cong nghe te bao dong vat va thuc vat

Môi trường đặc trưng dùng trong nuôi cấy tế bào động vật bao gồm các amino acid, các vitamin, các hormone, các nhân tố sinh trưởng, muối khoáng và glucose... Nhóm I.[r]

(1)

Báo cáo chuyên đề CNSH

Cán hướng dẫn

Ts Nguyễn Văn Thành

Nhóm 1- Công nghệ Sinh Học K35

Phạm Hoàng Nam 3092422

Lợi Đức Linh 3092415

Danh Thị Phương Nga 3092492

Phạm Thị Đàm Mi 3092418

Đinh Thị Bé Ngọc 3092495

Nguyễn Văn Quắc Dương Trọng Tín

Lê Thanh Nhật 3096846

Cần Thơ, tháng 09 năm 2010

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

(2)

ĐẶT VẤN ĐÊ

Công nghệ sinh học trở thành ngành công nghệ ứng dụng phát triển mạnh mẽ và là ngành khoa học mũi nhọn kỉ 21

Công nghệ tế bào là năm hướng phát triển cùa ngành công nghệ sinh học và đem lại hiệu khoa học và kinh tế triển vọng phát triển loài người

Việc trang bị kiến thức và kĩ công nghệ tế bào cho sinh viên ngành Công nghệ sinh học là điều bắt buộc trường đại học có đào tạo Công nghệ sinh học

NỘI DUNG

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

- Công nghệ tế bào

Ngày nay, việc ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc mô môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo mô, quan hoặc thể

hoàn chỉnh với đầy đủ tính trạng thể gốc trở thành ngành kĩ thuật, có qui trình xác định, được gọi là công nghệ tế bào

(3)

- Lịch sử phát triển

Về công nghệ tế bào nước sử dụng rộng rãi kỹ thuật nuôi cấy mô (tissue culture) dung hợp tế bào (cell fusion) chuyển nhân (nuclear transplantation)

nuôi cấy tế bào gốc, và có nhiều thành tựu A.CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT

I.SƠ LƯỢC VỀ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT

1 CẤU TẠO

Hình 1: tế bào động vật 2.CHỨC NĂNG

(4)

II.CÔNG NGHỆ TẾ BÀO GỐC

1.TẾ BÀO GỚC

a.Khái niệm: tế bào gớc là tế bào không chuyên biệt (chưa

biệt hóa) có khả trở thành tế bào chuyên biệt và chức tương ứng

b.Chức năng: tế bào gốc được sử dụng để tạo tế bào thay cho tế bào già, chết tự nhiên, bị tổn thương, bị chức hay vì nguyên nhân khác

c.Nguồn gốc

Hình 2: Tế bào gốc phôi

Hình 3: Tế bào gốc

phôi thai Hình 4: Tế bào gốc từ rốn trẻ sơ sinh

(5)

Hình 5: Tế bào

gốc tủy xương Hình 6: Tế bào gốc từ răng

Hình 7: Tế bào gốc người trưởng thành d.Phân loại tế bào gốc

•Tế bào gốc tổng năng: tế bào phát triển thành cá thể

•Tế bào gốc tồn năng: tế bào hình thành nên loại tế bào thể (trên 200 loại)

(6)

•Ghép tế bào gớc tạo máu điều trị tình trạng khác suy thối hệ thớng tạo máu

•Chữa trị bệnh thuộc hệ thần kinh thoái biến tế

bào thần kinh

•Tái tạo da sau chữa trị bỏng

•Tái tạo mơ cơ-xương qua thủ thuật ghép tế bào gốc phôi

•Ứng dụng vào thủ thuật ghép tủy xương. • Trong thẩm mỹ: Các sản phẩm chăm sóc da

Hình 8: Sản phẩm chăm

sóc da từ tế bào gốc Hình 9: Ngân hàng tế bào gốc

2.ỨNG DỤNG

(7)

1.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN NẠP GEN

a.Chuyển nhiễm Dùng calcium phostphate kết tủa ADN

b.Lipofection Sử dụng lipid trung tính hoặc mang cation để tạo thành liposome Phức lipid hợp với màng huyết tương phóng thích ADN dính bám vào phần bào tan (cytosol)

c.Xung điện d.Vi tiêm

III.ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN

Hình 8:Thiết bị vi tiêm Hình 9: Vi tiêm DNA vào tế bào

(8)

(1) Gen có chức nào đó được lựa chọn và phân lập phòng thí nghiệm

(2) Một vật cho được gây siêu bài noãn và thu hoạch phôi từ ống dẫn trứng

(3) Gen được đưa vào trứng được thụ tinh kỹ thuật vi tiêm

(4) Phôi chuyển gen được đưa vào vật nhận mà có thể cho đời non có gen chuyển

(5) Kiểm tra non đối với gen chuyển, lai tạo để tạo non có tính ổn định di truyền tính trạng

Hình 10: Quá trình vi tiêm

(9)

e.Dùng súng bắn gen

Sử dụng hạt kim loại tungsten hoặc vàng làm vi đạn Vi đạn được bọc ADN và với vận tốc thích hợp để xâm nhập vào tế bào đích

f.Dùng vector virus

2.CÔNG NGHỆ TẠO ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN

Hình 11: Qui trình chuyển gen động vật

(10)

a.Tách chiết, phân lập gen mong muốn tạo tổ hợp gen biểu hiện tế bào động vật

b.Tạo sở vật liệu biến nạp gen c.Chuyển gen vào động vật

d.Nuôi cấy phôi ống nghiệm (đối với động vật bậc cao) e.Kiểm tra động vật được sinh từ phôi chuyển gen

f.Tạo nguồn động vật chuyển gen cách liên tục

3.ỨNG DỤNG CỦA KĨ THUẬT CHUYỂN GEN Ở ĐỘNG VẬT

a.Sản xuất thịt

Hình 12: lợn siêu nạc

b.Sản xuất len

Hình 13: Cừu sản xuất len

(11)

c.Sản xuất sữa

Hình 14: Bò sữa

d.Giảm ô nhiễm photpho – Lợn enviro-pig

Hình 15: Lợn enviro-pig

e.Sản xuất Biosteel

Hình 16: Dê sản xuất biosteel

f.Động vật thủy sinh chuyển gen

Hình 17: Cá chuyển gen

(12)

h.Ứng dụng y học

Hình 19: Gà chuyển gen để nghiên cứu trình phát

triển phôi

i.Kháng bệnh thú y

g.Côn trùng chuyển gen

Hình 18: Ruồi dấm

(13)

IV.NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT CÓ VU 1.ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ

a.Ưu điểm

•Sản xuất phân tử phức tạp kháng thể dùng làm thuốc phòng bệnh, điều trị chẩn đốn

•Các tế bào động vật đáp ứng q trình hậu dịch mã xác sản phẩm protein sinh-dược (biopharmaceutical protein)

•Sản xuất viral vector dùng liệu pháp gen •Sản xuất tế bào động vật để dùng chất in vitro nghiên cứu độc chất học dược học

•Sản xuất quan thay nhân tạo-sinh học/các

(14)

b.Hạn chế

•Các tế bào động vật có kích thước lớn và cấu trúc phức tạp

các tế bào vi sinh vật

•Tớc độ sinh trưởng tế bào động vật chậm nên sản lượng

chúng thấp và việc trì điều kiện nuôi cấy vô trùng thời gian dài thường gặp nhiều khó khăn

•Các tế bào động vật được bao bọc màng huyết tương mỏng kết

quả là chúng dễ bị vỡ

• Mơi trường ni cấy thường đòi hỏi bổ sung huyết máu đắt

tiền

•Hầu hết tế bào động vật sinh trưởng được gắn bề mặt

2.CÁC DÒNG TẾ BÀO ĐỘNG VẬT CÓ VU VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NÓ

a.Các tế bào dịch huyền phù

Các tế bào máu hoặc dịch bạch huyết là tế bào dịch huyền phù (suspension cells), hoặc không dính bám chúng sinh trưởng nuôi cấy in vitro

(15)

3.MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT CÓ VU

b.Các tế bào dính bám

Hầu hết tế bào động vật bình thường là tế bào dính bám (cần có bề mặt để gắn vào và sinh trưởng) Người ta sử dụng rộng rãi loại tế bào dính bám là tế bào biểu mô và nguyên bào sợi

(fibroblast)

Môi trường đặc trưng dùng nuôi cấy tế bào động vật bao gồm amino acid, vitamin, hormone, nhân tớ sinh trưởng, ḿi khống và glucose Ngoài ra, môi trường cần được cung cấp từ 2-20% (theo thể tích) huyết động vật có vú

4.CÁC SẢN PHẨM THƯƠNG MẠI CỦA NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT CÓ VU

Các sản phẩm sinh học được sản xuất tế bào động vật có vú

(16)

Nhóm I

Enzyme Urokinase, hoạt tố plasminogen mô Hormone Hormone sinh trưởng (GH) Các nhân tố sinh trưởng Các cytokine khác

Nhóm II Vaccine

Bệnh dại, bệnh quai bị, bệnh sởi người…

Veterinary-FMD vaccine, New Cattle’s Disease

Nhóm III Kháng thể đơn dịng Các cơng cụ chẩn đốn

Nhóm IV Virus trùng Th́c trừ sâu sinh học cho Baculovirus

Nhóm V Các chất điều hòa miễn dịch Interferon và interleukin

Nhóm VI Các tế bào nguyên vẹn Thử nghiệm độc chất học

Bảng Các sản phẩm quan trọng nuôi cấy tế bào động vật

(17)

V.NHÂN BẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT

1.KHÁI NIỆM

2.QUY TRÌNH THỰC HIỆN

Nhân bản vơ tính là phương pháp sinh sản đơn không thông qua

thụ tinh (không phân biệt giới tính) Bằng phương pháp này cá thể có thể được tạo từ tế bào lấy từ nguyên

Hình 20: qui trình nhân bản vơ tính cừu Dolly

(18)

Thú cảnh nuôi

3.ỨNG DỤNG

Hình 21: Bản Snuppy

và “bố” nó Hình 22: Mèo CC

Hình 23: Cừu Dolly

(19)

Hình 25: Lợn nhân bản Hình 26: hệ chuột nhân bản

Hình 24: Bò nhân bản

Gia súc nhân bản

(20)

B CÔNG NGHỆ TẾ BÀO THỰC VẬT I SƠ LƯỢC VÊ TẾ BÀO THỰC VẬT

1 CẤU TRUC TẾ BÀO THỰC VẬT

2 CHỨC NĂNG TẾ BÀO THỰC VẬT

(21)

II.NUÔI CẤY MÔ

1.ĐẶC ĐIỂM

a.Nuôi cấy mô: tế bào thực vật là kĩ thuật cho phép nuôi cấy dễ dàng tế bào thực vật hay mô phân sinh sạch bệnh môi trường nhân tạo thích hợp để tạo khối tế bào hay hoàn chỉnh ớng nghiệm

b.Cơ sở sinh lí:

•Tính tồn năng: khả tế bào hình thành hịa chỉnh điều kiện ni cấy thích hợp

•Sự phân chia phân hóa, phản phân hóa tế bào

Phân hóa: tế bào, khối tế bào phân hóa thành mô, quan, hệ quan

(22)

c.Các nhân tố đảm bảo thành công công nghệ nuôi cấy mô- tế bào thực vật:

•Đảm bảo điều kiện vơ trùng, phịng thí nghiệm phải chun hóa

cao

•Chọn mơi trường và chuẩn bị mơi trường cách

•Chọn mơ cấy, xử lí mơ cấy thích hợp trước và sau cấy d.Các bước kĩ thuật nuôi cấy mô- tế bào thực vật

•Tạo vật liệu khởi đầu: thường chọn chồi là phận nuôi cấy thích

hợp khử trùng cấy môi trường khởi động để tái sinh

•Giai đoạn nhân nhanh: vật liệu khởi đầu được chuyển sang môi

trường nhân nhanh có bổ sung Xitokinin để tái sinh thành nhiều chồi

•Giai đoạn tạo hồn chỉnh: tách riêng chồi cho vào môi

trường tạo rể (bố sung Auxin) chồi rể thành hoàn chỉnh

(23)

2.SƠ LƯỢC CÁC KỸ THUẬT DÙNG TRONG NI CẤY MƠ

A Mơ sẹo từ Catharanthus roseus (B)Nuôi cấy dịch tế bào từ Coryphanta spp (C) Nốt sần C roseus (D) Đầu rễ từ C roseus (E)Tái sinh từ C roseus callus (F) Protoplasts từ Coffea arabica (G) Vi nhân giống Agave tequilana (H) Phôi vô tính Coffea canephora (I) Ni cấy rễ Psacalium decompositum

Hình 27: Một số kỹ thuật dùng trong nuôi cấy mô tế bào thực vật

(24)

a.Nuôi cấy phôi nước dừa, nước chiết malt, casein thuỷ phân, là chất cần nuôi cấy phôi Các chất kích thích sinh trưởng GA3, auxin, cytokinine thường được dùng nhiều nuôi cấy phôi Các yếu tố ngoại cảnh nhiệt độ, ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển

phôi nuôi cấy in vitro Thường phôi nuôi cấy cần nhiệt độ và ánh sáng thấp phôi phát triển tự nhiên

b.Nuôi cấy mô quan tách rời

Nhu cầu dinh dưỡng nuôi cấy phận khác là khác có thể thấy số yêu cầu chung nguồn cacbon dạng đường và muối nguyên tố đa lượng ( nito, phospho, kali, calxi) và vi lượng ( Mg, Fe, Mn, Co,Zn, )

Ngoài cần số chất đặc biệt vitamin (B1, B6, B3, ) và chất điều hoà sinh trưởng

(25)

c Nuôi cấy mô phân sinh

Mô phân sinh thường là mô đỉnh chồi và cành có kích thước 0,1mm÷ 1cm

Ni cấy mơ phân sinh được sử dụng để loại virus tạo sạch virus và nhân giớng invitro Ni cấy mơ phân sinh cịn được sử dụng để nghiên cứu trình hình thành quan, tạo đa bội qua xử lý colchicin

d Nuôi cấy bao phấn

Hạt phấn nuôi cấy có thể phát triển thành đơn bội hoàn chỉnh điều kiện nuôi cấy in vitro đường tạo phôi trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua tạo mô sẹo và tạo quan

e Nuôi cấy tế bào đơn

Tế bào đơn có thể nhận được đường nghiền mô, hoặc xử lý enzym Mỗi loại cây, loại tế bào khác địi hỏi kỹ tḥt ni cấy khác

(26)

f Nuôi cấy protoplast

Trong điều kiện nuôi cấy phù hợp protoplast có thể tái sinh thành tế bào mới, phân chia và tái sinh thành hoàn chỉnh Do không có thành tế bào nên protoplast trở nên đối tượng lý tưởng nghiên cứu biến đổi di truyền thực vật Bằng phương pháp dung hợp hai protoplast có thể tạo lai soma Ngoài có thể sử dụng kỹ thuật dung hợp protoplast để chuyển bào quan và chuyển gene

3 ỨNG DỤNG

a Nhân giống vơ tính với quy mơ lớn b Củ khoai bi hạt giống nhân tạo c Sản xuất giống sạch mầm bệnh

(27)

Hình 31: Trầu bà chân vịt nuôi cấy mô

Hình 30: Nuôi cấy mô sâm Ngọc Linh Hình 28: Phơi vơ tính

của chuối

Hình 29: Nuôi cấy phát triển phôi vô tính chuối

Hình 32: Dưa hấu

(28)

III.NI CẤY PHƠI THỰC VẬT

a.Tách phơi

b.Thành phần mơi trường

•Ḿi khống

•Chất điều hịa sinh trưởng

•Nguồn cacbon

•Amino axit và thành phần hữu phức hợp

•Nội nhũ

1.NUÔI CẤY PHÔI HỮU TÍNH

2.NUÔI CẤY PHÔI VÔ TÍNH a.Đặc điểm

Có kiện định liên quan đến chương trình sớm trình phát triển:

- Cảm ứng biệt hóa tế bào tế bào tiền phôi - Biểu hiện trình tự phát triển tế bào tiền phôi

(29)

Các phôi phát triển qua giai đoạn liên tiếp hình thành phôi bao gồm : giai đoạn hình tim, hình cầu, hình cá đuối

Hình cầu Hình tim Hình cá đuối

Hình 33: Các giai đoạn liên tiếp phát triển phơi vơ tính.

(30)

•Các chất điều hịa sinh trưởng

•Nguồn nitơ

•Agar và chất khác

•Các điều kiện ni cấy phơi vơ tính

•Ánh sáng

•Nhiệt độ

c.Hạt nhân tạo: phôi vô tính hình thành nuôi cấy được bao bọc vỏ chứa chất dinh dưỡng và chất bổ sung khác tạo hạt nhân tạo (Demarly, 1986 ; Redenbaugh và

cộng sự, 1986)

Hình 34: Hạt khoai tây nhân tạo b.Các nhân tố ảnh hưởng đến phát sinh phôi

(31)

3.ỨNG DỤNG

a.Ứng dụng nuôi cấy phơi hữu tính:

•Thu nhận thể đơn bội

•Kiểm tra nhanh sức nảy mầm hạt •Nhân giớng hiếm

•Thụ phấn ớng nghiệm

b.Ứng dụng ni cấy phơi vơ tính

•Nhân giớng nhanh và dễ dàng

•Tạo củ siêu nhỏ (micro), hạt nhân tạo, công nghệ hóa trình

nhân giống, vườn ươm và xây dựng mơ hình trồng thử

IV.NI CẤY VÀ DUNG HỢP TẾ BÀO TRẦN

Tế bào trần là tế bào thực vật bị loại bỏ vách xử lý enzyme Đó là tế bào tự do, cô lập, không định hướng (vì khơng cịn chịu

(32)

Hình 35: Các bước nuôi cấy tế bào trần 1.NUÔI CẤY TẾ BÀO TRẦN

Dung hợp tế bào trần là hợp tế bào sôma không có thành tế bào cá thể hoặc loài khác và sau đó tái sinh lai từ tế bào dung hợp

(33)

Ứng dụng tế bào trần

•Chọn dịng tế bào

•Dung hợp protoplast để lai vơ tính tế bào thực vật •Biến nạp di truyền, đưa quan tử, virus, DNA

ngoại lai vào tế bào thực vật

•Là hệ thớng lý tưởng cho nghiên cứu sinh tổng hợp thành tế bào

2.DUNG HỢP TẾ BÀO TRẦN a.Các phương pháp dung hợp

•Dung hợp tự phát (Spontaneuouso fusion)

•Dung hợp điện

b.Cơ sở tế bào học dung hợp tế bào trần

Nếu dung hợp xảy tế bào chất và quan tử nhân giữ nguyên thì tạo thành thể lai tế bào chất (Cybrid) Còn trường hợp tế bào chất và nhân được dung hợp thì tạo tế bào lai thực (Hybrid) c.Lựa chọn sản phẩm dung hợp

(34)

V.KỸ THUẬT CHUYỂN GEN THỰC VẬT 1.CÁC ĐIÊU KIỆN

34

2.PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN

•Chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium.

•Chuyển gen gián tiếp nhờ virus

(35)

35 b.Phương pháp chuyển gen trực tiếp

•Chuyển gen súng bắn gen (gene gun)

•Chuyển gen xung điện (electroporation)

•Chuyển gen vi tiêm (microinjection) •Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm

•Chuyển gen phương pháp hóa học

•Chuyển gen trực tiếp qua ớng phấn (pollen tube)

(36)

36 2.MỘT SỐ ĐÁNH GIÁ VÊ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

a.Những lợi ích

•Có khả chớng chịu bệnh

•Cho phép giảm sử dụng th́c trừ sâu •Tăng thành phần dinh dưỡng

•Tăng thời gian bảo quản •Tăng sản lượng

•Giảm chi phí sản xuất

•Tăng lợi nḥn nơng nghiệp. •Cải thiện mơi trường.

