Bài 16: Công nghệ tế bào - Sinh học 10 Cánh diều

 

CHỦ ĐỀ 8: CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

BÀI 16. CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

I. Công nghệ tế bào

- Công nghệ tế bào là một lĩnh vực của công nghệ sinh học, bao gồm các quy trình kỹ thuật chọn tạo và nuôi cấy tế bào, mô trong ống nghiệm (in vitro) nhằm duy trì và tăng sinh tế bào, mô; từ đó sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người.

- Công nghệ tế bào được phát triển dựa trên nền tảng kết hợp của một số lĩnh vực như sinh học tế bào, sinh học phân tử,...

- Công nghệ tế bào bao gồm công nghệ tế bào thực vật và công nghệ tế bào động vật.

II. Nguyên lý công nghệ tế bào

Tính toàn năng của tế bào là khả năng một tế bào phân chia, phát triển thành mô, cơ quan, cơ thể hoàn chỉnh trong môi trường thích hợp.

Biệt hóa là quá trình một tế bào biến đổi thành một loại tế bào mới, có tính chuyên hóa về cấu trúc và chức năng; từ đó phân hóa thành các mô, cơ quan đặc thù trong cơ thể.

Phản biệt hóa là quá trình kích hoạt tế bào đã biệt hóa thành tế bào mới giảm hoặc không còn tính chuyên hóa về cấu trúc và chức năng.

III. Một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật

1. Nhân nhanh các giống cây trồng

- Công nghệ tế bào thực vật được ứng dụng để nhân nhanh các giống cây trồng (vi nhân giống), đặc biệt là các giống quý hiếm như các cây dược liệu, cây gỗ quý, cây thuộc loài nằm trong danh sách đỏ (ví dụ: lan kim tuyến, sâm ngọc linh, ...). Từ mảnh lá, thân, rễ, ... của cây mẹ, trải qua giai đoạn phản biệt hóa, công nghệ nhân giống in vitro đã tạo ra mô sẹo, từ đó phát triển thành nhiều cây con.

Vi nhân giống cũng là quy trình để tạo ra các giống cây sạch bệnh virus (kĩ thuật nuôi cấy mô phân sinh, tạo hạt giống nhân tạo) và tạo ra nguyên liệu khởi đầu cho các quy trình nuôi dịch huyền phù tế bào động vật, chuyển gene vào tế bào thực vật.

2. Tạo giống cây trồng mới

- Bằng kỹ thuật dung hợp tế bào trần (là kĩ thuật loại bỏ thành tế bào và lai giữa các tế bào cùng loài hoặc khác loài). Tế bào lai được tạo ra sẽ được tiếp tục nuôi cấy in vitro để tạo giống cây lai, mang các đặc tính tốt của hai dòng tế bào ban đầu.

 

© Jonas Ingold (LID), WikiCommon, Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

 

- Dung hợp dòng tế bào trần đơn bội (n) với dòng tế bào trần lưỡng bội (2n) cùng loài được sử dụng trong tạo các giống cây tam bội (3n) không hạt (ví dụ: dưa hấu không hạt, bưởi và cam không hạt, ...).

- Chuyển các gene kháng sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ hoặc các gene hỗ trợ nâng cao chất lượng cây trồng đã được thực hiện trên cây đậu tương, khoai tây, ngô, bông, ...

- Gene quy định protein kháng nguyên của một số bệnh virus trên động vật nuôi (ví dụ: Kháng nguyên H5N1, H3N1, ... gây bệnh cúm gia cầm) cũng được chuyển vào một số loại cây. Các gene này tổng hợp các protein kháng nguyên trong các cây được chuyển gene, từ đó sản xuất vaccine ăn được (sản phẩm có chứa kháng nguyên của vi sinh vật gây bệnh, gây kích thích miễn dịch khi ăn vào).

3. Sản xuất các chất có hoạt tính sinh học trong tế bào thực vật: Cho phép sản xuất các chất có hoạt tính sinh học từ các dòng tế bào tự nhiên của các cây dược liệu hoặc từ dòng tế bào thực vật mang gene tái tổ hợp. Ví dụ: một số vaccine ăn được, hormone sinh trưởng của thực vật và động vật.

