BÀI 22 - VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT

PHẦN I. HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG SGK

Câu 1: Vi sinh vật có vai trò rất quan trọng với con người và tự nhiên. Hãy kể một số ví dụ về vai trò của vi sinh vật trong đời sống hằng ngày.

I. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT

Câu 1: Quan sát hình 22.1, nêu một số ví dụ minh hoạ về vai trò của vi sinh vật đối với tự nhiên.

Câu 2: Hãy kể tên những sản phẩm từ vi sinh vật phục vụ cho đời sống con người mà em biết.

Câu 3: Một bạn học sinh nói: “Vi sinh vật có hại vì chúng gây bệnh cho con người, vì vậy cần kìm hãm và tiêu diệt chúng”. Em có đồng ý với ý kiến của bạn không? Giải thích.

II. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT

Câu 1: Việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn dựa trên những cơ sở khoa học nào?

Câu 2: Công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong các lĩnh vực nào? Nêu một số ví dụ minh hoạ cho từng lĩnh vực.

Câu 3: Việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương, nước mắm dựa trên cơ sở khoa học nào?

III. MỘT SỐ THÀNH TỰU VÀ TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT TRONG TƯƠNG LAI

Câu 1: Nêu một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật.

Câu 2: Phân tích triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai. Kể tên một số ngành nghề liên quan đến vi sinh vật trong tương lai và triển vọng của các ngành nghề đó.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: Giải thích vì sao các sinh vật nhân sơ mặc dù có kích thước nhỏ bé và cấu tạo đơn giản nhưng lại có vai trò “khổng lồ" đối với Trái Đất và sự sống.

Câu 2: Nêu một số ví dụ về ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống.

PHẦN II. 5 PHÚT TRẢ LỜI CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG SGK

Câu 1: 

Để kê đơn thuốc chính xác giúp người bị bệnh nhiễm khuẩn phổi mau khỏi, bác sĩ có thể đưa ra các chỉ định sau:

- Chụp X-quang phổi: Chẩn đoán viêm phổi.

- Xét nghiệm máu: Kiểm tra tình trạng nhiễm khuẩn phổi qua số lượng hồng cầu.

- Nuôi cấy đờm: Xác định vi khuẩn gây bệnh và khả năng kháng thuốc của chúng, từ đó chọn loại kháng sinh phù hợp.

I. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT

Câu 1: 

- Phân giải chất thải và xác sinh vật thành chất khoáng, đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên và làm giàu chất dinh dưỡng cho đất.

- Tạo ra chất dinh dưỡng từ quá trình tự dưỡng, cung cấp cho các sinh vật dị dưỡng.

- Cộng sinh với nhiều loài sinh vật khác, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của các loài này trong tự nhiên.

- Phân giải các chất thải, đặc biệt là các chất thải độc hại như nhựa, hoá chất nhân tạo, chất phóng xạ, giúp làm giảm ô nhiễm môi trường.

- Cộng sinh trong cơ thể người, hỗ trợ tăng cường hệ miễn dịch, quá trình tiêu hoá, tổng hợp một số vitamin và axit amin không thể tổng hợp bởi cơ thể.

- Sử dụng trong chế biến thực phẩm, sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin và các sản phẩm sinh học khác trên quy mô công nghiệp.

Câu 2: 

- Đồ tập luyện cho vận động viên với vi khuẩn Escherichia coli được thêm vào chất liệu vải may.

- Phân vi sinh phục vụ trong nông nghiệp.

- Thuốc chữa bệnh và thức ăn cho chăn nuôi.

- Vaccine, thuốc kháng sinh, men tiêu hoá, và các loại protein để chữa bệnh.

- Các sản phẩm lên men như bánh mỳ, rượu, bia, sữa chua, nước mắm.

Câu 3: 

Một số vi sinh vật có lợi và có ích trong cuộc sống của con người bao gồm probiotic, geobacter, và prokaryote, không phải chỉ có các vi sinh vật có hại.

II. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT

Câu 1: 

Vi sinh vật có những đặc điểm sinh học quan trọng như kích thước nhỏ, sinh trưởng nhanh và phát triển mạnh, khả năng tổng hợp và phân giải các chất nhanh chóng, đa dạng về di truyền, và phổ sinh thái và dinh dưỡng rộng. Nhờ những đặc điểm này, vi sinh vật được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và nghiên cứu, từ sản xuất các sản phẩm dinh dưỡng đến nghiên cứu sinh thái và chế biến công nghiệp.

Câu 2: 

- Trong nông nghiệp: sản xuất phân bón vi sinh vật giúp phân giải các hợp chất phân bón khó tan như phospho, xenlulose và các loại phân bón hữu cơ vi sinh. Các sản phẩm như Bacillus thuringiensis (Bt) và nấm xanh – nấm trắng được sử dụng làm thuốc sâu vi sinh.

- Trong chế biến thực phẩm: vi sinh vật như Saccharomyces cerevisiae được sử dụng để lên men trong sản xuất bánh mì, bia và rượu; vi khuẩn lactic được sử dụng trong sản xuất sữa chua và pho mát; và các sản phẩm như rượu tương và nước mắm.

