CÔNG NGHỆ VSV HIỆN ĐẠI BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG & PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ppt

Nội dung

Công nghệ gene và bảo vệ môi trường

Công nghệ tế bào và bảo vệ môi trường

Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường

Công nghệ sản xuất sạch

Vi sinh vật thân thiện với môi trường
Công nghệ gene và bảo vệ môi trường

Ứng dụng công nghệ chuyển gene để tạo các
biosensor
Biosensor

Một số hợp chất được sử dụng để phát hiện sự ô nhiễm
trong nguồn nước

Cytochrome P450A  carbohydrate thơm và dioxin

Methallothionine  kim loại

Chỉ thích hợp nước thải có mức độ ô nhiễm lớn

sử dụng các cảm biến sinh học
Sản xuất sản phẩm mới
Biosensor


Sử dụng các gene mã hóa cho GFP gắn vào các
promoter đáp ứng nước thải

Các promoter đó bao gồm:

Gene mã hóa cho protein shock nhiệt hoặc
methallothionein  stress, kim loại nặng, độc tố
hóa học

Gene chứa các yếu tố đáp ứng với estrogen

Gene chỉ thị khối u  carcinogene
Sản xuất sản phẩm mới
Công nghệ tế bào và bảo vệ môi trường

Là công nghệ nuôi tế bào trong môi trường nhân tạo
 thay đổi theo ý muốn con người nhằm mục đích
tạo ra chế phẩm và thành phần sinh vật sản xuất, cải
tạo giống hoặc tạo giống mới.

Sử dụng công nghệ tế bào kết hợp công nghệ gene 
một loạt giống cây trồng mới có sản lượng cao, chất
lượng tốt, kháng bệnh, tạo các chế phẩm thuốc trừ sâu
sinh học.
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Gồm các nhóm enzyme

Oxidoreductase,

Hydrolase,


Các enzyme khác
Các enzyme oxidoreductase

Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11

Các enzyme oxidase thuộc phân lớp EC 1.1

Một số enzyme phân lớp khác: polyphenol oxidase
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11
Catalase

Xúc tác phản ứng phân hủy đặc hiệu H
2
O
2
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
H
H
2
2
O
O
2
2
+ H O
+ H O
2H
2H

2
2
O
O
+
+
O
O
2
2


H O
H O
Cơ chất
Cơ chất
Chất cho
Chất cho
Cơ chất Chất cho
Cơ chất Chất cho


bị khử
bị khử
bị oxy hóa
bị oxy hóa
Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11
Catalase

Ngoài ra, catalase còn có thể phân hủy formaldehyde,

acid formic và alcohol

Đây là những chất độc hại đối với môi trường được
thải ra từ các nhà máy chế biến sữa, phomat hoặc các
nhà máy dệt, sợi

Cùng với các enzyme peroxidase, manganese
peroxidase  phát hiện một số kim loại như Hg
+2
, Pb
+2
,
Cd
+2
, Cr
+6
, Mn
+2
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11
HRP (Horseradish peroxidase)

Có thể xúc tác phản ứng oxy hóa phổ rộng gồm:

các hợp chất thơm độc: biphenol, aniline, benzidine

các hợp chất thơm dị vòng như hydroxyquinoline và
arylamine

carcinogen như benzidine và naphthylamine


Sản phẩm  polymer hóa  kết tủa  loại bỏ qua
quá trình lắng đọng hoặc lọc

Phù hợp với xử lý nước thải vì không bị biến tính ở
phổ rộng pH và nhiệt độ
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme phân giải lignin

Lignin là một polysaccharide của thành tế bào thực
vật, là một polymer có rất nhiều vòng thơm  không
ưa nước  rất khó phân hủy

Về cấu tạo, lignin gồm các mạch phenylpropanoid
phức tạp không đồng nhất  việc phân hủy sinh học
lignin cần phải có hệ enzyme oxy hóa mạnh

Hai enzyme có hoạt tính mạnh có khả năng phân giải
lignin là

Ligninase (lignin peroxidase)

Manganese peroxidase
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme phân giải lignin
Manganese peroxidase

Thực hiện phản ứng oxy hóa nhưng phụ thuộc vào sự
có mặt của Mg
2+

và đệm

Thực tế, MnP xúc tác phản ứng oxy hóa khử Mn(II)
thành Mn(III)  phức hợp Mn(III)
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme phân giải lignin
Lignin peroxidase

Là một enzyme ngoại bào có ở nấm mốc
Phanerochaete chrysosporium

Có khả năng gây khoáng hóa một số hợp chất vòng
thơm khó xử lý và oxy hóa một lượng lớn các hợp chất
phenol và hợp chất thơm đa vòng

Ứng dụng để xử lý rác thải nguy hiểm, khó phân hủy
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme oxidase
L – galactonolactone oxidase

Là enzyme xúc tác phản ứng đặc hiệu là phản ứng oxy hóa
L-galactono-1,4-lactone thành L-ascorbate

L-galactonolactone oxidase từ nấm men Candida
norvegensis có thể được dùng để biến galactose từ quá
trình thuỷ phân lactose trong dịch sữa chua thành axit L-
ascorbic.

Enzyme này đã được thử nghiệm xử lý nước thải của nhà
máy chế biến sữa.

Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Một số enzyme phân lớp khác
Tyrosinase

Còn gọi là polyphenol oxydase, phenolase hay
catecholase xúc tác cho hai phản ứng liên tiếp:

phản ứng thứ nhất là phản ứng thuỷ phân monophenol nhờ
oxy phân tử thành các o-diphenol

phản ứng thứ hai là phản ứng dehydrogen hoá các o-
diphenol nhờ oxy thành các o-quinon.

Các quinon thường không bền  bị polymer hóa
thành các hợp chất không tan và dễ dàng bị loại bỏ
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Một số enzyme phân lớp khác
Tyrosinase

Được cố định trên chitosan để xử lý nước thải phenol
(loại bỏ 100% phenol)

Việc cố định tyrosinase có ưu điểm trong việc giữ lại
được các enzyme trong bản thể phản ứng và bảo vệ
chúng không bị mất hoạt tính khi thực hiện các phản
ứng với quinon.

Tyrosinase được cố định vẫn giữ được hoạt tính sau 10
ngày.
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường

Một số enzyme phân lớp khác
Laccase

Là một enzyme kim loại xúc tác cho phản ứng oxy hóa
hydroquinone thành benzoquinone

Trung tâm hoạt động của enzyme này có ion Cu
2+
tham
gia

Dùng laccase cố định trên chất mang  xử lý thuốc
nhuộm anthraquinonic  làm giảm 80% độ độc
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme hydrolase

Các enzyme thủy phân amylose

Các enzyme thủy phân cellulose

Các enzyme thủy phân pectin

Các enzyme thủy phân protein

Các enzyme phá hủy hợp chất chứa halogen
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme thủy phân amylose

Nhờ vào hệ enzyme amylase gồm 4 enzyme là α -
amylase, β - amylase, amylose 1,6 – glucosidse,

glucoamylase

Có ý nghĩa quan trọng trong việc phân hủy phế thải
chứa các nguồn tinh bột từ các làng nghề làm bún,
bánh đa, bánh cuốn, chế biến nông sản ngô, khoai, sắn
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme thủy phân cellulose

Được phân giải nhờ vào hệ enzyme cellulase gồm có 4
enzyme: Enzyme C1 (cellobiose dehydrolase),
endoglucanase, exoglucanase và β - glucosidase

Ứng dụng để xử lý chất thải từ các nhà máy giấy 
thu được ethanol
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme thủy phân pectin

Pectin là heterosaccharide của thành tế bào thực vật,
có cấu tạo mạch dài tạo nên bởi các đơn vị
monosaccharide, gồm các liên kết (1,4)-α-D-
galacturonic acid và các methyl ester

Là thành phần rất khó phân hủy. Dựa vào nấm mốc A.
japonicus người ta đã tách được enzyme pectinase và
pectinesterase có khả năng phân hủy pectin
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme phá hủy hợp chất chứa halogen

Chia làm 2 loại: haloalkane dehalogenase và haloacid
dehalogenase


Atrazine là một chất độc diệt cỏ hầu như hoàn toàn
không tan trong nước (33 mg/lít), nhưng nồng độ cho
phép trong nước là 0,2 mg/lít.

Pseudomonas sp. strain ADP có khả năng chuyển hoá
atrazine do tiết ra Atrazine chlorohydrolase xúc tác
phản ứng chuyển hoá atrazine biến atrazine độc, không
tan thành các sản phẩm tan được và không độc.
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các lớp enzyme khác

Enzyme tham gia vào quá trình khử kim loại nặng –
As

Enzyme tham gia xử lý các chất có hoạt tính bề mặt

Enzyne xử lý chất thải cyanur, cyanid hydratase
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Enzyme khử kim loại nặng – Arsen

Con người tiếp xúc với arsen thông qua không khí,
thức ăn và nước uống. Lượng arsen đi vào cơ thể hẳng
ngày khoảng 20 – 300 μg với 25% là arsen vô cơ, còn
lại là hữu cơ

Các dạng arsen hữu cơ như arsenocholin, arsenobetain
tương đối không độc còn các dạng arsen vô cơ lại rất
độc
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường