Vai trò của vi sinh vật trong đời sống và sản xuất

Vai trò của vi sinh vật trong đời sống và sản xuất

1. Vi khuẩn có ích và vi khuẩn gây hại
Vi khuẩn có thể có ích hoặc có hại cho môi trường và động vật, kể
cả con người. Vai trò của vi khuẩn trong gây bệnh và truyền bệnh
rất quan trọng. Một số là tác nhân gây bệnh (pathogen) gây ra các
bệnh như: uốn ván, sốt thương hàn, giang mai, tả, bệnh lây qua
thực phẩm và lao. Nhiễm khuẩn huyết, là hội chứng nhiễm khuẩn
toàn cơ thể gây sốc và giãn mạch, hay bộ phận gây ra bởi các vi
khuẩn như streptococcus, staphylococcus hay nhiều loài Gram âm
khác.
Một số nhiễm khuẩn có thể lan rộng ra khắp cơ thể và trở thành
toàn thân. Ở thực vật, vi khuẩn gây đốm lá, cháy lá và héo cây.
Các hình thức lây nhiễm gồm qua tiếp xúc, không khí, thực phẩm,
nước và côn trùng. Vật chủ (host) bị nhiễm khuẩn có thể trị bằng
thuốc kháng sinh, được chia làm hai nhóm là diệt khuẩn
(bacteriocide) và kìm khuẩn (bacteriostasis), với liều lượng mà khi
phân tán vào dịch cơ thể có thể tiêu diệt hoặc kìm hãm sự phát
triển của vi khuẩn.
Trong đất, các vi sinh vật sống trong nốt rễ (rhizosphere) biến nitơ
thành ammoniac bằng các enzyme của chính mình. Một số khác lại
dùng phân tử khí nitơ làm nguồn đạm cho mình, chuyển nitơ thành
các hợp chất của nitơ; quá trình này gọi là quá trình cố định đạm.
Nhiều vi khuẩn được tìm thấy sống cộng sinh trong cơ thể người
hay các sinh vật khác. Ví dụ như sự hiện diện của các vi khuẩn
cộng sinh trong ruột già giúp ngăn cản sự phát triển của các vi sinh
vật có hại.
Vi khuẩn có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ một cách
đáng kinh ngạc. Một số nhóm vi sinh "chuyên hóa" đóng một vai
trò rất quan trọng trong việc hình thành các khoáng chất từ một số
nhóm hợp chất hữu cơ. Ví dụ, sự phân giải cellulose, một trong

những thành phần chiếm đa số trong mô thực vật, được thực hiện
chủ yếu bởi các vi khuẩn hiếu khí thuộc chi Cytophaga. Khả năng
này cũng được con người ứng dụng trong công nghiệp và trong cải
thiện sinh học (bioremediation). Các vi khuẩn có khả năng phân
hủy hydrocarbon trong dầu mỏ thường được dùng để làm sạch các
vết dầu loang v.v.
Vi khuẩn cùng với nấm men và nấm mốc được dùng để chế biến
các thực phẩm lên men như phô-mai, dưa chua, nước tương, dưa
cải bắp (sauerkraut), giấm, rượu, và yoghurt. Sử dụng công nghệ
sinh học, các vi khuẩn có thể được "thiết kế" (bioengineer) để sản
xuất thuốc trị bệnh như insulin, hay để cải thiện sinh học đối với
các chất thải độc hại.
2. Những ích lợi bắt nguồn từ các vi sinh vật và các hoạt động
của chúng
Nói chung, với năng lực chuyển hoá mạnh mẽ và khả năng sinh
sản nhanh chóng của các vi sinh vật cho thấy tầm quan trọng to lớn
của chúng trong thiên nhiên cũng như trong các hoạt động cải thiện
chất lượng sống của con người nhờ hiểu biết về các hoạt động sống
của chúng .
Ngoài ra, các vi sinh vật còn là đối tượng cho các nghiên cứu cơ
bản của di truyền học. Từ đó dẫn tới sự hình thành các lĩnh vực di
truyền học sinh-hoá và di truyền học vi sinh vật trong thập niên
1940, hai nền tảng chính cho sự ra đời của di truyền học phân tử và
công nghệ DNA tái tổ hợp sau này
Những ích lợi bắt nguồn từ các vi sinh vật và các hoạt động của
chúng
(Theo McKane và Kandel 1996)
*Trong các môi trường tự nhiên
Hoạt động Ích lợi
Phân huỷ xác

hữu cơ
Quay vòng các chất dinh dưỡng
trong sinh quyển.
Sản xuất oxy
Các vi sinh vật (VSV) quang hợp
thuỷ sinh tạo ra

