Với những thành tựu khoa học và công nghệ vượt bậc của nhân loại, từ cuối thế kỷ 20, công nghệ sinh học (CNSH) từ một ngành khoa học đã trở thành một ngành kinh tế – kỹ thuật công nghệ cao của nhiều quốc gia công nghiệp trên thế giới. Những lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh học phổ biến hiện nay là gì?
Nội dung chính
Công nghệ sinh học trong nông nghiệp
Là lĩnh vực công nghệ sinh học có nhiều đóng góp trong việc cải thiện giống cây trồng, xây dựng những kỹ thuật canh tác mới, nghiên cứu quá trình cố định đạm ở những cây không thuộc họ đậu…
Công nghệ sinh học trong cải thiện và nhân nhanh giống cây trồng. Lĩnh vực này có bốn ứng dụng chính: Ứng dụng kỹ thuật chọn dòng tế bào biến dị soma, nhân giống trong ống nghiệm (nhân giống in vitro), lai vô tính hay còn gọi là dung hợp tế bào trần, kỹ thuật sản xuất cây đơn bội (1n).
Công nghệ sinh học trong chăn nuôi, bao gồm: Kỹ thuật cấy chuyển phôi, tạo chế phẩm phòng tránh bệnh cho động vật…
Công nghệ sinh học trong y dược
Nhiều công trình nghiên cứu của công nghệ sinh học đã được ứng dụng thành công trong y dược, đặc biệt là trong sản xuất thuốc và trong chuẩn đoán bệnh.
Trong những năm qua, lĩnh vực ứng dụng công nghệ di truyền mạnh nhất trong y tế là ngành sản xuất thuốc kháng sinh, vacxin, kháng thể đơn dòng và các protein có hoạt tính sinh học. Hiện nay, các nghiên cứu nhằm tìm kiếm các chất kháng sinh mới tăng mạnh do hiện tượng vi sinh vật kháng lại tác dụng của kháng sinh ngày càng nhiều hơn.
Kháng thể đơn dòng là tập hợp các phân tử kháng thể đồng nhất về mặt cấu trúc và tính chất. Kháng thể đơn dòng được tạo ra bằng cách cho lai tế bào lympho trong hệ miễn dịch của động vật hoặc của người với tế bào ung thư.
Bản chất của công nghệ này là làm thay đổi bộ máy di truyền của tế bào vi sinh vật bằng cách đưa gen mã hóa cho một protein đặc hiệu và bắt nó hoạt động để tạo ra một lượng lớn loại 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, đem lại hiệu quả cao là rất cần thiết. Các nghiên cứu sử dụng công nghệ di truyền phục vụ cho công nghệ lên men chủ yếu đi vào hai hướng chính là:
- Công nghiệp sản xuất sữa, Công nghệ sinh học trong chế biến tinh bột, Sản xuất nước uống lên men, như: bia, rượu nho, rượu chưng cất…
- Sản phẩm chứa protein, như: protein vi khuẩn đơn bào, protein từ tảo lam cố định đạm cyanobacteria và vi tảo.
- Sản xuất các chất tăng hương vị thực phẩm, như: axit citric, axit amino, vitamin và màu thực phẩm, chất tăng vị ngọt thực phẩm, keo thực phẩm…
- Chế biến rau quả.
Công nghệ sinh học bảo vệ môi trường
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, loài người 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 tỏ ra ưu việt hơn so với các biện pháp khác. Nói chung, hiện nay vấn đề bảo vệ môi trường được giải quyết theo các hướng sau:
- Phân hủy các độc chất vô cơ và hữu cơ; Phục hồi các chu trình trao đổi chất của C, N, P và S trong tự nhiên; Thu nhận các sản phẩm có giá trị ở dạng nhiên liệu hoặc các hợp chất hữu cơ.
- Xử lý chất thải, như: xử lý sinh học hiếu khí, xử lý bằng lên men phân hủy yếm khí.
- Thu nhận các chất có ích từ lên men yếm khí, như: xử lý các dạng nước thải khác nhau và tái sử dụng chúng để phục vụ cho các ngành công nghiệp nặng.
- Xử lý các chất thải công nghiệp như: xử lý chất thải công nghiệp chế biến sữa, xử lý chất thải công nghiệp dệt.
- Dùng vi sinh vật để khả năng ăn dầu để xử lí các sự cố tràn dầu hay ô nhiễm dầu.
Công nghệ sinh học năng lượng
Sử dụng các công nghệ sinh học trong việc cung cấp nguồn năng lượng:
Thay thế nguồn nguyên liệu cổ sinh bằng nguồn nguyên liệu tái sinh. Nguồn nguyên liệu tái sinh như các phụ phế liệu nông lâm nghiệp tương đối rẻ được sử dụng thay dầu mỏ và có lợi cho môi trường
Thay các quá trình không sinh học truyền thống bằng các hệ thống sinh học như tế bào hay enzym thực hiện phản ứng hay chất xúc tác.
Thực vật có thể làm nhà máy sản xuất các hóa chất như axit lactic, lysine và axit citric… và thực vật trong sản xuất plastic.
Tăng cường hiệu quả của quang hợp: Cây trồng có hiệu quả quang hợp khoảng 0,5-2%. Biện pháp chọn giống thực vật có hiệu quả quang hợp cao thực hiện theo các hướng: kiểm soát các cây có tốc độ tăng trưởng nhanh, nghiên cứu các phương pháp thử nhanh để phát hiện dòng có hiệu quả quang hợp cao. Trên cơ sở đó, điều khiển bộ gen thực vật theo hướng tăng cường quang hợp.
Tăng năng suất cây trồng và cây rừng: Bằng các phương tiện chọn giống khác nhau, tạo các thực vật có năng suất cao trong thời gian ngắn nhờ các đặc tính tốt.
Mong rằng đây sẽ là một trong những thông tin bổ ích giúp bạn hiểu thêm về ứng dụng công nghệ sinh học trong đời sống thực tiễn. Cảm ơn các bạn đã dành thời gian theo dõi bài viết.
