Bài tập về vi sinh vật và các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật
Kiến thức cần nhớ
1. Khái niệm vi sinh vật
- Khái niệm: Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước nhỏ, thường không nhìn thấy bằng mắt thường mà chỉ quan sát được bằng kính hiển vi. Ví dụ: vi khuẩn lactic, nấm men, trùng roi, trùng giày, tảo silic,…
- Vi sinh vật gồm có các nhóm: vi khuẩn và vi sinh vật cổ (giới Khởi sinh), tảo đơn bào và nguyên sinh động vật (giới Nguyên sinh), vi nấm (giới Nấm).
- Đặc điểm chung của vi sinh vật:
+ Kích thước nhỏ, thường chỉ quan sát được bằng kính hiển vi.
+ Đa số có cấu tạo đơn bào nhân sơ hoặc nhân thực.
+ Số lượng nhiều và phân bố rộng.
+ Hấp thu và chuyển hóa vật chất nhanh, sinh trưởng và sinh sản nhanh. Khả năng sinh trưởng và sinh sản nhanh của vi sinh vật là một thế mạnh mà công nghệ sinh học đang tập trung khai thác.
* Nhận xét về mối liên hệ giữa kích thước và thời gian chu kì tế bào của vi sinh vật: Tốc độ trao đổi chất của tế bào sinh vật phụ thuộc vào tỉ lệ S/V (tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích tế bào). Kích thước càng nhỏ, tỉ lệ S/V càng lớn thì tốc độ trao đổi chất càng lớn khiến cho tốc độ sinh trưởng và sinh sản của tế bào càng nhanh (chu kì tế bào càng ngắn).
2. Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật
- Dựa vào nguồn cung cấp năng lượng và nguồn carbon sử dụng, vi sinh vật có 4 kiểu dinh dưỡng là: Quang dị dưỡng, hóa dị dưỡng, quang tự dưỡng và hóa tự dưỡng.
- Các nhà khoa học đã tạo ra môi trường chứa các chất dinh dưỡng phù hợp để nuôi vi sinh vật. Ví dụ: Để nuôi nấm mốc thì thường sử dụng môi trường Czapek – Dox, gồm các thành phần: 30 g sucrose; 2 g NaNO3; 1 g K2HPO4; 0,5 g MgSO4; 0,5 g KCl; 0,01 g FeSO4; 1 lít nước.
3. Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật
- Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật: phân lập, nuôi cấy và giữ giống, quan sát hình thái, nghiên cứu đặc điểm hóa sinh, sinh lí, di truyền,…
- Mục đích của các phương pháp nghiên cứu: giúp người nghiên cứu hiểu rõ hơn về các đặc điểm của vi sinh vật nhằm khai thác, ứng dụng vi sinh vật trong đời sống.
a. Phân lập vi sinh vật
- Phương pháp phân lập nhằm tách riêng từng loài vi sinh vật từ hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật bằng cách pha loãng và trải đều mẫu trên môi trường đặc.
- Tế bào từng loài vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường đặc sẽ tạo ra những khuẩn lạc có hình thái đặc trưng nên có thể dựa vào đó để phân biệt và tách riêng từng khuẩn lạc vi sinh vật cần nghiên cứu:
+ Khuẩn lạc vi khuẩn thường nhầy ướt, bề mặt thường dẹt và có nhiều màu sắc (trắng sữa, vàng, đỏ, hồng, cam,…), một số khuẩn lạc đặc biệt có dạng bột mịn.
+ Khuẩn lạc nấm men thường khô, tròn đều và lồi ở tâm, khuẩn lạc thường có màu trắng sữa.
+ Khuẩn lạc nấm mốc thường lan rộng do tế bào nấm mốc phát triển tạo thành dạng sợi dài, xốp, khuẩn lạc có nhiều màu sắc khác nhau như trắng, vàng, đen, xanh,…
b. Nghiên cứu hình thái vi sinh vật
- Phương pháp nghiên cứu hình thái thường được sử dụng để nhận biết nhóm vi sinh vật.
- Quy trình nghiên cứu hình thái vi sinh vật:
+ Phương pháp quan sát gồm hai bước là chuẩn bị mẫu và quan sát bằng kính hiển vi.
