Giải bài tập Chuyên đề sinh học lớp 10 Cánh diều bài 7 Cơ sở khoa học và một số thành tựu của công nghệ enzyme

Câu hỏi mở đầu

Ô nhiễm rác thải nhựa hiện nay đang là vấn đề nan giải toàn cầu do loại rác thải này không phân hủy hoặc có thời gian phân hủy dài hàng trăm năm. Hình 7.1 mô phỏng mong muốn của các nhà khoa học tìm ra loại sinh vật có khả năng phân huỷ hoặc tái tạo rác thải nhựa.

Năm 2005, Rudolf Muller và cộng sự lần đâu tiên báo cáo về cutinase, một enzyme ngoại bào từ xạ khuẩn ưa nhiệt Thermobifida fusca có khả năng thuỷ phân nhựa tổng hợp từ dầu mỏ (PET - polyethylene terephthalate). Từ đó đến nay, cutinase đã được phát hiện ở nhiều vi sinh vật khác nhau. 

Làm thể nào để ứng dụng được enzyme cutinase trong thực tiễn? Nêu các cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ enzyme.

I. Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ enzyme

1. Công nghệ enzyme

Câu hỏi 1. Sản phẩm đầu ra của công ghệ enzyme là gì? Nêu một vài ví dụ về sản phẩm của công nghệ enzyme mà em biết.

2. Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ enzyme

Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của chất xúc tác sinh học (thí nghiệm A) và chất xúc tác hóa học (thí nghiệm B) được thực hiện theo sơ đồ hình 7.2

Câu hỏi 2. Hiện tượng sủi bọt khí trong thí nghiệm A và B xảy ra mạnh nhất ở điều kiện nhiệt độ nào? Dự đoán kết quả theo gợi ý ở bảng 7.1.

Câu hỏi 3. Thí nghiệm đối chứng (ĐC) có hiện tượng sủi bọt không? Tại sao?

Câu hỏi 4. Tại sao lại có sự khác biệt về ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả phản ứng phân huỷ H₂O₂ tạo ra khí O₂ trong thí nghiệm A và B nêu trên?

Vận dụng 1. Quy trình giặt tẩy công nghiệp thường diễn ra ở nhiệt độ cao (50 - 90 °C) và nồng độ các chất tẩy rửa có tính kiềm cao (pH > 8). Enzyme được sử dụng trong công nghiệp bột giặt và chất tẩy rửa cần có những đặc tính gì? Các sinh vật sinh enzyme có đặc tính trên có thế được tìm thấy ở đâu?

Vận dụng 2. Chế phẩm enzyme protease dùng trong công nghiệp bột giặt và chất tẩy rửa có khác gì so với chế phẩm enzyme protease dùng trong công nghiệp dược (ví dụ chế phẩm protease dùng để phân giải các cục máu đông gây tắc nghẽn mạch)?

II. Một số thành tựu của công nghệ enzyme

Luyện tập 1. So với động vật và thực vật, vi sinh vật có lợi thế gì khi được dùng để sản xuất chế phẩm enzyme?

Luyện tập 2. Nêu tên một số chế phẩm enzyme được sản xuất bằng công nghệ DNA tái tổ hợp mà em biết. Chúng được ứng dụng trong lĩnh vực nào?