Bài học

Vi khuẩn — cấu tạo, vai trò và tác hại

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em mô tả được đặc điểm cấu tạo tế bào của vi khuẩn, nêu được ba vai trò có lợi tiêu biểu (lên men, phân giải chất hữu cơ, cố định đạm trong đất), và giải thích được ít nhất hai tác hại của vi khuẩn đối với sức khoẻ và thực phẩm.

Kiến thức nền cần nhớ

Hai bài trước em đã học về virus — tác nhân không có cấu tạo tế bào (same-grade bridge). Bài này quay lại với một sinh vật có cấu tạo tế bào thật sự nhưng vẫn rất nhỏ bé và đơn giản: vi khuẩn — đồng thời cho thấy vi khuẩn không hề chỉ toàn gây hại như nhiều người vẫn nghĩ.

Khởi động

Sữa chua em ăn hằng ngày được làm từ sữa tươi bằng cách nào mà lại đông đặc và có vị chua? Và vì sao thức ăn để quên ngoài không khí vài ngày lại có mùi hôi, bị thiu? Cả hai hiện tượng đều do cùng một nhóm sinh vật gây ra — vi khuẩn — nhưng theo hai chiều hướng trái ngược nhau.

Kiến thức trọng tâm

Vi khuẩn là sinh vật đơn bào có cấu tạo tế bào đơn giản nhất trong các nhóm sinh vật, gọi là tế bào nhân sơ: vật chất di truyền nằm tự do trong tế bào chất, không được bao bọc bởi màng nhân riêng như tế bào người hay thực vật. Vi khuẩn có kích thước rất nhỏ, thường chỉ khoảng một đến vài micromet, nhỏ hơn hầu hết các tế bào khác nhưng vẫn lớn hơn virus hàng chục lần. Vi khuẩn tồn tại ở khắp mọi nơi — trong đất, nước, không khí, và cả trên và trong cơ thể sinh vật khác — với nhiều hình dạng khác nhau như hình cầu, hình que, hình xoắn.

Phần lớn vi khuẩn không hề gây hại, mà ngược lại rất có ích. Trong lên men, vi khuẩn lactic chuyển hoá đường lactose có trong sữa thành acid lactic, khiến protein sữa đông tụ lại và tạo ra vị chua đặc trưng của sữa chua — đây chính là cách sữa chua được làm ra. Trong tự nhiên, vi khuẩn hoại sinh phân giải xác động vật, thực vật chết và chất thải hữu cơ thành các chất đơn giản hơn, giúp làm sạch môi trường và trả lại chất dinh dưỡng cho đất. Một số vi khuẩn sống cộng sinh trong rễ cây họ đậu còn có khả năng cố định đạm — chuyển khí nitơ (N₂) vốn cây không hấp thụ được trong không khí thành dạng hợp chất chứa nitơ mà rễ cây hấp thụ được, làm giàu đạm tự nhiên cho đất mà không cần bón phân hoá học.

Tuy nhiên, một số vi khuẩn lại gây hại. Một số loại gây bệnh ở người, ví dụ vi khuẩn gây bệnh tả lây qua đường tiêu hoá khi ăn uống thực phẩm, nước bị nhiễm bẩn, hay vi khuẩn gây bệnh lao lây qua đường hô hấp. Một số khác làm hỏng thực phẩm: khi thức ăn bảo quản không đúng cách, vi khuẩn phân giải chất hữu cơ trong thực phẩm y hệt cách chúng phân giải xác sinh vật trong tự nhiên, chỉ khác là lần này chất bị phân giải là bữa ăn của chúng ta — sinh ra mùi hôi, vị chua bất thường, đôi khi cả chất độc gây ngộ độc thực phẩm.

Cùng một nhóm sinh vật — vi khuẩn — nhưng vai trò có lợi hay có hại phụ thuộc vào loại vi khuẩn và điều kiện nó sinh sống.

Toàn bộ quy trình chỉ thành công nhờ hoạt động sống của vi khuẩn lactic ở bước cấy men và ủ ấm.

Ví dụ

Giải thích vì sao sữa chua có vị chua

1
Vì sao sữa tươi sau khi thêm men cái và ủ ấm vài giờ lại chuyển thành sữa chua có vị chua, sánh đặc, khác hẳn sữa tươi ban đầu?
2
Men cái chứa vi khuẩn lactic sống, được đưa vào sữa tươi trong quá trình ủ.
3
Vi khuẩn lactic sử dụng đường lactose có sẵn trong sữa làm nguồn thức ăn, chuyển hoá nó thành acid lactic thông qua quá trình lên men.
4
Acid lactic sinh ra làm giảm độ pH của sữa, khiến các phân tử protein trong sữa (casein) đông tụ lại — đây là nguyên nhân sữa chuyển từ dạng lỏng sang dạng sánh đặc, đồng thời acid lactic cũng chính là nguồn gốc vị chua đặc trưng.
5
Vậy vị chua và độ sánh đặc của sữa chua đều là kết quả của hoạt động lên men do vi khuẩn lactic thực hiện, biến đường lactose thành acid lactic.

Ví dụ

Phân loại vai trò của vi khuẩn trong một tình huống thực tế (dạng đề kiểm tra)

1
Một gia đình để hai hộp thức ăn: hộp thứ nhất là sữa chua tự làm tại nhà, hộp thứ hai là cơm nguội để quên ngoài không khí ba ngày và đã bốc mùi hôi. Cả hai hiện tượng đều có sự tham gia của vi khuẩn. Hãy phân loại vai trò của vi khuẩn trong từng trường hợp và giải thích.
2
Vi khuẩn lactic được chủ động đưa vào sữa với mục đích lên men có kiểm soát, tạo ra sản phẩm có lợi, an toàn để ăn — đây là vai trò có lợi.
3
Vi khuẩn từ không khí và môi trường xâm nhập cơm một cách tự nhiên, không kiểm soát, phân giải chất hữu cơ trong cơm sinh ra mùi hôi và có thể sinh độc tố gây hại nếu ăn phải — đây là vai trò có hại.
4
Cả hai đều là quá trình vi khuẩn phân giải chất hữu cơ, nhưng khác nhau ở việc con người có kiểm soát loại vi khuẩn, điều kiện lên men và mục đích sử dụng hay không. (1)
5
Vậy vi khuẩn trong sữa chua đóng vai trò có lợi vì được kiểm soát và tạo sản phẩm an toàn, còn vi khuẩn trong cơm nguội đóng vai trò có hại vì làm hỏng thực phẩm ngoài ý muốn — cùng một nhóm sinh vật nhưng vai trò phụ thuộc vào điều kiện và mục đích sử dụng.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn phổ biến là nghĩ "vi khuẩn luôn có hại, phải tiêu diệt hết mới an toàn". Thực ra phần lớn vi khuẩn quanh ta vô hại hoặc thậm chí có lợi — chính vi khuẩn lactic làm ra sữa chua, chính vi khuẩn trong đất giúp cây hấp thụ đạm. Tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn không cần thiết, và có thể phá vỡ chính những lợi ích tự nhiên này.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Vi khuẩn là tế bào nhân sơ, đơn bào, kích thước hiển vi, có mặt ở khắp nơi. Nhiều vi khuẩn có lợi — lên men, phân giải chất hữu cơ, cố định đạm — trong khi một số khác gây bệnh (tả, lao) hoặc làm hỏng thực phẩm. Vai trò có lợi hay có hại phụ thuộc vào loại vi khuẩn và điều kiện nó sinh sống.

Bài tiếp theo chuyển sang nhóm sinh vật thứ ba trong khoá học — nguyên sinh vật — những sinh vật có cấu tạo tế bào phức tạp hơn hẳn vi khuẩn dù vẫn phải quan sát bằng kính hiển vi.