50 Bài tập thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật (2024) có đáp án

Thành tựu của công nghệ vi sinh vật

Kiến thức cần nhớ

1. Công nghệ vi sinh vật và một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

1.1. Công nghệ vi sinh vật

- Công nghệ vi sinh vật là ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong công nghiệp để sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người.

1.2. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn:

- Khả năng phân giải và tổng hợp các chất của vi sinh vật.

- Khả năng sinh trưởng nhanh của vi sinh vật.

- Khả năng sống trong môi trường khắc nghiệt của một số vi sinh vật.

1.3. Một số ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn

a. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe cộng đồng

- Nhiều chất có hoạt tính sinh học (kháng sinh, enzyme, các chất kích thích hoặc ức chế sinh trưởng,…) được sản xuất từ vi sinh vật dùng làm thuốc.

- Sử dụng vi sinh vật để sản xuất sinh khối làm chế phẩm hỗ trợ sức khỏe cho con người:

+ Sinh khối vi khuẩn Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Bifidobacterium bifidum,… dùng làm men vi sinh giúp tăng cường hệ miễn dịch và cân bằng hệ vi sinh vật đường đường ruột,…

+ Sinh khối của một số vi tảo được dùng để bồi bổ sức khỏe, chống lão hóa, làm đẹp da,…

b. Ứng dụng trong nông nghiệp

- Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học: Nhiều vi sinh vật được sử dụng làm chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học giúp ức chế hoặc tiêu diệt một số sinh vật gây hại cho cây trồng. Ví dụ: nấm Metarizum sp., Bovaria sp., vi khuẩn Bacillus thuringiensis,…

- Sản xuất phân bón sinh học: Một số vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong phân giải lân khó tan trong đất, tăng cường cố định đạm, hỗ trợ và kích thích sinh trưởng bộ rễ cây trồng như nấm Microrrhizae, vi khuẩn Rhizobium được ứng dụng trong các chế phẩm phân vi sinh sử dụng cho cây trồng.

c. Ứng dụng trong công nghiệp

- Các enzyme, các acid hữu cơ, các chất ức chế sinh trưởng do vi sinh vật tạo ra được sử dụng trong công nghiệp giấy, dệt nhuộm, giặt tẩy, thuộc gia,…

- Nấm men được sử dụng trong công nghiệp sản xuất ethanol sinh học.

- Một số vi khuẩn (vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic) được sử dụng để sản xuất các acid hữu cơ trong công nghiệp hóa chất.

d. Ứng dụng trong bảo vệ môi trường

Vi sinh vật được sử dụng trong các quy trình xử lí rác thải và nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp:

- Nhiều chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu (chế phẩm EM) đã được sản xuất, ứng dụng trong chuyển hóa rác thải hữu cơ thành phân bón hữu cơ, khí sinh học (biogas) và xử lí rác thải dạng rắn, nước thải dạng lỏng.

- Một số vi sinh vật hoặc chế phẩm enzyme sản xuất từ vi sinh vật được sử dụng trong quy trình xử lí khí thải.

e. Ứng dụng trong chế biến và bảo quản thực phẩm

- Các enzyme từ vi sinh vật được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Ví dụ: Enzyme amylase được dùng trong chế biến bánh kẹo, protease được dùng trong chế phẩm làm mềm thịt,…

- Sinh khối của một số vi sinh vật được sử dụng trực tiếp để lên men. Ví dụ: Nấm men được sử dụng trong sản xuất nước hoa quả lên men, bia, rượu và làm men bánh mì; một số vi khuẩn được sử dụng trong các quy trình chế biến sữa, làm phô mai, làm nước mắm, nước tương;…

- Lactic acid, acetic acid, ethanol và một số chất ức chế sinh trưởng (bacteriocin, diacetyl,…) do vi sinh vật sinh ra được dùng như các chất bảo quản trong chế biến thực phẩm.

2. Một số thành tựu và dự án điều tra sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật

2.1. Một số thành tựu của công nghệ vi sinh vật

- Vi sinh vật được sử dụng như các “nhà máy” sản xuất các chế phẩm sinh học như protein, kháng sinh, nhiên liệu sinh học,…

+ Sử dụng vi khuẩn Escherichia coli trong sản xuất insulin để điều trị bệnh tiểu đường.

+ Sử dụng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum trong sản xuất mì chính.

+ Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae trong sản xuất ethanol dùng làm nhiên liệu sinh học và sản xuất protein đơn bào làm thức ăn bổ sung.

