Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Biotechnology and genetic modification · ⁨Công nghệ sinh học và biến đổi gen⁩

IGCSE Biology · ⁨Sinh học IGCSE⁩ · Topic 21 · ⁨Chủ đề 21⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
7:59

Công nghệ sinh học và biến đổi gen

Các bồn thép, ấm áp và khuấy nhẹ nhàng. Bên trong các bồn như thế này, hàng tỷ vi sinh vật sống đang làm việc cho chúng ta — sản xuất penicillin, một loại protein gọi là…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

21.1

Why bacteria are useful · ⁨Tại sao vi khuẩn có ích⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
1 State that bacteria are useful in biotechnology and genetic modification due to their rapid reproduction rate and their ability to make complex molecules 2 Discuss why bacteria are useful in biotechnology and genetic modification, limited to: (a) few ethical concerns over their manipulation and growth (b) the presence of plasmids
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
1 Nêu rằng vi khuẩn hữu ích trong công nghệ sinh học và biến đổi gen nhờ tốc độ sinh sản nhanh và khả năng tổng hợp các phân tử phức tạp 2 Thảo luận về lý do vi khuẩn hữu ích trong công nghệ sinh học và biến đổi gen, giới hạn ở: (a) ít lo ngại đạo đức khi can thiệp và nuôi cấy chúng (b) sự hiện diện của plasmid

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

Biotechnology 生物技术 uses living things (or their enzymes 酶) to make useful products. Bacteria 细菌 are especially useful because:

  • they reproduce very fast (a high rate 速率 of reproduction).
  • they can make complex molecules 分子.
  • (Supplement) there are few ethical 伦理 concerns about growing them, and they contain plasmids 质粒 (small DNA rings that are easy to work with).
Tiếng Việt

Công nghệ sinh học sử dụng các sinh vật sống (hoặc enzym của chúng) để tạo ra các sản phẩm hữu ích. Vi khuẩn đặc biệt hữu ích vì:

  • chúng sinh sản rất nhanh (tốc độ sinh sản cao).
  • chúng có thể tạo ra các phân tử phức tạp.
  • (Bổ sung) ít lo ngại về đạo đức khi nuôi cấy chúng, và chúng chứa plasmid (vòng DNA nhỏ dễ thao tác).
21.2

Biotechnology in action · ⁨Công nghệ sinh học trong thực tiễn⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
1 Describe the role of anaerobic respiration in yeast during the production of ethanol for biofuels
2 Describe the role of anaerobic respiration in yeast during bread-making
3 Describe the use of pectinase in fruit juice production
4 Investigate and describe the use of biological washing powders that contain enzymes
5 Explain the use of lactase to produce lactose-free milk
6 Describe how fermenters can be used for the large-scale production of useful products by bacteria and fungi, including insulin, penicillin and mycoprotein
7 Describe and explain the conditions that need to be controlled in a fermenter, including: temperature, pH, oxygen, nutrient supply and waste products
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
1 Mô tả vai trò của hô hấp kỵ khí ở nấm men trong quá trình sản xuất ethanol cho nhiên liệu sinh học
2 Mô tả vai trò của hô hấp kỵ khí ở nấm men trong quá trình làm bánh mì
3 Mô tả việc sử dụng pectinase trong sản xuất nước trái cây
4 Khảo sát và mô tả việc sử dụng bột giặt sinh học chứa enzyme
5 Giải thích việc sử dụng lactase để sản xuất sữa không lactose
6 Mô tả cách lên men được sử dụng để sản xuất quy mô lớn các sản phẩm có lợi từ vi khuẩn và nấm, bao gồm insulin, penicillin và mycoprotein
7 Mô tả và giải thích các điều kiện cần được kiểm soát trong bình lên men, bao gồm: nhiệt độ, độ pH, oxy, cung cấp chất dinh dưỡng và chất thải

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

Yeast: biofuels and bread

Yeast 酵母 carries out anaerobic respiration 无氧呼吸 (without oxygen), making ethanol 乙醇 and carbon dioxide.

  • the ethanol can be used as a biofuel 生物燃料.
  • in bread-making, the carbon dioxide makes the dough rise.

Enzymes in industry

  • pectinase 果胶酶 breaks down cell walls to release more juice from fruit, giving more and clearer juice.
  • biological washing powders 洗衣粉 contain enzymes (such as proteases and lipases) that digest stains, even at lower temperatures.
  • (Supplement) lactase 乳糖酶 breaks down lactose 乳糖 to make lactose-free milk, for people who cannot digest lactose.

Fermenters (Supplement)

A fermenter 发酵罐 is a large tank used to grow bacteria or fungi to make useful products, such as insulin 胰岛素, penicillin 青霉素 and mycoprotein 真菌蛋白. The conditions inside must be carefully controlled: temperature 温度, pH, oxygen 氧气, the supply of nutrients, and the removal of waste products.

Tiếng Việt
Các bồn lên men lớn bằng thép không gỉ
Bồn lên men: vi sinh vật được nuôi cấy quy mô lớn trong công nghệ sinh học.

Nấm men: nhiên liệu sinh học và bánh mì

Nấm men thực hiện hô hấp kỵ khí (không có oxy), tạo ra etanol và carbon dioxide.

  • etanol có thể được dùng làm nhiên liệu sinh học.
  • trong làm bánh, carbon dioxide làm bột nổi lên.
Nấm men phân giải glucose không có oxy thành etanol, được dùng làm nhiên liệu sinh học, và carbon dioxide, làm bánh nổi
Yeast makes ethanol (a biofuel) and carbon dioxide (which makes bread rise)

Enzymes trong công nghiệp

  • pectinase phá vỡ vách tế bào để giải phóng thêm nước trái cây, tạo ra nhiều nước hơn và nước trong hơn.
  • bột giặt sinh học chứa các enzyme (như protease và lipase) phân hủy vết bẩn, ngay cả ở nhiệt độ thấp.
  • (Bổ sung) lactase phân giải lactose để tạo ra sữa không lactose, dành cho những người không thể tiêu hóa lactose.
Pectinase giúp thu được nhiều nước trái cây hơn; protease và lipase tẩy rửa vết bẩn; lactase tạo ra sữa không lactose
Enzymes used in industry

Lô lên men (Bổ sung)

Một lô lên men là bình chứa lớn dùng để nuôi cấy vi khuẩn hoặc nấm để sản xuất các sản phẩm hữu ích như insulin, penicillin và mycoprotein. Các điều kiện bên trong phải được kiểm soát cẩn thận: nhiệt độ, pH, oxy, nguồn cung cấp dinh dưỡng và việc loại bỏ chất thải.

Bình lên men: một cơ cấu khuấy trộn hỗn hợp nuôi cấy, áo nước làm mát kiểm soát nhiệt độ, không khí cung cấp oxy, đầu dò pH đo độ pH, dinh dưỡng chảy vào và sản phẩm hoặc chất thải chảy ra
A fermenter grows microbes with the temperature, pH, oxygen and nutrients all controlled
Explore · ⁨Khám phá⁩

Biotechnology application lab · ⁨Phòng thí nghiệm ứng dụng công nghệ sinh học⁩

Classify biotechnology examples by the problem they solve. · ⁨Phân loại các ví dụ về công nghệ sinh học dựa trên vấn đề mà chúng giải quyết.⁩

Explore · ⁨Khám phá⁩

Fermenter control loop · ⁨Vòng điều khiển lò lên men⁩

Watch how a fermenter keeps microbes growing at the best rate. · ⁨Xem cách lò lên men giữ cho vi sinh vật phát triển ở tốc độ tối ưu.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
biotechnology/ˌbaɪəʊtekˈnɒlədʒi/ công nghệ sinh học
enzymes/ˈenzaɪmz/ enzyme
bacteria/bækˈtɪərɪə/ vi khuẩn
rate/reɪt/ tỷ lệ
molecules/ˈmɒlɪkjuːlz/ phân tử
ethical/ˈeθɪkl/ đạo đức
plasmids/ˈplæzmɪdz/ plasmid
yeast/jiːst/ nấm men
anaerobic respiration/ˌæneəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ hô hấp kỵ khí
ethanol/ˈeθənɒl/ etanol
biofuel/ˌbaɪəʊˈfjuːəl/ nhiên liệu sinh học
pectinase/ˈpektɪneɪs/ pectinase
washing powders/ˈwɒʃɪŋ ˈpaʊdəz/ bột giặt
lactase/ˈlækteɪs/ lactase
lactose/ˈlæktəʊs/ lactose
fermenter/fɜːˈmentə/ lô lên men
insulin/ˈɪnsjuːlɪn/ insulin
penicillin/ˌpenɪˈsɪlɪn/ penicillin
mycoprotein/ˈmaɪkəprəʊtiːn/ mycoprotein
temperature/ˈtemprɪtʃə/ nhiệt độ
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ oxy
protein/ˈprəʊtiːn/ protein
restriction enzymes/rɪˈstrɪkʃn ˈenzaɪmz/ enzim giới hạn
sticky ends/ˈstɪki endz/ đầu dính
21.3

