Bài 2. Nhiệm vụ của Sinh học. Đại cương về giới Thực vật
Chia sẻ bởi Đặng Minh Trường |
Ngày 23/10/2018 |
42
Chia sẻ tài liệu: Bài 2. Nhiệm vụ của Sinh học. Đại cương về giới Thực vật thuộc Sinh học 6
Nội dung tài liệu:
SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG A1
(30 tiết Lý thuyết )
GVC.ThS. LÊ THỊ MỸ PHƯỚC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM
CHÖÔNG I
SINH HOÏC - CAÙC KHOA HOÏC VEÀ SÖÏ SOÁNG
I. THẾ NÀO LÀ SINH HỌC ?
II. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN.
III. CÁC ỨNG DỤNG THỰC TIỄN
IV. THẾ GIỚI SINH VẬT VỚI VĂN HÓA VIỆT NAM
I. THẾ NÀO LÀ SINH HỌC ?
Sinh học : "Khoa học về sự sống".
Biology (tiếng Anh), Biologie (tiếng Pháp),
Biologia (tiếng Nga)
chữ Hy Lạp : Bios (sự sống) và Logos (môn học hay học thuyết).
SỰ SỐNG LÀ GÌ ?
Theo ngôn ngữ Việt nam chữ sống có nhiều nghĩa: chưa chết, tươi (chưa chín như rau sống,...),...
Ở đây sự sống được hiểu là dạng hoạt động vật chất có trong mỗi sinh vật.
Sinh học là một ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu thế giới sinh vật, có vị trí và vai trò đặc biệt đối với con người.
Thứ nhất, con người nghiên cứu chính bản thân mình và những thành tựu của nó phục vụ trực tiếp nhiều nhất cho con người. Gần đây, có nhiều phát minh rất "đáng sợ".
Thứ hai, đây là ngành khoa học rất gần gũi nhưng đầy bí ẩn đối với con người vì thế giới sinh vật bao quanh tạo môi trường và phương tiện sống, có nhiều bạn và lắm kẻ thù.
Thứ ba, phạm vi nghiên cứu rất rộng: từ nguồn gốc sự sống, sự chuyển tiếp vô sinh thành sinh vật, đến nguồn gốc loài người chuyển từ sinh vật sang đời sống xã hội.
Thứ tư, đây là ngành khoa học có quá khứ lâu đời, nhưng luôn mới mẻ và triển vọng to lớn.
THẾ KỶ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Công nghệ sinh học có thẻ� hiểu đơn giản là công nghệ sử dụng các quá trình sinh học của các tế bào vi sinh vật, động vật và thực vật tạo ra thương phẩm phục vụ cho lợi ích con người.
Nhân loại đang sống ở thiên niên kỷ mới thứ ba, thế kỷ 21,��thế kỷ công nghệ sinh học��, cụm từ không còn chỉ về tương lai như cách nay vài thập niên mà khẳng định một hiện thực.
II. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN.
1. Những phát minh ban đầu.
Những kiến thức sinh học đã được những người cổ Hy Lạp và La Mã hệ thống lại.
Từ thời Aristotle (384-322 trước CN) đã có những học thuyết về sinh vật.
Galen (131-200 sau CN) là nhà sinh lý học thực nghiệm đầu tiên nghiên cứu chức năng của thần kinh và máu.
Pliney (23-79 sau CN) đã soạn bách khoa toàn thư ghi lại một số sự kiện về sinh vật.
Trong thời trung cổ các mô tả về động thực vật được tiếp tục tiến hành. Trong thời phục hưng nghiên cứu sinh học được đẩy mạnh như các ngành� khoa học khác.
Vesalius (1514-1564), Harvey (1578-1657) và John Hunter (1728-1793) đã nghiên cứu cấu trúc và chức năng của động vật nói chung và ở người, đã đưa đến sự hình thành giải phẫu học và sinh lý học.
Nhờ phát minh ra kính hiển vi ở thế kỷ 17, Malpighi (1628-1694), Swammerdam (1637-1680) và Leeuwenhoek (1632-1723) nghiên cứu cấu trúc tinh vi của một số mô động vật và thực vật. Leeuwenhoek là người đầu tiên mô tả vi khuẩn, nguyên sinh động vật và tinh trùng.
Carl Linné (1707-1778) là nhà sinh học Thụy Điển đã đóng vai trò quyết định trong việc xây dựng hệ thống thực vật và động vật.
2. Các phát minh lớn thế kỷ 19.
Trong thế kỷ 19 sinh học phát triển mạnh và có những phát minh lớn:
Học thuyết tế bào do Schleiden và Schwann nêu ra năm 1838, 1839.
Học thuyết tiến hóa của thế giới sinh vật do Charles Darwin nêu ra trong tác phẩm "Nguồn gốc các loài" năm 1859 làm thay đổi tư duy nhân loại : con người không phải là trung tâm vũ trụ.
Những năm 1860, các nghiên cứu của L.Pasteur đã mở đường cho sự phát triên vi sinh vật học và CNSH vi sinh vật.
Năm 1865, Mendel chứng minh sự tồn tại của các nhân tố di truyền (gen) mở đầu cho các nghiên cứu đi sâu vào thế giới vi mô của sự sống.
Năm 1868, F. Miescher phát minh ra DNA.
Những phát minh này đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển sinh học.
3. Sinh học thế kỷ 20.
Sau phát minh DNA, giới khoa học đã tiên đoán thế kỷ 21 là "thế kỷ sinh học" và sự phát triển vượt bậc của Sinh học nữa cuối thế kỷ 20 đã biến dự báo thành hiện thực. Các thành tựu lớn đáng kể là:
Năm 1910-1920, T.H.Morgan với thuyết DI TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ.
Năm 1953, J.Watson, Fr.Crick với chuỗi xoắn kép DNA.
Năm 1953, thụ tinh nhân tạo đầu tiên cho người.
Năm 1954, thụ thai đầu tiên cho thỏ trong ống nghiệm.
Năm 1956, tìm được mật mã di truyền ở DNA.
Năm 1958, tách được enzyme DNA-polymerase, xúc tác tổng hợp DNA trong ống nghiệm.
Năm 1962, sinh sản vô tính đầu tiên được thực hiện ở ếch bằng tế bào tách biệt.
Năm 1966, hoàn thiện mã di truyền.
Năm 1972, con chuột đầu tiên được sinh ra từ phôi đông lạnh.
Năm 1973, KỸ THUẬT DI TRUYỀN ra đời, con bê đầu tiên được sinh ra từ phôi đông lạnh.
Năm 1979 tạo được đứa bé đầu tiên từ ống nghiệm.
Năm 1980 sản xuất được insulin bằng tái tổ hợp.
Năm 1981, lần đầu tiên thành công trong việc tạo được chuột đã chuyển hóa gen, tạo được chuột nhắt to lớn hơn nhờ hormone tăng trưởng của chuột cống.
Năm 1983, cây thuốc lá đầu tiên được chuyển hóa gen.
Năm 1984, đứa trẻ đầu tiên được sinh sản từ phôi đông lạnh.
Năm 1985, đầu tiên tạo được heo bằng chuyển hóa gen, thực vật đầu tiên chuyển hóa gen có khả năng kháng sâu bệnh.
1994, trái cây đâ�u tiên tạo từ chuyển gen đã thị trường hóa.
1995, em bé đầu tiên tạo ra từ một noãn bào và tinh trùng.
1996, ghép khác loài đầu tiên: tim lợn được nhân hóa ghép cho 1 khỉ đầu chó.
1997, tạo được cây thuốc lá sản xuất huyết tương.
Tháng 2/1997, Wilmut công bố nhân bản vô tính động vật (Animal cloning) cừu Dolly.
CÁC HỌC THUYẾT CỦA THẾ KỶ 20
Tìm ra bản chất các enzyme và vai trò của chúng trong các quá trình trao đổi chất.
Gen kiểm tra quá trình trao đổi chất: giả thuyết 1 gen - 1 enzyme.
Học thuyết trung tâm (central dogma) của sinh học phân tử.
sao chép
DNA mRNA protein
phiên mã dịch mã�
Các hormone điều hòa chức năng của các tế bào.
Học thuyết về hoạt động thần kinh cấp cao.
Các mối quan hệ tương hỗ giữa các sinh vật và môi trường.
Vào những năm 1960, các phát minh Sinh học phân tử liên tiếp ra đời : 64 codon của mã di truyền (1961), điều hòa sự biểu hiện gen (1962),.
Đặc biệt các nghiên cứu ở mức tế bào và phân tử đã dẫn đến sự hình thành và phát triển sinh học phân tử.
Từ đầu những năm 70, kỹ thuật di truyền (gentech) ra đời kéo theo sự bùng nổ của công nghệ sinh học (biotechnology) là sự tích hợp của nhiều bộ môn sinh học, hóa học và cả vật lý học. Một cuộc cách mạng mới trong sinh học đã bắt đầu và đến nay chưa lường hết được những thành tựu mà nó sẽ đem lại.
NĂM 2003
Kỷ niệm 50 năm ra chuỗi xoắn kép DNA Watson-Crick, phát minh lớn nhất thế kỷ 20.
Hòan tất chỉnh lý bộ gen người với chất lượng cao.
KỸ THUẬT DI TRUYỀN
- Năm 1972 - 1973, kỹ thuật di truyền ra đời làm "bùng nổ" cách mạng CNSH. Con người có khả năng cắt, nối, ghép, chép và chuyển gen trong ống nghiệm (in vitro). Kỹ thuật di truyền dẫn đến tư duy và phương pháp luận mới trong nghiên cứu sinh học và các ứng dụng thực tiễn.
- Con người có khả năng vượt giới hạn tiến hóa, thay quyền tạo hóa cải biến sinh giới và cả bản thân cơ thể sinh học của con người.
Tháng 2/1997, Wilmut công bố nhân bản vô tính động vật (Animal cloning) cừu Dolly, mở ra triển vọng to lớn trong nhân giống nhiều loài động vật từ nhân của tế bào soma (tế bào thường cuả cơ thể), kể cả nhân bản người.
