Mở đầu: Xét nghiệm PCR
là một trong các phương pháp xác định một cách hiệu quả sự tồn tại của virus
corona trong cơ thể người. Nguyên lí cơ bản của phương pháp này là tạo ra một số
lượng lớn trình tự DNA mục tiêu dưới sự xúc tác của enzyme DNA polymerase ở nhiệt
độ cao. Điều này cho thấy, bên cạnh những ứng dụng trong việc tạo ra các loại
thực phẩm, chất tẩy rửa,… enzyme còn được ứng dụng trong y học. Liệu trong
tương lai, enzyme có được ứng dụng để phát hiện ra các bệnh ở người?
Trả lời:
- Enzyme có thể được sử dụng để phát hiện ra các bệnh ở người.
Ví dụ: ứng dụng enzyme trong việc điều chế điện cực enzyme glucose
oxidase được sử dụng để xác định hàm lượng glucose trong máu và nước
tiểu nhằm phát hiện bệnh tiểu đường, enzyme Taq DNA polymerase tách
chiết từ vi khuẩn Thermus aquaticus được dùng trong kĩ thuật
PCR giúp chẩn đoán bệnh và nghiên cứu sinh học phân tử,…
I. Thành tựu của công nghệ enzyme
Câu hỏi 1: Việc ứng dụng công nghệ enzyme đã đạt được
thành tựu trong những lĩnh vực nào? Cho ví dụ.
Trả lời:
- Ngành công nghệ enzyme đã đạt được thành tựu trong rất nhiều
ngành sản xuất khác nhau: công nghệ thực phẩm, chế biến thức ăn chăn nuôi, công
nghiệp thuộc da, dệt may, y học …
- Ví dụ:
+ Công nghệ thực phẩm: enzyme phân giải protein được sử dụng để
làm mềm thịt trong quá trình nấu nướng; enzyme glucose oxidase sử dụng để loại
bỏ glucose ra khỏi thực phẩm giúp bảo quản dễ dàng hơn …
+ Y học: enzyme glucose oxidase được dùng để xác định hàm lượng
đường trong máu và nước tiểu; …
+ Công nghiệp thuộc da: enzyme phân giải protein như papain, proteolytic … được dùng để làm mềm da.
Câu hỏi 2: Kể tên một vài sản phẩm ứng dụng enzyme trong đời sống hằng ngày.
Trả lời:
- Một vài sản phẩm ứng dụng enzyme trong đời sống hằng ngày: Bột giặt sinh học, chất tẩy rửa sinh học, men tiêu hóa,…
Câu hỏi 3: Tại sao người ta thường sử dụng vi sinh vật
trong sản xuất các chế phẩm sinh học?
Trả lời:
- Một trong những ứng dụng quan trọng của công nghệ enzyme là sản xuất các chế phẩm sinh học. Việc sử dụng đặc điểm sinh trưởng vi sinh vật giúp sản xuất một lượng lớn chế phẩm sinh học nhờ đó hạ giá thành sản phẩm.
Luyện tập: Nếu em là một
nhà nghiên cứu, em sẽ nghiên cứu để ứng dụng enzyme vào lĩnh vực nào? Tại sao?
Trả lời:
- Học sinh tự đưa ra câu trả lời theo quan điểm cá
nhân theo hướng: lí do chọn lĩnh vực đó là gì, sẽ nghiên cứu vấn đề
gì, đánh giá tính hiệu quả của ứng dụng đó vào đời sống,…
- Câu trả lời tham khảo: Nếu em là một nhà nghiên cứu, em sẽ nghiên cứu để sử dụng enzyme để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Vì, hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trường như ô nhiễm rác thải nhựa, ô nhiễm kim loại nặng,… đang ngày càng trở nên nghiêm trọng và đe dọa trực tiếp đến sự sống của các sinh vật trong đó có con người. Việc sử dụng enzyme trong giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường sẽ giúp phân hủy rác thải, xử lí nước thải sinh hoạt hoặc làm biến đổi tính chất của chất thải để đưa chúng về dạng dễ xử lí,… nhằm cải thiện chất lượng môi trường sống.
II. Triển vọng của công nghệ enzyme trong tương lai
Câu hỏi 4: Hãy phân tích những triển vọng của công nghệ
enzyme trong tương lai.
