Bài giảng Nhập môn CÔNG NGHỆ SINH HỌC

1. MỤC TIÊU VÀ YÊU CẦU Môn học trang bị cho sinh viên ngành Công nghệ Sinh học Nông nghiệp những khái niệm cơ bản, sơ lược lịch sử và xu thế phát triển của Công nghệ sinh học. Đồng thời cung cấp những đặc điểm và những ứng dụng của Công nghệ sinh học trong Nông nghiệp, Công nghiệp, Y – Dược và trong Bảo vệ môi trường. Nhập môn Công nghệ Sinh học là môn học cơ sở cung cấp hệ thống kiến thức giúp sinh viên học tập tốt các môn học chuyên ngành như: Công nghệ Lên men, Công nghệ Sinh học thực vật, Công nghệ Sinh học động vật, Công nghệ Di truyền, Công nghệ Enzyme – Protein. 5. NỘI DUNG Chương 1. Khái niệm, lịch sử phát triển của CNSH Chương 2. Kỹ thuật di truyền Chương 3. Công nghệ sinh học thực vật Chương 4. Công nghệ sinh học động vật

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM KHOA NƠNG HỌC Bộ mơn Cơng nghệ Sinh học Bảo quản Chế biến Bài giảng Nhập mơn CƠNG NGHỆ SINH HỌC THÁI NGUYÊN 2009 MỤC TIÊU VÀ YÊU CẦU Môn học trang bị cho sinh viên ngành Công nghệ Sinh học Nông nghiệp khái niệm bản, sơ lược lịch sử xu phát triển Công nghệ sinh học Đồng thời cung cấp đặc điểm ứng dụng Công nghệ sinh học Nông nghiệp, Công nghiệp, Y – Dược Bảo vệ môi trường Nhập môn Công nghệ Sinh học môn học sở cung cấp hệ thống kiến thức giúp sinh viên học tập tốt môn học chuyên ngành như: Công nghệ Lên men, Công nghệ Sinh học thực vật, Công nghệ Sinh học động vật, Công nghệ Di truyền, Công nghệ Enzyme – Protein SỐ ĐƠN VỊ HỌC TRÌNH TC (18 tiết lý thuyết) CÁC MÔN HỌC TIÊN QUYẾT Sinh học Đại cương, Di truyền học, Hóa sinh học, Vi sinh vật học, Sinh học phân tử GIÁO TRÌNH, TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO TRÌNH, TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Thành Hổ (2005) Nhập môn Công nghệ Sinh học, Nhà xuất Giáo dục, Thành phố Hồ Chí Minh Lê Đình Lương (2002) Nguyên lý kỹ thuật di truyền, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Ngô Xn Bình, Bùi Bảo Hồn, Nguyễn Thúy Hà (2003) Cơng nghệ sinh học, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Kiều Hữu Ảnh (1999) Vi sinh vật học công nghiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trịnh Đình Đạt (2006) Cơng nghệ di truyền, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Vũ Văn Vụ, Lê Hồng Điệp, Nguyễn Mộng Hùng (2006) Công nghệ tế bào, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Phạm Thị Trân Châu, Phan Tuấn Nghĩa (2006) Công nghệ sinh học enzym - protein, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Trịnh ThịThanh (2000) Công nghệ vi sinh, Nhà xuất Giáo dục, Thành phố Hồ Chí Minh Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc (2007) Công nghệ sinh học động vật, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 10 Khuất Hữu Thanh (2005) Liệu pháp gen, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội NỘI DUNG Chương Khái niệm, lịch sử phát triển CNSH Chương Kỹ thuật di truyền Chương Công nghệ sinh học thực vật Chương Công nghệ sinh học động vật CHƯƠNG KHÁI NIỆM VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC NỘI DUNG Khái niệm Công nghệ sinh học Phân loại Công nghệ sinh học Các ứng dụng Công nghệ sinh học Sơ lược lịch sử phát triển Công nghệ sinh học CNSH Việt Nam KHÁI NIỆM Thuật ngữ Công nghệ sinh học (Biotechnology) Karl Ereky (Hungary) nêu vào năm 1917, để mô tả q trình chăn ni lợn với quy mơ lớn củ cải đường lên men Theo K Ereky, CNSH là: “tồn dây chuyền sản xuất, nhờ sản phẩm tạo từ vật liệu thô nhờ sinh vật sống” Năm 1961, C.H.Heden (Thụy Điển) đề nghị đổi tên tạp chí Microbiology and Biochemical Engineering and Technology thành tạp chí Biotechnology and Bioengineering để đăng tải cơng trình lĩnh vực vi sinh ứng dụng lên men công nghiệp Các nghiên cứu CNSH phát triển dựa lĩnh vực vi sinh, hóa sinh cơng nghệ hóa học Thuật ngữ CNSH (Biotechnology) hiểu theo nhiều định nghĩa, khái niệm khác CNSH hiểu theo hai nghĩa rộng hẹp Theo nghĩa rộng, CNSH bao gồm ứng dụng lâu đời lên men rượu, bia, giấm, sữa chua, kỹ thuật đại ngày Theo nghĩa này, CNSH có từ hàng ngàn năm Theo nghĩa hẹp, CNSH liên quan đến lỹ thuật đại ngày kỹ thuật di truyền kỹ thuật đại khác Theo nghĩa này, CNSH tính từ năm 1970 CNSH công nghệ sử dụng thể sống phần thể tế bào để tạo thay đổi sản phẩm nhằm cải tiến trồng, vật nuôi phát triển vi sinh vật vào ứng dụng đặc biệt (W.H.Stone, 1987) CNSH công nghệ sử dụng phận hay tế bào riêng rẽ thể sinh vật vào việc khai thác sản phẩm chúng (UNESCO, 1985) CNSH công nghệ chuyển hay nhiều gen vào sinh vật chủ nhằm mục đích khai thác sản phẩm chức gen (ĐH Stanford, Hoa Kỳ, 1995) CNSH việc ứng dụng nguyên lý khoa học kỹ thuật để biến đổi vật chất tác nhân sinh học nhằm cung cấp sản phẩm ứng dụng (OECD) CNSH ứng dụng tổng hợp sinh hóa học, vi sinh vật học khoa học công nghệ để đạt tới ứng dụng công nghiệp lực vi sinh vật, tế bào, tổ chức nuôi cấy thành phần chúng (Liên đồn CNSH châu Âu) Cơng nghệ sinh học tập hợp ngành khoa học (Sinh học phân tử, Di truyền học, Vi sinh vật học, Sinh hố học Cơng nghệ học) nhằm tạo công nghệ khai thác qui mô công nghiệp hoạt động sống vi sinh vật tế bào thực vật động vật (NQ 18 CP/1994 phát triển CNSH VN) Y – dược - Công nghệ sản xuất vacin, sản xuất 9/10 loại vaccin phục vụ tiêm chủng mở rộng - Cơng nghiệp hóa dược phát triển - Thành tựu công nghệ ghép tạng: da, thận, gan, - Công nghệ hỗ trợ sinh sản áp dịng rộng rãi - Cơng nghệ chẩn đốn phân tử áp dụng rộng rãi Công nghiệp bảo vệ môi trường - Công nghiệp chế biến thực phẩm, lên men,bột phát triển mạnh mẽ - Công nghiệp hóa chất, gỗ, giấy, da giày, - Cơng nghệ khí sinh học (Biogas) ứng dụng rộng rãi - Công nghệ xử lý ô nhiễm, rác thải, nước thải nhờ vi sinh vật - Nhiên liệu sinh học Nghiên cứu - Đánh giá nguồn tài nguyên sinh học Việt Nam 5.2 Hệ thống đào tạo nghiên cứu CNSH Các ĐH, trường ĐH đào tạo CNSH: - ĐHQG HN (ĐH KHTN, ĐH CN) , ĐHQG HCM (ĐH KHTN, ĐH BK, ĐH Quốc tế) - ĐHBK HN, ĐH Nông nghiệp HN, ĐH Thái Nguyên (ĐH Nông lâm, Khoa KHTN XH), ĐH Huế (ĐH Khoa học), ĐH Đà Nẵng (ĐH