Giáo án Công nghệ 12 Lâm nghiệp thủy sản cánh diều bài 23: Ứng dụng công nghệ sinh học trong phòng, trị bệnh thủy sản

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 4 nhóm (2 nhóm thực hiện chung 1 nhiệm vụ).

- GV hướng dẫn HS thảo luận nhóm, khai thác thông tin mục 1 trong SGK và giao nhiệm vụ cụ thể:

+ Nhóm 1, 2: Tìm hiểu về ứng dụng KIT chẩn đoán.

+ Nhóm 3, 4: Tìm hiểu về ứng dụng kĩ thuật PCR.

- GV yêu cầu các nhóm tiếp tục thảo luận, dựa vào thông tin mục 1 và trả lời câu hỏi:

a. Trình bày ứng dụng KIT chẩn đoán trong chẩn đoán bệnh thủy sản.

b. Nêu ưu và nhược điểm của phương pháp chẩn đoán bằng KIT và kĩ thuật PCR.

- GV tổ chức cho HS liên hệ thực tế, trả lời câu hỏi Luyện tập: Dựa vào Hình 23.2, hãy tóm tắt các bước chẩn đoán bệnh thủy sản bằng kĩ thuật PCR.

Bước 2: HS tiếp nhận nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS nghiên cứu mục 1, thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi của GV.

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

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

- GV mời đại diện 2 – 3 HS trả lời:

* Trả lời câu hỏi của GV, Luyện tập. (Đính kèm phía dưới Hoạt động)

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, bổ sung đáp án (nếu có).

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

- GV nhận xét, đánh giá, kết luận về ứng dụng công nghệ sinh học trong chẩn đoán bệnh thủy sản.

- GV chuyển sang hoạt động mới. 

1. Tìm hiểu ứng dụng công nghệ sinh học trong chẩn đoán bệnh thủy sản

1.1. KIT chẩn đoán

- Nguyên lí:

+ KIT chẩn đoán dựa trên nguyên lí sắc kí miễn dịch, phát hiện tác nhân gây bệnh một cách gián tiếp thông qua phát hiện kháng thể, kháng nguyên hoặc dịch tiết sinh học trong mẫu bệnh phẩm.

+ Phương pháp này giúp kiểm tra sự có mặt của tác nhân gây bệnh một cách nhanh chóng, cho kết quả sau 10 đến 30 phút, từ đó có thể xử lí bệnh kịp thời; quy trình thực hiện đơn giản, không yêu cầu kĩ thuật cao; tiện lợi, có thể sử dụng ngay tại ao, đầm nuôi, tiết kiệm thời gian vận chuyển mẫu.

- Ứng dụng: 

KIT chẩn đoán đã được phát triển và ứng dụng để phát hiện một số bệnh trong thuỷ sản như bệnh đốm trắng, bệnh đầu vàng trên tôm, bệnh xuất huyết do virus trên cá hồi, bệnh virus Herpes trên cá koi,... 

- Các bước phát hiện bệnh thuỷ sản bằng KIT chẩn đoán được thể hiện trong Hình 23.1.

1.2. Kĩ thuật PCR

- Ưu điểm: 

+ Kĩ thuật này giúp phát hiện tác nhân gây bệnh ngay ở mật độ thấp, giai đoạn nhiễm nhẹ, có độ nhạy và mức độ chính xác cao.

+ Đến nay, hầu hết các tác nhân gây bệnh trên động vật thuỷ sản đều đã có thể phát hiện bằng kĩ thuật PCR.

- Nhược điểm:

+ Chi phí cao, yêu cầu trang thiết bị hiện đại và thực hiện ở phòng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn; 

+ Kĩ thuật viên thực hiện cần có trình độ chuyên môn cao, thời gian xét nghiệm dài hơn so với KIT chẩn đoán.

- Các bước phát hiện tác nhân gây bệnh thuỷ sản bằng kĩ thuật PCR được thể hiện trong Hình 23.2.

* Trả lời câu hỏi của GV:

a. Ứng dụng KIT chẩn đoán trong chẩn đoán bệnh thủy sản:

- Nguyên lí: KIT chẩn đoán dựa trên nguyên lí sắc kí miễn dịch, phát hiện tác nhân gây bệnh một cách gián tiếp thông qua phát hiện kháng thể, kháng nguyên hoặc dịch tiết sinh học trong mẫu bệnh phẩm.

- Ứng dụng: KIT chẩn đoán đã được phát triển và ứng dụng để phát hiện một số bệnh trong thuỷ sản như bệnh đốm trắng, bệnh đầu vàng trên tôm, bệnh xuất huyết do virus trên cá hồi, bệnh virus Herpes trên cá koi,...

- Các bước thực hiện:

+ Bước 1: Thu mẫu từ động vật thủy sản nhiễm bệnh cho vào ống nghiền mẫu có chứa thuốc thử của KIT chẩn đoán. (tuỳ theo loại tác nhân gây bệnh để thu mẫu ở các vị trí khác nhau ví dụ: xác định bệnh virus có thể chỉ thu một lượng nhỏ vây, vẩy, chân bơi (đối với giáp xác); đối với bệnh do vi khuẩn, cần thu mẫu thận hoặc lách, máu,..)

+ Bước 2: Dùng tay nghiền mẫu bằng chày nhựa đi kèm trong ống mẫu: để tránh tạp mẫu, chày nhựa được dùng riêng cho từng mẫu.

+ Bước 3: Hút lượng mẫu phù hợp theo hướng dẫn của KIT thử (khoảng 3- 5 giọt) và nhỏ lên ô nhận mẫu của khay thử.

+ Bước 4: Đọc kết quả sau 10 - 15 phút: Kết quả hiển thị ở dạng âm tính, dương tính hoặc không hợp lệ tương tự như các loại KIT thử khác.

b. Ưu và nhược điểm của KIT chẩn đoán và kĩ thuật PCR:

- Chẩn đoán bằng KIT

+ Ưu điểm: Phương pháp này giúp kiểm tra sự có mặt của tác nhân gây bệnh một cách nhanh chóng, cho kết quả sau 10 đến 30 phút, từ đó có thể xử lí bệnh kịp thời; quy trình thực hiện đơn giản, không yêu cầu kĩ thuật cao; tiện lợi, có thể sử dụng ngay tại ao, đầm nuôi, tiết kiệm thời gian vận chuyển mẫu.

+ Nhược điểm: KIT chẩn đoán mới phát triển được cho một số ít bệnh thường gặp trong thủy sản, mức độ bao phủ chưa rộng. Độ chính xác hạn chế hơn so với chẩn đoán bằng PCR, thường phát hiện chính xác hơn khi mức độ nhiễm ở mức tương đối nặng.

- Kĩ thuật PCR

+ Ưu điểm: phát hiện tác nhân gây bệnh ngay ở mật độ thấp, giai đoạn nhiễm nhẹ, có độ nhạy và mức độ chính xác cao. Hầu hết các tác nhân gây bệnh trên động vật thủy sản đều đã có thể phát hiện bằng kĩ thuật PCR.

+ Nhược điểm: kĩ thuật PCR là chi phí cao, yêu cầu trang thiết bị hiện đại và thực hiện ở phòng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn; kĩ thuật viên thực hiện cần có trình độ chuyên môn cao, thời gian xét nghiệm dài hơn so với KIT chẩn đoán.

* Trả lời câu hỏi Luyện tập:

Các bước chẩn đoán bệnh bằng kĩ thuật PCR:

- Bước 1: Thu mẫu từ động vật thuỷ sản nhiễm bệnh. (tuỳ theo từng bệnh mà loại mẫu thu, vị trí thu mẫu khác nhau tương tự như với KIT chẩn đoán.)

- Bước 2: Tách chiết DNA tổng số: Sử dụng các hóa chất đặc hiệu để tách chiết DNA từ mẫu bệnh đã thu. Với những tác nhân gây bệnh nhân RNA, cần có phương pháp và hóa chất tách riêng, khác so với tác nhân gây bệnh nhân DNA.

- Bước 3: Tiến hành phản ứng PCR đặc hiệu: Sử dụng bộ sinh phẩm, thiết bị luân nhiệt (máy PCR) để khuếch đại DNA, tăng số lượng DNA của tác nhân gây bệnh lên đến mức có thể phát hiện được bằng các thiết bị chuyên dụng.

- Bước 4: Điện di và kiểm tra sản phẩm: Sản phẩm DNA sau khi khuếch đại được kiểm tra, nhận biết dựa trên thiết bị chuyên dụng. Kết quả được biểu diễn ở dạng âm tính hoặc dương tính.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 6 nhóm (2 nhóm thực hiện 1 nhiệm vụ). 

- GV yêu cầu các nhóm đọc thông tin mục 2 SGK và thực hiện nhiệm vụ:

+ Nhóm 1, 2: Tìm hiểu về vaccine phòng bệnh.

+ Nhóm 3, 4: Tìm hiểu về probiotics.

+ Nhóm 5, 6: Tìm hiểu về chất kích thích miễn dịch.

- GV hướng dẫn HS dựa vào thông tin mục 2 để trả lời các câu hỏi: 

a. Hãy trình bày ứng dụng của vaccine trong phòng bệnh thủy sản.

b. Probiotics đã được ứng dụng như thế nào trong việc phòng bệnh cho động vật thủy sản?

c. Hãy trình bày ứng dụng của các chất kích thích miễn dịch trong phòng, trị bệnh thủy sản.

- GV mở rộng kiến thức cho HS bằng cách hướng dẫn trả lời câu hỏi Luyện tập: Hãy hoàn thành Phiếu học tập số 1.

Bước 2: HS tiếp nhận nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS khai thác thông tin trong mục 2 để hoàn thành yêu cầu của GV.

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

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

- GV mời đại diện 2 - 3 nhóm trình bày kết quả làm việc.

* Trả lời câu hỏi của GV: DKSP.

………………

2. Tìm hiểu ứng dụng công nghệ sinh học trong phòng bệnh

2.1. Vaccine phòng bệnh

- Mục đích: giúp cơ thể vật chủ tạo lập và phát triển hệ miễn dịch đặc hiệu với từng tác nhân gây bệnh, từ đó giảm thiểu việc sử dụng kháng sinh và hoá chất để điều trị bệnh.

- Ứng dụng: Hầu hết vaccine được đưa vào sử dụng trong thuỷ sản hiện nay là loại nguyên bào bất hoạt, một số khác thuộc nhóm nguyên bào nhược độc và vaccine tiểu đơn vị. DNA vaccine, RNA vaccine chưa được ứng dụng nhiều trong thuỷ sản.

- Phương pháp sử dụng: Vaccine được đưa vào cơ thể cá theo con đường ngâm, cho ăn hoặc tiêm. Sử dụng vaccine thường chỉ có tác dụng bảo vệ cơ thể chống lại chính tác nhân gây bệnh đó, mà không có khả năng phòng nhiều bệnh.

2.2. Probiotics

- Khái niệm: Probiotics (chế phẩm vi sinh) trong thuỷ sản là các sản phẩm chứa vi sinh vật sống được bổ sung qua đường thức ăn hoặc được đưa vào nước ương nuôi, có tác động có lợi lên cơ thể động vật thuỷ sản nhờ làm cân bằng hệ vi sinh trong đường ruột hoặc hệ vi sinh ở môi trường ngoài. 

- Vi sinh vật sử dụng: vi khuẩn sản sinh lactic acid, Carnobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Enterococcus, Bacillus, nấm men (Saccharomyces).... 

- Tác dụng của chế phẩm vi sinh: Sử dụng probiotics giúp nâng cao khả năng kháng bệnh, tốc độ sinh trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn, tăng cường sức khỏe và giảm stress cho vật nuôi. 

- Cơ chế tác dụng:

……………..