Sinh học lớp 10 · KNTT · Chương 7

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 20: Sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Chương 7: Sinh học vi sinh vật · Kết nối tri thức với cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 Bài 20: Sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá toàn bộ kiến thức trọng tâm, sơ đồ cấu trúc tế bào sinh học chuẩn xác, bảng biểu so sánh trực quan và câu hỏi củng cố có lời giải chi tiết.

Lớp

10 11 12

Môn

Toán học Vật lý Hóa học Ngữ văn Tiếng Anh Sinh học Lịch sử Địa lý Giáo dục kinh tế & pháp luật Tin học Công nghệ

I. Các nhóm vi sinh vật

- Khái niệm: Vi sinh vật là những kích thước nhỏ bé, thường chỉ quan sát được dưới kính hiển vi.

Một số vi khuẩn

- Phân loại: Dựa vào thành phần cấu tạo, vi sinh vật được chia thành 2 nhóm:

+ Vi sinh vật nhân sơ: gồm Archaea và vi khuẩn.

+ Vi sinh vật nhân thực: gồm vi sinh vật nhân thực đơn bào (nấm đơn bào, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh) và vi sinh vật nhân thực đa bào (vi nấm, vi tảo và động vật đa bào kích thước hiển vi).

- 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.

+ Tốc độ chuyển hóa vật chất và năng lượng nhanh, sinh trưởng và sinh sản nhanh.

+ Số lượng nhiều: Trong các nhóm vi sinh vật, vi khuẩn là nhóm có số lượng lớn nhất (chiếm khoảng ½ sinh khối trên Trái Đất).

+ Phân bố rộng: phân bố gần như ở khắp mọi nơi trên Trái Đất và trên cơ thể sinh vật khác.

Một số vi sinh vật có khả năng chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt

II. Các kiểu dinh dưỡng của 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.

Hình thức dinh dưỡng	Nguồn năng lượng	Nguồn carbon	Các loại vi sinh vật điển hình
Quang tự dưỡng	Ánh sáng	Chất vô cơ	Vi sinh vật quang hợp (vi khuẩn lam, trùng roi, tảo)
Hóa tự dưỡng	Chất vô cơ	Chất vô cơ	Chỉ một số vi khuẩn và Archaea (vi khuẩn nitrate hóa, vi khuẩn oxy hóa hydrogen,...)
Quang dị dưỡng	Ánh sáng	Chất hữu cơ	Chỉ một số vi khuẩn và Archaea (vi khuẩn không lưu huỳnh màu lục và màu tía)
Hóa dị dưỡng	Chất hữu cơ	Chất hữu cơ	Nhiều vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh

Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật

III. Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

1. Phương pháp quan sát

- Phương pháp quan sát được sử dụng để nghiên cứu hình thái, kích thước và cấu tạo tế bào vi sinh vật.

- Để quan sát vi sinh vật, cần làm tiêu bản các tế bào vi sinh vật rồi đem soi dưới kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử.

- Một số phương pháp làm tiêu bản vi sinh vật:

Phương pháp	Tiến hành	Mục đích
Soi tươi	Dùng lam kính làm tiêu bản, sử dụng lamen để đậy lên các tiêu bản hoặc lam kính lõm → Thao tác đơn giản, tiến hành nhanh.	Dùng để quan sát trạng thái sống, khả năng di động của vi khuẩn.
Nhuộm đơn	Nhuộm vi sinh vật một lần bằng thuốc nhuộm chuyên dụng như xanh methylene, tím kết tinh hoặc đỏ fuchsin để tăng độ tương pháp → Thao tác tương đối nhanh chóng.	Dùng để kiểm tra sự hiện diện và đánh giá sơ bộ về hình ảnh, tính chất bắt màu, cách sắp xếp của vi khuẩn cũng như hình thái tế bào.
Nhuộm Gram	Nhuộm vi sinh vật bằng 4 loại thuốc nhuộm khác nhau: tím kết tinh, iodine, ethyl alcohol 95% và fuchsin.	Dùng để phân biệt vi khuẩn Gr+ và Gr-.