© VJST.vn

 

IV. Một số thành tựu của công nghệ tế bào động vật

1. Tạo mô, cơ quan thay thế

Nuôi cấy và biệt hóa tế bào gốc thành tế bào mỡ dùng trong công nghệ thẩm mĩ; tế bào cơ, tế bào sụn và nguyên bào xương dùng trong điều trị nhiều bệnh tổn thương tim mạch, thoái hóa xương, khớp, các bệnh viêm nhiễm, ...

Ngân hàng tế bào gốc cuống rốn cũng đã được thành lập ở nhiều quốc gia nhằm lưu trữ các tế bào gốc để điều trị bệnh.

Công nghệ phản biệt hóa tế bào sinh dưỡng thành tế bào gốc đã mở ra triển vọng tái tạo các mô tự thân nhằm thay thế mô bị tổn thương.

Trong tương lai, người ta mong muốn tạo ra các dòng tế bào gốc để biệt hóa thành các dòng tế bào máu, tế bào thần kinh, thành mạch máu, ... giúp điều trị nhiều bệnh như tổn thương tủy sống, thoái hóa điểm vàng do lão hóa, tiểu đường, các bệnh tim mạch và bệnh Parkinson, ...

2. Tạo dòng tế bào và động vật chuyển gene

Một số gene quy định tổng hợp các chất như hormone sinh trưởng, các kháng thể, kháng nguyên, interferon, ... được chuyển vào tế bào động vật, tạo ra các dòng tế bào và động vật chuyển gene ứng dụng trong sản xuất thuốc, vaccine.

Công nghệ tế bào gốc cũng cho phép dễ dàng chuyển gene và sàng lọc tạo nên các dòng tế bào và động vật chuyển gene làm mô hình cho các nghiên cứu bệnh học và sàng lọc thuốc. Ví dụ: Các nghiên cứu sàng lọc thuốc chữa bệnh hoại tử gan, thận, bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, ...

3. Nhân bản vô tính ở động vật

Nhân bản vô tính ở động vật là quá trình tạo ra các tế bào hoặc nhiều cá thể hoàn toàn giống nhau về mặt di truyền từ một hoặc một số tế bào sinh dưỡng ban đầu.

Dòng tế bào gốc phôi tạo ra từ nhân bản vô tính được ứng dụng trong nuôi cấy in vitro tạo mô, cơ quan thay thế để điều trị bệnh hoặc làm mô hình sàng lọc thuốc.

 

PHẦN CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM

Câu 1. Trong công nghệ tế bào, người ta dùng tác nhân nào để kích thích mô sẹo phân hóa thành cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh?

A. Tia tử ngoại.
B. Tia hồng ngoại.
C. Tia X.
D. Hoocmôn sinh trưởng.

Câu 2. Hình bên mô tả kỹ thuật gì ?

A. Nuôi cấy mô thực vật.
B. Cấy truyền phôi.
C. Nuôi cấy mô động vật.
D. Lai tế bào sinh dưỡng.

Câu 3. Để nhân giống vô tính ở cây trồng, người ta thường sử dụng mô giống được lấy từ bộ phận nào của cây?

A. Đỉnh sinh trưởng.
B. Bộ phận rễ.
C. Bộ phận thân.
D. Cành lá.

Câu 4. Trong công đoạn của công nghệ tế bào, người ta tách tế bào hoặc mô từ cơ thể rồi mang nuôi cấy trong môi trường nhân tạo để tạo

A. Cơ thể hoàn chỉnh.
B. Cơ quan hoàn chỉnh.
C. Mô sẹo.
D. Mô hoàn chỉnh.

Câu 5. Hình bên mô tả kỹ thuật gì ?

A. Nuôi cấy mô thực vật.
B. Cấy truyền phôi.
C. Nhân bản vô tính động vật.
D. Lai tế bào sinh dưỡng.

Câu 6. Trong ứng dụng di truyền học, Đôli là sản phẩm của phương pháp?

A. Gây đột biến.
B. Sinh sản hữu tính.
C. Nhân bản vô tính.
D. Biến dị tổ hợp.

Câu 7. Mô sẹo là mô

A. Gồm nhiều tế bào đã biệt hóa và có khả năng sinh trưởng mạnh.

B. Gồm nhiều tế bào chưa biệt hóa và có khả năng sinh trưởng mạnh.

C. Gồm nhiều tế bào chưa biệt hóa và có kiểu gen tốt.

D. Gồm nhiều tế bào đã biệt hóa và có kiểu gen tốt.

Câu 8. Trong môi trường dinh dưỡng đặc dùng để nuôi cấy mô sẹo ở hoạt động nhân giống vô tính thực vật, người ta bổ sung vào đó chất nào dưới đây?

A. Chất kháng thể.
B. Hoocmôn sinh trưởng.
C. Vitamin.
D. Enzym.

Câu 9. Hình bên mô tả kỹ thuật gì ?

A. Nuôi cấy mô thực vật.
B. Cấy truyền phôi.
C. Nhân bản vô tính động vật.
D. Lai tế bào sinh dưỡng.

Câu 10. Hãy chọn câu sai trong các câu: Ý nghĩa của việc ứng dụng nhân giống vô tính trong ống nghiệm ở cây trồng là gì?

A. Giúp nhân nhanh giống cây trồng đáp ứng yêu cầu của sản xuất.
B. Giúp tạo ra giống có nhiều ưu điểm như sạch nấm bệnh, đồng đều về đặc tính của giống gốc...
C. Giúp tạo ra nhiều biến dị tốt.
D. Giúp bảo tồn một số nguồn gen thực vật quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng.

Câu 11. Nhân bản vô tính ở động vật đã có những triển vọng như thế nào?

A. Nhân nhanh nguồn gen động vật quý hiếm có nguy cơ bị tuyệt chủng và nhân nhanh giống vật nuôi nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất.
B. Tạo ra giống vật nuôi mới có nhiều đặc tính quý.
C. Tạo ra cơ quan nội tạng từ các tế bào động vật đã được chuyển gen người.
D. Tạo ra giống có năng suất cao, miễn dịch tốt.

Câu 12. Ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc mô để tạo ra cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh được gọi là gì?

A. Công nghệ tế bào.
B. Công nghệ sinh học.
C. Công nghệ gen.
D. Kĩ thuật gen.

PHẦN CÂU HỎI NGẮN

Câu 1. Trong số những kĩ thuật sau đây: nhân bản vô tính, liệu pháp tế bào gốc, lai tế bào sinh dưỡng, kĩ thuật cấy truyền phôi, nuôi cấy hạt phấn, có bao nhiêu phương pháp thuộc công nghệ tế bào động vật?

Đáp án là: 3 (Nhân bản vô tính, liệu pháp tế bào gốc, kỹ thuật cấy truyền phôi).

Câu 2. Người ta tiến hành cấy truyền một phôi bò có kiểu gene AABB thành 10 phôi và nuôi cấy sau đó truyền vào tử cung 10 cá thể có kiểu gene aabb để mang thai hộ. Kết quả sinh được bao nhiêu bò con có kiểu gene AABB?

Đáp án: 10

Câu 3. Người ta tiến hành nuôi cấy mô cây phong lan có kiểu gene AABBdd thành 1000 cây phong lan con. 1000 cây con này có bao nhiêu loại kiểu gen?

Đáp án: 1 (AABBdd)

Câu 4. Ở công nghệ tế bào thực vật, trong số các loại mô sau đây: Mô sẹo, mô phân sinh, mô phần vỏ, mô gỗ, có bao nhiêu loại mô người ta thường dùng để nuôi cấy đầu tiên?

Đáp án: 1 (Mô phân sinh)

Câu 5. Trong công nghệ tế bào thực vật, cho các thành phần sau: hormone, vitamin, enzyme, kháng sinh. Có bao nhiêu thành phần đặc biệt người ta thường bổ sung trong môi trường dinh dưỡng?

Đáp án: 2 (Hormone và kháng sinh)

Câu 6. Trong số các loại cây sau đây: Cây keo lai, bạch đàn, thông, tùng, trầm hương, cây cà phê, cây cam, cây bưởi. Các loại cây lâm nghiệp nào thường được nhân giống bằng nuôi cấy mô?

Đáp án: 4 (Cây keo lai, bạch đàn, thông, trầm hương)

Câu 7. Tiến hành lai tế bào sinh dưỡng của loài cây A có kiểu gene AAbb với tế bào sinh dưỡng của loài cây B có kiểu gene HHmm tạo ra tế bào lai. Nuôi cấy tế bào lai trong điều kiện thích hợp sẽ phát triển thành cây hoàn chỉnh. Cây lai này có chứa bao nhiêu cặp gene đồng hợp?

Đáp án: 4

Câu 8. Trong số các loại tế bào gốc sau đây: tế bào gốc vạn năng, tế bào gốc đa năng, tế bào gốc trưởng thành, tế bào gốc đa cảm ứng. Có bao nhiêu loại tế bào gốc có nguồn gốc từ phôi sớm và có thể phân chia và biệt hoá thành tất cả các loại tế bào trong cơ thể, trừ nhau thai?

Đáp án: 1 (Tế bào gốc vạn năng)

Câu 9. Có bao nhiêu ý nghĩa và đặc điểm khi nói về nhân bản vô tính ở động vật?

(1) Nhân giống nhanh, bảo tồn các loài động vật quý hiếm.
(2) Tạo ra cá thể mới từ một tế bào mà không cần qua sinh sản hữu tính.
(3) Tạo ra các loài động vật biến đổi gene, thay thế các gene bệnh.
(4) Tạo ra các cá thể đồng nhất về kiểu gene mong muốn.

Đáp án: 3 (1, 2 và 4)

PHẦN TRẮC NGHIỆM MỆNH ĐỀ ĐÚNG SAI

Câu 1. Mỗi nhận định sau là đúng hay sai khi nói về ý nghĩa của việc ứng dụng nhân giống vô tính trong ống nghiệm ở cây trồng?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Giúp tạo ra giống có nhiều ưu điểm như sạch nấm bệnh, đồng đều về đặc tính của giống gốc.	✓
b. Giúp bảo tồn một số nguồn gen thực vật quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng.	✓
c. Giúp nhân nhanh giống cây trồng đáp ứng yêu cầu của sản xuất.	✓
d. Giúp tạo ra nhiều biến dị tốt.		✓

Câu 2. Khi nói về phương pháp cấy truyền phôi ở động vật. Mỗi nhận định sau đây là đúng hay sai?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Từ một phôi ban đầu được phân cắt thành nhiều phôi sau đó cấy vào cơ quan sinh sản của những con cái khác nhau.	✓
b. Các phôi được phân cắt trước khi cấy vào cơ quan sinh sản của các cá thể cái phải được nuôi dưỡng trong môi trường dinh dưỡng xác định.	✓
c. Phối hợp hai hay nhiều phôi để tạo thành thể khảm hoặc làm biến đổi thành phần của phôi khi mới phát triển.
d. Tạo ra một số lượng lớn cá thể đực và cái trong thời gian ngắn từ 1-phôi ban đầu.

 

Câu 3. Mỗi nhận định sau là đúng hay sai khi nói về ưu điểm của việc ứng dụng nhân giống vô tính trong ống nghiệm ở cây trồng?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Chủ động công việc tạo các giống cây trồng từ phòng thí nghiệm.
b. Tạo ra một số lượng cây giống sạch bệnh trong thời gian ngắn.
c. Giảm bớt được khâu bảo quản giống trước khi sản xuất.
d. Vận chuyển giống đi xa được dễ dàng khi sản xuất.

 

Câu 4. Mỗi nhận định sau nói về nhân bản vô tính. Nhận định nào đúng, nhận định nào sai?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Ở Việt Nam đã nhân bản vô tính thành công đối với cá trạch.	✓
b. Nhân bản vô tính không làm giảm tuổi thọ của động vật được nhân bản.		✓
c. Nhân bản vô tính giúp tăng nhanh số lượng cá thể từ một mô sẹo ban đầu ở thực vật.		✓
d. Nhân bản vô tính mở ra triển vọng nhân nhanh nguồn gen động vật quý hiếm có nguy cơ tuyệt diệt.	✓

Câu 5. Sơ đồ dưới đây mô tả một kỹ thuật trong công nghệ tế bào thực vật được sử dụng để sản xuất cà rốt, mỗi nhận định sau là đúng hay sai?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Những cây mới được hình thành dựa trên cơ sở của quá trình giảm phân và thụ tinh.		✓
b. Những cây mới có kiểu gen giống nhau và giống với cây ban đầu.	✓
c. Ứng dụng của phương pháp này là nhân nhanh giống hiện có.	✓
d. Có thể tạo số lượng lớn cây con sạch bệnh.	✓

Câu 6. Khi nói về thành tựu do ứng dụng công nghệ tế bào. Mỗi nhận định sau đây là đúng hay sai?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Tạo giống dâu tằm tam bội có năng suất tăng cao hơn so với dạng lưỡng bội bình thường.	✓
b. Tạo ra nhiều cá thể từ một phôi ban đầu.	✓
c. Nhân nhanh các giống cây quý hiếm đồng nhất về kiểu gen.	✓
d. Tạo ra giống Táo “má hồng” từ Táo Gia Lộc.

 

Câu 7. Mỗi nhận định sau là đúng hay sai khi nói về đặc điểm của cá thể tạo ra do nhân bản vô tính?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Có kiểu gen giống hệt cá thể cho nhân.
b. Mang các đặc điểm giống hệt cá thể mẹ đã mang thai và sinh ra nó.
c. Được sinh ra từ một tế bào xôma, không cần có sự tham gia của nhân tế bào sinh dục.
d. Thường có tuổi thọ ngắn hơn so với các cá thể cùng loài sinh ra bằng phương pháp tự nhiên.

 

Câu 8. Mỗi nhận định sau là đúng hay sai khi nói về phương pháp cấy truyền phôi ở động vật?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Phối hợp hai hay nhiều phôi để tạo thành thể khảm hoặc làm biến đổi thành phần của phôi khi mới phát triển.
b. Tạo ra các cá thể con đa dạng về kiểu gen và kiểu hình giúp thích nghi với các môi trường khác nhau.
c. Tạo ra một số lượng lớn cá thể giống nhau trong thời gian ngắn từ 1 phôi ban đầu.
d. Các phôi được phân cắt trước khi cấy vào cơ quan sinh sản của các cá thể cái, phải được nuôi dưỡng trong môi trường dinh dưỡng xác định.

 

Câu 9. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai khi nói về các thể được sinh ra bằng phương pháp nhân bản vô tính bằng kĩ thuật chuyển nhân?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Có kiểu gen trong nhân giống hệt cá thể cho nhân.
b. Thường có tuổi thọ ngắn hơn so với các cá thể cùng loài sinh ra bằng phương pháp tự nhiên.
c. Mang các đặc điểm giống hệt cá thể mẹ đã mang thai và sinh ra nó.
d. Được sinh ra từ một tế bào xôma, không cần có sự tham gia của nhân tế bào sinh dục.

 

Câu 10. Mỗi nhận định sau là đúng hay sai khi nói về nuôi cấy mô và tế bào thực vật?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Phương pháp nuôi cấy mô tiết kiệm được diện tích nhân giống.	✓
b. Phương pháp nuôi cấy mô được sử dụng để tạo nguồn biến dị tổ hợp.		✓
c. Phương pháp nuôi cấy mô có thể tạo ra số lượng cây trồng lớn trong một thời gian ngắn.	✓
d. Phương pháp nuôi cấy mô có thể bảo tồn được một số nguồn gen quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng.	✓

 

Câu 11. Cừu Dolly (05/07/1996) là động vật có vú đầu tiên được nhân bản vô tính trên thế giới. Quy trình nhân bản được mô tả như sau: Khi nói về quá trình nhân bản trên, mỗi nhận định sau đây Đúng hay Sai về kỹ thuật này?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Cừu (S) là cừu Dolly và tế bào Y là tế bào xoma.	✓
b. Sản phẩm của bước 5 là hợp tử.		S
c. Bước 7 là chuyển gen vào cừu cái mang thai hộ		S
d. Tế bào X là tế bào tuyến vú.	✓

 

Câu 12. Hình bên mô tả một kĩ thuật hiện đại trong ngành công nghệ sinh học hiện nay, mỗi nhận định sau đây Đúng hay Sai khi nói về kỹ thuật này?

Mệnh đề	Đúng	Sai
a. Công nghệ này là công nghệ DNA tái tổ hợp: 1-DNA thể cho, 2- DNA thể nhận, 3-DNA tái tổ hợp.
b. Để tạo ra (1) phải dùng enzim cắt hạn chế và đoạn gene này mã hóa các sản phẩm mang đặc tính mong muốn nhân lên một lượng lớn của động vật, thực vật, hoặc vi sinh vật.
c. Sau khi tạo ra sản phẩm (3), thường đưa vào vi khuẩn tại vi khuẩn thường nhân lên trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo đắt tiền và hiệu suất tổng hợp cao.
d. Sản phẩm (5) là 2 sản phẩm khác nhau.