Giải Sinh học 10 Bài 24 (Chân trời sáng tạo): Quá trình tổng hợp và phân giải ở vi sinh vật

Giải Sinh học 10 Bài 24: Quá trình tổng hợp và phân giải ở vi sinh vật

Mở đầu trang 114 Sinh học 10: Một con bò nặng 500 kg chỉ sản xuất thêm mỗi ngày 0,5 kg protein; 500 kg cây đậu nành mỗi ngày tổng hợp được 40 kg protein nhưng 500 kg nấm men có thể tạo thành mỗi ngày 50 tấn protein. Sự khác nhau về sinh khối được tạo ra từ các loài sinh vật trên có thể giải thích như thế nào?

Trả lời:

Sự khác nhau về sinh khối được tạo ra từ các sinh vật trên có thể được giải thích là do sự khác nhau về tốc độ hấp thụ và chuyển hóa các chất dinh dưỡng: Sinh vật có kích thước nhỏ sẽ có tỉ lệ S/V lớn dẫn đến tốc độ trao đổi chất càng nhanh, kết quả là tổng hợp được lượng sinh khối lớn hơn.

Câu hỏi 1 trang 114 Sinh học 10: Hãy cho biết đặc điểm chung của quá trình tổng hợp các chất hữu cơ.

Trả lời:

Đặc điểm chung của quá trình tổng hợp các chất hữu cơ: Đều có bản chất là quá trình đồng hóa, là quá trình tổng hợp các chất phức tạp từ các chất đơn giản, đồng thời tích lũy năng lượng.

Câu hỏi 2 trang 114 Sinh học 10: Tìm thông tin liên quan tới gôm sinh học và cho biết vai trò của gôm sinh học trong đời sống con người.

Trả lời:

Một số thông tin liên quan tới gôm sinh học: Gôm sinh học là một số loại polysaccharide do vi sinh vật tiết vào môi trường

- Gôm có vai trò bảo vệ tế bào vi sinh vật khỏi bị khô, ngăn cản sự tiếp xúc với virus đồng thời là nguồn dự trữ carbon và năng lượng.

- Gôm được dùng trong công nghiệp để sản xuất kem phủ bề mặt bánh hay làm chất phụ gia trong công nghiệp khai thác dầu hỏa. Trong y học, gôm được dùng làm chất thay huyết tương và trong sinh hóa học dùng làm chất tách chiết enzyme.

Câu hỏi 3 trang 114 Sinh học 10: Tìm thông tin liên quan về một số loại chế phẩm sinh học từ vi sinh vật.

Trả lời:

Một số loại chế phẩm sinh học từ vi sinh vật:

- Sinh khối (hoặc protein đơn bào): Tảo xoắn Spirulina (thuộc Cyanobacteria) là nguồn thực phẩm chức năng, tảo Chlorella được dùng làm nguồn protein và vitamin bổ sung vào kem, sữa chua, bánh mì.

- Amino acid bổ sung vào thực phẩm: Chủng vi khuẩn đột biến Corynebacterium glutamicum đã được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất các amino acid như glutamic acid, lysine, valine,… Ngoài ra, một amino acid được dùng làm gia vị nhằm tăng độ ngon ngọt của các món ăn đó là glutamic acid (ở dạng natri glutamate – mì chính).

Luyện tập trang 115 Sinh học 10: Trình bày tóm tắt bằng sơ đồ hệ thống các quá trình tổng hợp các chất hữu cơ đa phân tử của vi sinh vật.

Trả lời:

Sơ đồ hệ thống các quá trình tổng hợp các chất hữu cơ đa phân tử của vi sinh vật:

Câu hỏi 4 trang 116 Sinh học 10: Quan sát Hình 24.3, 24.4, 24.5 và cho biết: Các chất hữu cơ đa phân tử được phân giải như thế nào? Ứng dụng của các quá trình này trong đời sống là gì?

Trả lời:

- Các chất hữu cơ đa phân tử được vi sinh vật phân giải bằng cách tiết ra các enzyme để phá vỡ liên kết giữa các thành phần cấu tạo để tạo ra các chất đơn giản, đồng thời giải phóng năng lượng.

