tiểu luận Công nghệ sinh học

1
cng mụn Cụng ngh sinh hc.
Cõu 1: C s phõn loi cụng ngh sinh hc, phõn tớch vai trũ ca Cụng
ng AND trong CNSH hin i. Liờn h thc t ng dng CNSH VN.
Cụng ngh sinh hc cú th hiu mt cỏch n gin l cụng ngh s dng cỏc
c th sng sn xut cỏc sn phm hu ớch phc v con ngi.
ĐN1: CNSH có thể hiểu đơn giản là công nghệ sử dụng các quá trình
sinh học của các tế bào vi sinh vật, động vật và thực vật tạo ra th ơng phẩm
phục vụ lợi ích con ngời
ĐN2: CNSH là quá trình sản xuất ở quy mô công nghiệp có sự tham gia
của các tác nhân sinh học (ở mức độ cơ thể, tế bào, dới tế bào) dựa trên các
thành tựu nổi bật của nhiều bộ môn khoa học, phục vụ cho việc tăng của cải
vật chất của xã hội và bảo vệ lợi ích của con ngời
ĐN3: Công nghệ sinh học là ngành khoa học sử dụng các cơ thể, hệ
thống hoặc quá trình sinh học để sản xuất công nghiệp các sản phẩm
Ngi ta phõn CNSH ra hai loi: CNSH mi (new biotechnology) v CNSH
c in (classical biotechnology). Cụng ngh sinh hc c in cú th coi l CNSH
xut hin trong lch s loi ngi rt sm, cú th cỏch õy 5.000-8.000 nm, thm
chớ 10.000 nm. Trong kinh thỏnh cng ó núi n qui trỡnh lm gim, lm ru
nho, lm da, n nay chỳng ta vn cũn s dng qui trỡnh ú. Cụng ngh sinh hc
mi xut hin khi k thut di truyn ra i. Theo quan im hin i, cỏc tỏc nhõn
sinh hc tham gia vo quỏ trỡnh sn xut trờn l nhng ging sinh vt mi hoc
cỏc sn phm ca chỳng c to ra bng k thut di truyn hin i (cụng ngh
gen). T nh ngha cụ ng ny cú th thy: Cụng ngh sinh hc khụng phi l
mt b mụn khoa hc nh toỏn, lý, hoỏ, sinh hc phõn t... m l mt phm trự sn
xut. Cụng ngh sinh hc khụng ch to ra thờm ca ci vt cht, m cũn hng vo
vic bo v v tng cng cht lng cuc sng con ngi. Thc t, cụng ngh sinh
hc mang tớnh ng dng, tuy nhiờn hng lot k thut ca cụng ngh sinh hc ang
l nhng cụng c sc bộn nghiờn cu khoa hc sinh hc v lm sỏng t cỏc c
2
chế của các hiện tượng sống ở mức phân tử. Ở nước ta, theo Nghị định số 18/CP

của Chính phủ ngày 11/3/1994 về phát triển công nghệ sinh học thì: “Công nghệ
sinh học là một tập hợp các ngành khoa học (sinh học phân tử, di truyền học, vi sinh
vật học, sinh hóa học và công nghệ học) nhằm tạo ra các công nghệ khai thác ở quy
mô công nghiệp các hoạt động sống của vi sinh vật, tế bào thực vật và động vật.”
