Giải bài tập Sinh học lớp 10 Bài 20: Dự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Mở đầu trang 116 Sinh học 10: 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?

Trả lời:

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

- Với kích thước vô cùng nhỏ bé như vậy “thức ăn” của vi sinh vật rất đa dạng, để tồn tại chúng cần có nguồn năng lượng và nguồn carbon. Dựa vào nguồn năng lượng và nguồn carbon mà chúng sử dụng chia ra 4 hình thức dinh dưỡng : Quang tự dưỡng, hóa tự dưỡng, quang dị dưỡng và hóa dị dưỡng.

- Một số phương pháp để nghiên cứu vi sinh vật như: quan sát bằng kính hiển vi, phân lập và nuôi cấy, phân tích hóa sinh, phân tích di truyền,…

Dừng lại và suy ngẫm (trang 118)

Câu hỏi 1 trang 118 Sinh học 10: Vi sinh vật là gì? Quan sát hình 20.1, kể tên các nhóm vi sinh vật.

Trả lời:

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

• Các nhóm vi sinh vật (VSV):

- VSV nhân thực:

+ Nấm đơn bào, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh.

+ Vi nấm, vi tảo, động vật đa bào kích thước hiển vi.

- VSV nhân sơ: Archaea và vi khuẩn.

Câu hỏi 2 trang 118 Sinh học 10: 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.

Trả lời:

Vì vi sinh vật có kích thước nhỏ → tỉ lệ S/V (diện tích bề mặt cơ thể/thể tích cơ thể) lớn → trao đổi chất với môi trường diễn ra nhanh → có tốc độ chuyển hóa vật chất và năng lượng nhanh; sinh trưởng, sinh sản nhanh hơn so với thực vật và động vật có kích thước lớn.

Dừng lại và suy ngẫm (trang 118)

Câu hỏi 1 trang 118 Sinh học 10: 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?

Trả lời:

• Dựa vào nhu cầu về nguồn năng lượng và nguồn cacbon của vi sinh vật để phân thành các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật. Ở sinh vật có 4 kiểu dinh dưỡng:

- Quang tự dưỡng: Nguồn năng lượng là ánh sáng, nguồn carbon là CO₂, nhóm này gồm vi khuẩn lam, tảo đơn bào, vi khuẩn lưu huỳnh màu tía và màu lục.

- Quang dị dưỡng: Nguồn năng lượng là ánh sáng, nguồn carbon là chất hữu cơ, nhóm này gồm vi khuẩn không chứa lưu huỳnh màu lục và màu tía.

- Hóa tự dưỡng: Nguồn năng lượng là chất hóa học vô cơ, nguồn carbon là CO₂, nhóm này gồm một số vi khuẩn và Archaea (vi khuẩn nitrate hóa, vi khuẩn oxy hóa hydrogen,...).

- Hóa dị dưỡng: Nguồn năng lượng là chất hóa học hữu cơ, nguồn carbon là chất hữu cơ, nhóm này gồm nhiều vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh.

• So với thực vật có hình thức dinh dưỡng là quang tự dưỡng và động vật có hình thức dinh dưỡng là hóa dị dưỡng thì VSV có thêm những kiểu dinh dưỡng: quang dị dưỡng và hóa tự dưỡng.

Câu hỏi 2 trang 118 Sinh học 10: 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.

Trả lời:

VSV có phạm vi phân bố rộng hơn rất nhiều so với những nhóm sinh vật khác nhờ đặc điểm có kích thước nhỏ, cấu tạo đơn giản nên tốc độ chuyển hóa vật chất và năng lượng nhanh, sinh trưởng, sinh sản nhanh và phân bố rộng.

Dừng lại và suy ngẫm (trang 121)

Câu hỏi 1 trang 121 Sinh học 10: Làm thế nào có thể phân loại được các vi sinh vật trong khi chúng ta không nhìn thấy chúng bằng mắt thường?

Trả lời:

- Do VSV có kích thước rất nhỏ bé nên để quan sát và có thể phân loại được chúng người ta phải làm tiêu bản các tế bào VSV rồi soi dưới kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử có độ phóng đại và phân giải cao.

- Ngoài ra để phân loại, nghiên cứu cụ thể các loại VSV, các nhà khoa học sử dụng thêm phương pháp phân lập và nuôi cấy VSV.

- Để xác định chính xác từng loài và mối quan hệ giữa chúng, thường sử dụng phương pháp phân tích hóa sinh hay sinh học phân tử (phân tích DNA, RNA).

Câu hỏi 2 trang 121 Sinh học 10: 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.

Trả lời:

Vi khuẩn bắt màu Gram âm hay Gram dương do sự khác nhau về thành phần, cấu trúc thành tế bào của vi khuẩn :

- Vi khuẩn Gram dương có lớp peptidoglycan dày, nhiều acid teichoic, chúng không bị ảnh hưởng bởi sự tẩy màu bằng cồn nên vẫn giữ nguyên được màu tím ban đầu nếu vách tế bào không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như tuổi, tác dụng của kháng sinh,...

- Vi khuẩn Gram âm có một lớp peptidoglycan mỏng gắn với lớp phospholipid kép, xen kẽ các protein ở màng ngoài, lớp màng này dễ bị phá hủy bởi cồn khi tẩy màu, do đó phức hợp tinh thể tím gentian - iod không bền, bị tẩy màu và màu được thay bởi các thuốc nhuộm khác.

Luyện tập và vận dụng (trang 121)

Câu 1 trang 121 Sinh học 10: 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?

Trả lời:

Vi khuẩn này không sử dụng ánh sáng và sử dụng amino acid loại methionine làm chất dinh dưỡng hữu cơ nên có hình thức dinh dưỡng là hóa dị dưỡng.

Câu 2 trang 121 Sinh học 10: 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.

Trả lời:

Trong môi trường có chất kháng sinh:

- Vi khuẩn mọc tạo đường ziczac → vi khuẩn phát triển được trong môi trường nuôi cấy → vi khuẩn này có khả năng kháng kháng sinh.

- Vi khuẩn mọc tạo khuẩn lạc to và trắng nhưng lại xuất hiện một vòng vô khuẩn xung quanh chứng tỏ vi khuẩn này nhạy cảm với loại kháng sinh có trong môi trường (đường kính của vòng vô khuẩn càng lớn thì vi khuẩn càng nhạy cảm với kháng sinh thử nghiệm).

Câu 3 trang 121 Sinh học 10: 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?  

Trả lời:

Ở một bệnh nhân bị nhiễm trùng, các nhà vi sinh sẽ tiến hành lấy các mẫu bệnh phẩm ở những thành phần được nghĩ là nơi mà vi khuẩn gây nên tình trạng nhiễm trùng sinh sống. Các mẫu bệnh phẩm thường là máu, nước tiểu, đờm và các loại dịch như mũi, hầu họng, não tủy,… Sau đó, các mẫu bệnh phẩm này được cấy trên những môi trường để vi khuẩn phát triển. Từ đó, vi khuẩn gây bệnh sẽ được phân lập trên môi trường nuôi cấy thích hợp để làm kháng sinh đồ.

→ Căn cứ vào đó nếu một bệnh nân bị nhiễm khuẩn phổi, bác sĩ sẽ chỉ định làm xét nghiệm hóa sinh và kháng sinh đồ để xác định chính xác nguyên nhân gây bệnh, sau đó sẽ đưa ra đơn thuốc chính xác giúp người này mau khỏi bệnh.