Tài liệu Bài giảng CNSH đại cương

CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
1.1. Khái niệm về công nghệ sinh học
Có nhiều định nghĩa về công nghệ sinh học (Biotechnology), tùy theo từng
tác giả khác nhau, nhưng tất cả đều thống nhất về khái niệm cơ bản sau đây:
Công nghệ sinh học là sự sản xuất các sản phẩm trên quy mô công nghiệp,
trong đó nhân tố tham gia trực tiếp và quyết định là các tế bào sống (vi sinh vật,
thực vật, động vật). Mỗi tế bào sống của cơ thể sinh vật hoạt động trong lĩnh vực
sản xuất này được xem như một lò phản ứng nhỏ.
Vào những năm 1980, công nghệ sinh học đã chuyển sang một giai đoạn mới
là là giai đoạn công nghệ sinh học hiện đại với việc sử dụng các thành tựu của kỹ
thuật gen, là lĩnh vực công nghiệp sử dụng hoạt động sinh học của các tế bào đã
được biến đổi di truyền. Cơ sở sinh học được áp dụng ở đây bao gồm sinh học
phân tử, sinh học tế bào, hóa sinh học, di truyền học, vi sinh vật học, miễn dịch
học, cùng các nguyên lý kỹ thuật máy tính .
Có hai cách định nghĩa công nghệ sinh học một cách tổng quát nhất:
- Do UNESCO (1985) định nghĩa: Công nghệ sinh học là công nghệ sử dụng
một bộ phận hay tế bào riêng rẽ của cơ thể sinh vật vào việc khai thác sản phẩm
của chúng.
- Do Trường Luật Stanford (1995) định nghĩa: Công nghệ sinh học là công
nghệ chuyển một hay nhiều gen vào sinh vật chủ nhằm mục đích khai thác sản
phẩm và chức năng của gen đó.
Sự khác biệt rõ rệt nhất của hai định nghĩa trên thuộc về đối tượng tác động
của công nghệ sinh học: UNESCO xem cơ quan, bộ phận, tế bào và chức năng
riêng rẽ của sinh vật là đối tượng, trong khi đó Trường Luật Stanford lại coi gen là
đối tượng tác động của công nghệ.
Từ các định nghĩa trên, có thể phân biệt được hai nhóm công nghệ sinh học
là:
- Công nghệ sinh học truyền thống (Traditional Biotechnology)
Bao gồm:
+ Thực phẩm lên men truyền thống (Food of Traditional Fermentations)
+ Công nghệ lên men vi sinh vật (Microbial Fermentation Technology)
+ Sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu vi sinh vật (Production of Microbial
Fertilizer and Pesticide)
+ Sản xuất sinh khối giàu protein (Protein-rich Biomass Production)
+ Nhân giống vô tính bằng nuôi cấy mô và tế bào thực vật (Plant
Micropropagation)
+ Thụ tinh nhân tạo (In vitro Fertilization)
- Công nghệ sinh học hiện đại (Modern Biotechnology)
Bao gồm:
+ Nghiên cứu genome (Genomics)
+ Nghiên cứu proteome (Proteomics)
+ Thực vật và động vật chuyển gen (Transgenic Animal and Plant)
+ Động vật nhân bản (Animal Cloning)
+ Chip gen (DNA chip)
+ Liệu pháp tế bào và gen (Gen and Cell Therapy)
+ Công nghệ sinh học nano (Nanobiotechnology)
+ Tin sinh học (Bioinformatics)
+ Hoạt chất sinh học (Bioactive Compounds)
+ Protein biệt dược (Therapeutic Protein)
Sự phân loại công nghệ sinh học cũng có thể dựa vào các tác nhân sinh học
tham gia vào quá trình công nghệ, có thể chia thành các nhóm sau:
- Công nghệ sinh học thực vật (Plant Biotechnology)
- Công nghệ sinh học động vật (Animal Biotechnology)
- Công nghệ sinh học vi sinh vật (Microbial Biotechnology)
- Công nghệ sinh học enzyme hay công nghệ enzyme (Enzyme
Biotechnology)
Gần đây, đối với các tác nhân sinh học dưới tế bào còn hình thành khái niệm
công nghệ protein (Protein Engineering) và công nghệ gen (Gen Engineering).
Công nghệ Protein và công nghệ gen xuyên suốt và trở thành công nghệ chìa khóa
nằm trong công nghệ sinh học thực vật, công nghệ sinh học động vật và công nghệ
sinh học vi sinh vật. Nhờ kỹ thuật đọc trình tự gen và kỹ thuật DNA tái tổ hợp,
công nghệ gen đã đạt được những thành tựu hết sức to lớn mang tính quyết định,
mở ra những giai đoạn phát triển mới. Đó là nghiên cứu về toàn bộ genome của
nhiều sinh vật, trong đó đáng chú ý là việc giải mã genome của con người và của
cây lúa. Đó là việc hình thành cả một phương hướng nghiên cứu, ứng dụng và
kinh doanh các sinh vật chuyển gen (Gentically Modified Organism-GMO) và các
thực phẩm chuyển gen (Gentically Modified Food-GMF). Công nghệ protein có
tiềm năng ứng dụng rất lớn trong việc sản xuất ra các protein tái tổ hợp
(Recombinant Protein) dùng làm dược phẩm điều trị các bệnh hiểm nghèo như:
interferon, interleukin, insulin .
Mặt khác, tùy vào đối tượng phục vụ của công nghệ sinh học, có thể phân ra
các lĩnh vực công nghệ sinh học khác nhau như:
- Công nghệ sinh học nông nghiệp (Biotechnology in Agriculture)
- Công nghệ sinh học chế biến thực phẩm (Biotecnology in Food Processing)
- Công nghệ sinh học y dược (Biotechnology in Medicine-Pharmaceutics)
- Công nghệ sinh học môi trường (Environmental Biotechnology)
- Công nghệ sinh học vật liệu (Material Biotechnology)
- Công nghệ sinh học hóa học (Biotechnology in Chemical Production)
- Công nghệ sinh học năng lượng (Biotechnology in Energy Production) .