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

Câu 1. Trình bày khái niệm vi sinh vật? Kể tên một số đại diện của vi sinh vật mà em biết?
Câu 2. Trình bày các loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật cơ bản?
Câu 3. Trình bày các kiểu dinh dưỡng cơ bản của vi sinh vật?
Câu 4. So sánh 2 kiểu chuyển hoá vật chất: hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí?
Câu 5. Vì sao không nên bón phân đạm cùng với phân chuồng trên những ruộng lúa ngập nước?

Hướng dẫn trả lời

Câu 1.
– Vi sinh vật là những cơ thể sống có kích thước hiển vi, đường kính tế bào chỉ khoảng 0,2 ÷ 2 µm (đối với vi sinh vật nhân sơ) và 10 ÷ 00 µm (đối với vi sinh vật nhân thực). Phần lớn vi sinh vật là cơ thể đơn bào, không thể thấy được bằng mắt thường mà phải quan sát dưới kính hiển vi, một số là tập hợp đơn bào.
– Vi sinh vật gồm nhiều nhóm khác nhau, tuy vậy chúng đều có đặc điểm chung là hấp thụ, chuyển hoá chất dinh dưỡng nhanh, sinh trưởng nhanh, phân bố rộng.
– Ví dụ về vi sinh vật:
+ Vi sinh vật nhân sơ : vi khuẩn, xạ khuẩn, xoắn thể…
+ Vi sinh vật nhân thật: nấm men, động vật nguyên sinh, tảo đơn bào, nấm sợi…

Câu 2.
– Có ba loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật cơ bản:
a. Môi trường dùng chất tự nhiên: là môi trường chứa các chất tự nhiên không xác định được số lượng, thành phần như: cao thịt bò, pepton, cao nấm men (pepton là dịch thuỷ phân một phần của thịt bò, cazêin, bột đậu tương… dùng làm nguồn cacbon, năng lượng và nitơ. Cao thịt bò chứa các axit amin, peptit, nuclêôtit, axit hữu cơ, vitamin và một số chất khoáng. Cao nấm men là nguồn phong phú các vitamin nhóm B cũng như nguồn nitơ và cacbon).
b. Môi trường tổng hợp: là môi trường trong đó các chất đều đã biết thành phần hoá học và số lượng. Nhiều vi khuẩn hoá dưỡng dị dưỡng có thể sinh trưởng trong môi trường chứa glucôzơ là nguồn cacbon và muối amôn là nguồn nitơ.
c. Môi trường bán tổng hợp: là môi trường trong đó có một số chất tự nhiên không xác định được thành phần và số lượng như pepton, cao thịt, cao nấm men và các chất hoá học đã biết thành phần và số lượng…
– Các môi trường nói trên đều ở dạng lỏng nên được gọi là môi trường lỏng (hoặc môi trường dịch thể).
– Để nuôi cấy vi sinh vật trên bề mặt môi trường đặc, người ta thêm vào môi trường lỏng 1,5 ÷ 2% thạch (agar – một loại pôlisaccarit phức tạp chiết rút từ tảo đỏ ở biển).

Câu 3.
Khác với thực vật và động vật, dinh dưỡng ở sinh vật có tính đa dạng hơn. Dựa vào hai thông số nguồn năng lượng và nguồn cacbon chủ yếu, người ta chia các hình thức dinh dưởng của vi sinh vật thành bốn kiểu dinh dưỡng cơ bản sau:
http://hocmai.vn/file.php/149/Anh/WiKi/HoiDapSinh10/10S2203.gif

Câu 4.
http://hocmai.vn/file.php/149/Anh/WiKi/HoiDapSinh10/10S2204.gif

Câu 5.
Vi khuẩn phản nitrat hóa có khả năng dùng nitrat chủ yếu làm chất nhận điện tử. Tùy theo loài vi khuẩn mà sản phẩm của khử nitrat dị hóa là N2, N2O hay NO, đây đều là những chất mà cây trồng không hấp thụ được. Quá trình phản nitrat hóa xảy ra mạnh khi đất bị kị khí như khi dùng phân đạm (nitrat) cùng với phân chuồng trên những ruộng lúa ngập nước, phân nitrat dùng bón cho lúa bị nhóm vi khuẩn này sử dụng rất nhanh, nitrat có thể mất hết rất nhanh mà cây trồng không kịp sử dụng.

Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật

Câu 1. Tại sao khi nướng bánh mì lại trở lên xốp?
Câu 2. Kể tên những ứng dụng của quá trình phân giải prôtêin và pôlisaccarit trong đời sống?
Câu 3. Kể tên một số loại enzim tham gia phân giải các chất ở vi sinh vật?
Câu 4. Trình bày quá trình tổng hợp các chất trong tế bào vi sinh vật và ứng dụng của chúng trong đời sống con người?
Câu 5. Tại sao nói: tổng hợp (đồng hóa) và phân giải (dị hóa) là hai quá trình ngược chiều nhau, nhưng thống nhất trong hoạt động sống của tế bào?

Hướng dẫn trả lời

Câu 1.
Khi làm bánh mì, ngoài bột mì ra thì một thành phần không thể thiếu là nấm men, đây là những vi sinh vật sinh sản nhanh và biến đường, ôxi có trong bột mì thành khí cacbonic, sinh khối và vitamin. Khí cacbonic trong bột sẽ giãn nở và tăng thể tích khi nướng nên làm bánh mì nở, rỗng ruột và trở nên xốp hơn.

Câu 2.
– Nhờ prôtêaza của vi sinh vật mà prôtêin của cá, đậu tương… được phân giải tạo ra các axit amin, dùng nước muối chiết chứa các axit amin này ta được các loại nước mắm, nước chấm… sử dụng trong đời sống hàng ngày.
– Sử dụng các loại enzim ngoại bào như amilaza thủy phân tinh bột để sản xuất kẹo, xirô, rượu…
– Sử dụng vi khuẩn lactic lên men để tạo ra các thực phẩm như: sữa chua, dưa chua, quả dưa chuột muối, cà muối… Sử dụng nấm men rượu trong sản xuất rượu, nấm men bánh mì trong sản xuất bánh mì…

Câu 3.
– prôtêaza tham gia phân giải prôtêin.
– lipaza tham gia phân giải lipit.
– amilaza tham gia thủy phân tinh bột.
– xenlulaza tham gia phân giải xenlulozơ.

Câu 4.
– Phần lớn vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp được các loại axit amin, chúng sử dụng năng lượng và enzim nội bào để tổng hợp các chất.
+ Tổng hợp prôtêin: sự tổng hợp prôtêin diễn ra tương tự ở mọi tế bào sinh vật do các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptit:
n(axit amin) → prôtêin
+ Tổng hợp pôlisaccarit : ở vi khuẩn và tảo, việc tổng hợp tinh bột và glicôgen cần hợp chất mở đầu là ADP-glucôzơ (ađênôzin điphôtphat-glucôzơ):
(Glucôzơ)n + ADP-glucôzơ? → (Glucôzơ)n+1 + ADP
+ Tổng hợp lipit: vi sinh vật tổng hợp lipit bằng cách liên kết glixêrol và các axit béo. Glixêrol là dẫn xuất từ đihiđrôxiaxêtôn-P (trong đường phân). Các axit béo được tạo thành nhờ sự kết hợp liên tục với nhau của các phân tử axêtyl-CoA.
+ Tổng hợp axit nuclêic: các bazơ nitơ kết hợp với đường 5 cacbon và axit phôtphoric để tạo ra các nuclêôtit, sự liên kết các nuclêôtit tạo ra các axit nuclêic.
– Ứng dụng của sự tổng hợp ở vi sinh vật trong đời sống con người
+ Con người khai thác đặc điểm của VSV như tốc độ sinh trưởng và tổng hợp sinh khối cao để sản xuất các sản phẩm sinh học. 500 kg nấm men có thể tạo thành mỗi ngày 50 tấn prôtêin.
+ Sử dụng vi sinh vật để tạo ra các loại axit amin quý như axit glutamic, lizin và tạo prôtêin đơn bào…
+ Sản xuất các chất xúc tác sinh học: các enzim ngoại bào của vi sinh vật được sử dụng phổ biến trong đời sống con người và trong nền kinh tế quốc dân, chẳng hạn:
* Amilaza (thuỷ phân tinh bột) được dùng khi làm tương, rượu nếp, trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo, công nghiệp dệt, sản xuất xirô…
* Prôtêaza (thuỷ phân prôtêin) được dùng khi làm tương, chế biến thịt, trong công nghiệp thuộc da, công nghiệp bột giặt…
* Xenlulaza (thuỷ phân xenlulôzơ) được dùng trong chế biến rác thải và xử lí các bã thải dùng làm thức ăn cho chăn nuôi và sản xuất bột giặt…
* Lipaza (thuỷ phân lipit) dùng trong công nghiệp bột giặt và chất tẩy rửa…

Câu 5.
Tổng hợp (đồng hóa) và phân giải (dị hóa) là hai quá trình ngược chiều nhau, nhưng thống nhất trong hoạt động sống của tế bào bởi vì đồng hóa tổng hợp các chất cung cấp nguyên liệu cho dị hóa, còn dị hóa phân giải các chất cung cấp năng lượng, nguyên liệu cho đồng hóa.

