Giáo án chuyên đề sinh học 10 chân trời bài 4: Tế bào gốc và công nghệ tế bào gốc

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình 4.1 yêu cầu HS quan sát hình ảnh kết hợp đọc thông tin trong SCĐ và trả lời các câu hỏi sau :

Hình 4.1. Tiềm năng tái tạo và biệt hóa của tế bào gốc

+ Tế bào gốc là gì?

+ Tế bào gốc có những đặc tính nào?

­- HS thảo luận nhóm đôi trả lời các câu hỏi 1, 2 trong phần Hoạt động SCĐ – tr28

+ Nhờ đâu mà một số động vật như tôm, cua, thằn lằn có thể tái sinh các phần cơ thể bị mất ?

+ Người ta có thể chứng minh các đặc tính của tế bào gốc trong điều kiện in vitro không ? Giải thích.

­Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin mục I.1. Đại cương về tế bào gốc (tr.28) 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 về đại cương tế bào gốc vào trong vở, GV chuyển sang nội dung mới.

I. Tế bào gốc là gì ?

1. Đại cương về tế bào gốc

­ - Tế bào gốc là các tế bào chưa biệt hoá, có khả năng tự làm mới bằng cách phân chia trong một thời gian dài và biệt hoá thành bất kì kiểu tế bào trưởng thành nào

HĐ1

Một số loài động vật có thể tái sinh lại các phần cơ thể bị mất do ở vị trí xảy ra tổn thương có các tế bào gốc tiến hành phân chia để tạo các tế bào mới, các tế bào này tiến hành biệt hoá để tái tạo lại mô, cơ quan bị mất đi.

HĐ2

Người ta có thể chứng minh các đặc tính của tế bào gốc trong điều kiện in vitro bằng cách cho chúng tiến hành phân chia để kiểm tra khả năng biệt hoá tạo thành các mô nhất định. Tuy nhiên, cần lưu ý điều kiện nuôi cấy in vitro sẽ ảnh hưởng đến khả năng biệt hoá của tế bào.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu video về nguồn gốc của tế bào gốc phôi cho HS quan sát (link video) (0:26 – 1:38)

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, đọc thông tim mục I.2 trả lời câu hỏi 3 trong SCĐ: Tế bào gốc có thể được thu nhận từ những nguồn nào? Nguồn nào dễ tiến hành thu nhận hơn?

- Sau khi tìm hiểu về nguồn gốc thu nhận tế bào gốc, GV tiếp tục yêu cầu HS tìm hiểu dựa theo nguồn gốc, tế bào gốc được chia thành những nhóm chính nào, thảo luận trả lời các câu hỏi trong phần HĐ4, HĐ5.

+ Tế bào gốc được phân loại và gọi tên dựa trên những tiêu chí nào? 

+ Dựa vào Bảng 4.1 để trả lời các câu hỏi sau:

a) Loại tế bào gốc nào có tiềm năng biệt hoá lớn nhất? 

b) Loại tế bào gốc nào được tạo ra bởi các đột biến từ các tế bào gốc bình thường? 

c) Tế bào thần kinh và tế bào cơ trưởng thành thuộc loại tế bào gốc nào? Tại sao?

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, suy nghĩ trả lời câu hỏi phần Luyện tập: Tại sao chỉ phần lớn các loại tế bào gốc được dùng trong điều trị bệnh mà không phải tất cả các loại?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát video, đọc thông tin mục I.2; I.3, quan sát bảng thông tin trong SCĐ, 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 hóa kiến thức và chuyển sang nội dung tiếp theo.  

2. Nguồn gốc

HĐ3

Tế bào gốc được tách và thu thập từ rất nhiều nguồn như giai đoạn trước khi làm tổ, thai, cơ thể trưởng thành (tủy xương, não,…), sinh phẩm phụ sản, cuống rốn của trẻ mới sinh, dịch ối,…

Trong đó, sinh phẩm phụ sản, cuống rốn và dịch ối là các nguồn dễ thu nhận hơn.

3. Phân loại

HĐ4.

Tế bào gốc được phân loại và gọi tên dựa trên những tiêu chí khác nhau như nguồn gốc, tiềm năng biệt hoá, vị trí thu nhận,...

HĐ5.

a) Loại tế bào gốc có tiềm năng biệt hoá lớn nhất là tế bào gốc toàn năng vì có thể biệt hoá thành tất cả các loại tế bào. 

b) Tế bào gốc ung thư. 

c) Tế bào thần kinh và tế bào cơ trưởng thành thuộc loại tế bào gốc trưởng thành vì chúng được thu nhận từ cơ thể trưởng thành. 

Luyện tập

Do tiềm năng biệt hoá của mỗi loại tế bào gốc khác nhau, do đó, chỉ những tế bào nào có tiềm năng biệt hoá cao có thể tạo ra nhiều loại tế bào khác nhau sẽ được ứng dụng nhiều hơn cả.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV sử dũng kĩ thuật mảnh ghép và kĩ thuật phòng tranh để hướng dẫn và gợi ý cho HS thảo luận tìm hiểu về một số thành tựu trong sử dụng tế bào gốc

+ Vòng 1: Nhóm chuyên gia: GV chia lớp thành 4 nhóm, mỗi nhóm sẽ tìm hiểu một nội dung và thực hiện các nhiệm vụ độc lập:

·        Nhóm 1: Cấy ghép tế bào gốc phôi, trả lời câu hỏi trong HĐ6, HĐ7

·        Nhóm 2: Cấy ghép tế bào gốc trưởng thành, trả lời câu hỏi trong HĐ8

·        Nhóm 3: Ứng dụng tế bào gốc trong liệu pháp gene, trả lời câu hỏi trong HĐ9

·        Nhóm 4: Tế bào gốc và ung thư, trả lời câu hỏi trong HĐ10, HĐ11, HĐ12

Các nhóm làm việc trong 10 phút, sau khi tìm hiểu, thống nhất ý kiến, mỗi thành viên phải trình bày trước nhóm của mình một lượt, như là chuyên gia. – Lưu ý: GV có thể giao cho các nhóm chuẩn bị trước các tranh, ảnh về thành tựu của tế bào gốc và treo trong lớp khi tổ chức dạy học.

- Vòng 2: Nhóm các mảnh: ghép Thành lập nhóm các mảnh ghép: Mỗi nhóm được thành lập từ ít nhất một thành viên của nhóm chuyên gia. Mỗi thành viên có nhiệm vụ trình bày lại cho cả nhóm kết quả tìm hiểu ở nhóm chuyên gia.

+ Nhóm mảnh ghép thực hiện nhiệm vụ chung: Hãy thiết kế sơ đồ quy trình ứng dụng tế bào gốc chữa bệnh tiểu đường type I bằng kĩ thuật tạo tế bào gốc chuyển nhân.

+ Các nhóm lần lượt trình bày tóm tắt các ý kiến chung của nhóm.

- GV nhận xét, đánh giá, tổng kết về một số thành tựu trong sử dụng tế bào gốc: Trong y học, việc sử dụng tế bài gốc đã được ứng dụng để chữa trị nhiều bệnh ở người như Parkinson, tiểu đường, các chấn thương cột sống, sự suy thoái dòng tế bào purkinje, loạn dưỡng cơ Duchenne’s, bệnh tim mạch, bệnh tự miễn và sự tạo xương,… Các nghiên cứu về tế bào gốc ung thư đã mở ra nhiều triển vọng trong việc điều trị ung thư trong tương lại.

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.

II. Một số thành tựu trong sử dụng tế bào gốc

1. Trong y học

 a) Cấy ghép tế bào gốc phôi

HĐ6.

- Thuận lợi: Các tế bào gốc phôi có khả năng tăng sinh in vitro vô hạn và thông qua điều khiển, chúng có khả năng biệt hoá tạo thành nhiều loại tế bào. Các ES được cấy ghép có thể tồn tại, hợp nhất và có chức năng trong cơ thể nhận.

- Hạn chế: ES phải được điều khiển để biệt hoá thành các tế bào có chức năng chuyên biệt trước khi chúng được cấy ghép, có thể xảy ra hiện tượng đào thải miễn dịch.

HĐ7.

 Một số xu hướng trong việc sử dụng tế bào ES để chữa trị các bệnh ở người:

- Thu nhận các ES ở người, sau đó nuôi cấy cho các ES tiến hành biệt hoá.

- Thu nhận tế bào gốc trưởng thành, sau đó dùng kĩ thuật chuyển nhân để tạo tế bào gốc chuyển nhân.

b) Cấy ghép tế bào gốc trưởng thành

HĐ8.

- Giống nhau: Đều dựa trên khả năng tăng sinh và biệt hoá của tế bào nhằm để thay thế cho các tế bào, mô hay cơ quan bị tổn thương.

- Khác nhau: Cấy ghép các tế bào gốc trưởng thành thường là dị ghép. Do đó, một hạn chế của phương pháp này là khi tiến hành cần phải sử dụng các thuốc gây ức chế miễn dịch hay chiếu xạ, làm giảm đáp ứng thải loại của cơ thể chủ với tế bào ghép.

c) Ứng dụng tế bào gốc trong liệu pháp gene

HĐ9

- Có cơ hội chữa trị các bệnh di truyền bằng cách phục hồi chức năng của gene bị đột biến bằng cách đưa bổ sung gene lành vào cơ thể người, hoặc thay thế gene bệnh bằng gene lành. 

- Dùng tế bào gốc trong liệu pháp gene có thể khắc phục được những rủi ro tiềm ẩn có thể gây ra so với dùng virus.

2. Tế bào gốc và ung thư  

HĐ10.

Việc chữa trị các bệnh ung thư gặp rất nhiều khó khăn vì:

- Đa số các tế bào gốc ung thư (Cancer stem cell – CSC) được tạo ra bởi các đột biến phát sinh ở những tế bào gốc bình thường, một vài dòng khác lại được tạo ra từ các tế bào tiền thân đột biến. Do đó, các CSC cũng có những đặc tính như tế bào bình thường.

- Bệnh ung thư có quá nhiều loại khác nhau, mỗi loại lại đặc trưng theo nhiều cách khác nhau.

- Mặt khác, nhiều CSC có khả năng kháng lại nhiều phương pháp hiện nay như hoá trị, xạ trị, phẫu thuật,...

HĐ11

- “Liệu pháp biệt hoá" (differentiation therapy): CSC bị buộc phải biệt hoá, nhờ đó mà chúng sẽ bị vô hiệu hoá. Cũng có thể là để kích hoạt tiềm năng biệt hoá của CSC, đầu tiên chúng cần được tái lập trình để thành dạng giống như tế bào gốc vạn năng.

- Sử dụng tế bào gốc như một thiết bị chuyển tải thuốc nhằm định hướng hoá trị và xạ trị một cách trực tiếp để diệt CSC thông qua tương tác giữa tế bào với tế bào. 

- Sử dụng các thuốc có chứa protein liên quan trong con đường chuyển hoá và truyền tín hiệu của CSC hoặc các nhân tố hoạt động như chất tương đồng hoặc chất cạnh tranh của các protein liên quan đến con đường truyền tín hiệu trong CSC.

- Sử dụng kháng thể đơn dòng liên kết hoá học để tiêu diệt các CSC.

HĐ12

Việc phát hiện ra các CSC và các thành công mới trong nghiên cứu ung thư thông qua CSC đã mở ra nhiều triển vọng mới trong trị liệu ung thư. Từ đây, có thể phát triển nhiều phương pháp nghiên cứu như: phương pháp phân biệt chức năng của các quần thể tế bào trong khối u; phương pháp nhận diện và kiểm tra các liệu pháp kháng ung thư trực tiếp trên khối u,...

Luyện tập

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV sử dụng phương pháp thuyết trình và kĩ thuật think - pair – share tổ chức cho HS thảo luận tìm hiểu về tầm quan trọng của việc sử dụng tế bào gốc

+ Bước 1 (Think): GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, nghiên cứu SCĐ trả lời câu hỏi ở HĐ13, HĐ14.

·        Hiện nay, có những hướng nghiên cứu nào trong ứng dụng tế bào gốc?

·         Trình bày quan điểm của em về tầm quan trọng của việc sử dụng tế bào gốc hiện nay

+ Bước 2 (pair): GV cho các HS 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 vừa thảo luận

- GV yêu cầu HS suy nghĩ trả lời câu hỏi phần Luyện tập:  Tại sao việc ứng dụng tế bào gốc được xem là một bước tiến trong y học?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát video, đọc thông tin trong SCĐ, 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 hóa kiến thức và chuyển sang nội dung tiếp theo. 

III. Tầm quan trọng của việc sử dụng tế bào gốc

1. Tầm quan trọng của việc sử dụng tế bào gốc

HĐ13

- Sử dụng để tạo ra các tế bào khoẻ mạnh và thực hiện chức năng chuyên hoá, các tế bào này sau đó có thể thay thế cho các tế bào bị bệnh hay giảm chức năng. 

- Sử dụng các tế bào gốc trưởng thành, thai và phôi như là một nguồn tạo ra các kiểu tế bào chuyên hoá khác nhau, chẳng hạn như các tế bào thần kinh, các tế bào cơ, các tế bào máu và các tế bào da, sử dụng cho trị liệu các bệnh khác nhau.

HĐ14 (HS trình bày quan điểm cá nhân về vai trò của tế bào gốc và ứng dụng tế bào gốc trong thực tiễn)

Luyện tập

·        Việc ứng dụng tế bào gốc giúp tạo ra các tế bào, mô, cơ quan khoẻ mạnh để thay thế cho các tế bào bị mất chức năng hoặc mộ, cơ quan bị tổn thương mà không xảy ra hiện tượng đào thải miễn dịch; khắc phục được tình trạng khan hiếm nguồn cơ quan cấy ghép. Sử dụng tế bào gốc có thể tăng cơ hội chữa trị các bệnh về hệ thần kinh, bệnh di truyền,... .

·        Bên cạnh đó, việc phát hiện ra các CSC và các thành công mới trong nghiên cứu ung thư thông qua CSC đã mở ra nhiều triển vọng mới trong trị liệu ung thư.

·        Ngoài ra, tế bào gốc còn được xem là “nhà máy" sản xuất các loại dược phẩm, chế phẩm sinh học hoặc là mô hình cho nhiều thí nghiệm sinh học khác, thúc đẩy nhanh việc nghiên cứu các bệnh ở người. Như vậy, với việc ứng dụng tế bào gốc, con người có cơ hội để chữa trị nhiều bệnh mà các phương pháp trước đây không chữa trị được.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV sử dụng phương pháp thuyết trình và kĩ thuật think - pair – share tổ chức cho HS thảo luận tìm hiểu về những trở ngại của việc ứng dụng tế bào gốc

+ Bước 1 (Think): GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, nghiên cứu SCĐ trả lời câu hỏi HĐ15 :Việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào đang gặp phải những trở ngại nào?

+ Bước 2 (pair): GV cho các HS 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 vừa thảo luận

- Sau khi tìm hiểu về những trở ngại của việc sử dụng tế bào trong thực tiễn, GV hướng dẫn cho HS đọc thêm về “Đạo đức sinh học trong nghiên cứu và sử dụng tế bào gốc" để HS nhận biết được đạo đức sinh học được áp dụng trong những khía cạnh nào của nghiên cứu sinh học, cũng như cần lưu ý điều gì khi nghiên cứu sinh học để không vi phạm đạo đức.

- GV hướng dẫn HS rút ra kiến thức trọng tâm của bài học như SCĐ – tr34

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát video, đọc thông tin trong SCĐ, 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 hóa kiến thức và chuyển sang nội dung tiếp theo. 

2. Những trở ngại của việc ứng dụng tế bào gốc 

HĐ15

- Việc xác định các tế bào gốc từ các mô trưởng thành, vì các mô này bao gồm hỗn hợp các tế bào khác nhau. Việc này đòi hỏi các nghiên cứu hết sức tỉ mỉ và cẩn thận. 

- Cần thiết lập các điều kiện thích hợp để giúp cho các tế bào gốc biệt hoá thành các tế bào chuyên hoá. Điều này cũng đòi hỏi rất nhiều những kinh nghiệm thực tế. 

- Xảy ra hiện tượng đào thải mô.

Vận dụng