Giáo trình môn Công nghệ tế bào

Lời nói đầu 
Công nghệ tế bào là một bộ phận quan trọng của công nghệ sinh học, 
chủ yếu nghiên cứu các quá trình nuôi cấy tế bào động-thực vật và vi sinh 
vật để sản xuất sinh khối, sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học 
(enzyme, vaccine, các chất thứ cấp), để làm mô hình thực nghiệm khảo 
sát các tác động của hoá chất, làm nguyên liệu ghép tế bào và cơ quan 
Mặc dù, các kỹ thuật nuôi cấy tế bào chỉ được phát triển vào nửa đầu 
thế kỷ 20, nhưng đến nay các ứng dụng của chúng đã có những bước tiến 
vượt bậc nhờ sự đóng góp của công nghệ DNA tái tổ hợp. 
Bên cạnh các giáo trình như: sinh học phân tử, nhập môn công nghệ 
sinh học, công nghệ DNA tái tổ hợp, công nghệ chuyển gen giáo trình 
công nghệ tế bào sẽ giúp sinh viên tiếp cận thêm một lĩnh vực khác của 
công nghệ sinh học thông qua việc cung cấp những kiến thức cơ bản về các 
vấn đề sau: 
- Sinh trưởng và động học sinh trưởng của tế bào. 
- Thiết kế các hệ lên men. 
- Nuôi cấy tế bào và các ứng dụng của chúng. 
Giáo trình công nghệ tế bào được biên soạn theo hướng khảo sát một 
quá trình sinh học mang tính công nghệ nhiều hơn cả đó là quá trình lên 
men ứng dụng cho cả tế bào vi sinh vật, lẫn tế bào động-thực vật trong các 
thiết bị nuôi cấy (bioreactor/fermenter). Do đó, một số ứng dụng khác của 
các kỹ thuật nuôi cấy mô và tế bào nói chung chúng tôi không đưa vào giáo 
trình này. 
Lĩnh vực công nghệ tế bào rất rộng và đa dạng, hơn nữa giáo trình này 
mới được xuất bản lần đầu tiên nên khó tránh khỏi thiếu sót hoặc chưa đáp 
ứng được yêu cầu bạn đọc. Vì thế, chúng tôi rất mong nhận được nhiều ý 
kiến đóng góp để lần xuất bản sau được hoàn thiện hơn. 
Tác giả 
 Chương 1 
Mở đầu 
I. Công nghệ sinh học 
Đến nay có rất nhiều định nghĩa và cách diễn đạt khác nhau về 
công nghệ sinh học tùy theo từng tác giả và tổ chức. Tuy nhiên, công 
nghệ sinh học (biotechnology) có thể được định nghĩa một cách tổng quát 
như sau: 
“Công nghệ sinh học là các quá trình sản xuất ở quy mô công 
nghiệp mà nhân tố tham gia trực tiếp và quyết định là các tế bào sống (vi 
sinh vật, thực vật và động vật). Mỗi tế bào sống của cơ thể sinh vật hoạt 
động trong lĩnh vực sản xuất này được xem như một lò phản ứng nhỏ”. 
Nếu công nghệ sinh học được định nghĩa theo hướng trên thì nó 
không thể được thừa nhận là một lĩnh vực khoa học mới. Bởi vì, từ xa 
xưa loài người đã biết sử dụng các vi sinh vật để lên men bánh mì và 
thực phẩm, cho dù họ không biết cơ chế của những biến đổi sinh học này 
là như thế nào. Loài người cũng đã biết từ rất lâu việc lai tạo động vật và 
thực vật để cải thiện năng suất vật nuôi và cây trồng được tốt hơn. Vì thế, 
công nghệ sinh học được định nghĩa như trên được xem như công nghệ 
sinh học truyền thống. 
Tuy nhiên, trong những năm gần đây thuật ngữ công nghệ sinh học 
thường được sử dụng nhằm đề cập đến những kỹ thuật mới như DNA tái 
tổ hợp và dung hợp tế bào, và được xem là lĩnh vực công nghệ sinh học 
hiện đại. 
1. Công nghệ DNA tái tổ hợp (DNA recombinant technology) 
Là những kỹ thuật cho phép thao tác trực tiếp nguyên liệu di truyền 
của các tế bào riêng biệt, có thể được sử dụng để phát triển các vi sinh 
vật sản xuất các sản phẩm mới cũng như các cơ thể hữu ích khác. Những 
kỹ thuật này còn được gọi là kỹ thuật di truyền (genetic engineering), 
công nghệ di truyền (genetic technology), thao tác gen (gene 
manipulation), kỹ thuật gen (gene engineering) hay công nghệ gen (gene 
Công nghệ tế bào 2 
 technology)... Mục tiêu chính của công nghệ DNA tái tổ hợp là gắn một 
gen ngoại lai (foreign gene) mã hóa cho một sản phẩm mong muốn vào 
trong các dạng DNA mạch vòng (plasmid vector) và sau đó đưa chúng 
vào trong một cơ thể vật chủ, sao cho gen ngoại lai có thể biểu hiện để 
sản xuất sản phẩm của nó từ cơ thể này. 
2. Dung hợp tế bào (cell fusion) 
Là quá trình hình thành một tế bào lai đơn (single hybrid cell) với 
nhân và tế bào chất từ hai loại tế bào riêng biệt để tổ hợp các đặc điểm 
mong muốn của cả hai loại tế bào này. Chẳng hạn, các tế bào đặc biệt của 
hệ thống miễn dịch có thể sản xuất ra các kháng thể hữu ích. Tuy nhiên, 
các tế bào này thường khó nuôi cấy vì tốc độ sinh trưởng của chúng rất 
chậm. Mặt khác, các tế bào khối u nhất định nào đó có các đặc điểm bất 
tử và phân chia nhanh. Bằng cách dung hợp hai tế bào này, một tế bào lai 
hybridoma có thể được tạo ra mang cả hai tính trạng trên. Các kháng thể 
đơn dòng (monoclonal antibodies-Mabs) được sản xuất từ các tế bào lai, 
được dùng để chẩn đoán, điều trị bệnh và tinh sạch protein. 
3. Ứng dụng của công nghệ sinh học hiện đại 
Các ứng dụng của công nghệ sinh học hiện đại là rất nhiều (Bảng 
1.1). Các dược phẩm hiếm và đắt triền trước đây như insulin để chữa 
bệnh đái tháo đường, hormone sinh trưởng người để điều trị bệnh còi của 
trẻ em, interferon để chống viêm nhiễm, vaccine phòng bệnh và các 
kháng thể đơn dòng dùng để chẩn đoán... có thể được sản xuất bằng các 
tế bào được biến đổi di truyền hoặc các tế bào lai rẻ tiền với số lượng 
lớn. Các con giống sạch bệnh hoặc khoẻ mạnh hơn, các vật nuôi dùng 
làm thực phẩm có sản lượng cao có thể được phát triển, các loài cây 
trồng quan trọng có thể được biến đổi di truyền để có các tính trạng 
chống chịu stress, chống chịu chất diệt cỏ và kháng côn trùng. Hơn nữa, 
công nghệ DNA tái tổ hợp có thể được ứng dụng để phát triển các vi sinh 
vật được biến đổi di truyền (genetically modification) sao cho chúng có 
thể sản xuất các hợp chất hóa học khác nhau với sản lượng cao hơn các 
vi sinh vật bình thường. 
Công nghệ tế bào 3 
 Bảng 1.1. Các ứng dụng của công nghệ sinh học hiện đại. 
Lĩnh vực Các sản phẩm hoặc các ứng dụng 
Dược phẩm Kháng sinh, kháng nguyên (kích thích các đáp ứng 
kháng thể), endorphin (chất dẫn truyền thần kinh), γ-
globulin (ngăn cản sự viêm nhiễm), hormone sinh 
trưởng người (điều trị trẻ em bị bệnh còi), albumin 
huyết thanh người (điều trị chấn thương cơ thể), các 
nhân tố điều hòa miễn dịch, insulin, interferon (điều trị 
bệnh viêm nhiễm), interleukin (điều trị các bệnh nhiễm 
trùng và ung thư), lymphokine (phản ứng miễn dịch 
điều chỉnh), kháng thể đơn dòng (chẩn đoán hoặc phân 
phối thuốc), peptide hoạt hóa thần kinh (bắt chước các 
peptide điều khiển sự đau của cơ thể), các nhân tố hoạt 
hóa plasminogen của mô (hòa tan các cục máu đông), 
vaccine. 
Chăn nuôi-Thú y Phát triển các con giống sạch bệnh và mạnh khoẻ hơn, 
các gia súc cho thịt có sản lượng cao hơn. 
Trồng trọt Chuyển các tính trạng chống chịu stress, kháng côn 
trùng và chất diệt cỏ vào các loài cây trồng, phát triển 
các giống cây trồng có khả năng tăng quá trình quang 
hợp và cố định đạm, phát triển các thuốc trừ sâu sinh 
học và các vi khuẩn nhân không đóng băng (non-ice 
nucleating). 
Các hóa chất đặc 
biệt 
Các amino acid, enzyme, vitamin, lipid, các chất thơm 
được hydroxyl hóa, các polymer sinh học. 
Các ứng dụng môi 
trường 
Ngâm chiết khoáng, cô đặc kim loại, kiểm soát sự ô 
nhiễm, phân hủy chất thải độc và thu hồi dầu loang. 
Các hóa chất 
thương mại 
Acetic acid, acetone, butanol, ethanol, nhiều sản phẩm 
khác từ các quá trình biến đổi sinh khối. 
Điện tử sinh học Biosensor, biochip. 
Công nghệ tế bào 4 
 II. Công nghệ tế bào 
Các công nghệ DNA tái tổ hợp hoặc dung hợp tế bào được khởi đầu 
bởi những nghiên cứu thuần túy và các kết quả cuối cùng có thể phát triển 
thành một loại tế bào mới có thể sản xuất sản phẩm với số lượng ít ỏi ở qui 
mô phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, các kết quả nói trên lại rất có ý nghĩa 
thương mại và vì thế nó đòi hỏi phải phát triển thành quy trình công nghiệp 
với một công nghệ khả thi và có hiệu quả kinh tế. Để phát triển một quá 
trình sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm thành một quy trình công nghiệp 
lớn, chúng ta không thể chỉ đơn thuần tăng kích thước của bình nuôi cấy 
(vessel) lên. 
Ví dụ: Ở quy mô phòng thí nghiệm là 100 mL, một bình tam giác nhỏ 
nuôi trên một máy lắc là phương thức lý tưởng để nuôi cấy tế bào. Nhưng 
đối với hoạt động ở quy mô lớn 2.000 L, chúng ta không thể sử dụng một 
bình nuôi khác có thể tích lớn hơn và lắc nó, mà cần phải thiết kế một hệ lên 
men (fermenter) hay còn gọi là nồi phản ứng sinh học (bioreactor) hiệu quả 
để nuôi cấy tế bào trong những điều kiện tối ưu nhất. Vì thế, công nghệ tế 
bào (một trong những lĩnh vực chính của công nghệ sinh học) có vai trò rất 
quan trọng trong thương mại hóa các sản phẩm của nó. 
Để minh họa vai trò của công nghệ tế bào, có thể xem một quá trình 
sinh học đặc trưng bao gồm các tế bào vi khuẩn như trình bày ở hình 1.1. 
Các nguyên liệu thô (thường là sinh khối) được xử lý và trộn với các thành 
phần cần thiết khác để tế bào có thể sinh trưởng tốt trong một hỗn hợp dịch 
lỏng, môi trường nuôi cấy được khử trùng để loại bỏ tất cả các cơ thể sống 
và đưa vào bình nuôi cấy hình trụ lớn, thiết bị đặc trưng với cánh khuấy, 
vách ngăn, hệ thống thông khí và các bộ phận cảm biến để điều chỉnh các 
điều kiện lên men. Một chủng vi sinh vật thuần khiết được đưa vào trong 
một bình nuôi cấy. Các tế bào khởi đầu sinh sản theo hàm mũ sau một thời 
gian nhất định của pha lag và đạt tới nồng độ tế bào cực đại khi môi trường 
đã bị sử dụng hết. Sự lên men sẽ dừng lại và các thành phần sẽ được hút ra 
để thu hồi sản phẩm và tinh sạch chúng. Quá trình này được hoạt động theo 
kiểu lên men mẻ (batch culture) hoặc liên tục (continuous culture). 
Khi tiến hành một quá trình sinh học (bioprocessing) trên quy mô lớn 
cần lưu ý: 
- Phải thu được các chất xúc tác sinh học tốt nhất (vi sinh vật, tế bào 
động vật, tế bào thực vật, hoặc enzyme) cho một quá trình mong muốn. 
Công nghệ tế bào 5 
 - Tạo ra môi trường tốt nhất có thể cho sự xúc tác bằng cách thiết kế 
các bioreactor/fermenter thích hợp và cho nó hoạt động trong một phương 
thức tối ưu. 
- Phân tách các sản phẩm mong muốn từ hỗn hợp phản ứng trong một 
phương thức kinh tế nhất. 
Các nhiệm vụ đặt ra bao gồm thiết kế và phát triển một quá trình sinh 
học. Các vấn đề cơ bản được đòi hỏi cho công việc này như sau: 
Nuôi cấy stock Nguyên liệu thô
Nuôi cấy lắc Chuẩn bị môi trường
Hệ lên men 
kết hạt Khử trùng
 Hệ lên men sản xuất
Không khí Thu hồi
Tinh sạch Các sản phẩm 
Xử lý nước thải
Hình 1.1. Một quá trình sinh học đặc trưng. 
1. Chúng ta mong đợi thay đổi cái gì 
Để trả lời câu hỏi này, cần phải có những hiểu biết về các khoa học cơ 
bản của quá trình công nghệ. Đó là vi sinh vật học, hóa sinh học, di truyền 
học, sinh học phân tử... Chúng ta cần phải tìm hiểu các vấn đề này trong một 
phạm vi nhất định. Điều quan trọng ở đây là các chất xúc tác sinh học được 
chọn lọc hoặc sửa đổi di truyền phải thích hợp cho các hoạt động sản xuất ở 
quy mô lớn. 
Công nghệ tế bào 6 
 2. Quá trình sinh học xảy ra với một tốc độ như thế nào 
Nếu một quá trình nhất định có thể sản xuất một sản phẩm, thì điều 
quan trọng cần biết là quá trình đó sẽ xảy ra với tốc độ như thế nào. Động 
học của quá trình sẽ chi phối các tốc độ phản ứng dưới ảnh hưởng của các 
điều kiện vật lý và hóa học nhất định. Chúng ta cần nắm vững hóa động học 
(chemical kinetics) để thiết kế nồi phản ứng (reactor) thích hợp. Các kỹ 
thuật tương tự được ứng dụng để giải quyết động học enzyme (enzyme 
kinetics) hoặc động học tế bào (cell kinetics). Để thiết kế một hệ lên men 
hiệu quả cho các chất xúc tác sinh học hoạt động, điều quan trọng cần biết là 
tốc độ phản ứng bị ảnh hưởng như thế nào bởi các điều kiện hoạt động 
không giống nhau. Điều này bao gồm cả nghiên cứu về nhiệt động học 
(thermodynamics), các hiện tượng vận chuyển, các tương tác sinh học, khả 
năng ổn định của các dòng tế bào vi sinh vật (hoặc tế bào động vật và thực 
vật) dùng làm nguyên liệu sản xuất... 