- Một số ứng dụng quá trình phân giải vào đời sống:

+ Lên men lactic tạo nên các sản phẩm như sữa chua, dưa chua,…

+ Lên men rượu tạo ra các sản phẩm có chứa cồn như: rượu, nước trái cây,…

+ Quá trình phân giải protein tạo ra các amino acid nhờ enzyme protease do vi sinh vật tiết ra và được ứng dụng trong sản xuất nước mắm, nước tương,…

Câu hỏi 5 trang 116 Sinh học 10: Quan sát Hình 24.3, 24.4, 24.5 và cho biết: Cho biết đặc điểm chung của các quá trình phân giải chất hữu cơ.

Trả lời:

Đặc điểm chung của các quá trình phân giải chất hữu cơ: Đều có bản chất là quá trình dị hóa, là quá trình phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng.

Luyện tập trang 116 Sinh học 10: Lập bảng trình bày điểm chung và riêng của các quá trình phân giải ở vi sinh vật.

Trả lời:

Vận dụng trang 118 Sinh học 10: Hãy thiết kế một sản phẩm học tập (mô hình, poster, tập san,…) trình bày về vai trò của vi sinh vật đối với tự nhiên và đời sống con người.

Trả lời:

Học sinh thiết kế sản phẩm theo chủ đề và trình bày sản phẩm theo các nội dung sau:

- Nguyên vật liệu (nêu rõ vật liệu nào mô tả cho thành phần nào)

- Các bước thực hiện

- Nội dung sản phẩm

Bài tập 1 trang 118 Sinh học 10: Nêu một số ví dụ thực tiễn về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật.

Trả lời:

Một số ví dụ thực tiễn về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật:

- Nấm men tổng hợp protein.

- Vi khuẩn lam tổng hợp polysaccharide.

- Vi khuẩn lactic tiết enzyme phân giải polysaccharide.

- Vi sinh vật trong ruột cá thực hiện phân giải protein trong cá để tạo thành nước mắm.

Bài tập 2 trang 118 Sinh học 10: Trình bày vai trò của vi sinh vật trong đời sống con người và trong tự nhiên thông qua các hoạt động tổng hợp và phân giải các chất (carbohydrate, protein, lipid).

Trả lời:

- Đối với tự nhiên, vi sinh vật có vai trò:

+ Chuyển hóa vật chất trong tự nhiên

+ Làm sạch môi trường

+ Cải thiện chất lượng đất

- Đối với đời sống con người, vi sinh vật có vai trò:

+ Trong trồng trọt: Vi sinh vật giúp cải thiện chất lượng đất, tiêu diệt sâu hại,… giúp tăng năng suất cây trồng.

+ Trong chăn nuôi: Vi sinh vật góp phần cải thiện hệ tiêu hóa vật nuôi, giúp tăng sức đề kháng, sinh trưởng, phát triển nhanh, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

+ Trong bảo quản và chế biến thực phẩm: Vi sinh vật được ứng dụng để sản xuất rượu, bia, muối chua rau củ,…

+ Trong sản xuất dược phẩm: Sử dụng vi sinh vật để sản xuất nhiều loại dược phẩm như chất kháng sinh, vaccine, men tiêu hóa,…

Bài tập 3 trang 118 Sinh học 10: Cho ví dụ cụ thể để phân biệt lên men lactic đồng hình và dị hình ở vi sinh vật.

Trả lời:

- Lên men lactic đồng hình tạo ra lactic acid.

- Lên men lactic dị hình tạo ra hỗn hợp lactic acid, ethanol, acetic acid, CO₂.

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 24: Quá trình tổng hợp và phân giải ở vi sinh vật

I. Quá trình tổng hợp ở vi sinh vật

- Tổng hợp là quá trình tạo ra phân tử hữu cơ phức tạp từ những chất đơn giản.

