Giải bài tập Chuyên đề Sinh học 10 Bài 5: Các giai đoạn của công nghệ tế bào động vật
A/ Câu hỏi mở đầu
Mở đầu 1 trang 29 Chuyên đề Sinh học 10: Để có được dòng tế bào buồng trứng chuột hamster (CHO), theo em, người ta phải thực hiện các giai đoạn nuôi cấy mô tế bào nào?
Trả lời:
Để có được dòng tế bào buồng trứng chuột hamster (CHO), người ta phải thực hiện các giai đoạn nuôi cấy:
(1) – Giai đoạn chuẩn bị mẫu và môi trường nuôi cấy.
(2) – Giai đoạn nuôi cấy.
(3) – Giai đoạn thu nhận sản phẩm dòng tế bào buồng trứng chuột hamster (CHO).
Mở đầu 2 trang 29 Chuyên đề Sinh học 10: Bằng cách nào mà kháng thể đơn dòng được sản xuất với số lượng lớn?
Trả lời:
Kháng thể đơn dòng được sản xuất với số lượng lớn bằng cách sử dụng quy trình công nghệ tế bào động vật trên quy mô lớn: Nuôi cấy sơ cấp tế bào lympho B và tạo tế bào lai → Tách và chọn lọc các tế bào lai → Nuôi cấy tế bào và kiểm tra kháng thể đơn dòng → Sản xuất kháng thể đơn dòng.
B/ Câu hỏi giữa bài
I. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT
Tìm hiểu thêm 1 trang 29 Chuyên đề Sinh học 10: Tại sao trong nuôi cấy tế bào động vật, người ta thường phải xử lí mẫu mô bằng cơ học (cắt nhỏ) kết hợp với xử lí bằng enzyme trypsin?
Trả lời:
Trong nuôi cấy tế bào động vật, người ta thường phải xử lí mẫu mô bằng cơ học (cắt nhỏ) kết hợp với xử lí bằng enzyme trypsin nhằm phá vỡ liên kết giữa các tế bào, liên kết giữa tế bào và chất nền ngoại bào giúp phân tách các tế bào ra môi trường. Nhờ đó, giúp việc nuôi cấy tế bào trở nên dễ dàng hơn.
Hình thành kiến thức, kĩ năng 1 trang 29 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy quan sát sơ đồ ở hình 5.1 và cho biết công nghệ tế bào động vật gồm những giai đoạn nào.
Trả lời:
Các giai đoạn của công nghệ tế bào động vật gồm 3 giai đoạn:
(1) – Giai đoạn chuẩn bị mẫu và môi trường nuôi cấy.
(2) – Giai đoạn nuôi cấy.
(3) – Giai đoạn thu nhận sản phẩm công nghệ tế bào.
Luyện tập 1 trang 30 Chuyên đề Sinh học 10: Đặc điểm của dịch nuôi sơ cấp là gì? Vì sao dịch nuôi sơ cấp có đặc điểm đó? Hãy sưu tầm thông tin về các dòng tế bào sơ cấp và ứng dụng của chúng.
Trả lời:
– Đặc điểm của dịch nuôi sơ cấp là:
+ Dịch nuôi cấy sơ cấp ban đầu thường không đồng nhất, sau một thời gian, dòng tế bào đại diện ở mô được nuôi cấy trở nên vượt trội vì các tế bào tiến hành phân chia liên tục tạo ra tế bào mới.
+ Dịch nuôi cấy sơ cấp chỉ duy trì trong thời gian ngắn vì các tế bào dừng phân chia (già hóa) sau một số lần phân bào.
– Một số dòng tế bào sơ cấp: Các kiểu hình tế bào sơ cấp phổ biến bao gồm biểu mô, nội mô, tế bào sừng, tế bào hắc tố, nguyên bào sợi, nguyên bào xương, tế bào cơ và tế bào gan.
– Ứng dụng dòng tế bào sơ cấp: Nuôi cấy sơ cấp cung cấp mô hình cho nghiên cứu các đặc tính sinh lí, sinh hóa của tế bào và tác động của thuốc, độc tố với tế bào.