Trả lời:
- Trở thành ngành công nghiệp dẫn đầu trong cung cấp các nguồn
nguyên vật liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác.
- Mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp cũng như nhiều vị trí việc làm mới (sản xuất enzyme, nghiên cứu và ứng dụng enzyme, quản lí dự án về công nghệ enzyme) qua đó giải quyết vấn đề việc làm và nâng cao chất lượng cuộc sống.
Vận dụng: Hãy tìm hiểu
và trình bày một thành tựu của ứng dụng công nghệ enzyme mà em cho rằng sẽ có
triển vọng trong tương lai. Phân tích những giá trị thực tiễn mà thành tựu đó
mang lại.
Trả lời:
- Học sinh có thể trả lời theo quan điểm cá nhân.
- Câu trả lời tham khảo: Thành tựu của ứng dụng công nghệ enzyme có triển vọng trong tương lai là sản xuất enzyme bằng công nghệ DNA tái tổ hợp. Phân tích giá trị thực tiễn: Hiện nay, các chế phẩm enzyme ngày càng trở nên quan trọng trong đời sống con người và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thuộc da, giặt tẩy, chẩn đoán và điều trị bệnh,... Việc áp dụng sản xuất enzyme bằng công nghệ DNA tái tổ hợp cho phép tạo ra một số lượng lớn enzyme dựa trên sự tăng trưởng của vi sinh vật, nhờ đó, đáp được nhu cầu sử dụng và hạ được giá thành sản phẩm.
Bài tập
Bài tập 1: Hãy đề xuất một ý tưởng ứng dụng enzyme để
giải quyết các vấn đề môi trường hiện nay (ô nhiễm rác thải, ô nhiễm nguồn nước,
…).
Trả lời:
- Sản xuất chế phẩm sinh học bao gồm nhiều loại enzyme khác nhau, mỗi loại enzyme có vai trò biến đổi một chất độc hại hoặc chất khó phân hủy trong chất thải, rác thải … thành chất không đọc hoặc thành dạng vi sinh vật có thể phân giải được giúp làm giảm gánh nặng cho việc xử lí rác thải và chất thải hiện nay.
Bài tập 2: Hãy chọn một
ngành nghề có liên quan đến công nghệ enzyme. Phân tích triển vọng của ngành
nghề đó trong tương lai.
Trả lời:
- Học sinh tự tìm hiểu và lựa chọn ngành nghề mình
quan tâm và phân tích. Lưu ý: cần phải nêu được điểm nổi bật và xu
hướng phát triển của ngành nghề đó trong tương lai như thế nào.
- Câu trả lời tham khảo: Ngành nghề lựa chọn là kĩ
thuật viên nghiên cứu phát triển enzyme (nghiên cứu trong các viện nghiên cứu,
trường đại học và các cơ sở sản xuất enzyme). Triển vọng của ngành nghề:
Ngày nay, công nghệ enzyme đã có nhiều thành tựu được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau dẫn đến ngành sản xuất enzyme hứa hẹn sẽ
trở thành ngành công nghiệp dẫn đầu trong cung cấp các nguồn nguyên
vật liệu cho các ngành công nghiệp khác. Do đó, nhu cầu nghiên cứu
cải biến nguồn enzyme hiện có, tìm kiếm hoặc tạo nguồn enzyme mới
hay cải tiến quy trình sản xuất enzyme ngày càng cao tạo cơ hội nghề
nghiệp lớn cho kĩ thuật viên nghiên cứu phát triển enzyme.
Bài tập 3: Có ý kiến cho rằng: “Một trong các xu hướng
bảo vệ môi trường là sử dụng enzyme vì mục đích phát triển công nghiệp bền vững”.
Em có đồng tình với ý kiến này hay không? Tại sao?
Trả lời:
- Đồng tình. Vì việc sử dụng công nghệ enzyme trong việc bảo vệ
môi trường hay cải thiện tình trạng môi trường hiện nay là một biến pháp vô
cùng triển vọng. Enzyme được ứng dụng trong quy trình xử lí nước thải sinh hoạt,
làm biến đổi tính chất của chất thải, đưa chúng về dạng dễ xử lí … vừa thân thiện
với môi trường (loại bỏ các loại hóa chất tẩy rửa độc hại) vừa có hiệu quả rõ rệt
trong việc bảo vệ môi trường.