Nội dung chính sinh học 10 kết nối tri thức Bài 20: Sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

PHẦN HAI. SINH HỌC VI SINH VẬT VÀ VIRUS

CHƯƠNG 6. SINH HỌC VI SINH VẬT

BÀI 20: SỰ ĐA DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT

1. CÁC NHÓM VI SINH VẬT

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

- Các nhóm VSV bao gồm:

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

+ VSV nhân sơ: Archaea; Vi khuẩn.

* Gợi ý trả lời câu hỏi:

Câu 1: HS có thể dựa vào nội dung trong SGK để trả lời. Tuy nhiên, HS cần diễn đạt bằng ngôn từ của chính mình, theo cách mà mình thấy hợp lí nhất.

Câu 2: Vi sinh vật có tỉ số diện tích/thể tích lớn:

Do có kích thước nhỏ nên vi sinh vật có tỉ số S/V lớn, tức là mỗi đơn vị thể tích sẽ tiếp xúc được với nhiều phần bể mặt môi trường hơn, từ đó khiến việc trao đổi chất của tế bào qua màng tế bào dễ dàng hơn nhiều. Diện tích bề mặt tăng trong khi thể tích không thay đổi.

- Tốc độ trao đổi chất và chuyển hoá nhanh:

Nhờ có tỉ số S/V cao, tốc độ trao đổi chất qua màng tế bào của vi sinh vật diễn ra rất nhanh, kèm theo đó là khả năng chuyển hoá mạnh. Tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp 1000 lần đậu tương và gấp 100 000 lần trâu, bò, tương đương với việc con người ăn

khoảng 300 000 bát cơm một ngày.

- Khả năng sinh trưởng phát triển mạnh:

Khả năng chuyển hoá nhanh giúp vi sinh vật sinh trưởng với tốc độ rất cao. Một tế bào E. coli ở điều kiện tối ưu có thể phân chia tế bào sau mỗi 20 phút, tức là sau 24 giờ sẽ tạo ra được 4,7 x 10”' tế bào với tổng khối lượng tới 4 700 tấn. Ngay trong điều kiện bình thường với nguồn dinh dưỡng có hạn, từ một tế bào nấm men cũng có thể tạo ra khoảng 10” tế bào sau 24 giờ.

1. CÁC KIỂU DINH DƯỠNG CỦA VI SINH VẬT

- VSV có 2 hình thức dinh dưỡng chính: Tự dưỡng và dị dưỡng.

+ Vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp các chất hữu cơ cần thiết từ chất vô cơ gọi là vi sinh vật tự dưỡng. 

+ Vi sinh vật tổng hợp chất hữu cơ cần thiết từ các chất hữu cơ có sẵn trong thức ăn gọi là vi sinh vật dị dưỡng.

* Gợi ý trả lời câu hỏi:

Câu 1: Dựa vào bảng 20 trong SGK, HS có thể dễ dàng phân biệt được các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật. Thực vật có kiểu dinh dưỡng quang tự dưỡng, động vật có kiểu dinh dưỡng hoá dị dưỡng, như vậy, so với thực vật và động vật, vi sinh vật có thêm 2 kiểu dinh dưỡng nữa là quang dị dưỡng và hoá tự dưỡng.

Câu 2: Lí do chủ yếu khiến vị sinh vật có thể phân bố rộng hơn so với các nhóm sinh vật

còn lại là do chúng có nhiều kiểu dinh dưỡng khác nhau, điều này giúp chúng có thể phân bố ở nhiều môi trường với các điều kiện sống khác nhau, thậm chí trong cả những điều kiện vô cùng khắc nghiệt. Thêm vào đó, khả năng trao đổi chất mạnh, sinh trưởng nhanh cũng

góp phần giúp chúng phân bố rộng hơn.

III. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT

1. Phương pháp quan sát

- Được áp dụng khi nghiên cứu hình thái, kích thước và cấu tạo tế bào vi sinh vật.

-  Các phương pháp làm tiêu bản:

+ Soi tươi: đơn giản, nhanh, dùng để quan sát trạng thái sống của vi khuẩn.

+ Nhuộm đơn: nhanh, hữu ích để kiểm tra sự hiện diện và đánh giá sơ bộ về vi khuẩn.

+ Nhuộm Gram: ý nghĩa trong việc phân loại vi khuẩn

- Để xác định chính xác từng đặc điểm của chúng, người ta dùng phương pháp phân tích hóa sinh/sinh học phân tử. 

2. Phương pháp phân lập và nuôi cấy VSV

- Khuẩn lạc là tập hợp các tế bào sinh ra từ một tế bào ban đầu trên môi trường thạch và có thể quan sát bằng mắt thường.

- Các tế bào từ khuẩn lạc có thể được nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng thích hợp ở dạng lỏng để có thể nhân lên với số lượng lớn dùng cho các loại nghiên cứu khác nhau.

* Gợi ý trả lời câu hỏi:

Câu 1: Mặc dù không nhìn thấy vi sinh vật bằng mắt thường nhưng chúng ta có thể phân loại chúng dựa vào cấu trúc, hình thái tế bào khi quan sát dưới kính hiển vi, dựa vào hình dạng và màu sắc khuẩn lạc khi đem phân lập và nuôi cấy, dựa vào hình thức dinh

dưỡng hay những phân tích về đặc điểm hoá sinh cũng như sinh học phân tử (DNA, RNA).

Câu 2: Kĩ thuật nhuộm Gram có ý nghĩa quan trọng trong y học dùng để phân biệt vi khuẩn Gr- và Gr+. Sự khác biệt về màu sắc giữa hai nhóm vi khuẩn này khi nhuộm là do cấu tạo khác nhau của thành tế bào. Thành tế bào vi khuẩn Gr+ có lớp peptidoglycan dày hơn vi khuẩn Gr- nhiều lần, do đó chúng giữ lại thuốc nhuộm màu tím ở lần nhuộm đầu tiên mà

không bị rửa trôi bởi cổn để có thể bắt màu đỏ ở lần nhuộm thứ hai; trong khi vi khuẩn Gr- có cấu tạo thành với lớp peptidoglycan mỏng nên thuốc nhuộm màu tím dễ bị rửa trôi bằng cồn để bắt thành màu đỏ trong lần nhuộm thứ hai.