Giáo án Chuyên đề môn Sinh học Lớp 10 - Vi sinh vật
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo án Chuyên đề môn Sinh học Lớp 10 - Vi sinh vật", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo án Chuyên đề môn Sinh học Lớp 10 - Vi sinh vật
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT I. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VI SINH VẬT 1. Khái niệm : VSV gồm nhiều nhóm phân loại khác nhau, là những cơ thể đơn bào hay tập hợp đơn bào, có kích thước hiển vi. 2. Đặc tính chung - Kích thước vô cùng nhỏ bé và cấu tạo rất đơn giản - Có khả năng hấp thụ nhiều, chuyển hóa nhanh, sinh tổng hợp mạnh mẽ các chất có hoạt tính sinh học. ( TB nhỏ, tỷ lệ S/V lớn-> Bề mặt TĐC lớn ->sự TĐC với MT hiệu quả hơn. . 1cm3 VK có S = 6m2. . 1kg nấm men phân giải được 1000kg đường/ngày có nghĩa là trong 1h có thể phân giải lượng thức ăn gấp 110 lần khối lượng cơ thể.) - Có khả năng sinh trưởng nhanh và phát triển mạnh. - Phân bố rất rộng rãi nhờ khả năng thích ứng với nhiều điều kiện khác nhau của MT ( Bào tử nhiều Vk chịu được 10% AgCl trong 2h, trong phênol 5% /15 ngày.) - Dễ phát sinh biến dị: • Tần số biến dị ở vi sinh vật là 10-5 –> 10-10 • Biến dị thường gặp là đột biến gen ( Vật chất di truyền đơn giản, gen đơn bội nên khi đột biến sẽ được biểu hiện ngay...) - Đa dạng về chủng loại ( ĐV có 1,5 triệu loài, TV có 0,5 triệu loài, VSV có 100 000 loài (1/10 con số thực trong tư nhiên) Trong ruột người có 100 - 400 loại VSV, chiếm 1/3 khối lượng phân khô của người. Hàng năm bổ sung thêm 1500 loài mới.) 3. Phương pháp nuôi cấy VSV: a. Cơ sở: tạo các chủng VSV thần khiết b. Phương pháp: - Pha loãng mẫu trong nước vô trùng - Cấy dung dịch lên môi trường đặc ở nhiệt độ thích hợp tạo khuẩn lạc - Cấy từ khuẩn lạc sang môi trường mới tạo chủng VSV thần khiết c. Cần phân biệt được MT tự nhiên và MT nuôi cấy của VSV - VSV phân bố rất rộng rãi trong đất, nước, đáy đại dương, trên cơ thể người, động vật, thực vật, Các yếu tố trên được gọi là MT tự nhiên (nơi cung cấp các chất cần thiết cho sự ST và PT) của VSV - MT nuôi cấy VSV: do con người chủ động tạo ra để nuôi cấy các VSV trong phòng thí nghiệm. Dựa vào nguồn gốc của nguyên liệu chia 3 loại: + MT tự nhiên: Chứa các chất tự nhiên như sữa, thịt , trứng, huyết thanh, máu, với số lượng và thành phần không xác định + MT tổng hợp: Đã biết thành phần hóa học và số lượng của các chất có trong MT: [ VD: (NH4)PO4-1,5; KH2PO4-1,0; MgSO4-0,2; CaCl2-0,1; NaCl – 5,0 ( g/l) ] + MT bán tổng hợp: chứa 1 số chất tự nhiên và một số chất hóa học đã biết rõ thành phầnvà số lượng Vậy không khí có được coi là MT tự nhiên của VSV không? 1 - Cầu khuẩn phân cắt theo nhiều mặt phẳng ngẫu nhiên được 1 đám Tb như chùm nho gọi là tụ cầu ( Straphylococcus). - Nếu 2 Tb luôn dính với nhau gọi là song cầu khuẩn. * Hình que (trực khuẩn) * Hình xoắn: - phẩy khuẩn - Xoắn khuẩn (xoắn dài thành sợi cứng nhắc) và xoắn thể ( xoắn dài thành sợi mềm mại) b. Cấu trúc: * Thể nhân: - Vật chất di truyền không được ngăn cách với tế bào chất do chưa có màng nhân. - Chứa ADN là NST duy nhất khép kín và xoắn lại tạo nhiều vòng chứa thông tin di truyền cho mọi chức năng của tế bào. * Tế bào chất: có các phân tử cần thiết cho Tb như prôtêin, lipit, cacbohiđat, các ion, plasmit, ribôxôm và các hạt dự trữ (thể vùi) - Ribôxôm: + Cấu tạo từ rARN và prôtêin + là thể 70S gồm: tiểu đơn vị 50S gồm các loại rARN 5S và 23S. tiểu đơn vị 30S gồm rARN 16S. => dựa vào sự khác biệt trình tự nuclêôtit của rARN 16S để xác định tên một loài vi khuẩn. Ribôxôm của VK gây bệnh khác ribôxôm của người, vì thế nếu một chất kháng sinh tác động vào ribôxôm của VK để ngăn cản tổng hợp prôtêin thì không gây hại cho người. + Chức năng: nơi tổng hợp prôtêin. - Thể vùi: + Hình thành trong quá trình sinh trưởng đặc biệt khi môi trường giàu chất dinh dưỡng + Chức năng: (+) dự trữ chất dinh dưỡng và làm giảm áp suất thẩm thấu bằng cách buộc các phân tử lại dưới dạng hạt VD hạt volutin cung cấp phôtphat; thể vùi glicogen, tinh bột dùng để dự trữ năng lượng; hạt chứa lưu huỳnh.... (+) Chứa các tinh thể diệt côn trùng VD ở vi khuẩn Bacillus thuringiensis (+) Định hướng từ trường trái đất VD hạt Magnetoxom hoặc hạt từ (Fe3O4) ở 1 số vi khuẩn.Tìm thấy ở cả trong Tb của các động vật di cư. (+) Giúp vi khuẩn trôi nổi VD: thể vùi dạng không bào khí ở vi khuẩn lam, vi khuẩn quang hợp màu tía, màu lục. - Plasmit: + ADN kép, dạng vòng, có khả năng sao chép độc lập với ADN nhiễm sắc thể. + Chứa thông tin cho một đặc điểm nào đó của tế bào, không thật là thiết yếu đối với tế bào. VD: chứa các gen kháng lại kháng sinh + Có khả năng được truyền từ tế bào này sang tế bào khác => lan truyền tính chất mà các gen của nó mã hoá trong một quần thể. + Được dùng làm vectơ trong kỹ thuật chuyển gen. * Màng sinh chất: - Cấu trúc: + khảm động tương tự màng sinh chất tế bào nhân thực + Khác: có tỉ lệ prôtêin cao hơn màng sinh chất của tế bào nhân thực do thực hiện nhiều chức năng khác nhau vẫn được thực hiện trên màng bào quan của sinh vật nhân thực VD: chức năng vận chuyển điện tử trong hô hấp, quang hợp... Các phân tử làm ổn định (bền) cấu trúc màng là hopanoit - Chức năng : + Giống màng sinh chất của sinh vật nhân thực, đó là: 3 Màng ngoài còn có thể có 1 số loại prôtein: prôtein cơ chất: vd porin (protein lỗ)ở E. coli, protein màng ngoài có năng lực vận chuyển chuyên biệt các phân tử lớn và lipoprotein : liên kết giữa lớp peptiđôglican bên trong với màng ngoài So sánh thành tế bào vk G+ và G- Vi khuẩn Gram dương Vi khuẩn Gram âm Lớp peptiđôglican dày-> thành Tb khoẻ hơn Lớp peptiđôglican mỏng Có axit teichôic không không có có thêm một lớp màng ngoài là lipôpôlisaccarit (LPS) chính là nội độc tố của vi khuẩn. có khoang chu chất không rõ rệt có khoang chu chất rõ rệt từ 1-71 nm Khi nhuôm bằng phương pháp Gram có màu khômg màu sau đó bắt màu đỏ của thuốc tím nhuộm bổ sung. đại diện: tụ cầu khuẩn, liên cầu khuẩn, trực vi khuẩn E.coli, lậu cầu khuẩn... khuẩn, xã khuẩn... - Chức năng : + Thành tế bào giúp duy trì hình thái của tế bào + Hỗ trợ sự chuyển động của tiên mao + Giúp tế bào đề kháng với áp suất thẩm thấu, hỗ trợ quá trình phân cắt tế bào + Cản trở sự xâm nhập của một số chất có phân tử lớn + Liên quan đến tính kháng nguyên , tính gây bệnh, tính mẫn cảm với Thực khuẩn thể * Các cấu trúc bên ngoài thành tế bào - Màng nhầy: + Có ở 1 số vi khuẩn + Thành phần chủ yếu là nước , polysaccarid, ngoài ra cũng có polypeptid và protein. + Chức năng chính: bảo vệ Ngoài ra còn có chức năng: (+) Cung cấp chất dinh dưỡng cho vi khuẩn khi thiếu thức ăn (+) Là nơi tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất (dextran, xantan...) (+ ) Giúp vi khuẩn bám vào giá thể - Roi: + thành phần cấu tạo là prôtêin + Giúp vi khuẩn di chuyển - Lông: + Cấu tạo bằng prôtêin + Có chức năng như các thụ thể : tiếp nhận virut, tham gia vào quá trình tiếp hợp + Giúp vi khuẩn bám vào bề mặt tế bào chủ c. Hoạt động sống và sinh sản * Sinh sản: - Phân đôi (là hình thức sinh sản phổ biến ở vi khuẩn) + ADN vào mêzôxôm trên màng sinh chất làm điểm tựa nhân đôi. + TB dài ra, sự phân chia tiến hành ở giữa hai vị trí gắn, ADN cùng với tế bào chất ra hai bên + Tế bào hình thành vách ngăn do tạo màng và thành tế bào mới giữa hai phần + Sau khi hình thành vách ngăn, hai tế bào con có thể tách rời hoặc vẫn gắn với nhau. - Sinh sản bằng lối nảy chồi: + Có ở một số vi khuẩn sống trong nước + Tế bào tạo một chồi ở cực, sau đó lớn dần, tách ra thành tế bào mới. * Hoạt động sống - Có 4 kiểu dinh dưỡng cơ bản 5 - Sinh sản chủ yếu nhờ hình thành bào tử vô tính: Từ phía đầu của sợi khí sinh hình thành nhiều vách ngăn tạo thnàh một chuỗi bào tử, bào tử phát tán, gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành cơ thể xạ khuẩn mới. (Bào tử có hình tròn, ô van hay hình trụ với màng nhẵn hay xù xì, có gai hoặc lông là đặc điểm bền vũng dùng để phân loại ) b. Nhóm vi khuẩn nguyên thủy * Micoplasma - Có kích thước nhỏ nhất trong sinh giới. - Không có thành tế bào => có khả năng biến hình thành nhiều dạng, dễ mẫn cảm bởi áp suất thẩm thấu, cồn và các chất hoạt động bề mặt (xà phòng). Không mẫn cảm với pênixilin, lizôzim và các chất kháng sinh ức chế tổng hợp thành TB - Bị tiêu diệt bởi các kháng sinh ức chế tổng hợp prôtêin. - Sinh sản bằng nội bào tử hình thành bên trong cơ thể (chất nhân phân chia thành nhiều hạt nhỏ nằm trong một khối tế bào chất. Các hạt nhỏ này hình thành màng bao quanh và được giải phóng ra ngoài TB mẹ tạo thành cơ thể mới) - Hóa dị dưỡng theo kiểu hoại sinh hoặc kí sinh (gây bệnh đường hô hấp, đường niệu sinh dục ở người và động vật, bệnh viêm phổi) * Ricketxi - Kích thước lớn hơn Micoplasma, có thành TB, Gram (-), không có vỏ nhầy. - Hóa dị dưỡng theo kiểu kí