Bài 20. Sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật trang

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật - Sinh 10 Kết nối tri thức

CH tr 116 MĐ

Phương pháp giải:

- Đặc điểm dinh dưỡng của vi sinh vật: Mặc dù khác nhau về kích thước, hình dạng và cấu tạo cơ thể nhưng vì có kích thước tế bào nhỏ, cấu tạo đơn giản nên các vi sinh vật thường có đặc điểm chung là tốc độ chuyển hóa vật chất và năng lượng nhanh, sinh trưởng, sinh sản nhanh và phân bố rộng. Vi sinh vật có nhiều kiểu dinh dưỡng khác nhau, chúng có thể sử dụng được cả nguồn cacbon từ hợp chất vô cơ và hữu cơ.

- Các phương pháp nghiên cứu: Phương pháp quan sát, phương pháp phân lập và nuôi cấy vi sinh vật.

Lời giải chi tiết:

- Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước nhỏ bé, thường chỉ quan sát được dưới kính hiển vi. 

- Với kích thước nhỏ bé, “thức ăn” của vi sinh vật cũng rất đa dạng. Một số loài vi sinh vật sử dụng thức ăn là nguồn cacbon trong các hợp chất vô cơ như CO2, HCO3- hoặc các hợp chất tương tự. Một số khác sẽ sử dụng nguồn cacbon từ các hợp chất hữu cơ có sẵn trong thức ăn.

- Để nghiên cứu về vi sinh vật chúng ta có thể sử dụng một số phương pháp như: quan sát, phân lập và nuôi cấy vi sinh vật. 

CH tr 118 Mục I - 1

Câu hỏi dừng lại và suy ngẫm mục I 

Phương pháp giải:

- Dựa vào loại tế bào (nhân sơ hay nhân thực) và kích thước của chúng để phân chia thành các nhóm.

Lời giải chi tiết:

- Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước nhỏ bé, thường chỉ quan sát được dưới kính hiển vi.

- Các nhóm vi sinh vật:

+ Vi sinh vật nhân thực: Nấm đơn bào, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh và các vi nấm, vi tảo và động vật đa bào kích thước hiển vi.

+ Vi sinh vật nhân sơ: Archaea (vi sinh vật cổ) và vi khuẩn.

CH tr 118 Mục I - 2

Phương pháp giải:

- Dựa vào cấu tạo tế bào, hình dạng và các quá trình chuyển hóa để giải thích.

Lời giải chi tiết:

- Vi sinh vật có tốc độ trao đổi chất nhanh, sinh trưởng, sinh sản nhanh hơn so với thực vật và động vật vì:

+ Vi sinh vật có kích thước tế bào nhỏ hơn rất nhiều so với thực vật và động vật và có cấu tạo đơn giản nên nên có tốc độ sinh trưởng rất nhanh, dẫn đến phân bào nhanh.

+ Kích thước tế bào nhỏ thì việc vận chuyển các chất từ nơi này đến nơi khác trong tế bào hoặc ra môi trường sẽ nhanh.

+ Tỷ lệ S/V (diện tích/thể tích) lớn sẽ có khả năng trao đổi chất và năng lượng với môi trường nhanh hơn.

+ Cấu tạo đơn giản giúp vi khuẩn dễ dàng biến đổi thành một chủng loại khác khi có sự thay đổi về bộ máy di truyền. 

CH tr 118 Mục II - 1

Câu hỏi dừng lại và suy ngẫm mục II

Phương pháp giải:

- Dựa vào nguồn năng lượng và nguồn carbon mà vi sinh vật sử dụng sẽ phân chia được thành các kiểu dinh dưỡng.

Lời giải chi tiết:

- Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật:

+ Quang tự dưỡng: nguồn năng lượng – ánh sáng và nguồn carbon – CO2, HCO3- hoặc các chất tương tự.

+ Hóa tự dưỡng: nguồn năng lượng – chất vô cơ (H2S, NH3 hoặc Fe2+) và nguồn carbon - CO2, HCO3- hoặc các chất tương tự.

+ Quang dị dưỡng: nguồn năng lượng – ánh sáng và nguồn carbon – chất hữu cơ.

+ Hóa dị dưỡng: nguồn năng lượng – chất hữu cơ và nguồn carbon – chất hữu cơ.

- Ở động vật có hình thức dinh dưỡng là hóa dị dưỡng còn ở thực vật là quang tự dưỡng. So với động vật và thực vật thì vi sinh vật có thêm 2 kiểu dinh dưỡng là hóa tự dưỡng và quang dị dưỡng.

CH tr 118 Mục II - 2

Phương pháp giải:

- Để có sự phân bố rộng với nhiều môi trường khác nhau, vi sinh vật cần phải có các đặc điểm để thích nghi với các điều kiện ở mỗi môi trường.

Lời giải chi tiết:

- Vi sinh vật có phạm vi phân bố rộng hơn rất nhiều so với những nhóm sinh vật khác vì:

+ Không chỉ có số lượng lớn và đa dạng về hình thái, vi sinh vật còn có nhiều kiểu chuyển hóa vật chất và năng lượng nhất so với các nhóm sinh vật khác. Chúng có nhiều kiểu dinh dưỡng nên có thể dùng nhiều loại chất khác nhau làm thức ăn. Chúng có thể sống ở nơi rất nóng hoặc lạnh, nơi có hoặc hoàn toàn không có ôxi, nơi có môi trường rất chua hoặc rất kiềm, nơi có áp suất rất lớn thậm chí trên 1000 atm dưới đáy biển sâu, hoặc ở nơi hầu như không có nước, như sâu tới 1 km trong lòng đá.

+ Do kích thước nhỏ và cấu tạo đơn giản nên chúng có thể phát sinh nhiều biến dị để thích nghi với môi trường sống có sự thay đổi.

+ Tốc độ chuyển hóa nhanh

CH tr 121 1

Câu hỏi dừng lại và suy ngẫm mục III 

Phương pháp giải:

- Do kích thước của các vi sinh vật rất nhỏ không thể quan sát bằng mắt thường nên cần sử dụng các dụng cụ có vai trò phóng to kích cỡ của vi sinh vật: kính lúp, kính hiển vi quang học,…

- Mẫu vật chứa vi sinh vật được pha loãng trong nước đã được tiệt trùng sao cho khi dùng dung dịch này phết lên bề mặt thạch đặc, mỗi tế bào vi khuẩn phát triển tạo thành một khuẩn lạc riêng rẽ. Khuẩn lạc là tập hợp các tế bào được sinh ra từ một tế bào ban đầu trên môi trường thạch và có thể quan sát bằng mắt thường.

Lời giải chi tiết:

- Đối với một số vi sinh vật nhân thực như động vật nguyên sinh có thể sử dụng kính lúp để quan sát hình dạng; còn các đối tượng kích thước nhỏ hơn như nấm đơn bào, tảo đơn bào, vi nấm, vi tảo, vi khuẩn,…sẽ sử dụng kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử để quan sát.

- Để quan sát được các đối tượng trên kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử chúng ta cần làm các tiêu bản tạm thời, tiêu bản cố định kết hợp với nhuộm màu.

- Sử dụng phương pháp phân lập vi sinh vật để thu được các khuẩn lạc. Do các khuẩn lạc là tập hợp các tế bào sinh ra từ tế bào ban đầu, nên kích thước của khuẩn lạc chúng ta có thể quan sát được, và có thể phân biệt các loại vi khuẩn thông qua hình dạng, kích thước, màu sắc của các khuẩn lạc đó.

CH tr 121 2

Phương pháp giải:

- Phương pháp nhuộm Gram là một kĩ thuật nhuộm được đặt tên theo tên của nhà khoa học Hans Christian Gram, có ý nghĩa quan trọng trong việc định loại vi khuẩn. Đây là một phương pháp sử dụng để phân biệt vi khuẩn Gram + và Gram -. Do cấu tạo của 2 loại vi khuẩn này có sự khác nhau, nên khi tiến hành nhuộm màu, hai loại vi khuẩn này sẽ bắt màu khác nhau: vi khuẩn Gram + bắt màu tím còn vi khuẩn Gram – bắt màu đỏ.

Lời giải chi tiết:

- Hai loại vi khuẩn Gram + và Gram – bắt màu khác nhau vì:

+ Vi khuẩn Gram + có thành peptidoglican dày. Hợp chất này giữ màu tím kết tinh trong tế bào chất. Việc rửa cồn không loại bỏ được tím kết tinh, ngăn chặn màu hồng safranin.

+ Vi khuẩn Gram - có thành peptidoglican mỏng hơn ѵà nằm giữa màng sinh chất ѵà màng ngoài (lipopilysaccharide ). Màu tím kết tinh dễ dàng bị rửa trôi khỏi tế bào chất ѵà tế bào có màu hồng hoặc đỏ.

CH tr 121 LT 1

Câu hỏi luyện tập và vận dụng

Phương pháp giải:

- Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật:

+ Quang tự dưỡng: nguồn năng lượng – ánh sáng và nguồn carbon – CO₂, HCO₃^- hoặc các chất tương tự.

+ Hóa tự dưỡng: nguồn năng lượng – chất vô cơ (H₂S, NH₃ hoặc Fe²⁺) và nguồn carbon - CO₂, HCO₃^- hoặc các chất tương tự.

+ Quang dị dưỡng: nguồn năng lượng – ánh sáng và nguồn carbon – chất hữu cơ.

+ Hóa dị dưỡng: nguồn năng lượng – chất hữu cơ và nguồn carbon – chất hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

- Vi sinh vật cần nguồn carbon là amino acid loại methionine (chất hữu cơ); nguồn năng lượng không cần ánh sáng. Như vậy kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật này là hóa tự dưỡng.

CH tr 121 LT 2

Phương pháp giải:

- Để nghiên cứu được vi sinh vật như vi khuẩn, vi nấm, chúng ta cần nuôi chúng trong môi trường thuần khiết không lẫn với các sinh vật khác. Các nhà khoa học sử dụng phương pháp phân lập, nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường thạch. Mẫu vật chứa vi sinh vật được pha loãng trong nước đã được tiệt trùng sao cho khi dùng dung dịch này phết lên bề mặt thạch đặc, mỗi tế bào vi khuẩn phát triển tạo thành một khuẩn lạc riêng rẽ. Khuẩn lạc là tập hợp các tế bào được sinh ra từ một tế bào ban đầu trên môi trường thạch và có thể quan sát bằng mắt thường.

- Vòng trong suốt (vòng vô khuẩn) là dấu hiệu chứng minh vi sinh vật trong quá trình sống và phát triển đã sản sinh ra các chất có tác dụng ức chế kìm hãm sự phát triển của các đối tượng khác.

Lời giải chi tiết:

- Khi quan sát đĩa thạch phân lập, nhận thấy có hai loại vi khuẩn, một loài mọc tạo thành khuẩn lạc to, trắng và một loài mọc thành những đường ziczac.

- Xung quanh khuẩn lạc to lại xuất hiện một vòng trong (gọi là vòng vô khuẩn) do loại vi khuẩn có khuẩn lạc to tròn, trắng đã tiết ra chất ức chế kìm hãm sự phát triển của loại vi khuẩn mà khuẩn lạc mọc ziczac. Vì vậy mà xung quanh khuẩn lạc của vi khuẩn tròn, khuẩn lạc của vi khuẩn ziczac không mọc được, nên ta mới thấy hiện tượng vòng vô khuẩn màu trong suốt.

CH tr 121 LT 3

Phương pháp giải:

- Bệnh nhiễm khuẩn là bệnh do các loại vi sinh vật (vi khuẩn, vi nấm,…) mà không phải do virus gây nên.

- Cách điều trị bệnh nhiễm khuẩn: sử dụng thuốc kháng sinh theo chỉ định của bác sĩ.

Lời giải chi tiết:

- Bác sĩ sẽ chỉ định bệnh nhân đi xét nghiệm máu hoặc đờm để xem chủng loại vi khuẩn mà bệnh nhân mắc phải.

- Từ kết quả xét nghiệm loại vi khuẩn, bác sĩ sẽ kê đơn thuốc kháng sinh dựa vào hiệu quả của các loại kháng sinh đối với loại vi khuẩn đó cũng như tình trạng sức khỏe của bệnh nhân.