Bài giảng Nhập môn Công nghệ sinh học: Chương 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Ngành khoa học mũi nhọn của thế kỷ; Công nghệ sinh học là gì; Sơ lược lịch sử phát triển; Các vấn đề pháp lý của CNSH hiện đại. Mời các bạn cùng tham khảo!
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA CÔNG NGHỆ NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC Introduction to Biotechnology TS Võ Thị Xuyến Giới thiệu Đề cương chi tiết môn học https://elearning.vanlanguni.edu.vn/course/view.php?id=739 Đề cương chi tiết Giáo trình Phạm Thành Hổ, 2013 Nhập môn Công nghệ Sinh học, NXB Giáo dục Tài liệu tham khảo Christina A Crawford, MS Ed, 2018, Principles of Biotechnology, Grey House Publishing, Inc Tài liệu học tập Võ Thị Xuyến 2020, Bài giảng Nhập môn Công nghệ Sinh học, Lưu hành nội NỘI DUNG Chương 1: MỞ ĐẦU Chương 2: CÔNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP Chương 3: CÔNG NGHỆ SINH HỌC VI SINH Chương 4: CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT Chương 5: CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT 03 buổi gặp chuyên gia/nhà tuyển dụng/cựu sinh viên thành đạt Phương pháp đánh giá học phần PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ Quá trình Giữa Thi cuối CELOs (chuyên cần, thảo kỳ kỳ luận) CELO1 CELO2 CELO3 CELO4 CELO5 x x x x x x x x x x CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ THỜI ĐIỂM ĐÁNH GIÁ x - Thảo luận Giữa kỳ Thi cuối kỳ (tiểu luận) - Cuối chương Tuần 5, Cuối kỳ x - Thảo luận Giữa kỳ Thi cuối kỳ (tiểu luận) - Cuối chương Tuần 5, Cuối kỳ x - Thảo luận Giữa kỳ Thi cuối kỳ (tiểu luận) - Cuối chương Tuần 4, Cuối kỳ x - Thảo luận Giữa kỳ Thi cuối kỳ (tiểu luận) - Trong trình học tập Tuần 5, Cuối kỳ x - Thảo luận Giữa kỳ Thi cuối kỳ (tiểu luận) - Trong trình học Tuần 5, Cuối kỳ Trọng số thành phần đánh giá TT Thành phần Trọng số (%) Dự lớp 10 Thảo luận 10 Thi học kỳ 30 Thi cuối học kỳ/Bài tiểu luận 50 Tổng 100% Ghi Phần 1: CÁC KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN Chương 1: Mở đầu I Ngành khoa học mũi nhọn kỷ II Cơng nghệ sinh học III Sơ lược lịch sử phát triển IV Các vấn đề pháp lý CNSH đại I Ngành khoa học mũi nhọn kỷ Thế kỷ 21 “Thế kỷ công nghệ sinh học”? I Ngành khoa học mũi nhọn kỷ Những bước tiến vượt bậc kỷ XX a/ Các phát minh chủ yếu kỷ XIX - 1655, tế bào phát nhờ KHV; - 1837 – 1838, Schleiden Schwann nêu Học thuyết tế bào - 1859, C Darwin nêu Học thuyết tiến hóa làm thay đổi tư nhân loại - 1865, Mendel chứng minh tồn nhân tố di truyền - 1868, F Miescher tìm DNA - Những năm 1860, nghiên cứu L Pasteur mở đường cho phát triển Vi sinh vật CNSH vi sinh Những bước tiến vượt bậc kỷ XX b/ Những phát minh tảng kỷ XX - Đầu kỷ XX, khái niệm gen xác lập; 1910 – 1920, T.H Morgan nêu Thuyết di truyền NST chứng minh gen locus NST - 1953, Mô hình cấu trúc phân tử DNA Watson – Crick đời, đặt móng cho phát triển SHPT SHPT hình thành phát triển Học thuyết trung tâm: DNA → RNA → Protein → Thế kỉ XXI kỷ sinh học 10 2.3 Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh học a/ Công nghệ sinh học nơng nghiệp Ngồi liệt kê thêm số lĩnh vực khác: - CNSH chế biến thực phẩm: Các enzyme, chất phụ gia thực phẩm - Các loại thức ăn bổ sung cho chăn nuôi (kháng sinh ) - Các loại thuốc trừ sâu, diệt cỏ với tính đặc hiệu tăng lên (các sản phẩm Bt, baculovirus, tuyến trùng ký sinh ) - Các hormone sinh trưởng thực vật (các cytokinin ) - Các hóa chất chẩn đốn bệnh cho động-thực vật 28 2.3 Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh học b/ Công nghệ sinh học y dược - Các loại kháng sinh chất diệt khuẩn, vitamin chất bổ dưỡng, amino acid, vaccine loại hormone chữa bệnh; - Các kit chuẩn dùng chẩn đốn bệnh chẩn đốn hóa sinh y dược; - Cây trồng vật nuôi cấy chuyển gen sản sinh loại protein trị liệu 29 2.3 Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh học c/ Công nghệ sinh học công nghiệp chế biến thực phẩm Bao gồm lĩnh vực sản xuất loại enzyme amylase, cellulase protease dùng cơng nghiệp dệt, cơng nghiệp xà phịng mỹ phẩm, công nghiệp bánh kẹo, rượu bia nước giải khát… Các sản phẩm CNSH công nghiệp dùng trong: - Cơng nghiệp hóa chất - Q trình chế biến tinh bột - Công nghiệp làm - Công nghiệp bột gỗ giấy - Cơng nghiệp khai khống phát khoáng sản 30 2.3 Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ sinh học d/ Công nghệ sinh học môi trường - Công nghệ phân hủy sinh học: Dùng thể sống phân hủy chất thải độc tạo nên chất không độc nước, khí CO2 vật liệu khác; - Dự phịng mơi trường: Phát triển thiết bị dị theo dõi nhiễm mơi truờng, đặc biệt việc dị nước khí thải cơng nghiệp trước giải phóng mơi trường 31 III Sơ lược lịch sử hình thành công nghệ sinh học 32 CNSH phát triển qua ba giai đoạn: - Công nghệ vi sinh - Công nghệ tế bào (nuôi cấy mô TB động-thực vật ) - CNSH đại - cơng nghệ gen Có thể chia lịch sử phát triển CNSH theo giai đoạn: Giai đoạn thứ Đã hình thành từ rất lâu việc sử dụng phương pháp lên men VSV để chế biến bảo quản thực phẩm, Ví dụ sản xuất mát, dấm ăn, làm bánh mì, nước chấm, sản xuất rượu bia… Ngay từ cuối kỷ 19, Pasteur cho thấy VSV đóng vai trị định q trình lên men → sở cho phát triển ngành công nghiệp lên men sản xuất dung môi hữu aceton, ethanol, butanol, isopropanol… vào cuối kỷ 19, đầu kỷ 20 33 Giai đoạn thứ hai Hình thành cơng nghiệp sản x́t kháng sinh penicillin, khởi đầu gắn liền với tên tuổi Fleming, Florey Chain (1940) Xuất số cải tiến mặt kỹ thuật thiết bị lên men vô trùng cho phép tăng đáng kể hiệu suất lên men Các thí nghiệm xử lý chất thải bùn hoạt tính cơng nghệ lên men yếm khí tạo biogas tạo phân bón hữu có giá trị 34 Giai đoạn thứ ba Từ năm 50 kỷ 20, số hướng nghiên cứu CNSH hình thành phát triển mạnh mẽ: - Xác định cấu trúc protein (insulin), xây dựng mơ hình cấu trúc xoắn kép phân tử DNA (1953) - Tổng hợp thành công protein (1963 – 1965), đặc biệt việc tổng hợp thành cơng gen buộc biểu tế bào VSV (1980) → tạo tiền đề cho phát triển nhanh chóng CNSH đại 35 Giai đoạn thứ tư Bắt đầu từ năm 1973, đời kỹ thuật DNA tái tổ hợp xuất insulin năm 1982, với thí nghiệm chuyển gen vào trồng CNSH đại có bước tiến khổng lồ nơng nghiệp (cải thiện giống trồng ), y dược (liệu pháp gen, liệu pháp protein, chẩn đốn bệnh ), cơng nghiệp thực phẩm (cải thiện chủng vi sinh vật )… 36 37 IV Các vấn đề pháp lý CNSH đại 4.1 An toàn sinh học Được hiểu bảo vệ người, xã hội môi trường khỏi tác động có hại nguy hiểm sức khỏe người hệ hôm mai sau độc tố hay sản phẩm cơng nghệ gen 4.1 An tồn sinh học Các sinh vật biến đổi gen (GMO -genetically modified organism) gây hậu quả: - Các GMO ảnh hưởng đến phát triển dạng tự nhiên hay tạo dạng gây bệnh TTH với dạng tự nhiên - Các gen vi sinh vật GMO gây nguy hiểm cho thể người lâu dài không? - Các thực vật GMO kháng thuốc diệt cỏ có chuyển gen cho cỏ dại/ong thụ phấn cho kháng trùng hậu nào? - Các động vật GMO mơi trường tự nhiên có lấn át động vật khác khơng? Nhiều nước đặt qui chế luật lệ kiểm sốt chặt chẽ 38 GMO 4.2 An tồn thực phẩm (ATTP) Thực phẩm có nguồn gốc từ trồng chuyển gen phải trải qua nhiều thử nghiệm Những quy định sau: + Các SP chuyển gen cần đánh giá giống loại thực phẩm khác + Các SP xem xét dựa độ an tồn, khả gây dị ứng, độc tính dinh dưỡng chúng dựa vào pp kỹ thuật sản xuất + Bất kỳ chất đưa thêm vào thực phẩm thông qua CNSH phải cho phép trước đưa thị trường 39 4.2 An toàn thực phẩm (ATTP) Một số nhận định vấn đề ATTP nay: - Mức độ ăn tồn thực phẩm chuyển gen nhất tương đương với thực phẩm khác - Chưa có chứng cho thấy TPCG gây bất lo ngại sức khoẻ người - Một điểm đặc trưng kỹ thuật chuyển gen đưa vào hay nhiều gen xác định → việc thử nghiệm độc tính trồng chuyển gen dễ thực 40 Đạo lý sinh học (Bioethics) Sự phát triển nhanh chóng CNSH đặt cho ủy ban đạo đức luật pháp giới vấn đề sau đây: - Có nên cho phép thay đổi chương trình di truyền người hay khơng; Nếu cho phép mức độ - Có nên chấp nhận việc chẩn đoán trước sinh để lựa chọn giới tính đứa trẻ hay khơng - Có nên bắt buộc thực chương trình phát di truyền phục vụ lợi ích sức khoẻ người dân - Có nên cấm liệu pháp gen (gene therapy) nhằm vào tế bào sinh dục hay không CÁC VẤN ĐỀ VỀ LĨNH VỰC CNSH Y DƯỢC Công nghệ sinh học y dược Các đóng góp CNSH lĩnh vực y dược ... https://vnreview.vn/tin-tuc-khoa-hoc-cong-nghe /-/ view_content/content/ 217 2276/te-bao-goc-la-gi-y-hoc-trong-linh-vuc-nay-datien-bo-den-dau 16 b/ Những phát minh tảng kỷ XX - 26/6/2000, Cơng bố kết... 2 018 , Principles of Biotechnology, Grey House Publishing, Inc Tài liệu học tập Võ Thị Xuyến 2020, Bài giảng Nhập môn Công nghệ Sinh học, Lưu hành nội NỘI DUNG Chương 1: MỞ ĐẦU Chương 2: CÔNG NGHỆ... NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP Chương 3: CÔNG NGHỆ SINH HỌC VI SINH Chương 4: CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT Chương 5: CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT 03 buổi gặp chuyên gia/nhà tuyển dụng/cựu sinh viên thành đạt