Slide bài giảng sinh học 10 cánh diều bài 20 Thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật

Tóm lược nội dung

BÀI 20 - THÀNH TỰU CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT VÀ ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT

MỞ ĐẦU

Câu 1: Quan sát các công đoạn sản xuất phô mai trong một nhà máy (hình 20.1) và cho biết vi sinh vật được sử dụng trong công đoạn nào? Đó là nhóm vi sinh vật gì?

Trả lời rút gọn:

- Quan sát các bước sản xuất phô mai, ta thấy vi sinh vật được sử dụng trong quá trình lên men.

- Nhóm vi sinh vật được sử dụng trong quá trình sản xuất phô mai phụ thuộc vào loại sản phẩm. Phổ biến nhất là vi khuẩn lactic, nhóm vi khuẩn propionic, và các loại nấm mốc như Penicillium.

Câu 2: Có thể sử dụng tế bào vi sinh vật như một “nhà máy” thực hiện đầy đủ các công đoạn khác nhau trong quy trình sản xuất sản phẩm phục vụ con người được không?

Trả lời rút gọn:

Tế bào vi sinh vật không thể hoạt động như một "nhà máy" thực hiện đầy đủ các công đoạn khác nhau trong quy trình sản xuất sản phẩm phục vụ con người. Để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh phục vụ con người, sản phẩm được tạo ra từ vi sinh vật cần phải trải qua các bước tiếp theo để hoàn thiện.

I. CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG THỰC TIỄN

Câu 1: Nêu các cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn.

Trả lời rút gọn:

- Các cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn chủ yếu dựa trên các hoạt động sống của chúng.

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

-  Ngoài ra, nhiều vi sinh vật có khả năng sinh trưởng nhanh hoặc sống trong các môi trường cực kì khắc nghiệt, mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

Tìm hiểu thêm: Em hãy tìm hiểu thông tin trên internet và cho biết tảo xoắn Arthrospira platensis có chứa các hoạt chất sinh học có giá trị gì. Vì sao chúng được dùng làm thực phẩm chức năng chống lão hoá và làm trẻ da?

Trả lời rút gọn:

- Các hoạt chất sinh học trong tảo xoắn Arthrospira platensis bao gồm protein chứa đầy đủ các axit amin không thay thế, vitamin, khoáng chất, và axit béo không bão hòa.

- Tảo này được sử dụng làm thực phẩm chức năng chống lão hóa và làm trẻ da, nhờ vào sự hiện diện của các chất chống lão hóa như phycocyanin, β-caroten, vitamin E, và acid γ-linoleic. Những chất này giúp loại bỏ gốc tự do, chậm quá trình lão hóa của tế bào thông qua tác dụng chống oxi hóa.

Câu 2: Kể tên một số chế phẩm vi sinh vật dùng trong chăn nuôi, trồng trọt mà em biết.

Trả lời rút gọn:

Một số sản phẩm vi sinh vật được sử dụng trong chăn nuôi và trồng trọt bao gồm:

- Thuốc trừ sâu sinh học: Bao gồm thuốc trừ sâu vi sinh Bt, Pethian, Muskardin,...

- Phân vi sinh: Bao gồm phân vi sinh cố định đạm, phân vi sinh phân giải lân, phân vi sinh phân giải silicat,...

Câu 3: Việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân hữu cơ dựa trên cơ sở khoa học nào?

Trả lời rút gọn:

Việc áp dụng vi sinh vật trong sản xuất phân hữu cơ dựa trên cơ sở khoa học như sau:

- Một số vi sinh vật có vai trò quan trọng trong phân giải lân khó tan trong đất, tăng cường cố định đạm, phân giải mùn và các chất hữu cơ trong đất thành chất khoáng vô cơ mà cây có thể hấp thu được. Điều này giúp cây sinh trưởng và phát triển tốt hơn, đồng thời kích thích sự phát triển của bộ rễ cây trồng.

