sinh thái nông nghiệpdfdf

  • Published on
    28-Apr-2015

  • View
    12

  • Download
    1

Embed Size (px)

Transcript

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

I.T VN Cng ngh sinh hc (CNSH) l ngnh khoa hc ng dng hiu bit ca con ngi v cc h thng sng s dng cc h thng ny hoc cc thnh phn ca chng cho cc mc ch cng nghip. y l mt ngnh mi nhn, hin ang c c th gii quan tm do c tc pht trin nhanh chng v ang to ra mt cuc cch mng sinh hc trong nng nghip, cng nghip, thc phm, y dc, bo v mi trng, vt liu... T cc sn phm cng ngh ln men truyn thng n cc sn phm ca cng ngh sinh hc hin i nh : sinh vt bin i gen, ng vt nhn bn, nui cy t bo gc, cng ngh sinh hc nan... cho thy phm vi nghin cu v ng dng ca cng ngh sinh hc ngy cng m rng v a dng, hng n mt s pht trin mi l nn cng nghip cng ngh sinh hc. iu ny cho thy cng ngh sinh hc chnh l s phi hp ca khoa hc v cng ngh khai thc nhng kin thc v cc h thng sng cho cc ng dng thc hnh. Cng vi cc ngnh mi nhn khc (cng ngh thng tin v cng ngh vt liu mi ), cng ngh sinh hc s gp phn khai thc ti u cc ngun lc ca t nc phc v pht trin sn xut, nng cao cht lng cuc sng ca nhn dn v chun b nhng tin cn thit v mt cng ngh cao cho t nc tin vo th k XXI.

SVTH: Nguyn Th Thu Linh

1

Lp : KHCT43

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

II. NI DUNG 1. Lch s hnh thnh v pht trin cng ngh sinh hc Cng ngh sinh hc (CNSH) l qu trnh sn xut cc sn phm trn quy m cng nghip, trong nhn t tham gia trc tip v quyt nh l cc t bo sng (vi sinh vt, thc vt, ng vt). Mi t bo sng ca c th sinh vt hot ng trong lnh vc sn xut ny c xem nh mt l phn ng nh. u nhng nm 1980, bt u hnh thnh cng ngh sinh hc hin i l lnh vc cng nghip s dng hot ng sinh hc ca cc t bo c bin i di truyn. Cng ngh sinh hc hin i ra i cng vi s xut hin k thut gen. C s sinh hc c p dng y bao gm sinh hc phn t, sinh hc t bo, ha sinh hc, di truyn hc, vi sinh vt hc, min dch hc, cng cc nguyn l k thut my tnh... Qu trnh pht trin cng ngh sinh hc qua ba cuc cch mng : Cch mng sinh hc ln th nht (u th k XX): s dng qu trnh ln men cng nghip nh glutamic acid, cc polysaccharide. Trong , c cc thnh tu v t bin, to cc chng vi sinh vt cho nng sut v hiu qu cao, pht trin cc qu trnh ln men lin tc v pht hin phng php mi v bt ng enzyme s dng nhiu ln... Cch mng sinh hc ln th hai (sau th chin th II): sn xut khng sinh, cc sn phm ln men cng nghip nh glutamic acid, cc polysaccharide... Trong , c cc thnh tu v t bin, to cc chng vi sinh vt cho nng sut v hiu qu cao, pht trin cc qu trnh ln men lin tc v pht hin phng php mi v bt ng enzyme s dng nhiu ln... Cch mng sinh hc ln th ba (bt u t gia thp nin 1970): vi cc pht hin quan trng v enzyme ct hn ch, enzyme gn, s dng plasmid lm vector to dng, t nn mng cho mt nn cng ngh sinh hc hon ton mi l cng ngh DNA ti t hp. Ngoi ra, c th hiu cng ngh sinh hc hnh thnh v pht trin qua 4 giai on: Giai on 1: Hnh thnh rt lu trong vic s dng cc phng php ln men vi sinh vt ch bin v bo qun thc phm, v d sn xut pho mt, dm n, lm bnh m, nc chm, sn xut ru bia Trong , ngh nu bia c vai tr rt ng k. Ngay t cui th k XIX, Pasteur cho thy vi sinh vt ng vai tr quyt nh trong qu trnh ln men. Kt qu nghin cu ca Pasteur l c s cho s pht trin ca ngnh cng nghip ln men sn xut dung mi hu c nh aceton, ethanol, butanol, isopropanol vo cui th k XIX, u th k XX.SVTH: Nguyn Th Thu Linh

