Cụng ngh sinh hc. - CNSH có thể hiểu đơn giản là công nghệ sử dụng các quá trình sinh học của các tế bào vi sinh vật, động vật và thực vật tạo ra thơng phẩm phục vụ lợi ích con ngời - ĐN:CNSH là quá trình sản xuất ở quy mô công nghiệp có sự tham gia của các tác nhân sinh học (ở mức độ cơ thể, tế bào, dới tế bào) dựa trên các thành tựu nổi bật của nhiều bộ môn khoa học, phục vụ cho việc tăng của cải vật chất của xã hội và bảo vệ lợi ích của con ngời - Ngi ta phõn CNSH ra hai loi: CNSH mi (new biotechnology) v CNSH c in (classical biotechnology). - Cụng ngh sinh hc c in xut hin trong lch s loi ngi rt sm, cú th cỏch õy 5.000-8.000 nm, thm chớ 10.000 nm.(kinh thỏnh cú ghi qui trỡnh lm gim, lm ru nho, lm da, ). - Cụng ngh sinh hc mi xut hin khi k thut di truyn ra i cú s tham gia ca nhng ging SV mi hoc cỏc sn phm ca chỳng c to ra bng k thut di truyn hin i (cụng ngh gen). - =>Cụng ngh sinh hc khụng phi l mt b mụn khoa hc nh toỏn, lý, hoỏ, . m l mt phm trự sn xut, nú ko nhng to ra ca ci vt cht, m cũn hng vo vic bo v v tng cng cht lng cuc sng con ngi. - Thc t, cụng ngh sinh hc mang tớnh ng dng, tuy nhiờn hng lot k thut ca cụng ngh sinh hc ang l nhng cụng c nghiờn cu khoa hc sinh hc v lm sỏng t cỏc c ch ca cỏc hin tng sng mc phõn t. - VN, Ngh nh s 18/CP ca Chớnh ph ngy 11/3/1994 v phỏt trin CNSH thỡ: Cụng ngh sinh hc l mt tp hp cỏc ngnh khoa hc (sinh hc phõn t, di truyn hc, vi sinh vt hc, sinh húa hc v cụng ngh hc) nhm to ra cỏc cụng ngh khai thỏc quy mụ cụng nghip cỏc hot ng sng ca vi sinh vt, t bo thc vt v ng vt. - Phõn loi: theo thi gian - - Cụng ngh sinh hc truyn thng (Traditional Biotechnology). - +1. Thc phm lờn men truyn thng - + 2. Cụng ngh lờn men vi sinh vt - + 3. Sn xut phõn bún v thuc tr sõu vi sinh vt - + 4.Sn xut sinh khi giu protein - + 5.Nhõn ging vụ tớnh bng nuụi cy mụ v t bo thc vt - -+ 6.Th tinh nhõn to - - Cụng ngh sinh hc hin i (Modern Biotechnology). - - + 1. Nghiờn cu genome (Genomics) - + 2. Nghiờn cu proteome (Proteomics) - + 3. Thc vt v ng vt chuyn gen (Transgenic Animal and Plant) - + 4. ng vt nhõn bn (Animal Cloning) - + 5. Chip gen (DNA chip) - + 6. Liu phỏp t bo v gen (Gen and Cell Therapy) - + 7. Cụng ngh sinh hc nano (Nanobiotechnology) - + 8. Tin sinh hc (Bioinformatics) - + 9. Hot cht sinh hc (Bioactive Compounds) - + 10. Protein bit dc (Therapeutic Protein) - vào các tác nhân sinh học tham gia vào quá trình công nghệ - - 1. Công nghệ sinh học thực vật (Plant Biotechnology) - - 2. Công nghệ sinh học động vật (Animal Biotechnology) - - 3. Công nghệ sinh học vi sinh vật (Microbial Biotechnology) - - 4. CNSH enzyme hay công nghệ enzyme (Enzyme Biotechnology) - - 5. CN protein (Protein Engineering) và công nghệ gen (Gen Engineering) - tùy vào đối tượng phục vụ của công nghệ sinh học - 1. - Công nghệ sinh học nông nghiệp (Biotechnology in Agriculture) - 2. - CNSH chế biến thực phẩm (Biotecnology in Food Processing) - 3. - Công nghệ sinh học y dược (Biotechnology in Medicine-Pharmaceutics) - 4. - Công nghệ sinh học môi trường (Environmental Biotechnology) - 5. - Công nghệ sinh học vật liệu (Material Biotechnology) - 6. - Công nghệ sinh học hóa học (Biotechnology in Chemical Production) - 7.