Câu 4: Quan sát hình 20.4 và cho biết nguyên liệu đầu vào và sản phẩm đầu ra của ngành công nghiệp sản xuất ethanol sinh học. Hãy kể tên những sản phẩm của ngành công nghiệp sản xuất ethanol sinh học trên thị trường hiện nay mà em biết.

Trả lời rút gọn:

- Nguyên liệu đầu vào cho ngành công nghiệp sản xuất ethanol bao gồm đường mía, tinh bột ngô, sinh khối thực vật và phụ phẩm từ trồng trọt.

- Sản phẩm đầu ra là ethanol sinh học.

- Trong thị trường hiện nay, một số sản phẩm của ngành công nghiệp này bao gồm xăng sinh học, chất tẩy rửa sơn mực, nước hoa, dung dịch tẩy rửa và dược phẩm.

Câu 5: Quan sát hình 20.5 và cho biết nguyên liệu đầu vào và sản phẩm đầu ra của ngành công nghiệp sản xuất khí sinh học (biogas). Sản phẩm của ngành công nghiệp sản xuất khí sinh học được ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

Trả lời rút gọn:

- Nguyên liệu đầu vào cho ngành công nghiệp sản xuất khí sinh học biogas bao gồm rác thải hữu cơ, phân và nước thải chăn nuôi, sinh khối thực vật và phụ phẩm từ trồng trọt. Sản phẩm đầu ra là khí gas hữu cơ (methan) và phân bón hữu cơ.

- Các sản phẩm này có ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp, công nghiệp và bảo vệ môi trường, bao gồm việc sử dụng khí sinh học để đun nấu và tạo điện, cũng như sử dụng phân hữu cơ từ hầm khí sinh học làm phân bón cho cây trồng.

Tìm hiểu thêm: Ở một số vùng nông thôn Việt Nam, người ta cũng sản xuất khí sinh học (biogas) tại các hộ nông dân. Tìm kiếm thông tin và cho biết nông dân ta đã tận dụng những phế phụ phẩm nông nghiệp nào để sản xuất khí sinh học và dùng sản phẩm khí sinh học đó cho những mục đích gì?

Trả lời rút gọn:

- Nguyên liệu chính để sản xuất khí sinh học ở một số vùng nông thôn Việt Nam bao gồm các chất hữu cơ dễ phân hủy như phân động vật, cùng với các loại thực vật như bèo, cỏ, và rơm rạ.

- Sản phẩm khí sinh học có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như thay thế chất đốt, cung cấp năng lượng cho máy phát điện để sản xuất điện cho gia đình và trang trại.

Câu 6: Việc ứng dụng vi sinh vật để sản xuất nước tương, nước mắm dựa trên cơ sở khoa học nào?

Trả lời rút gọn:

Cơ sở khoa học của việc sử dụng vi sinh vật để sản xuất nước tương và nước mắm là khả năng của một số vi sinh vật trong việc tổng hợp protein từ nguồn ngoại bào, giúp phân giải protein trong đậu tương và cá thành các sản phẩm giàu amino acid như nước tương và nước mắm.

Vận dụng: Kể tên một số sản phẩm thực phẩm ứng dụng công nghệ vi sinh vật mà em biết?

Trả lời rút gọn:

Một số sản phẩm thực phẩm ứng dụng công nghệ vi sinh vật bao gồm bánh mì, bia, rượu, sữa chua, phô mai, nước tương, nước mắm, xì dầu, và rau củ quả muối chua.

II. MỘT SỐ THÀNH TỰU VÀ DỰ ÁN ĐIỀU TRA SẢN PHẨM THƯƠNG MAI CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT

Luyện tập 1: Vì sao vi sinh vật được sử dụng như những “nhà máy” để sản xuất các protein, DNA, RNA và các sản phẩm khác?

Trả lời rút gọn:

Vi sinh vật được sử dụng như "nhà máy" để sản xuất các protein, DNA, RNA và các sản phẩm khác nhờ vào khả năng trao đổi chất mạnh mẽ và sinh trưởng nhanh. Hệ gene của chúng đã được nghiên cứu kỹ, giúp dễ dàng điều khiển các hoạt động trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng.

