BÀI 17 - VI SINH VẬT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT

MỞ ĐẦU

Câu 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?

Đáp án chuẩn:

- Vi sinh vật thuộc giới Khởi sinh (vi khuẩn), Nguyên sinh (tảo đơn bào và nguyên sinh động vật), Nấm (vi nấm).

- Đặc điểm chủ yếu để phân biệt vi sinh vật là kích thước nhỏ, chỉ có thể quan sát bằng kính hiển vi.

I. KHÁI NIỆM VI SINH VẬT

Câu 1: 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.

Đáp án chuẩn:

Vi khuẩn lactic có trong sữa chua và nấm men có trong cơm rượu nếp là các vi sinh vật có kích thước nhỏ bé, thường chỉ quan sát được dưới kính hiển vi.

Câu 2: 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.

Đáp án chuẩn:

- Nấm men có đường kính cơ thể gấp đôi đường kính cơ thể của vi khuẩn E. coli và có chu kì tế bào dài hơn chu kì tế bào của vi khuẩn. Nhận xét về mối liên hệ giữa kích thước và thời gian chu kỳ tế bào của E. coli và S. cerevisiae là: Kích thước cơ thể càng nhỏ (tỷ lệ bề mặt/volume càng lớn), thì chu kỳ tế bào càng ngắn (tốc độ sinh sản càng nhanh).

- Giải thích: Tốc độ trao đổi chất của tế bào sinh vật phụ thuộc vào tỷ lệ bề mặt/volume (S/V ratio). Khi tỷ lệ S/V càng lớn (kích thước tế bào càng nhỏ), tốc độ trao đổi chất càng lớn, dẫn đến tốc độ sinh trưởng và sinh sản của tế bào càng nhanh, do đó chu kỳ tế bào càng ngắn đi.

Luyện tập 1: 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.

Đáp án chuẩn:

Bảng 17.1. Đặc điểm của các nhóm vi sinh vật

II. CÁC KIỂU DINH DƯỠNG Ở VI SINH VẬT

Luyện tập 2: 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.

Đáp án chuẩn:

- Hoá dị dưỡng: vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, trùng giày.

- Quang tự dưỡng: tảo silic.

- Trùng roi xanh có kiểu dinh dưỡng là hóa dị dưỡng (khi ở trong tối) hoặc quang tự dưỡng (khi ở ngoài sáng).

Vận dụng: Nếu chỉ cung cấp nguồn carbon và năng lượng thì vi sinh vật có thể phát triển được không? Vì sao?

Đáp án chuẩn:

Nếu chỉ cung cấp nguồn carbon và năng lượng, vi sinh vật không thể phát triển vì cần nhiều yếu tố khác ngoài việc cung cấp nguồn carbon và năng lượng để đảm bảo sự sinh trưởng và phát triển của chúng.

III. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT

Câu 3: Hãy kể tên một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật. Nêu ý nghĩa của việc nghiên cứu vi sinh vật.

Đáp án chuẩn:

* Các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật bao gồm: phân lập, nuôi cấy và giữ giống, nghiên cứu hình thái, nghiên cứu hoá sinh của vi sinh vật,...

* Ý nghĩa của nghiên cứu vi sinh vật:

  - Giúp hiểu rõ hơn về hình thái, cấu tạo, sinh lí, di truyền, sinh trưởng và phát triển của chúng.

  - Cung cấp cơ sở cho việc khai thác và ứng dụng vi sinh vật trong các lĩnh vực cuộc sống.

Câu 4: Em hãy cho biết mục đích, ý nghĩa của phương pháp phân lập vi sinh vật. Phương pháp phân lập gồm những bước nào?

Đáp án chuẩn:

- Mục đích: Phân lập là phương pháp để tách riêng từng loài vi sinh vật từ hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật.

- Ý nghĩa: Phân lập là bước quan trọng trong nghiên cứu về hình thái, sinh lý, hoá sinh hoặc ứng dụng thực tế của từng loài vi sinh vật.

- Các bước thực hiện phương pháp phân lập vi sinh vật:

  + Bước 1: Chuẩn bị môi trường phân lập.

  + Bước 2: Cấy hỗn hợp vi sinh vật cần phân lập lên môi trường đã chuẩn bị.

  + Bước 3: Nuôi cấy trong điều kiện thích hợp để tạo ra các lạc vi sinh riêng biệt trên môi trường phân lập.

  + Bước 4: Quan sát và phân tích kết quả nuôi cấy.

Luyện tập 3: 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.

Đáp án chuẩn:

- Hình a - Khuẩn lạc vi khuẩn 

- Hình b - Khuẩn lạc nấm men 

- Hình c - Khuẩn lạc nấm mốc 

Câu 5: 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?

Đáp án chuẩn:

- Phương pháp quan sát bao gồm hai bước: chuẩn bị mẫu vật và quan sát bằng kính hiển vi.

- Vi khuẩn và nấm men cần làm tiêu bản và nhuộm để quan sát vì chúng có kích thước nhỏ và màu nhạt, khó quan sát trực tiếp. Trong khi đó, nấm mốc và trùng giày có kích thước lớn hơn và nhiều màu sắc, dễ quan sát trực tiếp.

Câu 6: Em hãy giải thích kết quả thí nghiệm ở hình 17.6.

Đáp án chuẩn:

Khi có enzyme catalase, nước oxi già (H₂O₂) sẽ bị phân hủy thành nước và oxy. Oxy sinh ra sẽ tạo hiện tượng sủi bọt:

- Mẫu vi khuẩn bên trái không có enzyme catalase nên không phản ứng phân hủy H₂O₂, do đó không có hiện tượng sủi bọt khí.

- Mẫu vi khuẩn bên phải có enzyme catalase nên phản ứng phân hủy H₂O₂ xảy ra, dẫn đến hiện tượng sủi bọt khí.

IV. THỰC HÀNH MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT

1. Phân lập các vi sinh vật trong không khí

Câu 7:

• 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.

Đáp án chuẩn:

- Mở nắp đĩa petri và để trong không khí 5, 10 và 15 phút để so sánh số lượng khuẩn lạc. Kết quả cho thấy thời gian mở nắp 15 phút có số lượng khuẩn lạc nhiều nhất.

- Dùng băng dính quấn chặt miệng đĩa petri để ngăn vi sinh vật trong không khí lọt vào môi trường sau khi mở nắp, đảm bảo kết quả thí nghiệm chính xác.

- Nhận biết khuẩn lạc (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc) dựa vào màu sắc và hình dạng:

  + Vi khuẩn thường nhờn, dệt và có nhiều màu sắc như trắng sữa, vàng, đỏ, hồng, cam, và có dạng bột mịn.

  + Nấm men khô, tròn đều và lồi ở tâm, màu sắc chủ yếu là trắng sữa.

  + Nấm mốc lan rộng thành sợi dài, xốp, có nhiều màu sắc như trắng, vàng, đen, xanh,...

Câu 8: Viết báo cáo kết quả thí nghiệm theo gợi ý.

Đáp án chuẩn:

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Tên thí nghiệm: Phân lập các vi sinh vật trong không khí

Tên nhóm: ...

1. Mục đích thí nghiệm:

• Nhận biết được khuẩn lạc của một số vi sinh vật trong không khí.

2. Chuẩn bị thí nghiệm:

• 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.

3. Các bước tiến hành:

1. Đun sôi thịt bò trong nước trong 5 phút.

2. Lọc nước thịt bò bằng rổ và cốc đong.

3. Đun sôi nước thịt bò với 4 g thạch trong 3 phút.

4. Đậy nắp nồi và giảm nhiệt độ xuống 60 – 80 oC trong 3 – 5 phút.

5. Đổ 25 mL nước thịt bò vào mỗi đĩa petri (tổng cộng 9 đĩa).

6. Để đĩa petri mở nắp trong không khí trong 5, 10 và 15 phút.

7. Đánh dấu và quấn nắp đĩa petri bằng băng dính.

8. Giữ ở 30 – 35 oC trong 2 – 3 ngày.

9. Quan sát và ghi nhận kết quả theo bảng 17.3.

4. Kết quả thí nghiệm và giải thích:

• HS đếm và ghi kết quả vào bảng.
• Kết quả tham khảo:

5. Kết luận:

• Vi sinh vật chủ yếu trong không khí là vi khuẩn, có một số nấm mốc.

2. Quan sát hình thái nấm mốc, vi khuẩn, nấm men

Câu 9:

• 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.

Đáp án chuẩn:

- Nhận xét đặc điểm hình dạng, kích thước của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn:

  + Nấm mốc có hình sợi dài, xốp; sợi nấm thường là một ống trụ dài.

  + Nấm men có hình bầu dục, kích thước lớn hơn gấp 10 lần so với vi khuẩn.

  + Vi khuẩn có hình que, ngắn; kích thước nhỏ.

- Hình thức sinh sản của vi khuẩn, nấm mốc và nấm men trong các mẫu quan sát:

  + Vi khuẩn Bacillus subtilis sinh sản bằng phân đôi.

  + Nấm mốc Aspergillus niger sinh sản bằng bào tử đính.

  + Nấm men Saccharomyces cerevisiae sinh sản bằng nảy chồi.

Câu 10: Viết báo cáo kết quả thí nghiệm theo gợi ý.

Đáp án chuẩn:

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Tên thí nghiệm: Quan sát hình thái nấm mốc, vi khuẩn, nấm men

Tên nhóm: ...

1. Mục đích thí nghiệm:

• Quan sát và mô tả được hình thái của nấm mốc, vi khuẩn, nấm men.

2. Chuẩn bị thí nghiệm:

• 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.

3. Các bước 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 thừa 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.

4. Kết quả thí nghiệm và giải thích:

5. Kết luận:

• Vi sinh vật có hình dạng và kích thước đa dạng.

3. Xác định khả năng sinh catalase

Câu 11:

• 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.

Đáp án chuẩn:

- Cơ chế tạo bọt khí: Enzyme catalase trong tế bào phản ứng với hydrogen peroxide (H2O2), tạo thành nước và oxy, dẫn đến hiện tượng sủi bọt.

- Sử dụng nước oxy già 3% để khử trùng vết thương: Trong cơ thể, enzyme catalase có khả năng phân hủy H2O2 thành nước và oxy. Sự phát sinh oxy làm sủi bọt giúp làm sạch mảnh vụn mô và giảm vi khuẩn tại vết thương.

Câu 12: Viết báo cáo kết quả thí nghiệm theo gợi ý.

Đáp án chuẩn:

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Tên thí nghiệm: Xác định khả năng sinh catalase

Tên nhóm: ...

1. Mục đích thí nghiệm:

• Quan sát và giải thích được hiện tượng về khả năng sinh catalase của vi khuẩn hoặc nấm men.

2. Chuẩn bị thí nghiệm:

• Mẫu vật: vi khuẩn, nấm men phân lập được trên môi trường nước thịt, chế phẩm men tiêu hóa (vi khuẩn) dạng bột.
• Hóa chất: dung dịch nước oxi già.
• Dụng cụ: lam kính, que cấy.

3. Các bước 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.
• Trình bày cơ chế hình thành bọt khí
• Ghi chú: nếu có bọt khí ghi dấu (+), nếu không có ghi dấu (-).

4. Kết quả thí nghiệm và giải thích:

- Học sinh sử dụng thực tế để hoàn thành bảng 17.4.

- Chú ý:

 + Mẫu vi sinh vật không có enzyme catalase sẽ không phản ứng phân hủy H2O2, do đó không xuất hiện hiện tượng sủi bọt khí.

 + Mẫu vi sinh vật có enzyme catalase sẽ phản ứng phân hủy H2O2, dẫn đến xuất hiện hiện tượng sủi bọt khí.

5. Kết luận:

• Catalase là một loại enzyme phổ biến được tìm thấy trong gần như tất cả các sinh vật sống nói chung và vi sinh vật có tiếp xúc với oxygen nói riêng.