Quang hợp

Câu 1. Trình bày vai trò của cây xanh trong việc duy trì sự cân bằng O2 và CO2 khí quyển?
Câu 2. Trình bày những điểm chính của chu trình C3?
Câu 3. So sánh pha tối và pha sáng của quang hợp? Trình bày mối liên hệ giữa pha sáng và pha tối trong quá trình quang hợp?
Câu 4. Phân biệt hô hấp và quang hợp?
Câu 5. Ôxi được sinh ra từ chất nào và trong pha nào của quá trình quang hợp? Từ nơi được tạo ra, ôxi phải đi qua mấy lớp màng để ra khỏi tế bào?

Hướng dẫn trả lời

Câu 1.
Quá trình quang hợp tham gia vào chu trình cacbon của Trái Đất. Nếu như hô hấp và đốt cháy tiêu tốn chất hữu cơ và ôxi của Trái Đất thì quang hợp lại tạo ra chất hữu cơ và ôxi của Trái Đất. Nếu như hô hấp và đốt cháy sinh ra CO2 thì quang hợp lại tiêu thụ CO2. Như vậy quang hợp giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng O2 và CO2 khí quyển.

Câu 2.
– Chu trình C3 (chu trình Canvin) là con đường cố định CO2 quan trọng nhất và phổ biến nhất
– Những điểm chính của chu trình C3:
+ Xảy ra tại pha tối của quang hợp
+ Chất nhận CO2 đầu tiên là ribulôzôđiphôtphat (RiDP)
+ Sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình là hợp chất có 3 cacbon, hợp chất này biến đổi thành Anđêhit phôtphoglixêric (AlPG), một phần AlPG sẽ được sử dụng để tái tạo RiDP, phần còn lại biến đổi thành tinh bột và saccarôzơ.
+ Sơ đồ tổng quát:
http://hocmai.vn/file.php/149/Anh/WiKi/HoiDapSinh10/10S1702.gif

Câu 3.
a. So sánh pha tối và pha sáng của quang hợp
– Giống nhau :
+ Xảy ra trong lục lạp
+ Gồm các phản ứng oxi hóa và phản ứng khử
– Khác nhau :
http://hocmai.vn/file.php/149/Anh/WiKi/HoiDapSinh10/10S1703.gif
b. Mối liên hệ giữ pha sáng và pha tối trong quang hợp:
– Pha sáng cung cấp năng lượng ATP và lực khử NADPH cho pha tối.
– Pha tối cung cấp nguyên liệu đầu vào ADP và NADP+ cho pha sáng.

Câu 4.
http://hocmai.vn/file.php/149/Anh/WiKi/HoiDapSinh10/10S1704.gif

Câu 5.
– Trong quang hợp, Ôxi được sinh ra trong pha sáng, từ quá trình quang phân li nước:
H2O + năng lượng ánh sáng → ½ O2 + 2H+ + 2e-
– Từ nơi được tạo ra ôxi phải đi qua màng tilacôit, màng trong và màng ngoài của lục lạp, màng sinh chất rồi ra khỏi tế bào.

Khái quát về năng lượng và chuyển hóa vật chất

Câu 1. Tại sao ăn quá nhiều thức ăn giàu năng lượng không tốt cho cơ thể? Nhưng ăn quá nhiều chất đạm cũng không tốt cho cơ thể?
Câu 2. Tại sao nói “ATP là đồng tiền năng lượng” của tế bào?
Câu 3. Trình bày khái niệm năng lượng, trong tế bào có những dạng năng lượng nào?
Câu 4. Trình bày khái niệm chuyển hóa vật chất?
Câu 5. Trong tế bào, năng lượng ATP được sử dụng vào những việc chính nào?
Câu 6. Phân biệt 2 quá trình đồng hóa và dị hóa? Nêu mối quan hệ giữa 2 quá trình này?

Hướng dẫn trả lời

Câu 1.
– Đường và chất béo là những thực phẩm giàu năng lượng rất bổ dưỡng cho cơ thể. Tuy nhiên, nếu ăn quá nhiều thức ăn giàu năng lượng mà năng lượng không được sử dụng sẽ dẫn đến bệnh béo phì, bệnh tiểu đường cũng như các bệnh khác có liên quan.
– Nếu chất đường và chất béo cung cấp nguồn năng lượng chính thì chất đạm (prôtêin) lại là thành phần cấu trúc quan trọng của tế bào và cơ thể. Trong khẩu phần ăn hàng ngày không thể nào thiếu nguồn thực phẩm prôtêin. Tuy nhiên, nếu ăn quá nhiều thực phẩm giàu prôtêin (thịt, trứng, cá…) cũng sẽ không tốt cho cơ thể, prôtêin vào cơ thể được phân giải thành các axit amin, khi các axit amin bị phân giải trong gan sẽ tạo ra urê là chất độc với cơ thể.

Câu 2.
– ATP là đồng tiền năng lượng của tế bào với ý nghĩa ATP được sử dụng hàng ngày như tiền tệ, cụ thể nó cung cấp năng lượng cho tất cả mọi hoạt động sống của tế bào (trao đổi chất, vận chuyển các chất, sinh công cơ học, các quá trình hấp thụ…).
– ATP có chứa các liên kết cao năng giàu năng lượng, ATP có năng lượng hoạt hóa thấp, dễ dàng bị phá vỡ và giải phóng năng lượng. Các phản ứng thu nhiệt trong tế bào cần 1 năng lượng hoạt hóa thấp khoảng 7,3kcal cho nên ATP có khả năng cung cấp đầy đủ năng lượng cho tất cả các hoạt động sống của tế bào

Câu 3.
– Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công. Có nhiều dạng năng lượng khác nhau như: điện năng, quang năng, cơ năng, hoá năng, nhiệt năng… Dựa vào nguồn cung cấp năng lượng thiên nhiên ta có thể phân biệt năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng nước…
– Các dạng năng lượng chính trong tế bào:
+ Thế năng : Thế năng là trạng thái tiềm ẩn của năng lượng, dạng năng lượng dự trữ, có tiềm năng sinh công (năng lượng các liên kết hoá học trong các hợp chất hữu cơ, chênh lệch các điện tích ngược dấu ở hai bên màng…).
+ Động năng: là dạng năng lượng sẵn sàng sinh công.
+ Nhiệt năng: giữ ổn định nhiệt độ tế bào, cơ thể.
+ Hoá năng: năng lượng tiềm ẩn trong các liên kết hoá học, đặc biệt là ATP.
– Khi gặp các điều kiện nhất định, năng lượng tiềm ẩn chuyển sang trạng thái động năng có liên quan đến các hình thức chuyển động của vật chất (các ion, phân tử…) và tạo ra công tương ứng. Các dạng năng lượng có thể chuyển hoá tương hỗ và cuối cùng thành dạng nhiệt năng.

Câu 4.
– Chuyển hóa vật chất là tập hợp các phản ứng sinh hóa xảy ra bên trong tế bào. Nhờ chuyển hóa vật chất, tế bào thực hiện được các đặc tính đặc trưng khác như sinh trưởng, cảm ứng và sinh sản. Chuyển hóa vật chất luôn kèm theo chuyển hóa năng lượng.
– Chuyển hóa vật chất bao gồm 2 mặt: tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản (quá trình đồng hóa) và phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn (quá trình dị hóa).

Câu 5.
Trong tế bào, năng lượng ATP được sử dụng vào những việc chính như:
– Tổng hợp nên các chất hóa học cần thiết cho tế bào (tổng hợp prôtêin…).
– Vận chuyển các chất qua màng (vận chuyển chủ động tiêu tốn nhiều năng lượng).
– Sinh công cơ học (co cơ…).Câu 6. Hướng dẫn trả lời:
– Phân biệt 2 quá trình đồng hóa và dị hóa
http://hocmai.vn/file.php/149/Anh/WiKi/HoiDapSinh10/10S1306.gif
– Đồng hóa và dị hóa là 2 quá trình vừa mâu thẫn vừa thống nhất (thể hiện trong quá trình chuyển hóa vật chất), sản phẩm của quá trình này là nguyên liệu cho quá trình kia và ngược lại.