khoảng một nửa oxy của khí
quyển.
Ngăn ngừa
dịch bệnh
Các bệnh côn trùng có thể giúp
phòng trừ các dịch
bệnh phá hoại mùa màng.
Cố định nitơ
Một vài vi khuẩn biến đổi nitơ bầu
khí quyển thành

ra một dạng mà thực vật có thể dễ
dàng sử dụng.
Sự sống sót
của các loài
nhai lại
Các vi sinh vật tiêu hoá cellulose
trong ruột trâu bò, cừu ...cho phép
động vật sử dụng thức ăn mà nó
không thể tiêu hoá bằng cách khác.
Các chuỗi thức
ăn thuỷ sinh
Các vi sinh vật quang hợp ở nước

cung cấp năng lượng và dinh
dưỡng để tự chúng duy trì và nuôi

sống các tất cả các sinh vật tiêu thụ
thuỷ sinh.
Các chuỗi thức
ăn trong đất
Sự phân huỷ của VSV cung cấp các
chất dinh dưỡng cho các sinh vật
quang hợp mà nó hỗ trợ các chuỗi

thức ăn thuộc đất khô. Một số động
vật đất sống bằng các sinh vật thuỷ
sinh, qua đó kết nối các chuỗi thức
ăn ở nước và ở đất.
Phá huỷ các
độc tố
Các sản phẩm gây độc của một số
sinh vật được khử

độc một cách tự nhiên nhờ hoạt
động của VSV.
*Đối với ứng dụng của con người
Hoạt động Ích lợi
Lên men cồn Sản xuất bia, rượu vang và cồn
Sản xuất kháng
sinh
Nhiều dược phẩm được dùng để
chống lại các bệnh ở
người và các động vật khác.

Các thuốc diệt
bệnh bằng
sinh học
Các VSV có khả năng đặc biệt giết
côn trùng được dùng để thay thế
các hoá chất chống lại các dịch

bệnh gây hại mùa màng mà không
phải giết các động vật có ích hoặc
làm ô nhiễm môi trường.
Xử lý rác thải
sinh học
Các VSV được dùng để làm sạch
các cặn bã dầu và

phân huỷ các độc tố và các phế liệu
công nghiệp.
Công nghệ
sinh học
Cho phép các nhà khoa học tạo ra
các nòi VSV mới

có các đặc tính độc đáo có thể dùng
trong sản xuất insulin hoặc các chế
phẩm y-sinh học khác...
Sản xuất thực
phẩm
Yaourt, phomat... và nhiều thức ăn
khác được 'rippen'
bằng sự lên men vi sinh vật.

SX hoá chất
c/nghiệp
Cồn, các amino acid, vitamin, các
enzyme hữu ích
Protein đơn
bào
Bổ sung thực phẩm hứa hẹn cứu đói
khắp toàn cầu.

Các VSVsinh trưởng trên các hợp
chất hữu cơ đơn giản (thậm chí các
chất thải) có thể sản xuất nhanh
thực phẩm chất lượng cao dùng
trong chăn nuôi...
Sản xuất các
vaccine
Các vật gây bệnh sinh trưởng qua
nuôi cấy như là

nguồn vật liệu ngoại lai được sử
dụng ở dạng biến đổi (không gây
bệnh) để tiêm chủng cho người và
kích thích miễn dịch chống lại
bệnh tương ứng.
Test Ames đối
với các hoá
chất gây ung
thư
Cung cấp test xác định nhanh hàng
ngàn hoá chất, nhờ sử dụng khả

năng của chúng để gây các biến

đổi di truyền ở vi khuẩn như là một
chất chỉ thị về tiềm năng gây ung
thư của chúng.
Khai thác mỏ
đồng và
uranium
Các vi khuẩn phân huỷ đá cho phép
các hoạt động khai thác kim loại từ
quặng mà bằng cách khác

hiệu quả kinh tế rất thấp. Các vi
khuẩn này cung cấp khoảng 10%
lượng đồng được khai thác.
Xử lý nước
thải
Hoạt động VSV giúp làm sạch nước
thải và giết các

sinh vật gây bệnh trước khi đưa trả
lại môi trường.
Các nguồn
năng lượng
Khí methane tự nhiên và ethanol là
hai sản phẩm chất

đốt của các VSV sinh trưởng bằng
cách biến đổi sinh học biến các phế
thải thành nhiên liệu.

*Các mô hình cho nghiên cứu cơ bản
Khám phá Các đóng góp của vi sinh vật