Lý thuyết Sinh học 10 Bài 25: Sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật
A. Lý Thuyết
I. Khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật
- Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ nên khó nhận ra sự gia tăng về kích thước và khối lượng, bởi vậy, sự sinh trưởng ở vi sinh vật cần được xem xét trên phạm vi quần thể.
- Khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật: Sinh trưởng ở vi sinh vật là sự gia tăng số lượng cá thể của quần thể vi sinh vật.
Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn E.coli
II. Sinh trưởng của quần thể vi khuẩn
- Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn phụ thuộc vào quá trình nuôi cấy.
- Có 2 hình thức nuôi cấy: nuôi cấy không liên tục và nuôi cấy liên tục.
+ Nuôi cấy không liên tục là quá trình nuôi cấy không được bổ sung chất dinh dưỡng và không lấy đi các sản phẩm của quá trình nuôi cấy.
+ Nuôi cấy liên tục là quá trình nuôi cấy thường xuyên bổ sung chất dinh dưỡng, đồng thời lấy đi một lượng dịch nuôi cấy tương đương.
- Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn:
+ Trong nuôi cấy không liên tục, sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn gồm 4 pha: tiềm phát, lũy thừa, cân bằng và suy vong.
Các pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong nuôi cấy không liên tục
(1) Pha tiềm phát: Vi khuẩn thích nghi với môi trường sống mới, chúng tổng hợp các enzyme trao đổi chất và các nguyên liệu để chuẩn bị cho quá trình phân chia. Số lượng tế bào chưa tăng.
(2) Pha lũy thừa: Vi khuẩn trao đổi chất, sinh trưởng mạnh và tốc độ phân chia của vi khuẩn đạt tối đa do chất dinh dưỡng dồi dào. Số lượng tế bào tăng theo cấp số nhân.
(3) Pha cân bằng: Song song với quá trình phân chia, vi khuẩn chết do chất dinh dưỡng giảm dần. Số lượng tế bào đạt cực đại và không thay đổi theo thời gian do tế bào vi khuẩn sinh ra cân bằng với số lượng tế bào vi khuẩn chết đi.
(4) Pha suy vong: Số lượng vi khuẩn chết tăng dần do chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tích lũy nhiều.
+ Trong nuôi cấy liên tục, sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật diễn ra qua pha tiềm phát, pha lũy thừa và duy trì ở pha cân bằng.
III. Một số hình thức sinh sản ở vi sinh vật
1. Sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ
- Chỉ có hình thức sinh sản vô tính, bản chất là quá trình phân bào trực phân.
- Các hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ: phân đôi và bào tử trần.
1.1. Phân đôi
- Đây là hình thức sinh sản phổ biến của vi khuẩn.
- Cơ chế: Phân tử DNA của tế bào mẹ nhân đôi, tế bào kéo dài ra, tách thành hai phần bằng nhau và tạo thành hai cơ thể con.
Phân đôi ở vi khuẩn
1.2. Bào tử trần
- Sinh sản bằng bào tử trần gặp ở xạ khuẩn.
- Cơ chế: Phân tử DNA nhân đôi nhiều lần, sợi khí sinh kéo dài ra, cuộn lại và hình thành các bào tử, mỗi bào tử chứa 1 DNA, bào tử chín rơi xuống đất, gặp điều kiện thuận lợi, nảy mầm và mọc thành hệ sợi nấm.
Sinh sản bằng bào tử trần của xạ khuẩn
2. Sinh sản ở vi sinh vật nhân thực
- Gồm sinh sản vô tính và hữu tính.
- Các hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân thực:
+ Sinh sản vô tính gồm: phân đôi, nảy chồi, bào tử vô tính.
+ Sinh sản hữu tính: tiếp hợp.
- Một số động vật nguyên sinh, tảo đơn bào, nấm sợi,... tồn tại cả hai hình thức sinh sản vô tính và hữu tính trong vòng đời.
|
Hình thức sinh sản phân đôi ở trùng đế giày |
Hình thức sinh sản tiếp hợp ở trùng đế giày |
2.1. Sinh sản vô tính ở vi sinh vật nhân thực
- Phân đôi:
+ Gặp ở một số loài vi sinh vật nhân thực đơn bào như trùng roi, trùng giày, amip, tảo lục đơn bào,...
+ Cơ chế: Bộ nhiễm sắc thể của tế bào mẹ nhân đôi và phân đôi thành hai tế bào con, mỗi tế bào con chứa bộ nhiễm sắc thể 2n như tế bào mẹ.
Hình thức sinh sản phân đôi ở trùng roi
- Nảy chồi:
+ Gặp ở nấm men bia,...
+ Cơ chế: Bộ nhiễm sắc thể của tế bào mẹ nhân đôi, tạo thành hai nhân. Tế bào mẹ mọc thành u lồi, một nhân và tế bào chất di chuyển vào u lồi tạo thành chồi. Chồi có thể dính liền với cơ thể mẹ tạo thành tập đoàn hoặc tách ra tạo thành cơ thể mới.
Sinh sản nảy chồi ở nấm men
- Bào tử:
+ Ở nấm men có hình thức sinh sản vô tính bằng bào tử đốt, bào tử bắn, bào tử áo. Ở nấm sợi có hình thức sinh sản vô tính bằng bào tử đính hay bào tử trần, bào tử kín.
+ Cơ chế: Tế bào sinh sản trên cơ thể mẹ tiến hành nguyên phân tạo thành bào tử, bào tử nảy mầm và phát triển thành cơ thể mới.
Sinh sản bằng bào tử trần ở nấm sợi
2.2. Sinh sản hữu tính ở vi sinh vật nhân thực
- Tiếp hợp hai tế bào mẹ như ở trùng giày,...
- Tiếp hợp các bào tử đơn bội tạo thành hợp tử như nấm men bia,...
- Tiếp hợp giữa sợi âm và sợi dương như nấm sợi,...
Sinh sản hữu tính ở nấm sợi
IV. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật
1. Các yếu tố hóa học
|
Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật |
Cơ chế tác động |
Ứng dụng vào đời sống |
|
Các chất dinh dưỡng |
- Các chất dinh dưỡng gồm hợp chất hữu cơ, các nguyên tố đa lượng, các nguyên tố vi lượng và các nhân tố sinh trưởng. - Những chất này ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng của vi sinh vật. |
- Tạo môi trường dinh dưỡng phù hợp cho những vi sinh vật có lợi phát triển như trong nuôi cấy thu sinh khối,… - Loại bỏ các vi lượng nhằm ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật gây hại. |
|
Chất sát khuẩn |
- Ví dụ: phenol, ethanol, các halogen,… - Có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế không chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh nhưng không làm tổn thương đến da và mô sống của cơ thể. |
- Dùng để sát khuẩn trong y tế và trong đời sống hằng ngày. |
|
Chất kháng sinh |
- Ví dụ: penicillin, cephalosporin,… - Có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật gây bệnh một cách chọn lọc ngay cả ở nồng độ thấp theo nhiều cơ chế khác nhau như ức chế tổng hợp thành tế bào, protein, nucleic acid,... |
- Dùng để chữa bệnh cho người và động vật do kháng sinh có thể tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh. |
2. Các yếu tố vật lí
|
Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật |
Cơ chế tác động |
Ứng dụng vào đời sống |
|
pH |
- Độ pH ảnh hưởng đến tính thấm qua màng, hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào, hoạt tính enzyme, sự hình thành ATP,… - Giới hạn hoạt động của đa số vi khuẩn nằm trong khoảng pH từ 4 đến 10. Một số vi khuẩn chịu acid có thể sinh trưởng ở pH ≥ 1. |
- Tạo môi trường pH phù hợp cho các vi sinh vật có lợi phát triển tối ưu. - Tạo môi trường pH bất lợi nhằm ức chế vi sinh vật gây hại cho con người. |
|
Nhiệt độ |
- Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa trong tế bào. - Mỗi loài vi sinh vật có thể tồn tại và hoạt động tốt nhất trong một phạm vi nhiệt độ nhất định. Dựa vào phạm vi nhiệt độ này, có thể chia thành 4 nhóm: ưa lạnh, ưa ấm, ưa nhiệt, ưa siêu nhiệt. |
- Tạo nhiệt độ phù hợp cho vi sinh vật có lợi phát triển tối đa. - Tăng nhiệt độ để tiêu diệt vi sinh vật có hại, dùng nhiệt để thanh trùng. - Hạ nhiệt độ lạnh để bảo quản thực phẩm. |
|
Độ ẩm |
- Vi sinh vật rất cần nước. Nếu không có nước, vi sinh vật sẽ ngừng sinh trưởng và hầu hết sẽ chết. - Các loài vi sinh vật khác nhau đòi hỏi độ ẩm khác nhau: vi khuẩn đòi hỏi độ ẩm cao; nấm mốc, nấm men đòi hỏi độ ẩm thấp hơn. |
- Tạo độ ẩm phù hợp cho các vi sinh vật có lợi phát triển tối ưu. - Tạo độ ẩm bất lợi nhằm ức chế các vi sinh vật gây hại cho con người. - Phơi khô các loại thực phẩm để bảo quản được lâu. |
|
Áp suất thẩm thấu |
- Sự chênh lệch nồng độ các chất giữa 2 bên màng sinh chất gây nên một áp suất thẩm thấu. - Cho vi sinh vật vào môi trường ưu trương, nước trong cơ thể vi sinh vật bị rút ra ngoài, gây co nguyên sinh làm chúng không thể phân chia được. |
- Tạo môi trường ưu trương để gây co nguyên sinh nhằm ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật gây hại. |
|
Ánh sáng |
- Ánh sáng tác động đến quá trình quang hợp ở vi khuẩn quang tự dưỡng. - Ngoài ra, ánh sáng còn thường có tác động đến sự hình thành bào tử sinh sản, tổng hợp sắc tố, chuyển động định hướng,… - Những tia sáng có bước sóng ngắn có thể ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn bằng cách gây đột biến, làm biến tính protein,… |
- Tạo môi trường ánh sáng phù hợp cho những vi sinh vật có lợi phát triển tối đa. - Sử dụng tia sáng có bước sóng ngắn (tia X, tia gama,...) để ức chế, tiêu diệt vi sinh vật gây hại. |
V. Ý nghĩa của kháng sinh và tác hại của việc lạm dụng kháng sinh
- Khái niệm: Kháng sinh là những hợp chất hữu cơ do vi sinh vật tổng hợp có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật khác.
Thuốc kháng sinh
- Một số loại thuốc kháng sinh được dùng phổ biến: penicillin, cephalosporin, aminosid, tetracyclin,...
- Tác dụng: Kháng sinh có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật gây bệnh một cách chọn lọc ngay cả ở nồng độ thấp → Con người sử dụng kháng sinh để điều trị các bệnh do vi khuẩn gây ra cho cơ thể người và vật nuôi, góp phần nâng cao sức khỏe, giảm tỉ lệ tử vong cho con ngưởi và phát triển ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm, thủy sản,...
- Lưu ý: Nếu lạm dụng thuốc kháng sinh trong chữa bệnh thì sẽ gây ra sự kháng kháng sinh. Do đó, việc sử dụng thuốc kháng sinh cần tuân theo chỉ dẫn của bác sĩ, không tự ý sử dụng và dùng tràn lan.
B. Trắc Nghiệm
Câu 1: Sinh trưởng ở vi sinh vật là
A. sự gia tăng khối lượng cơ thể vi sinh vật.
B. sự gia tăng kích thước cơ thể vi sinh vật.
C. sự gia tăng về số lượng loài của quần thể vi sinh vật.
D. sự gia tăng về số lượng cá thể của quần thể vi sinh vật.
Đáp án đúng là: D
Sinh trưởng ở vi sinh vật là sự gia tăng về số lượng cá thể của quần thể vi sinh vật.
Câu 2: Sinh trưởng ở vi khuẩn cần được xem xét trên phạm vi quần thể vì
A. vi khuẩnhoàn toànkhông có sự thay đổi về kích thước và khối lượng.
B. khó nhận ra sự thay đổi về kích thước và khối lượng của tế bào vi khuẩn.
C. vi khuẩn có khả năng trao đổi chất, sinh trưởng và phát triển rất nhanh.
D. khó nhận ra sự tồn tại, phát triển của tế bào vi khuẩn trong môi trường tự nhiên.
Đáp án đúng là: B
Từ khi sinh ra cho đến trước khi bước vào phân chia, vi khuẩn có sự gia tăng về kích thước và khối lượng, nhưng vì chúng có kích thước rất nhỏ nên khó nhận ra sự thay đổi này. Do đó, sinh trưởng ở vi khuẩn cần được xem xét trên phạm vi quần thể.
Câu 3: Môi trường nuôi cấy không liên tục là
A. môi trường nuôi cấy được bổ sung chất dinh dưỡng mới và được lấy đi các sản phẩm của quá trình nuôi cấy.
B. môi trường nuôi cấy không được bổ sung chất dinh dưỡng mới nhưng được lấy đi các sản phẩm của quá trình nuôi cấy.
C. môi trường nuôi cấy không được bổ sung chất dinh dưỡng mới cũng không được lấy đi các sản phẩm của quá trình nuôi cấy.
D. môi trường nuôi cấy liên tục được bổ sung chất dinh dưỡng mới và liên tục được lấy đi các sản phẩm của quá trình nuôi cấy.
Đáp án đúng là: C
Môi trường nuôi cấy không liên tục là môi trường nuôi cấy không được bổ sung chất dinh dưỡng mới cũng không được lấy đi các sản phẩm của quá trình nuôi cấy.
Câu 4: Trình tự sắp xếp nào sau đây là đúng khi nói về các pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong nuôi cấy không liên tục?
A. Pha tiềm phát → Pha lũy thừa → Pha cân bằng → Pha suy vong.
B. Pha tiềm phát → Pha cân bằng → Pha lũy thừa → Pha suy vong.
C. Pha suy vong → Pha tiềm phát → Pha lũy thừa → Pha cân bằng.
D. Pha suy vong → Pha lũy thừa → Pha tiềm phát → Pha cân bằng.
Đáp án đúng là: A
Sự sinh trưởng của quần thể trong nuôi cấy không liên tục gồm 4 pha: Pha tiềm phát → Pha lũy thừa → Pha cân bằng → Pha suy vong.
Câu 5: Trong nuôi cấy không liên tục, pha có tốc độ phân chia của vi khuẩn đạt tối đa là
A. pha tiềm phát.
B. pha lũy thừa.
C. pha suy vong.
D. pha cân bằng.
Đáp án đúng là: B
Trong pha lũy thừa, vi khuẩn trao đổi chất, sinh trưởng mạnh và tốc độ phân chia của vi khuẩn đạt tối đa do chất dinh dưỡng dồi dào.
Câu 6: Pha nào sau đây chỉ có ở nuôi cấy vi khuẩn không liên tục?
A. Pha lũy thừa.
B. Pha tiềm phát.
C. Pha cân bằng.
D. Pha suy vong.
Đáp án đúng là: D
Trong nuôi cấy liên tục, do thường xuyên được bổ sung các chất dinh dưỡng đồng thời lấy đi một lượng dịch nuôi cấy tương đương nên sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn không trải qua pha suy vong.
Câu 7: Trong nuôi cấy không liên tục, để thu được lượng sinh khối của vi khuẩn tối đa nên tiến hành thu hoạch vào thời điểm nào sau đây?
A. Đầu pha lũy thừa.
B. Cuối pha lũy thừa.
C. Đầu pha tiềm phát.
D. Cuối pha cân bằng.
Đáp án đúng là: B
Trong nuôi cấy không liên tục, để thu được lượng sinh khối của vi khuẩn tối đa nên tiến hành thu hoạch vào thời điểm cuối pha lũy thừa vì lúc này sinh khối là lớn nhất và số lượng vi khuẩn chết chưa nhiều.
Câu 8: Có bao nhiêu lí do trong các lí do sau đây giải thích cho việc giảm dần số lượng cá thể ở pha suy vong trong nuôi cấy vi khuẩn không liên tục?
(1) Chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy bị cạn kiệt.
(2) Các chất độc hại tích tụ nhiều.
(3) Môi trường nuôi cấy không còn không gian để chứa vi khuẩn.
(4) Nồng độ oxygen giảm xuống rất thấp.
