Bài học

Ôn tập: Vi sinh vật, virus và đề tổng hợp cuối năm

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em ôn lại kiểu dinh dưỡng và đường cong sinh trưởng của quần thể vi sinh vật, cấu tạo và chu trình nhân lên của virus, đồng thời vận dụng TOÀN BỘ kiến thức Sinh học 10 — từ đại phân tử tới phân bào — vào một đề tổng hợp cuối năm mang đúng cấu trúc một đề kiểm tra thật.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài này không dạy khái niệm mới. Nó gom lại nội dung của mạch Vi sinh vật và virus (same-grade bridge): khái quát vi sinh vật, các kiểu dinh dưỡng, sinh trưởng của quần thể, các yếu tố ảnh hưởng và kiểm soát, ứng dụng vi sinh vật; rồi cấu tạo virus, chu trình nhân lên, bệnh do virus và cách phòng chống, ứng dụng của virus. Phần luyện tập độc lập của bài này còn đóng vai trò một đề tổng hợp, kéo lại kiến thức của cả sáu chương ôn tập trước.

Khởi động

Muối dưa cà là một cách bảo quản thực phẩm lâu đời của người Việt, không cần tủ lạnh. Vì sao nồng độ muối cao lại ngăn được vi sinh vật gây hỏng thực phẩm — và nguyên lý đó có quen thuộc với điều em đã ôn ở chương vận chuyển qua màng không?

Kiến thức trọng tâm

Vi sinh vật được phân loại theo nguồn carbon và nguồn năng lượng thành bốn kiểu dinh dưỡng: quang tự dưỡng (carbon từ CO2, năng lượng từ ánh sáng), hoá tự dưỡng (carbon từ CO2, năng lượng từ chất vô cơ), quang dị dưỡng (carbon từ chất hữu cơ, năng lượng từ ánh sáng), hoá dị dưỡng (carbon và năng lượng đều từ chất hữu cơ — phần lớn vi khuẩn quen thuộc thuộc nhóm này). Trong môi trường nuôi cấy kín, quần thể vi sinh vật trải qua bốn pha: tiềm phát (thích nghi, chưa tăng số lượng), luỹ thừa (tăng theo cấp số nhân, cứ mỗi khoảng thời gian thế hệ số lượng lại nhân đôi), cân bằng (tốc độ sinh và chết bằng nhau khi dinh dưỡng cạn dần), suy vong (chết nhiều hơn sinh). Kiểm soát vi sinh vật gây hại dựa trên việc phá vỡ điều kiện sinh trưởng: nhiệt, làm khô, ướp muối/đường (tạo môi trường ưu trương khiến vi sinh vật mất nước — đúng nguyên lý thẩm thấu đã ôn ở Chương 3), làm lạnh, hoá chất khử trùng.

Virus không phải một tế bào sống hoàn chỉnh: chỉ gồm vật chất di truyền (DNA hoặc RNA) trong một vỏ capsid protein, có thể thêm lớp vỏ ngoài — nên phải kí sinh nội bào bắt buộc, dùng bộ máy tổng hợp protein và nhân đôi vật chất di truyền của chính tế bào chủ. Chu trình nhân lên gồm năm giai đoạn cố định: bám dính (hấp phụ lên bề mặt tế bào chủ), xâm nhập, tổng hợp (sinh tổng hợp thành phần virus mới), lắp ráp, giải phóng. Chu trình tan (lytic) phá huỷ tế bào chủ ngay sau khi giải phóng virus mới; chu trình tiềm tan (lysogenic) gắn hệ gene virus vào nhiễm sắc thể tế bào chủ, nằm im qua nhiều thế hệ tế bào con trước khi kích hoạt trở lại — nguy hiểm hơn về mặt dịch tễ vì không biểu hiện triệu chứng trong lúc âm thầm lan truyền. Phòng chống bệnh do virus dựa trên vaccine, vệ sinh, kiểm soát trung gian truyền bệnh; kháng sinh không tác dụng với virus vì kháng sinh nhắm vào cấu trúc tế bào (thành tế bào, ribosome vi khuẩn) mà virus không có. Virus cũng có ứng dụng: vector chuyển gene, nền tảng vaccine, thuốc trừ sâu sinh học, và liệu pháp thực khuẩn thể đang được nghiên cứu chống vi khuẩn kháng kháng sinh.

Kiểm soát vi sinh vật gây hại còn dùng tới kháng sinh — hoá chất ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn bằng cách nhắm vào cấu trúc chỉ tế bào vi khuẩn mới có, ví dụ thành peptidoglycan đã ôn ở Chương 2 — đúng lý do kháng sinh không có tác dụng với virus, vốn không có thành tế bào hay bất kỳ cấu trúc tế bào nào để nhắm vào. Vi sinh vật cũng phục vụ đời sống theo chiều ngược lại: lên men tạo thực phẩm (sữa chua, dưa cà, nước mắm), sản xuất kháng sinh, enzyme công nghiệp, phân bón sinh học, và xử lý chất thải.

Pha luỹ thừa tăng theo cấp số nhân — mỗi khoảng thời gian thế hệ, số lượng lại nhân đôi.

Chu trình tan phá huỷ tế bào chủ ngay ở bước giải phóng; chu trình tiềm tan gắn gene vào NST chủ, tạm hoãn cả năm bước này.

Ví dụ

Tính số lượng quần thể vi khuẩn sau một khoảng thời gian nuôi cấy

1
Một quần thể vi khuẩn có thời gian thế hệ g = 20 phút, bắt đầu nuôi cấy với N0 = 1000 tế bào, đang ở pha luỹ thừa. Giả sử sinh trưởng đều đặn theo cấp số nhân trong suốt 2 giờ nuôi cấy (bỏ qua pha tiềm phát và pha cân bằng), tính số tế bào sau 2 giờ.
2
Ở pha luỹ thừa, số tế bào tăng theo cấp số nhân với công thức $N_t = N_0 \times 2^{t/g}$ , trong đó t là thời gian nuôi cấy, g là thời gian thế hệ, cùng đơn vị thời gian.
Ở pha luỹ thừa, số tế bào tăng theo cấp số nhân với công thức $N_t = N_0 \times 2^{t/g}$, trong đó t là thời gian nuôi cấy, g là thời gian thế hệ, cùng đơn vị thời gian.
3
Đổi 2 giờ = 120 phút. Số lần nhân đôi là $t/g = 120/20 = 6$ lần. (1)
Đổi 2 giờ = 120 phút. Số lần nhân đôi là $t/g = 120/20 = 6$ lần. (1)
4
Từ (1), $N_t = 1000 \times 2^6 = 1000 \times 64 = 64\,000$ tế bào.
Từ (1), $N_t = 1000 \times 2^6 = 1000 \times 64 = 64\,000$ tế bào.
5
Vậy sau 2 giờ nuôi cấy liên tục ở pha luỹ thừa, quần thể đạt 64.000 tế bào — tăng 64 lần so với ban đầu chỉ sau sáu lần nhân đôi, minh hoạ đúng tốc độ tăng theo cấp số nhân của pha này.

Ví dụ

Chu trình tan và tiềm tan của virus (dạng đề kiểm tra)

1
Một loại virus xâm nhập vi khuẩn có thể đi theo hai con đường: chu trình tan phá huỷ tế bào chủ ngay, hoặc chu trình tiềm tan gắn hệ gene vào nhiễm sắc thể vi khuẩn và nằm im. Sắp xếp đúng năm giai đoạn chung của chu trình nhân lên, và giải thích vì sao chu trình tiềm tan nguy hiểm hơn về mặt dịch tễ dù không giết chết tế bào chủ ngay.
2
Đúng thứ tự: bám dính lên bề mặt tế bào chủ → xâm nhập vật chất di truyền → tổng hợp thành phần virus mới bằng bộ máy tế bào chủ → lắp ráp → giải phóng virus. (1)
3
Từ (1), sau khi xâm nhập, chu trình tan đi thẳng qua tổng hợp, lắp ráp, giải phóng — phá huỷ tế bào chủ ở bước cuối. Chu trình tiềm tan rẽ nhánh: hệ gene virus gắn vào nhiễm sắc thể tế bào chủ, được sao chép cùng DNA chủ qua nhiều thế hệ tế bào con mà không biểu hiện triệu chứng, trước khi có thể kích hoạt trở lại chu trình tan. (2)
4
Từ (2), chu trình tiềm tan nguy hiểm hơn về dịch tễ vì tế bào mang gene virus không có triệu chứng, âm thầm lan truyền hệ gene virus tới nhiều thế hệ tế bào con trước khi bùng phát trở lại — khó phát hiện và kiểm soát hơn hẳn chu trình tan vốn biểu hiện ngay.

Chiến thuật làm đề

Hướng dẫn phân bổ thời gian cho một đề tổng hợp: một đề kiểm tra 45 phút thường có khoảng 28 câu trắc nghiệm. Dành khoảng 1 phút cho mỗi câu nhận biết/thông hiểu, khoảng 2 phút cho mỗi câu vận dụng nhiều bước — làm hết các câu dễ trước, khoanh tạm câu khó rồi quay lại nếu còn thời gian.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập — đề tổng hợp trải toàn năm

Kiểm tra nhanh

Sai lầm thường gặp

Sai lầm phổ biến nhất khi ôn đề tổng hợp là chỉ ôn lại từng chương riêng lẻ mà không luyện nối chúng lại — một câu hỏi thi thật thường bắt đầu ở một chương (ví dụ vận chuyển chủ động) rồi hỏi tiếp sang chương khác (ví dụ nguồn ATP từ hô hấp tế bào). Luôn hỏi: câu này đang thật sự kiểm tra kiến thức của (những) chương nào?

Ghi nhớ cả năm

Cả năm khép lại bằng một mạch xuyên suốt: nguyên tố và nước dựng nên đại phân tử; đại phân tử dựng nên bào quan; bào quan vận chuyển chất và tạo năng lượng qua ATP, enzyme, hô hấp, quang hợp; năng lượng đó nuôi chu kì tế bào và phân bào; và toàn bộ nguyên lý cấu trúc — chức năng đó lặp lại một lần nữa, ở quy mô nhỏ hơn, trong chính virus và vi sinh vật.

Chương trình Sinh học 11 sẽ nâng lên một cấp độ tổ chức sống — từ tế bào lên tới cơ thể toàn vẹn, so sánh cách thực vật và động vật mỗi bên thực hiện cùng những quá trình sống mà em vừa ôn tập ở cấp độ tế bào trong khóa này.