Mở đầu
Câu hỏi SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 131): Vi sinh vật có vai trò rất quan trọng với con người và tự nhiên. Hãy kể một số ví dụ về vai trò của vi sinh vật trong đời sống hằng ngày.Trả lời:
* Một số ví dụ về vai trò của VSV trong đời sống hàng ngày:
– VSV có lợi cộng sinh trong hệ tiêu hóa ở người giúp tăng hệ miễn dịch.
– VSV tham gia trong công nghệ thực phẩm: nấm men bánh mì, nấm men bia, vi khuẩn lactic lên men sữa chua, dưa chua, nem chua,…
– Phân giải chất thải và xác sinh vật thành chất khoáng, đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, làm giàu chất dinh dưỡng cho đất;
– Nuôi cấy đờm: Để tìm vi khuẩn gây bệnh, từ đó xác định khả năng kháng thuốc, nhạy cảm thuốc của vi khuẩn (kháng sinh đồ), làm cơ sở kê đơn kháng sinh tiếp theo.
– Vi sinh vật tự dưỡng tạo ra chất dinh dưỡng cung cấp cho các sinh vật dị dưỡng.
I. Vai trò của vi sinh vật
Dừng lại và suy ngẫm
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 132): Quan sát hình 22.1, nêu một số ví dụ minh họa về vai trò của vi sinh vật đối với tự nhiên.
Trả lời:
* Một số ví dụ minh họa về vai trò của vi sinh vật đối với tự nhiên:
– Phân giải các chất thải và xác vi sinh vật thành chất khoáng, đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, làm giàu chất dinh dưỡng cho đất.
+ Ví dụ: Các vi khuẩn phân giải xác động thực vật vừa giúp làm sạch môi trường tự nhiên vừa giúp cung cấp chất dinh dưỡng cho đất.
– Vi sinh vật tự dưỡng tạo ra O2 và chất dinh dưỡng cung cấp cho các sinh vật dị dưỡng.
+ Ví dụ: Vi khuẩn lam quang hợp tạo ra O2 cho khí quyển và làm nguồn thức ăn cho cá.
– Cộng sinh với nhiều loài sinh vật, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của các loài đó trong tự nhiên.
+ Ví dụ: Trong ruột mối có nhiều trùng roi cộng sinh, trùng roi tiết enzyme giúp mối có khả năng tiêu hóa cellulose để sinh trưởng và phát triển.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 132): Hãy kể tên những sản phẩm từ vi sinh vật phục vụ cho đời sống con người mà em biết.
Trả lời:
* Những sản phẩm từ vi sinh vật phục vụ cho đời sống con người:
– Phân bón vi sinh được sản xuất từ vi sinh vật phân giải mùn bã hữu cơ.
– Đồ tập luyện cho vận động viên với vi khuẩn Escherichia coli được thêm vào chất liệu vải may.
– Quá trình phân giải vi sinh vật được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm như nước tương, xì dầu, nước mắm.
– Sản phẩm lên men lactic: sữa chua, dưa chua,..
– Sữa chua được lên men từ vi khuẩn lactic.
– Thuốc kháng sinh, vaccine, các amino acid, protein đơn bào, hormone,…
– Sinh khối nấm men sản xuất bánh mì, rượu, bia.
– Làm nước mắm từ VSV phân giải protein.
– Vaccine và các loại thuốc kháng sinh, men tiêu hoá, các loại protein để chữa bệnh
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 132): Một bạn học sinh nói: “Vi sinh vật có hại vì chúng gây bệnh cho con người, vì vậy cần kìm hãm và tiêu diệt chúng”. Em có đồng ý với ý kiến của bạn không? Giải thích.
Trả lời:
– Em không đồng ý với ý kiến Vi sinh vật có hại vì chúng gây bệnh cho con người, vì vậy cần kìm hãm và tiêu diệt chúng vì không phải vi sinh vật nào cũng có hại. Bên cạnh các vi sinh vật có hại thì có rất nhiều vi sinh vật có lợi và có ích trong cuộc sống của con người như probiotic, geobacter, prokaryote,…
– Các vi khuẩn này giúp tăng cường miễn dịch tiêu hóa; tổng hợp một số vitamin, amino acid, sử dụng trong chế biến thực phẩm, sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin;…hay vi sinh vật tiến hành phân hủy xác động thực vật để trả lại chất sinh dưỡng cho đất và làm sạch môi trường;… Do đó, đối với vi sinh vật có lợi cần tìm cách tạo điều kiện cho chúng phát triển hợp lí, còn với những sinh vật có hại thì tìm cách kìm hãm và tiêu diệt.
II. Một số ứng dụng của vi sinh vật
Dừng lại và suy ngẫm
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 134): Việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn dựa trên những cơ sở khoa học nào?Trả lời:
* Việc ứng dụng VSV trong thực tiễn dựa trên các đặc điểm sinh học của chúng như: kích thước hiển vi, sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh, hình thức dinh dưỡng đa dạng, quá trình tổng hợp và phân giải các chất tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng hoặc có ý nghĩa lớn trong đời sống con người.
+ Kích thước hiển vi: VSV có kích thước rất nhỏ bé, dao động 0,2 µm tới hơn 700 µm và chỉ có thể quan sát được dưới kính hiển vi.
+ Sinh trưởng nhanh và phát triển mạnh: do kích thước nhỏ bé nên tỉ lệ diện tích/thể tích (S/V) của cơ thể sinh vật lớn, làm tăng tốc độ trao đổi chất và sinh trưởng.
+ Tổng hợp và phân giải các chất nhanh chóng: Sử dụng VSV trong công nghiệp và nghiên cứu có thể thu được sản lượng rất lớn trong một khoảng thời gian ngắn.
+ Đa dạng di truyền: tốc độ sinh sản nhanh, tốc độ đột biến lớn, khả năng tái tổ hợp di truyền và lịch sử tiến hóa lâu dài nên VSV có độ đa dnagj di truyền rất lớn.
+ Phổ sinh thái và dinh dưỡng rộng: VSV có thể được tìm thấy ở nhiều môi trường và đa dạng về hình thức dinh dưỡng.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 134): Công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong các lĩnh vực nào? Nêu một số ví dụ minh họa cho từng lĩnh vực.
Trả lời:
* Công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: nông nghiệp, chế biến thực phẩm, y dược, xử lí chất thải, sản xuất bột giặt và công nghiệp thuộc da,…
– Nông nghiệp
+ Ví dụ: Sản xuất phân bón vi sinh giúp tăng năng suất cây trồng, cải tạo đất và không gây ô nhiễm môi trường như phân hóa học; một số VSV có khả năng ức chế sự phát triển của sâu bệnh được ứng dụng sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh.
– Chế biến thực phẩm
+ Ví dụ:
=> Sử dụng vi khuẩn Saccharomyces cerevisiae để lên men tạo rượu, bia, bánh mì.
=> Sử dụng vi khuẩn lactic để lên men tạo sữa chua và pho mát.
– Y dược
+ Ví dụ:
=> Sản xuất thuốc kháng sinh, vaccine, các amino acid, protein đơn bào, hormore, probiotics và nhiều chế phẩm sinh học có giá trị khác như các sản phẩm được tạo ra từ công nghệ tái tổ hợp vi khuẩn và nấm men như insulin, hormone sinh trưởng chất kích thích miễn dịch cytokite, chất kháng virus như interferon.
=> Ứng dụng VSV trong chẩn đoán các bệnh hiểm nghèo, ung thư, bệnh mới phát sinh bằng kĩ thuật PCR.
– Xử lý chất thải
+ Ví dụ:
=> Sử dụng hệ vi sinh hiếu khí hoặc kị khí trong các bể xử lí sinh học để xử lí nước thải.
=> Sử dụng VSV phân hủy dầu để xử lí sự cố dầu trên biển, sản xuất bột giặt nhờ các enzyme phân giải dầu mỡ của VSV.
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 134): Việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương, nước mắm dựa trên những cơ sở khoa học nào?
Trả lời:
– Việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương, nước mắm dựa trên quá trình phân giải của vi sinh vật. Trong làm tương và nước mắm, người ta không sử dụng cùng một loại vi sinh vật vì nguyên liệu chính để làm tương và nước nắm khác nhau:
+ Tương: nguyên liệu chính là đậu nành chứa prôtêin thực vật.
+ Nước mắm: nguyên liệu chính là cá chứa prôtêin động vật.
=> Do đó cần các nhóm vi sinh vật khác nhau để phân giải prôtêin thực vật và động vật tạo thành tương và nước mắm: đạm trong tương từ đậu nành; đạm trong mắm từ cá.
III. Một số thành tựu và triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai
Dừng lại và suy ngẫm
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 136): Nêu một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật.Trả lời:
* Một số thành tựu hiện đại của công nghệ VSV là:
– Công nghệ lên men: Thức ăn chăn nuôi, bia, rượu, sữa chua.
– Công nghệ thu hồi sản phẩm: Thuốc kháng sinh, vaccine, thuốc bảo vệ thực vật sinh học (Bt), chế phẩm xử lí chất thải rắn và nước thải. Phân vi sinh. Acid và dung môi hữu cơ,…
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 136): Phân tích triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai. Kể tên một số ngành nghề liên quan đến vi sinh vật trong tương lai và triển vọng của các ngành nghề đó.