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Đáp án đúng là: B
Trong pha suy vong, số lượng vi khuẩn chết tăng dần do chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tích lũy nhiều.
Câu 9: Đặc điểm nào sau đây đúng với sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ?
A. Chỉ có hình thức sinh sản vô tính.
B. Chỉ có hình thức sinh sản hữu tính.
C. Có cả 2 hình thức: sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính.
D. Chưa có hình thức sinh sản.
Đáp án đúng là: A
Ở vi sinh vật nhân sơ chỉ có hình thức sinh sản vô tính, bản chất là quá trình phân bào trực phân.
Câu 10: Xạ khuẩn có hình thức sinh sản bằng
A. phân đôi.
B. nảy chồi.
C. bào tử trần.
D. tiếp hợp.
Đáp án đúng là: C
Xạ khuẩn có hình thức sinh sản bằng bào tử trần.
Câu 11: Sinh sản vô tính ở vi sinh vật nhân thực gồm các hình thức nào sau đây?
(1) Phân đôi.
(2) Tiếp hợp.
(3) Nảy chồi.
(4) Bào tử.
A. (1), (2), (3).
B. (1), (2), (4).
C. (1), (3), (4).
D. (2), (3), (4).
Đáp án đúng là: C
Sinh sản vô tính ở vi sinh vật nhân thực gồm các hình thức là: phân đôi, nảy chồi và bào tử.
Câu 12: Cho các phát biểu sau:
(1) Phân đôi là hình thức sinh sản phổ biến ở vi khuẩn.
(2) Nảy chồi là hình thức sinh sản có ở cả vi sinh vật nhân sơ và nhân thực.
(3) Một số động vật nguyên sinh có cả 2 hình thức sinh sản vô tính và hữu tính.
(4) Bản chất của quá trình sinh sản vô tính ở vi sinh vật là quá trình nguyên phân.
Trong các phát biểu trên, số phát biểu đúng khi nói về sinh sản ở vi sinh vật là
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Đáp án đúng là: C
Có 3 nhận định đúng là: (1), (3), (4).
(2) Sai. Nảy chồi là hình thức sinh sản vô tính chỉ có ở vi sinh vật nhân thực.
Câu 13: Nhân tố sinh trưởng của vi sinh vật có thể là chất hóa học nào sau đây?
A. protein, vitamin.
B. amino acid, vitamin.
C. lipid, chất khoáng.
D. carbohydrate, nucleic acid.
Đáp án đúng là: B
Nhân tố sinh trưởng của vi sinh vật là chất hữu cơ với hàm lượng rất ít nhưng cần cho sự sinh trưởng của vi sinh vật song chúng không tự tổng hợp được từ các chất vô cơ → Nhân tố sinh trưởng của vi sinh vật có thể là: amino acid, vitamin, nucleic acid,…
Câu 14: Chất kháng sinh khác chất diệt khuẩn ở đặc điểm là
A. có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật một cách chọn lọc.
B. không làm tổn thương đến da và mô sống của cơ thể người.
C. có khả năng làm biến tính các protein, các loại màng tế bào.
D. có khả năng sinh oxygen nguyên tử có tác dụng oxi hóa mạnh.
Đáp án đúng là: A
Chất kháng sinh là những hợp chất hữu cơ có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật một cách có chọn lọc. Còn chất sát khuẩn là các chất có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế không chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
Câu 15: Trong sữa chua hầu như không có vi sinh vật gây bệnh. Yếu tố nào sau đây đã ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh trong trường hợp này?
A. Độ ẩm.
B. Nhiệt độ.
C. Độ pH.
D. Ánh sáng.
Đáp án đúng là: C
Sữa chua có độ pH thấp làm ảnh hưởng đến tính thấm qua màng, hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào, hoạt tính enzyme, sự hình thành ATP,… của các vi sinh vật gây bệnh.
Xem thêm các bài Lý thuyết Sinh học 10 sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Lý thuyết Bài 22: Khái quát về vi sinh vật
Lý thuyết Bài 24: Quá trình tổng hợp và phân giải ở vi sinh vật
Lý thuyết Bài 26: Công nghệ vi sinh vật