sinh bắt buộc trên cơ thể người và động vật gây bệnh sốt phát ban - Sinh sản vô tính theo kiểu phân đôi TB * Clamidia - Có thành TB, Gram (-), kích thước nhỏ hơn vi khuẩn - Thiếu enzim cần cho trao đổi năng lượng nên không tạo được ATP riêng, vì vậy phải kí sinh bắt buộc trong các tế bào nhân thực để sử dụng ATP của vật chủ. - Sinh sản theo kiểu phân cắt - Gây bệnh mắt hột. c. Vi khuẩn lam - Gram (-), có hình dạng khác nhau đứng riêng rẽ hoặc tạo thành sợi. Ở một số loại dạng sợi có chứa tế bào dị hình là nơi cố định nitơ. - Quang tự dưỡng (giống cây xanh và tảo), hiếu khí hoặc kị khí không bắt buộc. - Sinh sản theo kiểu phân cắt hoặc đứt đoạn tại các tế bào dị hình - Có không bào khí vi khuẩn nổi trên mặt nước - Tác hại khí một số vi khuẩn lam ở ao hồ phát triển quá mạnh tạo nên hiện tượng “nước nở hoa” làm cho nước có màu xanh xỉn và mùi hôi, làm giảm lượng ôxi trong nước, gây tác hại cho thủy sản. - Vai trò: + Một số có giá trị ding dưỡng cao và chứa hoạt chất có giá trị y học, nên được nuôi trồng để làm thuốc và làm thực phẩm chức năng. + Một số có khả năng cố định nitơ được ứng dụng trong nông nghiệp cung cấp nitơ cho cấy trồng. + Làm thức ăn cho động vật thủy sinh B. VI KHUẨN CỔ 7 - Sinh sản vô tính bằng nảy chồi (phổ biến) ( Hình bên ) Từ TB mẹ mọc ra một hay nhiều chồi nhỏ, mỗi chồi được nhận một phần chất nhân và tế bào chất của TB mẹ. Chồi tách khỏi TB mẹ hình thành cơ thể độc lập. Có khi chồi không tách khỏi TB mẹ mà tạo thành tập đoàn có dạng như cành cây. - Một số sinh sản vô tính theo kiểu phân cắt TB bằng vách ngăn hoặc kết hợp cả nảy chồi và phân cắt (đại diện: nấm men rượu rum) - Một số sinh sản hữu tính theo kiểu tiếp hợp tạo túi bào tử (đại diện: Nấm men bánh mì (Saccharomyces cerevisiae)) TB lưỡng bội giảm phân tạo 4 hoặc nhiều hơn bào tử đơn bội có thành dày bên trong TB mẹ, thành TB mẹ trở thành một túi chứa các bào tử. Khi túi vỡ, các bào tử giải phóng; các bào tử khác nhau về giới tính (-, +: khác nhau về một số thành phần, tính chất hóa sinh) sẽ kết hợp với nhau tạo thành một tế bào lưỡng bội nảy chồi mạnh mẽ. d. Hoạt động sống: - Dị dưỡng hoại sinh, 1 số ít kí sinh gây bệnh VD Candida albicans gây bệnh tưa lưỡi ở tre sơ sinh, nhiễm âm đạo gây bệnh phụ khoa ở phụ nữ. - Thích nghi với môi trường có đường cao, tính axit cao (pH thấp) e. Vai trò: * Có lợi - Cung cấp sinh khối giàu prôtêin và vitamin để làm thức ăn cho người, ĐV - Sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm : sản xuất rượu, bia , bánh mì - Sản xuất thuốc chữa bệnh * Có hại; -Gây bệnh cho người và gia súc - Gây hư hỏng thực phẩm 2. Nấm sợi a. Hình thái - Dạng sợi dài (sợi nấm khí sinh và sợi nấm cơ chất) phân nhánh, có hoặc không có vách ngăn - Các sợi nấm phát triển thành hệ sợi khuẩn lạc 9 - Trong công nghiệp thực phẩm: dùng nấm sợi để sản xuất tương, chao, nước tương, phomat, axit xitric - Cung cấp sinh khối cho người, ĐV * Có hại: - Gây bệnh cho người và gia súc: hắc lào, lang ben, nấm tóc - Gây bệnh cho cây trồng: đạo ôn, đốm nâu - Gây hư hỏng thực phẩm E. ĐỘNG VẬT NGUYÊN SINH - Cơ thể đơn bào nhân thực - Có khả năng di động nhờ lông, roi , hoặc trườn giống như amip. - Đa số sống theo kiểu hóa dị dưỡng, một số sống cộng sinh (trùng roi sống trong ruột mối) hoặc kí sinh (trùng sốt rét) - Sinh sản: + phổ biến sinh sản vô tính theo kiểu phân cắt + Một số sinh sản hữu tính theo kiểu tiếp hợp + Sinh sản bằng bào tử (vô tính hoặc hữu tính) - Một số khi gặp ĐK bất lợi có khả năng tạo tế bào dạng nghỉ gọi là kén để tồn tại. - Vài trò: quan trọng trong lớp bùn hoạt tính trong các hệ thống xử lí rác. - PHẦN II: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT I. Các kiểu dinh dưỡng ở VSV - Kiểu dinh dưỡng là cách thức VSV sử dụng năng lượng và thức ăn trong MT. - VSV có 4 kiểu dinh dưỡng cơ bản: 1. Quang tự dưỡng : nguồn năng lượng là AS, nguồn C chủ yếu là CO2. Diệp lục CO2 + H2O (CH2O)n + O2 Khuẩn lục tố CO2 + H2S (CH2O)n + H2O + S Sư khác nhau cơ bản giữa VK màu lục, VK lam, VK không S màu tía: VK S màu lục VK lam VK không S màu tía Về cấu Cloroxom gồm các túi liên Tilacoit và phicobilixom. Các vùng lõm vào của trúc bộ kết với protein nằm trong màng sinh chất.. máy quang màng sinh chất. hợp Sắc tố Là khuẩn diệp lục a,c, d, clorophyl a (diệp lục a), Là khuẩn diệp lục a,b. quang hợp e. caroten, phicoxianin, ( bacterioclorophyl) ( bacterioclorophyl) phicoeritrin Quá trình Photphoryl hoá không giải Photphoryl hoá giải Photphoryl hoá không quang hợp phóng ôxi, thực hiện phóng ôxi, , thực hiện giải phóng ôxi, , thực quang photphoryl hoá quang photphoryl hoá hiện quang photphoryl vòng vòng và quang photphoryl hoá vòng hoá không vòng 11 + + C6H12O6 KDPG NADH + H , NADPH + H + 2 CH3COCOOH + 1 ATP (KDPG : kêtô 3 đêoxi 6 phôtphoglucônat) . So sánh hô hấp và lên men Hô Hấp Lên Men ▪ Oxy hoá hoàn toàn cabohyđrat ▪ Phân giải kị khí cacbohyđrat ▪ Oxy hoá a.piruvic thành CO2 + H2O. ▪ A. piruvic bị khử thành axit hữu cơ dạng ▪ Các VSV hiếu khí khử ▪ 1Glucoza 38ATP ▪ VSV kị khí không bắt buộc ▪ Sử dụng các chất nhận điện tử cuối cùng ▪ 1 Glucoza 2 ATP từ bên ngoài là oxy ( HH hiếu khí) và ▪ Tạo ra các sp hữu cơ dạng khử từ các - 2- NO3 , SO4 , CO2 (HH kị khí) chất trung gian là chất nhận điện tử cuối cùng 2. Qúa trình tổng hợp các chất ở vi sinh vật *. Tổng hợp axit nucleic và protêin: Tương tự như ở mọi tế bào sinh vật *. Tổng hợp polisaccarit: - Ở vi khuẩn và tảo, việc tổng hợp tinh bột và glycogen cần có hợp chất mở đầu là ađenozin điphơtphat- glucôzơ ( ADP- Glucôzơ) - (Glucôzơ)n + (ADP – Glucôzơ) (Glucôzơ)n+1 + ADP *. Tổng hợp lipit: Glyxêrol + axit béo lipit Các sắc tố QH khác nhau ở điểm nào? - Sắc tố QH là các phân tử hữu cơ có khả năng hấp thụ AS - Diệp lục a bắt AS ở bước sóng 680nm do đó tích được nhiều năng lượng hơn. - Khuẩn diệp lục bắt AS ở bước sóng 710- 1250nm nên tích năng lượng ít hơn. 3. Sự thống nhất và điều hoà các chức năng trao đổi chất + Các tế bào điều hoà trao đổi chất theo nhiều cách để tăng tối đa hiệu quả của tốc độ sinh trưởng và sinh sản. Các cơ chế đó là: - TB tổng hợp hoặc phân giải các prôtêin kênh và prôtêin vận chuyển để làm tăng hoặc giảm nồng độ các chất hoá học có trong bào tương hoặc trong các bào quan. - Các Tb thường tổng hợp nên các enzim cần thiết để phân giải một cơ chất nào đó chỉ khi cơ chất đó có mặt. - Nếu hai nguồn năng lượng có mặt cùng 1 lúc, tế bào sẽ phân giải chất nào có hiệu quả hơn về mặt năng lượng. VD: Một VK sinh trưởng khi có mặt cả glucôzơ và lactôzơ sẽ chỉ sản sinh ra các enzim dùng để vận chuyển và phân giải glucôzơ. Khi nguồn glucôzơ bị cạn kiệt thì các prôtêin sử dụng lactôzơ mới được tạo thành. - Tế bào tổng hợp các chất trao đổi mà chúng cần, nhưng chúng sẽ dừng lại nếu một chất nào đó có mặt dưới dạng một nguồn dinh dưỡng. VD: các vi khuẩn sinh trưởng trên môi trưởng thừa axit aspatic sẽ ngừng quá trình amin hoá axit oxaloaxetic để tạo axit aspatic. Lâu dần chức năng này mất đi, sẽ tạo ra nhóm vi khuẩn khuyết dưỡng ( yếu tố đó gọi là nhân tố sinh trưởng) 13 - Kết quả: Rượu không qua chưng cất chứa nhiều chất bổ dưỡng như vitamin, axit amin b) Quá trình lên men lactic trong làm chua thực phẩm - Nguyên liệu: các loại rau, củ quả. - Tác nhân: vi khuẩn lactic. - Cơ chế: Quá trình lên men lactic theo sơ đồ sau: Vi khuẩn lactic C6H12O6 2CH3CHOHCOOH (Đường đơn) (Axit lactic) - Điều kiện: + Kị khí: Vi khuẩn lên men lactic hoạt động trong điều kiện kị khí. Bởi vậy nên rau, củ, quả phải được nhấn chìm trong dung dịch nước muối. + Ức chế hoạt động của các loại vi khuẩn lên men thối bằng các biện pháp: tạo nồng độ muối phù hợp, bổ sung thêm hành (tỏi, hay riềng) vào lẫn với nguyên liệu, tạo điều kiện để lên men lactic được nhanh hơn (dùng nước ấm để muối dưa, thêm một ít nước chanh để tạo độ chua ban đầu, thêm một ít nước dưa cũ để tăng số lượng vi khuẩn lactic ngay từ đầu). - Kết quả: + Axit lactic được tạo ra làm cho dưa cà ăn có vị chua. + Trong trường hợp làm sữa chua tho do axit lactic được tạo ra đã làm kết tủa prôtêin của sữa và sữa ăn có vị chua. Phân biệt quá trình lên men lactic đồng hình và dị hình: Đặc điểm so sánh Lên men lactic đồng hình Lên men lactic dị hình 1. VSV thực hiện -Vi khuẩn lactic đồng hình -Vi khuẩn lactic dị hình 2. Sản phẩm -Axit lactic, không tạo CO2 -Ngoài axít lactíc còn có rượu, axit axêtic, glixêril, CO2 3.Năng lượng -Nhiều - Ít hơn c) Quá trình phân giải protêin trong chế biến nước mắm - Nguyên liệu: cá các loại - Tác nhân: men prôteaza có trong ruột cá, một số nhóm vi khuẩn ưa mặn tham gia quá trình lên men tạo hương. - Cơ chế: Men proteaza Prôtêin cáVi khuẩn lên men tạo hương Axit amin + hương thơm - Điều kiện: + Nồng độ muối thích hợp để vừa có tác dung ức chế các vi khuẩn lên men thối hoạt động mà không ảnh hưởng đến hoạt động của men proteaza và các vi khuẩn lên men tạo hương. Lượng muối thường là 25-30% so với khối lượng cá. + Giai đoạn thuỷ phân cá cần được đảo thường khuấy xuyên tạo điều kiện cho sự phân giải cá triệt để. Cũng có thể tăng tốc độ cho giai đoạn này nhờ phơi nắng (để bổ sung nhiệt độ) và bổ sung thêm men phân giải prôtêin từ chồi dứa hay lá dứa. + Giai đoạn lên men tạo hương được tiến hành trong điều kiện kị khí, trong thời gian dài (khoảng 6 tháng), tránh ánh sáng. - Kết quả: Dịch thuỷ phân được lọc và pha chế thành nước mắm thành phẩm phù hợp với thị trường. d) Quá trình phân giải prôtêin trong làm tương - Nguyên liệu: tinh bột (thường là gạo nếp), prôtêin (đậu tương). 15 - Chứa hàm lượng dinh dưỡng cao (30-70% prôtêin) cùng các axit amin không thay thế, các vitamin và các men v.v - Có tốc độ sinh trưởng và phát triển nhanh. Có thể thấy rõ điều này qua bảng sau: Tên sinh vật Thời gian tăng gấp đôi thể trọng Vi khuẩn 20 - 60 phút Nấm men 1 – 2 giờ Tảo 2 – 6 giờ Nấm sợi 4 – 12 giờ Gà con 200 giờ Lợn con 600 giờ Bê con 1500 giờ - Tận dụng được nhiều nguyên liệu rẻ tiền như nước bã rượu rỉ đường, dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí CO2 - Chi phí đầu tư cho sản xuất nhỏ và không tốn kém diện tích như chăn nuôi, trồng trọt mà lai chủ động được về năng suất, chất lượng sản phẩm, ít phụ thuộc vào thiên tai, khí hậu, sâu bệnh. * Một số ứng dụng sản xuất sinh khối vi sinh vật ở Việt Nam: - Ủ men thức ăn nuôi heo có tác dụng làm cho heo tăng trọng nhanh, giảm chi phí thức ăn và hạ giá thành sản phẩm. - Chuyển hoá khoai sắn nghèo prôtêin (1 – 2%) thành sinh khối nấm sợi giàu prôtêin (28 – 32%). - Nuôi cấy vi khuẩn lam (Spirulina) để chuyển CO2 và phân khoáng thành sinh khối giàu prôtêin (60 – 70%) cùng nhiều hoạt chất sinh học có giá trị cao. b) Sản xuất chất kích thích sinh trưởng dùng trong trồng trọt * Cơ sở khoa học: Nhiều chủng vi sinh vật trong quá trình trao đổi chất đã tạo ra những chất có tác dụng kích thích sự sinh trưởng của thực vật. Điển hình là chất gibêrêlin do nấm lúa von tạo ra. Nuôi cấy chúng trên quy mô cong nghiệp ta có thể thu được khối lượng lớn các chất này phục vụ cho sản xuất nông nghiệp. * Ở Việt Nam cũng đã tiến hành sản xuất gibêrêlin theo phương pháp thủ công. c) Sản xuất phân bón vi sinh vật * Cơ sở khoa học: - Một số vi sinh vật có những đặc tính quý như cố định nitơ khí trời (N 2) thành dạng đạm dễ tiêu trong đất như amôn (NH 4), phân giải dạng phân lân khó hấp thụ với cây trồng thành dạng dễ hấp thụ, kích thích sự sinh trưởng ở thực vật, ức chế sự phát triển của nấm bệnh - Thành phần vi sinh vật có khả năng này nằm trong hai nhóm: + Nhóm sống tự do: điển hình là các chi Azotobacter, Azospirilum, Clostridium, Anabaena, Nostoc, + Nhóm sống cộng sinh: điển hình là các chi Rhizobium, Bradyrhizobium, Frankia, Anabaena, Nostoc, - Chế tạo hỗn hợp phân bón chứa nhiều tế bào vi sinh vật nói trên sẽ giúp cho đất thêm màu mỡ, tạo điều kiện cho cây trồng sinh trưởng phát triển tốt, năng suất cao * Một số phân bón vi sinh vật đã được chế tạo và thử nghiệm thành công trong thực tiễn là: - Nitragin: Là loại phân bón chứa nhiều vi khuẩn nốt sần Rhizobium ở cây họ đậu có khả năng cố định nitơ cao. Khi bón cho đậu làm tăng sản lượng 15 – 25%. 17 - Ngày nay có tới 60% các loại axit amin được sản xuất là nhờ vi sinh vật, trong đó đáng kể là lizin, phenylalanin, axit aspartic, axit glutamic v.v Theo số liệu được công bố, năm 1980 sản lượng axit glumic trên thế giới là 300000 tấn, còn sản lượng lizin là 350000 tấn. - Nhiều vitamin cũng được tổng hợp nhờ vi sinh vật như B12, B2, A, C, H (B7), D2 - Kích thích tố sinh trưởng ở bò (BST) và ở lợn (PST) cũng đã được tổng hợp nhờ vi sinh vật. Sử dụng chúng trong chăn nuôi làm tăng năng suất, hạ giá thành sản phẩm thịt và sữa. 3. Sử dụng vi sinh vật trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm a) Sử dụng vi sinh vật trong công nghiệp rượu bia * Trong sản xuất rượu: - Quy trình chung: + Rỉ đường Nấm men Rượu Chưng cất Cồn tinh khiết + Tinh bột Nấm sợi Đường Nấm men Rượu Chưng cất Cồn tinh khiết - Giá trị kinh tế: + Chế tạo rượu và các loại đồ uống có rượu. + Là nguyên liệu để chế tạo nhiều sản phẩm quan trọng khác như sơn, thuốc ảnh, ête, cao su nhân tạo, thuốc nổ, chất dẻo, sợi nhân tạo + Là nguồn nhiêu liệu bổ sung và thay thế cho xăng cung cấp cho các loại động cơ (ở Braxin có tới 3 triệu xe ôtô dùng cồn làm nhiên liệu). * Trong sản xuất bia: - Quy trình chung: + Đại mạch Ủ Mầm đại mạch (chứa nhiều men) + Mầm đại mạch Bia tươi Tinh bột Nấm men Bia Các men trong Đóng chai Hoa hubơlông mầm đại mạch Bia chai Khử trùng b) Sử dụng các vi sinh vật trong sản xuất các axit amin và các axit hữu cơ * Trong sản xuất axit amin: - Quy trình chung: + Sử dụng các chủng vi khuẩn đột biến có khả năng tích tụ môtk lượng lớn axit amin nào đó trong môi trường. + Nuôi cấy chúng trong môi trường dinh dưỡng gồm muối khoáng (N, P, K), nguồn cacbon (đường, tinh bột, paraphin), có thể thêm chất kích thích sinh trưởng, trong điều kiện hiếu khí. + Tách, làm sạch, kết tinh axit amin từ môi trường nuôi cấy. - Giá trị kinh tế: Hiện nay có tới 30 loại axit amin và dẫn xuất được sử dụng làm chất điều vị, làm thực phẩm bổ sung cho người và động vật, làm thuốc. * Trong sản xuất axit hữu cơ: Điển hình là axit xitric (axit chanh) và axit axetic (axit giấm). - Quy trình chung: + Rỉ đường Nấm sợi Aspergillus niger Axit xitric ĐK: hiếu khí + Rượu Vi khuẩn axetic Axit axetic ĐK: hiếu khí - Giá trị kinh tế: + Axit xitric được dùng trong công nghiệp thực phẩm (nước uống, mứt, kẹo). 19 - Sản xuất interferon (một loại prôtêin kháng vi rút được tiết ra bởi các tế bào động vật hay người trong phản ứng với sự nhiễm vi rút) từ tế bào nẫm men đã được tái tổ hợp - Sản xuất kháng thể đơn dòng (được sử dụng trong các thử nghiệm để phát hiện ung thư, AIDS, trong khi ghép các cơ quan, đưa thuốc gắn với kháng thể để tác động lên tế bào ung thư). - Sản xuất vacxin thế hệ mới (vacxin kháng nguyên nhân tạo,vacxin ribôxôm, vacxin các mảnh của virut) nhờ các tế bào vi sinh vật mang gen tái tổ hợp. - Đã tạo ra được các tế bào thực vật mang gen cố định nitơ, gen diệt sâu bọ, gen chống chịu với thuốc trừ cỏ của vi khuẩn. Hi vọng trong một tương lai không xa sẽ tạo ra được các giống cây trồng không cần bón phân đạm, không cần phun thuốc trừ sâu. PHẦN III: SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT I. SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT 1. Khái niệm Ở SV có kích thước lớn, sự sinh trưởng là sự tăng có thứ tự thành phần cấu tạo tế bào. ▪ Trong vi sinh học, sự sinh trưởng được hiểu là sự tăng số lượng TB của quần thể. ▪ Thời gian thế hệ (kí hiệu là g) là thời gian từ khi sinh ra 1 tế bào cho đến khi tế bào đó phân chia hay quần thể nhân đôi về mặt số lượng cá thể n: số lần phân chia TB t t: thời gian cần cho n lần phân chia g * Thời gian thế hệ thay đổi nhiều ở các quần thể khác nhau và các điều kiện khác n nhau. VK lao g = 12h E. coli có g = 20 phút ▪ Nếu cấy số lượng VK ban đầu là No thì sau một thời gian nuôi, tổng số TB đạt là: n N = N0.2 n: số lần phân chia TB, N0 : số TB ban đầu ▪ Tốc độ sinh trưởng riêng của VSV ( μ ) là số lần phân chia trong một đơn vị thời gian của một chủng trong đk nuôi cấy cụ thể n t 2. VK được chọn làm mô hình để nghiên cứu sinh trưởng của VSV . Tại sao VK được chọn làm mô hình để nghiên cứu sinh trưởng của VSV? - Kích thước nhỏ, nghiên cứu sinh trưởng trên cả quần thể. - Sinh sản vô tính bằng trực phân, vòng đời ngắn - Cấu tạo đơn giản, chưa phân hóa cao. - Sự tăng khối lượng dẫn ngay đến sự phân chia - Sự sinh trưởng của VK đã được nghiên cứu rất sâu và khái quát hóa dưới dạng toán học. - Những kiến thức chung về sinh trưởng của VK cũng có thể áp dụng cho các sinh vật khác. 3. Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn 21 ▪ Kích thước, TP hoá học, trạng thái sinh lý TB không thay đổi theo thời gian -> TB ở trạng thái động học (TB tiêu chuẩn) ▪ Các enzim được tổng hợp rất nhiều và có hoạt tính cao. ▪ Sự ST giảm dần vào cuối pha do sự đồng hóa mạnh mẽ các chất dinh dưỡng. ▪ Quần thể VK rất nhạy cảm với các chất kìm hãm TĐC như kháng sinh • Nếu mục đích thu các chất có hoạt tính sinh học, thu TB ở trạng thái hoạt động mạnh nên dừng tại đây. • Trong phòng thí nghiệm, muốn nhuộm Gram chính xác, cần chọn giống ở pha log do thành TB hầu hết VK còn nguyên vẹn. • Thông thường trong tự nhiên, sự sinh trưởng của VSV trong pha logarit chỉ xảy ra định kỳ, phụ thuộc vào thức ăn. * Pha cân bằng • Quần thể VK ở trạng thái cân bằng động học (số TB mới sinh ra bằng số TB cũ chết đi). • Hiệu suất sinh trưởng giảm do chất dinh dưỡng cạn dần, chất độc hại tăng lên, pH môi trường thay đổi. • Sinh khối VK đạt cực đại, không đổi theo thời gian (số TB mới sinh ra bằng số TB cũ chết đi). - Nếu mục đích nuôi cấy để thu sinh khối nên dừng ở đầu pha này. - Trong tự nhiên, các VSV thường nằm trong pha cân bằng. *. Pha suy vong + Số TB có khả năng sống giảm dần theo luỹ thừa dẫn đến sự chế hàng loạt các cá thể. (các vi khuẩn có nội bào tử có thể vượt qua được điều kiện khắc nghiệt của MT để tồn tại. + Chất độc hại tích lũy khá nhiều. Chất dinh dưỡng cạn kiệt dưới mức cần thiết. + Số TB bị tự phân bởi enzim, sự phân hủy các chất dự trữ cùng tăng lên. 23 Trong nuôi cấy tĩnh: ▪ MT không được đổi mới, ĐKMT luôn đổi ▪ Thời gian pha log ngắn ▪ Giống VSV mau bị già ▪ Thay đổi tốc độ sinh trưởng riêng. ▪ Bất lợi cho quá trình công nghệ VS ➢ Để khắc phục tình trạng trên, trong công nghệ sinh học đã sử dụng thiết bị nuôi cấy liên tục là Chêmostat và Turbidostat. b. Nuôi cấy liên tục ➢ Nuôi cấy liên tục là quá trình nuôi người ta liên tục cho dòng MT mới đi vào đồng thời loại bỏ một lượng dịch nuôi cấy tương ứng ra. ➢ Chêmostat và Turbidostat có khả năng: - Duy trì MT nuôi cấy luôn ổn định. - Giữ giống nuôi cấy trong cùng một trạng thái (pha log) Nuôi cấy tĩnh Nuôi cấy liên tục - Thành phần MT không được đổi mới - MT luôn được đổi mới và ổn định - Chất dinh dưỡng cạn dần theo thời gian - Chất dd ổn định và dư thừa - Thời gian pha log ngắn - Thời gian pha log dài - Tốc độ sinh trưởng riêng, trạng thái sinh lý, - Tốc độ sinh trưởng riêng, trạng thái sinh lý, sinh hóa của tế bào luôn thay đổi sinh hóa của tế bào luôn ổn định. - Sinh khối TB đạt mức không cao - Sinh khối TB đạt mức cao nhất - Sự ST của quần thể theo các pha phụ thuộc - Sự ST theo lũy thừa thường xuyên ở mật độ vào thời gian không đổi theo thời gian - Việc điều khiển tự động khó thực hiện. - Việc điều khiển tự động thực hiện dễ dàng. 4. Ý nghĩa của nuôi cấy liên tục • Nuôi cấy liên tục được xem như một hệ thống mở có khuynh hướng dẫn đến một cân bằng động học. Nhờ điều khiển tự động, quần thể VK được cung cấp MT ổn định nên ST và PT tối đa. 25 a. Đối xứng xoắn : trục đối xứng trùng với trục dọc cơ thể. Các cápsome sắp xếp theo kiểu xoắn lò xo đều hay không đều. Virut dại Virut đốm thuốc lá b. Đối xứng khối: cơ thể có 3 trục đối xứng, các capsome xếp thành hình cầu hay khối cầu đa diện. 27 * Gồm 2 phần chính: - Phần vỏ - Phần lõi - Một số cấu trúc riêng : + Màng bao (vỏ ngoài) + Enzim Hạt virut hoàn chỉnh đang ở giai đoạn không nhân lên thì được gọi là virion a. Phần vỏ (capside) - Gồm các đơn vi protein gọi là capsome. + Các capsome liên kết với nhau thành vỏ capside. + Số lượng capsome từ vài chục đến vài ngàn trên một hạt virut. - Phức hợp axit nucleic- capside gọi là nucleocapside. * Kích thước virut liên quan đến số lượng các capsome trên vỏ capside. VD: VR hecpet có số lượng capsome: 72 kích thước 150 - 200nm. Parvovirut có số lượng capsome: 12 kích thước:18 – 26 nm * Chức năng phần vỏ - Chứa đựng và bảo vệ phần lõi - Giúp virut gắn vào vị trí đặc hiệu trên tế bào chủ nhờ các thụ thể. - Duy trì sự ổn định về hình thái, kích thước virut. - Quyết định tính kháng nguyên đặc hiệu cho virut. b. Phần lõi (axit nucleic) ❖ Cấu tạo * Bộ gen của sinh vật nhân thực luôn là ADN 2 sợi. * Bộ gen của virut chỉ chứa một trong 2 loại axit nucleic có thể là ADN hoặc ARN (1 sợi hoặc 2 sợi dạng thẳng hoặc dạng vòng). * Số lượng axit nucleic chiếm 1- 2% trọng lượng hạt VR. * Số lượng gen từ 4 - vài trăm gen tuỳ loài VR. * Chức năng của phần lõi -Mang thông tin di truyền đặc trưng cho từng virut. -Quyết định khả năng gây nhiễm của virut với tế bào chủ. -Quyết định chu kỳ nhân lên và tính bán kháng nguyên đặc hiệu của virut Axit nucleic có vai trò quyết định và quy định mọi đặc điểm của virut 29 IV Chu trình nhân lên của Bacteriophage ❖ Cấu trúc Bacteriophage (thực khuẩn thể T2 kí sinh trên E. coli) * Phần đầu: đối xứng 20 mặt. - 8 loại protein (212 đvht). - AND sợi kép (169 000 cặp nucleotit với 30 gen hoạt động chức năng) *- Phần đuôi: - Bao đuôi co rút - Trụ đuôi (8nm) - Đĩa gốc (gai đuôi và lông đuôi) ( Hình bên ) Chu kỳ nhân lên của bacteriophage gồm 5 giai đoạn: 1. Giai đoạn hấp phụ 2. Giai đoạn xâm nhập 3. Giai đoạn sinh tổng hợp 4. Giai đoạn lắp ráp 5. Giai đoạn giải phóng virut (phóng thích) 1. Giai đoạn hấp phụ ( Hình 1) - Đầu mút của sợi lông đuôi gắn vào những vị trí nhất định trên bề mặt tế bào VK gọi là thụ thể nhờ các liên kết hoá