Sinh học 10 Cánh diều Bài 18: Sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật

a. Khái niệm về sinh trưởng của vi sinh vật

Vì sinh vật có kích thước rất nhỏ; chúng ta không quan sát được sự sinh trưởng và phát triển của từng cá thể bằng mắt thường. Do vậy, sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật thường được mô tả bằng sự sinh trưởng của một quần thể vi sinh vật.

Sinh trưởng của vi sinh vật là sự tăng lên về số lượng tế bảo của quần thể vi sinh vật thông qua quá trình sinh sản

Hình 18.2. Quá trình hình thành và phát triển khuẩn lạc nấm Phytophthora sojae gây bệnh chết nhanh cho cây đậu tương

(Nguồn: Dorrance, A E. et al, 2007. The Plant Health Instructor. DOI: 10.1094/PHI-1-2007-0830-07)

b. Các pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn

Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn được nuôi trong môi trường mà các chất dinh dưỡng không được bổ sung thêm đồng thời không rút bớt sản phẩm và chất thải trong suốt quá trình nuôi (hệ kin) diễn ra theo 4 pha (hình 18.3 và bảng 18.1).

Bảng 18.1. Các pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn

Hình 18.3. Các pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn

a. Sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ

Phân đôi

Phần lớn các vi sinh vật nhân sơ sinh sản vô tính bằng phân đôi theo hình thức phân bào không có thoi vô sắc (trực phân). Nhiễm sắc thể mạch vòng của chúng bám vào cấu trúc gấp nếp trên màng sinh chất (gọi là mesosome) làm điểm tựa để nhân đối và phân chia về hai tế bào con (hình 18.4). Tế bảo kéo dài, thành và màng tế bảo chất thắt lại, hinh thành vách ngăn để phân chia tế bào chất và chất nhân về hai tế bảo mới.

Hình 18.4. Sơ đồ quá trình phân đội của vi khuẩn

Nảy chồi

Nảy chồi (hình 18.5) là kiểu sinh sản vô tính có ở một số vi khuẩn (ví dụ vi khuẩn màu tía Rhodomicrobium vannielhi). Trong quá trình này chổi, màng tế bào phát triển về một phía hình thành ống rỗng. Sau khi chất di truyền nhân đôi, một phần tế bào chất và chất di truyền chuyển dịch vào phần cuối của ông rỗng làm phinh to ông rỗng, hình thành chổi, tạo nên tế bào con

Hình 18.5. Này chồi ở vi khuẩn Rhodonicrobin vamelli

(Nguồn: Shimkets, L. J. (2013). Prokaryotic Life Cycles. The Prokaryotes, 317-336. DOI:10.1007/978-3-642 30123-0 54)

Hình thành bảo tử

Xạ khuẩn (nhóm vi khuẩn Gram (+) đặc biệt có tể bào dạng sợi) sinh sản vô tính bằng cách phân cắt ở đầu các sợi khi sinh (sợi phát triển trong không khi) để hình thành chuỗi bảo tử (hình 18.6). Các bào tử có thể đứt ra, phân tán trong môi trường, khi gặp điều kiện thuận lợi, chúng nảy mầm và phát triển thành cơ thể mới

Hình 18.6. Sự hình thành bào tử vô tính ở xạ khuẩn Streptomyces

coelicolor (Nguon: Shimkets, L. J. (2013). Prokaryotic Life Cycles. The Prokaryotes, 317-336. DOI:10.1007/978-3-642-30123-0 54)

b. Sinh sản ở vi sinh vật nhân thực

Vi sinh vật nhân thực có hình thức sinh sản vô tính (nảy chổi, phân đôi hoặc hình thành bào từ vô tính) và sinh sản hữu tính (hình thành bào tử túi, bảo tử tiếp hợp, ... )

Phân đôi và nảy chồi

Phân đôi và nảy chồi là hình thức sinh sản vô tính của vi sinh vật nhân thực. Chúng thực hiện theo kiểu phân bào có thoi vô sắc.

Hình 18.7. Quá trình nảy chồi ở nấm men rượu Saccharomyces cerevisiae

Sinh sản bằng bảo tử vô tính

Hình thành bào tử vô tính là kiểu sinh sản vô tính của nhiều nấm sợi. Bào tử được hình thành từ các sợi nấm sinh dưỡng, không có sự kết hợp của các giao tử đực và cái. Các nấm mốc thuộc chi Aspergillus và chi Penicillium hình thành bào tử đính dạng hở trên sợi khí sinh Nấm mốc chỉ Mucor hinh thành bảo tử đính dạng kín trên sợi khí sinh

Hình 18.8. Sinh sản vô tính bằng bảo từ đỉnh của một số nhóm nấm mốc

Sinh sản bằng bảo tử hữu tính

Sinh sản hữu tính có sự kết hợp của các báo tử khác giới chỉ xảy ra ở các vi sinh vật nhân thực, có hình thức phân bảo giảm phân. Một số hình thức sinh sản hữu tính bằng bào tử thưởng thấy là: bao tử túi, bảo tử đảm, bảo tử tiếp hợp và bảo tử động (còn gọi là bảo tử noãn).

