Giáo án NLS chuyên đề Sinh học 10 Bài 1: Công nghệ tế bào thực vật và thành tựu

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS nghiên cứu nội dung SCĐ, cho biết thế nào là tính toàn năng của tế bào ? 

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi trả lời các câu hỏi sau : 

+ Hãy nên một số ví dụ thực tế cho thấy những tế bào chuyên hóa của thực vật có tính toàn năng

+ Tính toàn năng của các tế bào thực vật đem lại ưu thế thích nghi như thế nào ? Giải thích. 

- Để làm rõ khái niệm cốt lõi, GV thiết lập một bảng Padlet. HS hãy áp dụng xử lý nhận thức tập thể: Cùng dùng điện thoại gõ khái niệm và các ví dụ thực tiễn (rễ cây, mẩu lá tái sinh) lên bảng ảo để thảo luận.

- GV đặt tình huống sau cho HS thảo luận để tìm ra câu trả lời: "Khi làm bài tiểu luận về Tính toàn năng của tế bào, nếu một HS dùng ChatGPT viết toàn bộ bài và nộp cho cô giáo. Hành vi này đã vi phạm điều gì về tuân thủ quy định và pháp luật khi sử dụng AI?"

- GV nhấn mạnh lại cho HS về đặc điểm tính toàn năng của tế bào :

+ Tính toàn năng của tế bào được hiểu là tế bào có tiềm năng di truyền để có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau của cơ thể. Tuy nhiên không phải tế bào nào toàn năng di truyền cũng có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau 

+ Những tế bào chuyên hóa có toàn năng di truyền nhưng thường không thể tái biệt  hóa và phân chia tạo ra các loại tế bào khác nhau như những tế bào gốc. 

à Toàn năng di truyền của tế bào là điều kiện cần nhưng chưa đủ để tế bào có thể trở thành tế bào toàn năng. 

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin mục I trong SCĐ tr.5 thảo luận, trao đổi và trả lời câu hỏi. 

- HS tương tác gõ nội dung lên Padlet và phân tích đạo đức học thuật.

- 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 chiếu Padlet, đại diện HS trình bày khái niệm.

- Báo cáo AI: Hành vi này vi phạm tính trung thực trong nghiên cứu khoa học và nội quy nhà trường (đạo văn AI). Người học phải tự tư duy, chỉ dùng AI để gợi ý, không được sao chép nguyên xi hoặc để AI tự bịa số liệu sinh học.

- 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, chuyển sang nội dung mới.

I. Tính toàn năng của tế bào 

- Tính toàn năng của tế bào là đặc tính của tế bào có khả năng phân chia và biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau và phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh trong điều kiện thích hợp.

-   Ví dụ tế bào chuyên hóa của thực vật có tính toàn năng: Ở một số loài thực vật, một mẩu rễ cây còn sót lại trong đất có thể phát triển thành một cây hoàn chỉnh; một mẩu lá của cây nằm trên mặt đất cũng có thể tái sinh thành cây hoàn chỉnh do các tế bào lá cây có tính toàn năng, có thể tái biệt hoá, phân chia và phát triển thành các loại tế bào chuyển hoá khác nhau để tạo thành một cây hoàn chỉnh.

- Do tế bào có tính toàn năng nên chỉ cần một bộ phận cơ thể còn sót lại cũng có khả năng tái sinh thành cây. Nhờ khả năng tái sinh mạnh mẽ mà hầu hết các loài thực vật có khả năng sống sót qua những điều kiện khắc nghiệt, thậm chí qua các đợt đại tuyệt chủng hàng loạt.

[5.3.NC1b]: HS áp dụng xử lý nhận thức tập thể thông qua nền tảng bảng ảo (Padlet) để chia sẻ, cấu trúc hóa và kiến tạo khái niệm khoa học trừu tượng một cách trực quan trong môi trường số.

[10.B2.1]: HS nêu được ví dụ và nhận thức rõ các hành vi vi phạm đạo đức học thuật khi lạm dụng AI tạo sinh, từ đó biết tuân thủ quy định về sự trung thực trong môn Sinh học.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS đọc nội dung thông tin mục III.1 thảo luận trả lơi các câu hỏi 

+ Cho biết ý nghĩa của việc nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào ? 

+ Hãy nêu một số ví dụ nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào giúp bảo tồn các giống cây quý hiếm. 

- GV chiếu hình 1.2 về chuối nuôi cấy mô được trồng trên diện tích lớn, yêu cầu HS đọc mục III.2 thảo luận trình bày về phương pháp nuôi cấy mô tế bào giúp nhân giống nhanh với số lượng lớn

+ Phương pháp nuôi cấy mô tế bào nhằm mục đích nhân giống nhanh với số lượng lớn thường được áp dụng với những loại cây có đặc điểm gì ? 

+ Cho ví dụ về phương pháp nuôi cấy mô tế bào giúp nhân giống nhanh với số lượng lớn. 

- GV yêu cầu HS đọc mục III.3, quan sát hình 1.3, 1.4, 1.5 thảo luận nhóm đôi, tìm hiểu về phương pháp nuôi cấy mô tế bào nhằm tạo giống mới 

+ Trình bày khái quát về hệ thống tái sinh in – vitro và nêu một số ví dụ 

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi trả lời câu hỏi phần Dừng lại và suy ngẫm

 + Nêu một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật 

+ Tóm tắt quy trình tạo giống cây biến đổi gen nhờ công nghệ tế bào thực vật 

- GV lưu ý với HS : Việc chuyển gene vào tế bào thực vật có thể không cần sử dụng vector mà dùng súng bắn gene. Gene cần chuyển vào tế bào thực vật có thể được bao bọc bằng phương tiện đặc biệt như những viên đạn rồi dùng súng bắn gene (một loại xi lanh) bắn vào trong tế bào.

 - GV chiều hình 1.5, giới thiệu với HS về quy trình tạo cây đơn bội từ hạt phấn 

- GV yêu cầu HS đọc mục IV, thảo luận trình bày về triển vọng của công nghệ tế bào thực vật trong việc kết hợp với công nghệ di truyền.

- Để xem tận mắt các thành tựu, HS hãy áp dụng kỹ thuật tìm kiếm: Tra Google với từ khóa tiếng Anh/Việt nâng cao (VD: "Golden Rice vitamin A GMO") để tải các hình ảnh uy tín nhất minh họa cho Giống lúa vàng.

- GV đặt tình huống sau cho HS thảo luận để tìm ra câu trả lời: "Trong nông nghiệp công nghệ cao, người ta dùng ChatGPT để viết tóm tắt tài liệu sinh học, và dùng Camera AI quét đĩa Petri để phát hiện mô sẹo bị nấm mốc. Hãy phân biệt 2 công nghệ này thuộc loại AI nào trong Một số công nghệ AI?"

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin, quan sát hình ảnh GV trình chiếu. 

- HS thực hành tra cứu hình ảnh khoa học.

- HS phân biệt 2 loại AI.

- HS 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.

- Báo cáo AI: ChatGPT là AI tạo sinh (Generative AI - tạo ra văn bản mới). Camera quét đĩa Petri là AI phân loại/dự đoán (Classification AI - dùng thị giác máy tính để phân tích và ra quyết định phân loại mô hỏng/mô khỏe).

- 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. Một số thành tựu và triển vọng của công nghệ tế bào thực vật 

1. Nhân giống bảo tồn các giống cây quý hiếm 

-  Phương pháp nuôi cấy mô tế bào đặc biệt có ý nghĩa trong việc nhân giống các loài cây quý hiếm, bảo tồn các giống có nguồn gene quý, khôi phục các giống cây có nguy cơ tuyệt chủng.

- Ví dụ: Giống Sâm Ngọc Linh quý hiếm đã được nhân giống bằng nuôi cấy mô.

- Nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào có thể duy trì những giống sạch bệnh hoặc các giống có khả năng chống chịu với virus và vi sinh vật gây bệnh làm tổn thất lớn cho ngành nông nghiệp.

- Ví dụ : nuôi cấy mô tế bào lấy từ các giống chuối chống chịu nấm; giống khoai tây, cà chua chống chịu được bệnh do virus

 2. Nhân giống nhanh với số lượng lớn  

 - Nhân giống bằng kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào với những cây gỗ, cây ăn quả có thời gian sinh trưởng dài và lâu ra quả để tạo ra số lượng cây con lớn trong một khoảng thời gian ngắn góp phần đem lại hiệu quả kinh tế cao 

- Ví dụ : nhân giống chuối bằng phương pháp nuôi cấy mô giúp người nông dân có giống chuối sạch bênh, thu hoạch đồng loạt, chất lượng ổn định để xuất khẩu với số lượng lớn ; nuôi cấy mô để nhân giống vô tính các loại hoa lan quý hiếm và nhiều loài cây khác cũng giúp đem lại giá trị kinh tế lớn. 

3. Tạo giống mới 

- Thiết lập hệ thống tái sinh in-vitro bằng kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật phục vụ chuyển gene góp phần tạo ra những giống cây mới.

-  Tế bào thực vật nuôi cấy có thể được chỉnh sửa gene bằng các kĩ thuật đặc biệt để tạo ra cây trồng biến đổi gene. Gene từ loài này cũng có thể được chuyển vào tế bào của loài khác, sau đó nuôi cấy cho tế bào phân chia và tái sinh thành cây có thêm gene mới được gọi là cây chuyển gene hay thực vật chuyển gene.

- Ví dụ: 

+ Giống đậu tương chuyển gene Roundup Ready cho năng suất cao, kháng sâu bệnh 

+  Giống lúa vàng được chuyển gene sản sinh ra tiền chất tạo vitamin A rất hữu ích cho những người thiếu vitamin A. 

+ Một số giống cây được chuyển gene kháng lại thuốc diệt cỏ   giúp khi canh tác, phun thuốc diệt cỏ chỉ có cỏ chếp mà cây trồng không bị chết. 

?1. Công nghệ tế bào thực vật đem lại nhiều thành tựu trong công tác nhân giống nhanh và bảo tồn cây quý hiếm, tạo giống mới 

?2. Quy trình tạo giống cây chuyển gene

+ Bước 1. Phân lập gene từ tế bào của loài cho gene, nhân bản gene tạo ra một số lượng lớn bản sao.

+ Bước 2. Sử dụng kĩ thuật di truyền gắn gene cần chuyển vào vector (thể truyền). Vector có thể là một loại DNA dạng vòng nhỏ (plasmid) có khả năng gắn gene vào hệ gene của tế bào thực vật.

+ Bước 3. Đưa vector mang gene cần chuyển vào tế bào thực vật. 

+ Bước 4. Sàng lọc tế bào thực vật đã được chuyển gene thành công. 

+ Bước 5. Nuôi cấy tế bào chuyển gene và cho tái sinh thành cây hoàn chỉnh.

IV. Triển vọng của công nghệ tế bào thực vật. 

- Công nghệ tế bào kết hợp với công nghệ di truyền sẽ đem lại một cuộc cách mạng trong nông nghiệp: giúp nhân loại tạo ra được những giống cây lương thực mới, đủ để nuôi sống dẫn số thế giới 

à Chương trình lúa C4 quốc tế đang được các nhà khoa học tiến hành nhằm tạo ra giống lúa chuyển gene có khả năng quang hợp hiệu quả hơn nhiều so với giống lúa hiện nay (C3). Bước đầu, các nhà khoa học đã chuyển thành công gene từ cây ngô sang cây lúa năm 2017. 

[1.1.NC1b]: HS áp dụng kỹ thuật tìm kiếm trên trình duyệt web để lấy được các dữ liệu hình ảnh khoa học chuẩn xác về sinh vật biến đổi gene.

[10.C3.3]: HS phân biệt rõ ràng hai công nghệ lõi của AI: AI tạo sinh (tạo lập văn bản học thuật) và AI phân loại (nhận diện hình ảnh sinh học), qua đó hiểu rõ ứng dụng đa dạng của AI trong công nghệ tế bào.