Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 21: Công nghệ tế bào
1.1. Công nghệ tế bào là gì?
a. Khái niệm công nghệ tế bào
Hình 21.2. Các bước cơ bản trong công nghệ tế bào thực vật
- Để tạo ra hàng loạt cây con cùng mang những tính trạng tốt của cây mẹ như: sinh trưởng mạnh; cho hoa, củ, quả to; khả năng chống chịu tốt,... người ta đã nhân giống bằng ứng dụng công nghệ tế bào.
- Công nghệ tế bào là quy trình kĩ thuật ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc nuôi cấy mô trên môi trường dịnh dưỡng nhân tạo để tạo ra cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh. Quá trình này dựa trên tính toàn năng, nguyên lí phân chia và biệt hoá của tế bào để tạo ra các sản phẩm là các dòng tế bào, mô, cơ quan, cơ thể với số lượng lớn.
b. Nguyên lí của công nghệ tế bào
- Mô tế bào là một phần của cơ thể có tính độc lập riêng biệt, được cấu tạo từ các tế bào có cấu trúc và chức năng như nhau. Vì thế, khi tách riêng mô để nuôi trong một môi trường thích hợp, đầy đủ chất dinh dưỡng, mô tế bào có thể phát triển thành mô cơ quan hoặc mô cơ thể.
- Tế bào thực vật có tính toàn năng, tức là hệ gene của tế bào quy định tất cả các đặc tính và tinh trạng của cơ thể sinh vật. Các tế bao toàn năng có khả năng biệt hoá và phản (giải) biệt hoá thành những loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Chúng được coi là tế bào gốc (stem cell) hay tế bào mầm (germ cell). Do đó, chúng có thể được nuôi cấy trong môi trường thuận lợi và tuỳ thuộc thành phần môi trường nuôi cấy, đặc biệt là hormone sinh trưởng mà tế bào có thể tạo ra các cá thể mới đồng nhất về tính trạng, kiểu gene và kiểu hình. Cơ sở khoa học của công nghệ tế bào là dựa trên tính toàn năng của tế bào, khả năng biệt hoá và phản biệt hoá, khả năng phân chia và điều khiển sự biệt hoá bằng thành phần môi trường, trong đó quan trọng nhất là hormone sinh trưởng.
Hình 21.3. Các bước cơ bản nuôi cây mô ở cà rốt
Hình 21.4. Khả năng biệt hoá và tự làm mới của tế bào gốc động vật
| Cơ sở khoa học của công nghệ tế bào là tính toàn năng của tế bào. Mỗi tế bào chứa hệ gene của tế bào quy định tất cả các đặc tính và tình trạng của cơ thể sinh vật. Các tế bào toàn năng có khả năng biệt hoá và phân biệt hoá. Tuỳ thuộc điều kiện môi trường nuôi cây mà tế bào có thể tạo ra các sản phẩm công nghệ khác nhau. |
1.2. Công nghệ tế bào gốc
a. Công nghệ tế bào thực vật
- Trong quá trình lai tạo giống, để cung cấp đủ số lượng cây trồng trong 5. Hãy cho biết mô sẹo có thể phát một thời gian ngắn và đồng nhất về đặc tính di truyền nhằm đáp ứng triển thành bộ phận nào của cây yêu cầu của sản xuất, người ta thường tách mô phân sinh (từ đỉnh sinh con? trưởng hoặc từ các tế bào lá non) rồi nuôi cấy trên môi trường dinh 6. Trình bày tóm tắt quy trình thực dưỡng đặc trong ống nghiệm để tạo ra các mô sẹo. Các mô sẹo lại hiện nhân giống cây trồng bằng được chuyển sang nuôi cấy tiếp tục trong ống nghiệm khác chứa môi công nghệ tế bào thực vật. trường dinh dưỡng đặc và bổ sung hormone sinh trưởng phù hợp để kích thích chúng phân hoá thành cây con hoàn chỉnh. Các cây non được chuyển sang trống trong các bầu đất ở điều kiện vườn ươm trước khi mang trồng ngoài thực địa.
- Công nghệ tế bào thực vật được thực hiện dựa trên tính toàn năng của tế bào để tạo ra các mô tế bảo, các cơ quan hay các cơ thể mới.
b. Một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật
Công nghệ tế bào thực vật được ứng dụng khá rộng rãi trong nhân giống in vitro (trong ống nghiệm) ở cây trồng và trong tạo giống cây trồng mới. Năm 2019, ở nước ta đã có những giống cây trồng được nhân giống thành công nhờ nuôi cấy mô tế bào thực vật như: – Các giống cây ăn quả bao gồm chuối già Nam Mỹ, chuối sứ, dâu tây chịu nhiệt, dừa, dứa,...
- Các giống cây cảnh có giá trị cao như lan hồ điệp, lan rừng đột biến,... và cây cảnh ngắn ngày như hoa hồng, thược dược, cúc, đồng tiền,...
- Các giống cây dược liệu như đinh lăng, đẳng sâm, sâm Ngọc Linh,...
- Các giống cây lấy gỗ như bạch đàn, keo lai, cầm lai,...
Hình 21.5. Thành tựu nuôi cấy mô tế bào thực vật ở Việt Nam
Ở nước ta, quy trình nhân giống vô tính trong ống nghiệm đối với một số giống cây trồng đã được hoàn thiện, giúp bảo tồn được một số nguồn gene quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng.
1.3. Công nghệ tế bào động vật
a. Công nghệ tế bào động vật
- Công nghệ tế bào động vật gồm hai kĩ thuật chính là nhân bản vô tính và cấy truyền phôi.
Hình 21.6. Nhân bản vô tính cừu Dolly
- Năm 1996, Wilmut, nhà khoa học người Scotland và các công sự lần đầu tiên nhân bản thành công con cừu có tên là Dolly. Quá trình gồm các bước được mô tả như Hình 216. Kĩ thuật cấy truyền phôi động vật gồm các bước sau:
Bước 1: Tách lấy phải từ động vật cho phôi.
Bước 2: Sử dụng các biện pháp để tác động vào phôi đó trước khi cho vào tế bào nhận.
Bước 3: Cấy phôi đã chịu tác động ở bước 2 vào tử cung của các động vật nhận phôi để các động vật này mang thai và sinh con.
Hình 21.7. Cấy truyền phôi
b. Một số thành tựu của công nghệ tế bào động vật
- Tế bào gốc và công nghệ tế bào gốc đã mở ra một chương mới trong việc ứng dụng chăm sóc da và hỗ trợ điều trị một số bệnh lí về da. Ngân hàng tế bào gốc MekoStem là ngân hàng tế bào gốc đầu tiên ở Việt Nam có nhiệm vụ thu thập, phân lập, bảo quản, biệt hoá và cung cấp các tế bào gốc tạo mẫu từ màng dây rốn. Tế bào gốc từ mảng dây rốn được ứng dụng để điều trị các dụng và sản xuất? tổn thương da và các vết thương mãn tính lâu liền.
- Ở nước ta, các nhà khoa học cùng với bác sĩ đã sử dụng liệu pháp tế bào gốc, nuôi niêm mạc miệng của bệnh nhân thành kết mạc để chữa mặt. Những nghiên cứu thử nghiệm đầu tiên trong việc ứng dụng công nghệ tế bào gốc điều trị tổn thương vùng cơ tim gây suy tim vừa được thực hiện thành công tại Việt Nam.
- Các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh đã thành công trong việc nuôi cấy tế bào mầm tinh trùng của chuột thành tinh trùng, mở ra triển vọng trong điều trị vô sinh ở nam giới; chuyền gene thành công, tạo ra những con cá phát sáng. Từ đột phá này, người Việt Nam có thể hy vọng vào cách bảo tồn hoặc chữa bệnh mới.
- Việc hiểu được nhân tố nào kiểm soát sự tăng trưởng và chuyên biệt hoá của tế bào gốc có thể kiểm soát cách thức tế bào tạo ra nhiều tế bào giúp hoàn thiện liệu pháp chống ung thư,...
Hình 21.8. Sự biệt hoá tạo các loại tế bào khác nhau của mô phôi từ tế bào gốc
|
- Công nghệ tế bào động vật được thực hiện dựa trên tỉnh toàn năng và khả năng biệt hoả của tế bào gốc. Tuỳ theo sự thay đổi về điều kiện và thành phần môi trường nuôi cấy tế bào gốc, nhất là thành phần hormone sinh trưởng, và nhờ quá trình phân bào đã tạo ra các mô, cơ quan hay cơ thể mới. - Hiện nay, công nghệ tế bào động vật đã khắc phục được nhược điểm của việc nhân bản vô tính bằng quy trình cấy truyền phôi. - Ở nước ta, quy trình nhân giống vô tính trong ống nghiệm đối với một số giống vật nuôi đã được hoàn thiện. |