Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 26: CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT
Câu hỏi khởi động
Câu hỏi
Câu hỏi khởi động
Mỗi năm, con người thải vào môi trường hàng triệu tấn rác thải thông qua các hoạt động sản xuất và sinh hoạt hằng ngày. Giả sử không có vi sinh vật tham gia phân hủy rác, thì điều gì sẽ xảy ra trên Trái Đất của chúng ta?
I. Một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật
1. Khái niệm và cơ sở khoa học của công nghệ vi sinh vật
I. MỘT SỐ THÀNH TỰU HIỆN ĐẠI CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT
1. Khái niệm và cơ sở khoa học của công nghệ vi sinh vật
Công nghệ vi sinh vật là một lĩnh vực quan trọng của công nghệ sinh học, sử dụng vi sinh vật hoặc các dẫn xuất của chúng để tạo ra sản phẩm phục vụ cho đời sống của con người. Sản phẩm từ công nghệ vi sinh vật thường có đặc diểm là an toàn, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, hiện quả lâu dài. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng công nghệ vi sinh vật là dựa trên các đặc điểm của vi sinh vật như: có kích thước hiển vi, tốc độ trao đổi chất với môi trường nhanh, sinh trưởng và sinh sản nhanh, có hình thức dinh dưỡng đa dạng. Ngoài ra, một số loài vi sinh vật có thế sống ở những môi trường cực đoan (nhiệt độ cao, độ mặn cao,...). Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật tạo nên nguồn sản phẩm giá trị cho con người (sinh khối, chế phẩm sinh học, sản phẩm lên men,...)
Câu hỏi
Câu hỏi
1. Sản phẩm tạo ra từ công nghệ vi sinh vật có đặc điểm gì? Cho ví dụ minh họa. 2. Hãy kể tên một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật.
Luyện tập
Luyện tập
Hãy liệt kê cá sản phẩm từ công nghệ vi sinh vật được sử dụng trong đời sống hàng ngày.
2. Một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật
2. Một số thành tựu của cộng nghệ vi sinh vật
a. Trong nông nghiệp b. Trong công nghiệp thực phẩm c. Trong y học d. Trong xử lí ô nhiễm môi trường
a. Trong nông nghiệp
Công nghệ vi sinh sản xuất phân bón: Sử dụng chế phẩm vi sinh vật để sản xuất các loại phân bón vi sinh. Chế phẩm có chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật có khả năng cố định đạm hoặc phân giải các chất hữu cơ, vô cơ khó hấp thụ thành các chất vô cơ mà cây có thể hấp thụ. Chế phẩm vi sinh vật được phối trộn với chất mang hoặc chất hữu cơ để tạo phân bón. Ví dụ: phân vi sinh cố định đạm, phân vi sinh phân giải lân, phân vi sinh phân giải cellulose,... Hiện nay, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ gene để tạo ra các chủng vi sinh vật có nhiều đặc điểm tốt, các khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các loài vi sinh vật gây hại trong đất nhằm cải thiện đất, tăng năng suất cây trồng.
a. Trong nông nghiệp
Ảnh
a.1
Công nghệ vi sinh sản xuất thuốc trừ sâu: Sử dụng các chế phẩm vi khuẩn có khả năng tiết ra chất độc diệt sâu bệnh hoặc nấm kí sinh trên côn trùng để sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh. Ví dụ: sử dụng vi khuẩn Bacillus thuringiensis Bio-B diệt sâu tơ, sâu cuốn lá, sâu xanh, sâu khoang,... sử dụng chế phẩm nấm Nomuraea rileyi để sản xuất thuốc trừ sâu hại rau,... Hiện nay, các nhà khoa học đã sử dụng vi khuẩn làm vector chuyển gene để tạo giống thực vật kháng sâu bệnh, như tạo ra giống bông kháng sâu, chịu thuốc trừ cỏ,...
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi
3. Cho biết cơ sở khoa học của việc sản xuất phân bón vi sinh. 4. Kể tên một số loại phân bón vi sinh được sử dụng phố biến hiện nay.
Ảnh
b. Trong công nghệ thực phẩm
b. Trong công nghệ thực phẩm
Sử dụng các vi sinh vật có khả năng sản xuất sinh khối nhanh để tạo ra các nguyên liệu trong công nghiệp và đời sống. Ví dụ: Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để sản xuất ethanol dùng làm nhiên liệu sinh học và sản xuất protein đơn bào làm thức ăn bổ sung cho vật nuôi; sử dụng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum để sản xuất mì chính (bột ngọt); sử dụng nấm mốc Aspergillus niger để sản xuất enzyme amylase, protease bổ sung vào thức ăn chăn nuôi;... Sử dụng các vi sinh vật lên men để sản xuất các loại rượu, bia, nước giải khát, thực phẩm. Ví dụ: Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để sản xuất rượu vang, bia, bánh mì, sử dụng vi khuẩn Lactococcus lactis để sản xuất phomat; sử dụng nấm mốc Aspergillus oryzae để sản xuất nước tương;...
Câu hỏi
Câu hỏi
5. Kể tên một số loại thực phẩm được tạo ra nhờ ứng dụng công nghệ vi sinh vật. 6. Công nghệ vi sinh vật có vai trò như thế nào đối với ngành chăn nuôi?
Ảnh
c. Trong y học
c. Trong y học
Sử dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất thuốc kháng sinh chữa bệnh cho người và động vật. Khoảng 90% kháng sinh tự nhiên đều được sản xuất từ xạ khuẩn và nấm. Ví dụ: sử dụng nấm Penicillium chrysogenum để sản xuất kháng sinh penicillin điều trị vết thương nhiễm khuẩn; sử dụng xạ khuẩn Streptomyces griseus để sản xuất hormone hoặc vaccine. Ví dụ: sử dụng vi khuẩn E.coli để sản xuất insulin điều trị bệnh tiểu đường hoặc làm vector sản xuất caccine tái tổ hợp;...
Câu hỏi
Câu hỏi
Hãy kể tên một số loại kháng sinh. Cho biết nguồn gốc và tác dụng của loại thuốc kháng sinh đó.
d. Trong xử lí ô nhiễm môi trường
d. Trong xử lí ô nhiễm môi trường
Sử dụng công nghệ vi sinh vật để xử lí rác thải hữu cơ giúp bảo vệ môi trường, đồng thời làm phân bón cho cây trồng. Ví dụ: Sử dụng vi khuẩn Clostridium thermocellum để phân ủy rác cơ; sử dụng chế phẩm EM (gồm hỗn hợp các vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn latic, vi khuẩn Bacillus subtilis, vi khuẩn Bacilus mesenterius, vi khuẩn Bacillus megaterium, xạ khuẩn và nấm men), để xử lí các bãi rác chôn lấp bằng phương pháp kị khí;...
Ảnh
d.1
Sử dụng công nghệ vi sinh vật để xử lí nước thải bằng cách phân hủy các chất hữu cơ có trong môi trường nước, làm sạch nước, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Ví dụ: Chê phẩm Bio-EM chứa các vi sinh vật Bacilus sp., Lactobacillus sp., Nitrobater sp., Nitrosomonas sp.,... giúp phân hủy các chất hữu cnhư: cellulose, tinh bột, protein, lipid, pectin, chitin,... có trông môi trường nước.
Câu hỏi
Câu hỏi
8. Dựa vào đặc điểm nào của vi sinh vật mà người ta có thể ứng dụng chúng để xử lí ô nhiễm môi trường? Cho ví dụ.
Kết luận
Kết luận
Hình vẽ
Công nghệ vi sinh vật là lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất, chế biến các sản phẩm phục vụ cho đời sống của con người theo quy trình lĩ thuật, công nghệ đặc thù. Ngày nay, công nghệ vi sinh vật đóng một vai trò rất quan trọng trong đời sống con người và đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, y học và xử lí môi trường.
II. Một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật
một số ngành nghề
II. MỘT SỐ NGÀNH NGHỀ LIÊN QUAN ĐẾN CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT
Công nghệ vi sinh vật đã mở ra nhiều lĩnh vực ngành nghề khác nhau, góp phần giải quyết việc làm, thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội. Các ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật gắn liền với thực tiễn đời sông sản xuất (chăn nuôi, trồng trọt, sản xuất thực phẩm,...), chăm sóc sức khỏe, chữa bênh (y,dược), xử lí ô nhiễm môi trường, nghiên cứu, quản lí các vấn đề liên quan đến công nghệ vi sinh vật. Quá đó, mở ra nhiều vị trí việc làm mới như: kĩ sư (thiết kế phần mềm, thiết kế và vận hành máy móc, quản lí các dự án có liên quan đến ứng dụng vi sinh vật), kĩ thuật viên (làm việc tại các cơ sở y tế, nhà máy sản xuất,...), chuyên viên tư vấn các vấn đề liên quan đến vi sinh vật, nhà dịch tễ học,.. Có thể khái quát mối liên hệ giữa công nghệ vi sinh vật và một sốc ngành nghề thuộc các lĩnh vực khác như Hình 26.4.
mối liên hệ
Ảnh
Mối liên hệ giữa công nghệ vi sinh vật và một số ngành nghề thuộc các lĩnh vực khác
Câu hỏi
Câu hỏi
9. Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật có ảnh hưởng như thế nào đến các ngành nghề khác? 10. Hãy kể tên một số ngành nghề có liên quan đến công nghệ vi sinh vật. Xác định vị trí và cơ quan làm việc của các ngành nghề đó.
Luyện tập
Luyện tập
Hãy lựa chọn một ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật mà em quan tâm và cho biết em cần chuẩn bị kiến thức, kĩ năng gì để làm tốt công việc của ngành nghề đó.
Kết luận
Kết luận
Hình vẽ
Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật đã thúc đẩy sự phát triển của các ngành nghề liên quan và mở ra triển vọng cho nhiều ngành nghề khác như: kĩ sư, kĩ thuật viên, chuyên viên tư vấn, nhà dịch tễ học,...
III. Triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai
a
III. TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT TRONG TƯƠNG LAI
Công nghệ vi sinh vật ngày càng phát triển mạnh mẽ và đang trở thành một lĩnh vực mũi nhọn trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Trong tương lai, sự kết hợp giữa công nghệ vi sinh hiện đại, công nghệ nano, công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo sẽ mở ra những triển vọng mới về các ứng dụng trong đời sống và tạo ra những nghề nghiệp mới. - Sản xuất pin nhiên liệu vi sinh vật (microbial fuel cell) để làm chỉ thị đánh giá nhanh nước thải bằng cách dựa vào dòng điện sinh ra để đánh giá cường độ quá trình trao đổi chất của vi sinh vật và qua đó phản ánh thành phần môi trường đầu vào.
a.1
- Sử dụng công nghệ Nano Bioreactor (là sự kết hợp giữa vật liệu sinh học bioreactor và máy sục khí nano) để xử lí nước thải bằng cách thúc đẩy quá trình tự làm sạch của môi trường thông qua việc phát huy tối đa khả năng phân giải các chất bẩn, độc hại của các vi sinh vật sẵn có trong môi trường. - Tạo giống vi sinh vật bằng công nghệ DNA tái tổ hợp, tạo đột biến định hướng, chỉnh sửa gene, phân lập gene. - Sử dụng công nghệ chuyển gene để sản xuất các chế phẩm sinh học, nhờ vào khả năng sinh trưởng nhanh, chuyển hóa mạnh của vi sinh vật. - Bảo quản giống vi sinh vật bằng công nghệ làm lạnh sâu. - Lên men quy mô lớn, thu hồi sản phẩm bằng cách tăng tính đồng bộ hóa, ứng dụng công nghệ 4.0 trong kiểm soát, điều khiển quá trình lên men, tự động hóa trong các khâu.
a.2
- Thu hồi và tạo sản phẩm bằng công nghệ lọc tiếp tuyến; li tâm liên tục, siêu li tâm, công nghệ sấy phun, công nghệ tạo vi nang,... - Sử dụng công nghệ vi sinh vật Microbiome (hệ vi sinh vật sống trên cơ thể con người) trong sản xuất mĩ phẩm bảo vệ da. Như vậy, công nghệ vi sinh vật trong tương lai hướng đến việc tạo các nguồn gene vi sinh vật mới thông qua các phương pháp gây đột biến, chuyển gene; khai thác nguồn gene của các vi sinh vật sống ở điều kiện môi trường cực đoan; xây dựng các hệ thống tự động hóa trong quá trình sản xuất,...
Câu hỏi
Câu hỏi
11. Hãy nêu một số triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai.
Luyện tập
Hãy đề xuất một ý tưởng ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong tương lai có thể đem lại hiệu quả cao và thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội.
Kết luận
Kết luận
Hình vẽ
Công nghệ vi sinh vật đang ngày càng phát triển và có nhiều triển vọng trong tương lai nhằm tạo ra các sản phẩm sạch, an toàn, thân thiện với môi trường và phát triển bền vững. Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật sẽ dẫn đến sự phát triển của nhiều ngành nghề có liên quan và mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp mới trong tương lai.
IV. Dự án tìm hiểu về các sản pẩm công nghệ vi sinh vật
Hoạt động vận dụng
Hoạt động vận dụng
Thực hiện dự án tìm hiểu về các sản phẩm công nghệ vi sinh vật và làm tập san các bài viết, tranh ảnh về công nghệ vi sinh vật.
IV. DỰ ÁN TÌM HIỂU VỀ CÁC SẢN PHẨM CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT
1. Chuẩn bị
1. Chuẩn bị
Máy ảnh/ điện thoại thông minh (nếu có); máy tính (nếu có); bút màu, giấy A0, A4; tranh, ảnh về công nghệ vi sinh vật.
2. Hướng dẫn thực hiện dự án
2. Hướng dẫn thực hiện dự án
- Nội dung: + Mỗi nhóm tiến hành chọn một trong các đề tài để tìm hiểu và làm tập san các bài viết, tranh ảnh về công nghệ vi sinh vật. (1) Các sản phẩm công nghệ vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp; (2) Các sản phẩm công nghệ vi sinh vật trong sản xuất công nghiệp và thực phẩm; (3) Các sản phẩm công nghệ vi sinh vật trong y tế; (4) Các sản phẩm công nghệ vi sinh vật trong xử lí môi trường. + Trong mỗi vấn đề, cần trình bày theo các gợi ý sau: Tên sản phẩm, đặc điểm, vai trò, quy trình công nghệ sản xuất,... - Lập kế hoạch thực hiện dự án: + Mỗi nhóm tiến hành lập kế hoạch thực hiện dự án trên kế hoạch của giáo viên và nộp cho giáo viên duyệt trước khi tiến hành. + Mẫu kế hoạch thực hiện dự án của học sinh:
Kế hoạch thực hiện
Ảnh
+ Sau mỗi tuần, từng nhóm báo cáo lại cho giáo viên những nội dung đã và chưa thực hiện được. Những nội dung chưa thực hiện được thì nêu rõ lí do và đề xuất phương án giải quyết. + Có thể tham khảo các ước tiến hành dự án sau:
Các bước tiến hành
Ảnh
- Sản phẩm dự án: + Mỗi nhóm thực hiện hai sản phẩm học tập: (1). Bài thuyết trình nội dung mà nhóm tìm hiểu về sản phẩm công nghệ vi sinh vật.
2.1
+ Bài thuyết trình có thể làm dưới các hình thức khác nhau như bằng PowerPoint (hoặc phần mềm trình chiếu khác), video (có thuyết minh hoặc phụ đề),... Lưu ý, tăng cường sử dụng hình ảnh, video, sơ đồ,... Không để quá nhiều chữ. Xen kẽ trong bài thuyết trình cần có một số câu hỏi, bài tập, trò chơi để luyện tập, củng cố nội dung. + Mỗi nhóm tự lên ý tưởng cho bài thuyết trình của mình: đóng kịch, làm phim khoa học, buổi tọa đàm, trò chơi truyền hình,... (2). Tập san các bài viết, tranh ảnh về công nghệ vi sinh vật. Có thể trình bày theo gợi ý sau: Trang bìa, mục lục, danh mục các từ viết tắt, nội dung, tài liệu tham khảo.
3. Báo cáo dự án
3. Báo cáo dự án
- Các nhóm báo cáo sản phẩm dự án theo kế hoạch của giáo viên và trong thời gian quy định. - Sau khi mỗi nhóm báo cáo, cả lớp tiến hành tổ chức thảo luận, tranh luận về những vấn đề có liên quan đến nội dung bài được đặt ra từ giáo viên hoặc từ các thành viên khác. - Các nhóm chỉnh sửa, hoàn thiện và nộp bài báo cáo theo yêu cầu của giáo viên.
4. Đánh giá dự án
4. Đánh giá dự án
- Tự đánh giá: Mỗi nhóm thực hiện đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ của mỗi thành viên, ghi rõ mức độ hoàn thành và điểm số. - Đánh giá đồng đẳng: Các nhóm đánh giá chéo, theo bảng tiêu chí sau. - Bảng đánh giá theo tiêu chí: Đánh giá sản phẩm "Tập san".
Ảnh
Đọc thêm
Đọc thêm
Vaccine tái tổ hợp không chứa tác nhân gây bệnh mà chỉ chứa một thành phần kháng nguyên của chúng. Các cháng nguyên này do gene vi khuẩn E.coli hoặc nấm men tạo ra bằng công nghệ tái tổ hợp. Vacccine viên gan B tái tổ hợp được tạo ra bằng cách sản xuất kháng nguyên bề mặt của virus gây viêm gan B (HBsAg) và dùng nó để chế vaccine theo quy trình sau: Tách gene mã hóa cho HBsAg từ virus viêm gan B → Khuyếch đại bằng kỹ thuật PCR → Gần gene vào plasmid nhờ DNA ligase → Biến nạp plasmid tái tổ hợp vào nấm men Pichia pastoris → Thu sinh khối → Chiết, tinh chế HBsAg để tạo vaccine.
Vaccine tái tổ hợp
Củng cố
Củng cố
Ảnh
CỦNG CỐ
Đọc lại bài đã học. Làm bài thực hành đã được giao. Chuẩn bị bài 27: "Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn".