Lớp 10 · Sinh Học
Bài 20
Sự Đa Dạng & Phương Pháp Nghiên Cứu Vi Sinh Vật
Khái niệm · Phân loại · Các kiểu dinh dưỡng · Nhuộm Gram · Phân lập & nuôi cấy
1
Khái niệm & Đặc điểm chung của vi sinh vật
▼
VI SINH VẬT (VSV) LÀ GÌ?
Là những sinh vật có kích thước rất nhỏ bé, thường chỉ quan sát được dưới kính hiển vi.
▸ Đặc điểm chung của vi sinh vật
- Tốc độ chuyển hoá vật chất và năng lượng nhanh.
- Sinh trưởng, sinh sản nhanh.
- Phân bố rộng — gần như khắp mọi nơi trên Trái Đất.
📘 Vì sao VSV trao đổi chất nhanh?
Logic: kích thước nhỏ → tỉ số diện tích bề mặt / thể tích (S/V) LỚN → diện tích tiếp xúc môi trường lớn so với thể tích → trao đổi chất qua màng tế bào diễn ra nhanh → chuyển hoá mạnh → sinh trưởng, sinh sản nhanh.
Số liệu minh hoạ: Tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp $1\,000$ lần đậu tương và $100\,000$ lần trâu bò.
Sinh sản: $1$ tế bào E. coli ở điều kiện tối ưu phân chia mỗi $20$ phút → sau $24$ giờ có thể tạo $\approx 4{,}7 \times 10^{21}$ tế bào.
Kích thước nhỏ → S/V lớn → trao đổi chất CỰC NHANH
💡 Số lượng: Vi khuẩn là nhóm có số lượng lớn nhất, chiếm khoảng $1/2$ sinh khối trên Trái Đất. Số lượng VSV sống trên cơ thể mỗi người cao gấp hàng chục lần số tế bào của toàn bộ cơ thể.
2
Phân loại các nhóm vi sinh vật
▼
Dựa vào thành phần cấu tạo, VSV được chia thành $2$ nhóm lớn:
🦠
• Vi khuẩn (Bacteria)
• Cổ khuẩn (Archaea)
VSV NHÂN SƠ
(Đa số VSV)• Vi khuẩn (Bacteria)
• Cổ khuẩn (Archaea)
🍄
• Tảo đơn bào
• Động vật nguyên sinh
• Nấm/tảo đa bào kích thước hiển vi
VSV NHÂN THỰC
• Nấm đơn bào (nấm men)• Tảo đơn bào
• Động vật nguyên sinh
• Nấm/tảo đa bào kích thước hiển vi
⚠ Archaea (Cổ khuẩn) ≠ Vi khuẩn:
Cả $2$ đều là nhân sơ, nhưng Archaea có họ hàng gần với sinh vật nhân thực hơn là với vi khuẩn. Nhiều loài Archaea là VSV cực đoan — sống được ở điều kiện rất khắc nghiệt:
Cả $2$ đều là nhân sơ, nhưng Archaea có họ hàng gần với sinh vật nhân thực hơn là với vi khuẩn. Nhiều loài Archaea là VSV cực đoan — sống được ở điều kiện rất khắc nghiệt:
- Đáy biển sâu, áp suất gấp $1\,200$ lần khí quyển.
- Nồng độ muối gấp $10$ lần nước biển.
- Phóng xạ cao, nhiệt độ rất thấp/cao,…
3
Các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật
▼
VSV có nhiều kiểu dinh dưỡng hơn so với thực vật và động vật. Phân loại dựa trên $2$ tiêu chí:
- Nguồn năng lượng → "Quang" (ánh sáng) hoặc "Hoá" (chất hoá học).
- Nguồn carbon → "tự dưỡng" ($CO_2$) hoặc "dị dưỡng" (chất hữu cơ).
CÔNG THỨC GỌI TÊN
[Nguồn năng lượng] + [Nguồn carbon]
Quang/Hoá + tự dưỡng/dị dưỡng
Quang/Hoá + tự dưỡng/dị dưỡng
QUANG TỰ DƯỠNGNL: ánh sáng · C: $CO_2$
Đại diện: vi khuẩn lam, trùng roi, tảo
Đại diện: vi khuẩn lam, trùng roi, tảo
HOÁ TỰ DƯỠNGNL: chất vô cơ ($H_2S, NH_3, Fe^{2+}$) · C: $CO_2$
Đại diện: VK nitrate hoá, VK oxy hoá hydrogen
Đại diện: VK nitrate hoá, VK oxy hoá hydrogen
QUANG DỊ DƯỠNGNL: ánh sáng · C: chất hữu cơ
Đại diện: VK không lưu huỳnh màu lục, màu tía
Đại diện: VK không lưu huỳnh màu lục, màu tía
HOÁ DỊ DƯỠNGNL: chất hữu cơ · C: chất hữu cơ
Đại diện: nhiều vi khuẩn, nấm, ĐV nguyên sinh
Đại diện: nhiều vi khuẩn, nấm, ĐV nguyên sinh
▸ So sánh với thực vật & động vật
| Nhóm sinh vật | Kiểu dinh dưỡng |
|---|---|
| Thực vật | Chỉ có quang tự dưỡng |
| Động vật | Chỉ có hoá dị dưỡng |
| Vi sinh vật | Có cả $4$ kiểu — thêm quang dị dưỡng & hoá tự dưỡng |
💡 Vì sao VSV phân bố rộng hơn? Chủ yếu do VSV có nhiều kiểu dinh dưỡng khác nhau → thích nghi với nhiều loại môi trường, kể cả điều kiện khắc nghiệt. Thêm vào đó, khả năng trao đổi chất mạnh và sinh trưởng nhanh giúp chúng nhanh chóng chiếm lĩnh môi trường mới.
4
Phương pháp quan sát & Nhuộm Gram
▼
Do kích thước nhỏ bé, để quan sát VSV phải làm tiêu bản rồi soi dưới kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử.
▸ Các phương pháp làm tiêu bản
| Phương pháp | Đặc điểm & mục đích |
|---|---|
| Soi tươi | Đơn giản, nhanh. Dùng lam kính + lamen. Quan sát trạng thái sống và khả năng di động của vi khuẩn. |
| Nhuộm đơn | Dùng $1$ loại thuốc nhuộm (xanh methylene, tím kết tinh hoặc đỏ fuchsin). Tăng tương phản → quan sát rõ hình dạng, cách sắp xếp, hình thái. |
| Nhuộm Gram | Quan trọng nhất — định loại vi khuẩn và lựa chọn kháng sinh điều trị. Phát minh bởi Hans Christian Gram. |
▸ Quy trình NHUỘM GRAM ($4$ bước)
1Nhuộm tím kết tinh → cả Gr$^+$ và Gr$^-$ đều bắt màu tím.
2Nhuộm iodine → giữ màu tím cho cả $2$ nhóm.
3Rửa bằng ethyl alcohol $95\%$ → Gr$^+$ giữ màu tím, Gr$^-$ MẤT màu.
4Nhuộm fuchsin (đỏ) → Gr$^+$ vẫn TÍM, Gr$^-$ bắt màu ĐỎ.
🟣
• Lớp peptidoglycan DÀY
• Giữ chặt thuốc nhuộm tím
• Cồn KHÔNG rửa trôi
Gr$^+$ (DƯƠNG)
MÀU TÍM• Lớp peptidoglycan DÀY
• Giữ chặt thuốc nhuộm tím
• Cồn KHÔNG rửa trôi
🔴
• Lớp peptidoglycan MỎNG
• Thuốc tím dễ bị cồn rửa trôi
• Bắt màu fuchsin → đỏ
Gr$^-$ (ÂM)
MÀU ĐỎ• Lớp peptidoglycan MỎNG
• Thuốc tím dễ bị cồn rửa trôi
• Bắt màu fuchsin → đỏ
💡 Ứng dụng y học của nhuộm Gram: Bác sĩ dựa vào kết quả Gr$^+$ hay Gr$^-$ để lựa chọn kháng sinh phù hợp điều trị bệnh nhiễm khuẩn — vì $2$ nhóm này có cấu trúc thành tế bào khác nhau nên nhạy với các nhóm kháng sinh khác nhau.
5
Phân lập & Nuôi cấy vi sinh vật
▼
Mục đích: Nuôi cấy VSV ở dạng thuần khiết (không lẫn loài khác) để nghiên cứu.
▸ Quy trình phân lập & nuôi cấy
1Mẫu vật chứa vi khuẩn/vi nấm được pha loãng trong nước đã tiệt trùng.
2Phết dung dịch pha loãng lên bề mặt môi trường thạch đặc.
3Mỗi tế bào vi khuẩn phát triển tạo thành một khuẩn lạc riêng rẽ.
4Các tế bào từ một khuẩn lạc được nuôi cấy tiếp trong môi trường dinh dưỡng lỏng để nhân lên số lượng lớn.
KHUẨN LẠC LÀ GÌ?
Là tập hợp các tế bào được sinh ra từ $1$ tế bào ban đầu trên môi trường thạch, có thể quan sát được bằng mắt thường.
📘 Hiện tượng vòng vô khuẩn
Khi $2$ loài vi khuẩn cùng mọc trên một đĩa thạch, đôi khi xung quanh khuẩn lạc của một loài xuất hiện vùng trong suốt không có vi khuẩn → gọi là vòng vô khuẩn.
Giải thích: Loài vi khuẩn này tiết ra chất kháng sinh khuếch tán vào môi trường thạch → ức chế sinh trưởng của loài còn lại → loài kia không thể phát triển ở vùng giáp ranh → tạo vòng vô khuẩn.
Vòng vô khuẩn = bằng chứng vi khuẩn tiết kháng sinh
⚠ Bổ sung: Để định loại chính xác từng loài và mối quan hệ họ hàng, các nhà khoa học còn dùng phân tích hoá sinh và sinh học phân tử (phân tích DNA, RNA) — không chỉ dựa vào quan sát hình thái.
6
Xem đầy đủ lý thuyết & phương pháp giải bài tập
▼
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm sơ đồ tư duy, các dạng bài tập về kiểu dinh dưỡng VSV, nhuộm Gram và bảng sai lầm thường gặp, các em đọc bài viết bên dưới:
📚
Bài 20 — Sự đa dạng & phương pháp nghiên cứu vi sinh vật (Lý thuyết & phương pháp giải đầy đủ)
Khái niệm VSV, phân loại nhân sơ – nhân thực, $4$ kiểu dinh dưỡng, nhuộm Gram, phân lập & nuôi cấy — kèm sơ đồ tư duy & sai lầm thường gặp.
Xem ngay →
Khái niệm VSV, phân loại nhân sơ – nhân thực, $4$ kiểu dinh dưỡng, nhuộm Gram, phân lập & nuôi cấy — kèm sơ đồ tư duy & sai lầm thường gặp.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 25 câu bám sát SGK Sinh Học 10!
1
—
Điểm: 0/25
🦠
Cùng luyện Bài 20 – Đa dạng & phương pháp nghiên cứu vi sinh vật!
25 câu: 21 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 2 tự luận
🏆
Tuyệt vời!
0/25
💡 Gợi ý
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