Giải Sinh học 10 Bài 26 (Chân trời sáng tạo): Công nghệ vi sinh vật

Giải Sinh học 10 Bài 26: Công nghệ vi sinh vật

Mở đầu trang 124 Sinh học 10: 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?

Trả lời:

Không có vi sinh vật tham gia phân hủy rác, rác sẽ bị tích lũy và tồn đọng gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng khiến sức khỏe và đời sống của các sinh vật trên Trái Đất đều bị đe dọa.

Câu hỏi 1 trang 124 Sinh học 10: Sản phẩm tạo ra từ công nghệ vi sinh vật có đặc điểm gì? Cho ví dụ minh họa.

Trả lời:

- Sản phẩm từ công nghệ vi sinh vật thường có đặc điểm là an toàn, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, hiệu quả lâu dài.

- Ví dụ: Sử dụng vi khuẩn Bacillus thuringiensis để sản xuất chế phẩm sinh học trừ sâu Bacillus thuringiensis Bio – B có hiệu quả tiêu diệt sâu tơ, sâu cuốn lá, sâu xanh, sâu khoang,… đồng thời không gây ảnh hưởng đến môi trường như các loại thuốc trừ sâu hóa học khác.

Câu hỏi 2 trang 124 Sinh học 10: Hãy kể tên một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật.

Trả lời:

Ngày nay, công nghệ vi sinh vật đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, y học và xử lí môi trường:

- Sử dụng chế phẩm vi sinh vật để sản xuất phân bón vi sinh vừa giúp cải thiện đất, vừa tăng năng suất cây trồng.

- Sử dụng các chế phẩm vi khuẩn có khả năng tiết ra chất độc diệt sâu hoặc nấm kí sinh trên côn trùng để sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh vừa giúp tiêu diệt các tác nhân gây bệnh vừa thân thiện với môi trường.

- 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 như các loại thực phẩm lên men cho con người, thức ăn chăn nuôi,…

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất thuốc kháng sinh chữa bệnh cho người và động vật.

- 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.

Luyện tập trang 124 Sinh học 10: Hãy liệt kê các sản phẩm từ công nghệ vi sinh vật được sử dụng trong đời sống hằng ngày.

Trả lời:

Một số sản phẩm từ công nghệ vi sinh vật được sử dụng trong đời sống hằng ngày: Sữa chua, dưa chua, giấm, bánh mì, rượu vang, bia, phomat, thuốc kháng sinh, men tiêu hóa, phân bón vi sinh, dung dịch tiêu bồn cầu vi sinh,…

Câu hỏi 3 trang 125 Sinh học 10: Cho biết cơ sở khoa học của việc sản xuất phân bón vi sinh.

Trả lời:

Cơ sở khoa học của việc sản xuất phân bón vi sinh: Một số vi sinh vật có khả năng phân giải lân khó tan trong đất, tăng cường cố định đạm, hỗ trợ và kích thích tăng trưởng bộ rễ cây trồng,… Chế phẩm có thể chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật này được phối trộn với chất mang hoặc chất hữu cơ để tạo phân bón.

Câu hỏi 4 trang 125 Sinh học 10: Kể tên một số loại phân bón vi sinh được sử dụng phổ biến hiện nay.

Trả lời:

Một số loại phân bón vi sinh được sử dụng phổ biến hiện nay: Phân vi sinh cố định đạm, phân vi sinh phân giải lân, phân vi sinh phân giải cellulose,…

Câu hỏi 5 trang 125 Sinh học 10: Kể tên một số loại thực phẩm được tạo ra nhờ ứng dụng công nghệ vi sinh vật.

Trả lời:

Một số loại thực phẩm được tạo ra nhờ ứng dụng công nghệ vi sinh vật là:

- 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 tương.

-…

Câu hỏi 6 trang 125 Sinh học 10: Công nghệ vi sinh vật có vai trò như thế nào đối với ngành chăn nuôi?

Trả lời:

Vai trò của công nghệ vi sinh vật đối với ngành chăn nuôi là tạo ra nguồn thức ăn bổ sung cung cấp cho vật nuôi. Ví dụ: Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để sản xuất protein đơn bào làm thức ăn bổ sung cho vật nuôi; sử dụng nấm mốc Aspergillus niger để sản xuất enzyme amylase, protease bổ sung vào thức ăn chăn nuôi;…

Câu hỏi 7 trang 125 Sinh học 10: Hãy kể tên một số loại kháng sinh. Cho biết nguồn gốc và tác dụng của loại thuốc kháng sinh đó.

