Trao Đổi Chất, Sinh Trưởng & Sinh Sản Ở Vi Sinh Vật
Tổng hợp – Phân giải · Sinh trưởng quần thể · Yếu tố ảnh hưởng · Hình thức sinh sản
▸ A. Tổng hợp (đồng hoá)
Vi sinh vật dùng năng lượng ATP để ghép nối các phân tử nhỏ, đơn giản thành các phân tử hữu cơ phức tạp. VSV có thể tự tạo đủ 4 nhóm chất thiết yếu:
| Nhóm chất | Nguyên liệu | Sản phẩm tiêu biểu |
|---|---|---|
| Carbohydrate | Glucose (từ quang hợp / quang khử / hoá tổng hợp) | Tinh bột, cellulose (tảo lục), chitin (nấm), peptidoglycan (vi khuẩn) |
| Protein | Amino acid (từ phân giải đường + N hấp thụ) | Protein cấu trúc, enzyme |
| Lipid | Acid béo + Glycerol | Lipid màng, lipid dự trữ |
| Nucleic acid | Nucleotide (đường 5C + amino acid + phosphoric acid) | DNA, RNA |
▸ B. Phân giải (dị hoá)
Vi sinh vật dị dưỡng phân giải hợp chất hữu cơ từ môi trường để lấy nguyên liệu & năng lượng. Quá trình gồm 3 bước:
- Bước 1 — Phân giải ngoại bào: tiết enzyme ra ngoài tế bào → cắt chất hữu cơ phức tạp (protein, đường đa, lipid, nucleic acid) thành chất đơn giản (amino acid, đường đơn, acid béo + glycerol, nucleotide).
- Bước 2 — Hấp thụ: các chất đơn giản đi vào trong tế bào.
- Bước 3 — Phân giải nội bào: tiếp tục phân giải qua hô hấp hiếu khí, hô hấp kị khí hoặc lên men để giải phóng năng lượng ATP.
Thời gian thế hệ ($g$): khoảng thời gian để 1 tế bào phân chia hay quần thể tăng gấp đôi. Ở điều kiện lí tưởng, $g$ là hằng số đặc trưng cho từng loài.
| Vi khuẩn | Thời gian thế hệ ($g$) |
|---|---|
| $E.\,coli$ (tối ưu) | 20 phút |
| Vi khuẩn lao | 12 giờ |
• $N_0$: số tế bào ban đầu
• $n = t/g$: số lần phân chia
• $g$: thời gian thế hệ
▸ A. Nuôi cấy KHÔNG liên tục (môi trường kín – 4 pha)
▸ B. Nuôi cấy LIÊN TỤC
Bổ sung dinh dưỡng liên tục + loại bỏ chất thải & tế bào dư → mật độ vi sinh vật được duy trì ở mức tối ưu để cho năng suất sản phẩm cao nhất.
▸ A. Yếu tố vật lí
▸ B. Yếu tố hoá học
1) Chất dinh dưỡng: protein, carbohydrate, lipid, ion khoáng. Một số VSV còn cần nhân tố sinh trưởng (vitamin, một vài amino acid với lượng rất nhỏ):
- VSV khuyết dưỡng: KHÔNG tự tổng hợp được nhân tố sinh trưởng → phải lấy từ môi trường.
- VSV nguyên dưỡng: tự tổng hợp đủ nhân tố sinh trưởng.
2) Chất ức chế: ngăn cản hoặc tiêu diệt vi sinh vật. Cần phân biệt 3 cơ chế chính:
| Chất hoá học | Cơ chế | Ứng dụng |
|---|---|---|
| Phenol | Biến tính protein, phá huỷ màng | Khử trùng phòng thí nghiệm, bệnh viện |
| Cồn (ethanol 70–80%) | Biến tính protein, cản trở vận chuyển qua màng | Sát khuẩn da, dụng cụ y tế |
| Iodine, cloramin | Oxy hoá các thành phần tế bào | Sát khuẩn da; khử trùng nước máy, bể bơi |
| Kim loại nặng (Ag, Hg) | Bất hoạt protein | Diệt bào tử đang nảy mầm |
| Aldehyde (formaldehyde 2%) | Bất hoạt protein | Thanh trùng dụng cụ |
| Khí ethylene oxide | Oxy hoá thành phần tế bào | Khử trùng dụng cụ nhựa, kim loại |
| Kháng sinh | Diệt khuẩn có tính chọn lọc | Điều trị bệnh nhiễm khuẩn |
• Biến tính protein = phenol, cồn.
• Bất hoạt protein = kim loại nặng, aldehyde.
• Oxy hoá thành phần tế bào = iodine, cloramin, ethylene oxide.
▸ C. Kháng sinh – Lạm dụng & kháng kháng sinh
Kháng sinh ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn (ức chế tổng hợp thành tế bào, protein hoặc nucleic acid). Lạm dụng kháng sinh dẫn đến:
- Kháng kháng sinh: vi khuẩn dần chống lại thuốc, thậm chí đa kháng thuốc.
- Lây lan từ chăn nuôi: dùng kháng sinh kích thích tăng trưởng → tạo VK kháng thuốc trên vật nuôi → có thể truyền sang người.
Vi sinh vật nhân sơ (vi khuẩn) và nhân thực (nấm, động vật nguyên sinh) đều có 3 hình thức sinh sản:
Khi gặp điều kiện khắc nghiệt, vi khuẩn $\text{Bacillus}$, $\text{Clostridium}$ tạo nội bào tử bên trong tế bào – có lớp vỏ dày chứa calcium dipicolinate, giúp sống tiềm sinh qua giai đoạn bất lợi.
⇒ Đây chỉ là cách thức chống chịu, KHÔNG phải hình thức sinh sản. Chỉ ngoại bào tử mới là bào tử sinh sản.
| So sánh | Phân đôi | Nảy chồi |
|---|---|---|
| Số con từ 1 mẹ | 2 (chính mẹ chia làm hai) | Nhiều (mẹ liên tục mọc chồi) |
| Kích thước con | Bằng nhau | Con nhỏ hơn mẹ ban đầu |
| Đại diện | Hầu hết VK, trùng amip, trùng roi, trùng giày | VK quang dưỡng tía, nấm men |
Để xem lý thuyết đầy đủ với các dạng bài tập tính toán mở rộng (số tế bào sau $n$ lần phân chia, xác định pha sinh trưởng, phân biệt cơ chế tác động của các chất ức chế…) cùng sơ đồ tư duy và bảng sai lầm thường gặp, hãy đọc bài viết bên dưới:
Tổng hợp – phân giải, công thức tính số tế bào, 4 pha sinh trưởng, các yếu tố ảnh hưởng và 3 hình thức sinh sản — kèm sơ đồ tư duy và 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 chương trình SGK Sinh Học 10!
Cùng luyện Bài 21 – Trao đổi chất, sinh trưởng & sinh sản ở vi sinh vật!
25 câu: 20 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
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