II. TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ:
1. Khái niệm về Công nghệ Sinh học trong sinh sản của thực vật
- Theo liên đoàn Công nghệ Sinh học châu Âu (EFB): Công nghệ Sinh học là sự ứng dụng tổng hợp của Sinh hoá học, vi sinh vật học và các khoa học về công nghệ để đạt đến sự ứng dụng công nghiệp các năng lực của vi sinh vật, của tế bào các tổ chức nuôi cấy và các thành phân của chúng.
- Các nhà khoa học Nhật Bản hình dung Công nghệ Sinh học như một cái thân cây mà rễ của cây này là vi sinh học, di truyền học, sinh hoá học, điện tử học, nông học, công nghệ học và trên tán lá xanh chi chít nhiều quả chín. Những quả chín này chính là các sản phẩm phục vụ con người bao gồm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, phân bón vi sinh vật, kích thích tố sinh trưởng cho cây trồng và vật nuôi, các thuốc trừ sâu sinh học, dung môi hữu cơ, axit amin, chất kháng sinh, vitamin, hoócmôn.
- Các nhà khoa học Anh, Mĩ, Thụy Sĩ cho Công nghệ Sinh học là một ngành khoa học hội tụ các thành tựu của vi sinh vật, di truyền học, sinh hoá học, công nghệ thực phẩm, công nghệ sinh hoá học, công nghệ hoá học, công nghệ cơ khí và điện tử học.
- Những lĩnh vực khoa học đã đạt được những thành tựu khoa học mới mẻ và quan trọng thuộc Công nghệ Sinh học bao gồm:
+ Công nghệ di truyền: Kĩ thuật tái tổ hợp ADN.
+ Xúc tác sinh học gồm enzim (tách, cố định, ổn định) và tế bào nguyên vẹn (cố định, ổn định).
+ Miễn dịch học (chủ yếu là các kháng thể đơn dòng) + Công nghệ lên men (sản xuất và chế biến phế thải). + Sinh điện hoá học
Tính đến năm 2000, số doanh thu hàng năm rất lớn trên các lĩnh vực sản xuất các sản phẩm công nghệ sinh học.
Các sản phẩm hoá học 1,8 tỉ USD
Các sản phẩm thực phẩm 24 tỉ USD
Các sản phẩm y dược học 16 tỉ USD
Các sản phẩm khai thác, dầu mỏ, tuyển khoáng, xử lý phế thải 30 tỉ USD
Tổng cộng 112 tỉ USD
Kĩ thuật lai được ứng dụng rộng rãi trong việc tạo giống vi sinh vật, giống cây trồng, giống vật nuôi. Nhờ phương pháp dung hợp tức là phương pháp trộn lẫn hai tế bào sống, người ta có thể tạo nên các kháng thể đơn dòng (sử dụng để chẩn đoán và chữa trị các bệnh hiểm nghèo).
Công nghệ Sinh học trong sinh sản thực vật đã giải quyết nhiều vấn đề cốt yếu của đời sống nhân loại như nguồn thức ăn, nguồn năng lượng, hàng tiêu dùng, bảo vệ môi trường với những sản phẩm sản xuất ở quy mô lớn, giá thành rẻ, có ý nghĩa trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y học và đời sống.
1.1. Công nghệ tế bào thực vật.
Tế bào là đơn vị cơ bản của một cơ thể sống. Tế bào của các sinh vật có nhân thật (gồm tất cả các loại sinh vật, trừ vi khuẩn) có kích thước trong phạm vi 10 – 100 micromét (1 micromét=1/1000 milimét). Một lá cây có khoảng 20 triệu tế bào. Một cây có 200 nghìn lá thì cây đó có tới 4000 tỉ tế bào (hình 1)
Hình 1. Cấu trúc tế bào thực vật
Năm 1902, lần đầu tiên người ta nuôi cấy thành công những tế bào thực vật trên các môi trường nhân tạo và đến 1934 kĩ thuật nuôi cấy mô mới chính
thức ra đời. Kĩ thuật này cho phép nuôi cấy dễ dàng những tế bào thực vật hay từ những mô phân sinh tạo nên những khối tế bào hay những cây hoàn chỉnh trong ống nghiệm (gọi là nuôi cấy in vitro) (hình 2)
Công nghệ tế bào thực vật đã giúp nhân nhanh các giống cây trồng quý (nhân sâm) hoặc giúp làm sạch mọi mầm virut gây bệnh cây trồng. Các cây trồng trong ống nghiệp đã được thực hiện: Khoai tây, cà chua, củ cải đường, bắp cải, chè, chanh, nho, mía, táo, dâu, thông, phong lan.
Từ mô phân sinh của khoai tây sau một thời gian ngắn có thể thu được 2 tỉ củ khoai tây (trồng được trên 40 ha), tốc độ trồng có thể nhanh hơn 100000 lần so với trồng từ hạt khoai tây. Trong 1 năm có thể nhân từ một ống nghiệm nuôi cấy một mô cây cọ dầu (Elanis guineensis) thành 5000000 cây con mang tính chống bệnh giun chỉ và cho năng suất dầu 6 tấn/ha.
Công nghệ tế bào động vật cho phép nhân thành các dòng tế bào của người và động vật, từ đó sản xuất dễ dàng các loại vacxin virut hay sản xuất các tế bào đơn dòng sử dụng rộng rãi trong y học.
Hình 2. Nuôi cấy in vitro