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?

Giải nhanh:

- 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.

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

• Đường kính cơ thể của nấm men gấp đôi đường kính cơ thể của vi khuẩn E.coli còn chu kì tế bào của nấm men dài hơn chu kì tế bào của vi khuẩn → Nhận xét về mối liên hệ giữa hai thông số kích thước và thời gian chu kì tế bào của E. coli và S. cerevisiae: Kích thước cơ thể càng nhỏ (S/V càng lớn) thì chu kì 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 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).

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.

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

- 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?

Giải nhanh:

Nếu chỉ cung cấp nguồn carbon và năng lượng thì vi sinh vật không thể phát triển được. Vì bên cạnh việc cung cấp nguồn carbon và năng lượng phù hợp, sự sinh trưởng phát triển của các vi sinh vật cũng cần nhiều yếu tố khác.

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.

Giải nhanh:

* 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?

Giải nhanh:

- 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.

Giải nhanh:

- 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?

Giải nhanh:

• Phương pháp quan sát gồm hai bước: chuẩn bị mẫu vật và quan sát bằng kính hiển vi.
• 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 vì: vi khuẩn và nấm men có kích thước nhỏ, màu nhạt nên khó quan sát trực tiếp còn nấm mốc và trùng giày có kích thước lớn hơn, có nhiều màu sắc nên dễ quan sát trực tiếp.

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

Giải nhanh:

Khi có mặt enzyme catalase, enzyme catalase sẽ phản ứng với nước oxi già (H₂O₂) để tạo thành nước và oxygen, oxygen sinh ra sẽ tạo hiện tượng sủi bọt:

• Mẫu vi khuẩn bên trái không có enzyme catalase nên sẽ không có phản ứng phân hủy H₂O₂ dẫn đến không xuất hiện hiện tượng sủi bọt khí.
• Mẫu vi khuẩn bên phải có enzyme catalase nên sẽ có phản ứng phân hủy H₂O₂ dẫn đến xuất hiện 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.

Giải nhanh:

• Mở nắp đĩa petri và để trong không khí 5, 10 và 15 phút nhằm so sánh số lượng khuẩn lạc trong mỗi lô ở các khoảng thời gian tiếp xúc với không khí khác nhau. Kết quả cho thấy thời gian mở nắp 15 phút sẽ có số lượng khuẩn lạc nhiều nhất.
• Dùng băng dính quấn chặt miệng đĩa petri nhằm không để các vi sinh vật trong không khí có thể tiếp tục lọt vào trong môi trường sau thời gian mở nắp, tránh làm ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.
• Dựa vào màu sắc, hình dạng khuẩn lạc để nhận biết các loại khuẩn lạc vi khuẩn, nấm men, nấm mốc:
• Khuẩn lạc vi khuẩn thường nhầy nhớt, 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,…

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

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

• Nhận xét đặc điểm hình dạng, kích thước của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn:
• Nấm mốc có dạng hình sợi, dài, xốp; sợi nấm thường là một ống hình trụ dài.
• Nấm men quan sát được có dạng hình bầu dục, nấm men thường có kích thước lớn gấp 10 lần so với vi khuẩn.
• Vi khuẩn quan sát được có dạng 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 có hình thức sinh sản phân đôi.
• Nấm mốc Aspergillus niger có hình thức sinh sản bằng bào tử đính.
• Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình thức sinh sản nảy chồi.

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

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

- 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.

Giải nhanh:

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 dựa vào thí nghiệm thực tế để hoàn thành bảng 17.4.
• Chú ý:
• Mẫu vi sinh vật không có enzyme catalase thì sẽ không có phản ứng phân hủy H₂O₂ dẫn đến không xuất hiện hiện tượng sủi bọt khí.
• Mẫu vi sinh vật có enzyme catalase thì sẽ có 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.