Bài 3. Công nghệ tế bào động vật và thành tựu - Chuyên đề học tập Sinh 10 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi mở đầu

Các con chó trong hình 3.1 là 3 trong số 49 chú chó con được tạo ra từ một chó mẹ có tên Miracle Mill (thuộc giống Chihuahua). Kỉ lục này được Viện Kỉ lục Thế giới ở Miami (Mỹ) ghi nhận vào ngày 28/6/2018. Tại sao các chú chó nhân bản này lại giống hệt nhau?

Lời giải chi tiết:

Các chú chó này giống hệt nhau vì cùng và sản phẩm của quá trình nhân bản vô tính, chúng có cùng một bộ gene quy định sự biểu hiện các tính trạng giống nhau.

Câu hỏi 1

Giai đoạn chuẩn bị trong nuôi cấy tế bào động vật có gì khác so với nuôi cấy tế bào thực vật?

Lời giải chi tiết:

- Giống: Đều gồm 3 bước:

+ Chuẩn bị: Mẫu nuôi, thiết bị, dụng cụ, hóa chất và môi trường nuôi cấy. Giai đoạn chuẩn bị cần đảm bảo điều kiện vô trùng.

+ Nuôi cấy: Tùy theo mục đích mà có nhiều phương pháp nuôi cấy khác nhau.

+ Thu nhận sản phẩm.

- Khác:

+ Giai đoạn chuẩn bị: Cần xử lí mẫu bằng enzyme để tách mô thành tế bào đơn; loại bỏ các mô chết và phần thừa. Môi trường nuôi cấy tế bào động vật phức tạp hơn nhiều so với nuôi cấy tế bào thực vật.

+ Giai đoạn nuôi cấy: Các phương pháp nuôi cấy tế bào thực vật và tế bào động vật khác nhau.

Câu hỏi 2

Tại sao huyết thanh đóng vai trò quan trọng trong nuôi cấy tế bào động vật?

Lời giải chi tiết:

Huyết thanh đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các yếu tố tăng trưởng, kết dính tế bào, hormone, chất hữu cơ và các khoáng chất. Huyết thanh cnf kích thích sự phục hồi các mô bị tổn thương, chống õi hóa,...

Câu hỏi 3

Có những phương pháp nào được dùng để nuôi cấy tế bào động vật?

Lời giải chi tiết:

Các phương pháp được dùng để nuôi cấy tế bào động vật: nuôi cấy sơ cấp, nuôi cấy thứ cấp, nuôi cấy tế bào trên giá thể 3D,...

Câu hỏi 4

Những sản phẩm thu được từ quá trình nuôi cấy tế bào động vật được dùng để làm gì?

Lời giải chi tiết:

Sinh khối tế bào thông qua các giai đoạn xử lí được dùng để sản xuất kháng thể, vaccine, enzyme,... Các mẫu mô, cơ quan ở động vật sau khi thu nhận có thể được dùng để tiếp tục nghiên cứu sự phát triển của động vật, sự biểu hiện gene, hoặc cấy ghép vào cơ thể.

Câu hỏi 5

Tại sao cấy truyền phôi lại cho các cá thể ở đời con giống nhau về kiểu gen?

Lời giải chi tiết:

Trong cấy truyền phôi, phôi ban đầu được tách thành nhiều tế bào rồi cho phát triển thành các phôi riêng lẻ, mỗi phôi phát triển thành một cơ thể mới. Vì các cá thể con đều có nguồn gốc từ một phôi ban đầu nên chúng có kiểu gene giống nhau.

Câu hỏi 6

Khi lựa chọn vật cho phôi và vật nhận nuôi cần lưu ý những yếu tố nào?

Lời giải chi tiết:

- Chọn vật cho phôi: Cần lựa chọn các con cái cao sản, mang các đặc tính tốt nhằm khai thác triệt để tiềm năng di truyền.

- Chọn vật nhận phôi: Phải đảm bảo các tiêu chuẩn như không mang bệnh tật, sinh trưởng, phát triển bình thường, sinh lí sinh sản bình thường để đảm bảo cho quá trình phát triển của phôi cũng như các cá thể con được sinh ra bình thường.

Câu hỏi 7

Tại sao cần phải gây động dục  cùng pha ở động vật cho phôi và vật nhận phôi?

Lời giải chi tiết:

Gây động dục đồng pha ở cả vật cho phôi và vật nhận phôi để đảm bảo các cá thể này có sự sinh chín sinh dục cùng lúc; vật cho phôi có khả năng tạo trứng, còn vật nhận phôi có khả năng mang thai.

Câu hỏi 8

Kĩ thuật cấy truyền phôi động vật có những ưu điểm và hạn chế gì?

Lời giải chi tiết:

Kĩ thuật cấy truyền phôi động vật cho phép nhân nhanh các giống có năng suất cao, có các đặc tính quý hiếm. Tuy nhiên, do các cá thể con sinh ra có kiểu gene đồng nhất nên có thể chết hàng loạt nếu điều kiện môi trường trở nên bất lợi, dẫn đến giảm năng suất.

Câu hỏi 9

Quan sát Hình 3.6, cho biết các nhận định đúng hay sai? giải thích.

a) Khi thực hiện chuyển nhân tế bào, nếu dùng nhân của tế bào đã biệt hóa thì vẫn còn có khả năng điều khiển quá trình phát triển của sinh vật.

b) Việc điều khiển sự phát triển của cơ thể sinh vật phụ thuộc vào hệ gene nằm trong tế bào chất.

Lời giải chi tiết:

a) Khi thực hiện chuyển nhân tế bào, nếu dùng nhân của tế bào đã biệt hóa thì vẫn có khả năng điều khiển quá trình phát triển của sinh vật → Đúng, vì nhân tế bào chứa toàn bộ DNA mang thông tin quy định hầu hết các đặc điểm của cơ thể.

b) Việc điều khiển sự phát triển của cơ thể sinh vật phụ thuộc vào hệ gene nằm trong tế bào chất → Sai, do gene trong nhân điều khiển.

Câu hỏi 10

Cho biết nếu mỗi tế bào trong phôi ở giai đoạn bốn tế bào đã được biệt hóa hoàn toàn thì kết quả thí nghiệm ở nhánh trái của sơ đồ Hình 3.6 sẽ như thế nào? Giải thích.

Lời giải chi tiết:

Không có tế bào trứng được chuyển nhân nào phát triển thành nòng nọc do khả năng điều khiển quá trình phát triển giảm dần khi mức độ biệt hóa của tế bào cho nhân ngày càng cao. Ngoài ra, có thể thu được một số nòng nọc khác nhau phụ thuộc vào nhân được cấy truyền.

Câu hỏi 11

Vì sao các kết quả phân tích lại cho thấy DNA của cừu Dolly không hoàn toàn giống với cừu cho nhân tế bào tuyến vú?

Lời giải chi tiết:

Do cừu Dolly được tạo ra từ tế bào chuyển nhân, trong đó, tế bào chất có nguồn gốc từ tế bào trứng còn nhân có nguồn gốc từ tế bào tuyến vú. Do đó, DNA ti thể của cừu Dolly có nguồn gốc từ cơ thể cho trứng - Hiện tượng di truyền ngoài nhân (di truyền tế bào chất).

Câu hỏi 12

Tại sao khi cừu Dolly được sáu tuổi nó lại mắc các bệnh thường chỉ có ở những con cừu nhiều năm tuổi?

Lời giải chi tiết:

Do tế bào tuyến vú là tế bào đã biệt hóa và được lấy từ con cừu nhiều năm tuổi nên khi mới được sinh ra thì các tế bào trong cơ thể cừu Dolly đã là những tế bào của cừu nhiều năm tuổi do vậy cơ thể cừu Dolly đã bắt đầu lão hóa và phát sinh nhiều bệnh

Câu hỏi 13

Việc nhân bản vô tính các loài động vật có ý nghĩa gì?

Lời giải chi tiết:

Nhân bản vô tính nhằm nhân nhanh giống vật nuôi quý hiếm hoặc tăng năng suất trong chăn nuôi. Kĩ thuật này còn cho phép tạo ra các giống vật nuôi mang gene người, nhằm cung cấp cơ quan nội tạng thay thế, ghép nội quan cho người bệnh mà không bị hệ miễn dịch của người thảo loại.

Luyện tập

Các cá thể động vật được nhân bản vô tính thuộc cùng một loài không phải lúc nào cũng có hình dạng và hành vi giống hệt nhau. Tại sao?

Lời giải chi tiết:

Vì sự phát triển còn bị ảnh hưởng bởi sự biểu hiện của gene, gene trong tế bào chất và sự tác động của môi trường.

Vận dụng

Theo quan điểm của em, có nên áp dụng phương pháp nhân bản vô tính đối với con người không? Tại sao?

Lời giải chi tiết:

Theo em là không. Vì Tính nhân đạo và đạo đức trong khoa học không cho phép tiến hành nghiên cứu và nhân bản trực tiếp trên cơ thể người.

Câu hỏi 14

Những thành tựu của công nghệ tế bào động vật đã mang đến những lợi ích gì cho con người?

Lời giải chi tiết:

Một số lợi ích của thành tựu công nghệ tế bào động vật:

- Nhân nhanh các giống vật nuôi có năng suất cao, phẩm chất tốt, có đặc tính di truyền ổn định; không tốn nhiều thời gian như lai hữu tính.

- Nhân nhanh các giống động vật quý hiếm, bảo vệ các nguồn gene quý, phục hồi đa dạng sinh học.

- Có tiềm năng ứng dụng trong y học để điều trị bệnh, sản xuất các chế phẩm sinh học.

- Tạo các giống động vật chuyển gene có thể sản xuất thuốc chữa bệnh cho con người.

Bài tập 1

Trong quá trình nhân bản vô tính cừu Dolly, nếu như chuyển nhân của tế bào trứng (lấy từ cừu cái mặt trắng) thì kết quả sẽ như thế nào? Giải thích.

Lời giải chi tiết:

Tế bào lai sẽ không phát triển thành phôi, không có cừu mới được sinh ra vì chỉ có tế bào chất của tế bào trứng mới chứa chất dinh dưỡng cũng như các phân tử cần thiết cho quá trình phát triển của phôi và biệt hóa tế bào.

Bài tập 2

Các kĩ thuật viên phòng thí nghiệm cần chuẩn bị những gì để hỗ trợ cho việc thực hiện thí nghiệm nghiên cứu về công nghệ tế bào động vật?

Lời giải chi tiết:

Các kĩ thuật viên phòng thí nghiệm cần:

- Chuẩn bị mẫu nuôi, thiết bị, dụng cụ, hóa chất và môi trường nuôi cấy.

- Vệ sinh phòng thí nghiệm trước và sau khi sử dụng.

- Kiểm tra các thiết bị thường xuyên.

- Nâng cấp phần mềm máy tính thường xuyên.

Bài tập 3

Hãy phân tích sự ảnh hưởng của kĩ thuật cấy truyền phôi động vật đến sự phát triển kinh tế - xã hội.

Lời giải chi tiết:

Kĩ thuật cấy truyền phôi động vật giúp tạo ra số lượng lớn các giống vật nuôi trong thời gian ngắn, đảm bảo được nguồn cung cấp dồi dào các sản phẩm thịt, trứng, sữa,...) cho các cơ sở sản xuất, nơi cung ứng hàng hóa, cửa hàng,... Nhờ đó, đảm bảo được nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng, đảm bảo an ninh lương thực, tăng sản lượng xuất khẩu góp phần phát triển kinh tế -  xã hội.

Bài tập 4

Theo em, trong tương lai thành tựu nào của công  nghệ tế bào sẽ có ảnh hưởng nhiều nhất đến đời sống con người? Giải thích.

Lời giải chi tiết:

Theo em thành tựu nghiên cứu các loài sinh vật có gen biến đổi có ảnh hưởng rất nhiều đến đời sống con người. Các loài sinh vật này có thể là giải pháp giúp con người nâng cao chất lượng y tế, giảm chi phí chữa trị nhiều loại bệnh ở người.

Ví dụ: 

Bằng kỹ thuật tái tổ hợp DNA, người ta chuyển gene mã hoá insulin vào tế bào vi khuẩn, khi được nuôi cấy trong môi trường thích hợp, vi khuẩn E.coli sẽ sinh tổng hợp tạo ra loại peptide này → Giảm giá thành thuốc trị bệnh tiểu đường.