2

Lp : KHCT43

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

Giai on 2: Ni bt nht ca qu trnh pht trin cng ngh sinh hc trong giai on ny l s hnh thnh nn cng nghip sn xut thuc khng sinh penicillin, khi u gn lin vi tn tui ca Fleming, Florey v Chain (1940). Trong thi k ny xut hin mt s ci tin v mt k thut v thit b ln men v trng cho php tng ng k hiu sut ln men. Cc th nghim x l cht thi bng bn hot tnh v cng ngh ln men ym kh to biogas cha ch yu kh methane, CO2 v to ngun phn bn hu c c gi tr cng c tin hnh v hon thin. Giai on 3: Bt u t nhng nm 50 ca th k XX, song song vi vic hon thin cc quy trnh cng ngh sinh hc truyn thng c t trc, mt s hng nghin cu v pht trin cng ngh sinh hc hnh thnh v pht trin mnh m nh mt lot nhng pht minh quan trng trong ngnh sinh hc ni chung v sinh hc phn t ni ring. l vic ln u tin xc nh c cu trc ca protein (insulin), xy dng m hnh cu trc xon kp ca phn t DNA (1953). Chnh nhng pht minh trong giai on ny lm tin cho cc nghin cu v ng dng sau ny vo cng ngh sinh hc hin i. Giai on 4: Bt u t nm 1973, khi nhng th nghim khi u dn n s ra i ca k thut DNA ti t hp c thc hin v s xut hin insulin - sn phm u tin ca n vo nm 1982, cng vi th nghim chuyn gen vo cy trng cng thnh cng vo nm ny. n nay, cng ngh sinh hc hin i c nhng bc tin khng l trong cc lnh vc nng nghip (ci thin ging cy trng...), y dc (liu php gen, liu php protein, chn on bnh...), cng nghip thc phm (ci thin cc chng vi sinh vt...)... Cng ngh sinh hc c phn bit thnh 2 nhm : Cng ngh sinh hc truyn thng. Bao gm : Thc phm ln men truyn thng Cng ngh ln men vi sinh vt Sn xut phn bn v thuc tr su vi sinh vt Sn xut sinh khi giu protein Nhn ging v tnh bng nui cy m v t bo thc vt Th tinh nhn to Cng ngh sinh hc hin i. Bao gm : Nghin cu genome Nghin cu proteome Thc vt v ng vt chuyn gen ng vt nhn bnSVTH: Nguyn Th Thu Linh

3

Lp : KHCT43

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

Chip DNA Liu php t bo v gen Protein bit dc Tin sinh hc Cng ngh sinh hc nano Hot cht sinh hc 2. ng dng ca cng ngh sinh hc Cng ngh sinh hc trong nng nghip Lnh vc nng nghip tuy khng phi l mc tiu pht trin hng u ca cng ngh sinh hc nhiu nc cng nghip trn th gii, nhng trn thc t nhng hot ng nghin cu v pht trin, sn xut v thng mi ha lnh vc ny cng c nhiu tp on ln quan tm. C th nu ba lnh vc chnh : Ging cy trng v vt nui nhn v tnh v chuyn gen mang nhng c im nng sinh qu gi m cc phng php truyn thng khng to ra c ng thi li c bo v thng qua bn quyn tc gi. Cc ch phm sinh hc dng trong bo v cy trng, vt nui nh : vaccine, thuc tr su bnh v phn bn vi sinh. Cng ngh bo qun v ch bin nng hi sn bng cc ch phm vi sinh v enzyme. Gi tr nng sn c nng ln nhiu ln v quy trnh cng ngh i km trang thit b l mt dng hng ha trong kinh doanh chuyn giao cng ngh. Ngoi ra c th lit k thm mt s lnh vc khc: Cng ngh sinh hc ch bin thc phm : Cc enzyme (amylase, rennin, invertase, pectinase...), cc cht ph gia thc phm (cc cht to ngt, hng v, to mu, bt n v lm n nh cc vitamin, cc amino acid, cc ng dng cng ngh sinh hc trong nng nghip cht chng xy ha, cc cht bo qun, cc cht hot ha b mt...) Cc loi thc n b sung cho chn nui (khng sinh mi...) Cc loi thuc tr su, dit c vi tnh c hiu tng ln (cc sn phm Bt, cc baculovirus, tuyn trng k sinh...) Cc hormone sinh trng thc vt (cc cytokinin...) Cc ha cht chn on bnh cho ng - thc vt.

SVTH: Nguyn Th Thu Linh

4

Lp : KHCT43

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

y l lnh vc cng ngh sinh hc c nhiu ng gp quan trng. Cc sn phm cng ngh sinh hc trong nng nghip cha ng trin vng ha hn i vi ngi tiu dng v nng dn. Hin nay, cc ng dng cng ngh sinh hc trong nng nghip ang tp trung vo cc hng : chn lc v bin i di truyn cy trng c c cc c im mong mun (nng sut cao, phm cht tt, thch nghi vi cc iu kin ngoi cnh bt li...), nui cy m v t bo thc vt nhn nhanh ging cy trng, sn xut cc khng th n dng phc v chn on cc bnh thc vt v ng vt, th tinh trong ng nghim v cy chuyn phi vt nui, ci thin nng sut v cht lng ca ng vt, nui trng thy sn, ch bin thc phm... Nhn chung, trong nhng nm qua cng ngh sinh hc c nhng tc ng rt tch cc trong sn xut nng nghip, to ra mt cuc cch mng su sc trong lnh vc ging cy trng, vt nui v ch bin lng thc, thc phm. Nhiu kt qu nghin cu c ng dng trong sn xut v em li nhng gi tr kinh t ln lao. Cng ngh sinh hc trong y dc Cho n nay, c l thnh tu cng ngh sinh hc c th hin r nht l lnh vc y hc nh liu php protein v liu php gen cha tr mt s bnh him ngho (ung th, nhim virus v hin ang th nghim cha tr bnh AIDS..) cng nh chn on bnh (vim gan, st xut huyt, sn l gan...) v phng bnh (vaccine). Hin nay, hu ht cc sn phm quan trng sau y u c sn xut trn c s cng ngh sinh hc, bao gm cc ng dng sau: Cc loi khng sinh v cc cht dit khun, cc loi vitamin v cht b dng, cc loi amino acid v hn hp ca chng trong dch truyn, cc loi vaccine v cc loi hormone cha bnh. Cc b kit chun dng trong chn on bnh v chn on ha sinh trong y dc. Cy trng v vt nui c cy chuyn nhng gen sn sinh ra cc loi protein tr liu ang l mc tiu u t ca kh nhiu cng ty y dc hng u ng dng cng ngh sinh hc trong y hc trn th gii hin nay. C th l nghin cu v sn xut cc dc phm, cc khng th n dng, interferon, cc hormone (hormone sinh trng, insulin, erthropoietin, thrombopoietin,...), cc enzyme (urokinase, heparinase, alcohol, dehydrogenase...), cc protein khc (cc khng nguyn c hiu, albumin, antithrombin, fibronectin...), cc khng sinh, thuc v vitamin mi, cc dcSVTH: Nguyn Th Thu Linh

5

Lp : KHCT43

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

phm c bn cht protein, cc loi vaccine vim gan B, C, HIV, cm, st rt, vim no, t v cc tc nhn gy bnh tiu chy, cc kit chn on nh : chn on s c mt HIV, virus vim gan B v C trong mu, mt s chn on thai..., liu php gen : iu tr cc gen gy bnh di truyn. Hin nay, cc cng ty cng ngh sinh hc y dc hng u th gii ang tp trung vo nghin cu to ra sn phm chng li cc cn bnh nh : HIV/AIDS, cc loi bnh ung th, tiu ng, cc bnh tim mch, cc bnh truyn nhim... 2.3. Cng ngh sinh hc trong cng nghip v ch bin thc phm Cng ngh sinh hc cng nghip bao gm cc lnh vc sn xut cc loi enzyme nh : amylase, cellulase v protease dng trong cng nghip dt, cng nghip x phng v m phm, cng nghip bnh ko, ru bia v nc gii kht...Sau y l cc loi sn phm ca cng ngh sinh hc cng nghip: Cng nghip ha cht: Cc ha cht thng dng (v d: acrylamide) u c th sn xut bng cng ngh sinh hc. Cng nghip ha hc s c hiu qu hn nu dng cc cht xc tc sinh hc (enzyme), ti sinh v x l cc dung mi bng con ng sinh hc. Qu trnh ch bin tinh bt : Dng cc enzyme do cng ngh sinh hc to ra dch ha v ng ha tinh bt thnh glucose v chuyn ha thnh fructose.ng dng Cng ngh sinh hc trong cng nghip

Cng nghip lm sch: Cc cht git ty hin i c b sung protease v cc enzyme khc lm sch cc vt bn protein, tinh bt v cc cht bo. Cng nghip bt g v giy : Nhu cu ca th trng v bo v mi trng ngy cng ln i vi giy t cha cc hp cht chlorine gy nhim. Qu trnh sn xut bt giy hin nay gy nhim rt nng. Cng ngh sinh hc a ra gii php sinh hc sn xut bt giy khng gy nhim bng cch s dng cc loi nm phn hy linin-cellulose to bt. Cc enzyme cng c nng cao cht lng si v cht lng giy. Cng nghip khai khong v pht hin khong sn. C hai cng ngh : lc sinh hc / oxy ha sinh hc cc kim loi, x l nhim kim loi v ti sinh. Cng ngh lc kim loi dng cc vi sinh vt c th thu c cc kim loi qu nh ng, km v cobalt. Cng ngh x l sinh hc nhim c th p dng i vi cc kim loi nng.

SVTH: Nguyn Th Thu Linh

6

Lp : KHCT43

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

2.4. Cng ngh sinh hc mi trng Tuy l lnh vc kh mi nhng s pht trin v ng dng ca cng ngh sinh hc mi trng rt ng k. Mi qu trnh x l cht thi nu khng khp kn bng x l sinh hc th kh c th thnh cng trn vn. Cc hot ng chnh ca cng ngh sinh hc mi trng ang c ch trng l: Cng ngh phn hy sinh hc : Dng cc c th sng phn hy cc cht thi c to nn cc cht khng c nh nc, kh CO 2 v cc vt liu khc. Bao gm, cng ngh kch thch sinh hc: b sung cht dinh dng kch thch s sinh trng ca cc vi sinh vt phn hy cht thi c sn trong mi trng, cng ngh b sung vi sinh vt vo mi trng phn hy cc cht nhim, cng ngh x l nhim kim loi v cc cht nhim khc bng thc vt v nm. D phng mi trng : pht trin cc thit b thm d v theo di nhim mi trng, c bit trong vic d nc v kh thi cng nghip trc khi gii phng ra mi trng. 3. Mt s thnh tu cng ngh sinh hc 3.1. Th gii Cng ngh sinh hc c nghin cu v ng dng rng ri. Gp phn ci thin cuc sng con ngi ngy cng tt hn. Nng cao nng sut sn xut, tng kh nng cha bnh gip con ngi sng lu hn. Cc thnh tu t c: Trong nng nghip: Hin nay, c 23 quc gia trn th gii canh tc cy trng Cng ngh sinh hc. Nhng nc s dng t canh tc cc loi cy trng sinh hc nhiu nht l M, Achentina, Braxin, Canaa, n v Trung Quc. Din tch t trng cy Cng ngh sinh hc trn th gii lin tc pht trin. Nm 2005, din tch cy trng bin i gien l 90 triu ha, n nm 2007, l 114,3 triu hecta, chim 8% trong tng s 1,5 t ha din tch canh tc trn ton th gii. D kin n nm 2015 tng din tch gieo trng cc ging cy sinh hc ca ton th gii s t khong 200 triu hcta vi 40 quc gia tham gia canh tc. Ti M, cng ngh sinh hc v ang lm thay i b mt ngnh nng nghip. ng dng Cng ngh sinh hc trong nng nghip lm gim 34% lng thuc tr su, thuc dit c. n ang ni ln tr thnh quc gia i u trong vic ng dng cng ngh sinh hc ti chu . Thnh cng ln nht ca n l pht trin cy bng bin i gen khng su bnh v chu hn tt. S thnh cng l nh vo cc k thut: K thut cy m.SVTH: Nguyn Th Thu Linh

7

Lp : KHCT43

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

K thut sinh hc phn t. K thut di truyn. Trong y hc: Cho n nay, c l thnh tu cng ngh sinh hc c th hin r nt nht l lnh vc y hc nh liu php protein v liu php gen cha tr mt s bnh him ngho (ung th, nhim virus v hin ang th nghim cha tr bnh AIDS...) cng nh chn on bnh (vim gan, st xut huyt, sn l gan...) v phng bnh (vaccine). Ngy nay, vi nhng cng c ca k thut gen, ngnh y khng ch da vo cc triu chng lm sng m cn c kh nng tc ng thng vo cc nguyn nhn su xa ca bnh l s bt thng ca gen. Cng ngh sinh hc xm nhp vo hu nh mi lnh vc ca y hc, trong ng k nht l lnh vc chn on v phng nga vi vic to ra cc b kit chn on bnh bng phng php PCR v cc DNA vaccine c hiu qu cao. Lnh vc sn xut thuc cha bnh nh interferon, insulin, interleukin, hormone sinh trng ngi... ngy cng pht trin mnh v tr thnh mt ngnh cng nghip quan trng. c bit, liu php gen mc d thnh tu cn t nhng m ra nhng trin vng to ln trong vic cha tr nhng bnh di truyn v bnh nan y. Trong mi trng: Nh chng ta bit, th gii ngy cng pht trin v dn s ngy cng tng. iu lm cho mi trng xung quanh chng ta phi nhn mi loi rc thi, t rc thi cng nghip n rc thi sinh hot. X l nc thi: Qua nhiu th nghim, cc nh khoa hc s dng vi sinh vt cho qu trnh x l. Cc h thng lc, b lc, qu trnh lng v kh trng c nghin cu v pht trin. Gp phn hn ch ph phm ngun ti nguyn nc ca chng ta. Singapore, hng chc nm nay Singapore phi nhp khu nc t bang Johor - Malaysia. Nhng 2 hip c mua bn nc cp quc gia s ht hn ln lt vo cc nm 2011 v 2061 v quan h song phng thng b nh hng bi nhng bt ng v gi nc th. Cho nn Singapore ti ch nc thi thnh nc ung c tn gi NEWater. Mc d chi ph khng nh nhng h quyt nh dng c 3 cp x l: Lc Ultra (UF), lc thm thu ngc (RO) v thanh trng bng tia cc tm (UV), m bo tinh khit ti a ca thnh phm NEWater. Cht lng nc u ra hon ton an ton cho n ung, sinh hot v s dng vo cc mc ch khc. NEWater trong nh pha l v sch hn bt c mt loi nc no c trong t nhin. Israel, nc thi cng nghip v sinh hot u c thu gom vo cc h thng x l tp trung. cc h thng ny s dng cc gii php x l da vo t tnh (sSVTH: Nguyn Th Thu Linh

8

Lp : KHCT43

Sinh thi mi trng : Cng ngh sinh hc v mi trng

dng thanh nam chm tch cc cht hu c c hi nh du, cht ty ra, ha cht nhum v kim loi nng trong nc thi); x l bng phng php kt ng in t (x l loi b kim loi nng trong nc bng vic a hyrxyt kim loi trng hp, l phng php dng x l nc thi cng nghip v th); x l bng cch lm lng ng (nc c lm sch bng vic lng cht bn c th c s dng trong nng nghip) 3.2. Vit Nam T nm 1986 tr li y, Vit Nam c 4 chng trnh pht trin Cng ngh sinh hc quy m khc nhau. Cc trng i hc ca ta hin c gn 20 khoa o to v Cng ngh sinh hc, trong s ngi c trnh tin s l khong 100. C nc cng c 44 t chc khoa hc, cng ngh v Cng ngh sinh hc, s hu 1...