Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
A. Lý thuyết trọng tâm
Công nghệ sinh học (CNSH) được ứng dụng trong phòng, trị bệnh cho vật nuôi ở hai lĩnh vực chính: sản xuất vaccine phòng bệnh và phát hiện sớm virus gây bệnh.
I. Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất vaccine phòng bệnh cho vật nuôi
1. Quy trình sản xuất vaccine DNA tái tổ hợp
Vaccine DNA tái tổ hợp là dạng vaccine được sản xuất bằng cách sử dụng các gene mã hoá kháng nguyên thiết yếu của vi sinh vật gây bệnh để tổng hợp ra các phân tử DNA tái tổ hợp. Các phân tử DNA tái tổ hợp này có khả năng kích thích cơ thể vật nuôi tạo ra kháng thể chống lại chính các vi sinh vật gây bệnh đó.
Quy trình sản xuất vaccine DNA tái tổ hợp gồm các bước cơ bản:
| Bước | Nội dung |
|---|---|
| Bước 1 | Từ virus hoặc vi khuẩn gây bệnh, tách lấy DNA chứa gene mã hoá kháng nguyên |
| Bước 2 | Sử dụng enzyme cắt (enzyme giới hạn) để cắt gene mã hoá kháng nguyên ra khỏi DNA của vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời, dùng enzyme cắt để mở vòng plasmid (thể truyền) |
| Bước 3 | Gắn gene mã hoá kháng nguyên vào plasmid đã mở vòng → tạo thành DNA tái tổ hợp |
| Bước 4 | Đưa DNA tái tổ hợp vào hệ thống biểu hiện (tế bào chủ) để sản xuất → thu được vaccine DNA |
| Bước 5 | Tiêm vaccine DNA tái tổ hợp cho vật nuôi → cơ thể vật nuôi tạo ra kháng thể chống lại vi sinh vật gây bệnh |
2. Ưu điểm của vaccine DNA tái tổ hợp
Các loại vaccine thông thường được sản xuất bằng cách sử dụng virus, vi khuẩn gây bệnh đã làm suy yếu hoặc bất hoạt, hoặc sử dụng protein của virus, vi khuẩn gây bệnh. Vì vậy, việc thiết kế và sản xuất các loại vaccine này thường tốn nhiều thời gian và gặp nhiều khó khăn. Một số trường hợp, vaccine có thể gây nguy hiểm cho vật nuôi được tiêm.
So sánh vaccine DNA tái tổ hợp với vaccine thông thường:
| Tiêu chí | Vaccine thông thường | Vaccine DNA tái tổ hợp |
|---|---|---|
| Nguyên liệu sản xuất | Virus/vi khuẩn suy yếu, bất hoạt hoặc protein của chúng | Chỉ sử dụng gene mã hoá kháng nguyên |
| Độ an toàn | Có thể gây nguy hiểm cho vật nuôi (do chứa mầm bệnh suy yếu) | An toàn cao vì không chứa toàn bộ mầm bệnh, không thể tạo ra bệnh |
| Khả năng miễn dịch | Kích hoạt một phần hệ miễn dịch | Kích hoạt tất cả các thành phần của hệ thống miễn dịch, bảo vệ cơ thể tốt hơn |
| Chi phí và quy mô | Tốn kém, khó sản xuất quy mô lớn | Ít tốn kém, đơn giản hơn, có thể sản xuất trên quy mô lớn |
| Khả năng đáp ứng dịch mới | Chậm, cần thời gian dài | Nhanh chóng – các nhà khoa học có thể tổng hợp các đoạn DNA nhân tạo, đáp ứng nhanh khi xuất hiện biến thể hoặc virus mới |
Mở rộng: Ngoài vaccine DNA tái tổ hợp, công nghệ sinh học còn được ứng dụng trong sản xuất vaccine ARN (mRNA). Nguyên lí tương tự nhưng thay vì dùng DNA, vaccine mRNA sử dụng phân tử RNA thông tin để kích thích cơ thể tạo kháng thể. Công nghệ này cũng đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất vaccine cho người (ví dụ: vaccine phòng COVID-19).
II. Ứng dụng công nghệ sinh học trong phát hiện sớm virus gây bệnh ở vật nuôi
1. Tại sao cần phát hiện sớm virus?
Bệnh do virus gây ra rất khó kiểm soát. Nếu không phát hiện sớm, bệnh có thể bùng phát thành dịch, gây thiệt hại lớn về kinh tế cho người chăn nuôi, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và gây ô nhiễm môi trường.
Hầu hết các virus sau khi xâm nhiễm vào cơ thể vật nuôi cần thời gian ủ bệnh (khoảng 2 – 3 ngày) để nhân lên đủ số lượng mới gây bệnh. Bằng các phương pháp truyền thống, chỉ có thể phát hiện được vật nuôi bị nhiễm virus sau thời gian ủ bệnh, khi đó virus đã nhân lên với số lượng lớn và có thể đã lây lan sang các vật nuôi khác, gây khó khăn cho việc phòng, trị bệnh.
Nhờ ứng dụng công nghệ sinh học, có thể phát hiện sớm (ngay sau khi virus xâm nhiễm vào vật nuôi), chính xác các virus gây bệnh. Nhờ đó nâng cao hiệu quả phòng, trị bệnh, hạn chế bùng phát thành dịch, giảm thiểu tổn thất cho người chăn nuôi.
2. Quy trình phát hiện sớm virus gây bệnh ở vật nuôi bằng CNSH
Quy trình gồm 5 bước cơ bản:
| Bước | Nội dung |
|---|---|
| Bước 1 | Lấy mẫu bệnh phẩm từ vật nuôi nghi nhiễm bệnh |
| Bước 2 | Tách chiết RNA tổng số từ mẫu bệnh phẩm |
| Bước 3 | Tổng hợp cDNA từ RNA nhờ quá trình phiên mã ngược (sử dụng enzyme reverse transcriptase để chuyển RNA thành cDNA) |
| Bước 4 | Khuếch đại cDNA bằng phản ứng PCR (Polymerase Chain Reaction – phản ứng chuỗi trùng hợp) để nhân bản đoạn cDNA lên hàng triệu bản sao |
| Bước 5 | Điện di kiểm tra sản phẩm PCR trên gel agarose để xác định có hay không sự hiện diện của virus trong mẫu bệnh phẩm |
Ví dụ minh hoạ: Quy trình trên được áp dụng để phát hiện sớm virus H5N1 gây bệnh cúm gia cầm. Nhờ kĩ thuật PCR, chỉ cần một lượng rất nhỏ RNA virus trong mẫu bệnh phẩm cũng có thể được phát hiện, giúp chẩn đoán chính xác ngay từ giai đoạn đầu khi virus vừa xâm nhiễm, trước khi vật nuôi biểu hiện triệu chứng lâm sàng.
B. Sơ đồ tư duy tổng hợp Bài 15
┌─ I. SẢN XUẤT VACCINE
│
│ ┌─ 1. Quy trình vaccine
│ │ DNA tái tổ hợp (5 bước)
│ │ B1: Tách DNA chứa gene
│ │ mã hoá kháng nguyên
│ │ B2: Enzyme cắt gene +
│ │ mở vòng plasmid
│ │ B3: Gắn gene vào plasmid
│ │ → DNA tái tổ hợp
ỨNG DỤNG │ │ B4: Sản xuất vaccine DNA
CNSH TRONG │ │ B5: Tiêm cho vật nuôi
PHÒNG, TRỊ │ │ → tạo kháng thể
BỆNH VẬT NUÔI │ │
│ └─ 2. Ưu điểm
│ • An toàn cao
│ • Kích hoạt toàn bộ
│ hệ miễn dịch
│ • Ít tốn kém, sản xuất
│ quy mô lớn
│ • Đáp ứng nhanh khi
│ có biến thể/virus mới
│
└─ II. PHÁT HIỆN SỚM VIRUS
│
├─ Ý nghĩa: phát hiện ngay
│ sau khi virus xâm nhiễm
│ (trước giai đoạn ủ bệnh)
│ → phòng trị kịp thời
│
└─ Quy trình (5 bước)
B1: Lấy mẫu bệnh phẩm
B2: Tách chiết RNA tổng số
B3: Tổng hợp cDNA
(phiên mã ngược)
B4: Khuếch đại cDNA
bằng PCR
B5: Điện di kiểm tra
trên gel agarose
ThS. Hồ Thị Thư
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám