Bài 22: Vai trò và ứng dụng của vi sinh vật

Hướng dẫn giải

Một số ví dụ về vai trò của vi sinh vật trong đời sống hằng ngày:

- Phân giải các chất thải và xác sinh vật thành chất khoáng, đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, làm giàu chất dinh dưỡng cho đất.

- Vi sinh vật tự dưỡng tạo ra O2 và chất dinh dưỡng cung cấp cho các sinh vật dị dưỡng.

- Phân giải các chất thải, đặc biệt là các chất thải độc hại như: nhựa, hóa chất nhân tạo, chất phóng xạ giúp làm giảm ô nhiễm môi trường.

- Cộng sinh trong cơ thể người giúp tăng cường miễn dịch, tiêu hóa; tổng hợp một số vitamin, amino acid không thay thế,…

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Một số ví dụ minh họa về vai trò của vi sinh vật đối với tự nhiên:

Vai trò đối với tự nhiên	Ví dụ minh họa
- Phân giải các chất thải và xác vi sinh vật thành chất khoáng, đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, làm giàu chất dinh dưỡng cho đất.	- Các vi khuẩn phân giải xác động thực vật vừa giúp làm sạch môi trường tự nhiên vừa giúp cung cấp chất dinh dưỡng cho đất.
- Vi sinh vật tự dưỡng tạo ra O2 và chất dinh dưỡng cung cấp cho các sinh vật dị dưỡng.	- Vi khuẩn lam quang hợp tạo ra O2 cho khí quyển và làm nguồn thức ăn cho cá.
- Cộng sinh với nhiều loài sinh vật, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của các loài đó trong tự nhiên.	- Trong ruột mối có nhiều trùng roi cộng sinh, trùng roi tiết enzyme giúp mối có khả năng tiêu hóa cellulose để sinh trưởng và phát triển.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Một số sản phẩm từ vi sinh vật phục vụ cho đời sống con người mà em biết:

- Quá trình phân giải vi sinh vật được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm như nước tương, xì dầu, nước mắm.

- Dùng nấm men để sản xuất rượu, bia.

- Sữa chua được lên men từ vi khuẩn lactic.

- Thuốc kháng sinh, vaccine, các amino acid, protein đơn bào, hormone,…

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

- Em không đồng ý với ý kiến của bạn.

- Giải thích: Không phải vi sinh vật nào cũng có hại, có những vi sinh vật có lợi ví dụ như cộng sinh trong cơ thể người để tăng cường miễn dịch tiêu hóa; tổng hợp một số vitamin, amino acid; sử dụng trong chế biến thực phẩm, sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin;… hay vi sinh vật tiến hành phân hủy xác động thực vật để trả lại chất sinh dưỡng cho đất và làm sạch môi trường;… Do đó, đối với vi sinh vật có hại thì tìm cách kìm hãm và tiêu diệt nhưng đối với vi sinh vật có lợi cần tìm cách tạo điều kiện cho chúng phát triển hợp lí.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn dựa trên các đặc điểm sinh học như: kích thước hiển vi, sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh, hình thức dinh dưỡng đa dạng, quá trình tổng hợp và phân giải các chất tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng hoặc có ý nghĩa lớn trong đời sống con người.

- Kích thước hiển vi: Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé và chỉ quan sát dưới kính hiển vi.

- Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh: Do kích thước nhỏ nên tỉ lệ diện tích/thể tích (S/V) cơ thể ở sinh vật lớn, làm tăng tốc độ trao đổi chất và sinh trưởng.  Kích thước nhỏ còn có lợi trong việc nuôi cấy, lưu trữ và nghiên cứu vi sinh vật (một số lượng rất lớn tế bào có thể được nuôi cấy chỉ trong một khoảng không gian nhỏ).

- Tổng hợp và phân giải các chất nhanh: Sử dụng vi sinh vật trong công nghiệp và nghiên cứu có thể thu được sản lượng rất lớn trong một khoảng thời gian ngắn.

- Đa dạng về di truyền: Do tốc độ sinh sản nhanh, tốc độ đột biến lớn, khả năng tái tổ hợp di truyền và lịch sử tiến hóa lâu dài nên vi sinh vật có sự đa dạng di truyền lớn.

- Phổ sinh thái và dinh dưỡng rộng: Sự đa dạng về hình thái và dinh dưỡng của vi sinh vật dẫn đến sự đa dạng về hình thái, cấu trúc tế bào, thành phần cấu trúc protein và enzyme cũng như các sản phẩm chuyển hóa thứ cấp, từ đó có rất nhiều tiềm năng có thể ứng dụng vào thực tiễn.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

• Công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, chế biến thực phẩm, y dược, xử lí chất thải, sản xuất bột giặt và công nghiệp thuộc da,…

• Ví dụ minh họa cho ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong các lĩnh vực:

- Ví dụ trong nông nghiệp:

+ Dựa vào khả năng cố định N2 trong không khí của vi sinh vật để sản xuất phân bón vi sinh giúp tăng năng suất cho cây trồng, cải tạo đất,…

+ Dựa vào khả năng ức chế sự phát triển của sâu, bệnh gây hại cho cây trồng để sản xuất ra thuốc trừ sâu vi sinh thay cho thuốc trừ sâu hóa học vừa có thể diệt trừ sâu, bệnh hại hiệu quả vừa tránh tồn dư thuốc hóa học gây độc cho con người và vật nuôi.

- Ví dụ trong chế biến thực phẩm:

+ Sử dụng vi khuẩn Saccharomyces cerevisiae để lên men tạo rượu, bia, bánh mì.

+ Sử dụng vi khuẩn lactic để lên men tạo sữa chua và pho mát.

- Ví dụ trong y dược:

+ Các sản phẩm được tạo ra từ công nghệ tái tổ hợp vi khuẩn và nấm men như insulin, hormone sinh trưởng, chất kích thích miễn dịch cytokine, chất kháng virus như interferon.

+ Vi sinh vật còn được ứng dụng trong việc chuẩn đoán các bệnh hiểm nghèo, ung thư, bệnh mới phát sinh.

- Ví dụ trong xử lí chất thải:

+ Sử dụng hệ vi sinh hiếu khí hoặc kị khí trong các bể xử lí sinh học để xử lí nước thải.

+ Sử dụng các vi sinh vật “ăn” dầu như Alcanivorax borkumensis để xử lí các sự cố tràn dầu trên biển.

+ Sử dụng các Archaea sinh methane để xử lí chất thải vật nuôi nhằm vừa tạo ra khí biogas làm chất đốt cho gia đình vừa tránh ô nhiễm môi trường và tạo ra phân bón hữu cơ cho cây trồng.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

- Việc ứng dụng VSV trong sản xuất nước tương, nước mắm dựa trên cơ sở khoa học là sự phân giải các chất của VSV cụ thể là protein.

- Trong làm tương và nước mắm, người ta không sử dụng cùng một loại vi sinh vật vì nguyên liệu chính để làm tương và nước nắm khác nhau:

+ Tương: nguyên liệu chính là đậu nành chứa prôtêin thực vật.

+ Nước mắm: nguyên liệu chính là cá chứa prôtêin động vật.

Do đó cần các nhóm vi sinh vật khác nhau để phân giải prôtêin thực vật và động vật tạo thành tương và nước mắm: đạm trong tương từ đậu nành; đạm trong mắm từ cá.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Đóng vai trò then chốt trong công nghệ vi sinh vật là công nghệ lên men và công nghệ thu hồi sản phẩm:

- Công nghệ lên men:

+ Thức ăn chăn nuôi

+ Bia, rượu, sữa chua,…

- Công nghệ thu hồi sản phẩm:

+ Thuốc bảo vệ thực vật sinh học (Bacillus thuringiensis - Bt)

+ Thuốc kháng sinh, vaccine

+ Chế phẩm xử lí chất thải rắn và nước thải.

+ Phân vi sinh.

+ Acid và dung môi hữu cơ,…

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

• Triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai:

- Công nghệ vi sinh vật đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Sự kết hợp giữa công nghệ vi sinh hiện đại, công nghệ nano, công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo từ đó mở ra mô hình mới và trở thành xu thế trong tương lai.

- Nghiên cứu hệ vi sinh vật Trái Đất và nghiên cứu hệ vi sinh vật con người mở ra nhiều ứng dụng mới có giá trị to lớn đối với mọi mặt của đời sống con người như từ loại vi khuẩn có thể sản sinh ra điện năng hay xử lí vết nứt bê tông cho các công trình xây dựng bằng vi sinh vật.

• Một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng phát triển của ngành nghề đó:

- Ngành công nghiệp thực phẩm chuyên nghiên cứu và sản xuất các loại rượu, bia, các sản phẩm lên men từ sữa,…

- Ngành công nghiệp dược phẩm chuyên nghiên cứu và sản xuất các loại kháng sinh, kháng thể đơn dòng, vaccine, enzyme,…

- Lĩnh vực y tế với các phòng xét nghiệm vi sinh giúp chẩn đoán bệnh, các trung tâm dịch tễ,…

- Lĩnh vực môi trường với các trung tâm xử lí ô nhiễm môi trường, tái tạo năng lượng.

→ Sự phát triển của các ngành nghề trên mở ra cơ hội nghề nghiệp cho nhiều người. Kĩ sư chế biến thực phẩm, dược sĩ, nhân viên xét nghiệm, kĩ sư môi trường, nhà dịch tễ học,… là những nghề thú vị và hứa hẹn nhiều cơ hội phát triển trong tương lai.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Các sinh vật nhân sơ mặc dù có kích thước nhỏ bé và cấu tạo đơn giản nhưng lại có vai trò “khổng lồ” đối với Trái Đất và sự sống vì:

- Tuy vi sinh vật nhân sơ có kích thước nhỏ nên tỉ lệ giữa diện tích bề mặt tế bào và thể tích của tế bào (tỉ lệ S/V) sẽ lớn, giúp tế bào trao đổi chất với môi trường một cách nhanh chóng làm cho tế bào sinh trưởng và sinh sản nhanh tạo ra số lượng vi sinh vật rất lớn.

- Nhờ các đặc điểm kích thước hiển vi, sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh, hình thức dinh dưỡng đa dạng, quá trình tổng hợp và phân giải các chất mà vi sinh vật có những vai trò đa dạng đối với Trái Đất và sự sống như phân giải chất thải, tự dưỡng tạo ra O2,…

(Trả lời bởi Minh Lệ)