Giải Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 12 Chuyên đề Sinh học 12

Lời giải

Định hướng trả lời (dựa trên Chuyên đề 1 – Sinh học phân tử, KNTT 12)

Nhờ kĩ thuật tái tổ hợp DNA (chuyển gene, tạo plasmid tái tổ hợp), người ta đưa vào vi khuẩn những gene mã hoá enzyme phân giải chất ô nhiễm hoặc gene giúp hấp thụ, tích luỹ chất độc. Nhờ đó tạo ra các chủng vi khuẩn "ăn" chất ô nhiễm, được dùng trong công nghệ xử lí sinh học (bioremediation). Một số thành tựu tiêu biểu:

a) Vi khuẩn phân huỷ dầu mỏ (xử lí sự cố tràn dầu)

- A. M. Chakrabarty (đầu thập niên 1970) đã chuyển đồng thời nhiều plasmid khác nhau vào một tế bào vi khuẩn *Pseudomonas putida*, tạo ra chủng mang nhiều gene mã hoá các enzyme phân giải nhiều loại hydrocarbon trong dầu mỏ ("siêu vi khuẩn ăn dầu"). Đây là sinh vật biến đổi gene đầu tiên được cấp bằng sáng chế.
- Các chủng *Pseudomonas*, *Alcanivorax* được cải biến di truyền giúp phân huỷ nhanh váng dầu loang trên biển, chuyển hydrocarbon thành $CO_2$ và nước.

b) Vi khuẩn xử lí ô nhiễm kim loại nặng (thuỷ ngân, cadmium, arsenic…)

- Chuyển gene *merA* (mã hoá enzyme mercuric reductase) vào vi khuẩn giúp chúng biến ion thuỷ ngân độc $Hg^{2+}$ thành thuỷ ngân kim loại $Hg^{0}$ ít độc, dễ thu hồi.
- Chuyển gene mã hoá protein metallothionein hoặc phytochelatin vào *E. coli* giúp vi khuẩn hấp thụ và tích luỹ cadmium, chì, kẽm… trong tế bào, qua đó loại kim loại nặng khỏi đất và nước thải.

c) Vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ độc hại và thuốc trừ sâu

- Các chủng vi khuẩn được chuyển gene mã hoá enzyme phân giải các hợp chất khó phân huỷ như thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, hợp chất vòng thơm (toluene, benzene, TNT…), góp phần làm sạch đất và nước thải công nghiệp.

d) Vi khuẩn xử lí chất thải phóng xạ

- Vi khuẩn *Deinococcus radiodurans* chịu bức xạ rất cao, được chuyển gene khử độc/phân giải, dùng để xử lí chất thải nhiễm phóng xạ kết hợp kim loại nặng tại các khu vực ô nhiễm.

Kết luận: Ứng dụng sinh học phân tử (kĩ thuật tái tổ hợp DNA, chuyển gene) đã tạo ra nhiều chủng vi khuẩn phân huỷ dầu mỏ, kim loại nặng, chất hữu cơ độc và chất phóng xạ, mở ra hướng xử lí ô nhiễm môi trường an toàn, hiệu quả và thân thiện với tự nhiên.

Đáp số