Giải Sinh học 10 Bài 21: Trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật
Lời giải:
- Xác định số lượng vi khuẩn E.coli trong bức ảnh tiếp theo:
Hình 1: có 1 vi khuẩn.
Hình 2: có 2 vi khuẩn.
Hình 3: có 4 vi khuẩn.
Hình 4: có 8 vi khuẩn.
Hình 5: có 16 vi khuẩn.
Như vậy, cứ sau 20 phút thì số lượng vi khuẩn E.coli tăng gấp đôi, do đó sẽ có 16 × 2 = 32 vi khuẩn E.coli trong bức ảnh tiếp theo.
- Nhận xét về quá trình sinh sản của E.coli: Quá trình sinh sản của E.coli tăng nhanh về số lượng tế bào trong quần thể. Cứ 20 phút, tế bào E.coli lại phân chia một lần.
Dừng lại và suy ngẫm (trang 124)
Lời giải:
• Một số ví dụ về quá trình tổng hợp ở vi sinh vật:
- Nhiều loài vi sinh vật tổng hợp nên đường đơn glucose theo nhiều con đường khác nhau như quang hợp ở vi khuẩn lam và các loài tảo, quang khử ở vi khuẩn màu lục và màu tía hay hóa tổng hợp ở vi khuẩn sắt, vi khuẩn nitrate,…
- Một số vi sinh vật (vi khuẩn lam, vi khuẩn Rhizobium) có khả năng chuyển hóa N2 trong khí quyển thành ammonia NH3) cung cấp nguồn nitrogen cho quá trình tổng hợp các amino aicd của chúng.
- Ở vi sinh vật, lipid được tổng hợp từ axit béo và glycerol.
- Nucleic acid được tổng hợp từ các đơn phân là nucleotide qua một quá trình phức tạp.
• Một số ví dụ về quá trình phân giải ở vi sinh vật: Vi sinh vật tiết enzyme phân giải ngoại bào các hợp chất hữu cơ phức tạp như protein, đường đa, lipid, nucleic acid,… để tạo thành các chất đơn giản. Sau đó, tế bào vi sinh vật hấp tụ các chất đơn giản này vào trong tế bào và có thể thực hiện quá trình phân giải tiếp để tạo thành năng lượng và các chất trung gian cung cấp cho các hoạt động sống của vi sinh vật.
Lời giải:
• Điểm giống với quá trình tổng hợp và phân giải ở động vật và thực vật:
- Quá trình tổng hợp đều sử dụng năng lượng để tạo nên phân tử phức tạp từ các phân tử đơn giản và tích lũy năng lượng.
- Quá trình phân giải đều có sự phá vỡ các phân tử phức tạp thành phân tử đơn giản để giải phóng năng lượng và các chất trung gian.
• Điểm khác so với quá trình tổng hợp và phân giải ở động vật và thực vật:
|
Quá trình |
Ở vi sinh vật |
Ở động vật và thực vật |
|
Tổng hợp carbohydrate |
- Thực hiện theo nhiều con đường khác nhau như quang hợp, quang khử,… |
- Thực hiện thông qua quang hợp ở thực vật. Còn động vật lấy carbohydrate từ thức ăn rồi phân giải và tổng hợp nên carbohydrate đặc trưng của chúng. |
|
Tổng hợp protein |
- Phần lớn vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp được toàn bộ 20 amino acid từ những sản phẩm của quá trình phân giải đường và nguồn nitrogen lấy từ môi trường. |
- Con người chỉ có thể tự tổng hợp được 11 amino acid còn lại phải lấy từ các nguồn thức ăn khác nhau. |
|
Phân giải các chất |
- Những vi sinh vật dị dưỡng hoại sinh thường tiết enzyme ra bên ngoài để phân giải chất hữu cơ rồi mới hấp thụ vào trong tế bào để phân giải tiếp. |
- Quá trình phân giải các chất đều diễn ra trong cơ thể sinh vật. |
Lời giải:
Ứng dụng quá trình phân giải đường đa, lipid và protein ở vi sinh vật:
- Ứng dụng quá trình phân giải protein để sản xuất nước mắm, nước tương, acid hữu cơ.
- Ứng dụng quá trình phân giải carbohydrate để sản xuất bánh kẹo, rượu, sữa chua, rau củ muối chua.
- Ứng dụng vi dinh vật để xử lí chất thải ô nhiễm (rác thải hữu cơ, dầu loang, nước thải,…).
Dừng lại và suy ngẫm (trang 125)
Lời giải:
- Điểm khác giữa khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật với sinh trưởng ở thực vật và động vật:
+ Sinh trưởng ở vi sinh vật là sự tăng lên về số lượng tế bào trong quần thể.
+ Sự sinh trưởng ở động vật và thực vật là sự tăng lên về khối lượng, kích thước của cơ thể do tăng số lượng và kích thước tế bào trong cơ thể.
- Có sự khác nhau trong khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật so với sinh trưởng ở thực vật và động vật vì:
+ Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ và hầu hết là các cơ thể đơn bào (cơ thể chỉ có 1 tế bào) đồng thời thời gian tăng trưởng kích thước tế bào của vi sinh vật cũng diễn ra rất nhanh, khó mà quan sát và đánh giá được.
+ Còn ở thực vật và động vật là các cơ thể đa bào, có thể dễ dàng quan sát bằng mắt thường sự lớn lên về khối lượng và kích thước của một cơ thể.
Lời giải:
• 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:
|
Nuôi cấy không liên tục |
Nuôi cấy 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. |
- 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).
Lời giải:
- 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 liên tục.
Giải thích: Vì trong nuôi cấy liên tục, môi trường nuôi cấy ổn định, số lượng vi sinh vật sẽ được duy trì ở mức độ cân bằng (không xảy ra pa suy vong) sao cho năng suất sản phẩm đạt cao nhất.
Dừng lại và suy ngẫm (trang 128)
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,…
Lời giải:
• Tác dụng của kháng sinh trong việc điều trị các bệnh do vi sinh vật gây ra: Kháng sinh có tác dụng ức chế sự phát triển 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. Từ đó giúp điều trị hiệu quả các bệnh do vi sinh vật gây ra.
• Hiện tượng kháng kháng sinh:
- Khái niệm: Hiện tượng kháng kháng sinh xảy ra khi mầm bệnh hay vi khuẩn có khả năng tạo ra cách chống lại thuốc kháng sinh làm cho kháng sinh không thể tiêu diệt hoặc ngăn chặn được sự phát triển của chúng.
- Nguyên nhân:
+ Do sử dụng thuốc kháng sinh không đúng theo chỉ định của bác sĩ hoặc do bệnh nhân tự ý dùng thuốc.
+ Do việc sử dụng rộng rãi thuốc kháng sinh trong chăn nuôi cũng làm tăng nguy cơ xuất hiện vi khuẩn kháng thuốc, thậm chí đa kháng thuốc trên vật nuôi. Những vi khuẩn này có thể được truyền sang người qua tiếp xúc, giết mổ và gene kháng kháng sinh có thể truyền sang vi khuẩn gây bệnh ở người.
- Tác hại:
+ Vi sinh vật kháng thuốc kháng sinh làm cho việc điều trị bệnh nhiễm khuẩn trở nên khó khăn, thậm chí không thể điều trị được.
+ Nhiễm khuẩn do vi khuẩn đề kháng buộc bác sĩ phải sử dụng thuốc kháng sinh thay thế, thường có độc tính cao hơn dẫn đến thời gian nằm viện kéo dài và gây ra tốn kém chi phí y tế.
Lời giải:
- Với phát hiện bệnh loét dạ dày do vi khuẩn (Helicobacter pylori) gây ra, việc điều trị loét dạ dày đã thay đổi theo hướng cần phải sử dụng thêm các biện pháp tiêu diệt vi khuẩn HP bằng cách sử dụng các loại thuốc kháng sinh như Amoxicilline, imidazole, clarithromycin,...
- Bên cạnh đó tùy từng trường hợp mà bác sĩ sẽ chỉ định thêm số biện pháp khác:
+ Sử dụng thuốc kháng acid: Maalox, stomafar, magnes hydroxyd,... có tác dụng trung hòa acid trong dịch vị dạ dày tá tràng.
+ Sử dụng thuốc giảm tiết acid: Cimetidin, nizatidine, famotidine,... có tác dụng giảm tiết acid.
+ Sử dụng thuốc ức chế bơm proton: Lanzoprazole, omeprazole, pantoprazole,... ngăn chặn bài tiết dịch HCl.
+ Sử dụng thuốc tạo màng bọc: Subcitrate Bismuth, silicate al, silicate mg,... tạo vỏ bọc quanh ổ loét bảo vệ niêm mạch dạ dày tá tràng tránh bị tổn thương.
Dừng lại và suy ngẫm (trang 129)
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.
Lời giải:
|
Vi sinh vật nhân sơ (vi khuẩn) |
Vi sinh vật nhân thực (vi nấm) |
|
- Chỉ sinh sản vô tính. - Các hình thức sinh sản thường gặp gồm phân đôi, tạo túi bào tử vô tính, nảy chồi, hình thành nội bào tử. |
- Sinh sản theo hai hình thức vô tính và hữu tính. - Các hình thức sinh sản thường gặp gồm sinh sản bằng bào tử vô tính hoặc bào tử tiếp hợp, nảy chồi. |
Luyện tập và vận dụng (trang 130)
A. Pha lũy thừa.
B. Pha cân bằng.
C. Pha suy vong.
D. Pha tiềm phát.
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Tại pha lũy thừa, vi sinh vật phân chia mạnh mẽ theo tiềm năng, số lượng tế bào tăng theo lũy thừa và đạt đến cực đại ở cuối pha.
Lời giải:
Người ta có thể điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, áp suất thẩm thấu để bảo quản thực phẩm vì:
- Một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hư hỏng thực phẩm là do sự phân hủy thực phẩm của vi sinh vật.
- Các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, áp suất thẩm thấu có thể ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật.
→ Do đó, nếu điều chỉnh các yếu tố này theo hướng bất lợi cho sự sinh trưởng của vi sinh vật thì có thể hạn chế được sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật. Từ đó, hạn chế được sự phân hủy thực phẩm của vi sinh vật để kéo dài thời gian bảo quản.
Lời giải:
Một số biện pháp bảo quản thực phẩm:
- Bảo quản thực phẩm bằng cách ướp muối, ướp đường,…
- Bảo quản thực phẩm bằng cách làm lạnh.
- Bảo quản thực phẩm bằng phương pháp sấy khô, phơi khô.
- Bảo quản thực phẩm bằng phương pháp đóng gói chân không.
Lời giải:
- Vùng nhiệt đới có nhiệt độ ấm thường dao động từ 20oC – 40oC và độ ẩm cao. Đây là điều kiện thích hợp cho sự phát triển của các vi sinh vật như các vi khuẩn, nấm,…
- Ngược lại, vùng ôn đới thường có nhiệt độ lạnh, độ ẩm thấp khiến kìm hãm sự phát triển của các vi khuẩn, nấm,…
→ Các bệnh do vi sinh vật gây ra (bệnh tả, nấm,…) dễ xuất hiện và phát triển thành dịch ở vùng nhiệt đới hơn so với vùng ôn đới. Đồng thời, thực phẩm và đồ dùng ở vùng nhiệt đới cũng rất nhanh bị hỏng nếu không được bảo quản đúng cách hơn.
Lời giải:
- Việc làm của bạn A là không nên.
- Giải thích:
+ Các triệu chứng như cảm lạnh, đau họng, ho, sổ mũi, nhức đầu có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau chứ không phải nhất thiết chỉ là do vi sinh vật gây bệnh gây nên. Hơn nữa, mỗi loại kháng sinh chỉ có tác dụng tiêu diệt một số loại vi sinh vật gây bệnh nhất định. Bởi vậy, nếu chưa biết rõ nguyên nhân mà sử dụng thuốc kháng sinh bừa bãi thì bệnh không khỏi mà thậm chí có thể dẫn đến tình trạng kháng kháng sinh để lại những hậu quả lâu dài cho sức khỏe.
+ Khi có các triệu chứng bệnh cần phải thăm khám để được bác sĩ có chuyên môn lên phác đồ điều trị thích hợp và hiệu quả.
Xem thêm lời giải bài tập SGK Sinh học lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 22: Vai trò và ứng dụng của vi sinh vật
Bài 23: Thực hành một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật thông dụng
Bài 25: Một số bệnh do virus và các thành tựu nghiên cứu ứng dụng virus
Bài 26: Thực hành điều tra một số bệnh do virus và tuyên truyền phòng chống bệnh