•Giớng mô có thể được trồng điều kiện nghèo dinh dưỡng.

b.Những nguy tiềm ẩn rủi ro có thể

•Cây chuyển gen, rủi ro có thể: khả tạo loại cỏ

•Ảnh hưởng trực tiếp lên sinh vật khơng phải là sinh vật

cần diệt

(37)

37

4.ỨNG DỤNG

a.Chuyển gen kháng sâu

Hình 38 Chuyển gen kháng sâu bệnh

b.Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ

c.Chuyển gen tạo kháng virus gây bệnh

Hình 39: Cây thuốc chuyển gen kháng virus CMV đối

chứng

(38)

38

d.Chuyển gen tạo sản xuất protein động vật

Hình 41: Thực phẩm chức năng

e.Chuyển gen thay đổi hàm lượng chất lượng chất dinh dưỡng cây

(39)

39

f.Chuyển gen tạo giống hoa có nhiều màu sắc.

Hình 44: Bắp chuyển gen Bt

Bt Control

(40)

40

KẾT ḶN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT ḶN

•Cơng nghệ tế bào là phận quan trọng công nghệ sinh học, chủ yếu nghiên cứu trình nuôi cấy tế bào động-thực vật để sản xuất sinh khối, sản xuất hợp chất có hoạt tính sinh

học (enzyme, vaccine, chất thứ cấp…), để làm mô hình thực

nghiệm khảo sát tác động hoá chất, làm nguyên liệu ghép tế bào và quan…

•Đã có nhiều thành tựu giới Công nghệ tế bào vì vậy hiện chúng được ý phát triển

KIẾN NGHỊ

•Nhà nước cần đầu tư cho cơng tác nghiên cứu khoa học Công nghệ tế bào, trang bị sở hạ tầng hiện đại, phù hợp

•Mở thêm ngành học trường Đại học, Cao đẳng để đào tạo đội ngũ cán lành nghề lĩnh vực phát triển đầy tiềm

này

(41)

41 TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tài liệu Tiếng Việt

2 Đái Duy Ban, 1998, Công nghệ ADN điều trị gen bệnh hiểm nghèo, Nhà xuất y học

3 Đái Duy Ban, 2004, Công nghệ gen, Nhà xuất Khoa học và Kỹ thuật

4 Nguyễn Bá, 2006, Hình thái học thực vật, Nhà xuất Giáo dục Hồ Huỳnh Thùy Dương, 1996, Sinh học phân tử, Nhà xuất giáo

dục

6 Nguyễn Đình Huyên, 1998, Sinh học phân tử ADN, Nhà xuất khoa học kĩ thuật

7 Lê Văn Hoàng, 2004,Các trình và thiết bị Công nghệ sinh học Công nghiệp, Nhà xuất Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội Phạm Thành Hổ, 2000, Di truyền học, Nhà xuất giáo dục

9 Nguyễn Như Hiền.2002 Di truyền và Công nghệ tế bào xoma Nhà xuất Khoa học và Kỹ thuật

10.Nguyễn Đức Lượng, Lê Thị Thủy Tiên,2002, Công nghệ tế bào, Nhà xuất ĐHQG TP HCM

(42)

42 Tài liệu Tiếng Anh

1 Bains W 2003 Biotechnology from A to Z Oxford University Press Inc New York, USA

2 Lawrence E 1995 Henderson’s Dictionary of Biological Terms 7th ed Longman Group Ltd Singapore

3 Ratledge C and Kristiansen B 2002 Basic Biotechnology Cambridge University Press, UK

4 Singleton P and Sainsbury D 2001 Dictionary of Microbiology and Molecular Biology 3rd ed John Wiley & Sons, Ltd UK

5 Walker JM and Rapley R 2002 Molecular Biology and

(43)

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	8,23 MB