Các lĩnh vực ứng dụng Công nghệ sinh học trong thực tiễn

Các lĩnh vực ứng dụng Công nghệ sinh học

Các lĩnh vực ứng dụng của Công nghệ sinh học

Bạn đang xem: nêu những ứng dụng của công nghệ sinh học trong sản xuất giống cây trồng nông lâm nghiệp

Dựa trên các lĩnh vực kinh tế xã hội, Công nghệ sinh học có thể được chia thành các phân khúc như:

Công nghệ sinh học trong nông nghiệp
Công nghệ sinh học trong thủy sản
Công nghệ sinh học trong y học
Công nghệ sinh học trong chế biến thực phẩm
Công nghệ sinh học trong bảo vệ môi trường
năng lượng công nghệ sinh học
công nghệ sinh học trong Hóa học và Vật liệu.

Công nghệ sinh học trong nông nghiệp

Công nghệ sinh học là lĩnh vực công nghệ sinh học có nhiều đóng góp trong việc cải tạo giống cây trồng, phát triển kỹ thuật canh tác mới, nghiên cứu quá trình cố định đạm ở cây không họ đậu, v.v.

Công nghệ sinh học trong cải tiến và nhân nhanh giống cây trồng. Lĩnh vực này có 4 ứng dụng chính: Ứng dụng kỹ thuật chọn lọc dòng tế bào soma, nhân giống in vitro (nhân trong ống nghiệm ).

Cố định đạm và chuyển gen nif . Sử dụng kỹ thuật di truyền để phân lập gen nif từ sinh vật cố định đạm đến cây trồng quan trọng như lúa, ngô là mô hình lý tưởng cho các nhà chọn tạo giống.

Các phương pháp canh tác mới, bao gồm: Phương pháp màng dinh dưỡng, hệ thống thủy canh.

Công nghệ sinh học trong chăn nuôi, bao gồm: Kỹ thuật cấy truyền phôi, chế phẩm phòng bệnh cho vật nuôi...

Công nghệ sinh học trong Y Dược

Nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ sinh học đã được ứng dụng thành công trong Tiệm thuốc , đặc biệt là trong sản xuất thuốc và chẩn đoán bệnh.

Trong những năm gần đây, ứng dụng mạnh mẽ nhất của công nghệ gen trong y tế là sản xuất kháng sinh, vắc xin, kháng thể đơn dòng và protein có hoạt tính sinh học. Hiện nay, việc nghiên cứu tìm ra các loại kháng sinh mới tăng mạnh do hiện tượng vi sinh vật kháng lại tác dụng của kháng sinh ngày càng nhiều.

Phạm vi ứng dụng của kháng thể đơn dòng trong ngành y tế ngày càng cao như phân tích miễn dịch, định vị khối u, phát hiện một số loại protein tham gia hình thành khối u, xác định sự có mặt của các loại vi khuẩn,… giúp bác sĩ xác định bệnh nhanh chóng và chính xác.

Kháng thể đơn dòng là nhóm các phân tử kháng thể giống hệt nhau về mặt cấu trúc và thể chất. Kháng thể đơn dòng được tạo ra bằng cách lai các tế bào lympho trong hệ thống miễn dịch của động vật hoặc người với tế bào ung thư. Một số giống lai có khả năng tạo ra kháng thể đặc hiệu với kháng nguyên. Chọn giống lai nhân lên và tạo ra kháng thể đơn dòng. Các tế bào lai có khả năng sinh sôi nảy nở vĩnh viễn trong môi trường nuôi cấy, một đặc tính thu được từ các tế bào ung thư.

Nhờ công nghệ sử dụng DNA tái tổ hợp, người ta có thể sản xuất một số loại protein có hoạt tính sinh học dùng để chữa bệnh như insulin chữa bệnh tiểu đường, interferon chữa bệnh ung thư, hormone tăng trưởng ở người. Bản chất của công nghệ này là thay đổi bộ máy di truyền của tế bào vi sinh vật bằng cách đưa vào gen mã hóa một loại protein cụ thể và khiến nó hoạt động để tạo ra một lượng lớn protein mà con người cần.

Công nghệ sinh học trong chế biến thực phẩm

Công nghệ lên men là một lĩnh vực quan trọng trong sản xuất thực phẩm. Việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng lên men tốt, hiệu suất cao là rất cần thiết. Các nghiên cứu sử dụng công nghệ gen cho công nghệ lên men chủ yếu đi theo hai hướng chính:

Xem thêm: ch3cooch ch2 + h2o

Phân tích gen của vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men, xác định các gen mã hóa các tính trạng mong muốn để tạo ra năng suất và chất lượng sản phẩm lên men.
Tạo vi sinh vật chuyển gen cho quá trình lên men. Chẳng hạn trong sản xuất rượu, ngày nay người ta đã sử dụng các chủng vi sinh vật có khả năng tạo rượu cao, hương vị thơm ngon. Hầu hết các chủng đó được nghiên cứu, chọn lọc và nhân giống bằng công nghệ di truyền.