+ Sử dụng nấm mốc Aspergillus niger trong sản xuất một số enzyme như amylase, protease để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi.

+ Trên 90 % các chất kháng sinh tự nhiên được sản xuất từ vi sinh vật, đặc biệt là từ xạ khuẩn và nấm. Ví dụ: kháng sinh penicillin được chiết xuất từ nấm Penicillium rubens, Penicillium chrysogenum; kháng sinh streptomycin được sản xuất từ xạ khuẩn Streptomyces griseus.

- Vi sinh vật còn được dùng để nhân nhanh các đoạn DNA tái tổ hợp trong các vector plasmid của vi khuẩn, sản xuất các đoạn DNA hoặc RNA làm vaccine thế hệ mới,…

- Nhóm vi sinh vật sống trong các điều kiện khắc nghiệt còn là nguồn cung cấp các chất có hoạt tính sinh học đặc biệt, phục vụ cho các ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và nghiên cứu công nghệ sinh học:

+ Các enzyme thủy phân tinh bột, lipid của các vi khuẩn ưa kiềm, chịu nhiệt được dùng trong công nghiệp giặt tẩy do các enzyme này có độ bền cao trong môi trường kiềm và nhiệt độ cao của quy trình giặt tẩy.

+ Enzyme Taq – polymerase của vi khuẩn ưa nhiệt Thermus aquaticus phân lập từ suối nước nóng, được dùng trong phản ứng PCR nhân đoạn DNA trong nghiên cứu công nghệ sinh học hoặc chẩn đoán bệnh nhờ khả năng bền ở nhiệt độ 90 – 99 ^oC.

2.2. Dự án điều tra sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật

Mục tiêu: Điều tra các sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật.

Chuẩn bị: Phiếu điều tra theo gợi ý như bảng 20.1 và thiết bị chụp ảnh.

Thực hiện:

- Đến khu trung tâm thương mại, các chợ ở nơi em sống tìm các sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật.

- Điền các thông tin: Tên sản phẩm, tên vi sinh vật sử dụng trong sản phẩm, lĩnh vực ứng dụng vào phiếu điều tra.

- Chụp ảnh các sản phẩm.

Báo cáo: Trình bày kết quả điều tra.

3. Ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng của công nghệ vi sinh vật

3.1. Một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng

- Các kiến thức về công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau như chế biến thực phẩm, chăn nuôi, trồng trọt, y – dược học, môi trường, hóa chất,…:

- Một số vị trí việc làm trong ngành Công nghệ vi sinh vật:

- Trong tương lai, do sự mở rộng ứng dụng của công nghệ vi sinh vật vào các lĩnh vực của đời sống, các vị trí việc làm liên quan đến công nghệ vi sinh vật như kĩ sư, kĩ thuật viên, nghiên cứu viên trong các lĩnh vực đó ngày càng phát triển.

3.2. Triển vọng của ngành Công nghệ vi sinh vật

- Công nghệ vi sinh vật trong tương lai là ngành công nghệ giao thoa của nhiều ngành khác nhau: công nghệ gene, tin sinh học, tự động hóa và trí tuệ nhân tạo.

- Hướng phát triển của công nghệ vi sinh vật trong tương lai:

(1) chỉnh sửa, tạo đột biến định hướng các gene trong tế bào vi sinh vật;

(2) tìm kiếm và khai thác các nguồn gene vi sinh vật;

(3) thiết lập các hệ thống lên men lớn, tự động, liên tục và đồng bộ với công nghệ thu hồi;

(4) xây dựng các giải pháp phân tích vi sinh vật tự động trong công nghiệp, nông nghiệp và xử lí môi trường.

Bài tập tự luyện

Bài 1: Quan sát các công đoạn sản xuất phô mai trong một nhà máy (hình 20.1) và cho biết vi sinh vật được sử dụng trong công đoạn nào? Đó là nhóm vi sinh vật gì?

Hướng dẫn giải:

Các nhóm vi khuẩn sử dụng và vai trò của chúng trong quá trình lên men:

- Nhóm vi khuẩn lactic: có vai trò tạo acid lactic trong quá trình lên men góp phần gây đông tụ sữa và tạo độ chua cho khối đông.

- Nấm mốc: có vai trò làm chín tới và tạo hương vị đặc trưng, góp phần cho việc trung hòa pH của sản phẩm.

- Nhóm vi khuẩn propionic: có vai trò trong quá trình ủ chín trong một số loại phô mai và tạo những lỗ hổng trong cấu trúc một số phố mai cứng, góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho sản phẩm.

Trả lời:

Vi sinh vật được sử dụng trong tất cả các giai đoạn. Các nhóm vi sinh vật được sử dụng là nhóm vi khuẩn lactic, nấm mốc, nhóm vi khuẩn propionic.

Bài 2: Có thể sử dụng tế bào vi sinh vật như một “nhà máy” thực hiện đầy đủ các công đoạn khác nhau trong quy trình sản xuất sản phẩm phục vụ con người được không?

Trả lời:

Vi sinh vật có khả năng sinh trưởng nhanh, trao đổi chất mạnh mẽ và có thể chuyển hóa thành các sản phẩm mong muốn nên có thể sử dụng như một "nhà máy" thực hiện đầy đủ các công đoạn khác nhau trong quy trình sản xuất sản phẩm phục vụ con người.

Bài 3: Nêu các cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn.

Hướng dẫn giải:

Vì sinh vật có thể sinh trường nhanhmm có khả năng phân giải và tổng hợp các chất hữu cơ nên con người khai thác hoạt động sống của vi sinh vật để ứng dụng vào các lĩnh vực thực tiễn.

Trả lời:

Các cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn:

- Khả năng phân giải và các chất hữu cơ, chuyển hóa các chất vô cơ tạo ra nhiều sản phẩm hữu ích cho con người.

- Khả năng sinh trưởng nhanh, một số vi sinh vật có thể sống trong môi trường khắc nghiệt.

Bài 4: Em hãy tìm hiểu thông tin trên internet và cho biết tảo xoắn Arthrospira platensis có chứa các hoạt chất sinh học có giá trị gì. Vì sao chúng được dùng làm thực phẩm chức năng chống lão hoá và làm trẻ da?

Hướng dẫn giải:

Thành phần của tảo xoắn Arthrospira Platensis gồm: Protein (55-77%); polysaccharide (10-20%); acid béo không bão hòa (7-15%); khoáng chất (5-10%); chất chống oxy hóa thuộc nhóm Phycocyanin, Sulfolipid.

Trả lời:

- Trong tảo xoắn có chứa nhiều hoạt chất sinh học có giá trị về cả dinh dưỡng như protein (cao gấp 3 lần thịt bò), vitamin, khoáng chất và các chất chống oxy hóa như Phycocyanin.

- Các chất chống lão hóa như β-caroten, vitamin E, axít γ-linoleic,... có khả năng loại bỏ các gốc tự do thông qua tác dụng chống oxy hóa, làm chậm sự lão hóa của tế bào, duy trì tính đàn hồi của da, giúp da căng bóng, mịn màng nên được dùng làm thực phẩm chức năng chống lão hóa và làm trẻ da.

Bài 5: Kể tên một số chế phẩm vi sinh vật dùng trong chăn nuôi, trồng trọt mà em biết.

Trả lời:

- Chế phẩm E.M: dùng để kích thích sự nảy mầm, tăng khả năng quang hợp và hấp thu chất dinh dưỡng ở cây trồng; kích thích hệ tiêu hóa, tăng sức đề kháng và chống chịu với bệnh tật ở vật nuôi.

- Chế phẩm Biomix 2, Emuniv dùng để xử lý nước thải chăn nuôi.

- Thuốc trừ sâu sinh học Bt (Bacillus thuringiensis) được dùng để tiêu diệt các loại sâu hại như sâu cuốn lá, sâu đo,....

- Thuốc trừ sâu NPV (Nucleopolyhedrosis Virus) được dùng để tiêu diệt sâu xanh da láng trên các cây bông, đậu,....

Bài 6: Việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân hữu cơ dựa trên cơ sở khoa học nào?

Hướng dẫn giải:

Con người ứng dụng vi sinh vật để tạo ra các chế phẩm vi sinh học giúp tiêu diệt vi sinh vật có hại trong chăn nuôi và trồng trọt, hỗ trợ cung cấp dinh dưỡng cho các loại cây trồng.

Trả lời:

Một số vi sinh vật có khả năng ức chế, tiêu diệt các loại vi sinh vật gây hại cho cây trồng; một số vi sinh vật khác có khả năng cố định đạm, kích thích sự phát triển của bộ rễ nên được sử dụng trong sản xuất phân hữu cơ.

Bài 7: Quan sát hình 20.4 và cho biết nguyên liệu đầu vào và sản phẩm đầu ra của ngành công nghiệp sản xuất ethanol sinh học. Hãy kể tên những sản phẩm của ngành công nghiệp sản xuất ethanol sinh học trên thị trường hiện nay mà em biết.

Hướng dẫn giải:

Quan sát hình 20.4 và đưa ra nhận xét.

Trả lời:

- Nguyên liệu đầu vào: Đường mía, tinh bột ngô, sinh khối thực vật, phụ phẩm của trồng trọt.

- Nguyên liệu đầu ra: Xăng sinh học

- Một số sản phẩm của ngành công nghiệp sản xuất ethanol sinh học: Xăng sinh học E5, diesel sinh học, khí sinh học

Bài 8: Quan sát hình 20.5 và cho biết nguyên liệu đầu vào và sản phẩm đầu ra của ngành công nghiệp sản xuất khí sinh học (biogas). Sản phẩm của ngành công nghiệp sản xuất khí sinh học được ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

Hướng dẫn giải:

Quan sát hình 20.4 và đưa ra nhận xét.

Trả lời:

- Nguyên liệu đầu vào: Rác thải hữu cơ; phân, nước thải chăn nuôi; sinh khối thực vật, phụ phẩm của trồng trọt.

- Sản phẩm đầu ra: Khí sinh học, phân bón hữu cơ, năng lượng điện.

- Các lĩnh vực sử dụng sản phẩm của ngành công nghiệp sản xuất khí sinh học: trồng trọt, nhiệt – điện.

Bài 9: Ở một số vùng nông thôn Việt Nam, người ta cũng sản xuất khí sinh học (biogas) tại các hộ nông dân. Tìm kiếm thông tin và cho biết nông dân ta đã tận dụng những phế phụ phẩm nông nghiệp nào để sản xuất khí sinh học và dùng sản phẩm khí sinh học đó cho những mục đích gì?

Hướng dẫn giải:

- Phế phẩm nông nghiệp là chất thải phát sinh trong quá trình hoạt động nông nghiệp bao gồm các phụ phẩm trồng trọt, chăn nuôi, lâm nghiệp, thủy sản.

- Phế phẩm nông nghiệp được sử dụng ở các vùng nông thôn chủ yếu để tạo ra nguồn khí sinh học phục vụ trong cuộc sống ở các gia đình nông thôn.

Trả lời:

- Những phế phụ phẩm nông nghiệp để sản xuất khí sinh học:

+ Phế phẩm từ lúa gạo: Rơm rạ, vỏ trấu

+ Phế phẩm từ ngô: Lõi ngô, bẹ ngô, thân và lá ngô

+ Phế phẩm từ các loại cây nông nghiệp khác như mía, cà phê, lạc, đậu tương, dừa,...

+ Phế phẩm chăn nuôi: Nước thải từ chăn nuôi gia súc, gia cầm, lông động vật.

- Sản phẩm khí sinh học được nông dân sử dụng chủ yếu là khí đốt khi nấu ăn, sưởi ấm; dùng để làm phân bón sinh học cho cây trồng và một số nông dân còn dùng để cung cấp một phần điện cho sinh hoạt của gia đình.

Bài 10: Việc ứng dụng vi sinh vật để sản xuất nước tương, nước mắm dựa trên cơ sở khoa học nào?

Hướng dẫn giải:

Sản xuất nước mắm, nước tương là quá trình chuyển hóa của vi sinh vật từ protein có trong cá, đậu tương thành các amino acid.

Trả lời:

Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật để sản xuất nước tương, nước mắm là khả năng phân giải protein thành các amino acid

Bài 11: Kể tên một số sản phẩm thực phẩm ứng dụng công nghệ vi sinh vật mà em biết?

Hướng dẫn giải:

Vi sinh vật được sử dụng trong một số loài thực phẩm như bánh mì, đồ uống có cồn, sữa chua, bánh kẹo,...

Trả lời:

Một số thực phẩm ứng dụng công nghệ vi sinh vật: Bánh mì, đồ uống có cồn (dùng nấm men); sữa chua, phô mai, các loại rau, củ, quả muối chua (dùng vi khuẩn lactic), bánh kẹo (dùng vi khuẩn tiết amylase) ,...

Bài 12: Vì sao vi sinh vật được sử dụng như những “nhà máy” để sản xuất các protein, DNA, RNA và các sản phẩm khác?

Hướng dẫn giải:

Vi sinh vật có khả năng sinh trưởng nhanh, trao đổi chất mạnh mẽ nên được ứng dụng trong công nghệ sản xuất protein, DNA, RNA và các sản phẩm khác.

