Giải bài tập Chuyên đề Sinh học 10 Bài 6: Công nghệ tế bào gốc và ứng dụng
A/ Câu hỏi mở đầu
Mở đầu trang 36 Chuyên đề Sinh học 10: Năm 1981, lần đầu tiên các nhà khoa học phát hiện các tế bào gốc phôi từ phôi chuột giai đoạn sớm. Đến năm 1998, các tế bào mầm phôi của phôi nang lần đầu được phân lập và nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Năm 2006, các nhà nghiên cứu đã tìm ra điều kiện cho phép một số loại tế bào soma ở người trưởng thành có thể trở về trạng thái giống như tế bào gốc
Những khám phá nêu trên về tế bào gốc phôi mở ra những triển vọng nào trong nghiên cứu và ứng dụng của công nghệ tế bào gốc, đặc biệt trong lĩnh vực y học?
Trả lời:
Những khám phá về tế bào gốc phôi mở ra nhiều triển vọng trong nghiên cứu và ứng dụng của công nghệ tế bào gốc, đặc biệt trong lĩnh vực y học như:
– Tái tạo tế bào, mô, cơ quan lành để thay thế các tế bào, mô, cơ quan bị tổn thương hoặc bị bệnh cho con người mà không gặp phải tình trạng thải loại đồng thời khắc phục được tình trạng khan hiếm nguồn cơ quan cấy ghép.
– Sử dụng tế bào gốc để sản xuất các loại dược phẩm, chế phẩm sinh học,… phục vụ cho nhiều lĩnh vực trong đời sống.
– Tạo ra các mô hình cho nhiều thí nghiệm sinh học khác, thúc đẩy nhanh việc nghiên cứu các bệnh ở người.
B / Câu hỏi giữa bài
I. KHÁI NIỆM VỀ TẾ BÀO GỐC ĐỘNG VẬT
Hình thành kiến thức, kĩ năng 1 trang 36 Chuyên đề Sinh học 10: Quan sát hình 6.1 và cho biết:
a) Tế bào gốc có những đặc điểm nào?
b) Các đặc điểm của tế bào gốc có ý nghĩa như thế nào đối với sự phát triển cơ thể và tiềm năng ứng dụng?
Trả lời:
a) Đặc điểm của tế bào gốc:
– Khả năng tự tái tạo: Các tế bào gốc tăng trưởng và phân chia (tăng sinh) tạo nên các tế bào gốc thế hệ con.
– Khả năng biệt hóa thành các loại mô và tế bào của cơ thể: Dưới sự điều hòa của các phân tử truyền tin, các tế bào gốc có thể biệt hóa thành các loại tế bào chuyên biệt như da, cơ, xương, tế bào máu,…
b) Ý nghĩa của các đặc điểm tế bào gốc đối với sự phát triển cơ thể và tiềm năng ứng dụng:
– Đối với sự phát triển của cơ thể, tế bào gốc phân chia và biệt hóa giúp tạo ra các tế bào thay thế cho các tế bào bị chết hoặc bị tổn thương.
– Đặc điểm của tế bào gốc mở ra tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong y học tái tạo để điều trị bệnh ở người như cấy ghép tế bào gốc và tái tạo mô lành để thay thế cho các tế bào bị bệnh,…
Luyện tập 1 trang 36 Chuyên đề Sinh học 10: Tế bào gốc có thể phân chia và biệt hóa thành những loại tế bào nào?
Trả lời:
Tế bào gốc có thể phân chia và biệt hóa thành tất các loại tế bào chuyên biệt trong cơ thể như da, cơ, xương, tế bào máu,…
Luyện tập 2 trang 37 Chuyên đề Sinh học 10: Trong hai loại tế bào gốc (tế bào gốc phôi và tế bào gốc trưởng thành), loại nào có khả năng biệt hóa hình thành nhiều loại mô hơn? Vì sao?
Trả lời:
– Trong hai loại tế bào gốc (tế bào gốc phôi và tế bào gốc trưởng thành), tế bào gốc phôi có khả năng biệt hóa hình thành nhiều loại mô hơn.
– Giải thích: Tế bào gốc phôi là dòng tế bào gốc bắt nguồn từ khối tế bào mầm của phôi nang ở giai đoạn tiền làm tổ, có khả năng biệt hóa thành hầu hết các loại mô và cơ quan của cơ thể. Còn tế bào gốc trưởng thành là dòng tế bào gốc chỉ có thể biệt hóa thành một số loại tế bào chuyên hóa nhất định.
Luyện tập 3 trang 39 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy nêu các tiêu chí phân loại tế bào gốc.
Trả lời:
Việc phân loại tế bào gốc được dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau như:
– Phân loại dựa vào nguồn gốc: tế bào gốc phôi, tế bào gốc trưởng thành.
– Phân loại dựa vào tiềm năng biệt hóa: tế bào gốc toàn năng, tế bào gốc vạn năng, tế bào gốc đa năng, tế bào gốc đơn năng.
Hình thành kiến thức, kĩ năng 2 trang 40 Chuyên đề Sinh học 10: Quan sát hình 6.5 và mô tả phương pháp tạo tế bào gốc phôi in vitro. Phương pháp này khắc phục được trở ngại gì của việc cấy ghép mô, cấy ghép tạng từ nguồn khác? Giải thích.
Trả lời:
– Mô tả phương pháp tạo tế bào gốc phôi in vitro: Tách lấy nhân của tế bào soma và loại bỏ nhân của tế bào trứng → Chuyển nhân của tế bào soma vào tế bào trứng đã loại bỏ nhân → Kích thích tế bào được chuyển nhân phát triển thành phôi → Tách và nuôi cấy các tế bào gốc phôi từ khối tế bào bên trong phôi nang → Kích thích tế bào gốc biệt hóa hình thành các mô khác nhau.
– Phương pháp cấy ghép mô, cấy ghép tạng từ tế bào gốc khắc phục được những trở ngại của việc cấy ghép mô, cấy ghép tạng từ nguồn khác như:
+ Khắc phục hiện tượng đào thải miễn dịch.
+ Khắc phục được tình trạng khan hiếm nguồn cơ quan cấy ghép.
II. THÀNH TỰU CỦA CÔNG NGHỆ TẾ BÀO GỐC
Hình thành kiến thức, kĩ năng 3 trang 40 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy kể một số thành tựu của công nghệ tế bào gốc và đánh giá vai trò của các thành tựu đó về mặt khoa học và thực tiễn
Trả lời:
– Một số thành tựu của công nghệ tế bào gốc:
+ Tạo được mô trị liệu từ chính các tế bào người bệnh thông qua tế bào gốc vạn năng cảm ứng nhằm điều trị nhiều bệnh như bệnh đái tháo đường type I, bệnh Parkinson, bệnh tim mạch, xương,…
+ Cấy ghép tế bào gốc trưởng thành hoặc tế bào gốc cuống rốn có thể thay thế các tế bào bị tổn thương do điều trị ung thư hoặc tế bào bị bệnh được áp dụng hỗ trợ điều trị một số loại bệnh ung thư và các bệnh liên quan đến máu,…
– Đánh giá vai trò của các thành tựu đó về mặt khoa học và thực tiễn: Những thành tựu trên đóng góp những vai trò to lớn về mặt khoa học và thực tiễn.
+ Trong nghiên cứu: Tế bào gốc được sử dụng nhằm làm sáng tỏ quá trình phát triển cá thể, cơ chế điều hòa hoạt động gene dẫn đến sự biệt hóa từ các tế bào gốc phôi,…
+ Trong thực tiễn: Các thành tựu về tế bào gốc đã mở ra cho con người nhiều hướng nghiên cứu mới trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong y sinh học, giúp con người có cơ hội để chữa trị nhiều bệnh mà các phương pháp trước đây không chữa trị được.
Vận dụng 1 trang 40 Chuyên đề Sinh học 10: Nếu lấy phôi nang được tạo ra bằng cách chuyển nhân tế bào soma vào trứng đã loại nhân để cấy vào tử cung của cá thể khác, hoặc tách thành nhiều phôi rồi cấy các phôi đó vào tử cung để tiếp tục phát triển, người ta thu được kết quả gì?
Trả lời:
Nếu lấy phôi nang được tạo ra bằng cách chuyển nhân tế bào soma vào trứng đã loại nhân để cấy vào tử cung của cá thể khác, hoặc tách thành nhiều phôi rồi cấy các phôi đó vào tử cung để tiếp tục phát triển thì sẽ thu được các cá thể hoàn chỉnh có hầu hết các đặc điểm di truyền giống tế bào cho nhân (tế bào soma).
Vận dụng 2 trang 41 Chuyên đề Sinh học 10: Vì sao cấy ghép mô được tạo thành bằng công nghệ tế bào gốc có thể giảm nguy cơ loại thải mô cấy ghép so với các phương pháp cấy ghép mô từ nguồn khác?
Trả lời:
Cấy ghép mô được tạo thành bằng công nghệ tế bào gốc có thể giảm nguy cơ loại thải mô cấy ghép so với các phương pháp cấy ghép mô từ nguồn khác vì: Nhờ công nghệ tế bào gốc, từ chính các tế bào của người bệnh (mô tự thân) có thể tạo nên các mô, cơ quan tạng thay thế. Do đó, các mô, cơ quan tạng thay thế này có các “dấu chuẩn” đặc trưng khiến hệ miễn dịch của cơ thể có thể không nhận diện thành các tế bào ngoại lai mà gây ra phản ứng đào thải.
Luyện tập 4 trang 41 Chuyên đề Sinh học 10: Công nghệ tế bào gốc phôi trong trị liệu và công nghệ tế bào trong nhân bản vô tính động vật có điểm gì giống nhau và khác nhau?
Trả lời:
|
So sánh |
Công nghệ tế bào gốc phôi trong trị liệu |
Công nghệ tế bào trong nhân bản vô tính động vật |
|
Giống nhau |
– Đều dựa trên cơ sở là tính toàn năng của tế bào. – Đều tạo ra phôi nang bằng cách dùng trứng đã loại bỏ nhân kết hợp với nhân là tế bào soma. |
|
|
Khác nhau |
– Phôi nang sau khi tạo ra sẽ được tách và nuôi cấy tế bào gốc để hình thành nên các mô, cơ quan thay thế cho người bệnh. |
– Phôi nang sau khi tạo ra sẽ được chuyển vào tử cung để cho phát triển tạo thành cơ thể mới. |
Hình thành kiến thức, kĩ năng 4 trang 42 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu những khó khăn, thách thức có thể gặp phải trong ứng dụng công nghệ tế bào gốc để điều trị bệnh ở người.
Trả lời:
Những khó khăn, thách thức có thể gặp phải trong ứng dụng công nghệ tế bào gốc để điều trị bệnh ở người:
– Khó thu nhận được nguồn tế bào gốc: Gây tranh cãi về vấn đề đạo đức y sinh học khi tạo dòng tế bào gốc phôi bằng cách phá hủy phôi nang, khó xác định và thu nhận các tế bào gốc trưởng thành.
– Đòi hỏi trình độ chuyên môn, kĩ thuật cao: Việc kích thích tế bào gốc biệt hóa thành các loại tế bào mong muốn đòi hỏi trình độ chuyên môn, kĩ thuật cao và chưa thể đảm bảo hiệu quả 100 %.
– Có thể gây ra những biến chứng nguy hiểm cho người bệnh: Các tế bào gốc phôi có thể tạo thành các tế bào không tương thích với bệnh nhân dẫn đến bị loại thải khi được cấy ghép gây nguy hiểm cho người bệnh. Ngoài ra, mô được cấy ghép có thể phát triển thành những khối mô bất thường như khối u ác tính.
Hình thành kiến thức, kĩ năng 5 trang 42 Chuyên đề Sinh học 10: Theo em, công nghệ tế bào gốc có thể gặp những trở ngại nào? Vì sao?
Trả lời:
Những trở ngại của công nghệ tế bào gốc:
– Khó thu nhận được nguồn tế bào gốc: Gây tranh cãi về vấn đề đạo đức y sinh học khi tạo dòng tế bào gốc phôi bằng cách phá hủy phôi nang, khó xác định và thu nhận các tế bào gốc trưởng thành.
– Đòi hỏi trình độ chuyên môn, kĩ thuật cao: Việc kích thích tế bào gốc biệt hóa thành các loại tế bào mong muốn đòi hỏi trình độ chuyên môn, kĩ thuật cao và chưa thể đảm bảo hiệu quả 100 %.
– Có thể gây ra những biến chứng nguy hiểm cho người bệnh: Các tế bào gốc phôi có thể tạo thành các tế bào không tương thích với bệnh nhân dẫn đến bị loại thải khi được cấy ghép gây nguy hiểm cho người bệnh. Ngoài ra, mô được cấy ghép có thể phát triển thành những khối mô bất thường như khối u ác tính.
Hình thành kiến thức, kĩ năng 6 trang 42 Chuyên đề Sinh học 10: Cần có những lưu ý gì trong nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ tế bào gốc?
Trả lời:
Khi nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ tế bào gốc, cần đảm bảo sao cho vừa có hiệu quả tốt nhất vừa đảm bảo đạo đức sinh học. Bởi vậy, trên cơ sở các mức độ vi phạm đạo đức sinh học, cần nên lưu ý các vấn đề sau:
– Cần tra cứu những quy định của luật pháp về các khía cạnh liên quan trước khi tiến hành nghiên cứu hay ứng dụng tế bào gốc.
– Cần xem xét các mức độ vi phạm đạo đức của nghiên cứu đó.
– Tham khảo ý kiến của xã hội, Hội đồng khoa học, Hội đồng Y đức, đồng nghiệp và cộng sự.
– Tìm hiểu phong tục tập quán, tôn giáo, tín ngưỡng của quốc gia trước khi đưa ra một vấn đề nghiên cứu hay ứng dụng tế bào gốc.
– Chỉ nên triển khai nghiên cứu hay ứng dụng, khi vấn đề nghiên cứu phù hợp với quy định của pháp luật hoặc được sự đồng ý của Hội đồng khoa học, có sự ủng hộ của xã hội.
Vận dụng 3 trang 42 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy lập bảng so sánh nguồn gốc và khả năng biệt hóa khác nhau của các loại tế bào gốc động vật. Nêu ứng dụng của mỗi loại tế bào gốc động vật này.
Trả lời:
|
Chỉ tiêu so sánh |
Tế bào gốc phôi |
Tế bào gốc trưởng thành |
|
Nguồn gốc |
Có nguồn gốc từ khối tế bào mầm phôi của phôi nang ở giai đoạn tiền làm tổ. |
Là những tế bào chưa được biệt hóa trong các mô hoặc cơ quan của cơ thể sau khi sinh ra. |
|
Khả năng biệt hóa |
Có khả năng biệt hóa thành hầu hết các loại mô và cơ quan của cơ thể. |
Có thể phân hóa thành một hoặc một vài loại mô và cơ quan của cơ thể. |
|
Ứng dụng |
Ứng dụng điều trị nhiều bệnh ở người bằng cấy ghép tế bào gốc phôi như Parkinson, tiểu đường, các chấn thương cột sống,… |
Ứng dụng để điều trị nhiều bệnh ở người bằng cấy ghép tế bào gốc trưởng thành như cấy ghép tủy xương, cấy ghép rìa giác mạc,… |
Vận dụng 4 trang 42 Chuyên đề Sinh học 10: Ngoài những ứng dụng trong điều trị bệnh ở người, công nghệ tế bào gốc còn có tiềm năng được ứng dụng trong những lĩnh vực nào khác của đời sống? Hãy tìm hiểu về các sản phẩm ứng dụng được sản xuất bằng công nghệ tế bào gốc.
Trả lời:
– Tiềm năng ứng dụng của công nghệ tế bào gốc trong lĩnh vực khác của đời sống:
+ Sử dụng tế bào gốc để nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ quá trình phát triển cá thể, cơ chế điều hòa hoạt động của gene,…
+ Nuôi cấy tế bào gốc để tạo nên các mô hình kiểm tra tính an toàn và hiệu quả của thuốc mới, hạn chế sự thử nghiệm trên động vật.
+ Ứng dụng tế bào gốc trong lĩnh vực làm đẹp: Sử dụng tế bào gốc để điều trị các vấn đề về da như sẹo rỗ, sẹo lõm, thâm nám, mụn,…
– Các sản phẩm ứng dụng được sản xuất bằng công nghệ tế bào gốc: Các dòng mĩ phẩm sử dụng tế bào gốc như tế bào gốc Eldas, tế bào gốc GSC+, tế bào gốc DNA cá hồi Navacos Salmon Ampoule, tế bào gốc Melsmon,…