Soi tươi tìm Demodex gây viêm da

Quy trình nhuộm Gram

2. Phương pháp phân lập và nuôi cấy vi sinh vật

- Mục đích: Phương pháp phân lập, nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường thạch được dùng để thu nhận vi sinh vật ở dạng thuần khiết, không lẫn với các loại vi sinh vật khác.

- Tiến hành: Mẫu vật chứa vi khuẩn hoặc vi nấm được pha loãng trong nước đã được tiệt trùng → Dùng dung dịch này phết lên bề mặt thạch đặc → Nuôi cấy để mỗi vi khuẩn phát triển tạo thành một khuẩn lạc riêng rẽ.

Nuôi cấy tạo khuẩn lạc vi khuẩn (mỗi đốm trắng trong đĩa thạch là một khuẩn lạc)

- Khuẩn lạc là một tập hợp các tế bào được sinh ra từ một tế bào ban đầu trên môi trường thạch và có thể quan sát được bằng mắt thường. 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 sinh vật

+ 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,…

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Nêu các đặc điểm sinh học chung nổi bật của nhóm sinh vật vi sinh vật.

Vi sinh vật có 4 đặc điểm sinh học nổi bật: (1) Kích thước hiển vi vô cùng nhỏ bé (đo bằng micromet hoặc nanomet), mắt thường không nhìn thấy; (2) Tỉ lệ diện tích bề mặt trên thể tích (

S/V

) rất lớn; (3) Tốc độ hấp thụ chất dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng cực nhanh; (4) Tốc độ sinh trưởng bùng nổ, chu kì sinh sản ngắn; (5) Khả năng thích ứng cao và phân bố rộng khắp mọi sinh cảnh sinh thái (nước sôi, đáy biển sâu, băng tuyết, muối mặn).

Phân biệt 4 kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật dựa trên nguồn năng lượng và nguồn carbon.

Gồm: (1) Quang tự dưỡng: Nguồn năng lượng là ánh sáng, nguồn carbon là

CO_2

(ví dụ: vi khuẩn lam, vi tảo, vi khuẩn lưu huỳnh màu lục); (2) Quang dị dưỡng: Nguồn năng lượng là ánh sáng, nguồn carbon là chất hữu cơ (ví dụ: vi khuẩn màu tía không chứa lưu huỳnh); (3) Hóa tự dưỡng: Nguồn năng lượng là hóa năng oxy hóa các chất vô cơ (

NH_4^+, NO_2^-, H_2S, Fe^{2+}

), nguồn carbon là

CO_2

(ví dụ: vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh, vi khuẩn sắt); (4) Hóa dị dưỡng: Nguồn năng lượng và nguồn carbon đều bắt nguồn từ chất hữu cơ (ví dụ: đa số vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, động vật nguyên sinh).

Mục đích của phương pháp nuôi cấy thuần khiết vi sinh vật là gì và được thực hiện như thế nào?

Mục đích là tách riêng từng loài vi sinh vật từ quần xã hỗn tạp trong tự nhiên để thu được một dòng tế bào thuần nhất (clone) bắt nguồn từ một cá thể ban đầu, phục vụ nghiên cứu đặc tính và ứng dụng công nghiệp. Phương pháp thực hiện phổ biến là kĩ thuật cấy ria trên đĩa petri chứa thạch dinh dưỡng: dùng que cấy ria các đường song song làm loãng dần mật độ vi khuẩn, tại các đường ria cuối cùng các tế bào tách rời nhau phát triển thành các khuẩn lạc đơn độc lập.

Tại sao phương pháp giải trình tự gen 16S rRNA lại được ứng dụng rộng rãi trong định danh vi sinh vật?

Vì gen mã hóa 16S rRNA: (1) Có mặt ở tất cả các loài vi khuẩn và vi khuẩn cổ; (2) Thực hiện chức năng tối quan trọng (cấu tạo tiểu phần nhỏ ribosome) nên biến đổi rất chậm trong tiến hóa; (3) Chứa các vùng trình tự bảo thủ cao xen kẽ với các vùng trình tự biến đổi đặc trưng cho từng loài; cho phép so sánh trình tự với ngân hàng gen quốc tế để định danh chính xác loài vi khuẩn mà không cần nuôi cấy thành công trong phòng thí nghiệm.

I. Các nhóm vi sinh vật

II. Các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật

III. Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học