Câu 7: Để sản xuất các enzyme hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao thì cần sử dụng nhóm vi sinh vật nào? Vì sao?

Trả lời rút gọn::

- Để sản xuất các enzyme có thể hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, cần sử dụng nhóm vi sinh vật ưa nhiệt. Các vi sinh vật này có thể sống trong điều kiện nhiệt độ cao mà protein của chúng không bị biến tiêu, nghĩa là enzyme của chúng vẫn hoạt động ở nhiệt độ cao.

- Ví dụ: Các enzyme thuỷ phân tinh bột, lipid của các vi khuẩn ưa kiềm, chịu nhiệt được sử dụng trong công nghiệp giặt tẩy. Enzyme này có độ bền cao trong môi trường kiềm và nhiệt độ cao của quy trình giặt tẩy.

III. NGÀNH NGHỀ LIÊN QUAN ĐẾN CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT VÀ TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT

Câu 8: Quan sát hình 20.7:

a) Cho biết người hoạt động trong lĩnh vực công nghệ vi sinh vật có thể làm việc trong các cơ quan, đơn vị nào?

b) Công nghệ vi sinh vật hiện nay đang cung cấp những sản phẩm gì cho phát triển kinh tế, xã hội ở Việt Nam?

c) Các sản phẩm của công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong các lĩnh vực nào?

Trả lời rút gọn:

a) Các chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ vi sinh vật có thể làm việc tại các cơ quan như Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Tài nguyên và Môi trường, cũng như các viện nghiên cứu do Chính phủ quản lý, các trường đại học và các doanh nghiệp sản xuất liên quan đến công nghệ vi sinh vật.

b) Công nghệ vi sinh vật hiện nay cung cấp nhiều sản phẩm đa dạng cho sự phát triển kinh tế và xã hội tại Việt Nam, bao gồm:

- Sản phẩm lên men, nước mắm, nước tương, đồ uống,...

- Phụ gia cho thức ăn chăn nuôi, thuỷ sản; men vi sinh, thuốc thú y, vaccin cho vật nuôi, thuỷ sản,...

- Phân hữu cơ vi sinh và chế phẩm vi sinh cho cây trồng; thuốc trừ sâu sinh học.

- Vaccine cho người, men vi sinh và các chất hoạt tính sinh học hỗ trợ điều trị, dược phẩm sinh học.

- Acid hữu cơ, dung môi hữu cơ.

- Chế phẩm vi sinh sản xuất enzyme cho các ngành công nghiệp giấy, dệt nhuộm, thuốc da, mỹ phẩm.

- Chế phẩm vi sinh xử lí nước thải, khí thải và chất thải rắn, phế phẩm nông nghiệp,...

c) Các sản phẩm của công nghệ vi sinh vật được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như chế biến thực phẩm, chăn nuôi, trồng trọt, y dược, môi trường, hóa chất, cũng như các ngành công nghiệp khác như giấy, dệt nhuộm, thuốc da, mỹ phẩm,...

Luyện tập 2: Dựa vào bảng 20.2 để liệt kê một số vị trí việc làm trong ngành Công nghệ vi sinh vật và hoàn thành các cột trong bảng 20.3.

Trả lời rút gọn:

Câu 9: Kể tên các hướng phát triển của công nghệ vi sinh vật trong tương lai.

Trả lời rút gọn:

Các hướng phát triển của công nghệ vi sinh vật trong tương lai bao gồm:

- Chỉnh sửa, tạo đột biến định hướng các gene trong tế bào vi sinh vật.

- Tìm kiếm và khai thác các nguồn gene vi sinh vật.

- Thiết lập các hệ thống lên men lớn, tự động, liên tục và đồng bộ với công nghệ thu hồi.

- Xây dựng các giải pháp phân tích vi sinh vật tự động trong công nghiệp, nông nghiệp và xử lí môi trường.