3. Hệ thống được hoạt động và điều chỉnh như thế nào để đạt được hiệu 
suất tối đa 
Để sự hoạt động và điều chỉnh hệ thống được tối ưu, chúng ta cần phải 
phát triển các bộ cảm biến trực tuyến (on-line sensor) chính xác. Thuật toán 
tối ưu trực tuyến cần được xây dựng và tối ưu hóa để tăng cường khả năng 
hoạt động của các quá trình sinh học và đảm bảo rằng những quá trình này 
được hoạt động một cách kinh tế nhất. 
4. Các sản phẩm được phân tách như thế nào để có được sự tinh sạch cực 
đại và giá thành tối thiểu 
Đối với bước này, quá trình bio-downstream (phân tách sinh học), 
chúng ta có thể sử dụng các kỹ thuật phân tách khác nhau được phát triển 
trong các quá trình hóa học như chưng cất, hấp thụ, tách chiết, hấp phụ, sấy 
khô, lọc, kết tủa và ngâm chiết. Hơn nữa, song song với các kỹ thuật phân 
tách tiêu chuẩn này, chúng ta cần thiết phát triển các kỹ thuật mới thích hợp 
để phân tách các nguyên liệu sinh học. Nhiều kỹ thuật đã được phát triển để 
phân tách hoặc phân tích các nguyên liệu sinh học ở quy mô phòng thí 
nghiệm, như là sắc ký (chromatography), điện di (electrophoresis) và thẩm 
tách (dialysis). Các kỹ thuật này cần được nghiên cứu thêm sao cho chúng 
có thể hoạt động hiệu quả trên quy mô công nghiệp. 
Công nghệ tế bào 7 
 III. Quá trình sinh học 
Các ứng dụng công nghiệp của các quá trình sinh học là sử dụng các 
tế bào sống hoặc thành phần của chúng để thực hiện những thay đổi vật lý 
và hóa học. So với các quá trình hóa học truyền thống, các quá trình sinh 
học có những ưu điểm và nhược điểm như sau: 
1. Các ưu điểm 
- Điều kiện phản ứng nhẹ nhàng. Điều kiện phản ứng cho các quá 
trình sinh học là nhẹ nhàng-ôn hòa. Đặc trưng là nhiệt độ phòng, áp suất khí 
quyển và pH môi trường khá trung tính. Kết quả, sự hoạt động ít nguy hiểm 
và điều kiện sản xuất ít phức tạp hơn so với các quá trình hóa học đặc biệt. 
- Tính đặc hiệu. Một chất xúc tác enzyme có tính đặc hiệu cao và xúc 
tác chỉ một hoặc một số ít các phản ứng hóa học. Sự đa dạng của các 
enzyme hiện có có thể xúc tác cho một phạm vi rất rộng các phản ứng khác 
nhau. 
- Tính hiệu lực. Tốc độ của một phản ứng được xúc tác bằng enzyme 
thường nhanh hơn nhiều so với khi phản ứng này thực hiện nhờ các chất xúc 
tác không phải sinh học. Chỉ một lượng nhỏ enzyme được yêu cầu cũng đủ 
để sản xuất một hiệu quả mong muốn. 
- Các tài nguyên có thể đổi mới. Nguyên liệu thô chủ yếu của các 
quá trình sinh học là sinh khối (biomass) cung cấp cả bộ khung carbon lẫn 
năng lượng cần cho sự tổng hợp các hóa chất hữu cơ. 
- Công nghệ DNA tái tổ hợp. Là những kỹ thuật sửa đổi hệ thống di 
truyền nhằm nâng cao năng suất sinh học. Sự phát triển của những kỹ thuật 
này hứa hẹn các khả năng khổng lồ để cải thiện các quá trình sinh học. 
2. Các nhược điểm 
- Các hỗn hợp sản phẩm phức tạp. Trong các trường hợp nuôi cấy tế 
bào (vi sinh vật, thực vật hoặc động vật). Các phản ứng đa enzyme xảy ra 
trong một chuỗi tuần tự hoặc song song, hỗn hợp sản phẩm cuối cùng chứa 
khối lượng tế bào, nhiều sản phẩm trao đổi chất phụ, và một phần còn lại 
của các chất dinh dưỡng ban đầu. Khối lượng tế bào cũng chứa các thành 
phần khác nhau của tế bào. 
- Các môi trường nước loãng. Các thành phần có giá trị thương mại 
chỉ được sản xuất với một lượng nhỏ trong môi trường nước nên sự phân 
Công nghệ tế bào 8 
 tách chúng là rất đắt tiền. Bởi vì các sản phẩm của các quá trình sinh học 
thường mẫn cảm với nhiệt, do đó các kỹ thuật phân tách truyền thống không 
thể sử dụng mà phải phát triển các kỹ thuật phâ ... 
Hybridoma. Dòng tế bào được hình thành từ sự phối hợp một tế bào 
ung thư và một tế bào bạch cầu lymphocyte B. Hybridoma có khả năng sản 
sinh các kháng thể (immunoglobulin) một cách vĩnh viễn. 
Intron. Là một đoạn DNA được phiên mã nhưng bị loại bỏ trong quá 
trình hoàn thiện của mRNA, không có mặt ở phân tử mRNA hoàn chỉnh. 
In vitro. Dùng để chỉ một quá trình xảy ra trong dịch chiết tế bào 
không chứa tế bào nguyên vẹn, hay để chỉ các tế bào nuôi cấy trong môi 
trường nhân tạo. 
In vivo. Dùng để chỉ các hiện tượng xảy ra trong tế bào nguyên vẹn 
hay trong cơ thể. 
Kháng nguyên (antigen). Phân tử có khả năng kích thích sản sinh 
một kháng thể khi xâm nhập vào một cơ thể sống. 
Kháng thể (antiboby). Một protein (immunoglobulin) do tế bào bạch 
cầu lymphocyte B sản sinh, có khả năng nhận biết một kháng nguyên lạ đặc 
trưng và lúc đó sẽ khởi đầu một đáp ứng miễn dịch. 
Kháng thể đơn dòng (monoclonal antibody). Được sản sinh từ một 
dòng hybridoma, vì mỗi dòng hybridoma phát xuất chỉ từ một tế bào bạch 
cầu lymphocyte B nên toàn bộ các phân tử kháng thể sản sinh ra đều y hệt 
nhau. 
Không bào (vacuole). Có vai trò tiếp nhận các chất thải của sự trao 
đổi chất hoặc các chất thứ cấp của thực vật. Ở các tế bào non không bào 
thường nhỏ và nhiều, khi tế bào lớn dần và già hơn thì không bào cũng mở 
rộng lên và kết thành một khối. Ở các tế bào thực vật trưởng thành, không 
bào có thể chiếm tới 90% thể tích tế bào. Không bào được bọc chung quanh 
bởi màng huyết tương (plasma). Thành phần chính của các không bào lớn là 
nước chứa các chất hòa tan như các ion vô cơ, các amino acid, các acid hữu 
cơ, các sắc tố hòa tan trong nước (anthocyanin) và các chất không hòa tan ở 
dạng tinh thể và hình kim. Ngoài ra, không bào cũng chứa các protein như 
các hydrolyse, catalase và photphatase. Phần bào tan muốn đề cập đến lipid 
ở chung quanh tất cả các cấu trúc nổi giữa nhân và màng tế bào. 
Kilobase (Kb). Một nghìn cặp base của một phân tử DNA. 
Kỹ thuật vô trùng (aseptic technique). Qui trình ngăn ngừa sự 
nhiễm nấm, vi khuẩn, siêu vi khuẩn hoặc các loại vi sinh vật khác đối với 
nuôi cấy mô và tế bào. 
Công nghệ tế bào 194 
Lai tế bào (cell hybridization). Sự dung hợp hai hay nhiều tế bào 
không giống nhau để tạo một thể tế bào hỗn hợp. 
Lần cấy chuyển (passage number). Số lần tế bào, mô hay mẫu vật 
nuôi cấy được cấy chuyển, qua đó có thể tính tuổi và hệ số đẳng trương của 
chúng. 
Lục lạp (chloroplast). Là vị trí của quang hợp trong tế bào thực vật, 
nó chứa chlorophyll là sắc tố lục phản ứng với ánh sáng để sản xuất các 
carbohydrate. 
Lưới nội sinh chất (endoplasmic reticulum). Một bào quan có trong 
tế bào chất của những sinh vật eukaryote, là một phức hợp mạng có hai 
màng, liên quan đến quá trình tổng hợp và vận chuyển protein. 
Màng tế bào (cell membrrane). Là lớp trong của thành tế bào. Màng 
tế bào bao gồm protein và lipid, nó có chức năng điều hòa sự vận chuyển 
các chất đi vào và ra khỏi tế bào. 
Mã di truyền (genetic code). Tất cả những bộ ba nucleotide ở DNA 
(hoặc mRNA) mã hóa đặc hiệu 20 amino acid khác nhau của protein. 
Mã kết thúc (termination codon). UAA, UAG và UGA là những mã 
kết thúc hoặc còn gọi là mã dừng (stop codon), là những tín hiệu kết thúc 
tổng hợp protein. 
Mật độ quần lạc (population density). Số lượng tế bào trên đơn vị 
diện tích nuôi cấy hay trên đơn vị thể tích nuôi cấy. 
Mẫu vật (explant). Mô được tách từ nguyên liệu ban đầu dùng để duy 
trì hoặc nuôi cấy. 
Methyl hóa (methylation). Mục đích bảo vệ DNA của các đoạn 
palindrome, nghĩa là gắn gốc methyl (CH3) ở vị trí cần thiết nên không bị 
enzyme hạn chế cắt. Khi có sự methyl hóa thì enzyme không nhận biết được 
vị trí cắt hạn chế và do đó DNA không bị cắt, DNA của phage không có gắn 
gốc methyl sẽ bị cắt. Trong công nghệ DNA tái tổ hợp, enzyme methyl hóa 
được gọi là methylase enzyme. Methylase được dùng để bảo vệ đoạn DNA 
cần gắn vào. Tất cả các chủng E. coli đều chứa hai enzyme methyl hóa 
DNA là: dam-methylase và dcm-methylase. 
