Bài thuyết trình: Cải biến và sử dụng tế bào

BÀI THUYẾT TRÌNH: CẢI BIẾN VÀ SỬ DỤNG TẾ BÀO Thành viên nhóm: Nguyễn Vũ Bảo Mai Hưng Kiên Hammat Đặng Trường Nguyễn Nguyễn Hữu Phúc Hồ Bảo Quốc Đặng Thành Sang Trịnh Xuân Thảo Lý Sơn Tùng Lê Thanh Vương NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH A. Tế bào B. Cải biến và sử dụng tế bào I. Nuôi tế bào II. Tế bào gốc III. Tế bào nhân tạo IV. Dùng tế bào thử nghiệm chế phẩm và hóa chất. A. TẾ BÀO Từ những quan sát của Robert Hooke, và Antoni Van Leeuwenhoek được thực hiện nhờ những kính hiển vi quang học đầu tiên, đến nay sự hiểu biết về tế bào đã có sự thay đổi lớn Chúng ta đã biết khá nhiều về tế bào: cấu trúc, chức năng, phân loại và cả những ứng dụng của chúng. Tuy nhiên, thế giới của tế bào vẫn còn nhiều điều bí ẩn đối với chúng ta Teá baøo (cell) moâ baàn ñöôïc Hooke veõ 1665 Tế bào là đơn vị căn bản của sự sống, chúng có hình dạng và kích thước khác nhau tùy theo loài và tùy theo loại mô trong cơ thể. Có hai kiểu tế bào chính:Tế bào tiền nhân (Prokaryotae)Tế bào nhân thực (Eukaryotae) Prokaryotae Gồm các nhóm chính sau: cổ vi khuẩn (Archeabacteria), vi khuẩn thực (Eubacteria), vi khuẩn lam (Cyanobacteria), xạ khuẩn (Actinomycetes). Vách tế bào Bao phía ngoài màng sinh chất tạo khung vững chắc cho tế bào, duy trì và bảo vệ hình dạng tế bào nhờ tính chất của peptidoglucan. Nhờ phản ứng nhuộm màu, người ta phân biệt hai loại vi khuẩn Gram âm và Gram dương. Một số vi khuẩn còn có nang (Capsule) bao phía ngoài vách làm tăng khả năng bảo vệ. Cấu trúc bên trong Mesosome:là cấu trúc do màng tế bào xếp thành nhiều nếp nhăn cuộn lõm sâu vào khối tế bào chất và chỉ xuất hiện khi tế bào phân chia. Cấu trúc bên trong(tt) Thể nhân: là vùng tương tự nhân nhưng không có cấu trúc màng nhân, là một nhiễm sắc thể vòng được cấu thành từ hai mạch phân tử DNA xoắn lại với nhau Cấu trúc bên trong(tt) Ribosome: nằm rải rác trong tế bào chất, số lượng khác nhau tùy từng loài. Gồm hai tiểu thể khác nhau: tiểu thể lớn có hằng số lắng 50S, tiểu thể nhỏ có hằng số lắng 30S. Ribosome gồm hai tiểu thể hằng số lắng 70S. Là trung tâm tổng hợp protein tế bào. Cấu trúc bên trong(tt) Plasmid là phân tử DNA vòng, xoắn kép, chúng có kích thước nhỏ hơn nhiều so với nhiễm sắc thể, có khả năng tự nhân đôi độc lập với nhiễm sắc thể và di truyền cho tế bào sau. Cấu trúc bên trong (tt) Một số vi khuẩn có cấu trúc tương tự lông nhỏ để bơi, gọi là tiêm mao (flagella). Nhưng chúng có cấu tạo vi ống, cấu trúc khác với ở Eukaryotae và cơ chế chuyển động cũng khác. Eukaryotae Gồm: Động vật, thực vật, một số loài nấm Có cấu tạo phức tạp hơn nhiều so với tế bào Prokaryotae. Vách tế bào Chỉ xuất hiện ở tế bào thực vật, nấm Gồm hai loại: vách sơ cấp và vách thứ cấp. Cấu tạo: là phức hợp polysaccharide cellulose dưới dạng các sợi daì như sợi chỉ gọi là fibril. Vách có nhiều lỗ cho các chất đi qua. Chức năng: có thể coi là bộ xương của thực vật. Ngoài ra còn là ranh giới ngoài cùng bảo vệ tế bào chống chịu với tác đông bên ngoài. Màng tế bào chất Được cấu tạo chủ yếu từ: lipid, protein, polysaccharide 1/ Lipid: Hầu hết các lipid trong tế bào đếu là phospholipid, những sinh vật bậc cao có thêm cholesterol Phospholipid là thành phấn chính của mà tế bào, nó có đầu phân cực ưa nước và hai đuôi carbohydrate kỵ nước là các acid béo Phospholipid Màng tế bào chất (tt) 2/ protein: Đa số dạng cầu , không đồng nhất và có sự phân bố thành đốm như hình khảm Bao gồm: Protein ngoai vi nằm trên bề mặt của màng và các protein nội vi được gắn vào giữa lớp lipid một phần hay toàn bộ Màng tế bào chất (tt) 3/polysaccharide: chủ yếu là oligosaccharid, nó nhô ra trên bề mặt tế bào,có lẽ giữ vai trò trong tương tác giữa tế bào với môi trường Màng tế bào chất (tt) Chức năng: Giới hạn độ lớn và duy trì những sự khác nhau cấn thiết giữa các chất, giữa cấu trúc bên trong nó với môi trường bên ngoài Là bộ lọc có tính chọn lọc cao Là nơi thu nhận các tín hiệu thừ môi trường bên ngoài Lưới nội chất Chia làm hai loại: mạng lưới trơn và mạng lưới nhám Lưới nội chất đóng vai trò trung tâm sinh tổng hợp của tế bào nên nó có nhiều ribosome(mạng lưới nhám) Bộ Golgi Thường nằm gần nhân và ở tế bào động vật nó thường nằm cạnh trung thể hay trung tâm tế bào Gồm nhiều túi nhỏ dẹp giới hạn bởi một màng xếp như chồng dĩa Lysosome (tiêu thể) Là những túi cầu nhỏ được bao bởi một lớp màng. Có nhiều trong gan, thận, bạch cầu của tế bào động vật. Chứa nhiều enzyme thủy giải dùng cho quá trình tiêu hoá bên trong tế bào Gồm lysosome sơ cấp và thứ cấp Không bào Còn gọi là: thủy thể bộ Là những túi chứa nước và các chất tan hoặc tích nước do tế bào chất thải ra Ti thể Cấu tạo gồm các phần: Chất nền (matrix): chứa hỗn hợp đậm đặc của nhiều enzyme, chứa nhiều bản sao của DNA cần cho sự biểu hiện gene ti thể. Màng trong (internal membrane): được xếp thành nhiều nếp nhăn (creta). Màng ngoài (external membrane): bị thấm bởi các phân tử nhỏ nhờ một protein tạo nên một kênh quan trọng. Khoảng giữa màng (internal membrane-space): chứa nhiều enzyme sử dụng ATP do chất nền cung cấp để phospho hóa các nucleotide khác. Lạp thể (plast) Chỉ có ở thực vật, chức năng biến đổi năng lượng thành dạng hữu ích dùng hoạt hóa các phản ứng tế bào. Gồm: Lục lạp (chloroplast): là đơn vị cơ năng quang hợp nhờ đó mà cây xanh thu nhận ánh sáng mặt trời. Vô sắc lạp (leucoplast): chứa tinh bột dự trữ thực phẩm cho tế bào. Sắc lạp (chromoplast): chứa nhiều carotenoids và là nguồn của màu đỏ , vàng , cam của lá ,hoa, quả Bộ xương của tế bào Bộ xương đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định sự tổ chức của tế bào chất, hình dáng, sự phân chia tăng trưởng và phân hóa của tế bào Thành phần cấu túc là những vi sợi, vi ống do protein co giãn actin và myosin tạo ra, nằm len lỏi với protein nội tại hay dưới màng Boä xöông tb (huyønh quang) Nhân tế bào Nhân tế bào là bào quan lớn nhất dễ nhìn thấy dưới kính hiển vi thường, nếu tế bào được nhuộm màu thì thấy càng rõ hơn. Nhân chiếm khoảng 10% thể tích, nhưng nó chứa hầu như toàn bộ DNA của tế bào (95%). Nhân là trung tâm hoạt động của tế bào. Gồm có: màng nhân, dịch nhân, nhiễm sắc thể và hạch nhân. I. Nuôi tế bào Một số ứng dụng của công nghệ nuôi tế bào 1. Sản xuất vắc xin từ tế bào Sản xuất vắc xin cúm gia cầm từ tế bào côn trùng: Các nhà khoa học thử nghiệm tạo ra một loại vắc-xin bệnh cúm gia cầm từ trong tế bào của côn trùng. 1. Sản xuất vắc xin từ tế bào (tt) Cơ chế: Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm một loại vắc-xin có tên FluBIOk, dựa vào một loại vi-rút (có tên là baculovirus) có thể gây bệnh cho các loài côn trùng để làm rối loạn những thành phần của nó. 1. Sản xuất vắc xin từ tế bào (tt) Ưu điểm: Sử dụng tế bào của côn trùng sản xuất vắc-xin tốt hơn và nhanh hơn sử dụng trứng Một ưu điểm tiềm năng nữa của FluBIOk khác với các loại vắc-xin khác là, nó không có loại enzim neuraminidase. Loại enzim này cho phép vi-rút cúm gia cầm sinh sôi và phát tán. Ý nghĩa: Với việc sử dụng tế bào côn trùng vào việc sản xuất vac-xin có thể giúp sản xuất vac-xin nhanh hơn, với số lượng lớn trong trường hợp xảy ra đại dịch cúm gia cầm. 2. Ứng dụng công nghệ tế bào vao sản xuất kháng thể Taïo ra moâït khang theå tinh saïch: chuùng ta thu teá baøo khaùng theå moät caùch töï nhieân beân caïnh ñoù ta cuõng coù moät heä teá baøo ñöôïc nuoâi trong moâi tröôøng nuoâi caáy thích hôïp. Neáu 2 tính chaâùt treân: moät laø phaùt trieån ñöôïc trong moâi tröôøng nuoâi caáy, moät sinh ñöôc loaïi teá baøo caàn thieát vaø ñuôïc keát hôïp vôùi nhau trong teá baøo lai thì chuùng ta seõ coù moät nhaø maùy saûn xuaát khaùng theå khoâng ngöøng. Nhö ta bieát thì teá baøo ung thö phaùt trieån khoâng ngöøng, chuùng coù khaû naêng sinh tröôûng vaø phaùt trieån lieân tuïc,ta cho noù dung hôïp vôùi teá baøo ñoäâng vaät höûu nhuõ nhaèm saûn xuaát khaùng theâû moät caùch lieân tuïc. Ví duï:khaùng theå BR55-2 trong caây thuoác laù chuyeån gen vôùi haøm löïông alkaloid thaáp coù hoaït tính choáng laïi teá baøo ung thö ôû ngöôøi, khi ñöa vaøo cô theå nguôøi ñeå triò beänh ung thö chuùng seõ gaây ra quaù trình laøm cheát teá baøo taïo hieäu öùng xoaù teá baøo khoâng bình thöôøng.(nghieân cöùu cuûa Robert Brodzik ñaïi hoïc THOMAS JEFFERSON, philadelphia vaø ÑH Y UTRECHT). Ví duï: Teá baøo myeloma trong khoái u cuûa tyû xöông coù theå soáâng laâu daøi trong moâi tröôøng nuoâi caáy khi dung hôp vôùi teá baøo laù laùch sinh khaùng theå cuûañoïâng vaät höûu nhuõ keát quaû cho ra moät teá baøo lai hybridoma coù theå saûn xuaát ñöôïc löïông lôùn khaùng theå ñôn doøng. Noù coù khaû naêng sinh truôûng lieân tuïc va khaû naêng sinh löôïng khaùng theå lôùn (khaùng theå tinh saïch). Khi ñöa vaøo cô theå thì noù khoâng taïo ra phaûn öùng phuï hay khoâng ñaùng keå. Taïo protein Từ tế bao ta cũng co thể tao ra một số loại protein co khả nang trị bệnh ung thư hay bệnh nguyhiem khac thể ảnh hưởng lớnđdến tính mang của con ngưới, nguy cơ tử vong cao. VD: Nghieân cöùu teá baøo ôû phoâi ngöôøi taïo ra moâït loaïi protein öùc cheá söï phaùt trieån vaø lang roäng cuûa teá baøo ung thö hoaëc u aùc tính ôû da (protein laøm teá baøo ung thö lang roäng laø nodal. Protein ngaên chaën laø lefty). 4. Ứng dụng nuôi tế bào vào nhân giống vô tính 1- Trồng chuối bằng cây giống nuôi cấy mô sạch bệnh Ưu điểm của cây chuối nuôi cấy mô - Tỉ lệ cây con sống sót sau khi trồng là rất cao - Cây chuối cấy mô rẻ, dễ vận chuyển, - Sạch bệnh và dễ nhân nhanh với số lượng lớn. 4 Ứng dụng nuôi tế bào vào nhân giống vô tính 2 - Nhân giống lan Lan được chuyển ra vườn với chất lượng tốt và đều 2 Nhân giống lan 3 -Nuôi cấy tế bào hạt phấn để tuyển chọn giống lúa Dạng mô sẹo nhận được từ nuôi cấy mô hạt phấn từ 1-8 tuần tuổi Hiệu quả của phương pháp:  Tao ra các dạng kháng với các điều kiện bất lợi của môi trường: . Chịu lạnh . Kháng thuốc diệt cỏ . Kháng bệnh . Kháng phèn, mặn - Các dòng nhận được đều thuần chủng. 4. Dung hợp tế bào trần Dung hợp tế bào trần của khoai tây và cà chua cho ra cây lai. 4. Dung hợp tế bào trần (tt) Cây lai pomato trưởng thành vùa có khả năng cho ra quả cà chua vừa có khả năng cho củ khoai tây 5 - Nâng ngực bằng công nghệ nuôi cấy mô Các bác sĩ đặt vào cơ thể bệnh nhân một bộ khung nhân tạo đặc biệt Tạo ra hệ thống mạch máu để nuôi sống các khối mô và mỡ ở trong khung Khung nhân tạo tự biến mất và bệnh nhân có bộ ngực đẹp như ý. 6 - Ứng dụng nuôi tế bào trong sản xuất một số hóa chất Nuôi cấy tế bào sâm Ngọc Linh Nghiên cứu và sản xuất các chế phẩm điều trị vết thương,vết bỏng Sản xuất atemisinin ở E.coli Tổng hợp iso prenoid …. 6.1 Nuôi cấy tế bào sâm Ngọc Linh Nuôi tế bào sâm Ngọc Linh bằng công nghệ sinh khối tế bào (Biomass) 6.2 Nghiên cứu và sản xuất các chế phẩm điều trị vết thương,vết bỏng Các chất được sử dụng trong điều trị vết bỏng: - Herbecmine - Cytokins ...... 6.4 Ứng dụng nuôi tế bào trong sản xuất một số hóa chất Chu trình tổng hợp isoprenoid ở E. coli để sản xuất dược liệu qúy hiếm với số lượng lớn. II. Một số ứng dụng của liệu pháp tế bào Tế bào gốc sinh sản tạo nhiều dòng tế bào biệt hóa khác nhau  1. Sử dụng tế bào gốc thay thế các tế bào trong đảo tụy không có khả năng sản sinh insulin (một nguyên nhân của bệnh tiểu đường). II. Một số ứng dụng của liệu pháp tế bào gốc(tt) 2. Dùng tế bào gốc nhân bản vô tính chữa bệnh Parkinson Bệnh Parkinson tác động lêncác tế bào não. 2.1 - Tác hại của bệnh Ở những người bị mắc bệnh Parkinson, các tế bào thần kinh điều khiển hoạt động của các cơ hoặc là bị chết hoặc đã bị hư hỏng. Gây thiếu dopamine nên các cơ không được điều khiển đúng chức năng gây nên sự liệt rung. 2.2 - Công dụng của liệu pháp Các tế bào gốc được phát triển thành các nơ- ron chuyên sản xuất dopamine Các tế bào không bị hệ thống miễn dịch của cơ thể đào thải.  3. Chuyển gen bằng cách sử dụng tế bào gốc phôi Hình: Chuyển tế bào gốc phôi vào túi phôi     Phương pháp Có ba cách tạo động vật chuyển gen từ các tế bào gốc phôi mang gen chuyển: -Thứ nhất, phương pháp được dùng trước mắt là bơm một số tế bào gốc phôi (khoảng 5-10 tế bào) vào trong xoang phôi nang của tế bào động vật. -Thứ hai, xen một số tế bào gốc phôi vào giữa bào thai thời kỳ 8 tế bào. -Thứ ba, nuôi cấy chung tế bào gốc phôi với phôi qua đêm.   4. Tiêm tế bào gốc cứu cơ tim Đến cuối năm nay, Viện Tim mạch quốc gia có thể đưa kỹ thuật sử dụng tế bào gốc vào điều trị bệnh nhồi máu cơ tim. Thử nghiệm trên sáu bệnh nhân hiện nay có kết quả khả quan. 5. Sữa chữa sọ tổn thương bằng tế bào gốc 6. Điều trị tổn thương tế bào thị giác . A: bệnh nhân bị triệu chứng bệnh Stevens-Johnson ở mắt. . B: kết quả sau khi được ghép tế bào gốc rìa giác mạc.   7. Chữa trị bệnh động mạch ngoại vi ở người bằng tế bào gốc huy động Các tế bào gốc được đưa vào trong mô cơ dẫn đến sự hình thành mạch máu mới thông qua các tế bào tiền thân nội mô trong tủy xương biệt hóa thành các mạch máu mới, hay thông qua sự kích thích của các nhân tố tiết hóa hướng động của tế bào gốc trong các mô thiếu máu cục bộ. 8.Nhân bản vô tính động vật Các nhà khoa học Hàn Quốc cho biết bốn con heo vô tính nhân bản từ tế bào gốc đã chào đời vào ngày 3.12.2007. Những con heo này được tạo ra từ các tế bào gốc tuỷ heo, và có kích thước nhỏ hơn heo bình thường, với trọng lượng chỉ khoảng từ 60 - 80kg. Đây là điều mà lâu nay các nhà khoa học mong muốn, vì nội tạng của heo cỡ nhỏ sẽ giống nội tạng người hơn. . Thành quả này hứa hẹn mở ra cho các nhà khoa học phương pháp tạo heo vô tính lai gen người đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của việc cung cấp nội tạng cấy ghép cho người trong tương lai. Các nội tạng của heo có chứa gen người với kích thước phù hợp sẽ ít gây ra cơ chế đào thải tự nhiên trên người được ghép tạng. 9. Dùng tế bào mầm sửa chữa các khiếm khuyết của thai nhi Tế bào mầm 10. Ứng dụng liệu pháp tế bào gốc trong điều trị các thương tổn trên da của bệnh nhân bị tiểu đường. 11. Tạo ra phôi thai "người lai động vật" Tế bào phôi thai nhân bản ở dạng sơ khởi 12. Nhân bản phôi người từ tế bào da Một bào thai trong bụng mẹ – ảnh minh họa (Bild). 13. Chuyển gene bằng phương pháp “bắn” vào tế bào trứng cá Cá ngựa vằn phát sáng dưới đèn huỳnh quang III.Tế bào nhân tạo - Con người đã biết được 300 gen tối thiểu cần cho họat động sống của tế bào. - Các nhà khoa học đã chế tạo tế bào nhân tạo với 300 gen tối thiểu được bọc trong màng phospholipid nhân tạo. - Tế bào nhân tạo hứa hẹn nhiều nhiều ứng dụng ngoạn mục trong tương lai. IV. Dùng tế bào thử nghiệm chế phẩm và hóa chất Chuột và các động vật thường được dùng thử nghiệm về hiệu quả của các tác nhân trị liệu hay độc tố. Sử dụng mô và tế bào đã mở ra khả năng to lớn trong tầm soát (screening) các chất thuốc hay xác định nhanh độc tính các sản phẩm công nghệ sinh học. IV. Dùng tế bào thử nghiệm chế phẩm và hóa chất(tt) Công nghệ sinh học đã sử dụng những đăc tính của tê bào sống vào những quy trình sản xuất công nghiệp. Công nghệ sinh học đáp ứng được những yêu cầu cao của cuộc cách mạng sinh học mới. Dùng tế bào làm mô hình thử nghiệm sản phẩm.