Công nghệ tế bào tế bào động vật và thực vật

Báo cáo chuyên đề CNSH 1
Cán bộ 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
VIỆN NC&PT CÔNG NGHỆSINH HỌC

ĐẶT VẤN ĐỀ
Công nghệ sinh học đang trở thành một ngành công nghệ ứng dụng
phát triển mạnh mẽ và là ngành khoa học mũi nhọn của thế kỉ 21.
Công nghệ tế bào là một trong năm hướng phát triển cùa ngành công
nghệ sinh học đã và đang đem lại những hiệu quả khoa học và kinh tế
rất triển vọng trong sự phát triển của loài người .
Việc trang bị kiến thức và kĩ năng về công nghệ tế bào cho sinh viên
ngành Công nghệ sinh học là điều bắt buộc trong các trường đại học
có đào tạo về 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 trên môi

trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra những mô, cơ quan hoặc cơ thể
hoàn chỉnh với đầy đủ các tính trạng của cơ thể gốc đã trở thành một
ngành kĩ thuật, có qui trình xác định, được gọi là công nghệ tế bào.
2
- Lịch sử phát triển
Về công nghệ tế bào các nước đều đã sử dụng rộng rãi kỹ thuật nuôi
cấy mô (tissue culture) dung hợp tế bào (cell fusion) chuyển nhân
(nuclear transplantation)
nuôi cấy các tế bào gốc, và đã có rất 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
3
II.CÔNG NGHỆ TẾ BÀO GỐC
1.TẾ BÀO GỐC
a.Khái niệm: tế bào gốc là những tế bào không chuyên biệt (chưa
biệt hóa) nhưng có khả năng trở thành các tế bào chuyên biệt và chức
năng mới tương ứng.
b.Chức năng: tế bào gốc được sử dụng để tạo các tế bào mới thay
thế cho các tế bào già, chết tự nhiên, bị tổn thương, bị mất chức năng
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
cuốn rốn trẻ sơ sinh

4
Hình 5: Tế bào
gốc tủy xương
Hình 6: Tế bào gốc
từ răng
Hình 7: Tế bào gốc của
người trưởng thành
d.Phân loại tế bào gốc
•
T bào g c t ng năng: mế ố ổ i t bào có th phát tri n thành ỗ ế ể ể
m t cá th m i.ộ ể ớ
•
T bào g c toàn năng: tế ố bào có th hình thành nên b t c ế ể ấ ứ
lo i t bào nào trong cạ ế ơ thể (trên 200 loại).
•
T bào g c đa năng: tế ố bào đã đ c bi t hóa, nh ng v n có ế ượ ệ ư ẫ
th hình thành nên m t s lo i t bào khác.ể ộ ố ạ ế
5
•
Ghép các tế bào gốc tạo máu trong điều trị các tình trạng khác
nhau của suy thoái hệ thống tạo máu.
•
Chữa trị các bệnh thuộc hệ thần kinh do sự thoái biến của các tế
bào thần kinh.
•
Tái tạo da sau chữa trị bỏng.
•
Tái tạo mô cơ-xương qua thủ thuật ghép các tế bào gốc phôi
•
Ứng dụng vào các 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
6
1.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN NẠP
GEN
a.Chuyển nhiễm Dùng calcium phostphate kết tủa ADN
b.Lipofection Sử dụng các lipid trung tính hoặc mang cation để tạo
thành các liposome. Phức lipid hợp nhất với màng huyết tương sẽ
phóng thích ADN dính bám vào trong 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
7
(1) Gen có chức năng nào đó được lựa chọn và phân lập trong phòng thí
nghiệm.
(2) Một con vật cho được gây siêu bài noãn và thu hoạch phôi từ ống
dẫn trứng.
(3) Gen được đưa vào trứng được thụ tinh bằng kỹ thuật vi tiêm.
(4) Phôi chuyển gen được đưa vào con vật nhận mà có thể cho ra đời
con non có gen đã chuyển.
(5) Kiểm tra con non đối với gen mới chuyển, lai tạo để tạo con non có
tính ổn định di truyền về tính trạng mới.
Hình 10: Quá trình vi tiêm
8

e.Dùng súng bắn gen
Sử dụng các hạt kim loại như tungsten hoặc vàng làm vi đạn. Vi đạn
được bọc bằng ADN và đi với một 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
9
a.Tách chiết, phân lập gen mong muốn và tạo tổ hợp gen biểu
hiện trong tế bào động vật
b.Tạo cơ sở vật liệu biến nạp gen
c.Chuyển gen vào động vật
d.Nuôi cấy phôi trong ống nghiệm (đối với động vật bậc cao)
e.Kiểm tra động vật được sinh ra từ phôi chuyển gen
f.Tạo nguồn động vật chuyển gen một 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
10
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
11

h.Ứng dụng trong y học
Hình 19: Gà chuy n gen đ ể ể
nghiên c u quá trình phát ứ
tri n phôiể
i.Kháng bệnh trong thú y
g.Côn trùng chuyển gen
Hình 18: Ruồi dấm
12
IV.NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT CÓ VÚ
1.ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ
a.Ưu điểm
•
S n xu t các phân t ph c t p và các kháng th dù ng làm ả ấ ử ứ ạ ể
thu c phòng b nh, đi u tr ho c ch n đoánố ệ ề ị ặ ẩ
•
Các t bào đ ng v t đáp ng đ c quá trình h u d ch mã ế ộ ậ ứ ượ ậ ị
chính xác đ i v i các s n ph m protein sinh-d c ố ớ ả ẩ ượ
(biopharmaceutical protein).
•
S n xu t các viral vector dùng trong li u pháp genả ấ ệ
•
S n xu t các t bào đ ng v t đ dùng nh m t c ch t ả ấ ế ộ ậ ể ư ộ ơ ấ in
vitro trong nghiên c u đ c ch t h c và d c h c.ứ ộ ấ ọ ượ ọ
•
S n xu t các c quan thay th nhân t o-sinh h c/các d ng ả ấ ơ ế ạ ọ ụ
c tr giúp.ụ ợ
13
b.Hạn chế
•
Các tế bào động vật có kích thước lớn hơn và cấu trúc phức tạp hơn

các tế bào vi sinh vật.
•
Tốc độ sinh trưởng của tế bào động vật rất chậm nên sản lượng của
chúng khá thấp và việc duy trì điều kiện nuôi cấy vô trùng trong một
thời gian dài thường gặp nhiều khó khăn hơn.
•
Các tế bào động vật được bao bọc bởi màng huyết tương mỏng kết
quả là chúng rất dễ bị vỡ.
•
Môi trường nuôi cấy thường đòi hỏi bổ sung huyết thanh máu rất đắt
tiền.
•
Hầu hết các tế bào động vật chỉ sinh trưởng khi được gắn trên một bề
mặt.
2.CÁC DÒNG TẾ BÀO ĐỘNG VẬT CÓ VÚ VÀ ĐẶC ĐIỂM
CỦA NÓ
a.Các tế bào dịch huyền phù
Các tế bào máu hoặc dịch bạch huyết là các tế bào dịch huyền phù
(suspension cells), hoặc không dính bám khi chúng sinh trưởng
trong nuôi cấy in vitro.
14
3.MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT
CÓ VÚ
b.Các tế bào dính bám
Hầu hết các tế bào động vật bình thường là các tế bào dính bám (cần
có bề mặt để gắn vào và sinh trưởng). Người ta sử dụng rộng rãi các
loại tế bào dính bám là tế bào biểu mô và nguyên bào sợi
(fibroblast).
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. Ngoài ra, môi trường cần được cung cấp từ
2-20% (theo thể tích) huyết thanh của động vật có vú.
4.CÁC SẢN PHẨM THƯƠNG MẠI CỦA NUÔI CẤY TẾ BÀO
ĐỘNG VẬT CÓ VÚ
Các sản phẩm sinh học được sản xuất bằng tế bào động vật có vú
chủ yếu là các glycoprotein.
15
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 ở người…
Veterinary-FMD vaccine,
New Cattle’s Disease
Nhóm III Kháng thể đơn dòng Các công cụ chẩn đoán
Nhóm IV Virus côn trùng
Thuốc 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 1. Các sản phẩm quan trọng của nuôi cấy tế bào động
vật
16
V.NHÂN BẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT

1.KHÁI NIỆM
2.QUY TRÌNH THỰC HIỆN
Nhân bản vô tính là phương pháp sinh sản đơn không thông qua
thụ tinh (không phân biệt giới tính). Bằng phương pháp này các cá
thể có thể được tạo ra từ một tế bào lấy từ nguyên bản.
Hình 20: qui trình nhân bản vô tính cừu Dolly
17
Thú cảnh nuôi
3.ỨNG DỤNG
Hình 21: Bản sao Snuppy
và “bố” của nó
Hình 22: Mèo CC
Hình 23: Cừu Dolly
18
Hình 25: Lợn nhân b nả Hình 26: 3 th h chu t nhân ế ệ ộ
b nả
Hình 24: Bò nhân b nả
Gia súc nhân bản
19
B. CÔNG NGHỆ TẾ BÀO THỰC VẬT
I. SƠ LƯỢC VỀ TẾ BÀO THỰC VẬT
1. CẤU TRÚC TẾ BÀO
THỰC VẬT
2. CHỨC NĂNG TẾ BÀO
THỰC VẬT
20
II.NUÔI CẤY MÔ
1.ĐẶC ĐIỂM
a.Nuôi cấy mô: tế bào thực vật là kĩ thuật cho phép nuôi cấy dễ
dàng những tế bào thực vật hay mô phân sinh sạch bệnh trong môi

trường nhân tạo thích hợp để tạo ra những khối tế bào hay những
cây hoàn chỉnh trong ống nghiệm.
b.Cơ sở sinh lí:
•
Tính toàn năng: khả năng của 1 tế bào hình thành 1 cây hòa
chỉnh trong điều kiện nuôi cấy thích hợp
•
Sự phân chia phân hóa, phản phân hóa của tế bào
Phân hóa: 1 tế bào, 1 khối tế bào phân hóa thành mô, cơ quan,
hệ cơ quan.
Phản phân hóa: khi các tế bào đã phân hóa thành các mô chức
năng riêng biệt nhưng vẫn có thể quay về trạng thái chức năng
phôi sinh ban đầu ki gặp điều kiện thuận lợi.
21
c.Các nhân tố đảm bảo thành công trong công nghệ nuôi cấy mô-
tế bào thực vật:
•
Đảm bảo điều kiện vô trùng, phòng thí nghiệm phải chuyên hóa
cao.
•
Chọn đúng môi trường và chuẩn bị môi trường đúng cách.
•
Chọn mô cấy, xử lí mô cấy thích hợp trước và sau khi cấy.
d.Các bước trong kĩ thuật nuôi cấy mô- tế bào thực vật
•
Tạo vật liệu khởi đầu: thường chọn chồi là bộ phận nuôi cấy thích
hợp nhất khử trùng cấy trong 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 1 thành nhiều

chồi.
•
Giai đoạn tạo cây hoàn chỉnh: tách riêng các chồi cho vào môi
trường tạo rể (bố sung Auxin) mỗi chồi ra rể thành 1 cây hoàn
chỉnh.
•
Giai đoạn ra cây: cây trong ống nghiệm đủ tiêu chuẩn (chiều cao,
số lá, số rể) sẽ được chuyển sang môi trường tự nhiên.
22
2.SƠ LƯỢC CÁC KỸ THUẬT DÙNG TRONG NUÔI CẤY MÔ
A. Mô 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 cây từ C. roseus callus.
(F) Protoplasts từ Coffea arabica
(G) Vi nhân giống của Agave
tequilana. (H) Phôi vô tính của cây
Coffea canephora. (I) Nuôi cấy rễ
cây Psacalium decompositum.
Hình 27: Một số kỹ thuật dùng
trong nuôi cấy mô tế bào thực vật
23
a.Nuôi cấy phôi nước dừa, nước chiết malt, casein thuỷ phân, là
những chất rất cần trong nuôi cấy phôi. Các chất kích thích sinh
trưởng như GA3, auxin, cytokinine thường được dùng nhiều trong
nuôi cấy phôi. Các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ, ánh sáng cũng
ảnh hưởng đến sự phát triển của
phôi nuôi cấy in vitro. Thường phôi nuôi cấy cần nhiệt độ và ánh
sáng thấp hơn phôi phát triển tự nhiên.

b.Nuôi cấy mô và cơ quan tách rời
Nhu cầu dinh dưỡng khi nuôi cấy các bộ phận khác nhau của cây là
khác nhau nhưng có thể thấy một số yêu cầu chung như nguồn
cacbon dưới dạng đường và các muối của các nguyên tố đa lượng
( nito, phospho, kali, calxi) và vi lượng ( Mg, Fe, Mn, Co,Zn, ).
Ngoài ra cần một số chất đặc biệt như vitamin (B1, B6, B3, ) và
các chất điều hoà sinh trưởng
Đối với nuôi cấy mô, ngoài những thành phần dinh dưỡng như đối
với nuôi cấy cơ quan tách rời, cần bổ sung thêm các chất hữu cơ
chứa ít nitơ dưới dạng acide amine, đường và inositol.
24
c. Nuôi cấy mô phân sinh
Mô phân sinh thường là các mô đỉnh chồi và cành có kích thước
0,1mm÷ 1cm.
Nuôi cấy mô phân sinh được sử dụng để loại virus tạo cây sạch
virus và nhân giống invitro. Nuôi cấy mô phân sinh còn được sử
dụng để nghiên cứu quá trình hình thành cơ quan, tạo cây đa bội
qua xử lý colchicin.
d. Nuôi cấy bao phấn
Hạt phấn nuôi cấy có thể phát triển thành cây đơn bội hoàn chỉnh
trong điều kiện nuôi cấy in vitro bằng con đường tạo phôi trực tiếp
hoặc gián tiếp thông qua tạo mô sẹo và tạo cơ quan
e. Nuôi cấy tế bào đơn
Tế bào đơn có thể nhận được bằng con đường nghiền mô, hoặc
xử lý enzym. Mỗi loại cây, mỗi loại tế bào khác nhau đòi hỏi
những kỹ thuật nuôi cấy khác nhau.
25