Môi trường nhân tạo (chemically difined medium). Dung dịch dinh 
dưỡng dùng để nuôi cấy chỉ chứa những thành phần mà cấu trúc hóa học đã 
được biết. 
Mô sẹo (callus). Khối mô thực vật gồm những tế bào không phân hóa, 
có khả năng phân chia, được phát sinh từ các tế bào đã phân hóa ít nhiều. 
Công nghệ tế bào 195 
Khi thực vật bị thương tổn thường tạo loại mô này trên vết sẹo, vì thế có tên 
gọi là mô sẹo. 
Nhân (nuclear). Là trung tâm điều khiển của tế bào chứa DNA để 
phiên mã và dịch mã thành protein. Các protein tổng hợp được sắp xếp và 
đóng gói trong các túi của bộ máy Golgi. 
Nhân dòng (clonal propagation). Nhân giống vô tính những dòng 
thực vật có nguồn gốc từ một cá thể hay một mảnh cắt duy nhất, đảm bảo 
hoàn toàn đồng nhất về di truyền. 
Nhân giống in vitro (in vitro propagation). Nhân giống một loài thực 
vật trong ống nghiệm (bình thủy tinh, bình plastic, hộp plastic...) trên môi 
trường nhân tạo và trong điều kiện vô trùng. Đồng nghĩa với khái niệm vi 
nhân giống (micropropagation). 
Nucleic acid. Những polynucleotide sinh học tự nhiên trong đó những 
đơn vị nucleotide được kết hợp với nhau bởi những liên kết phosphodieste 
thành trình tự riêng biệt: DNA và RNA. 
Nuôi cấy dịch huyền phù tế bào (cell suspension culture). Phương 
thức nuôi tế bào đơn hay cụm nhiều tế bào (cell aggregate) ở trạng thái lơ 
lửng trong môi trường lỏng trong bình tam giác trên máy lắc (shaker) hoặc 
trong các hệ lên men chìm (fermenter/bioreactor) để thu sinh khối tế bào 
(cell biomass) hoặc dịch nuôi cấy (borth), phục vụ cho việc tách chiết các 
hợp chất có hoạt tinh sinh học từ tế bào (đối với các hợp chất nội bào) hoặc 
tinh sạch chúng từ dịch nuôi cấy (đối với các hợp chất ngoại bào). 
 Nuôi cấy mô (tissue culture). Duy trì và sinh trưởng các loại mô 
trong điều kiện in vitro nhằm điều khiển phân hóa về hình thái và chức năng 
của chúng. 
Nuôi cấy mô thực vật (plant tissue culture). Duy trì và nuôi dưỡng 
tế bào, mô, cơ quan hay cây hoàn chỉnh của thực vật trong điều kiện in vitro. 
Nuôi cấy khởi đầu hay nuôi cấy sơ cấp (primary culture). Nuôi cấy 
đầu tiên khi tách tế bào, mô hoặc mẫu vật từ cơ thể ban đầu tính đến lần cấy 
chuyển đầu tiên từ đó sẽ thu được dòng tế bào. 
Nuôi cấy phôi (embryo culture). Duy trì và phát triển phôi non hoặc 
đã trưởng thành được phân lập từ hạt. 
Nuôi cấy tế bào (cell culture). Khái niệm chỉ những nuôi cấy trong 
ống nghiệm (in vitro) của những tế bào kể cả tế bào đơn không phân hóa 
thành mô. 
Công nghệ tế bào 196 
Pha lag (lag phase). Là pha tĩnh khởi đầu hoặc tiềm tàng. Đây là thời 
kỳ khởi đầu của quá trình nuôi cấy, trong suốt thời kỳ này sự thay đổi số 
lượng tế bào là bằng không hoặc không đáng kể. Mặc dù số lượng tế bào 
không tăng lên, nhưng tế bào có thể sinh trưởng bằng cách tăng kích thước 
trong suốt thời kỳ này. 
Pha log (logarithm phase). Là pha sinh trưởng theo hàm mũ. Ở các 
cơ thể đơn bào (vi sinh vật) hoặc tế bào động-thực vật, sự nhân đôi tăng dần 
số lượng tế bào cho kết quả tốc độ sinh trưởng tăng lên liên tục trong quần 
thể ở giai đoạn này. 
Pha tĩnh (stationary phase). Là giai đoạn mà sự sinh trưởng của 
quần thể tế bào thường bị hạn chế hoặc do sử dụng hết toàn bộ các chất dinh 
dưỡng có sẵn hoặc do sự tích lũy các sản phẩm độc của sự trao đổi chất. Kết 
quả là tốc độ sinh trưởng giảm và sự sinh trưởng cuối cùng đã dừng lại. 
Pha chết (death phase). Là giai đoạn tiếp theo của pha tĩnh mà trong 
đó các cơ thể trong quần thể bị chết. Sự chết xuất hiện hoặc do sự suy yếu 
của việc bảo quản năng lượng của tế bào, hoặc do sự tích lũy các sản phẩm 
độc tố. Giống như sự sinh trưởng, sự chết là một hàm mũ. Trong một số 
trường hợp, cơ thể không chỉ chết mà còn phân hủy (quá trình phân giải). 
