Câu hỏi mở đầu

Đề bài: 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?

Lời giải:

• Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước rất nhỏ bé, thường chỉ quan sát được dưới kính hiển vi. Bao gồm: vi khuẩn, Archaea, nấm đơn bào, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh,…
• “Thức ăn” (nguồn dinh dưỡng) của vi sinh vật rất đa dạng, gồm 4 kiểu dinh dưỡng:
  • Quang tự dưỡng: sử dụng ánh sáng và chất vô cơ ($\text{CO}_2$).
  • Hoá tự dưỡng: sử dụng năng lượng từ các chất vô cơ và $\text{CO}_2$.
  • Quang dị dưỡng: sử dụng ánh sáng và chất hữu cơ.
  • Hoá dị dưỡng: sử dụng chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và carbon.
• Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật:
  • Quan sát dưới kính hiển vi (kết hợp các kĩ thuật làm tiêu bản như nhuộm Gram).
  • Phân lập và nuôi cấy trên môi trường thạch để tạo khuẩn lạc.
  • Phân tích hoá sinh và phân tích di truyền (DNA, RNA) để định loại chính xác.

I. Các nhóm vi sinh vật

Câu 1 trang 118

Đề bài: Vi sinh vật là gì? Quan sát hình 20.1, kể tên các nhóm vi sinh vật.

Lời giải:

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

Dựa vào thành phần cấu tạo, vi sinh vật được chia thành 2 nhóm chính:

• Vi sinh vật nhân sơ: gồm vi khuẩn và Archaea.
• Vi sinh vật nhân thực: gồm nấm đơn bào, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh và một số nấm, tảo đa bào có kích thước hiển vi.

Câu 2 trang 118

Đề bài: Giải thích vì sao vi sinh vật có tốc độ trao đổi chất nhanh, sinh trưởng, sinh sản nhanh hơn so với thực vật và động vật.

Lời giải:

Vi sinh vật có tốc độ trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản nhanh hơn động vật và thực vật vì:

• Kích thước tế bào rất nhỏ → tỉ lệ diện tích bề mặt/thể tích (S/V) lớn → quá trình trao đổi chất với môi trường diễn ra rất nhanh (hấp thụ chất dinh dưỡng và thải chất nhanh).
• Cấu tạo cơ thể đơn giản (đa số là đơn bào) → các hoạt động sống diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

→ Nhờ đó, vi sinh vật sinh trưởng nhanh, sinh sản nhanh hơn nhiều so với động vật và thực vật.

II. Các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật

Câu 1 trang 118

Đề bài: Đọc bảng 20, phân biệt các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật. So với thực vật và động vật, vi sinh vật có thêm những kiểu dinh dưỡng nào?

Lời giải:

Vi sinh vật có 4 kiểu dinh dưỡng được phân biệt dựa trên nguồn năng lượng và nguồn carbon:

So với thực vật và động vật:

• Thực vật chỉ có kiểu dinh dưỡng quang tự dưỡng.
• Động vật chỉ có kiểu dinh dưỡng hoá dị dưỡng.

→ Vi sinh vật có thêm 2 kiểu dinh dưỡng mà thực vật và động vật không có: hoá tự dưỡng và quang dị dưỡng.

Câu 2 trang 118

Đề bài: Vi sinh vật có phạm vi phân bố rộng hơn rất nhiều so với những nhóm sinh vật khác nhờ đặc điểm nào? Giải thích.

Lời giải:

Vi sinh vật có phạm vi phân bố rất rộng nhờ các đặc điểm sau:

• Đa dạng về kiểu dinh dưỡng (4 kiểu) → có thể sống được ở nhiều môi trường khác nhau: nơi có hoặc không có ánh sáng, nơi có hoặc không có chất hữu cơ.
• Kích thước nhỏ, cấu tạo đơn giản, sinh sản nhanh → dễ thích nghi với các điều kiện môi trường thay đổi.
• Khả năng chịu đựng các điều kiện cực kì khắc nghiệt: nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, áp suất lớn, nồng độ muối cao, môi trường acid, phóng xạ, chân không,…

→ Vì vậy, vi sinh vật có thể phân bố ở khắp mọi nơi trên Trái Đất, kể cả những nơi mà các sinh vật khác không thể tồn tại được.

III. Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Câu 1 trang 121

Đề bài: Làm thế nào có thể phân loại được các vi sinh vật trong khi chúng ta không nhìn thấy chúng bằng mắt thường?

Lời giải:

Để phân loại được vi sinh vật, các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau:

• Phương pháp quan sát: dùng kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử để quan sát hình dạng, kích thước, cấu tạo tế bào vi sinh vật. Có thể kết hợp các kĩ thuật làm tiêu bản như soi tươi, nhuộm đơn, nhuộm Gram để quan sát rõ hơn.
• Phương pháp phân lập và nuôi cấy: nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường thạch để tạo khuẩn lạc (có thể quan sát bằng mắt thường), từ đó nghiên cứu đặc điểm của chúng.
• Phương pháp phân tích hoá sinh và phân tích di truyền (DNA, RNA): giúp định loại chính xác từng loài và xác định mối quan hệ họ hàng giữa các vi sinh vật.

Câu 2 trang 121

Đề bài: Quan sát cấu tạo thành tế bào vi khuẩn Gr– và vi khuẩn Gr+ ở hình 7.3, hãy giải thích vì sao hai loại vi khuẩn này lại bắt màu khác nhau khi nhuộm Gram.

Lời giải:

Quan sát hình 7.3, ta thấy thành tế bào của hai loại vi khuẩn có cấu tạo khác nhau:

• Vi khuẩn Gr+ (hình b): thành tế bào dày, gồm nhiều lớp peptidoglycan, không có màng ngoài.
• Vi khuẩn Gr– (hình a): thành tế bào mỏng, chỉ có một lớp peptidoglycan, bên ngoài có thêm màng ngoài (chứa lipoprotein, polysaccharide, protein).

Sự khác nhau này dẫn đến hai loại vi khuẩn bắt màu khác nhau khi nhuộm Gram:

• Vi khuẩn Gr+: thành dày giữ lại được phức chất tím kết tinh – iodine khi rửa bằng ethyl alcohol → bắt màu tím.
• Vi khuẩn Gr–: thành mỏng, phức chất tím kết tinh – iodine bị rửa trôi → mất màu tím, sau đó bắt màu đỏ của fuchsin → bắt màu đỏ.

→ Nhờ đó, có thể dùng phương pháp nhuộm Gram để phân biệt vi khuẩn Gr+ và Gr–, giúp bác sĩ chọn được loại kháng sinh phù hợp.

Luyện tập và vận dụng

Câu 1 trang 121

Đề bài: Một loại vi khuẩn chỉ cần amino acid loại methionine làm chất dinh dưỡng hữu cơ và sống trong hang động không có ánh sáng. Cho biết kiểu dinh dưỡng của vi khuẩn này và giải thích.

Lời giải:

Kiểu dinh dưỡng của vi khuẩn này là hoá dị dưỡng.

Giải thích:

• Vi khuẩn sống trong hang động không có ánh sáng → không sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng → loại bỏ kiểu quang dưỡng (quang tự dưỡng, quang dị dưỡng).
• Vi khuẩn chỉ cần methionine (amino acid) làm chất dinh dưỡng → đây là chất hữu cơ, vừa là nguồn carbon, vừa là nguồn năng lượng của vi khuẩn.

→ Vi khuẩn này thuộc kiểu hoá dị dưỡng (lấy năng lượng từ chất hữu cơ và sử dụng chất hữu cơ làm nguồn carbon).

Câu 2 trang 121

Đề bài: Hình dưới có hai loài vi khuẩn, một loài mọc tạo khuẩn lạc to, trắng và một loài mọc tạo thành những đường ziczac. Tuy nhiên, xung quanh khuẩn lạc to lại xuất hiện một vòng trong (gọi là vòng vô khuẩn). Em hãy giải thích hiện tượng trên.

Lời giải:

Hiện tượng xuất hiện vòng vô khuẩn xung quanh khuẩn lạc to, trắng được giải thích như sau:

• Loài vi khuẩn tạo khuẩn lạc to, trắng đã tiết ra môi trường xung quanh một loại chất (có thể là chất kháng sinh hoặc chất ức chế khác) để cạnh tranh với loài vi khuẩn còn lại.
• Chất này có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt loài vi khuẩn mọc thành đường ziczac → loài vi khuẩn ziczac không thể phát triển trong vùng có chất ức chế đó.

→ Vì vậy, xung quanh khuẩn lạc to, trắng xuất hiện một vòng trong, không có vi khuẩn ziczac mọc, gọi là vòng vô khuẩn.

Câu 3 trang 121

Đề bài: Theo chẩn đoán ban đầu của bác sĩ, một người bị bệnh nhiễm khuẩn phổi. Theo em, bác sĩ sẽ ra chỉ định gì tiếp theo để có thể kê đơn thuốc chính xác giúp người này mau khỏi bệnh?

Lời giải:

Để kê đơn thuốc chính xác, bác sĩ cần thực hiện các chỉ định sau:

• Lấy mẫu bệnh phẩm (đờm hoặc dịch phổi) của bệnh nhân.
• Phân lập và nuôi cấy vi khuẩn trên môi trường thạch để thu được khuẩn lạc thuần khiết.
• Định loại vi khuẩn gây bệnh bằng các phương pháp:
  • Nhuộm Gram để xác định vi khuẩn thuộc loại Gr+ hay Gr–.
  • Phương pháp phân tích hoá sinh hoặc phân tích di truyền (DNA, RNA) để xác định chính xác loài vi khuẩn.
• Thử kháng sinh đồ để xác định loại kháng sinh nào có hiệu quả tiêu diệt vi khuẩn đó.

→ Dựa vào kết quả trên, bác sĩ sẽ kê đơn thuốc kháng sinh phù hợp, giúp người bệnh mau khỏi.

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú