Thayhienedu.com chia sẽ đến các em Lý Thuyết Sinh Học 10 thống nhất 1 bộ sách trên cả nước là Kết nối tri thức với cuộc sống.
LÝ THUYẾT MÔN SINH HỌC LỚP 10
BÀI 22: VAI TRÒ VÀ ỨNG
DỤNG CỦA VI SINH VẬT
I. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT
- Vai
trò đối với tự nhiên:
+ Phân
giải chất thải và xác sinh vật thành chất khoáng, đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất.
+ Vi
sinh vật tự dưỡng tạo ra O₂ và chất dinh dưỡng cho các sinh vật dị dưỡng.
+ Cộng
sinh với nhiều loài sinh vật, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của các loài
trong tự nhiên.
+ Phân
giải các chất thải độc hại (nhựa, hóa chất nhân tạo, chất phóng xạ) giúp làm sạch
môi trường.
- Vai
trò đối với con người:
+ Cộng
sinh trong cơ thể người giúp tăng cường miễn dịch, hỗ trợ tiêu hóa, tổng hợp
vitamin, amino acid không thay thế.
+ Sử
dụng trong chế biến thực phẩm, sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin trên quy mô
công nghiệp.
- Ví
dụ thực tế: Trong tự nhiên, các vi khuẩn hoại sinh trong đất
phân hủy xác lá cây rụng thành mùn giúp đất giàu dinh dưỡng, minh chứng cho vai
trò phân giải vật chất trong hệ sinh thái.
II. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT
1. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn
- Kích
thước hiển vi: Kích thước rất nhỏ (0,2 µm – 700 µm) giúp tỉ lệ diện tích bề mặt/thể
tích (S/V) lớn, tăng tốc độ trao đổi chất và sinh trưởng.
- Sinh
trưởng nhanh, sinh sản mạnh: Tốc độ trao đổi chất cực nhanh, có thể tổng hợp và
phân giải lượng lớn chất hữu cơ trong thời gian ngắn.
- Đa
dạng về di truyền: Khả năng biến dị và tái tổ hợp di truyền cao, dễ dàng tạo giống
mới.
- Phổ
sinh thái rộng: Sống được ở mọi môi trường, từ điều kiện tự nhiên đến môi trường
nuôi cấy công nghiệp.
- Ví
dụ thực tế: Vi khuẩn E. coli trong điều kiện tối ưu
có thể phân chia mỗi 20 phút/lần, minh chứng cho tốc độ sinh sản cực nhanh giúp
con người thu hoạch lượng lớn sinh khối trong thời gian ngắn.
2. Ứng dụng của công nghệ vi sinh vật
a. Trong nông
nghiệp
- Sản
xuất phân bón vi sinh: Chuyển hóa N₂ trong không khí thành NH₃ hoặc phân giải
chất hữu cơ thành chất khoáng giúp cây dễ hấp thụ.
- Sản
xuất thuốc bảo vệ thực vật sinh học: Ức chế hoặc tiêu diệt sâu bệnh hại mà
không gây độc hại cho môi trường.
- Ví
dụ thực tế: Việc sử dụng chế phẩm vi khuẩn Bacillus
thuringiensis (Bt) để phun lên cây trồng thay cho thuốc trừ sâu hóa học,
giúp diệt sâu hại hiệu quả mà không làm ô nhiễm nông sản.
b. Trong chế biến thực phẩm
- Ứng
dụng các quá trình lên men của vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm như: bánh mì,
bia, rượu, sữa chua, nước tương, nước mắm...
- Ví dụ thực tế:
Quá trình làm sữa chua: Vi khuẩn Lactobacillus casei lên men đường trong
sữa thành acid lactic, làm đông tụ protein sữa tạo nên độ dẻo và vị chua đặc
trưng.
c. Trong y dược
- Sản
xuất kháng sinh, vaccine, amino acid, protein đơn bào, hormone và các chế phẩm
probiotic.
- Ứng
dụng kĩ thuật PCR để chẩn đoán các bệnh hiểm nghèo, bệnh do virus
(coronavirus).
- Ví dụ thực tế:
Công nghệ tái tổ hợp vi khuẩn để sản xuất insulin nhân tạo chữa bệnh tiểu đường,
thay thế cho insulin chiết xuất từ động vật khan hiếm và đắt đỏ.
d. Trong xử lí chất thải
- Sử
dụng vi sinh vật hấp thụ và phân giải chất thải, kim loại nặng hoặc xử lí sự cố
tràn dầu.
- Ví dụ thực tế:
Sử dụng vi khuẩn Alcanivorax borkumensis để "ăn" dầu trong các
sự cố tràn dầu trên biển, giúp làm sạch đại dương.
III. MỘT SỐ THÀNH TỰU VÀ TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT TRONG TƯƠNG LAI
1. Một số thành tựu của công nghệ vi sinh vật
- Công
nghệ lên men: Sản xuất thực phẩm (rượu, bia, sữa chua) và thức ăn chăn nuôi.
- Công
nghệ thu hồi sản phẩm: Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật (Bt), thuốc kháng sinh,
vaccine, phân vi sinh và xử lí chất thải.
2. Triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai
- Kết
hợp với công nghệ nano, tin sinh học và trí tuệ nhân tạo (AI) để mở ra những hướng
nghiên cứu mới.
- Nghiên
cứu vi khuẩn có khả năng sản sinh năng lượng (điện năng) hoặc xử lí vết nứt bê
tông cho các công trình xây dựng.
- Ví dụ thực tế:
Vi khuẩn Shewanella oneidensis có khả năng chuyển hóa quá trình trao đổi
chất thành điện năng, mở ra triển vọng cho các nguồn pin sinh học sạch trong
tương lai.
3. Một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng phát triển của các ngành đó
- Các
ngành nghề liên quan: Công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, xử lí môi trường, chẩn
đoán xét nghiệm, dịch tễ học...
- Triển vọng: Mở ra cơ hội nghề nghiệp đa dạng với thu nhập cao và tính nhân văn, bảo vệ sức khỏe con người và hành tinh.