Giải bài tập Chuyên đề Sinh học 10 Bài 6: Thành tựu của công nghệ enzyme
Mở đầu trang 41 Chuyên đề Sinh học 10: 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
Hình thành kiến thức mới 1 trang 41 Chuyên đề Sinh học 10: Việc ứng dụng công nghệ enzyme đã đạt được thành tựu trong những lĩnh vực nào? Cho ví dụ
Trả lời:
– Ứng dụng công nghệ enzyme đã đạt được nhiều thành tựu trong các lĩnh vực khác nhau như y học, hóa học, thực phẩm, mĩ phẩm, nông nghiệp, môi trường,…
– Ví dụ:
– Công nghệ thực phẩm: Dùng enzyme amylase của nấm mốc Aspergillus oryzae hoặc Aspergillus awamori trong công nghiệp sản xuất bánh mì làm bánh mì nở đều, tăng hương vị thơm ngon; dùng enzyme pepsin, papain để phân giải phức hệ protein – tannin trong công nghiệp sản xuất bia,…
– Trong y học: 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,…
– Sản xuất các chế phẩm sinh học: Sử dụng enzyme penicillinase thu được từ vi khuẩn để thủy phân penicillin G hoặc V nhằm thu nhận 6 – aminopenicillanic acid (một loại kháng sinh quan trọng thuộc họ penicillin),…
– Sử dụng enzyme để phân hủy rác thải, xử lí nước thải sinh hoạt,…
– Sử dụng enzyme để sản xuất bột giặt, chất tẩy rửa để phân giải và làm sạch các chất protein, lipid,… bám trên quần áo, các vật dụng.
Hình thành kiến thức mới 2 trang 41 Chuyên đề Sinh học 10: 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,…
Hình thành kiến thức mới 3 trang 42 Chuyên đề Sinh học 10: Tại sao người ta thường sử dụng vi sinh vật trong sản xuất các chế phẩm sinh học?
Trả lời:
Người ta thường sử dụng vi sinh vật trong sản xuất các chế phẩm sinh học vì vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng và sinh sản nhanh, nguồn enzyme phong phú, môi trường nuôi cấy đơn giản nên việc thu nhận các chế phẩm sinh học đạt hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí.
Luyện tập trang 43 Chuyên đề Sinh học 10: 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
Hình thành kiến thức mới 4 trang 43 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy phân tích những triển vọng của công nghệ enzyme trong tương lai.
Trả lời:
Triển vọng của công nghệ enzyme trong tương lai: Trong tương lai, sản xuất enzyme hứa hẹn sẽ trở thành ngành công nghiệp dẫn đầu trong cung cấp các nguồn nguyên vật liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác. Công nghệ enzyme sẽ tiếp tục phát triển dựa trên một số xu hướng chủ yếu như: cải biến nguồn enzyme hiện có, tìm kiếm hoặc tạo nguồn enzyme mới và cải tiến quy trình sản xuất. Những triển vọng của công nghệ enzyme sẽ góp phần nâng cao chất lượng đời sống, bảo vệ sức khỏe, đảm bảo an ninh lương thực, giải quyết vấn đề việc làm cho con người.
Vận dụng trang 43 Chuyên đề Sinh học 10: 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 trang 44 Chuyên đề Sinh học 10: 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:
– Học sinh có thể trình bày ý tưởng theo gợi ý: Tên ý tưởng, lĩnh vực ứng dụng, phương pháp và quy trình thực hiện, hiệu quả mang lại.
– Câu trả lời tham khảo:
+ Tên ý tưởng: Ứng dụng enzyme trong xử lí rác thải nhựa.
+ Lĩnh vực ứng dụng: Môi trường.
+ Phương pháp và quy trình thực hiện: Phân lập dòng vi sinh vật có khả năng tiết ra enzyme phân hủy nhựa → Tách chiết enzyme → Tinh sạch enzyme → Tạo chế phẩm enzyme → Sử dụng chế phẩm enzyme trong xử lí rác thải nhựa và đánh giá tính hiệu quả.
+ Hiệu quả mang lại: Việc sử dụng enzyme trong xử lí rác thải nhựa sẽ giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm rác thải nhựa hiệu quả mà không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Bài tập 2 trang 44 Chuyên đề Sinh học 10: 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 trang 44 Chuyên đề Sinh học 10: 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 không? Tại sao?
Trả lời:
Em đồng ý với ý kiến trên. Vì việc sử dụng các chế phẩm enzyme trong xử lí ô nhiễm môi trường đã mang lại nhiều hiệu quả tích cực và được đánh giá là an toàn, thân thiện với môi trường. Bên cạnh đó, trong tương lai, người ta có thể sản xuất các loại enzyme có hoạt tính phân hủy nhiều loại rác thải, chất thải khác nhau, đặc biệt là rác thải nhựa, nhờ đó, phát triển công nghiệp bền vững.