Lý thuyết Sinh học 10 Bài 19 (Cánh diều): Quá trình tổng họp phân giải ở vi sinh vật và ứng dụng

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 19: Quá trình tổng họp phân giải ở vi sinh vật và ứng dụng

A. Lý thuyết Sinh học 10 Bài 19: Quá trình tổng họp phân giải ở vi sinh vật và ứng dụng

I. Quá trình tổng hợp ở vi sinh vật

- Vai trò của quá trình tổng hợp: 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. Quang tổng hợp ở vi sinh vật và ứng dụng

- Quang tổng hợp ở vi sinh vật là quá trình vi sinh vật tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ nhờ năng lượng ánh sáng.

- Quang tổng hợp ở vi sinh vật được chia thành hai nhóm: quang hợp không thải O₂ – quang khử (vi khuẩn màu tía và màu lục) và quang hợp thải O₂ (vi khuẩn lam và vi tảo).

- Vai trò của quang tổng hợp ở vi sinh vật đối với sinh giới: góp phần tạo ra hợp chất hữu cơ cho sinh giới, cung cấp O₂ cho con người và các sinh vật trên Trái Đất.

- Ứng dụng: con người đã sử dụng vi sinh vật quang tổng hợp như tảo và vi khuẩn lam để sản xuất thực phẩm, dược phẩm, nhiên liệu.

2. Tổng hợp amino acid, protein và ứng dụng

- Cơ chế: Phần lớn vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp được các amino acid. Thông qua quá trình dịch mã, ribosome sẽ liên kết các amino acid để tổng hợp protein.

- Vai trò: Một số protein tham gia hình thành cấu trúc tế bào vi sinh vật, phần lớn còn lại thực hiện chức năng xúc tác.

- Ứng dụng: Con người có thể ứng dụng vi sinh vật để sản xuất amino acid như: sản xuất glutamic acid nhờ vi khuẩn Corynebacterium glutamicum; sản xuất lysine nhờ vi khuẩn Brevibacterium flavum; sản xuất protein nhờ nấm men S. cerevisiae.

3. Tổng hợp polysaccharide, polyhydroxyalkanoate và ứng dụng

- Cơ chế: Vi sinh vật tổng hợp các polysaccharide từ các monosaccharide.

- Vai trò: Các polysaccharide được sử dụng làm nguyên liệu xây dựng tế bào hoặc chất dự trữ cho tế bào.

- Ứng dụng: Sử dụng vi khuẩn Bacillus cereus hay Cupriavidus necator tổng hợp các hạt polyhydroxyalkanoate để thay thế nhựa hóa dầu.

4. Tổng hợp lipid và ứng dụng

- Cơ chế: Các vi sinh vật tổng hợp lipid từ nguyên liệu glycerol và acid béo.

- Vai trò: Lipid là thành phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào, đặc biệt là màng tế bào.

- 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.

5. Tổng hợp kháng sinh và ứng dụng

- Vai trò: Nhiều vi sinh vật có thể sinh tổng hợp kháng sinh để ức chế sự phát triển của các sinh vật khác trong cùng môi trường.

- Ứng dụng: Tuyển chọn và nuôi các vi sinh vật để sản xuất thuốc kháng sinh dùng trong chữa bệnh. Ví dụ: Kháng sinh penicillin được sản xuất từ nấm mốc Penicillium chrysogenum.

II. Quá trình phân giải ở vi sinh vật

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

1. Phân giải protein và ứng dụng

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

- Vai trò: Các amino acid được tạo ra từ quá trình phân giải protein có thể được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp các phân tử protein mới, khử amin chuyển hóa thành các hợp chất hữu cơ hoặc oxi hóa để giải phóng năng lượng.

- Ứng dụng: Con người ứng dụng khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào cao của vi sinh vật để phân giải protein trong đậu tương, cá thành các sản phẩm giàu amino acid như nước tương, nước mắm.

2. Phân giải polysaccharide mà ứng dụng

- Cơ chế: Nhiều vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzyme ngoại bào như cellulase, amylase để phân giải các polysaccharide thành các phân tử đường.

- Vai trò: Các phân tử đường tạo ra từ quá trình phân giải polysaccharide được vi sinh vật sử dụng làm nguyên liệu xây dựng tế bào hoặc dùng làm nguyên liệu để thực hiện hô hấp tế bào sinh năng lượng và lên men.

- Ứng dụng:

+ Sử dụng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase mạnh để phân hủy xác thực vật thành phân bón hữu cơ nhằm làm giàu chất dinh dưỡng cho đất.

+ Sử dụng vi sinh vật phân giải tinh bột và vi sinh vật sẽ chuyển hóa đường thành ethanol để sản xuất ethanol sinh học.

+ 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.

3. Lợi ích và tác hại của quá trình phân giải nhờ vi sinh vật

- Lợi ích của quá trình phân giải nhờ vi sinh vật:

+ Vi sinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ và chuyển hóa các hợp chất vô cơ giúp khép kín vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên.

