Lý thuyết Sinh học 10 Bài 20 (Cánh diều): Thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 20: Thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật

A. Lý thuyết Sinh học 10 Bài 20: Thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật

I. Công nghệ vi sinh vật và một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

1. Công nghệ vi sinh vật

- Công nghệ vi sinh vật là ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong công nghiệp để sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người.

2. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn:

- Khả năng phân giải và tổng hợp các chất của vi sinh vật.

- Khả năng sinh trưởng nhanh của vi sinh vật.

- Khả năng sống trong môi trường khắc nghiệt của một số vi sinh vật.

3. Một số ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn

3.1. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe cộng đồng

- Nhiều chất có hoạt tính sinh học (kháng sinh, enzyme, các chất kích thích hoặc ức chế sinh trưởng,…) được sản xuất từ vi sinh vật dùng làm thuốc.

- Sử dụng vi sinh vật để sản xuất sinh khối làm chế phẩm hỗ trợ sức khỏe cho con người:

+ Sinh khối vi khuẩn Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Bifidobacterium bifidum,… dùng làm men vi sinh giúp tăng cường hệ miễn dịch và cân bằng hệ vi sinh vật đường đường ruột,…

+ Sinh khối của một số vi tảo được dùng để bồi bổ sức khỏe, chống lão hóa, làm đẹp da,…

3.2. Ứng dụng trong nông nghiệp

- Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học: Nhiều vi sinh vật được sử dụng làm chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học giúp ức chế hoặc tiêu diệt một số sinh vật gây hại cho cây trồng. Ví dụ: nấm Metarizum sp., Bovaria sp., vi khuẩn Bacillus thuringiensis,…

- Sản xuất phân bón sinh học: Một số vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong phân giải lân khó tan trong đất, tăng cường cố định đạm, hỗ trợ và kích thích sinh trưởng bộ rễ cây trồng như nấm Microrrhizae, vi khuẩn Rhizobium được ứng dụng trong các chế phẩm phân vi sinh sử dụng cho cây trồng.

3.3. Ứng dụng trong công nghiệp

- Các enzyme, các acid hữu cơ, các chất ức chế sinh trưởng do vi sinh vật tạo ra được sử dụng trong công nghiệp giấy, dệt nhuộm, giặt tẩy, thuộc gia,…

- Nấm men được sử dụng trong công nghiệp sản xuất ethanol sinh học.

- Một số vi khuẩn (vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic) được sử dụng để sản xuất các acid hữu cơ trong công nghiệp hóa chất.

3.4. Ứng dụng trong bảo vệ môi trường

Vi sinh vật được sử dụng trong các quy trình xử lí rác thải và nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp:

- Nhiều chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu (chế phẩm EM) đã được sản xuất, ứng dụng trong chuyển hóa rác thải hữu cơ thành phân bón hữu cơ, khí sinh học (biogas) và xử lí rác thải dạng rắn, nước thải dạng lỏng.

- Một số vi sinh vật hoặc chế phẩm enzyme sản xuất từ vi sinh vật được sử dụng trong quy trình xử lí khí thải.

3.5. Ứng dụng trong chế biến và bảo quản thực phẩm

- Các enzyme từ vi sinh vật được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Ví dụ: Enzyme amylase được dùng trong chế biến bánh kẹo, protease được dùng trong chế phẩm làm mềm thịt,…

- Sinh khối của một số vi sinh vật được sử dụng trực tiếp để lên men. Ví dụ: Nấm men được sử dụng trong sản xuất nước hoa quả lên men, bia, rượu và làm men bánh mì; một số vi khuẩn được sử dụng trong các quy trình chế biến sữa, làm phô mai, làm nước mắm, nước tương;…

- Lactic acid, acetic acid, ethanol và một số chất ức chế sinh trưởng (bacteriocin, diacetyl,…) do vi sinh vật sinh ra được dùng như các chất bảo quản trong chế biến thực phẩm.

II. Một số thành tựu và dự án điều tra sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật

1. Một số thành tựu của công nghệ vi sinh vật

- Vi sinh vật được sử dụng như các “nhà máy” sản xuất các chế phẩm sinh học như protein, kháng sinh, nhiên liệu sinh học,…

+ Sử dụng vi khuẩn Escherichia coli trong sản xuất insulin để điều trị bệnh tiểu đường.

+ Sử dụng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum trong sản xuất mì chính.

+ Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae trong sản xuất ethanol dùng làm nhiên liệu sinh học và sản xuất protein đơn bào làm thức ăn bổ sung.

+ Sử dụng nấm mốc Aspergillus niger trong sản xuất một số enzyme như amylase, protease để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi.