+ Tùy từng đối tượng vi sinh vật mà quy trình thực hiện nghiên cứu hình thái có thể có những điểm khác nhau nhất định. Ví dụ: Mẫu vi khuẩn và nấm men thường sẽ làm vết bôi, nhuộm với xanh methylene hoặc fuchsin sau đó quan sát bằng kính hiển vi ở vật kính 100×, nấm mốc và nguyên sinh vật có thể quan sát trực tiếp bằng kính hiển vi ở vật kính 10× hoặc 40×.
c. Nghiên cứu đặc điểm hóa sinh của vi sinh vật
- Các hợp chất tham gia cấu tạo và thực hiện các chức năng sống của tế bào vi sinh vật có thể được nhận biết thông qua một số phản ứng hóa học.
- Quy trình nghiên cứu đặc điểm hóa sinh của vi sinh vật gồm 2 bước: chuẩn bị mẫu và thực hiện phản ứng hóa học để nhận biết các chất có ở vi sinh vật.
+ Ví dụ: Nhận biết sự có mặt của enzyme catalase trong hai mẫu vi khuẩn: mẫu vi khuẩn có catalase sẽ phản ứng với nước oxi già (H2O2) để tạo ra nước và oxygen, ngược lại, vi khuẩn không có catalase sẽ không phản ứng với nước oxi già.
4. Thực hành một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật
4.1. Phân lập các vi sinh vật trong không khí
a. Chuẩn bị
- Dụng cụ: 9 đĩa petri (đường kính 10 cm) vô trùng, đũa thủy tinh, băng dính, găng tay, khẩu trang, bếp điện hoặc bếp từ, nồi có nắp (đường kính khoảng 20 cm), rổ lỗ nhỏ, cốc đong (thể tích 1 lít).
- Nguyên liệu: 100 g thịt bò thái nhỏ (2 – 3 cm), 300 mL nước, 4 g thạch.
b. Tiến hành
- Bước 1: Cho thịt bò, nước vào nồi và đun sôi trong khoảng 5 phút.
- Bước 2: Sử dụng rổ và cốc đong để lọc lấy nước thịt bò.
- Bước 3: Cho 4 g thạch vào nước thịt bò, dùng đũa thủy tinh khuấy đều và đun sôi trong khoảng 3 phút tạo thành môi trường nước thịt bò.
- Bước 4: Đậy nắp nồi và chờ 3 – 5 phút cho nhiệt độ môi trường nước thịt bò giảm xuống còn khoảng 60 – 80 oC.
- Bước 5: Lấy 9 đĩa petri và đổ vào mỗi đĩa khoảng 25 mL môi trường nước thịt bò.
- Bước 6: Mở nắp đĩa petri và để trong không khí ở các thời gian khác nhau: 5, 10 và 15 phút tương ứng với 3 lô thí nghiệm (mỗi lô có 3 đĩa).
- Bước 7: Đánh dấu và đậy nắp đĩa petri, sau đó dùng băng dính quấn xung quanh và giữ chặt nắp.
- Bước 8: Giữ đĩa petri ở nhiệt độ khoảng 30 – 35 oC trong khoảng 2 – 3 ngày.
- Bước 9: Quan sát các lô thí nghiệm và ghi thông tin theo gợi ý như bảng 17.3.
c. Báo cáo
- Viết báo cáo theo gợi ý ở bài 6.
- Thảo luận trả lời các câu hỏi sau:
+ Tại sao lại mở nắp đĩa petri và để trong không khí 5, 10 và 15 phút? So sánh kết quả ở các lô khác nhau.
+ Tại sao lại phải dùng băng dính quấn chặt miệng đĩa petri?
+ Em hãy tìm hiểu thông tin và nêu cách nhận biết khuẩn lạc vi khuẩn, nấm mốc và nấm men. Đồng thời, hãy đánh dấu từng loại khuẩn lạc đó (nếu có) trong mẫu phân lập.
4.2. Quan sát hình thái nấm mốc, vi khuẩn và nấm men
a. Chuẩn bị
- Mẫu vật: mẩu bánh mì, vỏ quả chín hoặc hạt bị mốc; nước dưa chua; bánh men rượu hòa trong nước.
- Hóa chất: thuốc nhuộm xanh methylene hoặc fuchsin.
- Dụng cụ: lam kính, que cấy, bình tia nước, giấy thấm, đèn cồn, chậu rửa, kính hiển vi, dầu soi kính, panh.
b. Tiến hành
Quan sát nấm mốc
- Bước 1: Dùng panh gắp mẫu vật (mẩu bánh mì, vỏ quả hoặc hạt bị mốc) cho lên lam kính.