Trả lời:
– Hiện nay, công nghệ vi sinh vật đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Sự kết hợp giữa công nghệ vi sinh hiện đại, nghiên cứu hệ vi sinh vật Trái Đất và nghiên cứu hệ vi sinh vật con người mở ra nhiều ứng dụng mới. Từ những loại vi khuẩn có thể sản sinh ra điện năng hay xử lí vết nứt bê tông cho các công trình xây dựng bằng các vi sinh vật. Những nghiên cứu này mang lại giá trị to lớn đối với mọi mặt của đời sống con người từ đó mở ra mô hình mới và trở thành xu thế trong tương lai.
– Một số ngành nghề liên quan đến VSV trong tương lai và triển vọng của ngành nghề đó:
+ Ngành công nghiệp thực phẩm chuyên nghiên cứu sản xuất các loại rượu, bia, các sản phẩm lên men từ sữa,..
+ Công nghiệp dược phẩm chuyên nghiên cứu và sản xuất các loại vaccine, kháng sinh,..
+ Lĩnh vực y tế với các phòng xét nghiệm vi sinh chẩn đoán bệnh.
+ Lĩnh vực môi trường với các trung tâm xử lí ô nhiễm môi trường, tái tạo năng lượng.
→ Sự phát triển của các ngành nghề trên mở ra cơ hội nghề nghiệp cho nhiều người. Kĩ sư chế biến thực phẩm, dược sĩ, nhân viên xét nghiệm, kĩ sư môi trường, nhà dịch tễ học,… là những nghề thú vị và hứa hẹn nhiều cơ hội phát triển trong tương lai.
Luyện tập và Vận dụng
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 136): Giải thích vì sao các sinh vật nhân sơ mặc dù có kích thước nhỏ bé và cấu tạo đơn giản nhưng lại có vai trò “khổng lồ” đối với Trái đất và sự sống.Trả lời:
– Vai trò “khổng lồ” của các sinh vật nhân sơ đối với Trái Đất và sự sống:
+ Phân giải chất thải, tự dưỡng tạo ra O2,…
+ Sản xuất hoặc xử lý các chất dinh dưỡng trong đường tiêu hóa của con người và các loài động vật khác.
+ Duy trì mọi khía cạnh của sự cân bằng sinh thái của thế giới sống như chất phân hủy, nhà sản xuất và chất cố định nitơ, tham gia chính vào chu trình cacbon và.
+ Sử dụng để sản xuất một số thực phẩm cho con người, và cũng được sử dụng để phân hủy các vật liệu nguy hiểm.
+ Làm sạch các mối nguy môi trường khác nhau và làm cho các nguồn năng lượng sẵn có và hiệu quả.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 136): Nêu một số ví dụ về ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống.
Trả lời:
* Một số ví dụ về ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống:
– Phân bón vi sinh được sản xuất từ vi sinh vật phân giải mùn bã hữu cơ, giúp tăng năng suất cho cây trồng, cải tạo đất,…
– Sản phẩm lên men lactic: sữa chua, dưa chua,..
– Sử dụng hệ vi sinh hiếu khí hoặc kị khí trong các bể xử lí sinh học để xử lí nước thải.
– Sinh khối nấm men sản xuất bánh mì.
– Làm nước mắm, nước tương từ VSV phân giải protein.
– Sản xuất thuốc kháng sinh, vaccine, các amino acid, protein đơn bào, hormore, probiotics và nhiều chế phẩm sinh học.
– Ứng dụng trong việc chuẩn đoán các bệnh hiểm nghèo, ung thư, bệnh mới phát sinh.
– Sử dụng các Archaea sinh methane để xử lí chất thải vật nuôi nhằm vừa tạo ra khí biogas làm chất đốt cho gia đình vừa tránh ô nhiễm môi trường và tạo ra phân bón hữu cơ cho cây trồng.
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 22 (trang 136): Giải thích vì sao việc chuyển sang trồng đậu nành trên mảnh đất đã trồng trước đó lại có tác dụng duy trì nitrogen trong đất.
Trả lời:
– Trong rễ cây đậu nành có sự cộng sinh giữa rễ cây và vi khuẩn Rhizobium, những vi khuẩn này cung cấp nitơ dồi dào ở dạng hữu ích nhất cho sự phát triển của thực vật. Trong mối quan hệ cộng sinh này, cây cung cấp sản phẩm quang hợp cho đời sống và hoạt động của vi khuẩn.
– Ngược lại, vi khuẩn có vai trò cố định N2 tự do từ không khí thành NH3 vừa cung cấp cho cây vừa cung cấp cho đất, biến lân khó tiêu thành lân dễ tiêu, giúp cây trồng hấp thụ lân dễ dàng hơn. Như vậy, việc chuyển sang trồng đậu nành trên mảnh đất đã trồng khoai trước đó lại có tác dụng bổ sungg và duy trì nitrogen trong đất, giúp cây sinh trưởng, phát triển tốt hơn, giữ ẩm cho đất và ức chế mầm bệnh cho cây trồng.