Quá trình tổng hợp ở vi sinh vật

- Vai trò: Quá trình tổng hợp giúp hình thành các hợp chất (vật liệu) để xây dựng và duy trì các hoạt động của vi sinh vật, đồng thời, giúp vi sinh vật tích lũy năng lượng.

1. Tổng hợp carbohydrate

- Cơ chế:

+ Ở vi khuẩn và tảo, việc tổng hợp tinh bột và glycogen cần hợp chất mở đầu là ADP – glucose.

+ Các phân tử polysaccharide được tạo ra nhờ sự liên kết các phân tử glucose bằng liên kết glycosidic.

[Glucose]_n + [ADP-glucose] → [Glucose]_n+1 + ADP

- Ứng dụng: Sử dụng vi sinh vật tổng hợp gôm sinh học.

+ Gôm sinh học là một số loại polysaccharide mà vi sinh vật tiết vào môi trường, có vai trò bảo vệ tế bào vi sinh vật khỏi bị khô, ngăn cản sự tiếp xúc với virus, đồng thời, là nguồn dự trữ carbon và năng lượng.

+ Gôm được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất kem phủ bề mặt bánh hay làm chất phụ gia trong công nghiệp khai thác dầu hỏa. Trong y học, gôm được dùng làm chất thay huyết tương và trong sinh hóa học dùng làm chất tách chiết enzyme.

2. Tổng hợp protein

- Cơ chế: Vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp amino acid và tổng hợp các protein khi liên kết các amino acid với nhau bằng liên kết peptide.

(Amino acid)_n → Protein

- Ứng dụng:

+ Sản xuất enzyme phục vụ cho đời sống của con người: Hầu hết các enzyme từ thực vật hoặc động vật đều có thể sản xuất từ vi sinh vật.

+ Sản xuất sinh khối (protein đơn bào): Tảo xoắn Spirulina là nguồn thực phẩm chức năng, tảo Chlorella được dùng làm nguồn protein và vitamin bổ sung vào kem, sữa chua, bánh mì.

+ Sản xuất amino acid bổ sung vào thực phẩm: Chủng vi khuẩn đột biến Corynebacterium glutamicum được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất các amino acid như glutamic acid, lysine, valine,...

+ Sản xuất glutamic acid dùng làm gia vị nhằm tăng độ ngon ngọt của các món ăn.

3. Tổng hợp lipid

- Cơ chế: Vi sinh vật tổng hợp lipid bằng cách liên kết glycerol và các acid béo.

- Ứng dụng: Nuôi cấy một số vi sinh vật dự trữ carbon và năng lượng bằng cách tích lũy nhiều lipid trong tế bào như nấm men hoặc vi tảo để thu lipid sử dụng trong sản xuất dầu diesel sinh học.

4. Tổng hợp nucleic acid

- Cơ chế: Các phân tử acid nucleic được tạo ra nhờ sự liên kết của các nucleotide.

- Một số vi sinh vật có khả năng tổng hợp 3 thành phần: nitrogenous base, đường 5 carbon và phosphoric acid tạo đơn phân nucleotide rồi liên kết của các nucleotide tạo nên DNA, RNA hoàn chỉnh.

II. Quá trình phân giải ở vi sinh vật

- Phân giải là quá trình biến đổi chất hữu cơ phức tạp thàn những chất đơn giản.

Quá trình phân giải ở vi sinh vật

- Vai trò: Quá trình phân giải giúp hình thành nguyên liệu và năng lượng cung cấp cho quá trình tổng hợp và các hoạt động của tế bào.

1.Phân giải các hợp chất carbohydrate

- Cơ chế:

+ Quá trình phân giải các hợp chất carbohydrate xảy ra bên ngoài cơ thể vi sinh vật nhờ các enzyme phân giải polysaccharide do chúng tiết ra tạo thành đường đơn (điển hình là glucose).

- Đường đơn được vi sinh vật hấp thụ và phân giải theo con đường hiếu khí, kị khí hoặc lên men (lên men rượu hoặc lên men lactic).

Sơ đồ quá trình lên men

- Ứng dụng:

+ Sử dụng nhóm vi khuẩn lên men lactic để sản xuất sữa chua, sản xuất lactic acid hoặc muối chua rau, củ, quả, thịt, cá, tôm.

+ Sử dụng nhóm vi khuẩn lên men rượu để tạo ra các sản phẩm chứa cồn như rượu, nước trái cây lên men, lên men bột bánh mì,...

2. Phân giải protein

- Cơ chế: Vi sinh vật sinh tổng hợp protease để phân giải protein thành các amino acid.

- Ứng dụng: Sản xuất nước mắm, nước tương,…

3. Phân giải lipid

- Vi sinh vật phân giải lipid tạo thành glycerol và acid béo.

Sự phân giải lipid

4. Phân giải nucleic acid

- Vi sinh vật tiết enzyme nuclease để phân giải nucleic acid thành các nucleotide.

Sự phân giải nucleic acid

III. Vai trò của vi sinh vật

a. Đối với tự nhiên

Sơ đồ một số vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên

- Chuyển hóa vật chất trong tự nhiên: Vi sinh vật là một mắt xích quan trong trong lưới thức ăn của hệ sinh thái, góp phần tạo nên vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên.

- Làm sạch môi trường: Vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ từ xác chết của động, thực vật, rác thải, các chất hữu cơ lơ lửng trong nước làm cho môi trường sạch hơn, hạn chế ô nhiễm.

- Cải thiện chất lượng đất: Các vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ, một số vi sinh vật có khả năng cố định đạm góp phần cải tạo đất, tạo điều kiện cho hệ thực vật phát triển tốt hơn.

b. Đối với đời sống con người

Một số ứng dụng vi sinh vật trong đời sống con người

- Trong trồng trọt:

+ Cơ sở khoa học: Vi sinh vật cải thiện chất lượng đất, như tăng khả năng kết dính các hạt đất, chuyển hóa chất dinh dưỡng giúp cây dễ hấp thụ, tiết ra chất có lợi cho cây trồng, tiêu diệt sâu hại.

+ Ứng dụng: Ứng dụng vi sinh vật để sản xuất phân bón vi sinh, thuốc trừ sâu sinh học,… thay thế phân bón và thuốc trừ sâu hóa học, mang lại năng suất cho cây trồng, bảo vệ môi trường.

- Trong chăn nuôi:

+ Cơ sở khoa học: Vi sinh vật góp phần cải thiện hệ tiêu hóa vật nuôi, giúp tăng sức đề kháng, sinh trưởng, phát triển nhanh, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

+ Ứng dụng: Ứng dụng vi sinh vật để ủ thức ăn cho vật nuôi, sản xuất các chế phẩm sinh học trong chăn nuôi, giúp vật nuôi tăng cường sức đề kháng, cho năng suất cao.

- Trong bảo quản và chế biến thực phẩm:

+ Ứng dụng khả năng tiết enzyme protease phân giải protein thành các amino acid của vi sinh vật để sản xuất nước mắm từ cá, nước tương từ đậu tương.

+ Ứng dụng vi sinh vật lên men để sản xuất rượu, bia, nước giải khát, giấm, muối chua rau củ,…

+ Quá trình lên men tạo ra lactic acid của vi sinh vật giúp ức chế các vi khuẩn gây thối và nấm mốc, giúp bảo quản thực phẩm được lâu hơn.

- Trong sản xuất dược phẩm:

+ Ứng dụng một số chủng xạ khuẩn và nấm mốc để sản xuất chất kháng sinh giúp tiêu diệt các mầm bệnh, bảo vệ sức khỏe.

+ Sử dụng vi sinh vật đã làm suy yếu để sản xuất vaccine phòng bệnh.

+ Sử dụng các vi khuẩn có lợi để sản xuất men tiêu hóa và một số đồ uống nhằm hỗ trợ quá trình tiêu hóa của con người.

Xem thêm lời giải bài tập Sinh học lớp 10 Chân trời sáng tạo với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 25: Sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật

Bài 26: Công nghệ vi sinh vật

Bài 27: Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

Bài 28: Thực hành: Lên men

Ôn tập chương 5