+ Con người có thể ứng dụng quá trình phân giải của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường, đồng thời, kết hợp để tạo ra các sản phẩm hữu ích như hóa chất, nguyên liệu và nhiên liệu.

- Tác hại của quá trình phân giải nhờ vi sinh vật:

+ Làm hư hỏng thực phẩm, ví dụ như lúa, ngô, khoai, sắn,…

+ Làm hư hỏng và gây mất mĩ quan các vật dụng, đồ gỗ dùng xây dựng nhà cửa,…

III. Làm một số sản phẩm lên men từ vi sinh vật

1. Lên men sữa chua

1.1. Chuẩn bị

- Nguyên liệu: 1 lít sữa tươi có đường, sữa chua thành phẩm (1 hộp).

- Dụng cụ: bình chứa có thể tích 2 lít, cốc có nắp có thể tích 100 mL (12 cốc), bình đun nước, đũa thủy tinh, giấy quỳ.

1.2. Tiến hành

- Bước 1: Đổ 1 lít sữa tươi ra bình chứa 2 lít.

- Bước 2: Bổ sung sữa chua thành phẩm vào hỗn hợp dịch sữa đã chuẩn bị ở bước 1, dùng đũa thủy tinh khuấy để sữa chua trộn đều.

- Bước 3: Chia đều hỗn hợp sữa vào các cốc sạch và đậy nắp.

- Bước 4: Ủ các cốc sữa ở nhiệt độ 35 – 40 ^oC trong thời gian 8 – 12 giờ.

- Bước 5: Bảo quản các cốc sữa trong tủ lạnh ở nhiệt độ 4 – 6 ^oC và sử dụng trong 5 ngày.

- Bước 6: Quan sát màu sắc, trạng thái, xác định mùi vị, đo pH của hỗn hợp sữa ở bước 2 và sản phẩm sữa chua ở bước 5.

Ghi lại thông tin theo gợi ý như bảng 19.1

1.3. Báo cáo

Viết báo cáo theo gợi ý ở bài 6, so sánh kết quả thu được với các nhóm khác, đồng thời thảo luận trả lời các câu hỏi sau:

- Giải thích sự sai khác của các số liệu thu được ở bảng 19.1, dựa trên số liệu đó để giải thích cơ chế đông tụ của sữa chua.

- Nêu các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sữa chua và cách thức điều chỉnh các yếu tố đó để có sản phẩm sữa chua ngon.

2. Lên men dưa chua

2.1. Chuẩn bị

- Nguyên liệu: rau cải bắp hoặc cải bẹ, muối, đường, hành lá, nước đun sôi để nguội.

- Dụng cụ: dao hoặc kéo, bình lên men (lọ sành, sứ hoặc thủy tinh), phên tre hoặc nứa, giấy quỳ.

2.2. Tiến hành

- Bước 1: Rửa rau cải và hành bằng nước sạch, phơi héo rau cải.

- Bước 2: Cắt cải bẹ thành khúc khoảng 3 – 4 cm, nếu dùng cải bắp thì thái nhỏ khoảng 0,5 – 0,8 cm, cắt hành lá thành khúc 3 – 4 cm.

- Bước 3: Trộn đều rau cải và hành rồi cho vào bình lên men, dùng phên nén chặt.

- Bước 4: Bổ sung dung dịch nước muối 3 % có chứa 0,5 – 1 % đường cho ngập rau khoảng 5 cm.

- Bước 5: Ủ ở nhiệt độ 35 – 40 ^oC trong 2 ngày thu được sản phẩm dưa chua.

- Bước 6: Thu thập số liệu.

+ Quan sát màu sắc, trạng thái, xác định mùi vị, đo pH của dưa ở bước 4 và sản phẩm dưa chua.

+ Ghi đặc điểm của dưa ở bước 4 và sản phẩm ở bước 5 theo gợi ý như bảng 19.2.

2.3. Báo cáo

- Viết báo cáo theo gợi ý ở bài 6.

- Thảo luận trả lời các câu hỏi sau:

+ Vi khuẩn lên men dưa chua có từ những nguồn nào? Người ta thường chủ động bổ sung vi khuẩn lactic trong quá trình muối dưa bằng cách nào?

+ Dưa cải muối chua khi ăn được thì được gọi là dưa “chín”, em hãy giải thích cơ chế gây ra sự “chín” của dưa.

+ Nêu các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dưa chua và cách thức điều chỉnh các yếu tố đó để có sản phẩm dưa chua ngon.

3. Lên men bánh mì

3.1. Chuẩn bị

- Nguyên liệu: 250 g bột mì, 5 g men bánh mì, 160 mL nước đun sôi để nguội, 2 g muối, 16 g đường.

- Dụng cụ: dao nhỏ, thìa, khay inox (20 × 27 cm) phủ giấy nến, bình đựng nước, bát inox có đường kính miệng khoảng 30 cm, găng tay.

- Thiết bị: lò nướng hoặc tủ sấy.

3.2. Tiến hành

- Bước 1: Trộn đều muối, men bánh mì và đường với 160 mL nước.

- Bước 2: Bổ sung dần dung dịch ở bước 1 vào bát bột và dùng tay trộn đều cho đến khi bột mịn.

- Bước 3: Ủ ở nhiệt độ 28 – 30 ^oC trong khoảng 20 phút.

- Bước 4: Chia bột thành những phần nhỏ (khoảng 8 phần), tạo hình cho mỗi phần đó.

- Bước 5: Xếp bánh vào các khay và ủ ở nhiệt độ 28 – 30 ^oC trong khoảng 1 giờ.

- Bước 6: Dùng dao khía mặt bánh và nướng ở 160 ^oC trong khoảng 25 – 30 phút thu được sản phẩm.

- Bước 7:

+ Quan sát màu sắc vỏ bánh, xác định mùi và vị của bánh mì.

+ Ghi thông tin đặc điểm của bánh mì theo gợi ý như bảng 19.3.

3.3. Báo cáo

Viết báo cáo theo gợi ý ở bài 6. Thảo luận trả lời các câu hỏi sau:

- Giải thích cơ chế làm cho bánh phồng lên khi ủ.

- Nêu các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bánh mì và cách thức điều chỉnh các yếu tố đó để có sản phẩm bánh mì ngon.

B. Bài tập trắc nghiệm Sinh học 10 bài 19: Quá trình tổng họp phân giải ở vi sinh vật và ứng dụng

Câu 1: Cho các vai trò sau:

(1) Góp phần tạo ra hợp chất hữu cơ cho sinh giới.

(2) Góp phần cung cấp O2 cho con người và các sinh vật trên Trái Đất.

(3) Tham gia sản xuất thực phẩm, dược phẩm, nhiên liệu cho con người.

(4) Góp phần cung cấp CO2 cho quá trình quang hợp ở thực vật.

Số vai trò của vi sinh vật quang tổng hợp là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Câu 2: Đơn phân để tổng hợp protein ở vi sinh vật là

A. amino acid.

B. nucleotide.

C. glycerol.

D. acid béo.

Câu 3: Cho các ứng dụng sau ở vi sinh vật:

(1) Sản xuất glutamic acid nhờ vi khuẩn Corynebacterium glutamicum.

(2) Sản xuất lysine nhờ vi khuẩn Brevibacterium flavum.

(3) Sản xuất protein nhờ nấm men S. cerevisiae.

(4) Sản xuất nhựa sinh học nhờ vi khuẩn Bacillus cereus hay Cupriavidus necator. Số ứng dụng của quá trình tổng hợp amino acid và protein ở vi sinh vật là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Câu 4: Vi sinh vật nào sau đây có khả năng quang hợp không thải O2?

A. Vi khuẩn màu tía và màu lục.

B. Vi khuẩn lam và vi tảo.

C. Vi tảo và vi khuẩn màu tía.

D. Vi khuẩn màu tía và vi tảo.

Câu 5: Đối với vi sinh vật, polysaccharide được tổng hợp có vai trò

A. làm nguyên liệu xây dựng tế bào hoặc chất dự trữ cho tế bào.

B. làm nguyên liệu xây dựng tế bào và thực hiện chức năng xúc tác.

C. làm nguyên liệu xây dựng tế bào hoặc thực hiện chức năng di chuyển.

D. làm chất kháng sinh để ức chế sự phát triển quá mức của các sinh vật khác.

Câu 6: Các vi sinh vật tổng hợp lipid từ nguyên liệu là

A. glycerol và acid béo.

B. amino acid.

C. glucose.

D. nucleotide.

Câu 7: Con người có thể nuôi nấm men hoặc vi tảo dự trữ carbon và năng lượng bằng cách tích lũy nhiều lipid trong tế bào để

A. sản xuất dầu diesel sinh học.

B. sản xuất glutamic acid.

C. sản xuất nhựa hóa dầu.

D. sản xuất thuốc kháng sinh.

Câu 8: Con người ứng dụng quá trình tổng hợp các chất ức chế sự phát triển của các sinh vật khác ở vi sinh vật để

A. sản xuất dầu diesel sinh học.

B. sản xuất glutamic acid.

C. sản xuất nhựa hóa dầu.

D. sản xuất thuốc kháng sinh.

Câu 9: Quá trình phân giải có vai trò là

A. hình thành các hợp chất đặc trưng để xây dựng và duy trì các hoạt động sống của tế bào.

B. hình thành năng lượng cung cấp cho quá trình tổng hợp và các hoạt động của tế bào.

C. hình thành nguyên liệu và năng lượng cung cấp cho quá trình tổng hợp và các hoạt động của tế bào.

D. hình thành các hợp chất tích lũy năng lượng để duy trì các hoạt động sống của tế bào.

Câu 10: Sản phẩm của quá trình phân giải protein là

A. amino acid.

B. glucose.

C. glycerol.

D. acid béo.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 sách Cánh diều hay, chi tiết khác: