Tổng quan về công nghệ sinh học

1. Cơ sở phân loại CNSH,
phân tích vai trò của công
nghệ DNA trong CNSH hiện
đại. Liên hệ tình hình nghiên
cứu, ứng dụng CNSH ở VN:
a. K/n: CNSH là các quá trình
SX ở quy mô công nghiệp, có
sự tham gia của các tác nhân
sinh học (ở mức độ cơ thể, TB
hoặc dưới TB) dựa trên các
thành tựu tổng hợp của nhiều
bộ môn khoa học, phục vụ cho
việc tăng của cải vật chất của
XH và bảo vệ lợi ích của con
người.
b. Cơ sở phân loại CNSH:
- Tùy theo cách nhìn khác nhau
mà CNSH được phân loại theo
kiểu khác nhau.
- Xét về tác nhân sinh học tham
gia, CNSH được chia thành:
+ CNSH thực vật.
+ CNSH động vật.
+ CNSH vi sinh vật.
+ CNSH enzyme hay công nghệ
enzyme.
- Gần đây, đối với các tác nhân
sinh học dưới TB còn hình
thành khái niệm công nghệ
protein và công nghệ gene.
- Có thể phân loại dựa trên đối

tượng phục vụ của chúng:
+ CNSH nông nghiệp.
+ CNSH y tế.
+ CNSH môi trường.
+ CNSH năng lượng.
+ CNSH vật liệu.
+ CNSH chế biến thực phẩm.
+ CNSH hóa học.
- Ngoài ra, có thể chia CNSH
thành 2 nhóm:
+ CNSH truyền thống.
+ CNSH hiện đại.
c. Vai trò của công nghệ DNA
trong CNSH hiện đại:
- Cốt lõi của CNSH hiện đại là
kỹ thuật di truyền hoặc công
nghệ gen. Công nghệ gen bao
gồm những kỹ thuật thực hiện
trên acid nucleic, nhằm nghiên
cứu cấu trúc gen, điều chỉnh,
biến đổi gen, tách và tổng hợp,
chuyển gen mong muốn vào TB
sinh vật chủ nhằm tạo ra cơ thể
mới, mang đặc tính mới.
- Để thực hiện được kỹ thuật di
truyền hay thao tác gen, cần
phải sử dụng DNA tái tổ hợp.
Vì thế, công nghệ DNA tái tổ
hợp là công nghệ chìa khóa cho
kỹ thuật di truyền.

Ví dụ: Tạo chế phẩm insulin …
d. Tình hình nghiên cứu, ứng
dụng CNSH ở VN:
- VN là 1 nước nông nghiệp
đang cố gắng công nghiệp hóa
và hiện đại hóa, trong đó cách
mạng tin học và cách mạng
CNSH giữ vai trò động lực.
- Nhận thức vai trò của CNSH
đối với sự phát triển kinh tế xã
hội ở nước ta trong thế kỷ 21.
Chính phủ VN đã công bố nghị
quyết 18/CP ngày 11/4/1994
về” Phương hướng phát triển
của CNSH ở VN đến 2010”.
Đối với sự phát triển của CNSH
ở VN thì đây là 1 bước ngoặt
cực kỳ quan trọng.
- CNSH ở VN còn có nhiều
điểm yếu trong cuộc cạnh tranh
quốc tế, trước hết là ĐNÁ, như
+ Cơ sở SH, trước hết là SHPT
còn quá ít về trang thiết bị và
đội ngũ cán bộ. Điều này ảnh
hưởng đến việc tiếp thu và phát
triển CNSH, nhất là bộ fan
trung tâm của CNSH là công
nghệ gene.
+ Vn đã có 1 số ngành công
nghiệp SH như CN mỳ chính,

CN rượu bia vv… nhưng các
công nghiệp SH khác chưa phát
triển và không có tư thế có thể
cạnh tranh được.
+ Ngành di truyền giống ở cả
TV, ĐV, VSV có được duy trì
nhưng không phát triển được,
chỉ dừng lại ở việc chọn các
giống thích hợp với đk từng
vùng từ các sản phẩm di truyền
và giống chủng của nước ngoài.
Rất ít có sáng tạo của các đơn
vị khoa học VN trong công tác
giống.
- Cần khoảng 10 năm cho việc
chuyển giao công nghệ và cải
tiến để về cơ bản trình độ khoa
học công nghệ và SX CNSH ở
VN ngang tầm với mức phát
triển châu Á
- Muốn rút ngắn các giai đoạn
này, thì phải XD đội ngũ cán bộ
CNSH trong nước, đi đôi với
đầu tư có trọng điểm và dứt
điểm vào các mục tiêu đã chọn
lựa đúng đắn và khách quan.
- VN là nước có nền CNSH
truyền thống phát triển cao từ
nhiều thế kỷ và có nhiều sản
phẩm CNSH nổi tiếng như rượu

làng Vân, tương bần Yên Nhân,
nước mắm Phú Quốc vv…
Nhiệm vụ của CNSH hiện đại
là tìm hiểu và nâng cao CNSH
truyền thống lên những bước
phát triển mới.
2. Một số thành tựu công
nghệ VSV trong y tế, nông
nghiệp và bảo vệ môi trường
khỏi ô nhiễm.
a. Thành tựu trong y tế:
Tình hình sức khỏe của nhân
loại đang ở trong tình trạng rất
đáng lo ngại. Hẫu như lúc nào
cũng có khoảng 1/3 nhân loại ở
trong trạng thái đau ốm, luôn
phải đối mặt với dịch bệnh, mà
hiện nay là dịch cúm H1N1. Vì
vậy, vấn đề tìm thuốc trị bệnh,
nhất là bệnh nan y đang được
đặt ra rất cấp bách. Công nghệ
vi sinh đã góp phần quan trọng
trong việc tìm kiếm nhiều loại
dược phẩm quan trọng.
- Vaccine thế hệ mới:
+ Trong những nằm gần đây,
con người đã tạo ra nhiều
vaccine thế hệ mới như vaccine
ribosome, vaccine kỹ thuật gen,
vaccine chế tạo từ các thành

phần của virus.
+ Vaccine thế hệ mới có những
ưu điểm sau:
++ Rất an toàn vì không sử
dụng VSV gây bệnh.
++ Giá thành hạ vì không cần
nuôi virus trên phôi gà hay các
tổ chức mô vốn phức tạp và tốn
kém, giảm bớt chi phí vận
chuyển và kiểm tra tính an toàn
trước khi sử dụng…
+Vaccine ribosome: cấu tạo từ
các ribosome của từng loại VK
gây bệnh, có ưu điểm là ít độc,
tính miễn dịch cao.
+ Vaccine các mảnh của virus:
là vaccine chế tạo từ
glycoprotein của vỏ virus gây
bệnh như virus cúm…
+ Vaccine kỹ thuật gen: là
vaccine chế tạo từ VK hay nấm
men tái tổ hợp, có mang gen mã
hóa việc tổng hợp protein kháng
nguyên của 1 virus hay VK gây
bệnh nào đó.
- Insulin:
+ Ban đầu, người ta có thể tổng
hơp insulin trực tiếp bằng cách
chiết từ tụy tạng bò, để có 100g
insulin cần có 4000 - 5000 con

bò. Do đó giá thành rất cao.
Năm 1978, H.Boger lần đầu
tiên bằng kỹ thuật di truyền
thông qua VK E.Coli đã thu
nhận được một lượng lớn
insulin. Cụ thể người ta đã
chueyern gen chi phối tính
trạng tạo insulin của người sang
E.Coli. Với E.Coli đã tái tổ hợp
được gen này, qua nuôi cấy ở
nồi lên men có dung tích 1000
lít, sau 1 thời gian ngắn có thể
thu được 200 gam insulin,
tương đương lượng insulin
chiết rút từ 8000 -10000 con bò.
Điều này đã chứng minh một
điều hết sức mới mẻ và lý thú:
gen của con người có thể làm
việc 1 cách có hiệu quả trong
bộ gen VSV.
- Interferon:
+ Interferon có bản chất là
protein, là yếu tố miễn dịch
không đặc hiệu, giúp cơ thể
chống lại nhiều loại bệnh.
+ Thông thường, để chiết rút
interferon người ta phải tách
chiết từ huyết thanh của máu
nên rất tốn kém.
+ Bẳng phương pháp tương tự

insulin, hiện nay người ta đã có
thể thu nhận được 1 lượng lớn
interferon thông qua các cơ thể
VSV đã được tái tổ hợp gen để
phục vụ cho việc điều trị các
bệnh nhiễm trùng.
- Kích tố sinh trưởng HGH
(Human growth hoormone):
+ HGH được tuyến sinh ra.
Muốn có chế phẩm này, người
ta phải trích ly nó từ tuyến yên
của tử thi. Mỗi tử thi cho được
từ 4 - 6 mg HGH. Theo tính
toán, muốn chữa khỏi cho 1
người lùn cần lượng HGH thu
được từ 100 - 150 tử thi, điều
này là một trở ngại đáng kể khi
chữa trị chứng lùn trẻ em.
+ Đến năm 1983, người ta đã
thành công trong việc thu nhận
một lượng lớn HGH từ VK
E.Coli đã được tái tổ hợp gen
(từ 1 lít dịch lên men của E.Coli
thu được lượng HGH tương
đương với lượng chất này thu
được từ 60 tử thi).
- Chất kháng sinh:
+ KS là 1 trong những thuốc
được công nghệ VSV sản xuất
từ lâu. Hiện nay, đã tìm được

hơn 2500 loại KS với cấu trúc
phân tử rất đa dạng, trong đó
chủ yếu là các KS có nguồn gốc
từ VSV.
+ Trong giai đoạn phát triển
mới của công nghệ vi sinh,
người ta cố gắng nâng năng
suất tạo KS lên gấp hàng trăm
lần so với chủng VSV gốc
thông qua việc gây đột biến hay
tạo môi trường tối ưu cho sự
tạo thành KS của các chủng
VSV.
+ Ngoài ra, người ta cũng sử
dụng kỹ thuật di truyền nhằm
mục đích tạo ra các chủng VSV
có khả năng sinh KS mới có
phổ tác dụng rộng, chống được
các VSV đã nhờn thuốc.
b. Thành tựu trong nông
nghiệp
- Cải tạo giống cây trồng:
+ Thông qua kỹ thuật di truyền
với sự hỗ trợ của VSV, con
người đã và đang tạo ra những
cơ thể thực vật có những đặc
tính quý báu: chống chịu rầy
nâu, thuốc diệt cỏ vv…
+ Ví dụ: khi sử dụng hecbixit
phun diệt cỏ cho cây đậu tương,

người ta nhận thấy 1 số cỏ đã
quen (nhờn) thuốc không chết
mà cây trồng lại bị chết vì thuốc
diệt cỏ. Do đó, các nhà khoa
học quyết định tìm gen chịu
trách nhiệm về tính bền vững
với hecbixit của cỏ dại để
chuyển sang cây trồng và đã tạo
ra được cây đậu tương chịu
được thuốc diệt cỏ hecbixit.
- Tạo chế phẩm thuốc trừ sâu
có nguồn gốc từ VSV:
+ Để bảo vệ cây trồng chống lại
các dịch bệnh, con người đã và
đang phải sử dụng các thuốc trừ
sâu hóa học. Đó là những hợp
chất hữu cơ phần lớn có chứa
Cl, P. Điều này khiến cho môi
trường sống ngày càng bị đầu
độc, ô nhiễm môi trường ngày
càng trầm trọng.
+ Do đó, con người phải tìm
hướng sử dụng các chế phẩm
VSV để thay thế cho thuốc hóa
học độc hai mà vẫn trừ được
sâu bệnh cho cây. Những chế
phẩm này hoàn toàn vô hại đối
với con người, ĐV, gia súc, gia
cầm (trừ tằm nuôi). Và hiện nay
đã có rất nhiều chế phẩm VSV

được sản xuất như: Thuricide
(Mỹ), Bathurin (Tiệp Khắc cũ)
vv…
- Phân bón cho cây trồng:
+ Phân VSV cố định đạm: Các
loại phân VK nốt sần - VK
Rhizobium cộng sinh với cây
họ đậu, chế phẩm
Azotobacterin từ VK cố định
đạm sống tự do Azotobacter
được sử dụng để tăng nguồn
đạm, kích thích sinh trưởng,
tăng tỷ lệ nảy mầm của hạt.
+ Phân phức hợp hữu cơ vi sinh
Phytohormone: đây là loại phân
mà ngoài thành phần các hợp
chất hữu cơ mùn cao cấp, các
hợp chất hữu cơ chuyên dùng
còn có hỗn hợp VSV cố định
đạm và các VSV phân giải lân,
cellulo tạo mùn và các VSV
sinh các chất có hoạt tính sinh
học cao như KS, amino acid,
vitamin. Việc sử dụng phân
phức hợp VSV liên tục trong
thời gian dài có tác dụng phục
hồi chất lượng của đất, hạn chế
hiện tượng rửa trôi chất dinh
dưỡng, chống xói mòn, chai
cứng của đất. Do đó bảo vệ môi

trường sinh thái bền vững.
- Chế phẩm VSV hữu hiệu
EM(Effective MicroOrganisms)
+ Chế phẩm EM có chứa
khoảng 80 loài VSV, gồm các
nhóm: VK lactic, VK quang
hợp, nấm men, nấm mốc, XK.
Các VSV này có nguồn gốc tự
nhiên.
+ Chế phẩm EM có các tác
dụng:
++ Cải thiện môi trường lý,
hóa, sinh của đất và tiêu diệt
các tác nhân gây hại.
++ Tăng khả năng quang hợp
của cây trồng.
++ Thúc đẩy khả năng nẩy
mầm, ra hoa, kết quả và làm
chín ở TV.
++ Giúp xử lý ô nhiễm môi
trường.
c. Thành tựu trong bảo vệ môi
trường khỏi ô nhiễm:
- Giải quyết vấn đề năng lượng
Nguồn năng lượng truyền thống
(than đá, thủy điện, dầu khí)
ngày càng cạn kiệt. Công nghệ
VSV đã bổ sung nguồn năng
lượng mới:
++ Cồn (cồn ethanol): được SX

nhờ sự lên men rượu từ các
nguyên liệu rẻ tiên như dịch
thủy phân của gỗ và cellulo,
đường và rỉ đường vv…
++ Khí sinh học (biogas): được
sinh ra do quá trình lên men các
phụ, phế phẩm nông nghiệp,
các loại rác giàu cellulo cùng
với phân, nước tiểu của người,
gia súc, gia cầm vv… Nguyên
lý của quá trình SX này là sự
phân giải yếm khí của khu hệ
VSV lên men methane. Qua quá
trình lên men người ta thu khí
biogas, cặn bã ở bể lên men
được dùng làm phân bón. Kết
quả đã giải quyết được 2 vấn đề
là: tăng nguồn năng lượng và
xử lý rác, phế thải, bảo vệ môi
trường không bị ô nhiễm.
- Bảo vệ môi trường, tạo cân
bằng sinh thái:
Công nghệ VSV đã tích cực
tham gia giải quyết 1 số vấn đề
thuộc lĩnh vực này nhằm giúp
con người như lợi dụng thuộc
tính quý báu của VSV có khả
năng đồng hóa các nguồn cơ
chất phong phú từ các dạng
hydrocacbon đến các dạng

cellulo, cao su và dẫn xuất của
cao sư vv…để thực hiện quá
trình xử lý các loại nước thải và
chất thải. Khi phân giải các chất
thải, qua quá trình hoạt động
hiếu khí và kị khí VSV đã
chuyển hóa chúng thành những
hợp chất có cấu trúc đơn giản,
dễ phân hủy và còn tạo được 1
nguồn sinh khối giàu protein,
khoáng, vitamin vv… KQ các
quá trình xử lý này góp phần
làm cho môi trường sống trong
sạch hơn, tạo sự cân bằng sinh
thái.