Bài 22. Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật

Bạn nên viết cụ thể để thuận tiện cho người đọc dễ hiểu.

Ý câu hỏi của bạn ở đây có phải là Cho ví dụ về 3 loại môi trường cơ bản nuôi cấy vi sinh vật?

1. Môi trường tự nhiên: gồm các chất tự nhiên, chưa biết rõ thành phần hóa học và số lượng của các chất.

Ví dụ: Các môi trường: Cao thịt, Pepton, cao nấm men,…. - Cao thịt là nước chiết thịt được cô đặc lại. Cao thịt chứa các chất đạm hữu cơ, đường, vitamin, muối khoáng- tất cả đều dễ tan trong nước.

- Peptone là dạng thủy phân bằng protease hay bằng acid đối với thịt, casein, gelatin sau đó làm khô lại thành dạng bột. Peptone chứa phong phú các chất đạm hữu cơ, cũng có một số vitamin và đường.

- Cao nấm men là dịch tự phân (autolysate) tế bào nấm men được cô đặc lại. Cao nấm men chứa phong phú vitamin nhóm B, cũng có chứa các chất đạm hữu cơ và đường.

Ngoài ra, môi trường tự nhiên còn được chế tạo từ các nguyên liệu khác như nước chiết khoai tây, nước chiết giá đậu, nước chiết đất, nước chiết rơm rạ, nước chiết lông vũ bột ngô, cám gạo, sữa, huyết thanh, nước ép cà rốt, nước dừa,…

2. Môi trường tổng hợp: gồm các chất hóa học đã biết rõ thành phần và số lượng:

Ví dụ môi trường Gause thích hợp cho Xạ khuẩn (g/l): Tinh bột tan - 20; KNO₃ - 1; NaCl - 0,5; K₂HPO₄.3H₂O- 0,5; K₂HPO₄.3H₂O- 0,5; FeSO₄.7H₂O- 0,01.

Môi trường tổng hợp nuôi cấy vi khuẩn Escherichia coli: K₂HPO₄-7,0g; KH₂PO₄-2,0g; (NH₄)₂SO₄-1,0g; MgSO₄-0,1g; CaCl₂-0,02g; Glucose-4-10g; Nguyên tố vi lượng (Fe,Co,Mn,Zn,Cu,Ni,Mo)-mỗi loại 2-10μg; Nước cất- 1000ml.

3. Môi trường bán tổng hợp: gồm môi trường tự nhiên và một số hóa chất biết rõ thành phần và số lượng: ví dụ môi trường LB (Luria-Bertani).

Thành phần môi trường LB (g/l): Peptone - 10; Cao nấm men - 5; NaCl -10 ; Nước cất đến 1 lít

Trong các môi trường tự nhiên, vi sinh vật có mặt ở khắp nơi, trong các môi trường và điều kiện sinh thái rất đa dạng. Ví dụ, vi khuẩn lên men lactic, lên men êtilic; nấm rượu vang; nấm men cadina albicans gây bệnh ở người.

 

Trong các môi trường tự nhiên, vi sinh vật có mặt ở khắp nơi, trong các môi trường và điều kiện sinh thái rất đa dạng. Ví dụ, vi khuẩn lên men lactic, lên men êtilic; nấm rượu vang; nấm men cadina albicans gây bệnh ở người.

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 dinh dưỡng 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 dinh dưỡng 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, nguồn dinh dưỡng là CO₂, nhóm này gồm vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn ôxi hóa hiđrô, ôxi hóa lưu huỳnh.
- Hóa dị dưỡng: Nguồn năng lượng là chất hóa học, nguồn dinh dưỡng là chất hữu cơ, nhóm này gồm nấm, động vật nguyên sinh, phần lớn vi khuẩn không quang hợp.

 

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 dinh dưỡng 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 dinh dưỡng 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, nguồn dinh dưỡng là CO₂, nhóm này gồm vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn ôxi hóa hiđrô, ôxi hóa lưu huỳnh.
– Hóa dị dưỡng: Nguồn năng lượng là chất hóa học, nguồn dinh dưỡng là chất hữu cơ, nhóm này gồm nấm, động vật nguyên sinh, phần lớn vi khuẩn không quang hợp.

a) Môi trường có thành phần tính theo đơn vị g/l là:
(NH₄)₃P0₄ – 1,5 ; KH₂P0₄ – 1,0 ; MgS0₄ – 0,2 ; CaCl₂ – 0,1 ; NaCl – 1,5

Khi có ánh sáng giàu CO₂ là môi trường khoáng tối thiểu chỉ thích hợp cho một số vi sinh vật quang hợp.

b) Vi sinh vật này có kiểu dinh dưỡng: quang tự dưỡng vô cơ.
c) Nguồn cacbon là CO₂, nguồn năng lượng của vi sinh vật này là ánh
sáng, còn nguồn nitơ của nó là phốtphatamôn.

* Kì đầu I: Các NST tương đồng bắt đôi (tiếp hợp) với nhau sau tiếp hợp các NST dần co xoắn lại, thoi vô sắc hình thành và một số sợi thoi đính với tâm động của NST. Trong quá trình bắt đôi và tách rời nhau các NST tương đồng có thể trao đổi đoạn cho nhau (trao đổi chéo). Màng nhân và nhân con tiêu biến.
* Kì giữa I: Các NST kép bắt đôi và co xoắn cực đại di chuyển về mặt phẳng xích đạo, xếp thành hai hàng. Thoi vô sắc từ các cực tế bào chỉ đính vào một phía của mỗi NST kép.
* Kì sau I:
Mỗi NST kép trong cặp nhiễm sắc thể tương đồng di chuyển theo thoi I
vô sắc về các cực của tế bào.
* Kì cuối I:
Sau khi đi về cực của tế bào, các NST dần dần xoắn. Màng nhân và nhân con dần dần xuất hiện. Thoi vô sắc tiêu biến. Sau đó là quá trình phân chia chất tế bào tạo nên hai tế bào con có số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nửa.
Sau khi kết thúc giảm phân I, các tế bào bước vào giảm phân II mà không nhân đôi NST.

 

Giảm phân I xảy ra qua bốn kì là đầu I, kì giữa I, kì sau I và cuối I
* Kì đầu I: Các NST tương đồng bắt đôi (tiếp hợp) với nhau sau tiếp hợp các NST dần co xoắn lại, thoi vô sắc hình thành và một số sợi thoi đính với tâm động của NST. Trong quá trình bắt đôi và tách rời nhau các NST tương đồng có thể trao đổi đoạn cho nhau (trao đổi chéo). Màng nhân và nhân con tiêu biến.
* Kì giữa I: Các NST kép bắt đôi và co xoắn cực đại di chuyển về mặt phẳng xích đạo, xếp thành hai hàng. Thoi vô sắc từ các cực tế bào chỉ đính vào một phía của mỗi NST kép.
* Kì sau I:
Mỗi NST kép trong cặp nhiễm sắc thể tương đồng di chuyển theo thoi I vô sắc về các cực của tế bào.
* Kì cuối I:
Sau khi đi về cực của tế bào, các NST dần dần xoắn. Màng nhân và nhân con dần dần xuất hiện. Thoi vô sắc tiêu biến. Sau đó là quá trình phân chia chất tế bào tạo nên hai tế bào con có số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nửa.
Sau khi kết thúc giảm phân I, các tế bào bước vào giảm phân II mà không nhân đôi NST.

Ý nghĩa bắt đôi của các NST tương đồng.
Sự tiếp hợp cặp đôi của các NST kép tương đồng suốt theo chiều dọc và có thể diễn ra sự trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc tử không chị em. Sự trao đổi những đoạn tương ứng trong cặp tương đồng đưa đến sự hoán vị của các gen tương ứng. Do đó, tạo ra sự tái tổ hợp của các gen không tương ứng. Đó là cơ sở để tạo ra các giao tử khác nhau về tổ hợp NST, cung cấp nguyên liệu phong phú cho quá trình tiến hóa và chọn giống.
 

Ý nghĩa bắt đôi của các NST tương đồng.
Sự tiếp hợp cặp đôi của các NST kép tương đồng suốt theo chiều dọc và có thể diễn ra sự trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc tử không chị em. Sự trao đổi những đoạn tương ứng trong cặp tương đồng đưa đến sự hoán vị của các gen tương ứng. Do đó, tạo ra sự tái tổ hợp của các gen không tương ứng. Đó là cơ sở để tạo ra các giao tử khác nhau về tổ hợp NST, cung cấp nguyên liệu phong phú cho quá trình tiến hóa và chọn giống.

- Tiếp hợp: Đảm bảo cho giảm phân diễn ra bình thương (để 2 NST kép trong cặp tương đồng được gần nhau tạo điều kiện xếp thành 2 hàng ở kì giữa). Tạo điều kiện cho trao đổi chéo.

- Trao đổi chéo:

+ Trao đổi chéo cân => Hoán vị gen alen => Tái tổ hợp các gen alen góp phần làm tăng nguồn biến dị tổ hợp tổ hợp.

+ Trao đổi chéo không cân => Lặp đoạn,... => Nguyên liệu cho tiến hóa.

Sự khác biệt giữa nguyên phân và giảm phân:
Nguyên phân 
- Xảy ra ở tất cả các dạng tế bào.
- Có một lần phân bào.
- Không có sự tiếp hợp và hoán vị gen.
- Các NST ở kì giữa xếp thành 1 hàng tại mặt phẳng xích đạo.
- Kết quả: tạo 2 tế bào con có số lượng NST giống hệt tế bào mẹ
(2n).

Giảm phân - Xảy ra ở tế bào sinh dục chín.
- Có hai lần phân bào.
- Có sự tiếp hợp và hoán vị gen.
- Các NST xếp thành 2 hàng ở kì giữa I, 1 hàng ở kì giữa II.
- Kết quả: qua hai lần phân bào liên tiếp tạo ra 4 tế bào con có NST giảm đi một nửa so với tế bào mẹ.

Sự khác biệt giữa nguyên phân và giảm phân:
Nguyên phân
– Xảy ra ở tất cả các dạng tế bào.
– Có một lần phân bào.
– Không có sự tiếp hợp và hoán vị gen.
– Các NST ở kì giữa xếp thành 1 hàng tại mặt phẳng xích đạo.
– Kết quả: tạo 2 tế bào con có số lượng NST giống hệt tế bào mẹ
(2n).

Giảm phân

– Xảy ra ở tế bào sinh dục chín.
– Có hai lần phân bào.
– Có sự tiếp hợp và hoán vị gen.
– Các NST xếp thành 2 hàng ở kì giữa I, 1 hàng ở kì giữa II.
– Kết quả: qua hai lần phân bào liên tiếp tạo ra 4 tế bào con có NST giảm đi một nửa so với tế bào mẹ.

NGUYÊN PHÂN: 
1. Xảy ra ở tế bào xoma 
2. Một lần phân bào: 2 tế bào con 
3. Số NST giữ nguyên: 1 tế bào 2n 
2 tế bào 2n 
4. Một lần sao chép DNA , một lần chia 
5. Thường các NST tương đồng không bắt cặp 
6. Thường không có trao đổi chéo 
7. Tâm động chia ở kỳ sau 
8. Duy trì sự giống nhau: tế bào con có kiểu gen giống kiểu gen tế bào mẹ 
9. Tế bào chia nguyên phân có thể là lưỡng bội (2n) hay đơn bội (n) 
GIẢM PHÂN: 
1. Xảy ra ở tế bào sinh dục 
2. Hai lần phân chia tạo 4 tế bào con 
3.Số NST giảm đi một nữa: 1 tế bào 2n\(\rightarrow\) 4 tế bào n 
4. Một lần sao chép DNA , 2 lần chia 
5. Các NST tương đồng bắt cặp ở kỳ trước 
6. nhất 1 trao đổi chéo cho 1 cặp tương đồng 
7. Tâm động không chia ở kỳ sau I mà chia ở kỳ sau II 
8. Tạo sự đa dạng trong các sản phẩm của giảm phân 
9. Giảm phân luôn luôn xảy ra ở tế bào lưỡng bội (2n) hoặc đa bội (>2n)

- Tạo ra các tế bào con có bộ NST giảm đi một nửa từ đó hình thành các giao tử đơn bội (n).
- Cùng với thụ tinh và nguyên phân góp phần khôi phục và duy trì bộ NST lưỡng bội (2n) của loài.
- Tạo ra nhiều loại giao tử khác nhau là cơ sở tạo nên nguồn biến dịn tổ hợp phong phú.
Nguồn: Bồi dưỡng sinh học 9 ( Nhà xuất ản Giao1 dục Việt Nam )

Sự phân li độc lập và tổ hợp tự do của các cặp nhiễm sắc thể trong quá trình giảm phân kết hợp với quá trình thụ tinh thường tạo ra rất nhiều biến dị tổ hợp. Sự đa dạng di truyền ở thế hệ sau các loài sinh vật sinh sản hữu tính (chủ yếu là do các biến dị tổ hợp) là nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tự nhiên giúp :ác loài có khả năng thích nghi với điều kiện sống mới.
Các quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh góp phần duy trì bộ nhiễm sắc thể đặc trưng cho loài.

Ý nghĩa của quá trình giảm phân: Sự phân li độc lập và tổ hợp

tự do của các cặp nhiễm sắc thể trong quá trình giảm phân kết hợp với quá trình thụ tinh thường tạo ra rất nhiều biến dị tổ hợp. Sự đa dạng di truyền ở thế hệ sau các loài sinh vật sinh sản hữu tính (chủ yếu là do các biến dị tổ hợp) là nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tự nhiên giúp :ác loài có khả năng thích nghi với điều kiện sống mới.
Các quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh góp phần duy trì bộ nhiễm sắc thể đặc trưng cho loài.

Câu 1. Trong các môi trường tự nhiên, vi sinh vật có mặt ở khắp nơi, trong các môi trường và điều kiện sinh thái rất đa dạng. Ví dụ, vi khuẩn lên men lactic, lên men êtilic; nấm rượu vang; nấm men cadina albicans gây bệnh ở người.
Câu 2. 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 dinh dưỡng 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 dinh dưỡng 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, nguồn dinh dưỡng là CO₂, nhóm này gồm vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn ôxi hóa hiđrô, ôxi hóa lưu huỳnh.
- Hóa dị dưỡng: Nguồn năng lượng là chất hóa học, nguồn dinh dưỡng là chất hữu cơ, nhóm này gồm nấm, động vật nguyên sinh, phần lớn vi khuẩn không quang hợp.
Câu 3. a) Môi trường có thành phần tính theo đơn vị g/l là:
(NH₄)₃P0₄ - 1,5 ; KH₂P0₄ - 1,0 ; MgS0₄ - 0,2 ; CaCl₂ - 0,1 ; NaCl - 1,5

Khi có ánh sáng giàu CO₂ là môi trường khoáng tối thiểu chỉ thích hợp cho một số vi sinh vật quang hợp.

b) Vi sinh vật này có kiểu dinh dưỡng: quang tự dưỡng vô cơ.
c) Nguồn cacbon là CO₂, nguồn năng lượng của vi sinh vật này là ánh
sáng, còn nguồn nitơ của nó là phốtphatamôn

1/ Môi trường nuôi cấy không liên tục như các loại dưa cải muối chua, ,...

Môi trường nuôi cấy liên tục như đường ruột của động vật, con người,...

2/ - Pha tiền phát (pha lag): Vi khuẩn thích nghi với môi trường, số lượng tê bào trong quần thê chưa tăng. Enzim cảm ứng được hình thành đê phân giải cơ chất.

- Pha lũy thừa (pha log): Vi khuẩn sinh trướng với tốc độ lớn nhất và không đổi, số lượng tế bào trong quần thể tăng lên rất nhanh.

- Pha cân bằng: Số lượng vi khuấn trong quần thể đạt đến cực đại và không đổi theo thời gian, vì số lượng tế bào sinh ra bằng số lượng tế bào chết.

- Pha suy vong: Số lượng tế bào sống trong quần thể giảm dần do tế bào trong quần thể bị phân hủy ngày càng nhiều, chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tích lũy quá nhiều.

3/ Phân đôi, nảy chồi và tạo thành bào tử