Để sản xuất rượu vang, trước đây người ta phải sử dụng hai loại vi sinh vật: Saccharomyces cerevisiae để tạo nên nồng độ cồn của quá trình lên men và sau đó, sử dụng Leuconostoc trong quá trình lên men thứ cấp trong kho, nhằm nâng cao chất lượng rượu vang. Ngày nay, người ta tiến tới sử dụng một chủng vi sinh vật chuyển gen để thực hiện cả hai quá trình.

Đối với các sản phẩm lên men từ sữa như phomai, sữa chua, trước đây người ta thường sử dụng các vi sinh vật có sẵn tự nhiên trong sữa để lên men. Do đó khó kiểm soát quá trình lên men và hiệu quả không cao. Ngày nay người ta đã tạo ra được các chủng mới có đặc tính xác định và điều khiển được quá trình lên men theo hướng mong muốn. Bằng công nghệ vi sinh vật, công nghệ gen, người ta đã tạo ra các chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp các enzym chịu nhiệt, chịu axit và chịu kiềm để sản xuất enzim. Enzyme λ-amylase chịu nhiệt đã và đang được sử dụng rộng rãi để sản xuất malt và glucose từ tinh bột. Trước đây, trong ngành thực phẩm, nghiên cứu công nghệ sinh học chủ yếu được sử dụng để hoàn thiện các quy trình công nghệ lên men truyền thống. Hiện nay, nghiên cứu công nghệ sinh học chủ yếu liên quan đến việc tạo ra các giống mới có năng suất sinh học cao và ứng dụng chúng vào các công nghệ lên men hiện đại, trong sản xuất và chế biến các loại gạo. các sản phẩm sau:

Ngành sữa, Công nghệ sinh học trong chế biến tinh bột, Sản xuất đồ uống lên men như bia, rượu, rượu chưng cất...
Sản phẩm có chứa các loại đạm như: đạm nguyên sinh, đạm từ vi khuẩn lam và vi tảo.
Sản xuất các chất điều vị thực phẩm như: axit xitric, axit amin, vitamin và màu thực phẩm, chất tạo ngọt thực phẩm, keo dán thực phẩm...
Chế biến rau củ.

Công nghệ sinh học Bảo vệ môi trường

Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, nhân loại phải bắt đầu tìm cách giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường bằng các biện pháp khác nhau. Trong đó, các biện pháp công nghệ sinh học ngày càng chứng tỏ tính ưu việt hơn các biện pháp khác. Nhìn chung, hiện nay, vấn đề bảo vệ môi trường được giải quyết theo các hướng sau:

Phân hủy các chất độc vô cơ và hữu cơ; Khôi phục chu trình chuyển hóa C, N, P và S trong tự nhiên; Thu được các sản phẩm có giá trị dưới dạng nhiên liệu hoặc hợp chất hữu cơ.
Xử lý chất thải như: xử lý sinh học hiếu khí, xử lý bằng lên men phân hủy kị khí.
Thu được các chất hữu ích từ quá trình lên men kỵ khí như: xử lý các loại nước thải và tái sử dụng để phục vụ cho các ngành công nghiệp nặng.
Xử lý chất thải công nghiệp như: Xử lý chất thải ngành chế biến sữa, xử lý chất thải ngành dệt nhuộm.
Sử dụng vi sinh ăn dầu để xử lý ‎ thông báo sự cố tràn dầu hoặc ô nhiễm dầu.

năng lượng công nghệ sinh học

Sử dụng công nghệ sinh học trong cung cấp năng lượng:

Thay thế nguyên liệu thô cổ sinh bằng các nguồn tái tạo. Nguồn nguyên liệu tái tạo như phụ phẩm nông lâm nghiệp tương đối rẻ, có thể sử dụng thay dầu mỏ, có lợi cho môi trường.
Thay thế các quá trình phi sinh học truyền thống bằng các hệ thống sinh học như tế bào hoặc enzyme thực hiện phản ứng hoặc chất xúc tác.
Nhà máy có thể là nhà máy sản xuất các chất hóa học như axit lactic, lysine và axit xitric… và nhà máy sản xuất chất dẻo.
Nâng cao hiệu suất quang hợp: Cây có hiệu suất quang hợp khoảng 0,5-2%. Phương pháp chọn tạo giống cây trồng có hiệu suất quang hợp cao được thực hiện theo hướng: điều khiển cây sinh trưởng nhanh, nghiên cứu các phương pháp khảo nghiệm nhanh để phát hiện các dòng có hiệu suất quang hợp cao. Trên cơ sở đó, điều khiển hệ gen thực vật theo hướng tăng cường quang hợp.
Tăng năng suất cây trồng và cây lâm nghiệp: Bằng các biện pháp nhân giống khác nhau, tạo ra các loại cây trồng có năng suất cao trong thời gian ngắn nhờ các đặc tính tốt.

Công nghệ sinh học trong hóa học

Trong thế kỷ 20, con người đã khai thác một lượng rất nhỏ tài nguyên thực vật để sản xuất một số hóa chất. Trong thế kỷ 21, con người sẽ áp dụng các quy trình khoa học công nghệ phù hợp để phát triển mạnh hóa học xanh, phù hợp với tự nhiên và an toàn với môi trường.