Bài 21. Trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật - Sinh 10 Kết nối tri thức

CH tr 122 MĐ

Phương pháp giải:

- Vi sinh vật có cấu trúc đơn giản, chúng có các cơ chế thích nghi với môi trường nên quá trình sinh sản nhanh, có một số loại vi khuẩn chỉ mất khoảng 20 phút cho một thế hệ sinh sản.

Lời giải chi tiết:

- Khi quan sát vi sinh vật ở bức ảnh thứ 6, số lượng vi khuẩn sẽ tăng lên gấp đôi so với bức ảnh số 5 và số vi khuẩn đếm được là 32 tế bào vi khuẩn.

- Quá trình sinh sản của vi khuẩn rất nhanh, chúng sinh sản theo hàm số mũ. Ở thế hệ ban đầu (bức ảnh số 1) chỉ có 1 tế bào vi khuẩn; thế hệ 1 (bức ảnh số 2) có 2 = 2¹ tế bào vi khuẩn; …;thế hệ thứ 4 (bức ảnh số 5) có 16 = 2⁴ tế bào vi khuẩn. Cứ như vậy, ở thế hệ thứ n sẽ có 2ⁿ tế bào vi khuẩn được tạo ra.

CH tr 124 1

Dừng lại và suy ngẫm

Phương pháp giải:

- Quá trình tổng hợp các chất ở vi sinh vật còn gọi là quá trình đồng hóa, trong đó tế bào sử dụng năng lượng để liên kết các phân tử đơn giản thành các phân tử hữu cơ phức tạp cần thiết. Vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp tất cả các chất thiết yếu cho tế bào như cacbohydrate, protein, nucleic acid và lipid.

- Các vi sinh vật dị dưỡng phân giải các hợp chất hữu cơ do sinh vật khác cung cấp để lấy nguồn nguyên liệu cung cấp cho các hoạt động sống.

Lời giải chi tiết:

- Ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật:

+ Quá trình tổng hợp ở vi sinh vật: tổng hợp protein từ các amino acid; tổng hợp lipid từ glycerol và acid béo,….

+ Quá trình phân giải ở vi sinh vật: phân giải đường đơn thành năng lượng qua hô hấp và lên men, phân giải protein thành các amino acid,…

CH tr 124 2

Phương pháp giải:

- Quá trình tổng hợp các chất ở vi sinh vật còn gọi là quá trình đồng hóa, trong đó tế bào sử dụng năng lượng để liên kết các phân tử đơn giản thành các phân tử hữu cơ phức tạp cần thiết. Vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp tất cả các chất thiết yếu cho tế bào như cacbohydrate, protein, nucleic acid và lipid.

- Các vi sinh vật dị dưỡng phân giải các hợp chất hữu cơ do sinh vật khác cung cấp để lấy nguồn nguyên liệu cung cấp cho các hoạt động sống.

Lời giải chi tiết:

So sánh quá trình tổng hợp và phân giải của vi sinh vật với động vật, thực vật

* Giống nhau:

- Sự tổng hợp các chất hay còn gọi là đồng hóa cả ở 3 đối tượng đều có bản chất là liên kết các phân tử đơn giản thành phân tử phức tạp hơn.

- Sự phân giải các chất hay còn gọi là dị hóa ở cả 3 đối tượng đều có bản chất là bẻ gãy các liên kết trong phân tử phức tạp thành phân tử đơn giản.

* Khác nhau:

- Do vi sinh vật có kích thước nhỏ, trong khi các chất cần phân giải lại có kích thước lớn nên chúng cần tiết enzyme ra bên ngoài tế bào để phân giải một phần sau đó mới hấp thụ vào trong để phân giải tiếp. Ở động vật, thực vật quá trình phân giải diễn ra bên trong tế bào, không có sự tiết enzyme ra bên ngoài tế bào.

CH tr 124 3

Phương pháp giải:

- Các vi sinh vật dị dưỡng phân giải các hợp chất hữu cơ do sinh vật khác cung cấp để lấy nguồn nguyên liệu cung cấp cho các hoạt động sống.

Lời giải chi tiết:

- Người ta có thể ứng dụng quá trình phân giải đường đa ở vi sinh vật trong các lĩnh vực như:

+ Trong lĩnh vực môi trường: Sử dụng vi sinh vật phân giải chất mùn, chất xơ làm các loại phân bón vi sinh.

+ Trong lĩnh vực nông nghiệp: Sử dụng vi sinh vật phân giải xenlulozo tận dụng các bã thải thực vật (rơm, lõi bông, mía,…) để trồng nhiều loại nấm ăn.

+ Trong lĩnh vực thực phẩm: Sử dụng enzyme amilaza từ nấm mốc để thủy phân tinh bột trong sản xuất rượu.

- Người ta có thể ứng dụng quá trình phân giải lipid ở vi sinh vật trong các lĩnh vực như:

+ Trong lĩnh vực môi trường: Sử dụng vi sinh vật xử lý dầu loang trên mặt biển.

+ Trong lĩnh vực tiêu dùng: Sử dụng enzyme vi sinh vật lipaza để thêm vào bột giặt nhằm tẩy sạch các vết bẩn dầu mỡ gây nên.

- Người ta có thể ứng dụng quá trình phân giải protein ở vi sinh vật trong các lĩnh vực như:

+ Trong lĩnh vực thực phẩm: sản xuất nước mắm, nước tương ...

+ Trong lĩnh vực môi trường: xử lí rác thải, chất thải ...

CH tr 125 1

Dừng lại và suy ngẫm

Phương pháp giải:

- Sự sinh trưởng của sinh vật bậc cao (động vật, thực vật) là sự gia tăng về khối lượng, kích thước của cơ thể từng cá thể.

- Sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật chỉ sự tăng lên về mặt số lượng tế bào trong quần thể.

Lời giải chi tiết:

- Khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật: Sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật chỉ sự tăng lên về mặt số lượng tế bào trong quần thể.

- Khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật khác so với sinh trưởng ở động vật, thực vật ở chỗ:

+ Ở VSV: tăng lên về số lượng tế bào trong quần thể.

+ Ở động vật, thực vật tăng lên về khối lượng, kích thước của cơ thể của từng cá thể.

- Có sự khác biệt đó là do vi sinh vật chúng có kích thước rất nhỏ nên sự sinh trưởng về kích thước rất khó quan sát; vì vậy sự sinh trưởng sẽ được xét trên toàn bộ quần thể.

CH tr 125 2

Phương pháp giải:

- Nuôi cấy không liên tục: trong môi trường nuôi cấy không liên tục – môi trường không được bổ sung chất dinh dưỡng mới và không được lấy đi các sản phẩm trao đổi chất, sự sinh trưởng của vi khuẩn bao gồm 4 pha cơ bản: pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng và pha suy vong.

- Nuôi cấy liên tục: trong môi trường nuôi cấy liên tục thường xuyên được bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất.

Lời giải chi tiết:

- Sự khác nhau giữa nuôi cấy liên tục và nuôi cấy không liên tục

- Giải thích có sự khác biệt đó: do bản chất của 2 kiểu nuôi cấy

+ Nuôi cấy không liên tục – môi trường không được bổ sung chất dinh dưỡng mới và không được lấy đi các sản phẩm trao đổi chất, sự sinh trưởng của vi khuẩn bao gồm 4 pha cơ bản: pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng và pha suy vong.

+ Nuôi cấy liên tục: trong môi trường nuôi cấy liên tục thường xuyên được bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất, vi sinh vật không cần pha tiềm phát do đã có sẵn enzyme để thích ứng với nguồn chất dinh dưỡng được bổ sung thêm, và không có sự suy vong.

CH tr 125 3

Phương pháp giải:

- Nuôi cấy không liên tục: trong môi trường nuôi cấy không liên tục – môi trường không được bổ sung chất dinh dưỡng mới và không được lấy đi các sản phẩm trao đổi chất, sự sinh trưởng của vi khuẩn bao gồm 4 pha cơ bản: pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng và pha suy vong.

- Nuôi cấy liên tục: trong môi trường nuôi cấy liên tục thường xuyên được bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất.

Lời giải chi tiết:

- Để thu được sinh khối để sản xuất các chế phẩm sinh học, người ta thường nuôi vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy liên tục, do môi trường này luôn được bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ chất thải, độc nên sinh khối vi sinh vật thu được nhiều, vi sinh vật không bị rơi vào pha suy vong nên hiệu quả cao trong sản xuất.

CH tr 128 1

Dừng lại và suy ngẫm

Phương pháp giải:

- Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật:

+ Yếu tố vật lí: Nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, ánh sáng, áp suất thẩm thấu.

+ Yếu tố hóa học: chất dinh dưỡng (protein, carbohydrat, lipid, ion khoáng,…);  chất ức chế

Lời giải chi tiết:

* Ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến sự sinh trưởng của vi sinh vật

* Con người đã ứng dụng các yếu tố ảnh hưởng đến VSV như:

- Con người dùng nhiệt độ cao để thanh trùng các chất lỏng, thực phẩm, dụng cụ,…nhiệt độ thấp để kìm hãm sinh trưởng của VSV.

- Điều chỉnh độ ẩm của lượng thực - thực phẩm, đồ dùng để bảo quản được lâu hơn bằng cách phơi khô, sấy khô.

- Dùng bức xạ điện từ để ức chế, tiêu diệt VSV.

…

CH tr 128 2

Phương pháp giải:

- Trong quá trình sinh trưởng, VSV có thể tiết ra môi trường những chất có tác dụng ức chế sự phát triển hoặc tiêu diệt vi khuẩn, được gọi là chất kháng sinh. Ngày nay, kháng sinh không chỉ được chiết xuất từ các VSV mà còn được tổng hợp nhân tạo.

Lời giải chi tiết:

- Tác dụng của kháng sinh trong việc điều trị các bệnh do vi sinh vật gây ra: Kháng sinh ức chế và tiêu diệt vi khuẩn theo nhiều cơ chế khác nhau như ức chế tổng hợp thành tế bào, protein hay nucleic acid,… của vi khuẩn. Dựa vào các đặc điểm này, con người đã phát triển và sử dụng rộng rãi các loại thuốc kháng sinh để điều trị các bệnh gây ra bởi vi khuẩn, giúp cứu sống nhiều người và thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển.

- Hiện tượng kháng kháng sinh: khả năng của các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm hoặc ký sinh trùng sinh trưởng với sự hiển diện của một loại thuốc mà thông thường có thể giết chết hoặc hạn chế sự phát triển của chúng.

- Nguyên nhân của hiện tượng kháng kháng sinh:

+ Sử dụng thuốc kháng sinh không đúng theo chỉ định của bác sĩ, hoặc do bệnh nhân tự ý dùng thuốc.

+ Việc sử dụng rộng rãi kháng sinh trong chăn nuôi cũng làm tăng nguy cơ xuất hiện các loại VSV kháng thuốc, thậm chí đa kháng thuốc trên vật nuôi. Những VSV này có thể truyền sang người qua tiếp xúc, giết mổ và gene kháng kháng sinh có thể được truyền sang vi khuẩn gây bệnh ở người.

- Tác hại của hiện tượng kháng kháng sinh:

+ Không sử dụng được kháng sinh cũ đã từng có tác dụng cho chủng VSV.

+ Phải tăng liều kháng sinh

CH tr 128 3

Phương pháp giải:

- Nhờ việc tìm ra nguồn gốc ây bệnh thực sự mà bác sĩ có thể đưa ra phác đồ và phương pháp điều trị bênh hợp lý.

Lời giải chi tiết:

- Loét dạ dày từng được cho là do ăn nhiều thức ăn cay hoặc căng thẳng thần kinh, nên khi điều trị người ta tập trung điều trị trực tiếp các vết thương và điều trị tâm lý, dẫn đến việc điều trị không dứt khoát, bệnh nhân không chữa dứt khoát được bệnh.

- Nay được biết là do vi khuẩn (Helicobacter pylori) gây ra, bác sĩ sẽ tập chung điều trị kháng sinh, tiêu diệt triệt để nguồn gốc gây bênh.

CH tr 129 1

Dừng lại và suy ngẫm

Phương pháp giải:

  Các vi sinh vật nhân sơ và vi sinh vật nhân thực đều có ba hình thức sinh sản chính là phân đôi, nảy chồi và hình thành bào tử.

Lời giải chi tiết:

- Các vi sinh vật nhân sơ đều có ba hình thức sinh sản chính là phân đôi, nảy chồi và hình thành bào tử.

CH tr 129 2

Phương pháp giải:

- Các hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ (vi khuẩn): chỉ sinh sản vô tính (phân đôi, hình thành bào tử, nảy chồi,..).

- Các hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân thực (vi nấm): sinh sản vô tính và hữu tính (tạo túi bào tử vô tính hoặc hữu tính), nảy chồi, tiếp hợp giao tử.

Lời giải chi tiết:

Sự khác nhau giữa hình thức sinh sản của vi sinh vật nhân sơ (vi khuẩn) có gì khác so với vi sinh vật nhân thực (vi nấm) là:

CH tr 130 LT 1

Luyện tập và vận dụng

Phương pháp giải:

- Vi khuẩn sinh trưởng trong môi trường nuôi cấy không liên tục theo 4 pha: pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng, pha suy vong.

- Đặc điểm sinh trưởng của vi khuẩn ở các pha

+ Pha tiềm phát: vi khuẩn thích nghi dần với môi trường, tổng hợp vật chất chuẩn bị cho sự phân chia.

+ Pha lũy thừa: VSV phân chia mạnh mẽ theo tiềm năng, số lượng tế bào tăng theo lũy thừa và đạt cực đại ở cuối pha.

+ Pha cân bằng: Tốc độ sinh trưởng và trao đổi chất của VSV giảm dần. Lượng tế bào sinh ra bằng lượng tế bào chết đi.

+ Pha suy vong: Số lượng tế bào ngày càng giảm dần do chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tích lũy ngày càng nhiều.

Lời giải chi tiết:

- Đáp án: A

- Giải thích: Do trong môi trường nuôi cấy không liên tục, tại pha lũy thừa VSV phân chia mạnh mẽ theo tiềm năng, số lượng tế bào tăng theo lũy thừa và đạt cực đại ở cuối pha.

CH tr 130 LT 2

Phương pháp giải:

- Thực phẩm bị hư hỏng nguyên nhân là do hoạt động của các VSV có trong môi trường xung quanh.

- VSV chịu ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, áp suất thẩm thấu,...

Lời giải chi tiết:

- Nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm là do sự phân giải của VSV. Vì vậy, dựa vào các yếu tố ảnh hưởng (nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, áp suất thẩm thấu,…) đến hoạt động của VSV mà người ta có thể điều chỉnh tăng giảm các yếu tố này nhằm tiêu diệt hoặc ức chế sự sinh trưởng của VSV giúp bảo quản được thực phẩm lâu hơn.

CH tr 130 LT 3

Phương pháp giải:

- Thực phẩm bị hư hỏng nguyên nhân là do hoạt động của các VSV có trong môi trường xung quanh.

- VSV chịu ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, áp suất thẩm thấu,...

Lời giải chi tiết:

Đề xuất một số phương pháp bảo quản thực phẩm:

- Bảo quản thức ăn ở nhiệt độ thấp (tủ lạnh).

- Bảo quản bằng thay đổi áp suất thẩm thấu (làm siro bằng hoa quả ngâm đường).

- Bảo quản bằng thay đổi độ pH (muối chua),..

CH tr 130 LT 4

Lời giải chi tiết:

* Các bệnh do vi sinh vật gây ra (bệnh tả, nấm,…) dễ xuất hiện và phát triển thành dịch ở những vùng nhiệt đới hơn so với vùng ôn đới vì đặc điểm khí hậu ở hai vùng có sự khác biệt:

+ Vùng nhiệt đới thường khí hậu nóng và mưa nhiều quanh năm.

CH tr 130 LT 5

Phương pháp giải:

- Tác dụng của kháng sinh trong việc điều trị các bệnh do vi sinh vật gây ra: Kháng sinh ức chế và tiêu diệt vi khuẩn theo nhiều cơ chế khác nhau như ức chế tổng hợp thành tế bào, protein hay nucleic acid,… của vi khuẩn. Dựa vào các đặc điểm này, con người đã phát triển và sử dụng rộng rãi các loại thuốc kháng sinh để điều trị các bệnh gây ra bởi vi khuẩn, giúp cứu sống nhiều người và thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển.

- Hiện tượng kháng kháng sinh: khả năng của các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm hoặc ký sinh trùng sinh trưởng với sự hiển diện của một loại thuốc mà thông thường có thể giết chết hoặc hạn chế sự phát triển của chúng.

- Tác hại của hiện tượng kháng kháng sinh:

+ Không sử dụng được kháng sinh cũ đã từng có tác dụng cho chủng VSV.

+ Phải tăng liều kháng sinh

Lời giải chi tiết:

- Theo em bạn không nên mua kháng sinh về nhà tự điều trị. Vì khi bạn tự mua thuốc về điều trị, bạn không thể nắm rõ được liều lượng thuốc phù hợp với bản thân, có thể dẫ đến hiện tượng nhờn thuốc. 

- Tác dụng của kháng sinh trong việc điều trị các bệnh do vi sinh vật gây ra: Kháng sinh ức chế và tiêu diệt vi khuẩn theo nhiều cơ chế khác nhau như ức chế tổng hợp thành tế bào, protein hay nucleic acid,… của vi khuẩn. Dựa vào các đặc điểm này, con người đã phát triển và sử dụng rộng rãi các loại thuốc kháng sinh để điều trị các bệnh gây ra bởi vi khuẩn, giúp cứu sống nhiều người và thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển.

- Hiện tượng kháng kháng sinh: khả năng của các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm hoặc ký sinh trùng sinh trưởng với sự hiển diện của một loại thuốc mà thông thường có thể giết chết hoặc hạn chế sự phát triển của chúng.

- Nguyên nhân của hiện tượng kháng kháng sinh:

+ Sử dụng thuốc kháng sinh không đúng theo chỉ định của bác sĩ, hoặc do bệnh nhân tự ý dùng thuốc.

+ Việc sử dụng rộng rãi kháng sinh trong chăn nuôi cũng làm tăng nguy cơ xuất hiện các loại VSV kháng thuốc, thậm chí đa kháng thuốc trên vật nuôi. Những VSV này có thể truyền sang người qua tiếp xúc, giết mổ và gene kháng kháng sinh có thể được truyền sang vi khuẩn gây bệnh ở người.

- Tác hại của hiện tượng kháng kháng sinh:

+ Không sử dụng được kháng sinh cũ đã từng có tác dụng cho chủng VSV.

+ Phải tăng liều kháng sinh