Trả lời:

Câu hỏi 8 trang 125 Sinh học 10: 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.

Trả lời:

- Sử dụng vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường dựa trên cơ sở hoạt động phân giải các chất của vi sinh vật. Nhờ đó, vi sinh vật phân hủy các chất gây ô nhiễm như các chất hữu cơ, các kim loại nặng,… có trong môi trường giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

- Ví dụ:

+ Sử dụng vi khuẩn Clostridium thermocellum để phân hủy rác hữu cơ.

+ Sử dụng chế phẩm EM (gồm hỗn hợp các vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, vi khuẩn Bacillus subtilis,…) để xử lí bãi rác chôn lấp bằng phương pháp kị khí.

+ Sử dụng chế phẩm Bio-EM chứa các vi sinh vật Bacillus sp., Lactobacillus sp.,… giúp phân hủy các chất hữu cơ như: cellulose, tinh bột, protein, lipid,… có trong môi trường nước.

Câu hỏi 9 trang 126 Sinh học 10: Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật có ảnh hưởng như thế nào đến các ngành nghề khác?

Trả lời:

Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật mở ra nhiều lĩnh vực ngành nghề khác nhau, góp phần giải quyết việc làm, thúc đẩy phát triển kinh tế – xã hội.

Câu hỏi 10 trang 126 Sinh học 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.

Trả lời:

Một số ngành nghề có liên quan đến công nghệ vi sinh vật:

Luyện tập trang 126 Sinh học 10: 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.

Trả lời:

- Ví dụ: Ngành Y học.

- Kiến thức, kĩ năng cần có: Có đủ y đức, có kiến thức khoa học cơ bản, y học cơ sở vững chắc, có kiến thức và kỹ năng cơ bản về lâm sàng và cộng đồng, kết hợp y học hiện đại với y học cổ truyền, có tầm nhìn và năng lực nghiên cứu khoa học, có khả năng tiếp cận và ứng dụng các thành tựu khoa học y học trong bảo vệ và chăm sức khỏe con người.

Câu hỏi 11 trang 127 Sinh học 10: Hãy nêu một số triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai.

Trả lời:

Một số triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai:

- Sản xuất pin nhiên liệu vi sinh vật để làm chỉ thị đánh giá nhanh nước thải.

- Sử dụng công nghệ Nano Bioreactor để xử lí nước thải.

- 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.

- 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.

- 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 trong sản xuất mĩ phẩm bảo vệ da.

Luyện tập trang 127 Sinh học 10: 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.

Trả lời:

Học sinh đề ra ý tưởng và phân tích hiệu quả của ý tưởng đó:

- Tên ý tưởng

- Lĩnh vực ứng dụng

- Đối tượng nghiên cứu

- Phương pháp, quy trình thực hiện

- Hiệu quả mang lại

Bài tập 1 trang 129 Sinh học 10: Hãy tìm hiểu và lập bảng thống kế một số chủng vi sinh vật được con người ứng dụng trong đời sống hằng ngày.

Trả lời:

Một số chủng vi sinh vật được con người ứng dụng trong đời sống hằng ngày:

- Sử dụng chủng Lactococcus lactis để sản xuất phomat.

- Sử dụng chủng Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus để sản xuất sữa chua.

- Sử dụng chi Penicillium để sản xuất thuốc kháng sinh.

- Sử dụng chủng Bacillus thuringiensis để sản xuất thuốc trừ sâu Bt.

- Sử dụng các chủng Alcaligenes, Cellulosimicrobium, Microbacterium, Rhodococcus, Candida,... để phân giải các chất lạ gây ô nhiễm môi trường.

Bài tập 2 trang 129 Sinh học 10: Hãy nêu tên các sản phẩm có ứng dụng công nghệ vi sinh vật được sản xuất ở Việt Nam.

Trả lời:

Một số sản phẩm có ứng dụng công nghệ vi sinh vật được sản xuất ở Việt Nam:

- Thuốc kháng sinh, vaccine,...

- Các sản phẩm thực phẩm, đồ uống lên men: rượu, bia, nước giải khát, bánh mì, nước mắm, nước tương,...

- Thuốc trừ sâu sinh học, phân bón vi sinh,...

- Các giống cây trồng biến đổi gene.

Bài tập 3 trang 129 Sinh học 10: Hãy phân biệt phân bón vi sinh vật và phân bón hữu cơ vi sinh vật.

Trả lời:

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 26: 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

- Khái niệm: 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 điểm là an toàn, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, hiệu quả lâu dài.

- Cơ sở khoa học của việc ứng dụng công nghệ vi sinh vật dựa trên các đặc điểm của vi sinh vật:

+ Vi sinh vật 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.

+ Một số loài vi sinh vật có thể sống ở những môi trường cực đoan.

+ Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật tạo ra nguồn sản phẩm giá trị cho con người.

2. Một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật

a. Trong nông nghiệp

- Công nghệ vi sinh sản xuất phân bón:

Một số loại phân bón vi sinh vật

+ Các chế phẩm vi sinh vật có thể chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật khác nhau 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, có 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.

- Công nghệ vi sinh sản xuất thuốc trừ sâu:

Một số loại chế phẩm thuốc trừ sâu vi sinh vật

+ 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: thuốc trừ sâu 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 diệt các loại 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,…

b. Trong công nghiệp 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 các vi sinh vật lên men để sản xuất các loại rượu, bia, nước giải khát, thực phẩm. Ví dụ: Sử dụng vi khuẩn Lactococcus lactis để sản xuất phomat,…

Một số sản phẩm ứng dụng vi sinh vật trong công nghiệp thực phẩm

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 để điều trị vết thương nhiễm khuẩn,…

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất hormone hoặc vaccine. Ví dụ: Sử dụng E.coli để sản xuất insulin điều trị bệnh tiểu đường,…

Thuốc kháng sinh và vaccine

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 chế phẩm EM để xử lí các bãi rác chôn lấp bằng phương pháp kị khí,…

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật thể 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: Sử dụng chế phẩm Bio-EM giúp phân hủy các chất hữu cơ có trong môi trường nước,…

Một số chế phẩm sinh học xử lí ô nhiễm môi trường

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.

- Một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật: sản xuất (chăn nuôi, trồng trọt, sản xuất thực phẩm,…); chăm sóc sức khỏe, chữa bệnh (y, dược); xử lí ô nhiễm môi trường; nghiên cứu, quản lí các vấn đề liên quan đến công nghệ vi sinh vật;…

- Vị trí việc làm liên quan đến công nghệ vi sinh vật: kĩ sư (thiết kế phần mềm, thiết kế và vận hành máy móc, quản lí 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,…

Mối liên hệ giữa công nghệ vi sinh vật và một số ngành nghề thuộc các lĩnh vực khác

III. Triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai

- 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:

+ Sản xuất pin nhiên liệu vi sinh vật để làm chỉ thị đánh giá nhanh nước thải.

+ Sử dụng công nghệ Nano Bioreactor để xử lí nước thải.

+ 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.

+ 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 trong sản xuất mĩ phẩm bảo vệ da.

- 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 quy trình sản xuất;…

- 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 phẩm công nghệ vi sinh vật

1. Chuẩn bị

- Máy ảnh/ điện thoại thông minh; máy tính; bút màu, giấy A0, A4; tranh, ảnh về công nghệ vi sinh vật.

2. Hướng dẫn thực hiện dự án

- Nội dung:

+ Mỗi nhóm tiến hành chọn một trong các đề tài sau 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 dựa 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:

+ 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 bước tiến hành dự án sau:

- Sản phẩm dự án:

+ Mỗi nhóm thực hiện 2 sản phẩm học tập:

(1) Bài thuyết trình nội dung mà nhóm tìm hiểu về sản phẩm công nghệ vi sinh vật.

(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

- 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

- 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 sản phẩm “Tập san”:

Xem thêm lời giải bài tập Sinh học lớp 10 Chân trời sáng tạo với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 27: Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

Bài 28: Thực hành: Lên men

Ôn tập chương 5

Bài 29: Virus

Bài 30: Ứng dụng của virus trong y học và thực tiễn