Giáo án chuyên đề sinh học 10 chân trời bài 2: Công nghệ tế bào thực vật và thành tựu

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 2 nhóm

+ Nhóm thảo luận: Ngồi ở trung tâm lớp học và tiến hành thảo luận các vấn đề mà GV đưa ra về các giai đoạn chung của công nghệ tế bào thực vật. 

·        Quy trình công nghệ tế bào thực vật gồm những giai đoạn nào?

·        Cần lưu ý điều gì khi chuẩn bị thiết bị, dụng cụ nuôi cấy mô tế bào?

·        Trong các kĩ thuật nuôi cấy mô, kĩ thuật nào tạo được giống mới và kĩ thuật nào tạo được các dòng thuần chủng? Giải thích

·        Có thể thu được những sản phẩm gì khi nuôi cấy mô tế bào? Các sản phẩm đó được dùng để làm gì?  

+ Nhóm quan sát: Ngồi xung quanh, tập trung quan sát nhóm thảo luận. Trong nhóm thảo luận, GV để chừa một chỗ trống cho thành viên trong nhóm quan sát có thể tham gia vào nhóm thảo luận để cùng đóng góp ý kiến hoặc đặt câu hỏi.

­Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin mục I. Các giai đoạn chung của công nghệ tế bào thực vật (tr.5) thảo luận, trao đổi và trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức, yêu cầu HS ghi chép các nội dung trọng tâm vào trong vở, GV chuyển sang nội dung mới.

I. Các giai đoạn chung của công nghệ tế bào thực vật

HĐ1. Quy trình công nghệ tế bào thực vật gồm ba giai đoạn: 

- Giai đoạn 1: Chuẩn bị mẫu nuôi, thiết bị, dụng cụ, hoá chất và môi trường nuôi cấy. 

- Giai đoạn 2: Nuôi cấy. Giai đoạn này có thể sử dụng nhiều phương pháp nuôi cấy khác nhau tuỳ theo mục đích như: nuôi cấy huyền phù tế bào, nuôi cấy hạt phấn, nuôi cấy và dung hợp tế bào trần, nuôi cấy mô sẹo. 

- Giai đoạn 3: Thu nhận sản phẩm (cây con, sinh khối tế bào).

HĐ2.

Những điều cần lưu ý khi chuẩn bị thiết bị, dụng cụ nuôi cấy mô tế bào:

Khi chuẩn bị thiết bị, dụng cụ nuôi cấy mô tế bào cần phải đảm bảo điều kiện vô trùng để mẫu nuôi không bị nhiễm khuẩn trong quá trình nuôi cấy.

HĐ3.

- Kĩ thuật tạo được giống mới là nuôi cấy và dung hợp tế bào trần và tế bào lại mang bị nhiễm sắc thể của hai loài khác nhau. 

- Kĩ thuật tạo được các dòng thuần chủng là nuôi cấy hạt phấn vì hạt phấn

HĐ4.

- Tuỳ theo mục đích nuôi cấy mà sản phẩm thu được có thể là sinh khối tế bào hoặc cây con. 

- Cây con tiếp tục được nuôi trong môi trường nuôi cấy cho đến khi đạt được kích thước nhất định. Sau đó, các cây này sẽ được đem trồng trong điều kiện ngoại cảnh để cây phát triển tự nhiên. 

- Sinh khối tế bào sau khi được thu nhận sẽ tiếp tục tiến hành xử lí, tinh chế để thu nhận các chất cần thiết.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức lớp học theo hình thức vòng tròn học tập mở, trong đó, gồm có 6 trạm học tập.

Sơ đồ các trạm học tập

Mỗi HS phải tham gia đủ 4 trạm học tập, gồm 3 trạm bắt buộc và 1 trạm tự chọn.

+ Trạm bắt buộc (tất cả HS đều phải tham gia):

·        Trạm 1: Nuôi cấy mô tế bào in vitro. 

·        Trạm 2: Nuôi cấy hạt phấn.

·        Trạm 3: Nuôi cấy và dung hợp tế bào trần. 

+ Trạm tự chọn (HS chọn 1 trong 3 trạm): 

·        Trạm 4: Nuôi cấy huyền phù tế bào. 

·        Trạm 5: Nuôi cấy và tăng sinh khối rễ tơ. 

·        Trạm 6: HS bốc thăm và trả lời một trong hai câu hỏi sau:

Ø  Tại sao trong quy trình ứng dụng công nghệ tế bào không thể thiếu bước chọn lọc các dòng tế bào?

Ø  Hãy tìm hiểu và trình bày về quy trình nhân giống hoặc tạo giống một loài thực vật bằng công nghệ tế bào đã được tiến hành thành công. Đánh giá vai trò thực tiễn của việc nhân giống hoặc tạo giống loài thực vật đó.

- GV hướng dẫn HS tham gia các trạm học tập:

+ Từ trạm 1 đến trạm 5, HS có thể tự do lựa chọn các trạm học tập (bắt đầu hay kết thúc tại một trạm bất kì nào đó). Thời gian HS tham gia mỗi trạm không quá 15 phút.

+ HS thực hiện nhiệm vụ ở mỗi trạm: trả lời các câu hỏi thảo luận trong SCĐ (hoặc câu hỏi gợi ý với trạm 4 và trạm 5 ) theo mẫu phiếu học tập (phụ lục)

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin, quan sát Hình 2.5; 2.6; 2.7, thảo luận, trao đổi và trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

GV đánh giá, nhận xét dựa trên kết quả làm phiếu học tập của HS

II. Ứng dụng công nghệ tế bào thực vật

Trạm 1. Nuôi cấy mô tế bào in vitro

HĐ5.

Trong nuôi cấy mô tế bào thực vật in vitro, các cây con được sinh ra từ các mẩu mô của cây mẹ thông qua quá trình nguyên phân. Do đó, các cây con được sinh ra giống hệt cây mẹ về mặt di truyền.

HĐ6.

- Ưu điểm: Nhân nhanh và tạo ra số lượng lớn các giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với điều kiện sinh thái nhất định, chống chịu tốt với nhiều loại sâu bệnh,... 

- Hạn chế: Do các cây con giống nhau về mặt di truyền nên khi điều kiện môi trường sống trở nên bất lợi có thể gây chết hàng loạt. 

Trạm 2. Nuôi cấy hạt phấn

HĐ7.

Trong nuôi cấy hạt phấn, các hạt phấn riêng lẻ có thể mọc trên môi trường nhân tạo và hình thành các dòng tế bào đơn bội. Các dòng này mang các kiểu gene khác nhau do kết quả của quá trình tạo giao tử. Do đó, cần tiến hành chọn lọc các dòng tế bào mang các kiểu gene quy định các tính trạng mong muốn rồi mới tiến hành nuôi cấy.

HĐ8.

Chọn lọc các dòng tế bào đơn bội sẽ có ưu thế hơn. Vì các dòng tế bào đơn bội có bộ gene gồm các allele không tồn tại thành từng cặp nên tế bào mang allele lặn vẫn biểu hiện thành kiểu hình, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc chọn lọc in vitro ở mức tế bào để thu được các dòng có những đặc tính mong muốn.

HĐ9.

Colchicine có tác dụng ức chế sự hình thành của thoi phân bào dẫn đến các nhiễm sắc thể đã nhân đôi nhưng không phân li. Do đó, từ bộ nhiễm sắc thể n tạo thành bộ nhiễm sắc thể 2n.

HĐ10.

Cây lưỡng bội được tạo bằng phương pháp này đều thuần chủng về tất cả các gene nên tính trạng chọn lọc được sẽ rất ổn định.

Trạm 3: Nuôi cấy và dung hợp tế bào trần. 

HĐ11.

Phương pháp nuôi cấy và dung hợp tế bào trần có thể tạo ra giống mới mang đặc điểm của hai loài mà bằng cách tạo giống thông thường không thể tạo ra được.

HĐ12.

Thành cellulose có cấu tạo vững chắc nên không thể dung hợp lại với nhau. Khi loại bỏ thành cellulose thì tế bào chỉ còn màng sinh chất bao bọc. Lúc này, do tính chất của màng nên các tế bào trần dễ dung hợp với nhau.

HĐ13.

Vì khi nhận của hai tế bào không dung hợp thì trong tế bào sẽ xảy ra hiện tượng đào thải chọn lọc nhiễm sắc thể nhân tế bào không điều khiển được quá trình sinh trưởng và phân chia tế bào.

Trạm 4: Nuôi cấy huyền phù tế bào. 

Câu hỏi. Trong nuôi cấy huyền phù tế bào, người ta có thể thúc đẩy quá trình sinh trưởng của tế bào bằng cách nào?

Trả lời.

Trạm 5: Nuôi cấy và tăng sinh khối rễ tơ. 

Câu hỏi. Nuôi cấy và tăng sinh khối rễ tơ có gì ưu việt hơn so với các phương pháp nuôi cấy thông thường?

Trả lời.

Trạm 6: HS bốc thăm và trả lời một trong hai câu hỏi

?1 (LT – tr14)

Trong quá trình thu nhận tế bào hoặc nuôi cấy tế bào sẽ có nhiều dạng tế bào khác nhau (do kết quả của quá trình tạo giao tử hoặc do nhiễm khuẩn,...). Vì vậy, bước chọn lọc có ý nghĩa rất quan trọng trong công nghệ tế bào, bước này giúp chọn lọc các dòng tế bào mang những đặc tính mong muốn và đem nuôi cấy để thu nhận sản phẩm.

?2. (VD – tr15)

HS tìm hiểu quy trình nhân giống hoặc tạo giống một loài thực vật (có thể sử dụng quy trình đã học trong SCĐ) và trình bày theo các nội dung gợi ý.  

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV sử dụng kĩ thuật think – pair – share, tổ chức cho HS thảo luận về thành tựu của công nghệ tế bào thực vật

+ Bước 1 (Think): GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, nghiên cứu SCĐ trả lời câu hỏi ở HĐ14. Trong các thành tựu của công nghệ tế bào thực vật, em đặc biệt quan tâm đến thành tựu nào? Tại sao?

à GV gợi ý cho HS một số nội dung để trình bày

·         Thành tựu đó đem lại lợi ích gì cho con người?

·         Tác động của thành tựu đó đến sự phát triển kinh tế - xã hội như thế nào?

·         Cơ hội nghề nghiệp của thành tựu đó?

+ Bước 2 (pair): GV cho các HS lựa chọn thành tựu giống nhau làm việc theo cặp, chia sẽ ý kiến cho nhau.

+ Bước 3 (share): GV mời đại diện 1 HS trong mỗi cặp trình bày ý kiến về thành tựu đã chọn trước lớp (mỗi thành tựu chọn một cặp)

- GV nhận xét, đánh giá quá trình hoạt động của HS và hướng dẫn HS rút ra kiến thức về thành tựu của công nghệ tế bào thực vật như nội dung phần kiến thức trọng tâm trong SCĐ trang 17

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin trong SCĐ, thảo luận theo yêu cầu của GV

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức.

III. Thành tựu của công nghệ tế bào thực vật

HĐ14

Kết luận :

Công nghệ tế bào đã đạt được nhiều thành tựu như : tạo và chọn giống cây trồng có các đặc tính mong muốn ; nhân nhanh các giống cây trồng quý hiếm ; hỗ trợ cho nghiên cứu sinh học ; sản xuất một số chế phẩm sinh học ; thu nhận các chất có hoạt tính sinh học ; …

Họ và tên: ………………………………………………………………………

Lớp: …………………………………………………………………………….

PHIẾU HỌC TẬP TRẠM 1

NUÔI CẤY TẾ BÀO THỰC VẬT IN VITRO

Nhiệm vụ

Nhiệm vụ học tập

  Nội dung câu hỏi

Trả lời

HĐ5.

Tại sao phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật in vitro lại cho các cây con được sinh ra giống hệt cây mẹ về mặt di truyền?

…

HĐ6.

Nuôi cấy mô tế bào thực vật in vitro có những ưu điểm và hạn chế gì?

…

Họ và tên: ………………………………………………………………………

Lớp: …………………………………………………………………………….

PHIẾU HỌC TẬP TRẠM 2

NUÔI CẤY TẾ BÀO HẠT PHẤN

Nhiệm vụ

Nhiệm vụ học tập

  Nội dung câu hỏi

Trả lời

HĐ7.

Tại sao cần phải tiến hành chọn lọc các dòng tế bào trước khi nuôi cấy?

…

HĐ8.

Việc chọn lọc các dòng tế bào đơn bội hay lưỡng bội sẽ có ưu thế hơn? Giải thích.

…

HĐ9.

Colchicine gây lưỡng bội hoá bằng cách nào?

…

HĐ10.

Các cây con được tạo ra bằng phương pháp nuôi cấy hạt phấn có đặc điểm gì? Đặc điểm này có lợi ích gì trong thực tiễn?

…

Họ và tên: ………………………………………………………………………

Lớp: …………………………………………………………………………….

PHIẾU HỌC TẬP TRẠM 3

NUÔI CẤY VÀ DUNG HỢP TẾ BÀO TRẦN

Nhiệm vụ

Nhiệm vụ học tập

  Nội dung câu hỏi

Trả lời

HĐ11.

Phương pháp nuôi cấy và dung hợp tế bào trần có ưu thế gì hơn so với các phương pháp tạo giống khác?

…

HĐ12.

Tại sao cần phải loại bỏ thành cellulose trước khi tiến hành dung hợp tế bào?

…

HĐ13.

Tại sao khi nhân của hai tế bào ban đầu không dung hợp thì tế bào lại không thể tiếp tục phát triển?

…

Họ và tên: ………………………………………………………………………

Lớp: …………………………………………………………………………….

PHIẾU HỌC TẬP TRẠM 4

NUÔI CẤY HUYỀN PHÙ TẾ BÀO 

Nhiệm vụ

Nhiệm vụ học tập

  Nội dung câu hỏi

Trả lời

1

Trong nuôi cấy huyền phù tế bào, người ta có thể thúc đẩy quá trình sinh trưởng của tế bào bằng cách nào?

…

Họ và tên: ………………………………………………………………………

Lớp: …………………………………………………………………………….

PHIẾU HỌC TẬP TRẠM 5

NUÔI CẤY VÀ TĂNG SINH KHỐI RỄ TƠ

Nhiệm vụ

Nhiệm vụ học tập

  Nội dung câu hỏi

Trả lời

1

Nuôi cấy và tăng sinh khối rễ tơ có gì ưu việt hơn so với các phương pháp nuôi cấy thông thường?

…

Họ và tên: ………………………………………………………………………

Lớp: …………………………………………………………………………….

PHIẾU HỌC TẬP TRẠM 6

Nhiệm vụ

Nhiệm vụ học tập

  Nội dung câu hỏi

Trả lời

1

Tại sao trong quy trình ứng dụng công nghệ tế bào không thể thiếu bước chọn lọc các dòng tế bào?

…

2

Hãy tìm hiểu và trình bày về quy trình nhân giống hoặc tạo giống một loài thực vật bằng công nghệ tế bào đã được tiến hành thành công. Đánh giá vai trò thực tiễn của việc nhân giống hoặc tạo giống loài thực vật đó. 

Gợi ý:

- Đối tượng: Loài thực vật được nhân giống hoặc tạo giống cây lương thực, cây dược liệu,...).

- Vai trò của loài thực vật đó đối với con người (cho biết tại sao phải nhân giống hoặc tạo giống loài thực vật đó).

- Quy trình nhân giống hoặc tạo giống, sản phẩm tạo thành có đặc điểm gì.

- Đánh giá vai trò thực tiễn của việc nhân giống hoặc tạo giống loài thực vật đó (hiệu quả mang lại, chi phí sản xuất,...).

…