- Công nghệ sinh học năng lượng (Biotechnology in Energy Production) . - Vị trí của công nghệ gen trong công nghệ sinh học - Cộng nghệ gen là ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng kĩ thuật gen để tạo các sản phẩm biến đổi gen theo yêu cầu mục đích của con người - Công nghệ gen là một mũi nhọn của công nghệ sinh học. - Ra đời: Năm 1972-1973 kỹ thuật gen ra đời, mở đầu cho một giai đoạn mới của cuộc cách mạng CNSH. Con người đã có khả năng vượt giới hạn tiến hoá, có thể chuyển các gen từ một loài này sang một loài khác, điều mà không thể thực hiện được bằng con đường chọn lọc tự nhiên. - Phát triển: Đến nay người ta đã giải mã bộ gen của mhiều sinh vật như bộ gen của vi khuẩn E. coli, của nhiều virus, của giun tròn, của cây lúa và đến năm 2003 về cơ bản đã giải mã được bộ gen người. - Trên cơ sở kỹ thuật gen các nhà khoa học đã tạo ra nhiều giống cây trồng có những đặc tính ưu việt như cây chống chịu hạn, chịu mặn, cây có năng suất cao góp phần là tăng giá trị kinh tế cho xã hội. Nhiều chủng vi sinh vật mới có khả năng tổng hợp enzym cao được tạo ra bằng công nghệ gen đã được sử dụng trong công nghiệp. - Sự hiểu biết một cách chi tiết về cấu tạo và vận hành của bộ gen cho phép con người có khả năng can thiệp một cách chính xác vào các quá trình sống để phục vụ lợi ích của mình. Những thành tựu của công nghệ gen luôn gắn với ứng dụng thực tiễn nhằm phục vụ lợi ích của con người. - Tóm lại : công nghệ gen là mũi nhọn, là trung tâm phát triển của công nghệ sinh học. - Ứng dụng của công nghệ gen. - CN di truyền còn gọi là CN gen, Kỹ thuật tái tổ hợp thực hiện việc chuyển gen để tạo ra các tế bào hoặc cá thể mang các gen mới nhằm tạo ra những vật chất cần thiết cho con người. Đó là những thành tựu kỳ diệu nhằm giúp chẩn đoán, cứu chữa hoặc phòng ngừa các bệnh hiểm nghèo, - VD: như việc sản xuất ở quy mô công nghiệp insulin (dùng cho bệnh nhân tiểu đường), các loại interferon (chống virut và ung thư), . - CN gen tạo cơ sở điều trị các bệnh di truyền mà trước đây hoàn toàn chịu bó tay: bệnh nhiễm sắc thể thường, bệnh NST giới tính, hội chứng đa bội thể, bệnh đa gen, bệnh phân tử, một số bệnh ung thư . - CN gen h tr hu hiu cho vic chn ging cõy trng: chn ging n bi, chn ging a bi, khụng ht, chn ging cú hiu sut quang hp cao, chn ging mang gen c nh m, chn ging mang gen dit sõu hi, khỏng virut, giu dinh dng, khỏng thuc tr c . - to ra cỏc cõy trng chuyn gen (GMC hay GMO): Cõy thuc lỏ l cõy chuyn gen u tiờn c a vo ng dng (1983). Sau ú l cõy bụng khỏng sõu v khỏng c di (1986). - Khi ú ch mi cú 5 loi GMC c a ra th nghim. n nm 1992 s 675 loi. Din tớch gieo trng GMC trờn th gii vo nm 1995 la 1,2 triu ha, , nm 1999 l 39,9 triu ha. - @ Những giai đoạn phát triển của CNSH Việt Nam - Giai đoạn trớc 1945: - 1891 Calmette thành lập Viện Pasture Sài Gòn: Vaccine đậu mùa, chống dại, men làm rợu nếp, bệnh ở vùng nhiệt đới Yersin nghiên cứu về dịch hạch và sáng lập Viện Pasture Nha Trang - 1887 Nhà máy rợu SàI Gòn ra đời - Giai đoạn 1945-1954: - 1949 BS Ng Văn Hởng sản xuất vaccine đậu mủa, tả, thơng hàn, làm các xét nghiệm và đào tạo đợc KTV và đội tiêm trủng - 1950 GS BS. Phạm Ngọc Thạch và GS TS. Đặng V Ngữ sản xuất penicillin tử nấm penicillin để rửa vết thơng cho các chiến sỹ - Giai đoạn 1955 đến nay: C s phỏt trin CNSH VN l nhng bc u tiờn nhng ch yu cha cú sn phm (dc phm) - Công nghệ vaccine - Công nghệ rợc bia - Nhà máy bột ngọt Vedan. - 1995 đến nay: Lập bản đồ gen, chẩn đoán phân tử, tạo sinh vật chuyển gen, vaccin táI tổ hợp - 1. Trong Nong Lam nghiep - - ó lp bn TL tớnh trng chng mn v chu c nhụm trờn vt liu lỳa di v lỳa a phng ng bng sụng Cu Long. Du nhp gen cú li t lỳa di ng Thỏp Mi vo lỳa trng to ging