Tế bào gốc (Stem cell) từ phôi và tế bào soma
III. CÁC ỨNG DỤNG THỰC TIỄN
1. Caùc öùng duïng taïo ra nhöõng cuoäc caùch maïng môùi
2. Caûi thieän toaøn dieän chaát löôïng cuoäc soáng con ngöôøi
3. Moät boä phaän cuûa neàn kinh teá tri thöùc
4. Nhöõng ñieàu “ñaùng sôï”.
5. Theá kæ CNSH laø moät taát yeáu lòch söû
1. Caùc öùng duïng taïo ra nhöõng cuoäc caùch maïng môùi
- Vào thập niên 1960, �Cách mạng xanh�đã làm tăng vọt sản lượng lúa mì, lúa nước nhờ các giống đột biến thân lùn. Hiện nay có các giống lúa Thần nông đang trồng phổ biến ở nước ta.
- Vào thập niên 1970, Cách mạng công nghệ sinh học bùng nổ�sau phát minh Kỹ thuật di truyền, làm cho con người có thể thay quyền tạo hóa cải biến các sinh vật và các cụm từ Cách mạng di truyền, Thời đại gen�đã trở nên phổ biến (hình 1.5), mà đến nay chưa thấy giới hạn ngoại trừ đạo lí sinh học (Bioethics).
Một đặc điểm của CNSH là sự gắn chặt giữa nghiên cứu cơ bản và ứng dụng. Sự giải ký tự chuỗi thành công ở bộ gen người và hàng trăm các sinh vật khác đã tạo ra ngành khoa học nghiên cứu về bộ gen - Genomics (genome : bộ gen) và nghiên cứu về protein là Proteomics. Kèm theo đó là những cuộc cách mạng trong từng ngành và hình thành Y dược học bộ gen (Medico-pharmaceutical genomics), Nông nghiệp dựa vào bộ gen (Agricultural genomics), Sinh môi dựa vào bộ gen (Environmental genomics).
Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực vẫn có nhiều vấn đề gây lo lắng và thậm chí sợ hãi cho nhiều người như các sinh vật biến đổi gen (Genetically Modified Organism-GMO) hay nhân bản vô tính người,. Do đó, vấn đề đạo lí sinh học (bioethics) và an toàn sinh học (biosafety) được đặt ra và đã có nhiều luật cấm các thí nghiệm phi đạo lí như nhân bản người.
2. Cải thiện toàn diện chất lượng cuộc sống con người
Một đặc điểm nổi bật và đồng thời là khác biệt lớn nhất của CNSH so với các ngành khoa học kỹ thuật mũi nhọn khác là ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến con người. Những triệu phú và tỉ phú tin học đầu tư cho CNSH vì có thể có những con đường mới cải thiện cuộc sống con người.
Cải thiện toàn diện chất lượng cuộc sống con người là nhu cầu cấp thiết của nhân loại trong thế kỷ mới này, khi mà đời sống vật chất không ngừng được nâng cao và khoa học công nghệ ở tầm cao mới. CNSH phải ở vị trí hàng đầu trong thỏa mãn khát vọng đó. Nó tác động tích cực đến mọi mặt đời sống con người, bao gồm duy trì mạng sống, nuôi� sống, cung cấp phương tiện sống và tạo môi trường sống.
Hiện nay, với khả năng đến mức có thể cải biến con người thay quyền tạo hoá, CNSH có nhiều phương tiện kỹ thuật cao để thỏa mãn ước vọng của loài người.
Ví dụ qua sự phát triển của y học :
- Trước 1970 : Y học lâm sàng, chủ yếu hóa sinh và thuốc phân tử nhỏ.
- 1975 - 1995 : Y sinh học phân tử có khả năng tạo dòng gen (Gene cloning), xác định các gen bệnh, tạo protein tái tổ hợp trị liệu (insulin, interferon,...) và phát hiện cơ chế bệnh như tế bào chết theo chương trình (apoptosis).
- 1995 : Y học bộ gen (Genomic medecine) có thể chẩn đoán sự khác nhau trên từng nucleotide giữa các cá thể người, dẫn đến Y học cá thể hóa (Individualized medecine), Bộ gen dược học (Pharmacogenomics), Proteomics, Bioinformatics,...
SINH MẠNG
- Mạng sống con người�: giải quyết những vấn đề vốn có mà những con người phải trải qua: sinh, lão, bệnh, tử. Có thể cải biến con người thay quyền tạo hóa.
Sinh�: chẩn đoán sớm, chữa bệnh vô sinh, săn sóc cho người có thai,��thiết kế trẻ em��,.
Lão�: Giấc mơ cải lão hoàn đồng và bất tử đã có từ lâu đời, ngay cả ở những bật vua chúa, hoàng đế, nhưng tất cả đều về với cát bụi. Khả năng kéo dài tuổi thọ�:�tuổi thọ trung bình dự báo là 120 tuổi trong thế kỷ 21. Các gen của những người sống lâu trên 100 tuổi đang được nghiên cứu.
Bệnh�: CNSH đang tập trung nỗ lực tìm các loại thuốc hiệu nghiệm chửa khỏi khỏi các bệnh hiểm nghèo như ung thư, AIDS,..
Thuốc cho mọi người : người trung niên, người già. Y học cá thể hóa sẽ phát triển mạnh và biện pháp dự phòng cho mỗi người khỏi bệnh sẽ là xu hướng chủ yếu của y học thế kỷ 21.
Tử�: Hiện nay, con người có nhiều khả năng kéo dài cuộc sống con người và vấn đề ��bất tử�� không còn là viễn tưởng.
- Nuôi sống : đó là những vấn đề thường nhật con người phải có để duy trì sự sống mà hiện nay nạn đói đe doạ hàng trăm triệu người trên thế giới. Vấn đề lương thực thực phẩm liên quan đến các ngành nông lâm ngư nghiệp, mà CNSH đã tạo nên cuộc cách mạng ở tất cả các lĩnh vực này.
- Chất lượng sống : Hơn thế nữa, thế giới sinh vật cung cấp những phương tiện sống căn bản cho con người. Đó là không khí trong lành để thở, cơm, thịt, cá để ăn ngon , vải để mặc đẹp.
Nhưng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng như : sạch và có lợi về môi sinh.
3. Một bộ phận của nền kinh tế tri thức
Nền kinh tế tri thức đòi hỏi công nghệ cao và sự sáng tạo lớn. Trước hết phải nói đến kỹ thuật mấu chốt quyết định sự ra đời của CNSH hiện đại, đó là kỹ thuật tái tổ hợp DNA (DNA recombinant Technology), gọi đơn giản là công nghệ gen.
Ngoài ra, như trên đã nói : CNSH liên quan chặt chẽ với những ngành khoa học công nghệ hàng đầu của thế kỷ như Tin học, Công nghệ nano, vật liệu mới và đòi hỏi nhiều sáng tạo. Chính những sáng tạo mới sẽ đẩy nhanh tốc độ phát triển của CNSH.
Mục đích cuối cùng của đa phần các nghiên cứu CNSH là tạo ra thương phẩm và do vậy nó cũng chịu sự chi phối đáng kể về hiệu quả kinh tế. Sự phát triển nhảy vọt trong kinh doanh của CNSH đã thể hiện ngay từ 15 tháng 10 năm 1980, trong vòng 20 phút, giá cổ phiếu ở thị trường chứng khoáng New York của Công ty CNSH Genentech tăng từ 35 USD lên 89 USD và cuối ngày ở mức 71,25 USD với
528 000 cổ phiếu. Lần đầu tiên trong lịch sử thị trường chứng khoán có sự tăng vọt như vậy.
Những động lực kinh tế đã thu hút nguồn vốn đầu tư lớn từ nhiều nguồn khác nhau, đặc biệt có sự tham gia của các tập đoàn đa quốc gia hóa dược khổng lồ như Monsanto, Du Pont, Pharmacia, American Cyanamid, Eli Lilly, Merck, Novartis, Hoffmann-La Roche, GlaxoSmithKline, .
Ngay từ năm 1983 - 1985, khoảng 200 công ty nhỏ về CNSH đã được thành lập ở Mỹ nhờ chính sách ưu đãi thuế. Đến 1985, số công ty tăng đến hơn 400, mà chủ yếu nhằm vào công nghệ gen ; và thuật ngữ ��gen�� có ngay trong tên gọi của nhiều công ty nổi tiếng như Genetech (từ 1980), Biogen, Amgen, Calgene, Engenics, Genex và Cangene.
Tính đến 2002, ở Mỹ có hơn 1300 và toàn thế giới có hơn 3000 công ty CNSH. Một số công ty đã bán lại cho các tập đoàn hoá dược khổng lồ như năm 1991, 60% của Genentech đã bán cho Hoffmann-La Roche với giá 2,1 tỉ USD. Không ít công ty bị phá sản. Sự biến động đó là đặc điểm của thị trường CNSH. Năm 2000, tiền đầu tư đạt 33 tỉ USD.
Đến năm 2000, hàng tá thuốc, sản phẩm của CN gen, đã được cấp giấy chứng nhận ; hơn 200 loại đang thử ở người và hơn 750 loại đang thực hiện. Từ 1996, lần đầu tiên doanh số protein tái tổ hợp erythroprotein (chất kích thích tạo máu) vượt 1 tỉ USD/năm. Năm 2000, tiền bán các kháng thể đơn dòng vượt 2 tỉ USD/năm. Doanh thu của CN gen tăng vọt từ 6 tỉ USD 1986 đến 25 tỉ năm 2000.
Hơn thế nữa, một xu hướng phát triển chung của nền kinh tế tri thức là sự tham gia trực tiếp của các nhà khoa học vào các công ty. Hebert Boyer, một tác giả phát minh ra kỹ thuật di truyền, là phó chủ tịch công ty công nghệ gen đầu tiên Genentech. Theo gương ông có nhiều giáo sư, nhà khoa học đã trực tiếp tham gia vào các công ty CNSH nhỏ.
Tạp chí bán nguyệt san Genetic Engineering News mỗi năm có nêu danh sách 100 triệu phú USD trong lĩnh vực CN gen và thống kê số có trình độ sau đại học trong đó (ít nhất là 96/100).
Số liệu cho thấy hầu hết các triệu phú CNSH có trình độ sau đại học. Điều này cho thấy trong lĩnh vực sản xuất hàng hóa, các triệu phú CNSH vừa là doanh nghiệp vừa là nhà khoa học có trình độ cao. Đây là xu hướng phát triển chung của nền kinh tế tri thức, mà Bill Gates là một ví dụ.
Nhận xét chung nhất có tính quy luật trong phát triển CNSH là thời gian cần thiết để chuyển đổi từ phát minh khoa học thành công nghệ sản xuất ngày càng ngắn dần.
Ví dụ, Insulin tái tổ hợp bắt đầu thử nghiệm từ 1975, đến 1982 được phép sử dụng (7 năm); sản xuất chip chẩn đoán từ 1999 đến 2001 (3 năm). Ngay khi bộ gen người công bố thì vấn đề thương mại hóa bộ gen đã được đặt ra
Thương mại hoá
bộ gen thành hiện thực
4. Những điều "đáng sợ".
Bên cạnh những đóng góp to lớn cho nhân loại, sự phát triển của CNSH đồng thời gây không ít những điều đáng lo ngại.
Đạo lý sinh học (Bioethics) và biosafety.
Kỹ thuật di truyền ngay từ lúc ra đời đã làm nhiều nhà khoa học lo sợ. Trải qua quá trình phát triển trong 30 năm, nhiều vấn đề tâm lý - xã hội được đă�t ra. Có thể phân biệt hai loại vấn đề : tâm lý - xã hội và các thí nghiệm phi đạo lý.
– Caùc vaán ñeà taâm lyù - xaõ hoäi : Nhieàu vaán ñeà taâm lyù - xaõ hoäi naûy sinh khi bieát roõ veà boä gen ngöôøi nhö : Chaån ñoaùn sôùm coù aûnh höôûng xaõ hoäi nhö theá naøo khi bieát raèng moät soá ngöôøi maïnh khoûe nhöng coù mang gen beänh?
Ñoù laø nhöõng vaán ñeà caàn lí giaûi. Do nhöõng vaán ñeà treân, trong chöông trình boä gen ngöôøi, moät nhoùm nghieân cöùu veà taâm lyù - xaõ hoäi ñaõ ñöôïc thaønh laäp ñeå ñaùnh giaù caùc haäu quaû coù theå xaûy ra. Ñoù laø nhöõng vaán ñeà caàn lyù giaûi. Do nhöõng vaán ñeà treân, trong chöông trình boä gen ngöôøi, moät nhoùm nghieân cöùu veà taâm lyù - xaõ hoäi ñaõ ñöôïc thaønh laäp ñeå ñaùnh giaù caùc haäu quaû coù theå xaûy ra.
4. Thế kỷ CNSH là một tất yếu lịch sử
Năm 1989, ông Covalchenko, Viện sĩ Viện hàn lâm khoa học Liên Xô, chuyên về tư liệu lịch sử có nhận xét về xu hướng phát triển khoa học như sau :"thế kỷ 20 là thế kỷ của vật chất vô sinh, thế kỷ 21 là thế kỷ hữu sinh (sinh vật), thế kỷ 22 là thế kỷ con người, thế kỉ 23 là thế kỷ hoạt động cá thể của con người,.".
Nữa đầu thế kỷ 20 được coi là thế kỷ vật lý học, mà đỉnh cao ứng dụng là chế tạo thành công bom nguyên tử và chuẩn bị cho con người bay vào vũ trụ. Nữa sau thế kỷ 20, vật lý và hóa học tiếp tục phát triển mạnh và nhiều ngành mới đã hình thành như chinh phục không gian vũ trụ, công nghệ thông tin, tự động hóa, vật liệu mới, công nghệ nano,. Cùng với đà� phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ đó, sinh học đã thu được những thành tựu sáng chói để vững bước tiến vào thế kỷ công nghệ sinh học.
Mặc dù chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên thịnh vượng và công nghệ phát triển vượt bậc chưa từng thấy trong lịch sử, nhưng nhiều thách thức gay gắt đang đặt ra cho loài người.
- Duy trì mạng sống con người�:
Nhiệm vụ hàng đầu của CNSH là giải quyết vấn đề mạng sống mà mỗi con người đều phải trải qua là sinh, lão, bệnh, tử. CNSH đang tập trung nỗ lực tìm các loại thuốc hiệu nghiệm chữa khỏi các bệnh hiểm nghèo như ung thư, AIDS,.. Thuốc cho mọi người sống mạnh khoẻ�hơn : cho người trung niên, người già. Y học cá thể hóa sẽ phát triển mạnh và biện pháp dự phòng cho mỗi người kháng được bệnh sẽ là xu hướng chủ yếu của Y học thế ki� XXI.
- Đói và no quá mức :
Hiện vẫn còn có 800 - 850 triệu người bị suy dinh dưỡng, trong đó có hơn 200 triệu trẻ em, và rất nhiều trẻ trong số này sẽ không bao giờ phát triển đầy đủ những năng lực trí tuệ và thể chất của mình. Ngoài ra, 1 đến 1,5 tỉ người thường không có những bữa ăn cân đối với lượng chất dinh dưỡng theo yêu cầu.
Một mặt CNSH phải giải quyết nạn đói, mặt khác làm giảm số người béo phì đang gia tăng trên thế giới (khoảng 300 triệu năm 1995), đến mức ở Mỹ và các nước phát triển đã chính thức coi là một bệnh.
Thực phẩm�: không những an toàn cho người hiện nay, mà cho cả thế hệ con cháu mai sau.
- Nhu cầu năng lượng
Hiện nay rất cấp thiết và ngày càng gay gắt hơn khi dự báo nguồn năng lượng tái sinh sẽ cạn kiệt vào những năm 2050 - 2060. CNSH đang tập trung nỗ lực để biến nguồn sinh khối thực vật (như gỗ rừng, phụ phế liệu nông nghiệp,.) khổng lồ trên Trái đất thành nhiên liệu tiện dụng như cồn ethanol thay xăng dầu. Ngoài ra, hydrogen là nguồn năng lượng lý tưởng, mà sản xuất hydrogen sinh học hứa hẹn là nguồn năng lượng rẻ tiền, an toàn và không gây ô nhiễm.
- Cải thiện môi trường sống�:
Sự phát triển công nghiệp và khai thác tài nguyên quá độ đã gây những hiểm họa môi trường như vấn đề khí thải làm khí quyển nóng lên. CNSH phải gia tăng các quy trình công nghệ ít gây ô nhiễm hoặc thay thế quy trình có hại như sản xuất hóa chất xanh (green chemicals) hay các vật liệu chịu phân huỷ sinh học. Đồng thời tìm các biện pháp khắc phục ô nhiễm và bồi hoàn sinh học (bioremedation) như xử lí nước thải, phân huỷ các chất dị sinh (xenobiotic).
Sinh học thế kỉ XX đã đặt bệ phóng vững chắc và nâng lên tầm cao mới cho sự phát triển Sinh học và Công nghệ Sinh học trong thế kỉ XXI. Kể từ thuở hoang sơ, khi con người còn thu nhặt hái lượm, chưa bao giờ con người hiểu biết về cơ thể mình sâu sắc như hiện nay, chưa bao giờ con người có quyền lực ghê gớm như hiện nay trong cải biến thiên nhiên phục vụ cho mình. Công nghệ Sinh học trong thế kỷ XXI sẽ góp phần tích cực khắc phục những thách thức nêu trên và đó cũng là một tất yếu lịch sử của sự phát triển KHCN của nhân loại.
CÔNG NGHỆ SINH HỌC LÀ GÌ ?
Công nghệ sinh học (Biotechnology) do kỹ sư Hungary Karl Ereky nêu năm 1917 chỉ quá trình nuôi heo quy mô lớn bằng củ cải đường lên men.
Năm 1961, "Journal of Microbiological and Biochemical Engineering and Technology" (Tạp chí kỹ thuật và công nghệ vi sinh sinh hóa) đổi tên "Biotechnology and Bioengineering" (Công nghệ sinh học và kỹ thuật sinh học).
Những năm 1970, sự "bùng nổ" CNSH.
Công nghệ sinh học theo 2 nghĩa :
- Một xu hướng hiểu theo nghĩa rộng bao gồm cả các ứng dụng lâu đời như lên men rượu,bia, sản xuất phomai ,...và các kỹ thuật cao cấp ngày nay. Hiểu theo nghĩa rộng thì CNSH xuất hiện cách đây hơn 100 thế kỷ ( 10.000 năm).
- Một xu hướng hiểu nghĩa hẹp : CNSH liên quan đến kỹ thuật hiện đại nhất như công nghệ di truyền và các kỹ thuật cao cấp khác như cố định enzyme,tạo dòng vi khuẩn tổng hợp protein của người,tạo các kháng thể đơn dòng ...
Đến nay, có thể phân biệt 3 loại : CNSH truyền thống (Traditional Biotechnology), CNSH hiện đại (Modern Biotechnology) và Công nghệ sinh học phân tử (Molecular Biotechnology) là công nghệ ứng dụng kỹ thuật di truyền (Genetic Engineering).
Quan niệm hiện nay về CNSH.
CNSH gồm 2 vế : sinh học (bio) và công nghệ (technology)
- Sinh học : CNSH khác với trồng trọt, chăn nuôi, ...ở chỗ nào ? Giới hạn ở mức nhóm tế bào, tế bào và dưới tế bào. Ví dụ, kỹ thuật in vitro nuôi mô tế bào cây lúa hay hạt phấn lúa.
- Công nghệ : ba khía cạnh khác nhau.
Thứ nhất, công nghệ lên men.
Thứ hai, với KTDT nói nhiều đến CNSH vì quá trình cải biến các sinh vật để tạo sản phẩm mới phải trãi qua nhiều công đoạn phức tạp đúng với nghĩa là một công nghệ. Ví dụ, quá trình nuôi tế bào, chiết tách DNA, chuyển gen,... đến thu nhận protein và peptid tổng cộng có tất cả 40 công đoạn hoặc nhiều hơn.
Thứ ba, CNSH là một phạm trù sản xuất có sự gắn kết chặt chẻ từ nghiên cứu cơ bản đến tạo ra sản phẩm thương mại hóa hay được sử dụng rộng rãi.
Chuối và dứa nuôi cấy mô.
Công nghệ sinh học là công nghệ sử dụng các quá trình sinh học của các tế bào vi sinh vật, động vật và thực vật tạo ra thương phẩm phục vụ cho lợi ích con người".
2. Các lĩnh vực của CNSH
a) CNSH phân theo đối tượng
? Công nghệ sinh học phân tử (Molecular biotechnology) gồm công nghệ gen và các ứng dụng kỹ thuật di truyền.
Sản phẩm : các protein, vaccin tái tổ hợp ; các chế phẩm dùng chẩn đoán và trị liệu ; các vi sinh vật, động thực vật chuyển gen ; .
? Công nghệ sinh học protein và enzyme (Biotechnology of proteins and enzymes).
Sản phẩm:
+ Các protein của máu; vaccin và kháng thể; hormone và nhân tố tăng trưởng; interferon, interleukin; protein dùng cho phân tích; protein không xúc tác; ...
+ Các enzyme công nghiệp (industrial enzymes) như protease, amylase, pectinase; .; các enzyme cố định (immobilized enzymes); các enzyme từ vi sinh vật cực đoan (extremophiles) ; ..
+ Cảm biến sinh học (biosensor).
? Công nghệ sinh học vi sinh vật (Microbial biotechnology).
Sản phẩm : các loại thực phẩm lên men cổ truyền (rượu, bia, fromage, tương, chao ...), các enzyme, các acid hữu cơ, các amino acid, các thuốc kháng sinh, các biopolymer, ... hay sinh khối tế bào vi sinh làm nguồn protein, kể cả nấm trồng....
? Công nghệ sinh học thực vật (Plant biotechnology)
Sản phẩm : Các cây vi nhân giống trong ống nghiệm (in vitro), các dòng tế bào từ nuôi hạt phấn, các dòng tế bào thực vật được nuôi in vitro ứng dụng trong nhân và chọn giống,...
? Công nghệ sinh học động vật (Animal biotechnology)
Sản phẩm : Các interferon, hormone chiết tách từ nuôi tế bào động vật, vaccin virus, các kháng thể đơn dòng, các tế bào gốc (stem cell) được nuôi tạo dòng (cloning) động vật, kỹ thuật mô tế bào, chẩn đoán nhanh đực cái, chuyển phôi ghép phôi, ...
Bò nhân giống vô tính
Sản xuất công nghiệp nuôi bình lớn trên giàn kệ
b) CNSH goïi theo caùc lónh vöïc kinh teá xaõ hoäi
? Công nghệ sinh học y học (Medical biotechnology).
? Công nghệ sinh học thực phẩm (Food biotechnology).
? Công nghệ sinh học năng lượng (Energetic biotechnology).
? Công nghệ sinh học trong hóa học và vật liệu (Biotechnology in chemistry and materials).
? Công nghệ sinh học nông nghiệp (Agricultural biotechnology).
? Công nghệ sinh học môi trường (Environmental biotechnology).
Biểu tượng Bộ gen người
Các sản phẩm đặc hiệu :
Antibiotics: penicillin, tetracycline
Amino acid: MSG, lysine
Steroids: 11 ?-hydroxylation của steroids
Pesticides: Bào tử của BT
Hoá chất số lượng lớn
Protease, glucose isomerase, amyloglucosidase, amylase
Các vitamin: riboflavin (B2), vit. B12
Các nucleotide: 5`IMP, 5`GMP
Polysaccharides : xan than
BỘ GEN NGƯỜI
1. Dự án bộ gen người.
Đầu năm 1990, chương trình giải trình tự nucleotide bộ gen người (Human Genome Project - HGP), gọi ngắn gọn là chương trình bộ gen người bắt đầu với kinh phí 3 tỉ USD trong 15 năm, kết thúc vào 2005. James Watson, người phát minh mô hình chuỗi xoắn kép DNA Watson- Crick năm 1953, là người chủ trì đầu tiên của chương trình ở các Viện sức khỏe Quốc gia Hoa Kỳ NIH (National Institutes of Health).
Nhóm nghiên cứu chủ yếu là ở NIH phối hợp với các nước Anh, Pháp, Đức, Trung Quốc và Nhật Bản gọi là nhóm Consortium (Liên hiệp các phòng thí nghiệm) và sau này F.Collins chủ trì. Tất cả có 18 cơ quan khoa học lớn trên toàn thế giới trực tiếp tham gia chương trình.
Nhóm thứ hai Celera Genomics do Craig Venter chủ trì, ra đời chậm hơn nhưng đạt kết quả nhanh với chi phí thấp. Năm 1967, Craig Venter làm y tá quân y ở Việt Nam, trở về Hoa Kỳ ông thấy cần sống gấp. Năm 1998, nhờ công ty Applied Biosystems và số vốn 300 triệu đô-la (USD) ông lập công ty tư Celera Genomics (Celera nghĩa là tăng tốc).
2. Bản phát thảo (the Draft) đầu tiên năm 2000.
Năm 2000, Chương trình bộ gen người đã đạt những kết quả ngoạn mục, Tổng thống Hoa Kỳ Bill Clinton đã trực tiếp giàn xếp để đại diện nhóm "Consortium" là Francis Collins và Craig Venter hợp tác nhau công bố kết quả.
Ngày 26/6/2000, dưới sự chủ trì của Tổng thống Hoa Kỳ Bill Clinton và Thủ tướng Anh Tony Blair, Fr. Collins và C.Venter lần đầu tiên công bố về giải trình tự bộ gen người gần xong (99%). Thành tựu này là một kỳ công vĩ đại của loài người. Do những kết quả công bố đầu tiên này còn hàng ngàn lỗ trống (gap) và nhiều sai sót nên nó được gọi là bản phát thảo (the Draft), nhưng nó sẽ giúp định hướng khai thác nên còn gọi là bản phát thảo hành động (the Working Draft).
GIÁ TRỊ BẢN PHÁC THẢO
Mặc dù bản phát thảo hành động chưa giải hết các vấn đầ Sinh học, nhưng trình tự nucleotide bộ gen là nguồn thông tin tuyệt vời và chưa từng biết đến, mà nó sẽ phục vụ cho các nghiên cứu cơ bản và những phát minh về Sinh học trong suốt thé kỷ 21 và về sau nữa.
Điều đáng kinh ngạc là số gen người khoảng 35.000, ít hơn rất nhiều so với dự kiến trước đây là 100.000 gen, và nó chỉ khoảng gấp 2 lần nhiều hơn số gen của tuyến trùng Caenorhabditis elegans (19.099 gen).
? Sinh học hiện đại phát triển trên tất cả các lĩnh vực với tốc độ chưa từng thấy như trong Sinh học phân tử, Di truyền học, Vi sinh vật học, Hoá sinh học, Sinh học phân tử của tế bào và Sinh học phát triển. Ranh giới giữa các bộ môn đã mờ nhạt dần trong những thập niên cuối thế kỉ XX và nghiên cứu sự sống với lối tiếp cận đa ngành được cảm nhận. Sự phát triển vượt bậc đó thể hiện ở mọi mặt như phát triển lực lượng, chiều rộng, chiều sâu, tốc độ và tầm ảnh hưởng. Ví dụ về tốc độ : thời gian cần để giải ký tự chuỗi nucleotide của bộ gen người tiến triển như sau : vào năm 1980, phải cần 1000 năm ; vào năm 1990 chỉ cần 100 năm; năm 2000 chỉ trong 1 năm.
Có người cho rằng Thời đại sau bộ gen (Post-Genomics Era) bắt đầu với những đặc điểm:
- Sử dụng các công cụ (tools) và công nghệ (technology) để khai thác bộ gen người.
- Sinh học phát triển ở mức cao hơn là nghiên cứu các hệ thống trong tế bào: Sinh học các hệ thống (the Systems Biology).
- Sự xuất hiện nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ mới do sự tích hợp và chuyên hóa của khoa học như: Bioinformatics, Biochip và microarrays, Nanobiotechnology,.
IV. THẾ GIỚI SINH VẬT VỚI VĂN HÓA VIỆT NAM
Thế giới sinh vật rất gần gũi với con người, nên đã ăn sâu vào văn hóa của tất cả các dân tộc trên thế giới. Những nghiên cứu gần đây về Văn hóa Việt Nam và Đông-Nam Á đã làm sáng tỏ nhiều vấn đề đáng tự hào về tổ tiên ta thời tiền sử. �
1. Sự hình thành của nghề nông nghiệp lúa nước.
Tín ngưỡng sùng bái thế giới sinh vật
3. Sử dụng môi trường thiên nhiên
· Vieäc troàng luùa nöôùc vaø caùc caây khaùc nhö baàu bí, traàu cau, daâu,...
· Thuaàn döôõng nhieàu gia suùc nhö gaø, heo, traâu (maø cho ñeán naêm 1450 tr.CN ñaõ ñöôïc ñöa ñeán vuøng Ai Caäp).
· Laøm nhaø ôû.
· Duøng nhieàu caây thuoác ñeå chöõa beänh.
Theo truyền thuyết thì tổ tiên người Việt thuộc "họ Hồng Bàng" và là "giống Rồng tiên" (thành ngữ con Hồng cháu Lạc, con Rồng cháu Tiên). Hồng Bàng chính là một loài chim nước lớn (bàng là lớn, chữ "hồng" ghép bởi chữ "giang" là "sông nước" và chữ "điểu" là "chim"). Không chỉ "Hồng" là chim mà chữ "Lạc" cũng chỉ một loài chim (chứa chữ điểu)! Tiên Rồng là một cặp đôi, trong đó Tiên được trừu tượng hóa từ giống chim, còn Rồng được trừu tượng hóa từ hai loài bò sát rắn và cá sấu có rất nhiều ở vùng sông nước Đông Nam Á. Mẹ Âu Cơ đẻ trứng!
Sử dụng môi trường tự nhiên
Người Việt Nam coi việc ăn, thu năng lượng là rất quan trọng: "Trời đánh còn tránh miếng ăn". Nhiều hoạt động thường ngày lấy chữ ăn làm đầu : ăn uống, ăn ở, ăn mặc, ăn nói, ăn học, ăn chơi, ăn xài, ăn ngủ, ăn nằm, ăn cắp, ăn trộm,... Cơ cấu bữa ăn thiên về thực vật: ngoài lúa gạo có rất nhiều loại rau tươi. Kế tiếp là thủy sản rồi mới đến thịt. Điều này rất phù hợp với xu hướng trên thế giới hiện nay. Rượu gạo, nếp không chưng cất và nước trà (chè) cũng xuất phát từ vùng Đông Nam Á thời tiền sử.
(30 tiết Lý thuyết )
GVC.ThS. LÊ THỊ MỸ PHƯỚC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM
CHÖÔNG I
SINH HOÏC - CAÙC KHOA HOÏC VEÀ SÖÏ SOÁNG
I. THẾ NÀO LÀ SINH HỌC ?
II. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN.
III. CÁC ỨNG DỤNG THỰC TIỄN
IV. THẾ GIỚI SINH VẬT VỚI VĂN HÓA VIỆT NAM
I. THẾ NÀO LÀ SINH HỌC ?
Sinh học : "Khoa học về sự sống".
Biology (tiếng Anh), Biologie (tiếng Pháp),
Biologia (tiếng Nga)
chữ Hy Lạp : Bios (sự sống) và Logos (môn học hay học thuyết).
SỰ SỐNG LÀ GÌ ?
Theo ngôn ngữ Việt nam chữ sống có nhiều nghĩa: chưa chết, tươi (chưa chín như rau sống,...),...
Ở đây sự sống được hiểu là dạng hoạt động vật chất có trong mỗi sinh vật.
Sinh học là một ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu thế giới sinh vật, có vị trí và vai trò đặc biệt đối với con người.
Thứ nhất, con người nghiên cứu chính bản thân mình và những thành tựu của nó phục vụ trực tiếp nhiều nhất cho con người. Gần đây, có nhiều phát minh rất "đáng sợ".
Thứ hai, đây là ngành khoa học rất gần gũi nhưng đầy bí ẩn đối với con người vì thế giới sinh vật bao quanh tạo môi trường và phương tiện sống, có nhiều bạn và lắm kẻ thù.
Thứ ba, phạm vi nghiên cứu rất rộng: từ nguồn gốc sự sống, sự chuyển tiếp vô sinh thành sinh vật, đến nguồn gốc loài người chuyển từ sinh vật sang đời sống xã hội.
Thứ tư, đây là ngành khoa học có quá khứ lâu đời, nhưng luôn mới mẻ và triển vọng to lớn.
THẾ KỶ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Công nghệ sinh học có thẻ� hiểu đơn giản là công nghệ sử dụng các quá trình sinh học của các tế bào vi sinh vật, động vật và thực vật tạo ra thương phẩm phục vụ cho lợi ích con người.
Nhân loại đang sống ở thiên niên kỷ mới thứ ba, thế kỷ 21,��thế kỷ công nghệ sinh học��, cụm từ không còn chỉ về tương lai như cách nay vài thập niên mà khẳng định một hiện thực.
II. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN.
1. Những phát minh ban đầu.
Những kiến thức sinh học đã được những người cổ Hy Lạp và La Mã hệ thống lại.
Từ thời Aristotle (384-322 trước CN) đã có những học thuyết về sinh vật.
Galen (131-200 sau CN) là nhà sinh lý học thực nghiệm đầu tiên nghiên cứu chức năng của thần kinh và máu.
Pliney (23-79 sau CN) đã soạn bách khoa toàn thư ghi lại một số sự kiện về sinh vật.
Trong thời trung cổ các mô tả về động thực vật được tiếp tục tiến hành. Trong thời phục hưng nghiên cứu sinh học được đẩy mạnh như các ngành� khoa học khác.
Vesalius (1514-1564), Harvey (1578-1657) và John Hunter (1728-1793) đã nghiên cứu cấu trúc và chức năng của động vật nói chung và ở người, đã đưa đến sự hình thành giải phẫu học và sinh lý học.
Nhờ phát minh ra kính hiển vi ở thế kỷ 17, Malpighi (1628-1694), Swammerdam (1637-1680) và Leeuwenhoek (1632-1723) nghiên cứu cấu trúc tinh vi của một số mô động vật và thực vật. Leeuwenhoek là người đầu tiên mô tả vi khuẩn, nguyên sinh động vật và tinh trùng.
Carl Linné (1707-1778) là nhà sinh học Thụy Điển đã đóng vai trò quyết định trong việc xây dựng hệ thống thực vật và động vật.
2. Các phát minh lớn thế kỷ 19.
Trong thế kỷ 19 sinh học phát triển mạnh và có những phát minh lớn:
Học thuyết tế bào do Schleiden và Schwann nêu ra năm 1838, 1839.
Học thuyết tiến hóa của thế giới sinh vật do Charles Darwin nêu ra trong tác phẩm "Nguồn gốc các loài" năm 1859 làm thay đổi tư duy nhân loại : con người không phải là trung tâm vũ trụ.
Những năm 1860, các nghiên cứu của L.Pasteur đã mở đường cho sự phát triên vi sinh vật học và CNSH vi sinh vật.
Năm 1865, Mendel chứng minh sự tồn tại của các nhân tố di truyền (gen) mở đầu cho các nghiên cứu đi sâu vào thế giới vi mô của sự sống.
Năm 1868, F. Miescher phát minh ra DNA.
Những phát minh này đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển sinh học.
3. Sinh học thế kỷ 20.
Sau phát minh DNA, giới khoa học đã tiên đoán thế kỷ 21 là "thế kỷ sinh học" và sự phát triển vượt bậc của Sinh học nữa cuối thế kỷ 20 đã biến dự báo thành hiện thực. Các thành tựu lớn đáng kể là:
Năm 1910-1920, T.H.Morgan với thuyết DI TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ.
Năm 1953, J.Watson, Fr.Crick với chuỗi xoắn kép DNA.
Năm 1953, thụ tinh nhân tạo đầu tiên cho người.
Năm 1954, thụ thai đầu tiên cho thỏ trong ống nghiệm.
Năm 1956, tìm được mật mã di truyền ở DNA.
Năm 1958, tách được enzyme DNA-polymerase, xúc tác tổng hợp DNA trong ống nghiệm.
Năm 1962, sinh sản vô tính đầu tiên được thực hiện ở ếch bằng tế bào tách biệt.
Năm 1966, hoàn thiện mã di truyền.
Năm 1972, con chuột đầu tiên được sinh ra từ phôi đông lạnh.
Năm 1973, KỸ THUẬT DI TRUYỀN ra đời, con bê đầu tiên được sinh ra từ phôi đông lạnh.
Năm 1979 tạo được đứa bé đầu tiên từ ống nghiệm.
Năm 1980 sản xuất được insulin bằng tái tổ hợp.
Năm 1981, lần đầu tiên thành công trong việc tạo được chuột đã chuyển hóa gen, tạo được chuột nhắt to lớn hơn nhờ hormone tăng trưởng của chuột cống.
Năm 1983, cây thuốc lá đầu tiên được chuyển hóa gen.
Năm 1984, đứa trẻ đầu tiên được sinh sản từ phôi đông lạnh.
Năm 1985, đầu tiên tạo được heo bằng chuyển hóa gen, thực vật đầu tiên chuyển hóa gen có khả năng kháng sâu bệnh.
1994, trái cây đâ�u tiên tạo từ chuyển gen đã thị trường hóa.
1995, em bé đầu tiên tạo ra từ một noãn bào và tinh trùng.
1996, ghép khác loài đầu tiên: tim lợn được nhân hóa ghép cho 1 khỉ đầu chó.
1997, tạo được cây thuốc lá sản xuất huyết tương.
Tháng 2/1997, Wilmut công bố nhân bản vô tính động vật (Animal cloning) cừu Dolly.
CÁC HỌC THUYẾT CỦA THẾ KỶ 20
Tìm ra bản chất các enzyme và vai trò của chúng trong các quá trình trao đổi chất.
Gen kiểm tra quá trình trao đổi chất: giả thuyết 1 gen - 1 enzyme.
Học thuyết trung tâm (central dogma) của sinh học phân tử.
sao chép
DNA mRNA protein
phiên mã dịch mã�
Các hormone điều hòa chức năng của các tế bào.
Học thuyết về hoạt động thần kinh cấp cao.
Các mối quan hệ tương hỗ giữa các sinh vật và môi trường.
Vào những năm 1960, các phát minh Sinh học phân tử liên tiếp ra đời : 64 codon của mã di truyền (1961), điều hòa sự biểu hiện gen (1962),.
Đặc biệt các nghiên cứu ở mức tế bào và phân tử đã dẫn đến sự hình thành và phát triển sinh học phân tử.
Từ đầu những năm 70, kỹ thuật di truyền (gentech) ra đời kéo theo sự bùng nổ của công nghệ sinh học (biotechnology) là sự tích hợp của nhiều bộ môn sinh học, hóa học và cả vật lý học. Một cuộc cách mạng mới trong sinh học đã bắt đầu và đến nay chưa lường hết được những thành tựu mà nó sẽ đem lại.
NĂM 2003
Kỷ niệm 50 năm ra chuỗi xoắn kép DNA Watson-Crick, phát minh lớn nhất thế kỷ 20.
Hòan tất chỉnh lý bộ gen người với chất lượng cao.
KỸ THUẬT DI TRUYỀN
- Năm 1972 - 1973, kỹ thuật di truyền ra đời làm "bùng nổ" cách mạng CNSH. Con người có khả năng cắt, nối, ghép, chép và chuyển gen trong ống nghiệm (in vitro). Kỹ thuật di truyền dẫn đến tư duy và phương pháp luận mới trong nghiên cứu sinh học và các ứng dụng thực tiễn.
- Con người có khả năng vượt giới hạn tiến hóa, thay quyền tạo hóa cải biến sinh giới và cả bản thân cơ thể sinh học của con người.
Tháng 2/1997, Wilmut công bố nhân bản vô tính động vật (Animal cloning) cừu Dolly, mở ra triển vọng to lớn trong nhân giống nhiều loài động vật từ nhân của tế bào soma (tế bào thường cuả cơ thể), kể cả nhân bản người.
Tế bào gốc (Stem cell) từ phôi và tế bào soma
III. CÁC ỨNG DỤNG THỰC TIỄN
1. Caùc öùng duïng taïo ra nhöõng cuoäc caùch maïng môùi
2. Caûi thieän toaøn dieän chaát löôïng cuoäc soáng con ngöôøi
3. Moät boä phaän cuûa neàn kinh teá tri thöùc
4. Nhöõng ñieàu “ñaùng sôï”.
5. Theá kæ CNSH laø moät taát yeáu lòch söû
1. Caùc öùng duïng taïo ra nhöõng cuoäc caùch maïng môùi
- Vào thập niên 1960, �Cách mạng xanh�đã làm tăng vọt sản lượng lúa mì, lúa nước nhờ các giống đột biến thân lùn. Hiện nay có các giống lúa Thần nông đang trồng phổ biến ở nước ta.
- Vào thập niên 1970, Cách mạng công nghệ sinh học bùng nổ�sau phát minh Kỹ thuật di truyền, làm cho con người có thể thay quyền tạo hóa cải biến các sinh vật và các cụm từ Cách mạng di truyền, Thời đại gen�đã trở nên phổ biến (hình 1.5), mà đến nay chưa thấy giới hạn ngoại trừ đạo lí sinh học (Bioethics).
Một đặc điểm của CNSH là sự gắn chặt giữa nghiên cứu cơ bản và ứng dụng. Sự giải ký tự chuỗi thành công ở bộ gen người và hàng trăm các sinh vật khác đã tạo ra ngành khoa học nghiên cứu về bộ gen - Genomics (genome : bộ gen) và nghiên cứu về protein là Proteomics. Kèm theo đó là những cuộc cách mạng trong từng ngành và hình thành Y dược học bộ gen (Medico-pharmaceutical genomics), Nông nghiệp dựa vào bộ gen (Agricultural genomics), Sinh môi dựa vào bộ gen (Environmental genomics).
Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực vẫn có nhiều vấn đề gây lo lắng và thậm chí sợ hãi cho nhiều người như các sinh vật biến đổi gen (Genetically Modified Organism-GMO) hay nhân bản vô tính người,. Do đó, vấn đề đạo lí sinh học (bioethics) và an toàn sinh học (biosafety) được đặt ra và đã có nhiều luật cấm các thí nghiệm phi đạo lí như nhân bản người.
2. Cải thiện toàn diện chất lượng cuộc sống con người
Một đặc điểm nổi bật và đồng thời là khác biệt lớn nhất của CNSH so với các ngành khoa học kỹ thuật mũi nhọn khác là ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến con người. Những triệu phú và tỉ phú tin học đầu tư cho CNSH vì có thể có những con đường mới cải thiện cuộc sống con người.
Cải thiện toàn diện chất lượng cuộc sống con người là nhu cầu cấp thiết của nhân loại trong thế kỷ mới này, khi mà đời sống vật chất không ngừng được nâng cao và khoa học công nghệ ở tầm cao mới. CNSH phải ở vị trí hàng đầu trong thỏa mãn khát vọng đó. Nó tác động tích cực đến mọi mặt đời sống con người, bao gồm duy trì mạng sống, nuôi� sống, cung cấp phương tiện sống và tạo môi trường sống.
Hiện nay, với khả năng đến mức có thể cải biến con người thay quyền tạo hoá, CNSH có nhiều phương tiện kỹ thuật cao để thỏa mãn ước vọng của loài người.
Ví dụ qua sự phát triển của y học :
- Trước 1970 : Y học lâm sàng, chủ yếu hóa sinh và thuốc phân tử nhỏ.
- 1975 - 1995 : Y sinh học phân tử có khả năng tạo dòng gen (Gene cloning), xác định các gen bệnh, tạo protein tái tổ hợp trị liệu (insulin, interferon,...) và phát hiện cơ chế bệnh như tế bào chết theo chương trình (apoptosis).
- 1995 : Y học bộ gen (Genomic medecine) có thể chẩn đoán sự khác nhau trên từng nucleotide giữa các cá thể người, dẫn đến Y học cá thể hóa (Individualized medecine), Bộ gen dược học (Pharmacogenomics), Proteomics, Bioinformatics,...
SINH MẠNG
- Mạng sống con người�: giải quyết những vấn đề vốn có mà những con người phải trải qua: sinh, lão, bệnh, tử. Có thể cải biến con người thay quyền tạo hóa.
Sinh�: chẩn đoán sớm, chữa bệnh vô sinh, săn sóc cho người có thai,��thiết kế trẻ em��,.
Lão�: Giấc mơ cải lão hoàn đồng và bất tử đã có từ lâu đời, ngay cả ở những bật vua chúa, hoàng đế, nhưng tất cả đều về với cát bụi. Khả năng kéo dài tuổi thọ�:�tuổi thọ trung bình dự báo là 120 tuổi trong thế kỷ 21. Các gen của những người sống lâu trên 100 tuổi đang được nghiên cứu.
Bệnh�: CNSH đang tập trung nỗ lực tìm các loại thuốc hiệu nghiệm chửa khỏi khỏi các bệnh hiểm nghèo như ung thư, AIDS,..
Thuốc cho mọi người : người trung niên, người già. Y học cá thể hóa sẽ phát triển mạnh và biện pháp dự phòng cho mỗi người khỏi bệnh sẽ là xu hướng chủ yếu của y học thế kỷ 21.
Tử�: Hiện nay, con người có nhiều khả năng kéo dài cuộc sống con người và vấn đề ��bất tử�� không còn là viễn tưởng.
- Nuôi sống : đó là những vấn đề thường nhật con người phải có để duy trì sự sống mà hiện nay nạn đói đe doạ hàng trăm triệu người trên thế giới. Vấn đề lương thực thực phẩm liên quan đến các ngành nông lâm ngư nghiệp, mà CNSH đã tạo nên cuộc cách mạng ở tất cả các lĩnh vực này.
- Chất lượng sống : Hơn thế nữa, thế giới sinh vật cung cấp những phương tiện sống căn bản cho con người. Đó là không khí trong lành để thở, cơm, thịt, cá để ăn ngon , vải để mặc đẹp.
Nhưng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng như : sạch và có lợi về môi sinh.
3. Một bộ phận của nền kinh tế tri thức
Nền kinh tế tri thức đòi hỏi công nghệ cao và sự sáng tạo lớn. Trước hết phải nói đến kỹ thuật mấu chốt quyết định sự ra đời của CNSH hiện đại, đó là kỹ thuật tái tổ hợp DNA (DNA recombinant Technology), gọi đơn giản là công nghệ gen.
Ngoài ra, như trên đã nói : CNSH liên quan chặt chẽ với những ngành khoa học công nghệ hàng đầu của thế kỷ như Tin học, Công nghệ nano, vật liệu mới và đòi hỏi nhiều sáng tạo. Chính những sáng tạo mới sẽ đẩy nhanh tốc độ phát triển của CNSH.
Mục đích cuối cùng của đa phần các nghiên cứu CNSH là tạo ra thương phẩm và do vậy nó cũng chịu sự chi phối đáng kể về hiệu quả kinh tế. Sự phát triển nhảy vọt trong kinh doanh của CNSH đã thể hiện ngay từ 15 tháng 10 năm 1980, trong vòng 20 phút, giá cổ phiếu ở thị trường chứng khoáng New York của Công ty CNSH Genentech tăng từ 35 USD lên 89 USD và cuối ngày ở mức 71,25 USD với
528 000 cổ phiếu. Lần đầu tiên trong lịch sử thị trường chứng khoán có sự tăng vọt như vậy.
Những động lực kinh tế đã thu hút nguồn vốn đầu tư lớn từ nhiều nguồn khác nhau, đặc biệt có sự tham gia của các tập đoàn đa quốc gia hóa dược khổng lồ như Monsanto, Du Pont, Pharmacia, American Cyanamid, Eli Lilly, Merck, Novartis, Hoffmann-La Roche, GlaxoSmithKline, .
Ngay từ năm 1983 - 1985, khoảng 200 công ty nhỏ về CNSH đã được thành lập ở Mỹ nhờ chính sách ưu đãi thuế. Đến 1985, số công ty tăng đến hơn 400, mà chủ yếu nhằm vào công nghệ gen ; và thuật ngữ ��gen�� có ngay trong tên gọi của nhiều công ty nổi tiếng như Genetech (từ 1980), Biogen, Amgen, Calgene, Engenics, Genex và Cangene.
Tính đến 2002, ở Mỹ có hơn 1300 và toàn thế giới có hơn 3000 công ty CNSH. Một số công ty đã bán lại cho các tập đoàn hoá dược khổng lồ như năm 1991, 60% của Genentech đã bán cho Hoffmann-La Roche với giá 2,1 tỉ USD. Không ít công ty bị phá sản. Sự biến động đó là đặc điểm của thị trường CNSH. Năm 2000, tiền đầu tư đạt 33 tỉ USD.
Đến năm 2000, hàng tá thuốc, sản phẩm của CN gen, đã được cấp giấy chứng nhận ; hơn 200 loại đang thử ở người và hơn 750 loại đang thực hiện. Từ 1996, lần đầu tiên doanh số protein tái tổ hợp erythroprotein (chất kích thích tạo máu) vượt 1 tỉ USD/năm. Năm 2000, tiền bán các kháng thể đơn dòng vượt 2 tỉ USD/năm. Doanh thu của CN gen tăng vọt từ 6 tỉ USD 1986 đến 25 tỉ năm 2000.
Hơn thế nữa, một xu hướng phát triển chung của nền kinh tế tri thức là sự tham gia trực tiếp của các nhà khoa học vào các công ty. Hebert Boyer, một tác giả phát minh ra kỹ thuật di truyền, là phó chủ tịch công ty công nghệ gen đầu tiên Genentech. Theo gương ông có nhiều giáo sư, nhà khoa học đã trực tiếp tham gia vào các công ty CNSH nhỏ.
Tạp chí bán nguyệt san Genetic Engineering News mỗi năm có nêu danh sách 100 triệu phú USD trong lĩnh vực CN gen và thống kê số có trình độ sau đại học trong đó (ít nhất là 96/100).
Số liệu cho thấy hầu hết các triệu phú CNSH có trình độ sau đại học. Điều này cho thấy trong lĩnh vực sản xuất hàng hóa, các triệu phú CNSH vừa là doanh nghiệp vừa là nhà khoa học có trình độ cao. Đây là xu hướng phát triển chung của nền kinh tế tri thức, mà Bill Gates là một ví dụ.
Nhận xét chung nhất có tính quy luật trong phát triển CNSH là thời gian cần thiết để chuyển đổi từ phát minh khoa học thành công nghệ sản xuất ngày càng ngắn dần.
Ví dụ, Insulin tái tổ hợp bắt đầu thử nghiệm từ 1975, đến 1982 được phép sử dụng (7 năm); sản xuất chip chẩn đoán từ 1999 đến 2001 (3 năm). Ngay khi bộ gen người công bố thì vấn đề thương mại hóa bộ gen đã được đặt ra
Thương mại hoá
bộ gen thành hiện thực
4. Những điều "đáng sợ".
Bên cạnh những đóng góp to lớn cho nhân loại, sự phát triển của CNSH đồng thời gây không ít những điều đáng lo ngại.
Đạo lý sinh học (Bioethics) và biosafety.
Kỹ thuật di truyền ngay từ lúc ra đời đã làm nhiều nhà khoa học lo sợ. Trải qua quá trình phát triển trong 30 năm, nhiều vấn đề tâm lý - xã hội được đă�t ra. Có thể phân biệt hai loại vấn đề : tâm lý - xã hội và các thí nghiệm phi đạo lý.
– Caùc vaán ñeà taâm lyù - xaõ hoäi : Nhieàu vaán ñeà taâm lyù - xaõ hoäi naûy sinh khi bieát roõ veà boä gen ngöôøi nhö : Chaån ñoaùn sôùm coù aûnh höôûng xaõ hoäi nhö theá naøo khi bieát raèng moät soá ngöôøi maïnh khoûe nhöng coù mang gen beänh?
Ñoù laø nhöõng vaán ñeà caàn lí giaûi. Do nhöõng vaán ñeà treân, trong chöông trình boä gen ngöôøi, moät nhoùm nghieân cöùu veà taâm lyù - xaõ hoäi ñaõ ñöôïc thaønh laäp ñeå ñaùnh giaù caùc haäu quaû coù theå xaûy ra. Ñoù laø nhöõng vaán ñeà caàn lyù giaûi. Do nhöõng vaán ñeà treân, trong chöông trình boä gen ngöôøi, moät nhoùm nghieân cöùu veà taâm lyù - xaõ hoäi ñaõ ñöôïc thaønh laäp ñeå ñaùnh giaù caùc haäu quaû coù theå xaûy ra.
4. Thế kỷ CNSH là một tất yếu lịch sử
Năm 1989, ông Covalchenko, Viện sĩ Viện hàn lâm khoa học Liên Xô, chuyên về tư liệu lịch sử có nhận xét về xu hướng phát triển khoa học như sau :"thế kỷ 20 là thế kỷ của vật chất vô sinh, thế kỷ 21 là thế kỷ hữu sinh (sinh vật), thế kỷ 22 là thế kỷ con người, thế kỉ 23 là thế kỷ hoạt động cá thể của con người,.".
Nữa đầu thế kỷ 20 được coi là thế kỷ vật lý học, mà đỉnh cao ứng dụng là chế tạo thành công bom nguyên tử và chuẩn bị cho con người bay vào vũ trụ. Nữa sau thế kỷ 20, vật lý và hóa học tiếp tục phát triển mạnh và nhiều ngành mới đã hình thành như chinh phục không gian vũ trụ, công nghệ thông tin, tự động hóa, vật liệu mới, công nghệ nano,. Cùng với đà� phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ đó, sinh học đã thu được những thành tựu sáng chói để vững bước tiến vào thế kỷ công nghệ sinh học.
Mặc dù chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên thịnh vượng và công nghệ phát triển vượt bậc chưa từng thấy trong lịch sử, nhưng nhiều thách thức gay gắt đang đặt ra cho loài người.
- Duy trì mạng sống con người�:
Nhiệm vụ hàng đầu của CNSH là giải quyết vấn đề mạng sống mà mỗi con người đều phải trải qua là sinh, lão, bệnh, tử. CNSH đang tập trung nỗ lực tìm các loại thuốc hiệu nghiệm chữa khỏi các bệnh hiểm nghèo như ung thư, AIDS,.. Thuốc cho mọi người sống mạnh khoẻ�hơn : cho người trung niên, người già. Y học cá thể hóa sẽ phát triển mạnh và biện pháp dự phòng cho mỗi người kháng được bệnh sẽ là xu hướng chủ yếu của Y học thế ki� XXI.
- Đói và no quá mức :
Hiện vẫn còn có 800 - 850 triệu người bị suy dinh dưỡng, trong đó có hơn 200 triệu trẻ em, và rất nhiều trẻ trong số này sẽ không bao giờ phát triển đầy đủ những năng lực trí tuệ và thể chất của mình. Ngoài ra, 1 đến 1,5 tỉ người thường không có những bữa ăn cân đối với lượng chất dinh dưỡng theo yêu cầu.
Một mặt CNSH phải giải quyết nạn đói, mặt khác làm giảm số người béo phì đang gia tăng trên thế giới (khoảng 300 triệu năm 1995), đến mức ở Mỹ và các nước phát triển đã chính thức coi là một bệnh.
Thực phẩm�: không những an toàn cho người hiện nay, mà cho cả thế hệ con cháu mai sau.
- Nhu cầu năng lượng
Hiện nay rất cấp thiết và ngày càng gay gắt hơn khi dự báo nguồn năng lượng tái sinh sẽ cạn kiệt vào những năm 2050 - 2060. CNSH đang tập trung nỗ lực để biến nguồn sinh khối thực vật (như gỗ rừng, phụ phế liệu nông nghiệp,.) khổng lồ trên Trái đất thành nhiên liệu tiện dụng như cồn ethanol thay xăng dầu. Ngoài ra, hydrogen là nguồn năng lượng lý tưởng, mà sản xuất hydrogen sinh học hứa hẹn là nguồn năng lượng rẻ tiền, an toàn và không gây ô nhiễm.
- Cải thiện môi trường sống�:
Sự phát triển công nghiệp và khai thác tài nguyên quá độ đã gây những hiểm họa môi trường như vấn đề khí thải làm khí quyển nóng lên. CNSH phải gia tăng các quy trình công nghệ ít gây ô nhiễm hoặc thay thế quy trình có hại như sản xuất hóa chất xanh (green chemicals) hay các vật liệu chịu phân huỷ sinh học. Đồng thời tìm các biện pháp khắc phục ô nhiễm và bồi hoàn sinh học (bioremedation) như xử lí nước thải, phân huỷ các chất dị sinh (xenobiotic).
Sinh học thế kỉ XX đã đặt bệ phóng vững chắc và nâng lên tầm cao mới cho sự phát triển Sinh học và Công nghệ Sinh học trong thế kỉ XXI. Kể từ thuở hoang sơ, khi con người còn thu nhặt hái lượm, chưa bao giờ con người hiểu biết về cơ thể mình sâu sắc như hiện nay, chưa bao giờ con người có quyền lực ghê gớm như hiện nay trong cải biến thiên nhiên phục vụ cho mình. Công nghệ Sinh học trong thế kỷ XXI sẽ góp phần tích cực khắc phục những thách thức nêu trên và đó cũng là một tất yếu lịch sử của sự phát triển KHCN của nhân loại.
CÔNG NGHỆ SINH HỌC LÀ GÌ ?
Công nghệ sinh học (Biotechnology) do kỹ sư Hungary Karl Ereky nêu năm 1917 chỉ quá trình nuôi heo quy mô lớn bằng củ cải đường lên men.
Năm 1961, "Journal of Microbiological and Biochemical Engineering and Technology" (Tạp chí kỹ thuật và công nghệ vi sinh sinh hóa) đổi tên "Biotechnology and Bioengineering" (Công nghệ sinh học và kỹ thuật sinh học).
Những năm 1970, sự "bùng nổ" CNSH.
Công nghệ sinh học theo 2 nghĩa :
- Một xu hướng hiểu theo nghĩa rộng bao gồm cả các ứng dụng lâu đời như lên men rượu,bia, sản xuất phomai ,...và các kỹ thuật cao cấp ngày nay. Hiểu theo nghĩa rộng thì CNSH xuất hiện cách đây hơn 100 thế kỷ ( 10.000 năm).
- Một xu hướng hiểu nghĩa hẹp : CNSH liên quan đến kỹ thuật hiện đại nhất như công nghệ di truyền và các kỹ thuật cao cấp khác như cố định enzyme,tạo dòng vi khuẩn tổng hợp protein của người,tạo các kháng thể đơn dòng ...
Đến nay, có thể phân biệt 3 loại : CNSH truyền thống (Traditional Biotechnology), CNSH hiện đại (Modern Biotechnology) và Công nghệ sinh học phân tử (Molecular Biotechnology) là công nghệ ứng dụng kỹ thuật di truyền (Genetic Engineering).
Quan niệm hiện nay về CNSH.
CNSH gồm 2 vế : sinh học (bio) và công nghệ (technology)
- Sinh học : CNSH khác với trồng trọt, chăn nuôi, ...ở chỗ nào ? Giới hạn ở mức nhóm tế bào, tế bào và dưới tế bào. Ví dụ, kỹ thuật in vitro nuôi mô tế bào cây lúa hay hạt phấn lúa.
- Công nghệ : ba khía cạnh khác nhau.
Thứ nhất, công nghệ lên men.
Thứ hai, với KTDT nói nhiều đến CNSH vì quá trình cải biến các sinh vật để tạo sản phẩm mới phải trãi qua nhiều công đoạn phức tạp đúng với nghĩa là một công nghệ. Ví dụ, quá trình nuôi tế bào, chiết tách DNA, chuyển gen,... đến thu nhận protein và peptid tổng cộng có tất cả 40 công đoạn hoặc nhiều hơn.
Thứ ba, CNSH là một phạm trù sản xuất có sự gắn kết chặt chẻ từ nghiên cứu cơ bản đến tạo ra sản phẩm thương mại hóa hay được sử dụng rộng rãi.
Chuối và dứa nuôi cấy mô.
Công nghệ sinh học là công nghệ sử dụng các quá trình sinh học của các tế bào vi sinh vật, động vật và thực vật tạo ra thương phẩm phục vụ cho lợi ích con người".
2. Các lĩnh vực của CNSH
a) CNSH phân theo đối tượng
? Công nghệ sinh học phân tử (Molecular biotechnology) gồm công nghệ gen và các ứng dụng kỹ thuật di truyền.
Sản phẩm : các protein, vaccin tái tổ hợp ; các chế phẩm dùng chẩn đoán và trị liệu ; các vi sinh vật, động thực vật chuyển gen ; .
? Công nghệ sinh học protein và enzyme (Biotechnology of proteins and enzymes).
Sản phẩm:
+ Các protein của máu; vaccin và kháng thể; hormone và nhân tố tăng trưởng; interferon, interleukin; protein dùng cho phân tích; protein không xúc tác; ...
+ Các enzyme công nghiệp (industrial enzymes) như protease, amylase, pectinase; .; các enzyme cố định (immobilized enzymes); các enzyme từ vi sinh vật cực đoan (extremophiles) ; ..
+ Cảm biến sinh học (biosensor).
? Công nghệ sinh học vi sinh vật (Microbial biotechnology).
Sản phẩm : các loại thực phẩm lên men cổ truyền (rượu, bia, fromage, tương, chao ...), các enzyme, các acid hữu cơ, các amino acid, các thuốc kháng sinh, các biopolymer, ... hay sinh khối tế bào vi sinh làm nguồn protein, kể cả nấm trồng....
? Công nghệ sinh học thực vật (Plant biotechnology)
Sản phẩm : Các cây vi nhân giống trong ống nghiệm (in vitro), các dòng tế bào từ nuôi hạt phấn, các dòng tế bào thực vật được nuôi in vitro ứng dụng trong nhân và chọn giống,...
? Công nghệ sinh học động vật (Animal biotechnology)
Sản phẩm : Các interferon, hormone chiết tách từ nuôi tế bào động vật, vaccin virus, các kháng thể đơn dòng, các tế bào gốc (stem cell) được nuôi tạo dòng (cloning) động vật, kỹ thuật mô tế bào, chẩn đoán nhanh đực cái, chuyển phôi ghép phôi, ...
Bò nhân giống vô tính
Sản xuất công nghiệp nuôi bình lớn trên giàn kệ
b) CNSH goïi theo caùc lónh vöïc kinh teá xaõ hoäi
? Công nghệ sinh học y học (Medical biotechnology).
? Công nghệ sinh học thực phẩm (Food biotechnology).
? Công nghệ sinh học năng lượng (Energetic biotechnology).
? Công nghệ sinh học trong hóa học và vật liệu (Biotechnology in chemistry and materials).
? Công nghệ sinh học nông nghiệp (Agricultural biotechnology).
? Công nghệ sinh học môi trường (Environmental biotechnology).
Biểu tượng Bộ gen người
Các sản phẩm đặc hiệu :
Antibiotics: penicillin, tetracycline
Amino acid: MSG, lysine
Steroids: 11 ?-hydroxylation của steroids
Pesticides: Bào tử của BT
Hoá chất số lượng lớn
Protease, glucose isomerase, amyloglucosidase, amylase
Các vitamin: riboflavin (B2), vit. B12
Các nucleotide: 5`IMP, 5`GMP
Polysaccharides : xan than
BỘ GEN NGƯỜI
1. Dự án bộ gen người.
Đầu năm 1990, chương trình giải trình tự nucleotide bộ gen người (Human Genome Project - HGP), gọi ngắn gọn là chương trình bộ gen người bắt đầu với kinh phí 3 tỉ USD trong 15 năm, kết thúc vào 2005. James Watson, người phát minh mô hình chuỗi xoắn kép DNA Watson- Crick năm 1953, là người chủ trì đầu tiên của chương trình ở các Viện sức khỏe Quốc gia Hoa Kỳ NIH (National Institutes of Health).
Nhóm nghiên cứu chủ yếu là ở NIH phối hợp với các nước Anh, Pháp, Đức, Trung Quốc và Nhật Bản gọi là nhóm Consortium (Liên hiệp các phòng thí nghiệm) và sau này F.Collins chủ trì. Tất cả có 18 cơ quan khoa học lớn trên toàn thế giới trực tiếp tham gia chương trình.
Nhóm thứ hai Celera Genomics do Craig Venter chủ trì, ra đời chậm hơn nhưng đạt kết quả nhanh với chi phí thấp. Năm 1967, Craig Venter làm y tá quân y ở Việt Nam, trở về Hoa Kỳ ông thấy cần sống gấp. Năm 1998, nhờ công ty Applied Biosystems và số vốn 300 triệu đô-la (USD) ông lập công ty tư Celera Genomics (Celera nghĩa là tăng tốc).
2. Bản phát thảo (the Draft) đầu tiên năm 2000.
Năm 2000, Chương trình bộ gen người đã đạt những kết quả ngoạn mục, Tổng thống Hoa Kỳ Bill Clinton đã trực tiếp giàn xếp để đại diện nhóm "Consortium" là Francis Collins và Craig Venter hợp tác nhau công bố kết quả.
Ngày 26/6/2000, dưới sự chủ trì của Tổng thống Hoa Kỳ Bill Clinton và Thủ tướng Anh Tony Blair, Fr. Collins và C.Venter lần đầu tiên công bố về giải trình tự bộ gen người gần xong (99%). Thành tựu này là một kỳ công vĩ đại của loài người. Do những kết quả công bố đầu tiên này còn hàng ngàn lỗ trống (gap) và nhiều sai sót nên nó được gọi là bản phát thảo (the Draft), nhưng nó sẽ giúp định hướng khai thác nên còn gọi là bản phát thảo hành động (the Working Draft).
GIÁ TRỊ BẢN PHÁC THẢO
Mặc dù bản phát thảo hành động chưa giải hết các vấn đầ Sinh học, nhưng trình tự nucleotide bộ gen là nguồn thông tin tuyệt vời và chưa từng biết đến, mà nó sẽ phục vụ cho các nghiên cứu cơ bản và những phát minh về Sinh học trong suốt thé kỷ 21 và về sau nữa.
Điều đáng kinh ngạc là số gen người khoảng 35.000, ít hơn rất nhiều so với dự kiến trước đây là 100.000 gen, và nó chỉ khoảng gấp 2 lần nhiều hơn số gen của tuyến trùng Caenorhabditis elegans (19.099 gen).
? Sinh học hiện đại phát triển trên tất cả các lĩnh vực với tốc độ chưa từng thấy như trong Sinh học phân tử, Di truyền học, Vi sinh vật học, Hoá sinh học, Sinh học phân tử của tế bào và Sinh học phát triển. Ranh giới giữa các bộ môn đã mờ nhạt dần trong những thập niên cuối thế kỉ XX và nghiên cứu sự sống với lối tiếp cận đa ngành được cảm nhận. Sự phát triển vượt bậc đó thể hiện ở mọi mặt như phát triển lực lượng, chiều rộng, chiều sâu, tốc độ và tầm ảnh hưởng. Ví dụ về tốc độ : thời gian cần để giải ký tự chuỗi nucleotide của bộ gen người tiến triển như sau : vào năm 1980, phải cần 1000 năm ; vào năm 1990 chỉ cần 100 năm; năm 2000 chỉ trong 1 năm.
Có người cho rằng Thời đại sau bộ gen (Post-Genomics Era) bắt đầu với những đặc điểm:
- Sử dụng các công cụ (tools) và công nghệ (technology) để khai thác bộ gen người.
- Sinh học phát triển ở mức cao hơn là nghiên cứu các hệ thống trong tế bào: Sinh học các hệ thống (the Systems Biology).
- Sự xuất hiện nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ mới do sự tích hợp và chuyên hóa của khoa học như: Bioinformatics, Biochip và microarrays, Nanobiotechnology,.
IV. THẾ GIỚI SINH VẬT VỚI VĂN HÓA VIỆT NAM
Thế giới sinh vật rất gần gũi với con người, nên đã ăn sâu vào văn hóa của tất cả các dân tộc trên thế giới. Những nghiên cứu gần đây về Văn hóa Việt Nam và Đông-Nam Á đã làm sáng tỏ nhiều vấn đề đáng tự hào về tổ tiên ta thời tiền sử. �
1. Sự hình thành của nghề nông nghiệp lúa nước.
Tín ngưỡng sùng bái thế giới sinh vật
3. Sử dụng môi trường thiên nhiên
· Vieäc troàng luùa nöôùc vaø caùc caây khaùc nhö baàu bí, traàu cau, daâu,...
· Thuaàn döôõng nhieàu gia suùc nhö gaø, heo, traâu (maø cho ñeán naêm 1450 tr.CN ñaõ ñöôïc ñöa ñeán vuøng Ai Caäp).
· Laøm nhaø ôû.
· Duøng nhieàu caây thuoác ñeå chöõa beänh.
Theo truyền thuyết thì tổ tiên người Việt thuộc "họ Hồng Bàng" và là "giống Rồng tiên" (thành ngữ con Hồng cháu Lạc, con Rồng cháu Tiên). Hồng Bàng chính là một loài chim nước lớn (bàng là lớn, chữ "hồng" ghép bởi chữ "giang" là "sông nước" và chữ "điểu" là "chim"). Không chỉ "Hồng" là chim mà chữ "Lạc" cũng chỉ một loài chim (chứa chữ điểu)! Tiên Rồng là một cặp đôi, trong đó Tiên được trừu tượng hóa từ giống chim, còn Rồng được trừu tượng hóa từ hai loài bò sát rắn và cá sấu có rất nhiều ở vùng sông nước Đông Nam Á. Mẹ Âu Cơ đẻ trứng!
Sử dụng môi trường tự nhiên
Người Việt Nam coi việc ăn, thu năng lượng là rất quan trọng: "Trời đánh còn tránh miếng ăn". Nhiều hoạt động thường ngày lấy chữ ăn làm đầu : ăn uống, ăn ở, ăn mặc, ăn nói, ăn học, ăn chơi, ăn xài, ăn ngủ, ăn nằm, ăn cắp, ăn trộm,... Cơ cấu bữa ăn thiên về thực vật: ngoài lúa gạo có rất nhiều loại rau tươi. Kế tiếp là thủy sản rồi mới đến thịt. Điều này rất phù hợp với xu hướng trên thế giới hiện nay. Rượu gạo, nếp không chưng cất và nước trà (chè) cũng xuất phát từ vùng Đông Nam Á thời tiền sử.
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
Người chia sẻ: Đặng Minh Trường
Dung lượng: |
Lượt tài: 0
Loại file:
Nguồn : Chưa rõ
(Tài liệu chưa được thẩm định)