Câu hỏi mở đầu

Đề bài: 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 ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc nuôi cấy mô trong môi trường nhân tạo để tạo ra các sản phẩm có giá trị (như mô, cơ quan, cá thể mới,…) phục vụ đời sống con người.
• Nguyên lí của công nghệ tế bào dựa trên tính toàn năng của tế bào: mỗi tế bào trong cơ thể đa bào đều chứa bộ gene đầy đủ và về nguyên tắc có thể phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh trong điều kiện thích hợp.
• Một số thành tựu tiêu biểu:
• • Nhân bản vô tính động vật: cừu Dolly (Anh, 1996), lợn Ỉ (Việt Nam),…
  • Nuôi cấy mô thực vật: nhân giống chuối, hoa lan, các giống cây trồng quý.
  • Tạo các giống vật nuôi, cây trồng có giá trị kinh tế cao.

I. Công nghệ tế bào động vật

Câu 1 trang 112

Đề bài: 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:

a) Khái niệm:

Công nghệ tế bào động vật là quy trình công nghệ nuôi cấy và tác động làm thay đổi các loại tế bào động vật, 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.

b) Nguyên lí:

Nuôi cấy các tế bào gốc trong môi trường thích hợp và tạo điều kiện để chúng phân chia rồi biệt hoá thành các loại tế bào khác nhau.

c) Một số thành tựu nổi bật:

• Nhân bản vô tính vật nuôi: tạo ra các con vật giống hệt nhau về kiểu gene mà không thông qua sinh sản hữu tính.
  • Ví dụ: cừu Dolly (1996) – con cừu nhân bản đầu tiên trên thế giới; ở Việt Nam: nhân bản thành công lợn Ỉ.
• Liệu pháp tế bào gốc: 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.
  • Ví dụ: chữa bệnh tiểu đường type 1, bệnh Parkinson, người bị tổn thương cơ tim do đột quỵ, một số bệnh ung thư.
• Liệu pháp gene: chữa các bệnh di truyền bằng cách thay thế gene bệnh bằng gene lành.

Câu 2 trang 112

Đề bài: 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:

a) Khái niệm tế bào gốc:

Tế bào gốc là những tế bào có khả năng phân chia và biệt hoá thành nhiều loại tế bào khác nhau.

b) Phân biệt các loại tế bào gốc:

c) Lợi ích của việc nuôi cấy tế bào người và động vật trong ống nghiệm:

• Nhân bản vô tính vật nuôi → tăng số lượng cá thể của các giống quý, bảo tồn các loài có nguy cơ tuyệt chủng.
• Tạo ra các tế bào để thay thế các tế bào cơ thể bị bệnh hoặc tổn thương (liệu pháp tế bào gốc).
• Chữa các bệnh di truyền thông qua liệu pháp gene.
• Sản xuất thịt nhân tạo làm thực phẩm.
• Sản xuất các protein chữa bệnh cho người.

II. Công nghệ tế bào thực vật

Câu 1 trang 114

Đề bài: Công nghệ tế bào thực vật là gì?

Lời giải:

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 2 trang 114

Đề bài: Nêu nguyên lí công nghệ tế bào thực vật. Để cho các tế bào thực vật đã biệt hoá 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?

Lời giải:

a) Nguyên lí 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 để tạo điều kiện cho các tế bào thực vật tái sinh thành các cây.

b) Điều kiện nuôi cấy:

Để các tế bào thực vật đã biệt hoá có thể phân chia và phát triển thành cây hoàn chỉnh, cần nuôi cấy trong:

• Môi trường vô trùng (tránh nhiễm khuẩn, nấm gây hỏng mẫu).
• Đầy đủ chất dinh dưỡng cần thiết.
• Bổ sung các hormone thực vật với tỉ lệ thích hợp.

→ Khi đó, các tế bào biệt hoá sẽ được đưa về trạng thái chưa phân hoá tạo nên mô sẹo (mô callus), sau đó các tế bào mô sẹo tiếp tục phân chia và hình thành nên rễ, thân, lá → cuối cùng tạo thành cây con hoàn chỉnh.

Câu 3 trang 114

Đề bài: Nêu một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật.

Lời giải:

Ba kĩ thuật chủ yếu trong công nghệ tế bào thực vật và thành tựu tương ứng:

• Nuôi cấy mô tế bào:
  • Nhân nhanh với số lượng lớn các giống cây quý hiếm, các giống cây có thời gian sinh trưởng chậm.
  • Tạo các cây kháng bệnh virus và nhiều bệnh khác.
  • Kết hợp với công nghệ di truyền tạo ra giống cây biến đổi gene hoặc cây chuyển gene thoả mãn nhu cầu của con người.
• Lai tế bào sinh dưỡng: tạo ra giống cây lai khác loài mang đặc điểm của cả hai loài – điều mà bằng phương pháp tạo giống thông thường không tạo ra được.
• Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh: tạo ra các cây có kiểu gene đồng hợp tử về tất cả các gene → đem lại nhiều lợi ích trong công tác chọn và tạo giống cây trồng.

Luyện tập và vận dụng

Câu 1 trang 114

Đề bài: 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.

Lời giải:

Có thể dễ dàng phát hiện vì các cây chuối nuôi cấy mô có đặc điểm rất giống nhau.

Giải thích:

• Cây chuối nuôi cấy mô được nhân giống dựa trên cơ chế nguyên phân → tất cả cây con đều có bộ NST giống hệt cây mẹ ban đầu.
• → Các cây có kiểu gene giống nhau nên các đặc điểm hình thái cũng giống hệt nhau: chiều cao đồng đều, hình dạng lá giống nhau, thời gian ra hoa và kết quả đồng đều,…

→ Khi nhìn cả cánh đồng, các cây chuối trông rất đồng đều, “giống y như đúc” – đó chính là dấu hiệu nhận biết cây nuôi cấy mô (khác với cây nhân giống bằng hạt sẽ có sự đa dạng do biến dị tổ hợp).

Câu 2 trang 114

Đề bài: 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:

a) Lợi ích kinh tế lớn:

• Các cây nuôi cấy mô có kiểu gene giống nhau → cho năng suất, chất lượng đồng đều → dễ canh tác, thu hoạch và chế biến.
• Nhân giống nhanh với số lượng lớn → đáp ứng tốt nhu cầu thị trường.
• Có thể tạo ra các giống cây sạch bệnh, kháng bệnh virus → giảm chi phí phòng trừ sâu bệnh.

b) Rủi ro cao:

• Do các cây có kiểu gene giống hệt nhau nên có khả năng chống chịu giống nhau với các yếu tố môi trường.
• → Nếu xuất hiện một bệnh mới hoặc điều kiện môi trường bất lợi (sâu bệnh, hạn hán, rét đậm,…) mà giống cây này không kháng được → toàn bộ cánh đồng có thể bị thiệt hại nghiêm trọng, thậm chí mất trắng.
• Trong khi đó, nếu trồng nhiều giống cây đa dạng về kiểu gene, khi gặp dịch bệnh thì chỉ một phần bị ảnh hưởng, các cây có gene kháng vẫn sống sót.

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú