Giải Sinh 10 Bài 21: Trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật | Kết nối tri thức

Giải Sinh 10 Bài 21: Trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật KNTT
Mở đầu trang 122 SGK Sinh 10 KNTT
Escherricia coli là một loại vi khuẩn sống trong đường tiêu hóa của người và động
vật. Chúng sinh sản bằng cách phân đôi. Hãy tưởng tượng các em đang nuôi vi
khuẩn E.coli, cứ sau 20 phút, các em chụp ảnh qua kính hiển vi và đếm số lượng vi
khuẩn tại thời điểm đó (hình dưới). Theo em, sẽ có bao nhiêu vi khuẩn E.coli trong
bức ảnh tiếp theo? Em có nhận xét gì quá trình sinh sản của chúng? Trả lời
- 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.
Dừng lại và suy ngẫm trang 124 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Nêu một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật. Lời giải
- 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,…
Câu 2: Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật có gì giống và khác so
với quá trình này ở động vật và thực vật? Lời giải
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.
Câu 3: Theo em, người ta có thể ứng dụng quá trình phân giải đường đa và lipid ở
vi sinh vật vào những lĩnh vực nào? Lấy ví dụ minh họa. Lời giải
- 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.
Dừng lại và suy ngẫm trang 125 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật có gì khác so với sinh trưởng ở thực vật
và động vật? Giải thích vì sao có sự khác nhau đó. Lời giải
- 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.
Câu 2: Nêu điểm khác nhau giữa quá trình sinh trưởng của quần thể vi sinh vật
trong môi trường nuôi cấy liên tục và môi trường nuôi cấy không liên tục. Tại sao
lại có sự khác nhau đó? Lời giải
- Sự khác nhau giữa nuôi cấy liên tục và nuôi cấy không liên tục
+ Nuôi cấy không liên tục: Trong nuôi cấy không liên tục, quần thể vi sinh vật sinh
trưởng theo 4 pha: tiềm phát, lũy thừa, cân bằng, suy vong.
+ Nuôi cấy liên tục: Trong môi trường nuôi cấy liên tục, quần thể vi sinh vật diễn ra
qua pha tiềm phát, pha lũy thừa và duy trì ở pha cân bằng, không có pha suy vong.
• Có sự khác nhau giữa quá trình sinh trưởng của quần thể vi sinh vật trong môi
trường nuôi cấy liên tục và môi trường nuôi cấy không liên tục vì:
- Trong môi trường nuôi cấy không liên tục, không được bổ sung thêm chất dinh
dưỡng mới và không được lấy đi các sản phẩm trao đổi chất nên sau một thời gian
nuôi cấy chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tích lũy càng nhiều khiến số lượng
tế bào sinh ra ít hơn số lượng tế bào chết đi (diễn ra pha suy vong).
- Trong môi trường nuôi cấy liên tục, thường xuyên được bổ sung chất dinh dưỡng
và loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất nên không có hiện tượng chất dinh dưỡng cạn
kiệt, chất độc hại tích lũy càng nhiều khiến số lượng tế bào sinh ra ít hơn số lượng tế
bào chết đi (không diễn ra pha suy vong).
Câu 3: Trong công nghệ vi sinh, việc nuôi cấy vi sinh vật thu sinh khối để sản xuất
các chế phẩm sinh học có giá trị được thực hiện trên môi trường nuôi cấy nào? Vì sao? Lời giải
- 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.
Dừng lại và suy ngẫm trang 128 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Trình bày ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến sự sinh trưởng của vi
sinh vật. Con người đã ứng dụng những hiểu biết này như thế nào trong lĩnh vực y
tế và đời sống hàng ngày? Cho một vài ví dụ minh họa. Lời giải
Ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến sự sinh trưởng của vi sinh vật và ứng dụng: • Nhiệt độ:
- Ảnh hưởng: Căn cứ vào nhiệt độ, vi sinh vật được chia thành các nhóm sau:
+ Vi sinh vật ưa lạnh (dưới 15oC).
+ Vi sinh vật ưa ấm (từ 20 đến 40oC).
+ Vi sinh vật ưa nhiệt (từ 55 đến 65oC).
+ Vi sinh vật siêu ưa nhiệt (từ 75 đến 100oC). - Ứng dụng:
+ Dùng nhiệt độ cao để thanh trùng các chất lỏng, thực phẩm, dụng cụ,… Ví dụ:
Dùng nhiệt độ cao để thanh trùng các dụng cụ nuôi cấy vi sinh vật, dùng nhiệt độ
thích hợp để thanh trùng sữa,…
+ Dùng nhiệt độ thấp để kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật. Ví dụ: Bảo quản
thực phẩm trong tủ lạnh để tránh sự phân hủy của vi khuẩn. • Độ ẩm:
- Ảnh hưởng: Hàm lượng nước quyết định đến độ ẩm. Nước là dung môi hòa tan
các chất dinh dưỡng, tham gia phân hủy các chất. Mỗi loại vi sinh vật sinh trưởng
trong một giới hạn độ ẩm nhất định. - Ứng dụng:
+ Dùng nước để khống chế sinh trưởng của các nhóm vi sinh vật có hại và kích
thích nhóm vi sinh vật có lợi.
+ Ngoài ra điều chỉnh độ ẩm của lương thực, thực phẩm, đồ dùng để bảo quản lâu
hơn bằng cách phơi khô, sấy khô. Ví dụ: phơi khô lúa để kéo dài thời gian bảo quản. • Độ pH:
- Ảnh hưởng: Độ pH ảnh hưởng đến tính thấm qua màng, sự chuyển hóa các chất
trong tế bào, hoạt hóa enzyme, sự hình thành ATP,… Dựa vào độ pH, vi sinh vật
đưa chia làm 3 nhóm: vi sinh vật ưa acid, vi sinh vật ưa kiềm, vi sinh vật ưa pH trung tính. - Ứng dụng:
+ Tạo điều kiện môi trường nuôi cấy thích hợp với từng nhóm vi sinh vật.
+ Điều chỉnh độ pH để ức chế các vi sinh vật gây hại và kích thích các vi sinh vật có
lợi. Ví dụ: Muối chua hoa quả là để hạn chế sự phát triển của các vi sinh vật gây thối. • Ánh sáng:
- Ảnh hưởng: Ánh sáng cần thiết cho quá trình quang hợp của các vi sinh vật quang
tự dưỡng, tác động đến bào tử sinh sản, tổng hợp sắc tố, chuyển động hướng sáng,…
- Ứng dụng: Dùng bức xạ điện từ để ức chế, tiêu diệt vi sinh vật. • Áp suất thẩm thấu:
- Ảnh hưởng: Áp suất thẩm thấu cao gây co nguyên sinh ở tế bào vi sinh vật khiến
chúng không phân chia được. Áp suất thẩm thấu thấp làm các tế bào vi sinh vật bị
trương nước và có thể vỡ ra (đối với các vi khuẩn không có thành tế bào).
- Ứng dụng: Điều chỉnh áp suất thẩm thấu để bảo quản thực phẩm như ướp muối, ướp đường,…
Câu 2: Nêu tác dụng của kháng sinh trong việc điều trị các bệnh do vi sinh vật gây
ra. Thế nào là hiện tượng kháng kháng sinh, nêu nguyên nhân và tác hại của hiện tượng này. Lời 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.
- 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
Câu 3: Loét dạ dày từng được cho là do ăn nhiều thức ăn cay hoặc căng thẳng thần
kinh, nay được biết là do vi khuẩn (Helicobacter pylori) gây ra. Với phát hiện này,
việc điều trị loét dạ dày đã thay đổi như thế nào? Lời giải
- 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.
Dừng lại và suy ngẫm trang 129 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Vi sinh vật có những hình thức sinh sản nào? Nêu đặc điểm của mỗi hình thức đó và cho ví dụ. Lời giải
• Vi sinh vật có 3 hình thức sinh sản chính gồm: phân đôi, bào tử, nảy chồi.
• Đặc điểm của các hình thức sinh sản ở vi sinh vật: - Hình thức phân đôi:
+ Là hình thức sinh sản phổ biến nhất ở vi sinh vật, trong đó, một tế bào mẹ phân
chia thành hai tế bào con giống nhau.
+ Vi sinh vật nhân sơ chỉ phân đôi vô tính, vi sinh vật nhân thực có thể phân đôi
hữu tính theo cách tiếp hợp.
+ Ví dụ: Trùng giày, trùng roi, trùng amip có hình thức phân đôi.
- Sinh sản bằng bào tử:
+ Nấm có khả năng sinh sản bằng bào tử dạng vô tính hoặc hữu tính, vi khuẩn cũng
có thể sinh sản nhờ ngoại bào tử.
+ Ví dụ: Bào tử đốt ở xạ khuẩn, bào tử đính ở nấm,… - Nảy chồi:
+ Là phương thức sinh sản vô tính đặc trưng của một số ít vi sinh vật.
+ Trong hình thức này, một cá thể con sẽ dần hình thành ở một phía của cá thể mẹ.
Cá thể con sau khi trưởng thành sẽ tách ra thành một cá thể độc lập. Khác với phân
đôi, một cá thể mẹ có thể nảy chồi ra nhiều cá thể con.
+ Ví dụ: Vi khuẩn quang dưỡng màu tía, nấm men có hình thức sinh sản nảy chồi.
Câu 2: Các hình thức sinh sản của vi sinh vật nhân sơ (vi khuẩn) có gì khác so với
vi sinh vật nhân thực (vi nấm)? Lời giải
Vi sinh vật nhân sơ (vi khuẩn)
Vi sinh vật nhân thực (vi nấm) - Chỉ sinh sản vô tính.
- Sinh sản theo hai hình thức vô tính và hữu tính.
- Các hình thức sinh sản thường
gặp gồm phân đôi, tạo túi bào tử vô
- Các hình thức sinh sản thường gặp gồm
tính, nảy chồi, hình thành nội bào
sinh sản bằng bào tử vô tính hoặc bào tử tiếp tử. hợp, nảy chồi.
Luyện tập và vận dụng trang 130 SGK Sinh 10 KNTT
Câu 1: Trong môi trường nuôi cấy không liên tục, số lượng tế bào vi khuẩn tăng nhanh nhất ở pha nào? A. Pha lũy thừa B. Pha cân bằng C. Pha suy vong D. Pha tiềm phát Lời giải - 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.
Câu 2: Hãy giải thích vì sao người ta có thể điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, áp
suất thẩm thấu để bảo quản thực phẩm. Lời giải
- 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.
Câu 3: Vi sinh vật và hoạt động phân giải chất hữu cơ của chúng là nguyên nhân
chủ yếu gây hỏng thực phẩm. Dựa vào những kiến thức đã học, em hãy đề xuất một
số phương pháp bảo quản thực phẩm. Lời giải
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),..
Câu 4: Hãy giải thích vì sao 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 sao thực phẩm và đồ dùng ở vùng nhiệt đới rất nhanh bị hỏng nếu không được bảo quản đúng cách? Lời giải
* 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.
Câu 5: Bạn A bị cảm lạnh, đau họng, ho, sổ mũi, nhức đầu. Để đỡ mất thời gian đi
khám, bạn đã ra hiệu thuốc mua kháng sinh về nhà tự điều trị. Theo em, việc làm
của bạn là nên hay không lên? Vì sao? Lời giải
- 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