Trả lời:

Vi sinh vật có khả năng trao đổi chất mạnh mẽ, sinh trưởng nhanh và hệ gene của chúng đã được nghiên cứu kĩ giúp dễ dàng điều khiến các hoạt động trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng. Vì thế, chúng được sử dụng như các “nhà máy" protein, DNA, RNA và các sản phẩm khác.

Bài 13: Để sản xuất các enzyme hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao thì cần sử dụng nhóm vi sinh vật nào? Vì sao?

Hướng dẫn giải:

Nhóm vi sinh vật sống trong các điều kiện cực đoan (nhiệt độ và áp suất rất cao hoặc rất thấp, độ mặn cao, môi trường acid hoặc kiềm mạnh,...) được ứng dụng ở các nghiên cứu công nghệ sinh học trong điều kiện cực đoan.

Trả lời:

Để sản xuất các enzyme có thể hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao thì sử dụng các vi sinh vật có khả năng ưa nhiệt (ví dụ vi khuẩn ưa nhiệt Thermus aquaticus) vì chúng có thể hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao.

Bài 14: Quan sát hình 20.7:

a) Cho biết người hoạt động trong lĩnh vực công nghệ vi sinh vật có thể làm việc trong các cơ quan, đơn vị nào?

b) Công nghệ vi sinh vật hiện nay đang cung cấp những sản phẩm gì cho phát triển kinh tế, xã hội ở Việt Nam?

c) Các sản phẩm của công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong các lĩnh vực nào?

Hướng dẫn giải:

Quan sát hình 20.7 và đưa ra nhận xét

Trả lời:

a) Người hoạt động trong lĩnh vực công nghệ vi sinh vật có thể làm việc trong các cơ quan, đơn vị: Quản lý nhà nước về các lĩnh vực nông nghiệp, công nghệ, tài nguyên và môi trường,...; viện nghiên cứu; các nhà máy

b) Công nghệ vi sinh vật hiện nay đang cung cấp:

- Các sản phẩm chế biến thực phẩm như các sản phẩm lên men, đồ uống có cồn,....

- Nguyên liệu cho chăn nuôi: các phụ gia cho thức ăn chăn nuôi, men vi sinh và các loại thuốc trong chăn nuôi.

- Nguyên liệu cho trồng trọt: phân bón hữu cơ, chế phẩm sinh học.

- Các loại thuốc, vaccine, men vi sinh cho con người.

- Các chế phẩm vi sinh xử lý nước thải, khí thải, phụ phẩm nông nghiệp.

- Các loại hóa chất, chế phẩm vi sinh cho các ngành công nghiệp.

c) Các sản phẩm của công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong các lĩnh vực: chế biến thực phẩm, chăn nuôi, trồng trọt, y – dược học, môi trường, hóa chất và một số ngành công nghiệp.

Bài 15: Dựa vào bảng 20.2 để liệt kê một số vị trí việc làm trong ngành Công nghệ vi sinh vật và hoàn thành các cột trong bảng 20.3.

Hướng dẫn giải:

Quan sát các thông tin trong bảng 20.2 và điền các thông tin vào bảng 20.3

Trả lời:

Bảng 20.3. Yêu cầu cho các vị trí việc làm liên quan đến ngành công nghệ vi sinh vật

Bài 16: Kể tên các hướng phát triển của công nghệ vi sinh vật trong tương lai.

Hướng dẫn giải:

Công nghệ vi sinh vật trong tương lai là ngành công nghệ giao thoa của nhiều ngành khác nhau: công nghệ gene, tin sinh học, tự động hoá và trí tuệ nhân tạo.

Trả lời:

Trong tương lai, công nghệ vi sinh vật hướng đến: (1) chỉnh sửa, tạo đột biến định hướng các gene trong tế bào vi sinh vật; (2) tìm kiếm và khai thác các nguồn gene vi sinh vật; (3) thiết lập các hệ thống lên men lớn, tự động, liên tục và đồng bộ với công nghệ thu hồi; (4) xây dựng các giải pháp phân tích vi sinh vật tự động trong công nghiệp, nông nghiệp và xử lý môi trường.

Xem thêm các dạng bài tập chi tiết khác:

50 Bài tập sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Khái quát về vi sinh vật (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật (2024) có đáp án chi tiết nhất

50 Bài tập vai trò và ứng dụng của vi sinh vật (2024) có đáp án chi tiết nhất