+ Trên 90 % các chất kháng sinh tự nhiên được sản xuất từ vi sinh vật, đặc biệt là từ xạ khuẩn và nấm. Ví dụ: kháng sinh penicillin được chiết xuất từ nấm Penicillium rubens, Penicillium chrysogenum; kháng sinh streptomycin được sản xuất từ xạ khuẩn Streptomyces griseus.

- Vi sinh vật còn được dùng để nhân nhanh các đoạn DNA tái tổ hợp trong các vector plasmid của vi khuẩn, sản xuất các đoạn DNA hoặc RNA làm vaccine thế hệ mới,…

- Nhóm vi sinh vật sống trong các điều kiện khắc nghiệt còn là nguồn cung cấp các chất có hoạt tính sinh học đặc biệt, phục vụ cho các ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và nghiên cứu công nghệ sinh học:

+ Các enzyme thủy phân tinh bột, lipid của các vi khuẩn ưa kiềm, chịu nhiệt được dùng trong công nghiệp giặt tẩy do các enzyme này có độ bền cao trong môi trường kiềm và nhiệt độ cao của quy trình giặt tẩy.

+ Enzyme Taq – polymerase của vi khuẩn ưa nhiệt Thermus aquaticus phân lập từ suối nước nóng, được dùng trong phản ứng PCR nhân đoạn DNA trong nghiên cứu công nghệ sinh học hoặc chẩn đoán bệnh nhờ khả năng bền ở nhiệt độ 90 – 99 ^oC.

2. Dự án điều tra sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật

Mục tiêu: Điều tra các sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật.

Chuẩn bị: Phiếu điều tra theo gợi ý như bảng 20.1 và thiết bị chụp ảnh.

Thực hiện:

- Đến khu trung tâm thương mại, các chợ ở nơi em sống tìm các sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật.

- Điền các thông tin: Tên sản phẩm, tên vi sinh vật sử dụng trong sản phẩm, lĩnh vực ứng dụng vào phiếu điều tra.

- Chụp ảnh các sản phẩm.

Báo cáo: Trình bày kết quả điều tra.

III. Ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng của công nghệ vi sinh vật

1. Một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng

- Các kiến thức về công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau như chế biến thực phẩm, chăn nuôi, trồng trọt, y – dược học, môi trường, hóa chất,…:

- Một số vị trí việc làm trong ngành Công nghệ vi sinh vật:

- Trong tương lai, do sự mở rộng ứng dụng của công nghệ vi sinh vật vào các lĩnh vực của đời sống, các vị trí việc làm liên quan đến công nghệ vi sinh vật như kĩ sư, kĩ thuật viên, nghiên cứu viên trong các lĩnh vực đó ngày càng phát triển.

2. Triển vọng của ngành Công nghệ vi sinh vật

- Công nghệ vi sinh vật trong tương lai là ngành công nghệ giao thoa của nhiều ngành khác nhau: công nghệ gene, tin sinh học, tự động hóa và trí tuệ nhân tạo.

- Hướng phát triển của công nghệ vi sinh vật trong tương lai:

(1) chỉnh sửa, tạo đột biến định hướng các gene trong tế bào vi sinh vật;

(2) tìm kiếm và khai thác các nguồn gene vi sinh vật;

(3) thiết lập các hệ thống lên men lớn, tự động, liên tục và đồng bộ với công nghệ thu hồi;

(4) xây dựng các giải pháp phân tích vi sinh vật tự động trong công nghiệp, nông nghiệp và xử lí môi trường.

B. Bài tập trắc nghiệm Sinh học 10 Bài 20: Thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật

Câu 1: Cho các đặc điểm sau:

(1) Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải hữu cơ, chuyển hoá các chất vô cơ tạo ra nhiều sản phẩm hữu ích cho tự nhiên và con người.

(2) Nhiều vi sinh vật có khả năng sinh trưởng nhanh hoặc sống trong các môi trường cực khắc nghiệt.

(3) Vi sinh vật có khả năng phân hủy gây hư hỏng lương thực, gây mất mĩ quan các vật dụng, đồ gỗ dùng xây dựng nhà cửa.

(4) Nhiều vi sinh vật có khả năng sinh độc tố lây nhiễm vào các nguyên liệu sản xuất dẫn đến thiệt hại kinh tế lớn cho con người.

Số đặc điểm là cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễnlà

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Các cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn: (1), (2).

Câu 2: Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất thuốc điều trị bệnh cho con người là

A. nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp nhiều chất có hoạt tính sinh học như kháng sinh, enzyme,…

B. nhiều vi sinh vật chỉ có khả năng sinh trưởng trong những giới hạn nhất định của các yếu tố môi trường,

C. nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp nên các chất độc hại, các chất ức chế sinh trưởng cho côn trùng.

D. nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ từ chất vô cơ nhờ năng lượng ánh sáng Mặt Trời.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Nhiều chất có hoạt tính sinh học (kháng sinh, enzyme, các chất kích thích hoặc ức chế sinh trưởng,…) được sản xuất từ vi sinh vật dùng làm thuốc.

Câu 3: Để sản xuất chất kháng sinh, người ta thường sử dụng chủ yếu những nhóm vi sinh vật nào sau đây?

(1) Xạ khuẩn.

(2) Vi khuẩn.

(3) Động vật nguyên sinh.

(4) Nấm.

A. (1), (2), (3).

B. (1), (2), (4).

C. (2), (3).

D. (1), (4).

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Chất kháng sinh chủ yếu được tạo ra do xạ khuẩn (chi Streptomyces), vi khuẩn (chi Bacillus) và nấm (chi Penicillium).

Câu 4: Công nghệ vi sinh vật là

A. ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong nông nghiệp để sản xuất các loại phân bón, thuốc trừ sâu sinh học.

B. ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong công nghiệp để sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người.

C. ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong y học để sản xuất các loại thuốc nhằm chữa trị các bệnh cho con người.

D. ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong khoa học môi trường để sản xuất các chế phẩm xử lí ô nhiễm môi trường.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Công nghệ vi sinh vật là ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong công nghiệp để sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người

Câu 5: Cơ sở khoa học của ứng dụng sử dụng vi sinh vật để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học là

A. khả năng tự tổng hợp các chất cần thiết của vi sinh vật.

B. khả năng tiết enzyme ngoại bào để phân giải các chất của vi sinh vật.

C. khả năng tạo ra các chất độc hại cho côn trùng gây hại của vi sinh vật.

D. khả năng chuyển hóa các chất dinh dưỡng cho cây trồng của vi sinh vật.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Một số vi sinh vật tạo ra các chất gây hại cho côn trùng → Những vi sinh vật này được ứng dụng để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học.

Câu 6: Cho các đặc điểm sau:

(1) Có khả năng phân giải lân khó tan trong đất

(2) Có khả năng tăng cường cố định đạm

(3) Có khả năng kích thích sinh trưởng bộ rễ cây trồng

(4) Có khả năng tổng hợp độc tố đối với côn trùng

Số đặc điểm là cơ sở của việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân hữu cơ là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Các đặc điểm là cơ sở của việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân hữu cơ là: (1), (2), (3).

Câu 7: Vi sinh vật được sử dụng trong công nghiệp sản xuất ethanol sinh học là

A. nấm men.

B. nấm mốc.

C. tảo.

D. vi khuẩn.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Vi sinh vật sử dụng trong công nghiệp sản xuất ethanol sinh học là nấm men.

Câu 8: Quy trình sản xuất khí sinh học từ rác thải hữu cơ được thực hiện nhờ

A. nhóm vi sinh vật nitrat hóa và phản nitrat hóa.

B. nhóm vi sinh vật quang tự dưỡng và quang dị dưỡng.

C. nhóm vi sinh vật cố định và phân giải lân.

D. nhóm vi sinh vật lên men và sinh methane.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: Quy trình sản xuất khí sinh học từ rác thải hữu cơ được thực hiện nhờ vi sinh vật lên men và vi sinh vật sinh methane.

Câu 9: Chủng vi sinh vật nào sau đây được dùng trong xử lí ô nhiễm môi trường?

A. Clostridium thermocellum.

B. Escherichia coli.

C. Penicillium chrysogenum.

D. Lactococcus lactis.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Clostridium thermocellum có khả năng phân giải cellulose và chuyển hóa cơ chất cellulose thành ethanol. Bởi vậy, có thể sử dụng Clostridium thermocellum để phân hủy rác hữu cơ.

Câu 10: Cho các thành tựu sau đây:

(1) Sử dụng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum để sản xuất mì chính.

(2) Sử dụng nấm mốc Aspergillus niger để sản xuất enzyme amylase, protease bổ sung vào thức ăn chăn nuôi.

(3) Sử dụng nấm Penicillium chrysogenum để sản xuất kháng sinh penicillin.

(4) Sử dụng vi khuẩn Lactococcus lactis để sản xuất phomat.

Trong các thành tựu trên, số thành tựu của công nghệ vi sinh trong công nghiệp thực phẩm là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Có 3 thành tựu của công nghệ vi sinh trong công nghiệp thực phẩm là: (1), (2), (4).

(3) là thành tựu của công nghệ vi sinh trong y học.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 sách Cánh diều hay, chi tiết khác: