia sẻ với bạn.
Lời giải:
* Nuôi cấy hạt phấn:
– Là phương pháp nuôi tế bào đơn bội (hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh) trong ống nghiệm tạo nên mô đơn bội, sau đó xử lí hoá chất consixin gây lưỡng bội hoá rồi cho mọc thành cây lưỡng bội hoàn chỉnh.
– Kết quả: tạo dòng thuần về tất cả các gen.
– Là phương pháp dung hợp tế bào trần (tế bào đã được loại bỏ thành tế bào) của 2 cây lưỡng bội thuộc hai loài khác nhau tạo ra tế bào lai rồi nuôi cấy tế bào lai trong môi trường đặc biệt cho chúng phân chia và tái sinh thành cây lai.
– Kết quả: tạo cây lai mang đặc tính của hai loài khác nhau mà phương pháp lai thông thường không thể tạo ra được.
Lời giải:
– Giống nhau:
+ Đều giúp nhân nhanh các giống động vật quý hiếm, sinh sản ít.
+ Đều có giai đoạn được nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng để tạo phôi.
+ Đều cần có cơ thể cái mang thai.
+ Đều cần có cơ thể cho vật chất di truyền.
– Khác nhau:
