Bài 21: Trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật

Hướng dẫn giải

- Xác định số lượng vi khuẩn E.coli trong bức ảnh tiếp theo:

Hình 1: có 1 vi khuẩn.

Hình 2: có 2 vi khuẩn.

Hình 3: có 4 vi khuẩn.

Hình 4: có 8 vi khuẩn.

Hình 5: có 16 vi khuẩn.

Như vậy, cứ sau 20 phút thì số lượng vi khuẩn E.coli tăng gấp đôi, do đó sẽ có 16 × 2 = 32 vi khuẩn E.coli trong bức ảnh tiếp theo.

- Nhận xét về quá trình sinh sản của E.coli: Quá trình sinh sản của E.coli tăng nhanh về số lượng tế bào trong quần thể. Cứ 20 phút, tế bào E.coli lại phân chia một lần.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

• Một số ví dụ về quá trình tổng hợp ở vi sinh vật:

- Nhiều loài vi sinh vật tổng hợp nên đường đơn glucose theo nhiều con đường khác nhau như quang hợp ở vi khuẩn lam và các loài tảo, quang khử ở vi khuẩn màu lục và màu tía hay hóa tổng hợp ở vi khuẩn sắt, vi khuẩn nitrate,…

- Một số vi sinh vật (vi khuẩn lam, vi khuẩn Rhizobium) có khả năng chuyển hóa N2 trong khí quyển thành ammonia NH3) cung cấp nguồn nitrogen cho quá trình tổng hợp các amino aicd của chúng.

- Ở vi sinh vật, lipid được tổng hợp từ axit béo và glycerol.

- Nucleic acid được tổng hợp từ các đơn phân là nucleotide qua một quá trình phức tạp.

• Một số ví dụ về quá trình phân giải ở vi sinh vật: Vi sinh vật tiết enzyme phân giải ngoại bào các hợp chất hữu cơ phức tạp như protein, đường đa, lipid, nucleic acid,… để tạo thành các chất đơn giản. Sau đó, tế bào vi sinh vật hấp tụ các chất đơn giản này vào trong tế bào và có thể thực hiện quá trình phân giải tiếp để tạo thành năng lượng và các chất trung gian cung cấp cho các hoạt động sống của vi sinh vật.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

• Điểm giống với quá trình tổng hợp và phân giải ở động vật và thực vật:

- Quá trình tổng hợp đều sử dụng năng lượng để tạo nên phân tử phức tạp từ các phân tử đơn giản và tích lũy năng lượng.

- Quá trình phân giải đều có sự phá vỡ các phân tử phức tạp thành phân tử đơn giản để giải phóng năng lượng và các chất trung gian.

• Điểm khác so với quá trình tổng hợp và phân giải ở động vật và thực vật:

Quá trình	Ở vi sinh vật	Ở động vật và thực vật
Tổng hợp carbohydrate	- Thực hiện theo nhiều con đường khác nhau như quang hợp, quang khử,…	- Thực hiện thông qua quang hợp ở thực vật. Còn động vật lấy carbohydrate từ thức ăn rồi phân giải và tổng hợp nên carbohydrate đặc trưng của chúng.
Tổng hợp protein	- Phần lớn vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp được toàn bộ 20 amino acid từ những sản phẩm của quá trình phân giải đường và nguồn nitrogen lấy từ môi trường.	- Con người chỉ có thể tự tổng hợp được 11 amino acid còn lại phải lấy từ các nguồn thức ăn khác nhau.
Phân giải các chất	- Những vi sinh vật dị dưỡng hoại sinh thường tiết enzyme ra bên ngoài để phân giải chất hữu cơ rồi mới hấp thụ vào trong tế bào để phân giải tiếp.	- Quá trình phân giải các chất đều diễn ra trong cơ thể sinh vật.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

- Người ta có thể ứng dụng quá trình phân giải đường đa ở vi sinh vật trong các lĩnh vực như:

+ Trong lĩnh vực môi trường: Sử dụng vi sinh vật phân giải chất mùn, chất xơ làm các loại phân bón vi sinh.

+ Trong lĩnh vực nông nghiệp: Sử dụng vi sinh vật phân giải xenlulozo tận dụng các bã thải thực vật (rơm, lõi bông, mía,…) để trồng nhiều loại nấm ăn.

+ Trong lĩnh vực thực phẩm: Sử dụng enzyme amilaza từ nấm mốc để thủy phân tinh bột trong sản xuất rượu.

- Người ta có thể ứng dụng quá trình phân giải lipid ở vi sinh vật trong các lĩnh vực như:

+ Trong lĩnh vực môi trường: Sử dụng vi sinh vật xử lý dầu loang trên mặt biển.

+ Trong lĩnh vực tiêu dùng: Sử dụng enzyme vi sinh vật lipaza để thêm vào bột giặt nhằm tẩy sạch các vết bẩn dầu mỡ gây nên.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

- Điểm khác giữa khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật với sinh trưởng ở thực vật và động vật:

+ Sinh trưởng ở vi sinh vật là sự tăng lên về số lượng tế bào trong quần thể.

+ Sự sinh trưởng ở động vật và thực vật là sự tăng lên về khối lượng, kích thước của cơ thể do tăng số lượng và kích thước tế bào trong cơ thể.

- Có sự khác nhau trong khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật so với sinh trưởng ở thực vật và động vật vì:

+ Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ và hầu hết là các cơ thể đơn bào (cơ thể chỉ có 1 tế bào) đồng thời thời gian tăng trưởng kích thước tế bào của vi sinh vật cũng diễn ra rất nhanh, khó mà quan sát và đánh giá được.

+ Còn ở thực vật và động vật là các cơ thể đa bào, có thể dễ dàng quan sát bằng mắt thường sự lớn lên về khối lượng và kích thước của một cơ thể.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

- Sự khác nhau giữa nuôi cấy liên tục và nuôi cấy không liên tục

- Giải thích có sự khác biệt đó: do bản chất của 2 kiểu nuôi cấy

+ Nuôi cấy không liên tục – môi trường không được bổ sung chất dinh dưỡng mới và không được lấy đi các sản phẩm trao đổi chất, sự sinh trưởng của vi khuẩn bao gồm 4 pha cơ bản: pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng và pha suy vong.

+ Nuôi cấy liên tục: trong môi trường nuôi cấy liên tục thường xuyên được bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất, vi sinh vật không cần pha tiềm phát do đã có sẵn enzyme để thích ứng với nguồn chất dinh dưỡng được bổ sung thêm, và không có sự suy vong.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Để thu được sinh khối để sản xuất các chế phẩm sinh học, người ta thường nuôi vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy liên tục, do môi trường này luôn được bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ chất thải, độc nên sinh khối vi sinh vật thu được nhiều, vi sinh vật không bị rơi vào pha suy vong nên hiệu quả cao trong sản xuất.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

Các yếu tố vật lý:

Yếu tố	Ảnh hưởng	Ứng dụng
Nhiệt độ	Căn cứ vào nhiệt độ, vị sinh vật được chia thành các nhóm: - Vi sinh vật ưa lạnh (dưới 15 độ C) - Vi sinh vật ưa ấm (từ 20 – 40 độ C) - Vi sinh vật ưa nhiệt (từ 55 – 65 độ C) - Vi sinh vật siêu ưa  nhiệt (từ 75-100 độ C)	Con người dùng nhiệt độ cao để thanh trùng các chất lỏng, thực phẩm, dụng cụ…, nhiệt độ thấp để kìm hãm sinh trưởng của vi sinh vật.
Độ ẩm	Hàm lượng nước trong môi trường quyết định độ ẩm. Nước là dung môi hòa tan các chất. Mỗi loại vi sinh vật sinh trưởng trong một giới hạn độ ẩm nhất định.	- Dùng nước để khống chế sinh trưởng của các nhóm vi sinh vật có hại và kích thích sinh trưởng của nhóm vi sinh vật có ích cho con người. - Điều chỉnh độ ẩm của lương thực, thực phẩm, đồ dùng để bảo quản được lâu hơn bằng cách phơi khô, sấy khô.
Độ pH	Ảnh hưởng đến tính thấm qua màng, sự chuyển hóa các chất trong tế bào, hoạt hóa enzyme, sự hình thành ATP,…Dựa vào độ pH của môi trường, vi sinh vật được chia thành 3 nhóm: vi sinh vật ưa acid, vi sinh vật ưa kiềm, vi sinh vật ưa pH trung tính.	- Tạo điều kiện nuôi cấy thích hợp với từng nhóm vi sinh vật. - Điều chỉnh độ pH môi trưởng để ức chế các vi sinh vật gây hại và kích thích các vi sinh vật có lợi.
Ánh sáng	Cần thiết cho quá trình quang hợp của các vi sinh vật quang tự dưỡng, tác động đến bào tử sinh sản, tổng hợp sắc tố, chuyển động hướng sáng.	Dùng bức xạ điện tử để ức chế, tiêu diệt vi sinh vật.
Áp suất thẩm thấu	Áp suất thẩm thấu cao gây co nguyên sinh ở các tế bào vi sinh vật khiến chúng không phân chia được. Áp suất thẩm thấu thấp làm các tế bào vi sinh vật bị trương nước và có thể vỡ ra (đối với các vi khuẩn không có thành tế bào)	Điều chỉnh áp suất thẩm thấu để bảo quản thực phẩm như ướp muối, ướp đường,…

Các yếu tố hóa học:

- Chất dinh dưỡng: Các loài vi sinh vật chỉ có thể tồn tại và sinh sản trong môi trường có các chất dinh dưỡng như protein, carbohydrate, lipid, ion khoáng,...
- Chất ức chế: Một số chất hoá học có khả năng ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật theo các cơ chế khác nhau:

Chất hóa học	Ảnh hưởng	Ứng dụng
Các hợp chất phenol	Biến tính protein, màng tế bào	Khử trùng phòng thí nghiệm, bệnh viện
Các loại cồn (ethanol, izopropanol 70% đến 80%)	Làm biến tính protein, ngăn các chất qua màng tế bào	Diệt khuẩn trên da, tẩy trùng trong bệnh viện
Iodine, rượu iodine (2%)	Oxy hóa các thành phần tế bào	Diệt khuẩn trên da, tẩy trùng trong bệnh viện
Clo (cloramin, natri hypoclorid)	Oxy hóa mạnh các thành phần tế bào	Thanh trùng nước máy, nước bể bơi, công nghiệp thực phẩm
Hợp chất kim loại nặng (Ag, Hg…)	Làm bất họat các protein	Diệt bào tử đang nảy mầm
Các aldehyde (formaldehyde 2%)	Làm bất họat các protein	Sử dụng để thanh trùng nhiều đối tượng
Các loại khí ethylene oxide (từ 10% đến 20%)	Oxy hóa các thành phần tế bào	Khử trùng các dụng cụ nhựa, kim loại
Kháng sinh	Diệt khuẩn có tính chọn lọc	Dùng chữa các bệnh nhiễm khuẩn trong y tế, thú y,…

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

- Tác dụng của kháng sinh trong việc điều trị các bệnh do vi sinh vật gây ra: tiêu diệt hoặc kiềm hãm sự phát triển của vi khuẩn, từ đó giảm đáp ứng viêm gây ra bởi vi khuẩn.

    - Hiện tượng kháng kháng sinh là hiện tượng xảy ra khi mầm bệnh hay vi khuẩn có khả năng tạo ra cách chống lại thuốc kháng sinh làm cho kháng sinh không thể tiêu diệt hoặc ngăn chặn được sự phát triển của chúng.

=> Nguyên nhân: do việc sử dụng thuốc kháng sinh không đúng theo chỉ định của bác sĩ hoặc do bệnh nhân tự ý dùng thuốc. Ngoài ra con người có thể bị lây vi khuẩn kháng thuốc từ các động vật thông qua tiếp xúc, giết mổ,...

=> Tác hại: Vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh làm cho việc điều trị bệnh nhiễm khuẩn trở nên khó khăn, bệnh có thể diễn biến nặng hơn, phức tạp hơn rất nhiều, bệnh nhân mất rất nhiều thời gian để bình phục sức khỏe, có nguy cơ tái phát nhiều lần và gây ảnh hưởng không nhỏ tới sức khỏe, thậm chí không thể điều trị được. Nhiễm khuẩn do vi khuẩn đề kháng buộc bác sĩ phải sử dụng thuốc kháng sinh thay thế, phương pháp phức tạp hơn, thường có độc tính cao hơn dẫn đến thời gian nằm viện kéo dài và gây ra tốn kém chi phí y tế. Đặc biệt, nếu bạn không tìm được phương pháp, loại thuốc điều trị hiệu quả, bệnh sẽ diễn biến phức tạp và đe dọa trực tiếp tới tính mạng.

(Trả lời bởi Minh Lệ)

Hướng dẫn giải

- Loét dạ dày từng được cho là do ăn nhiều thức ăn cay hoặc căng thẳng thần kinh, và biện pháp tốt nhất được đề xuất chính là tập thể dục, giảm căng thẳng trong cuộc sống và sử dụng các liệu pháp thư giãn như yoga, thôi miên, thiền định, thư giãn cơ bắp tiến bộ, hình ảnh tâm thần, phản hồi sinh học, và thậm chí cả âm nhạc. Bên cạnh đó là có một chế độ ăn uống cân bằng, nhiều rau xanh, hoa quả tươi, hạn chế chất béo, tránh rượu, bia, các chất kích thích.

     - Hiện nay được biết là do vi khuẩn (Helicobacter pylori) gây ra, trường hợp viêm loét dạ dày còn ở mức độ nhẹ, bác sĩ có thể chỉ định dùng một số loại thuốc Tây để điều trị. Một số loại thuốc thường được dùng để điều trị viêm loét dạ dày: 

+ Thuốc kháng sinh: giúp kháng lại vi khuẩn, nấm,… gây hại trong dạ dày;

+ Thuốc kháng axit trong dạ dày: giúp điều chỉnh, trung hòa lượng axit trong dịch vị;

+ Thuốc ức chế bơm proton, giúp dạ dày hạn chế tiết dịch axit;

+ Thuốc uống tạo màng bọc bảo vệ ổ loét dạ dày, trung hòa axit;

+ Thuốc kháng vi khuẩn HP

Các loại thuốc thuốc này có tác dụng kháng viêm, loại bỏ vi khuẩn gây bệnh và giúp cho người bệnh giảm cảm giác đau rát trong dạ dày. Trường hợp người bệnh viêm loét dạ dày đã ở mức độ nặng, bác sĩ sẽ chỉ định điều trị bằng phương pháp phẫu thuật loại bỏ phần dạ dày bị viêm loét hư hỏng, sau đó may lại, khi đó kích thước dạ dày sẽ nhỏ hơn.

(Trả lời bởi Minh Lệ)