- Bước 2: Đặt lam kính lên bàn kính và quan sát ở vật kính 10×.
Lưu ý: tập trung quan sát hệ sợi và cơ quan sinh sản của nấm mốc, có thể chuyển sang vật kính 40× để quan sát rõ hơn.
Quan sát vi khuẩn hoặc nấm men
- Bước 1: Dùng que cấy lấy mẫu vật (nước dưa chua hoặc dịch bánh men) cho lên lam kính và dàn đều.
- Bước 2: Hong khô tiêu bản trên ngọn lửa đèn cồn.
- Bước 3: Nhỏ 1 giọt thuốc nhuộm lên trên tiêu bản và giữ trong 1 phút.
- Bước 4: Rửa thuốc nhuộm bằng bình tia nước.
- Bước 5: Thấm khô tiêu bản, đặt lên bàn kính và quan sát ở vật kính 10× để chọn tiêu cự phù hợp rồi chuyển sang vật kính 100× (vật kính dầu) để quan sát.
- Bước 6: Vẽ lại hình ảnh quan sát được dưới kính hiển vi vào vở.
c. Báo cáo
- Viết báo cáo theo gợi ý ở bài 6.
- Thảo luận để trả lời các câu hỏi:
+ Em có nhận xét gì về đặc điểm hình dạng, kích thước của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn?
+ Nêu hình thức sinh sản của vi khuẩn, nấm mốc và nấm men trong các mẫu quan sát.
4.3. Xác định khả năng sinh catalase
a. Chuẩn bị
- Mẫu vật: vi khuẩn, nấm men phân lập được trên môi trường nước thịt, chế phẩm men tiêu hóa (vi khuẩn) dạng bột.
- Dụng cụ: lam kính, que cấy.
- Hóa chất: dung dịch nước oxi già.
b. Tiến hành
- Bước 1: Dùng que cấy lấy mẫu tế bào vi khuẩn hoặc nấm men hoặc chế phẩm men tiêu hóa cho lên lam kính.
- Bước 2: Nhỏ 1 giọt dung dịch nước oxi già lên mẫu vật.
- Bước 3: Thu thập số liệu.
Quan sát hiện tượng xảy ra và ghi lại thông tin theo gợi ý như bảng 17.4.
c. Báo cáo
- Viết báo cáo theo gợi ý ở bài 6.
- Thảo luận để trả lời các câu hỏi sau đây:
+ Trình bày cơ chế hình thành bọt khí.
+ Nước oxi già có chứa khoảng 3 % H2O2 thường được dùng để khử trùng vết thương. Em hãy nêu cơ sở khoa học của ứng dụng này.
Bài tập tự luyện
Bài 1: Vi sinh vật thuộc giới nào trong hệ thống phân loại 5 giới (hình 17.1)? Dựa vào đặc điểm gì để phân biệt chúng với các sinh vật khác?
Hướng dẫn giải:
Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước rất nhỏ gồm vi khuẩn, tảo đơn bào và nguyên sinh động vật, vi nấm.
Lời giải chi tiết:
- Vi sinh vật thuộc 3 giới: Giới Khởi sinh (vi khuẩn), Giới Nguyên sinh (tảo đơn bào và nguyên sinh động vật), Giới Nấm (vi nấm).
- So với các sinh vật khác, chúng là các sinh vật rất nhỏ, không quan sát được bằng mắt thường.
Bài 2: Trong sữa chua có vi khuẩn lactic, trong cơm rượu nếp có nấm men (hình 17.2). Em có thể quan sát chúng bằng cách nào? Tại sao.
Hướng dẫn giải:
Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước rất nhỏ, không thấy được mắt thường mà chỉ quan sát được bằng kính hiển vi.
Lời giải chi tiết:
Chúng ta quan sát vi khuẩn lactic và nấm men qua kính hiển vi, vì chúng quá nhỉ, không thể thấy bằng mắt thường.
Bài 3: Hình 17.3 cho biết kích thước và thời gian chu kì tế bào của E. coli và S. cerevisiae. Em có nhận xét gì về mối liên hệ giữa hai thông số đó? Giải thích.
Hướng dẫn giải:
Quan sát kích thước tế bào và thời gian chu kì tế bào, dựa vào tỉ lệ S/V và đưa ra nhận xét
Lời giải chi tiết:
Ta thấy thời gian chu kì tế bào của E.coli nhanh hơn S.cerevisiae, kích thước tế bào của E.coli nhỏ hơn S.cerevisiae, như vậy kích thước tế bào càng lớn thì thời gian chu kì càng lớn và ngược lại. Vì tế bào của E.coli có tỉ lệ S/V lớn hơn S.cerevisiae, do đó tốc độ trao đổi chất của E.coli lớn hơn, tốc độ sinh trưởng và sinh sản nhanh hơn.
Bài 4: Cho biết vi sinh vật có nhóm đặc điểm liệt kê ở bảng 17.1 thuộc giới nào trong 3 giới sau: Khởi sinh, Nấm, Nguyên sinh.
Hướng dẫn giải:
Đặc điểm của các nhóm sinh vật:
- Vi khuẩn: Nhân sơ, đơn bào, dị dưỡng hoặc tự dưỡng
- Tảo đơn bào và nguyên sinh động vật: Nhân thực, đơn bào hoặc tập hợp đơn bào, dị dưỡng hoặc tự dưỡng
- Vi nấm: Sinh vật nhân thực, đơn bào hoặc tập hợp đơn bào, dị dưỡng
Lời giải chi tiết:
Bảng 17.1. Đặc điểm của các nhóm vi sinh vật
|
Đặc điểm |
Giới sinh vật |
|
Sinh vật nhân thực, đơn bào hoặc tập hợp đơn bào, dị dưỡng hoặc tự dưỡng. |
Giới Nguyên sinh |
|
Sinh vật nhân sơ, đơn bào, dị dưỡng hoặc tự dưỡng. |
Giới Khởi sinh |
|
Sinh vật nhân thực, đơn bào hoặc tập đoàn đơn bào, dị dưỡng |
Giới Nấm |
Bài 5: Sắp xếp các vi sinh vật (vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, trùng roi xanh, trùng giày, tảo silic) vào kiểu dinh dưỡng phù hợp.
Hướng dẫn giải:
Các kiểu dinh dưỡng và các sinh vật đại diện cho kiểu dinh dưỡng là:
Quang dị dưỡng: Vi khuẩn không chứa lưu huỳnh màu lục và màu tía.
Quang tự dưỡng: Vi khuẩn lam, vi tảo, vi khuẩn lưu huỳnh màu tía và màu lục
Hóa dị dưỡng: Vi nấm, nguyên sinh động vật, đa số vi khuẩn
Hóa tự dưỡng: Vi khuẩn oxi hóa hydrogen, lưu huỳnh, sắt hoặc nitrat hóa.
Lời giải chi tiết:
- Quang tự dưỡng: Trùng roi xanh, tảo silic
- Hóa dị dưỡng: Trùng giày, vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc
Bài 6: Nếu chỉ cung cấp nguồn carbon và năng lượng thì vi sinh vật có thể phát triển được không? Vì sao?
Hướng dẫn giải:
Vi sinh vật cần nguồn cacbon, năng lượng phù hợp và các nguyên tố khác cho quá trình phát triển và sinh sản.
Lời giải chi tiết:
Nếu chỉ cung cấp nguồn carbon và năng lượng thì vì sinh vật không thể phát triển được vì chúng cần nhiều nguyên tố khác cho hoạt động sống.
Bài 7: Hãy kể tên một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật. Nêu ý nghĩa của việc nghiên cứu vi sinh vật.
Hướng dẫn giải:
Vi sinh vật được nghiên cứu qua một số phương pháp như phân lập, nghiên cứu hình thái, đặc điểm hóa sinh của vi sinh vật.
Lời giải chi tiết:
- Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật: Phân lập vi sinh vật; nuôi cấy và giữ giống, nghiên cứu hình thái vi sinh vật; nghiên cứu đặc điểm hóa sinh, sinh lý, di truyền của vi sinh vật,...
- Ý nghĩa của nghiên cứu vi sinh vật: Giúp người nghiên cứu hiểu rõ hơn về hình thái, cấu tạo, sinh lí, di truyển, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, qua đó con người có thể khai thác, ứng dụng chúng vào cuộc sống.
Bài 8: Em hãy cho biết mục đích, ý nghĩa của phương pháp phân lập vi sinh vật. Phương pháp phân lập gồm những bước nào?
Hướng dẫn giải:
Phương pháp phân lập nhằm tách riêng từng loài vi sinh vật từ hỗn hợp nhiều loại vi sinh vật, từ đó giúp người nghiên cứu phân biệt và tách riêng được các khuẩn lạc vi sinh vật cần nghiên cứu. Phương pháp phân lập được tiến hành theo 3 bước: Chuẩn bị dụng cụ và nguyên liệu, pha chế môi trường và tiến hành phân lập.
Lời giải chi tiết:
- Mục đích: Nhằm tách riêng từng loài vi sinh vật từ hỗn hợp nhiều loại vi sinh vật.
- Ý nghĩa: Giúp người nghiên cứu phân biệt và tách riêng từng loại vi sinh vật cần nghiên cứu.
- Các bước phân lập:
+ Chuẩn bị dụng cụ và nguyên liệu cần thiết: nước cất, ống nghiệm, que cấy, que trang, dao, cối sứ,....
+ Pha chế môi trường, khử trùng môi trường, cho môi trường vào đĩa petri.
+ Tiến hành phân lập:
Dùng que cấy vô trùng nhúng hoặc chạm vào mẫu bệnh phẩm để lấy các vi khuẩn muốn phân lập. Trường hợp cấy dịch ít vi khuẩn: dùng pipet hút dịch từ ống đựng bệnh phẩm, rồi nhỏ 1-2 giọt bệnh phẩm xuống đĩa thạch petri.
Ria que cấy vừa chạm vào bệnh phẩm thành đường ziczac trên đĩa petri có chứa môi trường thạch thích hợp. Sau mỗi đường ria liên tục, hãy đốt khử trùng que cấy và làm nguội trước khi thực hiện thao tác tiếp theo.
Ủ ở nhiệt độ, thời gian thích hợp trong tủ ấm.
Bài 9: Em hãy cho biết khuẩn lạc vi khuẩn, nấm mốc và nấm men tương ứng với ảnh nào trong các ảnh ở hình 17.4.
Hướng dẫn giải:
- Khuẩn lạc vi khuẩn thường nhầy ướt, bề mặt thường dẹt và có nhiều màu sắc, một số có dạng bột mịn.
- Khuẩn lạc nấm men thường khô, tròn đều và lồi ở tâm, có màu trắng sữa.
- Khuẩn lạc nấm mốc thường lan rộng và có nhiều màu sắc.
Lời giải chi tiết:
Hình a – Khuẩn lạc vi khuẩn
Hình b – Khuẩn lạc nấm nhầy
Hình c – Khuẩn lạc nấm mốc
Bài 10: Phương pháp quan sát gồm mấy bước? Vì sao muốn quan sát được vi khuẩn và nấm men thì phải làm tiêu bản và nhuộm còn nấm mốc và trùng giày lại có thể quan sát trực tiếp?
Hướng dẫn giải:
Phương pháp quan sát gồm hai bước: Chuẩn bị mẫu vật và quan sát bằng kính hiển vi. Mẫu vi khuẩn nấm men và vi khuẩn được nhuộm và soi ở vật kính 100x, mẫu nấm mốc và trùng giày quan sát trực tiếp ở vật kính 10x, 40x.
Lời giải chi tiết:
Phương pháp quan sát gồm hai bước:
- Chuẩn bị mẫu vật
- Quan sát bằng kính hiển vi.
Vi khuẩn và nấm men cần làm tiêu bản và nhuộm còn nấm mốc và trùng giày lại có thể quan sát trực tiếp vì kích thước của vi khuẩn và nấm men nhỏ hơn rất nhiều ó với nấm mốc và trùng giày, và nhuộm tiêu bản sẽ giúp quan sát chúng được rõ hơn.
Bài 11: Em hãy giải thích kết quả thí nghiệm ở hình 17.6.
Hướng dẫn giải:
Vi khuẩn catalase có khả năng phản ứng với nước oxy già (H2O2) tạo ra nước và oxygen.
Lời giải chi tiết:
Ở tiêu bản bên trái, không có hiện tượng xảy ra với nước oxy già nên không có vi khuẩn catalase. Ở tiêu bản bên phải, nước oxy già có hiện tượng xuất hiện bóng khí, đó là do có O2 tạo ra, do đó ở tiêu bản bên phải có vi khuẩn catalase.
Xem thêm các dạng bài tập Sinh học hay khác
50 Bài tập thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật
50 Bài tập sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Khái quát về vi sinh vật (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 bài tập về Sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật (2024) có đáp án chi tiết nhất
50 Bài tập vai trò và ứng dụng của vi sinh vật (2024) có đáp án chi tiết nhất