lỳa chu phốn nng sut cao. - - To cõy trng chuyn gen : Vit Nam cng ó o to c i ng cỏn b, thu thp v phõn lp c hng chc gen quớ cú giỏ tr chuyn vo cõy trng. Hng tp trung nghiờn cu v trin khai trờn cõy bụng, cõy lỳa, cõy cỳc khỏng sõu, u khỏng bnh m vũng v cõy lỳa sinh tng hp tin vitamin A. - Nghiờn cu chuyn gen chu thuc dit c v khỏng bnh khụ vn vo ging lỳa DT10, DT13; gen khỏng bnh bc lỏ vo ging lỳa VL902; gen B-caroten vo lỳa indica (MTL250, IR64, KDML) cú ging lỳa giu vitamin A. - S dng RAPD ỏnh giỏ a dng di truyn ca tp on lỳa Tỏm, mt s dũng bp ngụ thun v d oỏn mt s t hp lai cú trin vng. - - Trong lõm nghip ó nghiờn cu s dng izozyme v CTPT trong chn ging keo, bch n v lỏt hoa cng nh trong bo tn ngun gen cõy rng. ó tỏch chit AND v nh v dc mt sụ allen cho mt s dũng keo lai, ang kho nghim mt s dũng bch n bin np gen v thay i hm lng v tớnh cht lignin. - - Trong chn nuụi, bng k thut di truyn phõn t PCR-RFLPs, ó phỏt hin gen halothan liờn quan n t l nc v kh nng chng stress ca ln; gen iu khin nng sut v cht lượng sữa bò, gen hooc-môn sinh trưởng liên quan đến tốc độ sinh trưởng và thành phần thịt xẻ của lợn và gen qui định giới tính của bò để xác định giới tính phôi 7 ngày tuổi. - 2. Công nghệ tế bào và phôi : - Nhân giống in vitro : Đến nay trình độ của Việt Nam phát triển khá cao đạt đến trình độ cho phép hoàn thiện qui trình nhân giống ở hầu hết các đối tượng ở qui mô phòng thí nghiệm, như : khoai tây, khoai lang, khoai sọ, sắn (cây lương thực); cây ăn quả như dứa, chuối, gốc ghép cam chanh; một số cây công nghiệp như mía, cà phê, điều, dứa sợi… các cây lâm nghiệp như bạch đàn, keo, tre và nhiều loại hoa như hoa lan, cẩm chướng, hồng, đồng tiền… - Thông qua nuôi bao phấn đã tạo các giống lúa thuần như Khao 85, Khao 1105, VH2. Đặc biệt thông qua chọn dòng tế bào soma thu được các giống DR1, DR2, DR3 đang mở rộng ra qui mô sản xuất. Kết hợp biến dị tế bào soma với gây đột biến đã tạo giống lúa KDM39. - - Trong chăn nuôi đã hoàn thiện công nghệ sản xuất phôi tươi và phôi đông lạnh, sử dụng phương pháp cấy truyền phôi để tạo đàn bò có ưu thế lai đạt 30-40%. Gần đây đã thành công trong công nghệ cắt phôi, tạo ra 2 bê song sinh cho phép nhân nhanh đàn bò sữa và một vài nghiên cứu ban đầu về thụ tinh trong ống nghiệm, ghép phôi, cấy chuyển nhân, chuyển gen cũng được tiến hành. - 3.Công nghệ vi sinh vật : - - Sử dụng VSV làm phân bón (phân VSV cố định nitơ tự do hoặc hội sinh, phân VSV phân giải phốt phát khó tan từ vi khuẩn hoặc nấm mốc; phân bón VSV có nguồn gốc từ nấm Mycorhiza, vi khuẩn Rhizobium, xạ khuẩn Franka cho cây lâm nghiệp (thông, keo, phi lao, sao đen); chế phẩm VSV bổ sung thức ăn gia cầm… - - Chế phẩm thuốc BVTV sinh học được ứng dụng rộng rãi như NPV, V-Bt để trừ sâu khoang, sâu xanh hại rau, màu, bông, đay, thuốc lá, chế phẩm vi khuẩn huỳnh quang (Pseudomonas flourescens) phòng trừ bệnh hại rễ cà phê, vải thiều, lạc. - - Công nghệ sản xuất chế phẩm bả diệt chuột sinh học trên cơ sở vi khuẩn gây bệnh chuyên tính Salmonella enteriditiss Isachenco có hiệu lực phòng trừ chuột 80-90% được ứng dụng trong sản xuất. Đã sản xuất chế phẩm diệt chuột Micorat, biorat. - - Nhiều kết quả nghiên cứu sử dụng nấm có ích diệt côn trùng đã đạt kết quả tốt như Metarhizium flovoviridae trừ mối, châu chấu hại mía, Beauveria bassiana trừ sâu róm hại thông, Beauveria bassiana và Metarhizium aniopliae phòng trừ sâu hại dừa; nấm đối kháng Tricoderma trừ khô vằn trên ngô và hạn chế bệnh lở cổ rể đậu tương. Hiện nay, các nhà khoa học đang hoàn thiện qui trình sử dụng nấm Exserohilum monoceras (nòi 85.1) để trừ cỏ lồng vực. - - Trong lĩnh vực sử lý môi trường đã ứng dụng thành công công nghệ biogas để chuyển chất thải hữu cơ thành khí đốt. Đã xử lý rác thải, than bùn,… làm phân bón. Những nghiên cứu trong ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý nước thải, chuyển đổi sinh học các nguồn phế thải nông, lâm nghiệp,… - - Sản xuất nấm ăn, nấm dược liệu bằng phế phụ liệu nông nghiệp đã thu nhiều kết quả, tăng thu nhập và giải quyết thêm việc làm cho nông dân. - 4. Công nghệ enzyme. - - Sử dụng kỹ thuật phân tích enzyme xác định hàm lượng độc tố nấm, mức độ tồn dư thuốc trừ sâu trong sản phẩm nông nghiệp, trong lên men lá, củ sắn để làm giảm hàm lượng độc tố, tăng protein. - - Sản xuất chế phẩm đậu tương lên men từ vi khuẩn Bacillus subtilis nato; hương thơm trên cơ chất gạo, ngô và một số quả ít hương thơm, rượu vang, chế phẩm Iturin A để bảo quản nông sản và bảo vệ cây trồng; chế phẩm Bacteriocin để bảo quản thực phẩm tươi sống. - - Đang tiếp tục nghiên cứu sản xuất axit amin L-Lysin mentionintừ phế phụ phẩm của côn nghiệp đường, men phytaza từ cám gạo. - Như đã nêu phần trên, kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm khá phong phú và đa dạng, nhưng triển khai ở quy mô công nghiệp lại rất ít. Một số kết quả có thể kể như : - 1. Sản xuất giống cây ăn quả có múi sạch bệnh và giống dứa cayen chất lượng cao. - 2. Hoàn thiện công nghệ sản xuất tinh cọng rạ đông lạnh. Hiện khoảng 30-35% số lợn nái trong nước được thụ tinh nhân tạo bởi tinh dịch pha chế băng môi trường này. - 3. Tạo ra khoảng 60 bò sữa, và hiện có 10 con đang vắt sữa bằng phương pháp cấy truyền phôi. Sản xuất vacxine cho gia súc,… - 4. Sản xuất phân bón vi sinh và phân hữu cơ sinh học,… - 5. Trong lâm nghiệp đã cung cấp đủ giống bạch đàn, keo bằng phương pháp nuôi cấy mô để trồng trên 10.000 ha rừng. - 6. Tuy nhiên, so với một số nước trong khu vực thì lĩnh vực CNSH nói chung và GMO của Việt Nam còn chậm. - Các nước như Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Philippin đều đã có văn bản của Nhà nước hướng dẫn việc thử nghiệm, đánh giá và cho phép sử dụng GMO và các quốc gia ASEAN đã có văn bản hướng dẫn được thống nhất cho cả khu vực để trình ký. Ở Việt Nam, văn bản này đang là dự thảo. Đây cũng là điểm hạn chế làm chậm tiến độ hội nhập, nhiều công ty muốn giới thiệu các loại giống cây trông GMO vào Việt Nam đang mong đợi văn bản pháp lý chính thức của Nhà nước. - Các cơ thể vi sinh vật có khả năng sinh trưởng trên nhiều loại cơ chất (môi trường dinh dưỡng) khác nhau và có thể sản xuất nhiều sản phẩm thương mại. Gần đây, việc áp dụng các kỹ thuật di truyền in vitro đã mở rộng phạm ứng dụng của CNSH VSV với các sản phẩm được sản xuất bởi vi sinh vật và đã cung cấp các phương pháp mới để tăng sản lượng của những sản phẩm đó. - Y HỌC - Các tiến bộ của công nghệ DNA tái tổ hợp đã mở rộng phạm vi các sản phẩm lên men tiềm tàng của vi sinh vật. Có khả năng đưa các gen từ các cơ thể bậc cao vào các tế bào vi sinh vật như là các tế bào nhận để tổng hợp các protein (bao gồm enzyme) ngoại lai. Các tế bào vật chủ dùng trong những trường hợp này là E. coli, Sac. cerevisiae và một số loại nấm men khác - Thành tựu công nghệ sinh học VSV được thể hiện rõ nét nhất là ở lĩnh vực y học như liệu pháp protein và liệu pháp gen để chữa trị một số bệnh hiểm