Mở đầu trang 110 Sinh học 10: 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?
Lời giải:
- Công nghệ tế bào là ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc mô để tạo cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh để tạo ra một số 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.
Dừng lại và suy ngẫm (trang 112)
Câu hỏi 1 trang 112 Sinh học 10: Thế nào là công nghệ tế bào động vật? Nêu nguyên lí và một số thành tựu của công nghệ tế bào động vật.
Lời giải:
• Khái niệm công nghệ tế bào động vật: 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.
• Thành tựu của công nghệ tế bào động vật: Ba thành tựu nổi bật và có ý nghĩa lớn trong thực tiễn của công nghệ tế bào động vật là nhân bản vô tính vật nuôi, liệu pháp tế bào gốc, liệu pháp gene.
- Nhân bản vô tính 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.
+ Công nghệ nhân giống vô tính đã áp dụng thành công cho một số loài như ếch, bò, lợn, cừu, ngựa, lừa, mèo, chó, khỉ nhưng nổi bật nhất là nhân bản ở cừu Dolly năm 1996.
+ Công nghệ nhân giống vô tính không chỉ nhằm mục đích sinh sản tạo ra nhiều cá thể có cùng kiểu genne ưu việt mà chúng còn làm tăng sống lượng các thể của những loài có nguy cơ tuyệt chủng.
- 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:
+ Là phương pháp chữa bệnh di truyền nhờ thay thế gene bệnh bằng gene lành bằng cách: Nhân nuôi tế bào trong ống nghiệm, chỉnh sửa gen hoặc thay thế các gene bệnh của tế bào bằng gene lành → Sàng lọc các tế bào đã được chỉnh sửa gene và nhân bản trong ống nghiệm → Truyền các tế bào chỉnh sửa gene vào cơ thể bệnh nhân.
+ Liệu pháp thay thế gene chỉ sử dụng được cho người bệnh di truyền do hỏng một gene nhất định và tế bào bị bệnh phải thuộc loại tế bào liên tục phân chia trong suốt cuộc đời của bệnh nhân.
Câu hỏi 2 trang 112 Sinh học 10: 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?
Lời giải:
• Khái niệm tế bào gốc: Tế bào gốc là những tế bào có thể phân chia và biệt hóa thành thành loại tế ào khác nhau.
• Phân biệt các loại tế bào gốc:
+ 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 tế bào người và động vật mang lại nhiều 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.
Dừng lại và suy ngẫm (trang 114)
Câu hỏi 1 trang 114 Sinh học 10: Công nghệ tế bào thực vật là gì?
Lời giải:
- 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 trang 114 Sinh học 10: 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 trong những điều kiện như thế nào?
Lời giải:
- Nguyên lí của công nghệ tế bào thực vật: 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.
- 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 trong điều kiện vô trùng với đầy đủ chất dinh dưỡng cùng các loại 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 trang 114 Sinh học 10: Nêu một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật.
Lời giải:
Thành tựu của công nghệ tế bào thực vật được thể hiện chủ yếu trong 3 kĩ thuật là nuôi cấy mô tế bào, kĩ thuật lai tế bào sinh dưỡng và kĩ thuật nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh:
- 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.
- 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: 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.
Luyện tập và vận dụng (trang 114)
Câu 1 trang 114 Sinh học 10: 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 giải thích tại sao.
Lời giải:
- 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 2 trang 114 Sinh học 10: 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?
Lời giải:
- Lợi ích: Các cây con được tạo ra bằng phương pháp nuôi cấy mô có tính đồng nhất về mặt di truyền cao. Do đó, trong điều kiện thuận lợi, các cây phát triển nhanh, cho sản phẩm đồng đều về chất lượng. Ngoài ra, 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: Do các cây đều đồng nhất về mặt di truyền (tính đa dạng di truyền không cao) nên 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).