- Trong y dược: sản xuất thuốc kháng sinh, vaccine, amino acid, protein đơn bào, hormone, probiotics và các sản phẩm sinh học khác. Vi sinh vật cũng được sử dụng trong chẩn đoán các bệnh như ung thư và các bệnh mới như COVID-19 bằng kỹ thuật PCR.

- Trong xử lý chất thải: sử dụng để xử lí sinh học trong các bể hiếu khí, thiếu khí và kị khí. Vi sinh vật giúp chuyển hoá chất thải thành methane (CH4), carbon dioxide (CO2) và chất lắng không phân huỷ. Chúng cũng được áp dụng để xử lí các sự cố môi trường như tràn dầu và sản xuất bột giặt.

Câu 3: 

- Quá trình phân giải của vi sinh vật.

III. MỘT SỐ THÀNH TỰU VÀ TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT TRONG TƯƠNG LAI

Câu 1: 

Một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật bao gồm:

- Công nghệ lên men: sản xuất thức ăn chăn nuôi, bia, rượu, sữa chua và các sản phẩm lên men khác.

- Công nghệ thu hồi sản phẩm: sản xuất thuốc bảo vệ thực vật sinh học như Bacillus thuringiensis (Bt), thuốc kháng sinh, vaccine, chế phẩm xử lí chất thải rắn và nước thải, phân bón vi sinh, acid và dung môi hữu cơ.

Câu 2: 

* Triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai:

 - Công nghệ vi sinh vật đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu.

 - Sự hội nhập giữa công nghệ vi sinh hiện đại, công nghệ nano, công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo có thể dẫn đến xu hướng mới trong tương lai.

  - Nghiên cứu về hệ vi sinh vật Trái Đất và hệ vi sinh vật con người đưa ra nhiều ứng dụng mới tiềm năng, từ sản xuất điện từ vi khuẩn đến xử lý vết nứt bê tông bằng vi sinh vật.

* Triển vọng của các ngành nghề liên quan đến vi sinh vật:

  - Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành nghề liên quan như công nghiệp thực phẩm (sản xuất rượu, bia, sản phẩm lên men từ sữa,...), công nghiệp dược phẩm (sản xuất kháng sinh, vaccine, enzyme), lĩnh vực y tế (xét nghiệm vi sinh, dịch tễ học), và môi trường (xử lý ô nhiễm môi trường, tái tạo năng lượng).

  - Sự phát triển này mở ra cơ hội nghề nghiệp cho nhiều ngành nghề như kỹ sư chế biến thực phẩm, dược sĩ, nhân viên xét nghiệm, kỹ sư môi trường, nhà dịch tễ học, và nhiều ngành khác.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: 

Các sinh vật nhân sơ, mặc dù kích thước nhỏ và cấu tạo đơn giản, có vai trò quan trọng đối với Trái Đất và sự sống vì:

- Duy trì cân bằng sinh thái bằng cách phân hủy chất hữu cơ, cung cấp chất cố định nitơ và tham gia vào chu trình cacbon.

- Sản xuất và xử lý các chất dinh dưỡng trong đường tiêu hóa của con người và động vật.

- Được sử dụng để sản xuất thực phẩm và phân hủy vật liệu nguy hiểm.

- Được áp dụng trong việc làm sạch môi trường và tăng cường năng lượng tái tạo hiệu quả, cùng với các ứng dụng công nghiệp khác.

Câu 2: 

- Sản xuất phân bón vi sinh từ khả năng cố định Nitơ (N2) trong không khí, cải tạo đất và tăng năng suất cây trồng.

- Sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh từ khả năng ức chế sự phát triển của sâu và bệnh hại trên cây trồng, thay thế thuốc trừ sâu hóa học để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho môi trường.

- Sử dụng vi khuẩn Saccharomyces cerevisiae và vi khuẩn lactic để lên men sản xuất rượu, bia, bánh mì, sữa chua và pho mát.

- Sản xuất các sản phẩm sinh học như insulin, hormone sinh trưởng, cytokine kích thích miễn dịch và interferon từ công nghệ tái tổ hợp vi khuẩn và nấm men.

- Ứng dụng vi sinh vật trong chuẩn đoán các bệnh hiểm nghèo, ung thư và các bệnh mới phát sinh.

- Sử dụng hệ vi sinh hiếu khí và kị khí trong các bể xử lí sinh học để xử lí nước thải.

- Sử dụng vi sinh vật như Alcanivorax borkumensis để xử lí các sự cố tràn dầu trên biển.

- Sử dụng các Archaea sinh methane để xử lí chất thải vật nuôi, sản xuất khí biogas và phân bón hữu cơ cho cây trồng, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Câu 3: 

Cây họ đậu tăng hàm lượng nitơ trong đất nhờ vào khả năng lấy nitơ từ không khí và chuyển hóa thành amoniac. Vi khuẩn cố định nitơ trên rễ của chúng cung cấp nitơ dồi dào cho sự phát triển cây trồng và làm giàu đất sau khi phân hủy, giúp cải thiện năng suất và chất lượng đất trồng.