học. - Thụ thể có tính đặc hiệu cao với từng loại virut. - Sự hấp phụ ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: - Ngưỡng lây nhiễm: tỷ số tương quan giữa số lượng VR/ TBVK Sự có mặt của các nhân tố bổ trợ - Triptophan - TKT T4 - Biotin – VR nhiễm Corynerbacterium glutamicum - Nồng độ các ion (Ca++, Al+++) pH =7 - Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng của VR 2. Giai đoạn xâm nhập: ( Hình 2) Diễn ra theo 2 cơ chế : *Cơ chế cởi áo: tiết men lizozim làm tan lớp peptidoglican ở thành tế bào để tuồn axit nucleic, phần vỏ để lại bên ngoài. *Cơ chế thực bào: các chân giả bao quanh hạt virut, tiết enzim làm tan vỏ, giải phóng axit nucleic vào TB 3. Giai đoạn sinh tổng hợp ( Hình 3) - Nguyên tắc của sự tổng hợp : Nguyên liệu, năng lượng lấy từ VK, khuôn mẫu của virut sản phẩm tổng hợp ra là đặc trưng cho virut. Quá trình tổng hợp gồm 2 sự kiện chính: 31 hòa sẽ chuyển sang trạng thái sinh tan – phá hủy tế bào. 33 máu Thời kỳ biểu hiện bệnh AIDS Sau 1 đến 10 năm Xuất hiện các triệu chứng điển hình của AIDS. Số TB limphô <200/ml 5. Phòng chống HIV/AIDS bằng cách nào ▪ Hiểu biết về AIDS ▪ Sống lành mạnh. ▪ Loại trừ tệ nạn xã hội. ▪ Vệ sinh y tế. Có thể dùng thuốc kháng sinh để phòng và chống các bệnh do VR được không? Tại sao? Kháng sinh hoàn toàn không có tác dụng với VR do VR kí sinh bên trong tế bào nên các thuốc kháng sinh không tác động được đến VR. Biện pháp tốt nhất để phòng chống các bệnh do VR là gì? Biện pháp tốt nhất để chống các bệnh do virut là tiêm vacxin phòng bệnh định kỳ tại các trung tâm y tế như vacxin phòng bệnh dại, sởi, đậu mùa, quai bị. 6. Tác hại của virut - Đa số vi rút có hại cho con người và sản xuất. - Là đối tượng để nghiên cứu sự sống - VR là nguyên nhân gây nên các đại dịch lớn, nguy hiểm nhất, gây thiệt hại lớn cho người và động vật. MỘT SỐ VIRUT GÂY BỆNH VR lở mồm long móng VR lở bại liệt VR viêm não Nhật Bản 35 Một số lá cây bị Virut gây bệnh - Intefêron có bản chất là các prôtein, khối lượng phân tử lớn. - Intefêron bền vững trước nhiều loại enzim (trừ prôtêaza), chịu được pH axit, nhiệt độ cao (ở vẫn giữ được hoạt tính). - Có tác dụng không đặc hiệu với virut có nghĩa là có thể kìm hãm sự nhân lên của bất kì virut nào. - Có tính đặc hiệu loài. Nó có thể bảo vệ tế bào sinh ra nó và các tế bào lân cận khỏi sự nhân lên của virut nhờ cơ chế enzim trong một thời gian ngắn chứ không thể bảo vệ tế bào của loài khác. - Nó làm tăng sức đề kháng của cơ thể bằng cách kích thích tăng số lượng của một loạt tế bào miễn dịch: đại thực bào, tế bào giết tự nhiên, tế bào limphô. Vì vậy, nó được coi là yếu tố quan trọng nhất trong sức đề kháng của cơ thể chống virut và tế bào ung thư. - Hiện nay inteferon đã được sản xuất bằng công nghệ gen để phòng chống bệnh ung thư và bệnh do virut PHẦN: VI SINH VẬT GÂY BỆNH VÀ CÁCH PHÒNG CHỐNG 1. Vi sinh vật gây bệnh b) Bệnh ở người và động vật do vi sinh vật gây ra - Nguyên nhân và cơ chế: Sức đề Mầm bệnh Giai đoạn tiềm phát kháng mạnh Khỏi bệnh (VI SINH VẬT) Giai đoạn toàn phát Sức đề Bệnh mãn tính kháng yếu Tử vong - Đặc điểm: + Mỗi loại mầm bệnh chỉ gây ra một loại bệnh nhất định và xâm nhập vào cơ thể theo những con đường nhất định (đường hô hấp, đường tiêu hoá, đường máu v.v). + Có loại vi sinh vật chỉ sinh nội độc tố (gây hại khi tế bào của chúng bị phân giải), có loại vi sinh vật chỉ sinh ngoại độc tố (gây bệnh ngay khi tế bào đã xâm nhập vào cơ thể), có loại vi sinh vật vừa sinh nội độc tố vừa sinh ngoại độc tố. + Bệnh do vi khuẩn, virut có thể dẫn tới tử vong. Bệnh do nấm chỉ gây khó khăn trong sinh hoạt và lao động của người bệnh. - Cách phòng và chống bệnh: + Tạo điều kiện sống vệ sinh. + Thường xuyên luyện tập để tăng sức đề kháng của cơ thể. + Tiêm chủng phòng bệnh theo chương trình quy định. + Khi có bệnh, cần phát hiện sớm và điều trị ngay. c) Bệnh ở cây trồng do vi sinh vật gây ra - Nguyên nhân và cơ chế: Tương tự như ở người và động vật. - Đặc điểm: + Một loại mầm bệnh có thể gây bệnh trên nhiều loại cây trồng khác nhau. + Hầu hết các loại mầm bệnh thuộc nhóm kí sinh không bắt buộc (có thể sống kí sinh trong cơ thể, cũng có thể sống trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo). Chỉ virut có đời sống kí sinh bắt buộc. + Mầm bệnh thường lan truyền nhờ gió, nước, sâu bọ, chim, thú 37
File đính kèm:
- giao_an_chuyen_de_mon_sinh_hoc_lop_10_vi_sinh_vat.doc