1. Khái niệm về công nghệ sinh học:

- Công nghệ sinh học được mệnh danh là công nghệ của thế kỉ 21

- Là ngành khoa học được ưu tiên cùng các ngành: Tin học, điện tử viễn thông, tự động hóa, vật liệu mới, năng lượng mới

- Công nghệ sinh học là ứng dụng tổng hợp của hóa sinh học, vi sinh vật học, sinh học phân tử và các khoa học về công nghệ chủ yếu là CN vi sinh vật, Cn enzyme, CN tế bào, CN gen để đạt được đến sự ứng dụng công nghiệp các năng lực của vi sinh vật, các tế bào, các tổ chức tế bào và thành phần của chúng

- Công nghệ sinh học là ngành đa lĩnh vực, được xậy dựng trên cơ sở nhiều ngành khoa học: sinh học, vi sinh vật học, hóa sinh học, sinh học phân tử, di truyền học, hóa học và các quá trình kỹ thuật

2. Các lĩnh vực chính trong công nghệ sinh học:

- Y dược

- Công nghiệp

- Môi trường

- Nông nghiệp

- Thực phẩm

Một số lĩnh vực ứng dụng công nghệ  học

1.CNSH Thực vật 

_ CN vi nhân giống

_Làm sạch bệnh

_Bảo tồn nguồn gen

_Cứu phôi

_CN  đơn bội

_Thao tác di truyền và chuyển gen

_Maker phân tử hỗ trợ và chọn giống

2.CNSH động vật

_ Thụ tinh trong ống nghiệm, nhân tạo, cấy truyền hợp tử hoặc phôi

_Liệu pháp hoocmon làm tăng số trứng dụng,nhân giống ưu việt.

_Động vật chuyển gen,nâng cao sản lượng sữa,thịt ,kháng bệnh, sản xuất sinh dược quý.

_Thức ăn bổ sung chăn nuôi (kháng sinh, vitamin,protein đơn bào).

3.CNSH y dược

_Kháng thể đơn dòng sử dụng trong chẩn đoán ung thư ,viem gan B,…

_Mẫu dò DNA dùng chẩn đoán bệnh ( sốt rét,..)

_Vacxin tái tổ hợp (viêm ganB ,lở mồm long móng,…)

_Insulin ,interferon, hoocmon sinh trưởng…

_Liệu pháp gen chữa các bệnh di truyền

_Xác định phả hệ ,xác định mộ liệt sĩ chưa rõ danh tính qua phân tích DNA

4.CNSH công nghiệp

_ Sản xuất hợp chất hóa học:  cồn etylic ,axit xitric ,lactic, axeton ,glyxerin,…

_Sản xuất kháng sinh : penicilin, protease, lipase,….

_Sản xuất protein đơn bào

_Thu hồi một số chất khoáng có giá trị

_Cố định enzym để sử dụng nhiều lần trong CN

_Sản xuất vi sinh vật hoặc các tế bào có khả sinh sản các enzym hoặc các sản phẩm trao đổi chất hữu ích ở quy  mô công nghiệp.

5.CNSH môi trường

_Phân giải các chất thải sinh hoạt hữu cơ của con người và chất thải đô thị

_Xử lý độc tố môi trường công nghiệp

_Xử lý các nguồn ô nhiễm từ dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ

_Chế phẩm sinh học kiểm soát sâu bệnh, tạo giống cây trồng kháng bệnh

_Chất dẻo sinh học có khả năng phân hủy dễ dàng

_Tăng cường cố định CO2  từ khí quyển đồng thời giải phóng 02 bằng thảm xanh thực vật và các sinh vật quang hợp

* Sản xuất protein từ vi sinh vật có ưu điểm:

 - Sử dụng các môi trường đơn giản

- Lên men ngắn ngày

- Có thể kiểm soát trạng thái sinh lý của vi sinh vật trong quá trình lên men và đảm bảo được tính đồng nhất trong quá trình lên men

_ Có thể kế hoạch hóa việc thu hoạch protein một cách hợp lý, phù hợp với các quá trình phân tách và tinh sạch đầu ra

- Hiệu suất protein có thể được tăng lên nhiều lần bằng cách cải thiện các chủng truyền thống và phát triển quá trình lên men, cùng với việc sử dụng công nghệ DNA tái tổ hợp

- Các kỹ thuật tái tổ hợp DNA cũng mở ra các cơ hội cho việc sản xuất sinh khối enzyme từ việc nuôi cấy những loại sinh vật đòi hỏi điều kiện sinh trưởng khắt khe như: môi trường dinh dưỡng đắt tiền hoặc bổ sung các nhân tố cảm ứng…

- Các enzyme của các dạng sinh vật sống ở các điều kiện khắc nghiệt nhờ các kỹ thuật tái tổ hợp DNA nay có thể sinh trưởng thuận lợi trong các nuôi cấy mesophilic và có thể sản xuất các enzyme với các đặc điểm chịu nhiệt và chịu muối ở nồng độ cao

* Phân biệt CNSH cổ điển và CNSH hiện đại:

- CNSH truyền thống: Gồm các sản phẩm chính là

   + Thực phẩm: nấm men bánh mì, tương, nước chấm, sữa chua

   + Các chất tạo vịL mì chính

   + CNSH sản xuất bia, rượu chưng cất

   + axit hữu cơ: axit lactic, axit xitric, axetic

- CNSH hiện đại

CNSH hiện đại liên quan đến việc sử dụng kĩ thuật gen,AND tái tổ hợp,kỹ thuật dung hợp tế bào trần để tạo ra vi sinh vật,tổ chức tế bào có khả năng sinh ra sản phẩm có ích(tạo ra khoảng 1 tỉ  USD mỗi năm).

Câu 3, Cho ví dụ các tác nhân sinh học và các bước cải biến tác nhân sinh học?

 Các tác nhân sinh học là : Vi sinh vật , tế bào động thực vật và enzim.

Các phương thức cơ bản tác nhân sinh học  là cải tạo thông tin di truyền

1.Thay đổi trình tự nucleotitd của gen

_Thay đổi trình tự gen cấu trúc 

Trình tự nucleotid _thông tin m ARN protein,hoạt tính enzym

Thay đổi cấu trúc của gen điều hòa 

Gen điều hành- quá trình dịch mã tổng hợp protein

2.Thay đổi vị trí của gen trên genom

Thay đổi vị trí của gen trên genom.Tái tổ hợp trình tự của các gen trên nhiễm sắc thể và trong genom

_Chuyển gen từ vị trí này sang vị trí kia trong phạm vi nhiễm săc thể NST

_

_

Câu 4, Lên men là gì? Ví dụ về quá trình lên men nhờ tác nhân sinh học?

  Trả lời:

Sự lên men theo nghĩa rộng là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ bị biến  đổi dưới tác dụng của các enzim vi sinh vật.Dựa vào cơ chế của quá trình có thể chia thành 2 loại :lên men yếm khí và lên men hiếu khí.

Bản chất của quá trình lên men: Lên men là quá trình để thu năng lượng, qua đó hydro tách ra khỏi cơ chất được chuyển đến chất tiếp nhận cuối cùng là chất hữu cơ. Hợp chất hữu cơ được khử đi vào môi trường và tích tụ lại đó. Phụ thuộc vào sản phẩm ưu thế tích tụ mà người ta gọi là lên men rượu, hay axit lactic. Lên men khác với hô hấp yếm khí và sự oxy hóa không hoàn toàn. Hô hấp yếm khí cũng tiến hành trong điều kiện không có oxy tham gia nhưng hydro lại chuyển qua mạch hô hấp mà đến chất tiếp nhận cuối cùng như nitrat hoặc sunfat

Vd như lên men rượu cồn , rượu vang nhờ nấm men .Lêm men axit axetic,axit lactic nhờ vi khuẩn.Lên men pelixinin nhờ nấm mốc,…

Câu 5,Qúa trình thu hồi sảm phẩm được thực hiện như thế nào? Cho ví dụ cụ thể.

Các bước chính để thu hồi sản phẩm là:

+Tách tế bào:Hỗn hợp có  thể là rắn hoặc lỏng kích thước hạt và kích thước của  các tế  bào khác nhau do đó chúng ta có thể dùng các phương pháp như lắng,li tâm,lọc chân không,tuyển nổi hoặc kết hợp các phương pháp trên để có thể tách tế bào,..

+Phá vỡ tế bào

+Tách chiết: Để tách chiết các protein nội bào từ các nguồn đông_ thực vật,VSV, mô phải được phá vỡ để giải phóng chúng ta sử dụng các tác nhân như

_ Vật lí: siêu âm,áp suất cao

_Hóa học:

_Cơ học :Nghiền

_Tác nhân sinh học: Thành tế bào vi khuẩn được phân giải bằng lysozyme

Phương pháp tách

Loại bỏ các mảnh vỡ của tế bào

Ly tâm 

Lọc bằng màng

Các phương pháp kết tủa

+ Tinh sạch:

Phương pháp sắc ký

_Lọc gen

_Trao đổi ion

_Sắc khí ái lực

Nguyên tắc tách sản phẩm trong CNSH 

 Nguyên tắc                                Kỹ thuật tách

Tính bền nhiệt                           Biến tính nhiệt      

Tính tan                                      Kết tủa muối,kết tủa bằng dung môi,bằng polyme,đẳng điện

Kích thước và hình dạng         Sắc kí lọc gen,siêu lọc,điện di rây gel 

Tính tích điện                            Điện di không lọc,săc kí trao đổi ion

Điểm đẳng điện                        Sắc ký

VD:Tách protein từ tế bào động vật

Thịt thái nhỏ để trong ngăn đá để làm lạnh (tránh hiến tượng thủy phân protein) sau đó đem nghiền ,tiếp đến cho vào dung dịch đệm thích  hợp rồi mang ly tâm tách tế bào.Vì hỗn hợp có nhiều tạp chất như nucleotit, đường muố khoáng.. do đó chúng ta cần phải tinh sạch. Để loại bỏ đường và muối khoáng ta sử dụng phương pháp thẩm tích.Dịch p

roten tuy đã loại bỏ được lượng lớn tạp chất tuy nhiên để đạt đến độ đồng  nhất  ta sử dụng biện pháp sắc ký .

Câu 6, Phân ngành trong CNSH?

CNSH là ngành đa lĩnh vực , được xây dựng trên cơ sở nhiều ngành khoa học:sinh học,vi sinh vật học,hóa sinh học, sinh học học phân tử,di truyền học, hóa học và các quá trình kỹ thuật

KHOA HỌC CƠ BẢN

Hóa sinh học

Vi sinh vật học

Sinh học phân tử

KHOA HỌC VỀ CÔNG NGHÊ CNSH

_CN vi sinh vật

_CN enzim

_CN tế bào

_CN gen

Ví dụ :CN vi sinh  vật là một trong những ngành quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.Trong những năm gần đây , ngành này phát triển cực kì nhanh chóng,những thành tựu về nghiên cứu các sản phẩm từ vi sinh vật vô cùng to lớn.

Các ngành công nghệ sinh tổng hợp từ vi sinh vật bao gồm:protein ,các axit amin,axit hữu cơ,vitamin,enzim ,các chất kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng.

Câu 7,Chuyển hóa dịch bột sắn thành dịch đường

Oligoglucosyl fructoza được sản xuất từ sự kết hợp của tinh bột chuyển hoá với đường sacaroza bằng mối liên kết ỏ (1-4) glucozit, dưới tác dụng của enzim cyclodextrin glucosyltransferaza. Oligoglucosyl fructoza có công thức: [ỏ-D-glucopyranosyl-(1-4)]n -ỏ-D-glucopyranosyl-(1-2)-õ-D-fructofuranoside. Đặc điểm của sản phẩm là không có màu, trong, mặc dù chịu sự tác dụng của nhiệt độ với sự có mặt của protein hoặc peptit

 Bột sắn đem hồ hóa sau đó sử dụng enzim   a-amylase phân cắt tinh bột thành dextrin ( giai đoạn dextrin hóa).Sau  đó dextrin  ( đường hóa:) tiếp tục  thủy phân thành disaccharide và monosaccacharide. Cụ thể là maltose và glucose

Câu 8, Công nghệ nuôi cấy mô tế bào có ưu điểm gì?

_Con người đã thúc đẩy thực vật sinh sản nhanh gấp nhiều lần tốc độ vốn có trong tự nhiên

_Tạo ra hàng loạt cá thể mới giữ nguyên tính trạng của cơ thể mẹ

_Rút ngắn thời gian đưa  một giống mới vào sản xuất trên quy mô lớn

_Duy trì ,bảo quản được nhiều giống  cây trồng quý hiếm hoặc loại bỏ được nhiều  loại mầm bệnh( phục tráng giống).

_ Sử dụng kỹ thuật nuôi cấy và protoplast ( dung hợp tế bào trần)  đã thực hiện được việc chuyển các gen mong muốn vào cây trồng.

_ Thu nhận các chất trao đổi thứ cấp một cách ổn định ,độc lập ít phụ thuộc vào sản xuất thực vật ngoài tự nhiên

_Là phương pháp nghiên cứu hiệu quả nhất quá trình phát sinh hình thái ở nhiều loài thực vật.

_Mở ra những hướng mới trong nghiên cứu sinh lý và di truyền thực vật như cơ chế sinh tổng hợp các chất , sinh lý phân tử đột biến,sinh lý dinh dưỡng ở tế bào và nhiều vấn đề sinh học khác.