Genetic modification · ⁨Biến đổi gen⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
1 Describe genetic modification as changing the genetic material of an organism by removing, changing or inserting individual genes 3 Outline the process of genetic modification using bacterial production of a human protein as an example, limited to: (a) isolation of the DNA making up a human gene using restriction enzymes, forming sticky ends (b) cutting of bacterial plasmid DNA with the same restriction enzymes, forming complementary sticky ends (c) insertion of human DNA into bacterial plasmid DNA using DNA ligase to form a recombinant plasmid (d) insertion of recombinant plasmids into bacteria (specific details are not required) (e) multiplication of bacteria containing recombinant plasmids (f) expression in bacteria of the human gene to make the human protein
2 Outline examples of genetic modification: (a) the insertion of human genes into bacteria to produce human proteins (b) the insertion of genes into crop plants to confer resistance to herbicides (c) the insertion of genes into crop plants to confer resistance to insect pests (d) the insertion of genes into crop plants to improve nutritional qualities
4 Discuss the advantages and disadvantages of genetically modifying crops, including soya, maize and rice
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
1 Mô tả biến đổi gen là thay đổi vật liệu di truyền của sinh vật bằng cách loại bỏ, thay đổi hoặc chèn các gen đơn lẻ 3 Trình bày quy trình biến đổi gen sử dụng ví dụ sản xuất protein người bởi vi khuẩn, giới hạn ở: (a) tách DNA cấu thành gen người bằng enzyme cắt giới hạn, tạo đầu dính (b) cắt DNA plasmid vi khuẩn bằng cùng loại enzyme cắt giới hạn, tạo đầu dính bổ sung (c) chèn DNA người vào DNA plasmid vi khuẩn bằng DNA ligase để tạo plasmid tái tổ hợp (d) chèn plasmid tái tổ hợp vào vi khuẩn (không yêu cầu chi tiết cụ thể) (e) nhân lên vi khuẩn chứa plasmid tái tổ hợp (f) biểu hiện gen người trong vi khuẩn để tạo ra protein người
2 Trình bày các ví dụ về biến đổi gen: (a) chèn gen người vào vi khuẩn để sản xuất protein người (b) chèn gen vào cây trồng để mang lại khả năng kháng thuốc diệt cỏ (c) chèn gen vào cây trồng để mang lại khả năng kháng sâu bệnh (d) chèn gen vào cây trồng để cải thiện chất lượng dinh dưỡng
4 Thảo luận về ưu điểm và nhược điểm của việc biến đổi gen cây trồng, bao gồm đậu nành, ngô và lúa gạo

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

Genetic modification 基因改造 means changing an organism's genetic material 遗传物质 by removing, changing or inserting individual genes 基因.

Making a human protein in bacteria (Supplement)

For example, to make a human protein 蛋白质 (such as insulin) in bacteria:

  1. cut the human gene out of human DNA using restriction enzymes 限制酶, which leave sticky ends 黏性末端.
  2. cut open a bacterial plasmid with the same restriction enzymes, giving matching sticky ends.
  3. join the human gene into the plasmid using DNA ligase 连接酶, making a recombinant plasmid 重组质粒.
  4. put the recombinant plasmid into a bacterium.
  5. the bacteria multiply and express 表达 the human gene, making the human protein.

Worked example. Put the steps of making human insulin in bacteria in order. Restriction enzymes cut the human insulin gene out of human DNA, leaving sticky ends. The same restriction enzyme cuts open a bacterial plasmid, so its sticky ends match the gene's. Ligase joins the gene into the plasmid, making a recombinant plasmid. The plasmid is put into a bacterium, and the bacteria multiply in a fermenter, each one expressing the gene and making human insulin. Two marks hang on precision: the same enzyme must cut both the gene and the plasmid, which is what makes the sticky ends fit; and ligase joins - it does not cut.

Examples of genetic modification

Genetic modification is used to:

  • put human genes into bacteria to make human proteins (such as insulin).
  • put genes into crop plants 农作物 to give resistance 抗性 to herbicides 除草剂.
  • put genes into crops to give resistance to insect pests.
  • put genes into crops to improve their food value.

(Supplement) GM crops such as soya, maize and rice can give higher yields and better nutrition, but some people worry about effects on health, on wild species, and about the cost of GM seeds.

Tiếng Việt

Biến đổi gen có nghĩa là thay đổi vật liệu di truyền của sinh vật bằng cách cắt bỏ, thay đổi hoặc chèn các gen đơn lẻ.

Ảnh chụp gel DNA dưới ánh sáng UV: một thang đo chuẩn cách đều nhau chạy dọc theo lane bên trái, và các lane mẫu hiển thị các dải phát sáng rực rỡ nơi các mảnh DNA đã tập trung sau khi tách riêng theo kích thước
Các mảnh DNA tách rời qua điện phân gel xuất hiện dưới dạng các dải sáng

Tạo protein người trong vi khuẩn (Bổ sung)

Ví dụ, để tạo ra một protein người (như insulin) trong vi khuẩn:

  1. Cắt gen người ra khỏi DNA người bằng enzyme giới hạn, để lại các đầu dính.
  2. Cắt mở plasmid vi khuẩn bằng cùng loại enzyme giới hạn đó, tạo ra các đầu dính tương ứng.
  3. Nối gen người vào plasmid bằng DNA ligase, tạo thành plasmid tái tổ hợp.
  4. Đưa plasmid tái tổ hợp vào một vi khuẩn.
  5. Vi khuẩn nhân lên và biểu hiện gen người, tạo ra protein người.
Biến đổi gen: một gen người được cắt ra và nối vào plasmid vi khuẩn bằng ligase để tạo plasmid tái tổ hợp, sau đó đưa vào vi khuẩn để chúng sản xuất protein người
Một gen người được ghép vào plasmid, sau đó vi khuẩn tạo ra protein người

Ví dụ minh họa. Sắp xếp các bước tạo insulin người trong vi khuẩn theo thứ tự đúng. Enzyme giới hạn cắt gen insulin người ra khỏi DNA người, để lại các đầu dính. Cùng một enzyme giới hạn cắt mở plasmid vi khuẩn, khiến các đầu dính của nó khớp với gen. Ligase nối gen vào plasmid, tạo nên plasmid tái tổ hợp. Plasmid được đưa vào vi khuẩn, và vi khuẩn nhân lên trong lô lên men, mỗi con biểu hiện gen và tạo ra insulin người. Hai điểm phụ thuộc vào sự chính xác: cùng một enzyme phải cắt cả gen lẫn plasmid, đây là lý do các đầu dính khớp nhau; và ligase nối - nó không cắt.

Ví dụ về biến đổi gen

Biến đổi gen được sử dụng để:

  • đưa gen người vào vi khuẩn để tạo ra protein người (như insulin).
  • đưa gen vào cây trồng để tạo sự kháng đối với thuốc diệt cỏ.
  • đưa gen vào cây trồng để tạo sự kháng against sâu bệnh.
  • đưa gen vào cây trồng để cải thiện giá trị dinh dưỡng của chúng.

(Bổ sung) Cây trồng biến đổi gen như đậu nành, ngô và gạo có thể mang lại năng suất cao hơn và dinh dưỡng tốt hơn, nhưng một số người lo ngại về tác động đến sức khỏe, đến các loài hoang dã, và chi phí giống GM.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Genetic modification route · ⁨Con đường biến đổi gen⁩

Follow the main steps from useful gene to modified organism. · ⁨Theo dõi các bước chính từ gen hữu ích đến sinh vật đã biến đổi.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
genetic modification/dʒɪˈnetɪk ˌmɒdɪfɪˈkeɪʃn/ biến đổi di truyền
genetic material/dʒɪˈnetɪk məˈtɪərɪəl/ vật liệu di truyền
genes/dʒiːnz/ gen
ligase/ˈlɪɡeɪs/ ligase
recombinant plasmid/ˌriːˈkɒmbɪnənt ˈplæzmɪd/ plasmid tái tổ hợp
express/ekˈspres/ biểu hiện
crop plants/krɒp plænts/ cây trồng nông nghiệp
resistance/rɪˈzɪstəns/ sự phản đối
herbicides/ˈhɜːbɪsaɪdz/ thuốc diệt cỏ
21.3

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • Bacteria are used because they reproduce fast, make complex molecules, and contain plasmids.
  • Yeast (anaerobic respiration) → ethanol (biofuel) and carbon dioxide (bread). Enzymes: pectinase (fruit juice), proteases and lipases (washing powders), lactase (lactose-free milk).
  • Fermenters make insulin, penicillin and mycoprotein; control temperature, pH, oxygen, nutrients and waste.
  • Genetic modification: cut a gene with restriction enzymes (sticky ends) → join it into a plasmid with ligase (a recombinant plasmid) → put into bacteria → express the gene to make the protein.
  • GM crops can resist herbicides or insect pests, or have better nutrition.
Tiếng Việt
  • Vi khuẩn được sử dụng vì chúng sinh sản nhanh, tạo ra các phân tử phức tạp và chứa plasmid.
  • Men rượu (thở kị khí) → ethanol (năng lượng sinh học) và carbon dioxide (bánh mì). Enzyme: pectinase (nước trái cây), protease và lipase (bột giặt), lactase (sữa không lactose).
  • Lô lên men sản xuất insulin, penicillin và mycoprotein; kiểm soát nhiệt độ, pH, oxy, dinh dưỡng và chất thải.
  • Biến đổi gen: cắt gen bằng enzyme giới hạn (đầu dính) → nối vào plasmid bằng ligase (plasmid tái tổ hợp) → đưa vào vi khuẩn → biểu hiện gen để tạo protein.
  • Cây trồng biến đổi gen có thể kháng thuốc diệt cỏ hoặc sâu bệnh, hoặc có dinh dưỡng tốt hơn.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in IGCSE Biology · ⁨Sinh học IGCSE⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong IGCSE Biology · ⁨Sinh học IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP