Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 20: Sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước nhỏ bé, thường chỉ quan sát được dưới kính hiển vi. Dựa vào thành phần cấu tạo, vi sinh vật được chia thành các nhóm như hình 20.1.

Hình 20.1. Sơ đồ phân chia các nhóm vi sinh vật

Mặc dù khác nhau về hình dạng, kích thước và cấu tạo cơ thể nhưng vì có kích thước tế bào nhỏ, cấu tạo đơn giản nên các vi sinh vật thường có đặc điểm chung là tốc độ chuyển hóa vật chất và năng lượng nhanh, sinh trưởng, sinh sản nhanh và phân bố rộng.

Vi sinh vật phân bố gần như ở khắp mọi nơi trên Trái Đất và trên các cơ thể sinh vật khác. Đa số các vi sinh vật là loại nhân sơ. Archaea là loại sinh vật nhân sơ đơn bào, có những đặc điểm giống với vi khuẩn nhưng lại có họ hàng gần với sinh vật nhân thực. Nhiều loại Archaea được gọi là vi sinh vật cực đoan sống được ở những nơi có điều kiện cực kì khắc nghiệt như loài Thermococus piezophilus (H 20.2a) sống ở hang động sâu dưới đáy biển, nơi có áp suất cao gấp 1 200 lần áp suất khí quyển hay loài Halobacterium salinarum (H 20.2b) chịu được môi trường có nồng độ muối cao gấp 10 lần độ mặn của nước biển. Đặc biệt, có loài vi khuẩn Deinococcus radiodurans (H 20.2c) sống được ở nơi có mức phóng xạ cao gấp 3 000 lần mức gây chết người, loài này còn sống được trong môi trường chân không, acid, nhiệt độ thấp và thiếu dinh dưỡng. Một số loài vi khuẩn có thể sống được ở nơi có nhiệt độ âm hàng chục độ như Planoccocus halocryophylus (H 20.2d), số khác lại có thể sống được ở các miệng thủy nhiệt có nhiệt độ cao đủ luộc chín mọi sinh vật khác.

Hình 20.2. Một số vi sinh vật có khả năng chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt

Vi sinh vật có nhiều kiểu dinh dưỡng khác nhau, những vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp được các chất hữu cơ cần thiết từ các chất vô cơ được gọi là vi sinh vật tự dưỡng. Ngược lại, những vi sinh vật tổng hợp các chất hữu cơ cần thiết từ các chất hữu cơ có sẵn trong thức ăn được gọi là vi sinh vật dị dưỡng. Dựa vào nguồn năng lượng và nguồn carbon mà vi sinh vật sử dụng, có thể chia các hình thức dinh dưỡng của chúng thành bốn kiểu như bảng 20.

Bảng 20. Các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật

Có nhiều phương pháp nghiên cứu vi sinh vật như quan sát, phân lập và nuôi cấy, phản tích hoá sinh, phân tích di truyền,...

a. Phương pháp quan sát

- Quan sát là phương pháp cơ bản được áp dụng khi nghiên cứu nhiều cấp độ tổ chức sống. Trong nghiên cứu vi sinh vật, phương pháp này được sử dụng để nghiên cứu hình thái, kích thước và cấu tạo tế bào vi sinh vật.

- Có nhiều phương pháp làm tiêu bản, từ đơn giản đến phức tạp như làm tiêu bản soi tươi, làm tiêu bản tạm thời, làm tiêu bản cố định kết hợp với nhuộm màu...

Soi tươi: có thao tác đơn giản, tiến hành nhanh, thường được sử dụng để quan sát trạng thái sống của tế bào vi khuẩn. Dùng lam kinh làm tiêu bản, sử dụng lamen đề đậy lên các tiêu bản hoặc lam kính lõm có thể quan sát khả năng di động của vi khuẩn.

Nhuộm đơn: là phương pháp tương đối nhanh chóng và hữu ích để kiểm tra sự hiện diện và đánh giá sơ bộ về hình ảnh, tinh chất bắt màu, cách sắp xếp của vi khuẩn cũng như hình thái tế bào. Chúng thường được nhuộm bằng thuốc nhuộm chuyên dụng như xanh methylene hoặc tím kết tinh hoặc đỏ fuchsin để tăng độ tương phản, giúp việc quan sát rõ nét hơn. Phương pháp này chỉ cần một bước nhuộm duy nhất.

Nhuộm Gram: Kĩ thuật nhuộm này được đặt theo tên của Hans Christian Gram, có ý nghĩa quan trọng trong việc định loại vi khuẩn. Đây là phương pháp được sử dụng để phân biệt vi khuẩn Gr⁺ và Gr^– Nhuộm Gram sử dụng bốn loại thuốc thử khác nhau: xanh methylene, tím kết tinh, ethyl alcohol 95% và Sapranine. Dựa vào kết quả nhuộm Gram, các bác sĩ có thể lựa chọn được loại thuốc hiệu quả để điều trị các bệnh nhiễm khuẩn (H 20.3).

Hình 20.3. Quy trình nhuộm gram

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

Muốn nghiên cứu các vi sinh vật như vi khuẩn, vi nấm, trước hết cần nuôi cấy chúng ở dạng thuần khiết, không lẫn với các loại vi sinh vật khác. Để làm được điều này, các nhà khoa học sử dụng phương pháp phân lập, nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường thạch. Mẫu vật chứa vi khuẩn hoặc vi nấm được pha loãng trong nước đã được tiệt trùng sao cho khi dùng dung dịch này phết lên bề mặt thạch đặc, mỗi tế bào vi khuẩn phát triển tạo thành một khuẩn lạc riêng rẽ. 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 (H 20.4).

Hình 20.4. Nuôi cấy tạo khuẩn lạc vi khuẩn (mỗi đốm trắng trong đĩa thạch là một khuẩn lạc)

Bài 1.

Vệt màu khổng lồ trên vùng biển Ireland (H.a), màu hồng đỏ của Laguna Salada de Torrevieja thuộc Tây Ban Nha (H.b), bãi biển phát sáng ở vịnh Jervis ở Australia (H.c) hay màu xanh đặc trưng của Hồ Gươm ở Việt Nam (H.d) dưới đây, tất cả đều được tạo thành từ hàng nghìn tỉ sinh vật nhỏ bé không thể nhìn thấy bằng mắt thường có tên gọi chung là vi sinh vật. Vậy vi sinh vật là gì? Với kích thước vô cùng nhỏ bé như vậy thì “thức ăn” của chúng là gì và chúng ta làm thế nào để có thể nghiên cứu về chúng?

Hướng dẫn giải:

Nghiên cứu nội dung kiến thức bài học, kết hợp kiến thức bản thân để trả lời

Lời giải chi tiết

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

- Thức ăn của vi sinh vật rất đa dạng phụ thuộc vào tùy từng loài: Có những loài hấp thu các chất vô cơ của môi trường để tự tổng hợp lên chất hữu cơ của cơ thể, có loài sử dụng các chất hữu cơ có sẵn trong thức ăn (vụn hữu cơ, các vi sinh vật khác,…) để tổng hợp nên chất hữu cơ của cơ thể.

- Để nghiên cứu vi sinh vật, người ta thường sử dụng các phương pháp như phương pháp quan sát dưới kính hiển vi (soi tươi, nhuộm đơn, nhuộm Gram), phương pháp phân lập và nuôi cấy vi sinh vật.

Bài 2.

Em hãy cho biết làm thế nào có thể phân loại được các vi sinh vật trong khi chúng ta không nhìn thấy chúng bằng mắt thường?

Hướng dẫn giải:

Nghiên cứu nội dung kiến thức bài học mục III. Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Lời giải chi tiết:

Chúng ta có thể sử dụng phương pháp nhuộm gram để phân loại các vi sinh vật trong khi chúng ta không nhìn thấy chúng bằng mắt thường.

Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:

- Nêu được khái niệm vi sinh vật. Kể tên các nhóm vi sinh vật.

- Phân biệt được các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật..

- Trình bày được một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 20 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Chọn ý đúng:Các dạng vi sinh vật giáp xác đầu tiên xuất hiện trong nuôi cấy bùn khô thường là gì?

  • A. Tôm
  • B. Cua
  • C. Ostracods
  • D. Copepod

• Câu 2:

  Khuôn làm slime cũng tương tự như một loại protist khác. Điều này là do vòng đời và phương pháp lấy thức ăn của cả nấm nhầy và sinh vật nguyên sinh là tương tự nhau. So với loại nguyên liệu nào khác so với khuôn slime?

  • A. tảo
  • B. động vật nguyên sinh
  • C. khuôn nước
  • D. không ý nào đúng

• Câu 3:

  Cho biết: Có bốn nhóm động vật nguyên sinh chính: amip, trùng roi, trùng roi và trùng roi. Plasmodium là một loại xoắn khuẩn gây bệnh. Bệnh plasmodium gây ra?

  • A. bệnh sốt rét
  • B. ung thư
  • C. đậu mùa
  • D. không ý nào đúng

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 20 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 116 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 118 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 118 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 3 trang 118 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 4 trang 118 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 121 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 121 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập và vận dụng 1 trang 121 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập và vận dụng 2 trang 121 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Luyện tập và vận dụng 3 trang 121 SGK Sinh học 10 Kết nối tri thức - KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Sinh học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!