Hình 18.9. Sinh sản hữu tính của một số vi sinh vật

a. Các yếu tố hoá học

Nguồn dinh dưỡng

- Tế bào của hầu hết các vi sinh vật hấp thụ dinh dưỡng từ môi trưởng. Do vậy, dinh dưỡng và các chất hoá học trong môi trưởng có ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng của vi sinh vật. Thiếu hụt dinh dưỡng dẫn đến vi sinh vật sinh trưởng chậm hoặc ngừng sinh trưởng. Các nguyên tổ đại lượng C, HON S, P. Na, K, Ca,... là nguồn dinh dưỡng chủ yếu giúp vi sinh vật tổng hợp nên các chất tham gia cấu tạo và các hoạt động sống của tế bảo. Các nguyên tố vi lượng (Fe, Zn, Cu,... ) được vi sinh vật sử dụng với lượng nhỏ, chúng là thành phần quan trọng của nhiều enzyme, các vitamin

Các chất hoá học khác

- Sự thay đổi pH (thay đổi nồng độ ion H⁺) của môi trường dinh dưỡng cũng ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật. Mỗi vi sinh vật chỉ có thể sinh trưởng trong khoảng pH thích hợp (hình 18.11). Đa số vi khuẩn và nguyên sinh vật phát triển tốt trong môi trường trung tỉnh (nhóm ưa trung tính), nhiều loại nam sinh trưởng tốt trong môi trường acid (nhóm ưa acid), một số nhóm vi sinh vật sống trong các hồ nước mặn có độ pH cao (nhóm ưa kiềm).

Hình 18.11. Tốc độ sinh trưởng của các nhóm vi sinh vật ở điều kiện pH khác nhau

- Một số chất hoá học như các kim loại nặng, các hợp chất phenol, các chất oxi hoá mạnh, alcohol,.. có thể ức chế sinh trưởng của vi sinh vật. Chúng có thể gãy biển tỉnh và làm bất hoạt protein, phá huỷ cấu trúc màng sinh chất,... Do vậy, một số chất này thường được dùng để diệt khuẩn

b. Các yếu tố vật lí

- Các yếu tố vật lí trong môi trường sống của vi sinh vật như nhiệt độ, độ ẩm hoặc các bức xạ điện tử (tia UV, tia X,... ) có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật thông qua việc ảnh hưởng tới các phân tử sinh học trong tế bào vi sinh vật.

- Mỗi vi sinh vật chỉ có thể sinh trưởng được trong dải nhiệt độ thích hợp (hình 18,12). Hầu hết các vi sinh vật sinh trưởng tốt ở nhiệt độ thưởng (20 – 45 °C), chủng thuộc nhóm tra ẩm. Các vi sinh vật sống ở các khu vực gần Bắc hoặc Nam cực, có thể sinh trưởng được ở nhiệt độ gần 0 °C (nhóm ưa lạnh). Nhóm vi sinh vật ưa nhiệt và ưa nhiệt cao được tìm thấy tại nơi có suối nước nóng phun trào dưới đáy biển.

Hình 18.12. Tốc độ sinh trưởng của các nhóm vi sinh vật ở điều kiện nhiệt độ khác nhau

- Hầu hết các vi sinh vật thích ứng sinh trưởng ở điều kiện áp suất thường. Trong khi đó, các nhóm vi sinh vật ưa áp suất cao, ưa áp suất thấp,... được tìm thấy ở các điều kiện sống có áp suất khác nhau (ví dụ dưới đáy biển sâu hay trên núi cao). Phần lớn vi sinh vật thích ứng sinh trưởng ở độ ẩm trên 90%. Một số ít các vi sinh vật như xạ khuẩn, nấm sợi có khả năng sinh trưởng ở độ ẩm thấp dưới 90 %.

c. Các yếu tố sinh học

- Người ta thường bảo quản thịt, cá, trứng trong dung dịch muối đậm đặc hoặc ướp với muối hạt. Vì sao cách này giúp gia tăng thời gian bảo quản thực phẩm?

- Sinh trưởng của vi sinh vật còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố sinh học từ các vi sinh vật, thực vật và động vật sống trong cùng môi trường với chúng. Một số sinh vật có khả năng sinh các chất kích thích các nhóm vi sinh vật khác nhau sinh trưởng (ví dụ: một số thực vật tiết các chất hữu cơ đặc thủ qua rễ, kích thích sự phát triển của khu hệ vi sinh vật vùng rễ). Trong cùng một môi trường sống, nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng sinh các chất ức chế như kháng sinh, bacteriocin,... để ức chế sinh trưởng của các vi sinh vật xung quanh

d. Thuốc kháng sinh

Thuốc kháng sinh là chế phẩm có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế đặc hiệu sự sinh trưởng của một hoặc một vài nhóm vi sinh vật. Thuốc kháng sinh được dùng điều trị các bệnh nhiễm trùng ở người, động vật và thực vật. Tuy nhiên, việc lạm dụng thuốc kháng sinh gây hiện tượng nhờn thuốc (kháng kháng sinh) nhanh chóng ở nhiều vi sinh vật gây bệnh, làm cho việc tiếp tục sử dụng kháng sinh đó để điều trị bệnh không còn hiệu quả.

Bài 1.

Hình 18.1 là ảnh chụp lát bánh mì bị mốc. Vì sao lát bánh mì bị mốc lại lan rộng theo thời gian?

Hình 18.1. Lát bánh mì bị mốc

Phương pháp giải:

Bánh mì là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc. Nấm mốc dùng bánh mì làm nguồn dinh dưỡng cung cấp cho sự phát triển và sinh sản.

Lời giải chi tiết:

Bánh mì bị mốc do nấm mốc sử dụng bánh mì là nguồn dinh dưỡng cho chúng phát triển. Vết mốc lan rộng vì theo thời gian chúng sẽ càng phát triển rộng đến các vùng khác, tạo thành tập đoàn gồm nhiều sợi mốc.

Bài 2.

Số lượng tế bào của một quần thể vi khuẩn trong tự nhiên có tăng mãi không? Vì sao?

Phương pháp giải:

- Nếu môi trường không được cung cấp dinh dưỡng thường xuyên, quần thể vi khuẩn sẽ giảm dần khi dinh dưỡng dần cạn kiệt.

Lời giải chi tiết:

- Trong tự nhiên, dinh dưỡng cho các quần thể vi khuẩn gần như là vô hạn, nên số lượng tế bào của một quần thể vi khuẩn sẽ tăng liên tục.

Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:

- Nêu được khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật.

- Trình bày được đặc điểm của các pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn,

- Phân biệt được các hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ và vi sinh vật nhân thực

- Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật.

- Trình bày được ý nghĩa của việc sử dụng thuốc kháng sinh để ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và tác hại của việc lạm dụng thuốc kháng sinh trong chữa bệnh cho người và động 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 Cánh diều Bài 18 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Khi nói về ảnh hưởng của các yếu tố lí học đến sự sinh trưởng của vi sinh vật, nhận định nào sau đây không đúng về việc bảo quản lương thực, thực phẩm?

  • A. Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật thông qua việc ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng sinh hóa trong tế bào. Vì vậy, có thể bảo quản thức ăn tương đối lâu trong tủ lạnh
  • B. Sự chênh lệch nồng độ của một chất giữa hai bên màng sinh chất gây nên một áp suất thẩm thấu. Vì vậy, chúng ta thường có thói quen rửa rau bằng nước muối pha loãng
  • C. Độ pH ảnh hưởng đến tính thấm qua màng, hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào, hoạt tính enzim… Vậy nên, trong sữa chua, hầu như không có vi sinh vật gây bệnh
  • D. Hàm lượng nước trong môi trường ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng của vi sinh vật. Thức ăn chứa nhiều nước sẽ không bị nhiễm khuẩn, vậy nên cần cung cấp và tạo độ ẩm thích hợp cho việc bảo quản thức ăn.

• Câu 2:

  Trong nuôi cấy vi khuẩn liên tục, để không xảy ra pha suy vong thì phải?

  • A. bổ sung liên tục chất dinh dưỡng mới.
  • B. lấy ra liên tục dịch nuôi cấy.
  • C. bổ xung thêm chất dinh dưỡng mới, rút bỏ chất thải và lấy ra một lượng dịch nuôi cấy tương đương.
  • D. không bổ xung thêm chất dinh dưỡng mới, cũng không rút bỏ chất thải và lấy ra một lượng dịch nuôi cấy tương đương.

• Câu 3:

  Xác định: Nguyên tắc của phương pháp nuôi cấy không liên tục là gì?

  • A. Chất dinh dưỡng được bổ sung liên tục, sinh khối được lấy ra một lần.
  • B. Chất dinh dưỡng được bổ sung một lần, không được lấy đi các sản phẩm chuyển hóa vật chất.
  • C. Chất dinh dưỡng được bổ sung một lần, sinh khối được lấy ra liên tục.
  • D. Chất dinh dưỡng được bổ sung liên tục, đồng thời sinh khối được lấy ra một lượng tương đương.

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 Cánh diều Bài 18 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 109 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng trang 109 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng 1 trang 110 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng 2 trang 110 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng 3 trang 110 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Vận dụng 1 trang 110 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Vận dụng 2 trang 110 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng 1 trang 111 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng 2 trang 111 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Luyện tập trang 111 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng trang 112 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Luyện tập trang 112 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Luyện tập 1 trang 113 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Luyện tập 2 trang 113 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng trang 113 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng 1 trang 114 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Vận dụng trang 114 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng trang 114 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Vận dụng 1 trang 115 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Hình thành kiến thức, kĩ năng trang 115 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Vận dụng 2 trang 115 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

Vận dụng 3 trang 115 SGK Sinh học 10 Cánh diều - CD

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!