II. Phân loại
- Công nghệ sinh học truyền thống (Traditional Biotechnology). Bao gồm:
+ Thực phẩm lên men truyền thống (Food of Traditional Fermentations)
+ Công nghệ lên men vi sinh vật (Microbial Fermentation Technology)
+ Sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu vi sinh vật (Production of Microbial
Fertilizer and Pesticide)
+ Sản xuất sinh khối giàu protein (Protein-rich Biomass Production)
+ Nhân giống vô tính bằng nuôi cấy mô và tế bào thực vật (Plant
Micropropagation)
+ Thụ tinh nhân tạo (Invitro Fertilization)
- Công nghệ sinh học hiện đại (Modern Biotechnology). Bao gồm:
+ Nghiên cứu genome (Genomics)
+ Nghiên cứu proteome (Proteomics)
+ Thực vật và động vật chuyển gen (Transgenic Animal and Plant)
+ Động vật nhân bản (Animal Cloning)
+ Chip gen (DNA chip)
+ Liệu pháp tế bào và gen (Gen and Cell Therapy)
+ Công nghệ sinh học nano (Nanobiotechnology)
+ Tin sinh học (Bioinformatics)
+ Hoạt chất sinh học (Bioactive Compounds)
+ Protein biệt dược (Therapeutic Protein)
Sự phân loại công nghệ sinh học cũng có thể dựa vào các tác nhân sinh học
tham gia vào quá trình công nghệ, có thể chia thành các nhóm sau:
- Công nghệ sinh học thực vật (Plant Biotechnology)
3
- Công nghệ sinh học động vật (Animal Biotechnology)

- Công nghệ sinh học vi sinh vật (Microbial Biotechnology)
- Công nghệ sinh học enzyme hay công nghệ enzyme (Enzyme
Biotechnology)
Gần đây, đối với các tác nhân sinh học dưới tế bào còn hình thành khái niệm
công nghệ protein (Protein Engineering) và công nghệ gen (Gen Engineering).
Mặt khác, tùy vào đối tượng phục vụ của công nghệ sinh học, có thể phân ra
các lĩnh vực công nghệ sinh học khác nhau như:
- Công nghệ sinh học nông nghiệp (Biotechnology in Agriculture)
- Công nghệ sinh học chế biến thực phẩm (Biotecnology in Food Processing)
- Công nghệ sinh học y dược (Biotechnology in Medicine-Pharmaceutics)
- Công nghệ sinh học môi trường (Environmental Biotechnology)
- Công nghệ sinh học vật liệu (Material Biotechnology)
- Công nghệ sinh học hóa học (Biotechnology in Chemical Production)
- Công nghệ sinh học năng lượng (Biotechnology in Energy Production)...
. Vị trí của công nghệ gen trong công nghệ sinh học
Công nghệ gen là một mũi nhọn của công nghệ sinh học. Năm 1972-1973 kỹ
thuật gen ra đời, mở đầu cho một giai đoạn mới của cuộc cách mạng công nghệ sinh
học. Con người đã có khả năng vượt giới hạn tiến hoá, có thể chuyển các gen từ một
loài này sang một loài khác, điều mà không thể thực hiện được bằng con đường
chọn lọc tự nhiên. Đến nay người ta đã giải mã bộ gen của mhiều sinh vật như bộ
gen của vi khuẩn E. coli, của nhiều virus, của giun tròn, của cây lúa và đến năm
2003 về cơ bản đã giải mã được bộ gen người. Trên cơ sở kỹ thuật gen các nhà
khoa học đã tạo ra nhiều giống cây trồng có những đặc tính ưu việt như cây chống
chịu hạn, chịu mặn, cây có năng suất cao góp phần là tăng giá trị kinh tế cho xã hội.
Nhiều chủng vi sinh vật mới có khả năng tổng hợp enzym cao được tạo ra bằng
công nghệ gen đã được sử dụng trong công nghiệp. Sự hiểu biết một cách chi tiết về
cấu tạo và vận hành của bộ gen cho phép con người có khả năng can thiệp một cách
chính xác vào các quá trình sống để phục vụ lợi ích của mình. Những thành tựu của
4
công nghệ gen luôn gắn với ứng dụng thực tiễn nhằm phục vụ lợi ích của con

người. Tóm lại có thể nói công nghệ gen là mũi nhọn, là trung tâm phát triển của
công nghệ sinh học.
3.2. Ứng dụng của công nghệ gen.
CN di truyền còn gọi là CN gen, Kỹ thuật tái tổ hợp ADN (DNA
recombination) thực hiện việc chuyển gen để tạo ra các tế bào hoặc cá thể mang các
gen mới nhằm tạo ra những vật chất cần thiết cho con người. Đó là những thành tựu
kỳ diệu nhằm giúp chẩn đoán, cứu chữa hoặc phòng ngừa các bệnh hiểm nghèo,
chẳng hạn như việc sản xuất ở quy mô công nghiệp insulin (dùng cho bệnh nhân
tiểu đường), kích tố sinh trưởng người (BN lùn bẩm sinh), các loại interferon
(chống virut và ung thư), các nhân tố kích thích tập lạc tế bào (CSF), giới tố bạch
cầu (IL), nhân tố gây chết khối u (TNF), nhân tố sinh trưởng biểu bì (EGF), nhân tố
sinh trưởng tế bào nội bì mạch máu (PDGF), nhân tố sinh trưởng chuyển hoá
(TGF), các chemokin (C, CC, CXC, CX3C), nhân tố kích hoạt plasminogen tổ chức
(tPA), men urokinase (UK), pro-urokinase (pro-UK ), calcitonin, nhân tố sinh
trưởng thần kinh ( NGF), enkephalin (chữa bệnh thần kinh), thymosin (tăng cường
miễn dịch ), hemopoietin (chữa thiếu máu) , protein huyết tương (PP) , relaxin (hỗ
trợ sản phụ), nhân tố đông tụ máu (BCF), các loại vắc xin tái tổ hợp (phòng chống
viêm gan B, viêm não Nhật Bản, dịch tả, sởi, bại liệt, dại, sốt rét, lở mồm long
móng...) CN gen tạo cơ sở điều trị các bệnh di truyền mà trước đây hoàn toàn chịu
bó tay: bệnh nhiễm sắc thể thường, bệnh NST giới tính, hội chứng đa bội thể, bệnh
đa gen, bệnh phân tử, một số bệnh ung thư...
CN gen hỗ trợ hữu hiệu cho việc chọn giống cây trồng: chọn giống đơn bội,
chọn giống đa bội, tạo dưa hấu không hạt, chọn giống có hiệu suất quang hợp cao,
chọn giống mang gen cố định đạm (không cần phân đạm), chọn giống mang gen
diệt sâu hại ( hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu), chọn giống kháng virut, chọn giống
giàu dinh dưỡng, chọn giống đề kháng thuốc trừ cỏ... CN gen mở ra tiền đồ to lớn
trong việc tạo ra các cây trồng chuyển gen (GMC hay GMO): Cây thuốc lá là cây
chuyển gen đầu tiên được đưa vào ứng dụng (1983). Sau đó là cây bông kháng sâu
5
và kháng cỏ dại (1986). Khi đó chỉ mới có 5 loại GMC được đưa ra thử nghiệm.

Đến năm 1992 số GMC đã tăng lên đến 675 loại. Trong vòng 12 năm (1987-1999)
riêng Hoa Kỳ đã đưa vào thí nghiệm đồng ruộng 4779 loại GMC (!). Diện tích gieo
trồng GMC trên thế giới vào năm 1995 la 1,2 triệu ha, năm 1996 là 2,84 triệu ha,
năm 1997 là 12,55 triệu ha, năm 1998 là 27,80 triệu ha, năm 1999 là 39,9 triệu ha.
Trong tổng số diện tích gieo trồng GMC (1998) thì Hoa Kỳ chiếm 72,8%,
Argentina- 15,3%; Canađa- 9,9%; Trung Quốc- 0,7%; Australia- o,4%; Mexico-
0,4%; các nước khác- 0,5%. Trong các loại GMC thì đậu tương chiếm 51,7%, ngô-
30,1%; bông- 9,1%; cải dầu- 8,7%; khoai tây- 0,3%. Về đặc tính chuyển gen thì chủ
yếu nhằm mục tiêu đề kháng với thuốc trừ cỏ- 71,0%; đề kháng với sâu hại- 27,6%;
đề kháng với cả hai- 1,1%; chỉ có 0,3% là nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng sản
phẩm. Các nước hiện có cách nhìn không thống nhất về GMC. Hoa Kỳ mở rộng rất
nhanh chủng loại và diện tích gieo trồng GMC. Trung Quốc thận trọng hơn nhưng
riêng loại bông kháng sâu hại cũng đã được đưa ra diện tích tới 5 triệu mẫu TQ (15
mẫu TQ = 1ha). Nhiều nước Châu Âu chống lại chủ trương phát triển các loại
GMC. Cũng có thể còn do có cả các lý do cạnh tranh thị trường. Việt Nam chủ
trương tôn trọng các quy ước quốc tế về an toàn sinh học nhưng mặt khác cũng cần
đẩy mạnh các nghiên cứu và ứng dụng trong phạm vi có thể kiểm soát được.
Nhiều công trình nghiên cứu của công nghệ sinh học đã được ứng dụng
thành công trong y dược, đặc biệt là trong sản xuất thuốc và trong chuẩn đoán bệnh.
Phạm vi ứng dụng của kháng thể đơn dòng trong ngành y tế ngày càng tăng như
phân tích miễn dịch, định vị các khối u, phát hiện một số protein có liên quan đến sự
hình thành khối u, xác định sự có mặt của các loại vi khuẩn khác nhau, ... giúp cho
các bác sĩ xác định bệnh một cách nhanh chóng và chính xác. Kháng thể đơn dòng
là tập hợp các phân tử kháng thể đồng nhất về mặt cấu trúc và tính chất. Kháng thể
đơn dòng được tạo ra bằng cách cho lai tế bào lympho trong hệ miễn dịch của động
vật hoặc của người với tế bào ung thư. Một số thể lai có khả năng tạo ra kháng thể
đặc hiệu đối với kháng nguyên. Chọn các thể lai đó nhân lên và sản xuất kháng thể
đơn dòng. Các tế bào lai có khả năng tăng sinh vĩnh viễn trong môi trường nuôi cấy
6
- tớnh cht ny nhn c t t bo ung th. Nh cụng ngh s dng DNA tỏi t

hp m ngi ta cú th sn xut mt s protein cú hot tớnh sinh hc dựng cha
bnh nh insulin cha bnh tiu ng, interferon cha bnh ung th, cỏc hormon
tng trng cho con ngi. Bn cht ca cụng ngh ny l lm thay i b mỏy di
truyn ca t bo bng cỏch a gen mó húa cho mt protein c hiu v bt nú
hot ng to ra mt lng ln loi protein m con ngi cn.
@ Những giai đoạn phát triển của CNSH Việt Nam
Giai đoạn trớc 1945:
1891 Calmette thành lập Viện Pasture Sài Gòn: Vaccine đậu mùa, chống
dại, men làm rợu nếp, bệnh ở vùng nhiệt đới Yersin nghiên cứu về dịch
hạch và sáng lập Viện Pasture Nha Trang
1887 Nhà máy rợu SàI Gòn ra đời
Giai đoạn 1945-1954:
1949 BS Ng Văn Hởng sản xuất vaccine đậu mủa, tả, thơng hàn, làm các
xét nghiệm và đào tạo đợc KTV và đội tiêm trủng
1950 GS BS. Phạm Ngọc Thạch và GS TS. Đặng V Ngữ sản xuất penicillin
tử nấm penicillin để rửa vết thơng cho các chiến sỹ
Giai đoạn 1955 đến nay:
Công nghệ vaccine
Công nghệ rợc bia
Nhà máy bột ngọt (60)
1995 đến nay: Lập bản đồ gen, chẩn đoán phân tử, tạo sinh vật chuyển gen,
vaccin táI tổ hợp
Trong khi CNSH trên th gii phát trin rt nhanh, chúng ta cn coi
trng c CNSH truyn thng, CNSH cn i, nhng phi tp trung lc
lng tin thng vo CNSH hin i. Đó l các công ngh: di truyn, t
bo, enzym - protein, vi sinh vt lên men, sinh h c môi trng. Mun