BK), ĐH Nha Trang, ĐH Đà Lạt, ĐH Nông Lâm HCM, ĐH Cần Thơ, ĐH An Giang - Viện ĐH Mở HN, ĐH DL Phương Đông, ĐH Mở Bán công HCM, ĐH DL Hồng Bàng, ĐH Tư thục Nguyễn Trãi Các sở nghiên cứu CNSH - Viện KHCN VN: Viện CNSH, Viện Sinh học nhiệt đới, Viện Sinh học Đà Lạt, Viện Công nghệ Môi trường, Viện STTNSV, Viện Hóa học hợp chất tự nhiên, Viện Hải dương học Nha Trang, Viện Tài nguyên Môi trường Biển) - Bộ NN PTNT: Viện KHNN (Viện Di truyền NN, Viện Cây lương thực, thực phẩm, Viện BVTV, ), Viện Chăn nuôi, Viện Thú y, Viện Cơ điện NN Công nghệ sau thu hoạch, Viện KHNN Miền Nam, Viện Lúa ĐBSCL, ) - Bộ Y tế: ĐH Y HN, ĐH Y Dược HCM, Viện VSDT TW, Viện VSDT Tây Nguyên, Viện Sốt rét Ký sinh trùng HN, Viện sốt rét, ký sinh trùng Quy Nhơn, Viện Vacxin chế phẩm sinh học Nha Trang, Viện Pasteur HCM, Viện Pasteur Nha Trang, Viện Dược liệu, Viện Kiểm nghiệm, - Bộ KHCN: Viện Ứng dụng công nghệ - Bộ Quốc phòng: Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga, Trung tâm KHCN Quân sự, Viện Vệ sinh phòng dịch Quân đội - Bộ Cơng An: Viện KH Hình sự, Cục kỹ thuật Hóa sinh Một số hình ảnh hoạt động Viện CNSH Add: 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội Website: www.ibt.ac.vn Thành lập: 1993 Tổng số cán bộ: 354 (18 GS, PGS; 71 TS) 22 Phịng Thí nghiệm lĩnh vực CN gen, CNSH Thực vật, CNSH Động vật, CNSH Vi sinh vật, CNSH Enzyme – Protein Phòng Thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ gen (54 tỷ VND) Selection of cold and drought-tolerance in rice Field trial of rice cultivar DR2 Selected lines Papaya transformation with CP gene construct infected Hind III; Kpn I; Sac I Dra I P lac ColE1 PRSVN (~900bp) pCR2.1-PRSVN 4.8Kp Nru I Ban II Nde Xba I; EcoR I; Xho I LacZ alpha Ampicillin f1 ori Kanamycin Testing on controlled garden Embryo transfer in goat in local yellow cattle M F 1C 4C 8C ES ES bp Embryo development after in vitro fertilization in cattle 443 143 Embryo sexing In vitro fertilization and embryo transfer Fermentation system High speed and Ultracentrifuges Molecular cloning and DNA sequencing ABI 3100 Avant ABI PRISM 3100 GENETIC ANALYZER Proteomics Workflow Classic approach New approach 2-DE Image NanoLC System Nano-LC System MALDI Source NanoSpray Source MALDI-TOF MS NanoSpray TOF/MS Publication Journal of Biotechnology ISSN 1811-4989 XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN ... PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC NỘI DUNG Khái niệm Công nghệ sinh học Phân loại Công nghệ sinh học Các ứng dụng Công nghệ sinh học Sơ lược lịch sử phát triển Công nghệ sinh học CNSH Việt Nam... nghiệp, Công nghiệp, Y – Dược Bảo vệ môi trường Nhập môn Công nghệ Sinh học môn học sở cung cấp hệ thống kiến thức giúp sinh viên học tập tốt môn học chuyên ngành như: Công nghệ Lên men, Công nghệ Sinh. .. học thực vật, Công nghệ Sinh học động vật, Công nghệ Di truyền, Công nghệ Enzyme – Protein 2 SỐ ĐƠN VỊ HỌC TRÌNH TC (18 tiết lý thuyết) CÁC MÔN HỌC TIÊN QUYẾT Sinh học Đại cương, Di truyền học,