Mở đầu
Câu hỏi mở đầu SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 19 (trang 110): 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?
– 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: 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.
I. Công nghệ tế bào động vật
Dừng lại và suy ngẫm
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 19 (trang 112): Thế nào là công nghệ tế bào động vật? Nêu nguyên lí và một số thành tựu của công nghệ tế bào động vật.Trả lời:
– 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: 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.
* Một số thành tựu của công nghệ tế bào động vật
– Nhân bản vô tính vật nuôi:
+ Tạo ra những động vật nhân bản vô tính ở nhiều loài như: ếch, bò, lợn, cừu, ngựa, lừa, chó, mèo, khỉ 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.
– 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.
+ Ưu điểm của phương pháp này là cơ thể người sẽ không loại thải tế bào ghép nhưng để tránh vấn đề vi phạm đạo đức, các nhà khoa học đã tìm kiếm, nhân nuôi các loại tế bào gốc tách chiết từ các mô của người trưởng thành.
+ Liệu pháp tế bào gốc được kì vọng sẽ chữa được các bệnh Parkinson, bệnh tiểu đường type 1, người có cơ tim bị tổn thương do đột quỵ hay bị tổn thương các tế bào thần kinh, các bệnh ung thư. Đồng thời, thành tựu trong nuôi cấy các tế bào động vật cũng cho phép việc ứng dụng nghiên cứu phát triển thịt nhân tạo hoặc sản xuất các protein chữa bệnh cho người.
– Liệu pháp gene: chữa bệnh di truyền nhờ thay thế gene bệnh bằng gene lành.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 19 (trang 112): Tế bào gốc là gì? Phân biệt các loại tế bào gốc. Nuôi cấy các tế bào người và động vật trong ống nghiệm đem lại những lợi ích gì?
Trả lời:
– Tế bào gốc là những tế bào có thể phân chia và biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau.
* Các loại tế bào gốc
– Tế bào gốc được chia làm 2 loại:
+ Tế bào gốc phôi (tế bào gốc vạn năng): Có nguồn gốc từ phôi sớm của động vật, có thể phân chia và biệt hóa thành mọi loại tế bào của cơ thể trưởng thành.
+ Tế bào gốc trưởng thành (tế bào gốc đa tiềm năng): Có nguồn gốc từ các mô của cơ thể trưởng thành, chỉ có thể phân chia và biệt hóa thành một số loại tế bào nhất định của cơ thể.
– Nuôi cấy các tế bào người và động vật trong ống nghiệm đem lại lợi ích:
+ Mở ra triển vọng tạo ra tế bào, mô, cơ quan thay thế cho người bệnh mà không gặp trường hợp loại thải tế bào ghép vì nhân tế bào được cấy vào tế bào trứng là nhân của tế bào da người bệnh. Các tế bào được nhân dòng trong ống nghiệm là tế bào của người bệnh nhưng là tế bào khỏe mạnh.
+ Cho phép nghiên cứu và phát triển thịt nhân tạo làm thực phẩm cho con người.
+ Ứng dụng để sản xuất ra các protein chữa bệnh cho người.
+ Cho phép các nhà nghiên cứu phát triển thịt nhân tạo làm thực phẩm cho con người.
+ Từ các tế bào gốc ban đầu, nếu gặp điều kiện thuận lợi có thể phát triển thành các bộ phận, cơ quan khác của cơ thể. Do đó cũng mở ra tương lai tổng hợp nhân tạo và cung cấp nguồn thay thế cho cơ quan bị suy giảm chức năng ở người và động vật, khi cần thiết.
II. Công nghệ tế bào thực vật
Dừng lại và suy ngẫm
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 19 (trang 114): Công nghệ tế bào thực vật là gì?Trả lời:
- Khái niệm công nghệ tế bào thực vật: 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.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 19 (trang 114): Nêu nguyên lí công nghệ tế bào thực vật. Để cho các tế bào thực vật đã biệt hóa có thể phân chia và phát triển thành một cây hoàn chỉnh thì các nhà khoa học cần nuôi cấy tế bào trong những điều kiện như thế nào?
Trả lời:
– Nguyên lí của công nghệ tế bào thực vật là dùng môi trường dinh dưỡng có bổ sung các hormone thực vật thích hợp để tạo điều kiện cho các tế bào thực vật phân chia và biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau, từ đó hình thành nên các cây mới.
– Để cho các tế bào thực vật đã biệt hóa có thể phân chia và phát triển thành một cây hoàn chỉnh thì các nhà khoa học cần nuôi cấy tế bào trong những điều kiện môi trường dinh dưỡng có bổ sung các hormone thực vật với tỉ lệ thích hợp để nhằm đưa các tế bào biệt hóa về trạng thái chưa phân hóa tạo nên mô phân sinh (mô sẹo).
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 19 (trang 114): Nêu một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật.
Trả lời:
– Nuôi cấy mô tế bào: Phương pháp nuôi cấy mô đem lại nhiều thành tựu trong nông nghiệp cũng như lâm nghiệp như nhân nhanh với số lượng lớn 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 tạo ra giống cây biến đổi gene hay cây chuyển gen nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người.
+ Ví dụ: Nhân giống bằng nuôi cấy mô/ tế bào một số loại cây trồng có giá trị kinh tế cao như: hoa đồng tiền, chuối, dâu tây,…
– Lai tế bào sinh dưỡng: Giúp tạo ra giống mới mang đặc điểm của hai loài mà bằng phương pháp tạo giống thông thường không tạo ra được.
+ Ví dụ: Tạo ra cây pomato có khả năng ra quả như cà chua và ra củ như khoai tây.
– 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 hoá các mô đơn bội và nuôi cấy để tạo thành cây lưỡng bội hoàn chỉnh. Kĩ thuật này giúp 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.
+ Ví dụ: Ứng dụng nuôi cấy bao phấn và noãn ớt trong tạo dòng ớt thuần.
Luyện tập và Vận dụng
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 19 (trang 114): Khi đi ngang qua một cánh đồng trồng cây chuối, người ta có thể dễ dàng phát hiện ra đó có phải là những cây chuối nuôi cấy mô hay không. Em hãy giải thích tại sao?Trả lời:
- Khi đi ngang qua một cánh đồng trồng cây chuối, người ta có thể dễ dàng phát hiện ra đó có phải là những cây chuối nuôi cấy mô.
- Giải thích: Các cây con được tạo ra bằng phương nuôi cấy mô sẽ có tính đồng nhất về mặt di truyền. Do đó, trong cùng một điều kiện môi trường và chăm sóc, đặc điểm hình thái và sinh lí của các cây này sẽ biểu hiện đồng loạt giống nhau (đồng đều về chiều cao, kích thước lá, thời gian ra hoa tạo quả,…). Bởi vậy, căn cứ vào sự biểu hiện đồng loạt này có thể phát hiện ra đó là những cây chuối nuôi cấy mô.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 19 (trang 114): 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?
Trả lời:
– Lợi ích:
+ Có tính đồng nhất về mặt di truyền cao. Điều kiện thuận lợi, các cây phát triển nhanh, cho sản phẩm đồng đều về chất lượng.
+ Các cây con được tạo ra bằng phương pháp nuôi cấy mô thường sạch bệnh vừa giúp đảm bảo sự sinh trưởng, phát triển của cây vừa tiết kiệm chi phí chăm sóc.
– Rủi ro:
+ Không có tính đa dạng di truyền cao.
+ Nếu gặp một tác động bất lợi sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ các cây, dẫn đến hiện tượng “mất trắng” (thiệt hại nặng nề về mặt kinh tế).