Phân hóa hay biệt hóa (differentiation). Một khía cạnh của sự phát 
triển bao gồm sự hình thành các loại tế bào, các loại mô, các loại cơ quan 
khác từ một hợp tử ban đầu dưới sự điều khiển đặc biệt của các gen. 
Phiên mã (transcription). Sự tổng hợp mRNA từ khuôn mẫu DNA. 
Phiên mã ngược (reverse transcription). Sự tổng hợp DNA từ 
khuôn mẫu mRNA nhờ enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase). 
Phóng xạ tự ghi (autoradiography). Kỹ thuật phát hiện các phân tử 
có đánh dấu phóng xạ thông qua hiệu ứng tạo ảnh của các phân tử này trên 
phim X-quang. 
Phương trình Monod (Monod equation). Là một trong những 
phương trình được sử dụng rộng rãi nhất thể hiện ảnh hưởng của nồng độ cơ 
chất (chất dinh dưỡng) lên tốc độ sinh trưởng đặc trưng của tế bào (µ): 
SS
S
CK
C
+=
maxµµ 
Trong đó: là nồng độ của cơ chất giới hạn (limiting substrate) 
trong môi trường và là hệ số hệ thống. Giá trị của 
SC
SK SK tương đương với 
Công nghệ tế bào 197 
nồng độ của chất dinh dưỡng khi tốc độ sinh trưởng đặc trưng bằng một nữa 
giá trị cực đại của nó )( maxµ . 
Plasmid. Một phân tử DNA mạch vòng ở ngoài nhiễm sắc thể, sao 
chép độc lập, không phụ thuộc vào DNA của nhiễm sắc thể. 
Protein. Một phân tử lớn gồm một hoặc nhiều chuỗi polypeptide, mỗi 
chuỗi có một trình tự amino acid nhất định, khối lượng phân tử của protein 
từ vài nghìn đến vài triệu. 
Ribosome. Được tập trung trên bề mặt của mạng lưới nội sinh chất và 
tham gia vào hoạt động sinh tổng hợp protein. 
RNA thông tin (messenger RNA, mRNA). Một trong ba loại RNA 
tham gia vào tổng hợp protein. Loại này có mang thông tin được mã hóa 
trong trình tự các nucleotide để xác định trình tự amino acid của 
polypeptide. 
RNA vận chuyển (transfer RNA, tRNA). Một trong ba loại phân tử 
RNA được sinh ra bởi quá trình phiên mã và tham gia vào việc tổng hợp 
protein: RNA vận chuyển đưa amino acid đến ribosome vào ở đó chúng 
ghép với thông tin trên mRNA. 
Sắc ký (chromatography). Thuật ngữ sắc ký để chỉ các kỹ thuật phân 
tích và điều chế cho phép tách biệt các hợp phần khác nhau của một hỗn 
hợp. Phép phân tích sắc ký dựa vào sự di chuyển khác nhau trong một pha 
động của các chất hòa tan đã được gắn trên một pha tĩnh ở trạng thái rắn. 
Người ta thường chọn các chất có khả năng kết gắn được với các chất (hòa 
tan) định phân tách làm pha tĩnh. Tương tác giữa chất hòa tan và pha tĩnh có 
thể là tương tác hấp phụ, tương tác ion (trao đổi ion), tương tác kỵ nước, 
tương tác kiểu rây phân tử hoặc tương tác đặc hiệu sinh học. 
Sinh khối (biomass). Tổng khối lượng khô của tất cả các chất sống 
trong một đơn vị diện tích hoặc thể tích. 
Sinh trưởng cân bằng (balanced growth). Là sự sinh trưởng mà 
trong suốt quá trình đó sự nhân đôi sinh khối xảy ra cùng với sự nhân đôi 
của tất cả các đặc tính xác định khác của quần thể như là protein, DNA, 
RNA và nước nội bào. 
Sự tái bản hay sao chép (replication). Sự tổng hợp một phân tử 
DNA xoắn kép giống với phân tử DNA mẹ. 
Tạo dòng gen (gene cloning). Còn gọi là nhân dòng hay tách dòng 
gen, là sự sản sinh nhiều bản sao của một phân tử DNA, thường là phân tử 
DNA tái tổ hợp, bằng cách sao chép phân tử đó trong một vật chủ thích hợp. 
Công nghệ tế bào 198 
Tái tổ hợp (recombination). Quá trình trong đó nhiễm sắc thể hay 
phân tử DNA đứt ra rồi các phần đứt được nối lại theo một tổ hợp mới. Quá 
trình này có thể xảy ra trong tế bào sống (qua sự trao đổi chéo trong phân 
bào giảm nhiễm) hay trong ống nghiệm nhờ các enzyme cắt và nối DNA. 
Tầng nuôi dưỡng (feeder layer) hay tế bào nuôi dưỡng (nurse 
cells). Lớp tế bào có thể đã bị chiếu xạ làm mất khả năng phân bào được trải 
bên dưới để cung cấp một số chất cần thiết cho lớp tế bào khác nuôi bên 
trên. 
Tế bào lai (hybrid cell). Là tế bào có một nhân được hình thành sau 
khi dung hợp hai tế bào dẫn đến sự hình thành một nhân hỗn hợp. 
Tế bào mầm phôi (embryonic stem cell). Tế bào phôi chưa biệt hóa, 
có thể được nuôi cấy trong một thời gian dài mà vẫn giữ được tính đa thể 
(nghĩa là khả năng biệt hóa theo nhiều hướng khác nhau). 
Thành tế bào (cell wall). Được cấu tạo bởi các carbohydrate tự nhiên 
(cellulose và hemicellulose). Lớp ngoài của thành tế bào chứa pectin để giúp 
nó liên kết với các tế bào bên cạnh. Thành tế bào có chức năng nâng đỡ cho 
cây. 
Thể ổn định hóa tính (chemostat). Trong hệ lên men liên tục tốc độ 
dòng chảy dinh dưỡng được cài đặt ở một giá trị đặc biệt và tốc độ sinh 
trưởng của nuôi cấy sẽ điều chỉnh tốc độ dòng chảy này, như vậy sẽ duy trì 
được nồng độ môi trường dinh dưỡng thích hợp với mật độ tế bào. 
Thể ổn định độ đục (turbidostat). Được sử dụng khi hệ lên men liên 
tục tiến hành ở các tốc độ pha loãng cao gần với điểm rửa trôi (washout 
point), khi ta có thể ngăn cản sự rửa trôi bằng cách điều hòa tốc độ dòng 
chảy trong trường hợp thất thoát tế bào thông qua dòng chảy ra ngoài vượt 
quá sự sinh trưởng tế bào trong hệ lên men. 
Thời gian gấp đôi quần thể (population doubling time). Thời gian 
mà số lượng tế bào của dòng hay chủng nuôi cấy tăng đến gấp đôi kể từ khi 
bắt đầu nuôi. 
Thực khuẩn thể (bacteriophage). Một virus có thể tái bản trong một 
tế bào vi khuẩn. 
Tiếp mẫu (inoculation). Bước đưa mẫu vào trong nuôi cấy khởi đầu 
(initiation culture). 
Tính toàn thể (totipotency). Một đặc tính của tế bào là có khả năng 
phát triển thành mọi kiểu tế bào có trong cơ thể trưởng thành mà từ đó nó 
được tách ra, tức là có khả năng tái sinh thành một cơ thể hoàn chỉnh. 
Công nghệ tế bào 199 
Tốc độ phân chia tế bào (cell division rate). Sự phân chia tế bào trên 
một đơn vị thời gian. Tốc độ phân chia là hằng số trong suốt thời gian sinh 
trưởng (theo hàm mũ) của tế bào. 
Tốc độ sinh trưởng tế bào (cell growth rate). Sự thay đổi số lượng 
tế bào theo thời gian. Tốc độ sinh trưởng không phải là một hằng số trong 
suốt thời gian sinh trưởng (theo hàm mũ) của tế bào. 
Tốc độ sinh trưởng đặc trưng của tế bào (cell specific growth 
rate). Sự thay đổi theo logarithm tự nhiên của số lượng tế bào theo thời 
gian. 
Trình tự cis. Trình tự trên một phân tử DNA có tác động (điều hòa) 
đến các trình tự khác trên cùng phân tử DNA đó. Các trình tự cis không mã 
hóa cho protein. 
Tuổi thế hệ tế bào (cell generation time). Thời gian giữa hai lần 
phân chia của tế bào. Khái niệm này không đồng nghĩa với thời gian gấp 
đôi quần thể. 
Ty thể (mitochondrion). Chứa vật liệu di truyền và nhiều enzyme 
quan trọng trong sự trao đổi chất của tế bào. 
Vector. Là các phân tử DNA được sử dụng trong tạo dòng gen và 
nhân bản chúng trong tế bào vật chủ (E. coli hoặc nấm men). Có ba nhóm 
vector chính gồm: (1) Nhóm plasmid, (2) Nhóm phage/phagemid, và (3) 
Nhóm nhiễm sắc thể nhân tạo (artificial chromosome: BAC và YAC). Ý 
tưởng về vector chuyển gen bắt nguồn từ các plasmid của vi khuẩn. Vector 
chuyển gen là phân tử DNA có khả năng tự tái sinh, tồn tại độc lập trong tế 
bào và mang được các gen cần chuyển. 
Vector hai nguồn (binary vector). Là dạng sử dụng hai hay nhiều 
loại plasmid và vi khuẩn cùng lúc, ví dụ: vi khuẩn E. coli và Agrobacterium, 
các plasmid trong trường hợp này thích ứng với cả E. coli và 
Agrobacterium. 
Virus. Phần tử có mang nucleic acid (DNA hoặc RNA) nằm trong 
một vỏ bọc protein, có khả năng sao chép trong tế bào chủ và lan truyền từ 
tế bào nọ sang tế bào kia. 
Xoắn kép (double helix). Cấu trúc ba chiều tự nhiên của hai chuỗi 
DNA bổ sung, đối song và xoắn với nhau. 
Công nghệ tế bào 200