nghèo (ung thư, nhiễm virus và hiện đang thử nghiệm chữa trị bệnh AIDS .) cũng như để chẩn đoán bệnh (viêm gan, sốt xuất huyết, sán lá gan .) và phòng bệnh (vaccine). - Ngày nay, với những công cụ của kỹ thuật gen, ngành y không chỉ dựa vào các triệu chứng lâm sàng mà còn có khả năng tác động thẳng vào các nguyên nhân sâu xa của bệnh đó là sự bất thường của gen. CNSH giúp chẩn đoán và phòng ngừa bệnh tật với việc tạo ra các bộ kit chẩn đoán bằng phương pháp PCR và các DNA vaccine có hiệu quả cao. - Một điều làm công nghệ di truyền trở nên đặc biệt hấp dẫn là các kỹ thuật của nó có thể kết hợp với các kỹ thuật của công nghệ lên men để sản xuất ra những số lượng lớn các chất giống kháng sinh hoặc steroid. Lĩnh vực sản xuất thuốc chữa bệnh như interferon, insulin, interleukin, hormone sinh trưởng ở người . ngày càng phát triển mạnh và trở thành một ngành công nghiệp quan trọng. Đặc biệt, liệu pháp gen mặc dù thành tựu còn ít nhưng đã mở ra những triển vọng to lớn trong việc chữa trị những bệnh di truyền và bệnh nan y. - Nhưng vaccine được sản xuất theo phuong thức truyền thống có một vài hạn chế, chẳng hạn vaccine sống nhược độc có khả năng quay trở lại dạng độc hoặc hoạt lực của nó giảm khá nhanh trong cơ thể người và vật nuôi. Nhờ công nghệ DNA tái tổ hợp người ta đã sản xuất được protein vỏ của một số loại virus như virus bệnh dại và viêm gan B. Đây là loại vaccine được bào chế từ vi khuẩn đã được chuyển gen mã hóa tổng hợp một protein kháng nguyên của một loại virus hay một loại vi khuẩn gây bệnh nào đó. VD: vaccine viêm gan B, vaccine dại, vaccine tả, vaccine sốt rét và vaccine bệnh phong. - Sản xuất kháng sinh . Penicillin là kháng sinh được tìm ra đầu tiên và được sản xuất sớm nhất dùng để chữa một số bệnh nhiễm khuẩn vào những năm đầu của Thế chiến thứ 2. Những vi sinh vật sinh penicillin thuộc các giống nấm mốc Penicillum và ergillus. Tuy nhiên, những chủng Penicillum có hoạt lực cao lại thường kém ổn định. Ngày nay, nhờ kỹ thuật di truyền học người ta đã tạo được những giống ổn định, không giảm hoạt tính kháng sinh - Kháng thể đơn dòng Công nghệ sản xuất kháng thể đơn dòng dựa trên nguyên lý sử dụng tế bào lai (giữa tế bào ung thư myeloma với tế bào lympho B của hệ miễn dịch ở động vật hoặc người) để sản xuất kháng thể. Kháng thể đơn dòng có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong y học: phát hiện kháng nguyên, ức chế phản ứng đào thải khi ghép cơ quan, chẩn đoán sự hình thành khối u, định hướng thuốc chữa bệnh bằng kháng thể đơn dòng, sử dụng kháng thể đơn dòng để tinh sạch protein… - Đối với loại bệnh di truyền, bệnh do đột biến gen người ta phải cần đến sự can thiệp của liệu pháp gen. Liệu pháp gen (gene therapy) thực chất là phương pháp chữa bệnh bằng gen. Các gen này có thể được sản xuất nhờ CNADN TTH trên VSV - Protein trị liệu Nhiều chất có hoạt tính sinh học dùng làm dược phẩm được tạo thành trong quá trình nuôi cấy tế bào động-thực vật nguyên vẹn trong hệ lên men (fermenter/bioreactor). Chẳng hạn: tổng hợp interferon trong quá trình nuôi cấy tế bào nguyên bào bạch huyết (lymphoblast); kỹ thuật tạo kháng nguyên làm nguyên liệu để sản xuất vaccine và tạo kháng thể đơn dòng; sản xuất hormone . Tất cả chúng đều là những sản phẩm y học cao cấp và có tương lai rất lớn. - Chẩn đoán bệnh để can thiệp sớm: Chẩn đoán sớm giới tính của thai , Chẩn đoán sớm dị hình, quái thai trước khi sinh , Chẩn đoán phát hiện các tác nhân gây bệnh ngoại lai, Chẩn đoán các bệnh di truyền ,In dấu DNA (DNA fingerprinting) - MÔI TRƯỜNG - hiện đang bị ô nhiễm trầm trọng, là vấn đề hết sức nan giải, đặc biệt là chất thải công. Ngoài ra, một khối lượng lớn chất thải dân dụng, rác thành phố, phế phẩm nông nghiệp . cũng đã và đang gây ô nhiễm nặng nề môi trường sống. - Dân số của thế giới lại không ngừng tăng, nhu cầu tiêu thụ hàng hóa càng lớn, khối lượng hàng hóa phải sản xuất ra ngày càng nhiều, vì thế lượng rác do sản xuất và tiêu thụ thải vào môi trường là không nhỏ. =>tìm cách giải quyết vấn đề bảo vệ môi trường bằng nhiều biện pháp khác nhau. Trong đó, các biện pháp công nghệ sinh học ngày càng tỏ ra ưu việt hơn so với các biện pháp khác. - 1) Phân hủy các độc chất vô cơ và hữu cơ; - 2) Phục hồi các chu trình trao đổi chất của C, N, P và S trong tự nhiên; - 3) Thu nhận các sản phẩm có giá trị ở dạng nhiên liệu hoặc các hợp chất hữu cơ. - vấn đề cơ bản được đặt ra: 1) Giải quyết tiêu hủy một khối lượng khổng lồ các loại chất thải ngày càng nhiều 2) Vô hiệu hóa các loại chất độc sinh ra trong quá trình phân hủy các loại chất - Với sự phát triển của công nghệ sinh học nói chung và công nghệ DNA tái tổ hợp nói riêng, việc nghiên cứu và ứng dụng thành tựu công nghệ sinh học để giải quyết vấn đề môi trường được đặt ra cấp bách và thực sự đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi. - Xử lý nước thải . các chất thải trong hoạt động sống của con người đều được xử lý một cách tự nhiên nhờ vi sinh vật. Quá trình này làm giảm thể tích cặn, số lượng vi sinh vật gây bệnh, làm mất mùi hôi và tạo ra nhiên liệu sinh học chứa khí methane, còn gọi là biogas. - Xử lý chất thải rắn Các phương pháp xử lý chất thải rắn thường được sử dụng là chôn trong đất (landfilling) hoặc đốt. => ko hiệu quả, ô nhiễm. - Hiện nay, một phương thức xử lý chất thải rắn công nghiệp và đô thị khác đang được thực hiện nhờ vào thiết bị phân tách và sản xuất phân ủ. Đây là những thiết bị rất lớn và phức tạp, có năng suất cao được thiết kế một hệ phân tách vật lý để thu hồi các vật liệu khác nhau từ các vật bỏ đi, như: - Cát và sỏi (vật liệu xây dựng). – Kim loại (công nghiệp LK). -.Giấy (công nghiệp giấy) - Các plastic(tái sử dụng). - Các chất hữu (phân ủ và biogas) - Xử lý khí thải - Loại bỏ các hợp chất vô cơ dễ bay hơi Các phương pháp truyền thống cho các khí thải công nghiệp gây ô nhiễm, như là đốt hoặc dùng các bộ lọc than hoạt tính, có khuynh hướng thải nhiều năng lượng và tạo ra sự ô nhiễm =>một bể phản ứng sinh học có thể thực hiện oxy hóa các VOCs bằng cách cho tiếp xúc khép kín với các vi sinh vật phân hủy - Loại bỏ các hợp chất sulphur và nitrogen từ khí ống khói bằng phương pháp sinh học (NOx) (SO2) là các chất ô nhiễm không khí chính được tạo thành trong lúc đốt than đá và dầu giải phóng trong các loại khí ống khói. =>phương pháp công nghệ sinh học có giá trị kinh tế và hiệu quả để loại bỏ đồng thời các chất gây ô nhiễm không khí này, trong đó NO được biến đổi thành khí N2 trơ thông qua quá trình khử nitrogen sinh học. - Phân hủy chất rắn . Các vi sinh vật có khả năng phân hủy sinh học các chất gây ô nhiễm thường hiện diện sẵn trong các đất nhiễm bẩn hoặc nước ngầm. Vì vậy, trong nhiều trường hợp, sự phân hủy sinh học chất rắn hoặc nước ngầm được thực hiện bằng cách kích thích sinh học các vi sinh vật, nơi có chất dinh dưỡng hoặc các nhân tố sinh trưởng cần thiết khác của chúng \ - Phân hủy sinh học tại chỗ Đây là kỹ thuật sử dụng vi sinh vật và các chất dinh dưỡng để giải quyết các chất thải nguy hiểm, chẳng hạn như đất và các địa điểm sản xuất bị ô nhiễm. \ - Sử lý vết dầu loang Kỹ thuật này được thiết lập trên cơ sở phân hủy vi sinh vật và có thể được nâng cấp một ít bằng cách trộn đất với các gốc hữu cơ mới dể phân hủy các vết dầu loang - Xử lý nước ngầm - Việt nam: Để xử lí ô nhiễm môi trường có nhiều phương pháp như: cơ học, hoá học, sinh học. Trong các phương pháp trên thì hiện nay phương pháp sinh học đang được dùng nhiều nhất vì nó là phương pháp rẻ và đảm bảo cân bằng tự nhiên nhất. Có nhiều phương pháp sinh học như: - - Dùng những loại cây có khả năng làm sạch môi trường như: tảo, bèo, tre, sậy, ngổ, sú, vẹt, tràm… - - Dùng các vi sinh vật có khả năng lên men và phân huỷ các chất thải. Người ta có thể dùng vi sinh vật để lên men chất thải bằng phương pháp hiếu khí, thiếu khí, yếm khí hoặc kết hợp giữa hiếu khí và yếm khí. - Các công trình xử lí chất thải cụ thể như bể Biogas, bể phos, bể UASB, hồ sinh học, xử lí bằng bùn hoạt tính, ủ Bokashi hiếu khí hoặc yếm khí… đều sử dụng thành tựu của công nghệ sinh học vi sinh vật. - chế phẩm vi sinh vật để xử lí môi trường như: EMINA của Trường ĐH Nông nghiệp I, Trường ĐH Khoa học tự nhiên, MICROPHOS của Công ty Vệ sinh môi trường Nam Định… Việc dùng các sản phẩm này để xử lí môi trường đều là ứng dụng công nghệ sinh học vi sinh vật để xử lí ô nhiễm môi trường. - Sử dụng các chế phẩm sinh học kể cả các chế phẩm vi sinh vật để làm phân bón và tăng sức đề kháng sâu, bệnh cho cây trồng; để chế biến thức ăn và làm thuốc phòng bệnh cho vật nuôi chính là ứng dụng công nghệ sinh học để phòng ngừa ô nhiễm môi trường. đã làm giảm lượng phân hoá học, giảm lượng thuốc bảo vệ thực vật sử dụng cho cây trồng góp phần phòng ngừa ô nhiễm môi trường. - - Đối với vật nuôi: Sử dụng các chế phẩm sinh học, trong đó có các chế phẩm vi sinh như lên men hỗn hợp thức ăn bằng EM đã làm cho vật nuôi ăn tốt, ngủ nhiều, nhanh lớn; đặc biệt hầu như không còn mắc bệnh đường ruột và môi trường chuồng trại giảm hôi thối, tức là đã góp phần giảm sử dụng hooc môn sinh trưởng, giảm sử dụng thuốc thú y tránh được lo ngại cho người sử dụng sản phẩm của vật nuôi và phòng ngừa ô nhiễm môi trường chăn nuôi. - sử dụng giống vật nuôi, cây trồng sạch bệnh, hoặc chống chịu được sâu bệnh trong sản xuất cũng góp phần phòng ngừa ô nhiễm môi trường do giảm được lượng thuốc bảo vệ thực vật và thuốc thú y trong quá trình trồng trọt và chăn nuôi. - NÔNG NGHIỆP\ - Đây là lĩnh vực công nghệ sinh học có nhiều đóng góp quan trọng. Các sản phẩm công nghệ sinh học mới trong nông nghiệp chứa đựng triển vọng hứa hẹn đối với người tiêu dùng và nông dân. - ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp đang tập trung vào: chọn lọc và biến đổi di truyền cây trồng để có được các đặc điểm mong muốn (năng suất cao, phẩm chất tốt, thích nghi với các điều kiện ngoại cảnh bất lợi .), nuôi cấy mô và tế bào thực vật để nhân nhanh giống cây trồng, Lĩnh vực nhân giống và cải thiện giống cây trồng có bốn hướng chính: - Nhân giống trong ống nghiệm ,Sản xuất cây đơn bội , Lai vô tính hay còn gọi là dung hợp tế bào trần ,chọn dòng tế bào biến dị soma trong nuôi cấy in vitro để tạo ra các giống mới chống chịu các bệnh vi khuẩn, virus và vi nấm, chịu được các điều kiện canh tác khắc nghiệt như hạn hán, ngập mặn, nóng và lạnh . - Chăn nuôi và thú y. Kỹ thuật cấy chuyển phôi gây rụng trứng ở bò cái có các đặc điểm mà ngành chăn nuôi cần đến và cho thụ tinh với tinh trùng của bò đực cũng mang những đặc điểm mong muốn. Sau đó, phôi được cấy vào bò cái khác để mang thai hộ. Bê con phát triển từ các phôi này sẽ ra đời trong môi trường sống của nó và không gặp phải những bất lợi về mặt môi trường như đối với các gia súc nhập nội. - Tạo chế phẩm phòng tránh bệnh cho động vật tạo ra các vaccine thế hệ mới nhờ áp dụng công nghệ DNA tái tổ hợp, chẳng hạn như vaccine phòng bệnh lỡ mồm long móng Bệnh toi gà do virus gây ra ở gia cầm, đặc biệt là gà Loại protein này có khả năng gây miễn dịch và được dùng làm vaccine. - Chuyển gen vào động vật Một chuển gen hormone sinh trưởng giúp đv ST nhanh. - Chế biến thực phẩm. Đây là lĩnh vực công nghệ sản xuất thực phẩm từ nông sản có sự tham gia của vi sinh vật, cũng như sự đóng góp của công nghệ sinh học hiện đại .Thực phẩm được tạo ra bởi vi sinh vật rất đa dạng, từ các sản phẩm truyền thống có nguồn gốc xa xưa như men bánh mì, phomát, sữa chua, rượu vang, rượu cất, đến những sản phẩm mới xuất hiện như protein nấm (mycoprotein) - Sản xuất sữa . nhờ việc tạo ra được các giống, chủng vi khuẩn với các tính chất xác định, người ta có khả năng điều khiển được quá trình lên men nói trên một cách có định hướng. Các sản phẩm chủ yếu từ sữa là phomát, sữa chua, bơ, kem sữa . - Phomát là sản phẩm lên men được chế biến từ sữa (sữa bò, sữa dê .) với sự tham gia của một số nhóm vi sinh vật. Đây là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu Phomát có mùi vị thơm ngon, kích thích quá trình tiết dịch tiêu hóa, làm tăng khả năng đồng hóa thức ăn cho cơ thể. Cũng như sản xuất sữa chua, nguyên liệu chính ở đây là sữa. - Sản phẩm truyền thống từ bột mì rất đa dạng và được tạo ra trong những quy trình sản xuất khác nhau. Tuy nhiên, chúng có một điểm chung là sử dụng nấm men bánh mì - Sản xuất nước uống lên men Các loại nước uống lên men có cồn nói chung đều được sản xuất từ nguyên liệu chứa đường. Trong đó, quá trình tạo ethanol bằng lên men của các chủng nấm men thuộc giống Saccharomyces là quá trình chung, còn từng loại nước uống lên men có cồn lại có quy trình sản xuất riêng của mình - Sản xuất bia Bia là nước giải khát chứa nước, CO2, rượu, các chất chiết xuất, carbohydrate . Cơ sở khoa học của lên men sản xuất bia là sự trao đổi chất trong quá trình sinh trưởng, phát triển của một số loài vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. - Sản xuất rượu vang . Rượu vang dùng để chỉ loại rượu lên men từ dịch ép trái cây (nho, thơm, táo, lê…) với một số chủng nấm men. Rượu vang thu được không qua chưng cất, có hương vị thơm ngon của trái cây tự nhiên - Các sản phẩm chứa protein - Thực phẩm lên men truyền thống giàu protein Bao gồm các sản phẩm khác nhau giàu protein như phomát, đậu phụ, nước mắm . và các hình thức bảo quản thực phẩm nhờ lên men acid như trong sản xuất các loại giò chả, xúc xích, cá ướp, cá mắm . - . Chế biến rau quả Rau quả được bảo quản lâu không biến chất và trong một số trường hợp giá trị dinh dưỡng của chúng còn được gia tăng nhờ được xử lý thông qua lên men lactic nhờ vi khuẩn . vào các tác nhân sinh học tham gia vào quá trình công nghệ - - 1. Công nghệ sinh học thực vật (Plant Biotechnology) - - 2. Công nghệ sinh học động vật (Animal. Công nghệ sinh học vật liệu (Material Biotechnology) - 6. - Công nghệ sinh học hóa học (Biotechnology in Chemical Production) - 7.- Công nghệ sinh học năng