Luyện tập 2 trang 31 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy nêu sự khác biệt giữa nuôi cấy huyền phù và nuôi cấy đơn lớp.
Trả lời:
Sự khác biệt giữa nuôi cấy huyền phù và nuôi cấy đơn lớp:
|
Tiêu chí |
Nuôi cấy đơn lớp |
Nuôi cấy huyền phù |
|
Loại tế bào phù hợp |
Các tế bào có tính phụ thuộc dính bám như tế bào bắt nguồn từ mô rắn như phổi, thận, nguyên bào sợi,… |
Các tế bào không phụ thuộc dính bám như tế bào bắt nguồn từ mô máu (tế bào bạch cầu, tế bào lympho) |
|
Môi trường nuôi cấy |
Chứa cơ chất tạo nên bề mặt phù hợp cho tế bào bám dính. |
Ở dạng lỏng. |
|
Thao tác nuôi cấy |
Không cần khuấy đảo. |
Cần khuấy đảo liên tục. |
|
Sản phẩm thu được |
Các tế bào dính bám và lan rộng, hình thành đơn lớp tế bào. |
Dịch chứa các tế bào được nuôi cấy tách rời nhau hoặc tạo thành đám trôi nổi trong môi trường nuôi. |
Luyện tập 3 trang 31 Chuyên đề Sinh học 10: Yếu tố nào quyết định sự hình thành dạng huyền phù và dạng đơn lớp của sản phẩm nuôi cấy tế bào động vật?
Trả lời:
Yếu tố quyết định sự hình thành dạng huyền phù và dạng đơn lớp của sản phẩm nuôi cấy tế bào động vật là đặc tính dính bám:
– Trong môi trường dạng lỏng và được khuấy, các tế bào không có đặc tính dính bám phân chia và duy trì trong bình nuôi cấy tạo nên dung dịch huyền phù tế bào.
– Nhiều tế bào có tính phụ thuộc dính bám, do đó, khi được nuôi cấy trên cơ chất tạo nên bề mặt phù hợp, chúng có thể bám dính, lan rộng và hình thành đơn lớp tế bào.
Luyện tập 4 trang 32 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu đặc tính khác biệt nổi bật giữa tế bào nuôi cấy đơn lớp và tế bào nuôi cấy huyền phù.
Trả lời:
Đặc tính khác biệt nổi bật giữa tế bào nuôi cấy đơn lớp và tế bào nuôi cấy huyền phù là: Trong nuôi cấy đơn lớp, tế bào bám dính hình thành đơn lớp tế bào. Còn trong nuôi cấy huyền phù, các tế bào tách rời hoặc tạo thành đám nổi tự do trong môi trường nuôi cấy.
II. VÍ DỤ VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT: SẢN XUẤT KHÁNG THỂ ĐƠN DÒNG
Hình thành kiến thức, kĩ năng 2 trang 34 Chuyên đề Sinh học 10: Vì sao để sản xuất kháng thể đơn dòng, cần tạo ra dòng tế bào lai giữa tế bào lách chuột đã gây miễn dịch và tế bào u tủy (myeloma)?
Trả lời:
Để sản xuất kháng thể đơn dòng, cần tạo ra dòng tế bào lai giữa tế bào lách chuột đã gây miễn dịch và tế bào u tủy (myeloma) vì: Tế bào lympho B trong lách chuột bình thường sinh kháng thể nhưng có tuổi thọ hữu hạn khi nuôi cấy in vitro. Để khắc phục nhược điểm này cần lai giữa tế bào lách chuột đã gây miễn dịch và tế bào u tủy để tạo ra tế bào lai vừa có khả năng tăng sinh vô hạn vừa sản xuất kháng thể đơn dòng mong muốn.
Luyện tập 5 trang 35 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy nêu các loại mẫu mô tế bào động vật được sử dụng trong nuôi cấy in vitro. Mỗi loại mẫu này được sử dụng với mục đích gì?
Trả lời:
|
Loại mẫu mô |
Mục đích nuôi cấy |
|
Mô phôi hoặc mô sơ sinh |
– Để nghiên cứu sự phát triển phôi, ứng dụng trong cấy ghép tế bào vào mô nuôi cấy, nghiên cứu đặc điểm tăng trưởng của tế bào ung thư, đặc biệt là so sánh tốc độ tăng trưởng và hình thái tế bào ung thư với tế bào thường. – Để nghiên cứu biểu hiện gene, cơ chế tác động của các yếu tố điều hòa tăng trưởng trong các giai đoạn phát triển phôi; nghiên cứu đáp ứng với thuốc điều trị ung thư và xác định các chỉ thị sinh học. |
|
Mô soma |
– Tạo dòng tế bào phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như nghiên cứu, tạo mô cơ quan thay thể, sản xuất chế phẩm sinh học,… |
|
Mô ung thư hoặc mô chuyển gene virus, gây đột biến, chuyển gene mã hóa protein bất tử |
– Tạo dòng tế bào bất tử và dòng tế bào lai bất tử dùng cho nghiên cứu hoặc sản xuất chế phẩm sinh học,… |
|
Toàn bộ cơ quan từ phôi hoặc từ một phần cơ quan trưởng thành |
– Để nghiên cứu chức năng của tế bào, kiểm tra tác động của các yếu tố bên ngoài (thuốc, các vi phân tử hoặc đại phân tử), nghiên cứu phát sinh hình thái, biệt hóa và chức năng của các cơ quan. |
Luyện tập 6 trang 35 Chuyên đề Sinh học 10: Mục đích của việc nuôi cấy thứ cấp tế bào động vật là gì?
Trả lời:
Mục đích của việc nuôi cấy thứ cấp tế bào động vật là để duy trì khả năng sống và phân chia của tế bào trong thời gian dài. Tế bào tăng trưởng và dịch nuôi thứ cấp có thể tồn tạo trong thời gian dài hơn so với tế bào trong dịch nuôi sơ cấp do được cung cấp chất dinh dưỡng mới vào những khoảng tời gian đều đặn.
Luyện tập 7 trang 35 Chuyên đề Sinh học 10: Vẽ sơ đồ tóm tắt quy trình thực hiện nuôi cấy mô và nuôi cấy cơ quan động vật.
Trả lời:
Luyện tập 8 trang 35 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu các ứng dụng của nuôi cấy mảnh mô và nuôi cấy cơ quan.
Trả lời:
– Ứng dụng của nuôi cấy mảnh mô nhằm tạo ra nhiều dòng tế bào với các mục đích khác nhau như:
+ Dùng để nghiên cứu sự phát triển phôi, đặc điểm tăng trưởng của tế bào ung thư, cơ chế biểu hiện gene,…
+ Tạo ra các chế phẩm sinh học như enzyme, kháng thể, thuốc trừ sâu sinh học,… dùng cho y học, mĩ phẩm, nông nghiệp,…
+ Tạo mô, cơ quan thay thế dùng trong điều trị cho con người.
– Ứng dụng của nuôi cấy cơ quan: Để nghiên cứu chức năng của tế bào, kiểm tra tác động của các yếu tố bên ngoài (thuốc, các vi phân tử hoặc đại phân tử), nghiên cứu phát sinh hình thái, biệt hóa và chức năng của các cơ quan.
Vận dụng trang 35 Chuyên đề Sinh học 10: Tìm kiếm thông tin về một số sản phẩm được sản xuất theo quy trình công nghệ tế bào động vật.
Trả lời:
Một số sản phẩm được sản xuất theo quy trình công nghệ tế bào động vật:
– Vaccine phòng bệnh cúm
– Kháng thể đơn dòng
– Chế phẩm protein tái tổ hợp như chất chống ung thư, enzyme, các chất sinh miễn dịch (interleukin, lymphokine,…), kháng thể đơn dòng, hormone,…
– Chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học nhờ côn trùng