Bài 17. Vi sinh và các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Vi sinh vật thuộc nhóm nào trong hệ thống phân loại 5 giới?  Dựa vào đặc điểm gì để phân biệt chúng với các sinh vật khác?

I. Khái niệm vi sinh vật

- Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước nhỏ, thường không nhìn thấy bằng mắt thường mà chỉ quan sát được bằng kính hiển vi.

- Vi sinh vật gồm các nhóm:

• Vi khuẩn.
• Vi sinh vật cổ (giới Khởi sinh).
• Tảo đơn bào và nguyên sinh động vật (giới Nguyên sinh).
• Vi nấm (giới Nấm).

- Vi sinh vật phân bố trong tất cả các môi trường: môi trường đất, môi trường nước, môi trường trên cạn và môi trường sinh vật.

- Đặc điểm chung của vi sinh vật:

• Kích thước nhỏ bé.
• Số lượng nhiều.
• Phân bố rộng.
• Hấp thu và chuyển hoá năng lượng vật chất nhanh.
• Sinh trưởng và sinh sản nhanh.

II. Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật

Nguồn carbon	Nguồn năng lượng
	Ánh sáng	Phản ứng hoá học
Hữu cơ	Quang dị dưỡng Vi khuẩn không chứa lưu huỳnh màu lục và màu tía	Hoá dị dưỡng Vi nấm, nguyên sinh động vật, đa số vi khuẩn
CO2	Quang tự dưỡng Vi khuẩn lam, vi tảo, vi khuẩn lưu huỳnh màu tía và màu lục	Hoá tự dưỡng Vi khuẩn oxi hoá hydrogen, lưu huỳnh, sắt hoặc nitrate hoá.

III. Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

1. Phân lập vi sinh vật

- Vi sinh vật thường tồn tại ở dạng hỗn hợp, gồm nhiều loài khác nhau.

→ Muốn nghiên cứu về hình thái, sinh lí, hoá sinh hoặc sử dụng một loài nào đó vào thực tiễn cần phải tách riêng từng loài.

- Phương pháp phân lập nhằm tách riêng từng loài vi sinh vật từ hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật bằng cách pha loãng và trải đều mẫu trên môi trường đặc.

- Khuẩn lạc vi khuẩn thường nhầy ướt; bề mặt thường dẹt và có nhiều màu sắc như trắng sữa, vàng, đỏ, hồng, cam...; một số khuẩn lạc đặc biệt có dạng bột mịn.

- Khuẩn lạc nấm men thường khô, tròn, đều và lồi có tâm, khuẩn lạc thường có màu trắng sữa.

- Khuẩn lạc nấm mốc thường lan rộng do tế bào nấm mốc phát triển tạo thành dạng sợi dài, xốp, có nhiều màu sắc khác nhau như trắng, vàng, đen, xanh,...

2. Nghiên cứu hình thái vi sinh vật

- Mỗi nhóm vi sinh vật có hình thái tế bào đặc trưng. 

→ Phương pháp nghiên cứu hình thái thường được sử dụng để nhận biết nhóm vi sinh vật.

- Phương pháp quan sát gồm hai bước:

• Chuẩn bị mẫu vật.
• Quan sát bằng kính hiển vi.

- Mẫu vi khuẩn và nấm men thường sẽ làm vết bôi, nhuộm với xanh methylene hoặc fuchsin sau đó quan sát bằng kính hiển vi ở vật kính 100x, mẫu nấm mốc và nguyên sinh vật có thể qua sát trực tiếp bằng kính hiển vi ở vật kính 10x hoặc 40x.

3. Nghiên cứu đặc điểm hoá sinh của vi sinh vật

- Các hợp chất tham gia cấu tạo và thực hiện các chức năng sống của tế bào vi sinh vật có thể được nhận biết thông qua một số phản ứng hoá học.

- Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hoá sinh của vi sinh vật gồm hai bước:

• Chuẩn bị mẫu.
• Thực hiện phản ứng hoá học để nhận biết các chất ở vi sinh vật.

IV. Thực hành một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

1. Phân lập các vi sinh vật trong không khí

* Chuẩn bị

- Dụng cụ: 

- Nguyên liệu: 100 g thịt bò thái nhỏ (2 - 3 cm), 300 mL nước, 4 g thạch.

* Tiến hành

- Bước 1: Cho thịt bò, nước vào nồi và đun sôi trong khoảng 5 phút.

- Bước 2: Sử dụng rổ và cốc đong để lọc lấy nước thịt bò.

- Bước 3: Cho 4 g thạch vào nước thịt bò, dùng đũa thuỷ tinh khuấy đều và đun sôi trong khoảng 3 phút tạo thành môi trường nước thịt bò.

- Bước 4: Đậy nắp nồi và chờ 3 - 5 phút cho nhiệt độ môi trường nước thịt bò giảm xuống còn khoảng 60 - 80 ^oC.

- Bước 5: Lấy 9 đĩa petri và đổ vào mỗi đĩa khoảng 25 mL môi trường nước thịt bò.

- Bước 6: Mở nắp đĩa petri và để trong không khí ở các thời gian khác nhau: 5, 10 và 15 phút tương ứng với 3 lô thí nghiệm (mỗi lô có 3 đĩa).

- Bước 7: Đánh dấu và đậy nắp đĩa petri, sau đó dùng băng dính quấn xung quanh giữ chặt nắp.

- Bước 8: Giữ đĩa petri ở nhiệt độ khoảng 30 - 35 ^oC trong khoảng 2 - 3 ngày.

- Bước 9: Quan sát các lô thí nghiệm và ghi thông tin theo gợi ý như bảng.

* Báo cáo

- Viết báo cáo theo mẫu.

- Thảo luận trả lời các câu hỏi sau:

• Tại sao lại mở nắp đĩa petri và để trong không khí 5, 10, 15 phút? So sánh kết quả ở các lô khác nhau.
• Tại sao lại phải dùng băng dính quấn chặt miệng đĩa petri?
• Em hãy tìm hiểu thông tin và nêu cách nhận biết khuẩn lạc vi khuẩn, nấm mốc và nấm men. Đồng thời, hãy đánh dấu từng loại khuẩn lạc đó (nếu có) trong mẫu phân lập.

2. Quan sát hình thái nấm mốc, vi khuẩn và nấm men

* Chuẩn bị

- Mẫu vật: mẩu bánh mì, vỏ quả chín hoặc hạt bị mốc; nước dưa chua; bánh men rượu hoà trong nước.

- Hoá chất: thuốc nhuộm xanh methylene hoặc fuchsin.

- Dụng cụ: 

* Tiến hành

- Quan sát nấm mốc

• Bước 1: Dùng panh gắp mẫu vật cho lên lam kính.
• Bước 2: Đặt lam kính lên bàn kính và quan sát ở vật kính 10x.

- Quan sát vi khuẩn hoặc nấm men

• Bước 1: Dùng que cấy lấy mẫu vật cho lên lam kính và dàn đều.
• Bước 2: Hong khô tiêu bản trên ngọn lửa đèn cồn.
• Bước 3: Nhỏ 1 giọt thuốc nhuộm lên trên tiêu bản và giữ trong 1 phút.
• Bước 4: Rửa thuốc nhuộm thừa bằng bình tia nước.
• Bước 5: Thấm khô tiêu bản, đặt lên bàn kính và quan sát ở vật kính 10x để chọn tiêu cự phù hợp rồi chuyển sang vật kính 100x để quan sát.
• Bước 6: Vẽ lại hình ảnh quan sát được dưới kính hiển vi vào vở.

* Báo cáo

- Viết báo cáo theo mẫu.

- Thảo luận để trả lời các câu hỏi sau:

• Em có nhận xét gì về đặc điểm hình dạng, kích thước của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn?
• Nêu hình thức sinh sản của vi khuẩn, nấm mốc và nấm men trong các mẫu quan sát.

3. Xác định khả năng sinh catalase

* Chuẩn bị

- Mẫu vật: vi khuẩn, nấm men phân lập được trên môi trường nước thịt, chế phẩm men tiêu hoá (vi khuẩn) dạng bột.

- Dụng cụ: lam kính, que cấy.

- Hoá chất: dung dịch nước oxi già.

* Tiến hành

- Bước 1: Dùng que cấy lấy mẫu tế bào vi khuẩn hoặc nấm men hoặc chế phẩm men tiêu hoá cho lên lam kính.

- Bước 2: Nhỏ 1 giọt dung dịch nước oxi già lên mẫu vật.

- Bước 3: Thu thập số liệu. Quan sát hiện tượng xảy ra và ghi lại thông tin theo gợi ý như bảng sau:

* Báo cáo

- Viết báo cáo theo mẫu.

- Thảo luận để trả lời các câu hỏi sau đây:

• Trình bày cơ chế hình thành bọt khí.
• Nước oxi già có chứa khoảng 3 % H₂O₂ thường được dùng để khử trùng vết thương. Em hãy nêu cơ sở khoa học của ứng dụng này.

1. Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước nhỏ bé và thường chỉ quan sát được bằng kính hiển vi. Vi sinh vật có đại diện trong các giới: Khởi sinh, Nguyên sinh và Nấm.

2. Dựa vào nguồn năng lượng và carbon sử dụng, vi sinh vật được chia thành 4 kiểu dinh dưỡng khác nhau: quang tự dưỡng, quang dị dưỡng, hoá tự dưỡng và hoá dị dưỡng.

3. Một số phương pháp phổ biến nghiên cứu vi sinh vật: phân lập, nghiên cứu hình thái, nghiên cứu đặc điểm hoá sinh.