Giáo án Sinh học 10 nâng cao bài 38: Sinh trưởng của vi sinh vật

Giáo án lớp 10 nâng cao: Bài 38: SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT I. Mục đích, yêu cầu: Sau khi học bài này học sinh phải: - Nêu đặc điểm về sinh trưởng của vi sinh vật. - Nêu đặc điểm 4 pha sinh trưởng ở đường cong sinh trưởng. - Nêu được nguyên tắc và ứng dụng sự sinh trưởng của vi sinh vật để tạo sản phẩm cần thiết. - Phát triển năng lực quan sát, so sánh, tổng hợp và khái quát. - Tăng cường khả năng hoạt động nhóm. - Ứng dụng vào thực tế và có ý thức cao hơn trong vấn đề vệ sinh hằng ngày trong cuộc sống. II. Đồ dùng dạy học, thí nghiệm cần làm. - Hình vẽ sơ đồ đường cong sinh trưởng của vi khuẩn. - Một số sản phẩm về ứng dụng của vi sinh vật. - Phiếu học tập: PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Nghiên cứu mục II.1(Nuôi cấy không liên tục) SGK, kết hợp sơ đồ hình 38, hoàn thành phiếu học tập sau: Nuôi cấy không liên tục Đặc điểm 1. Pha tiềm phát (pha lag) 2. Pha lũy thừa (pha log) 3. Pha cân bằng 4. Pha suy vong PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Nêu những điểm khác nhau giữa nuôi cấy liên tục và nuôi cấy không liên tục? Đặc điểm Nuôi cấy không liên tục Nuôi cấy liên tục Môi trường nuôi cấy Thời gian sinh trưởng Các pha Sơ đồ đường cong sinh trưởng III. Nội dung, các khâu tiết học: 1. Kiểm tra bài cũ: -Kiểm tra bài thu hoạch của bài 36 + 37 2. Giảng bài mới: a, Đặt vấn đề: “ Như chúng ta đã biết sự sinh trưởng là sự tăng kích thước và khối lượng tế bào. Nhưng đối với VSV, là sinh vật có kích thước nhỏ bé thì sự sinh trưởng được tính như thế nào? Để tìm hiểu vấn đề này hôm nay chúng ta sang bài mới, bài 38”. b, Nội dung và phương pháp giảng dạy: TG Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung bài học 15 ph 25 ph - GV: Muốn quan sát sinh trưởng của động thực vật, cần phải dựa vào những thông số nào? - GV: Với kích thước nhỏ bé của vi sinh vật ( 9,5 x 10-13 g) thì sự sinh trưởng được xác định như thế nào? -Gv cho học sinh quan sát mô hình sinh trưởng của VSV hoặc đoạn phim về sự tăng số lượng của VSV Sự sinh trưởng của VSV là gì? Gv bổ sung - GV yêu cầu học sinh quan sát bảng sự tăng số lượng tế bào vi khuẩn. Công thức tổng quát của sự tăng số lượng tế bào là gì? - GV bổ sung: Do kích thước tế bào nhỏ nên khi nghiên cứu sinh trưởng của vi sinh vật người ta theo dõi sự thay đổi của cả quần thể sinh vật. - Gv cho học sinh quan sát mô hình sự nhân đôi của vi khuẩn E. coli Thời gian thế hệ là gì? - GV thông báo: + E.coli trong điều kiện thí nghiệm đầy đủ, ở 400C là 20’; trong đường ruột người là 12h + Trực khuẩn lao 370C là 12h. + Nấm men bia ở 300C là 2h. → yêu cầu HS nhận xét? - GV: Nếu số lượng tế bào (vi khuẩn E.coli ở điều kiện thí nghiệm đầy đủ) ban đầu là 105 tế bào thì sau 2h số lượng tế bào trong bình là bao nhiêu? - GV: Nhận xét, bổ sung: số lượng tế bào ban đầu cấy vào không phải là một mà rất nhiều( N0), do đó số lượng tế bào sau thời gian nuôi là N = N0 x 2n. - GV bổ sung: Người ta có thể tính được số tế bào vi khuẩn để thấy được mức độ gia tăng số lượng tế bào từ đó có thể có biện pháp tác đông đặc biệt là vi khuẩn gây hại. - GV: Vì sao khi bị vi khuẩn gây bệnh thì bệnh đến rất nhanh đặc biệt là các bệnh đường ruột? - Gv: Giải thích thêm. - GV: Cho học sinh quan sát mẫu bánh mì bị mốc, phân tích và giới thiệu đó là môi trường nuôi cấy không liên tục ngoài tự nhiên. Thế nào là nuôi cấy không liên tục? - GV: Treo sơ đồ hình 38,phát phiếu học tập số 1, yêu cầu HS hoàn thành phiếu để tìm hiểu đặc điểm các pha trong nuôi cấy không liên tục. - GV: Hướng dẫn học sinh hoàn thành phiếu. - GV: Yêu cầu HS quan sát sơ đồ, nhận xét về tốc độ sinh trưởng của pha tiềm phát? - GV: Vì sao pha tiềm phát tốc độ sinh trưởng bằng 0? - GV: Để thu được sinh khối vi sinh vật nên dừng lại ở pha nào? Vì sao? - GV: Vì sao một số vi khuẩn chuyển sang pha cân bằng? - GV: Để không xảy ra pha suy vong của quần thể sinh vật ta phải làm gì? - GV: Trong môi trường tự nhiên (đất, nước), pha log ở vi khuẩn có diễn ra không? Vì sao? - GV bổ sung: Nuôi cấy không liên tục là nuôi theo đợt, hệ thống đóng nên pha log chỉ kéo dài vài thế hệ. Liên hệ: chu kì sốt của con người. - GV dẵn dắt: Trong nuôi cấy không liên tục để thu được sinh khối lớn người ta thường thu sản phẩm ở cuối pha lũy thừa, đầu pha cân bằng nhưng phải nuôi cấy lại, tốn chi phí lớn. Để nuôi cấy trên quy mô công nghiệp, thu nhiều sinh khối người ta thường nuôi cấy liên tục. - GV: Thế nào là nuôi cấy liên tục? - GV: Nuôi cấy liên tục khác nuôi cấy không liên tục như thế nào? Gv phát phiếu học tập số 2, yêu cầu học sinh hoàn thành. - GV: Theo em phương pháp nuôi cấy liên tục có mấy pha? - GV: Vì sao trong nuôi cấy không liên tục cần có pha tiềm phát còn trong nuôi cấy liên tục không cần có pha này? - GV: Vì sao trong nuôi cấy không liên tục vi sinh vật tự phân hủy ở pha suy vong còn nuôi cấy liên tục, hiện tượng này không xảy ra? - GV: Nuôi cấy liên tục là nuôi trong hệ thống mở, quần thể vi khuẩn có thể sinh trưởng ở pha log trong thời gian dài. - GV: Tại sao nói dạ dày ruột người là hệ thống nuôi cấy liên tục đối với vi sinh vật? - GV: Vì sao VSV trong dạ dày người không sinh trưởng cực đại? - GV: Nêu ví dụ về nuôi cấy liên tục và không liên tục trong đời sống hằng ngày? - GV: Nêu ứng dụng của nuôi cấy liên tục? - HS: Dựa vào sự thể hiện ở kích thước và khối lượng. - HS: Dựa vào số lượng cá thể tăng. - HS: 2n ( n là số lần phân chia). - HS: Thời gian từ khi tế bào sinh ra đến khi phân chia. - HS1: Thời gian thế hệ của các loài khác nhau thì không giống nhau. - HS2: Cùng loài nhưng điều kiện nuôi cấy khác nhau thì khác nhau. - HS: Dựa vào kiến thức vừa học để trả lời: 26.105. - HS: Vì vi khuẩn sinh sản rất nhanh. - HS: Trả lời - HS: Quan sát tranh kết hợp nghiên cứu SGK, thảo luận nhóm, hoàn thành phiếu. - HS: Quan sát trả lời: pha tiềm phát, tốc độ sinh trưởng bằng 0. - HS: Do vi khuẩn được đưa vào và mới thích nghi với môi trường, còn phải tổng hợp các chất nên chưa phân chia. - HS: Pha cân bằng. Vì sau pha cân bằng là pha suy vong, số lượng sinh khối giảm. - HS: Vì chất dinh dưỡng bắt đầu cạn kiệt, nồng độ oxi giảm. - HS: Bổ sung chất dinh dưỡng và lấy đi chất độc hại. - HS: Không. Vì ở đó chất dinh dưỡng còn hạn chế và vì điều kiện sinh trưởng luôn thay đổi (pH, t0…) nên pha log không xảy ra. - HS: Nghiên cứu SGK, trả lời: thường xuyên bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ các chất độc hại. - HS: 2 pha. Pha lũy thừa và pha cân bằng. - HS: Vì trong nuôi cấy liên tục chất dinh dưỡng luôn đủ và ổn định không cần làm quen với môi trường - HS: Vì trong nuôi cấy liên tục, chất dinh dưỡng luôn được cung cấp và chất độc hại luôn bị thải ra. - HS: Vì dạ dày – ruột người luôn nhận chất dinh dưỡng bổ sung và thải ra các chất dị hóa. - HS: Do các vi sinh vật khác kìm hãm - HS: Làm mẻ, làm sữa chua.. - HS: Để sản xuất sinh khối, vitamin… I. Sinh trưởng của vi sinh vật: 1. Khái niệm: - Sinh trưởng của vi sinh vật là sự tăng số lượng tế bào. - Sinh trưởng ở vi sinh vật không phải sự tăng về kích thước của từng cá thể mà sự tăng kích thước của cả quần thể. - Công thức sự tăng số lượng tế bào: 2n ( n là số lần phân chia tế bào) 2. Thời gian thế hệ: - Thời gian thế hệ (g) là thời gian từ khi sinh ra một tế bào cho đến khi tế bào đó phân chia hoặc số tế bào trong quần thể tăng gấp đôi. -Mỗi loài sinh vật có thời gian thế hệ riêng hay cùng một loài nhưng điều kiện nuôi cấy khác nhau cũng thể hiện g khác nhau. - Ví dụ: + E.coli: trong đường ruột là 12h nhưng trong điều kiện thí nghiệm đầy đủ ở 400C là 20’. + Trực khuẩn lao: ở 370C là 12h. II. Sinh trưởng của quần thể vi sinh vật: 1. Nuôi cấy không liên tục a. Khái niệm: Nuôi cấy không liên tục là cấy vi khuẩn vào một môi trường lỏng để ở nhiệt độ thích hợp, trong thời gian nhất định. Nếu trong suốt quá trình đó người ta không thêm môi trường mới vào và cũng không rút sinh khối ra. b. Các pha trong nuôi cấy không liên tục: * Pha tiềm phát (pha lag) * Pha lũy thừa (pha log): * Pha cân bằng * Pha suy vong ( Đáp án phiếu học tập) 2. Nuôi cấy liên tục: a. Khái niệm: Là thường xuyên bổ sung chất dinh dưỡng và loại bỏ không ngừng các chất thải để duy trì ổn định môi trường b. Ứng dụng: Sử dụng nuôi cấy liên tục để sản xuất sinh khối, vitamin, êtanol….. c. Củng cố và dặn dò: * Củng cố: - Ra bài tập trắc nghiệm: Câu 1: Sinh trưởng của vi sinh vật là: Sự tăng kích thước tế bào. Sự tăng số lượng tế bào. Sự biến đổi về hình dạng tế bào. Cả ba câu trên đều đúng. Câu 2: Nhận định nào sau đây là đúng vê nuôi cấy liên tục: Trong quá trình nuôi cấy thường xuyên bổ sung chất dinh dưỡng. Trong quá trình nuôi cấy thu nhận sinh khối. Ứng dụng trong công nghệ sản xuất vitamin, kháng sinh. Sự sinh trưởng diễn ra theo 4 pha: pha lag, pha log, pha cân bằng, pha suy vong. Câu 3: Sắp xếp đặc điểm của vi sinh vật tương ứng với các pha rồi ghi vào kết quả: Đặc điểm chính Quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ nhất. Số lượng tế bào đạt cực đại và không đổi theo thời gian. Thích nghi với môi trường, tổng hợp ADN và enzim chuẩn bị cho sự phân bào. Chất độc hại tích lũy trong môi trường, thành tế bào bị hư hại. Các pha Kết quả 1. Pha tiếm phát. 2. Pha lũy thừa. 3. Pha cân bằng. 4. Pha suy vong. 1………. 2………. 3………. 4………. Câu 4: Trong nuôi không cấy liên tục, pha lũy thừa chỉ kéo dài qua vài thế hệ là do: Số lượng tế bào vi khuẩn chết dần. Không được bổ sung các chất dinh dưỡng mới. Có sự tích lũy chất độc hại trong môi trường. Mật độ sinh vật tương đối ổn định. Câu 5: Một số nguyên nhân khiến vi khuẩn chuyển sang pha cân bằng là do: Chất dinh dưỡng bắt đầu cạn kiệt. Nồng độ oxi giảm. Các chất độc được tích lũy, pH thay đổi. D. Cả 3 câu trên đều đúng. Câu 6: Có một tế bào vi sinh vật có thời gian của một thế hệ là 30 phút. Số tế bào tạo ra từ tế bào nói trên sau 3 giờ là bao nhiêu? A. 64 B. 32 C. 16 D. 8 Câu 7: Trong thời gian 100 phút, từ một tế bào vi khuẩn đã phân bào tạo ra tất cả 32 tế bào mới. Hãy cho biết thời gian cần thiết cho một thế hệ của tế bào trên là bao nhiêu? A. 2 giờ B. 60 phút C. 40 phút D. 20 phút Câu 8: Hoạt động nào sau đây xảy ra ở vi sinh vật trong pha tiềm phát? Tế bào phân chia Có sự hình thành và tích lũy các enzim Lượng tế bào tăng mạnh mẽ Lượng tế bào tăng ít. Câu 9: Trong môi trường nuôi cấy, vi sinh vật có quá trình trao đổi chất mạnh mẽ nhất ở: A. Pha tiềm phát C. Pha lũy thừa B. Pha cân bằng động D. Pha suy vong. Câu 10: Biểu hiện sinh trưởng của vi sinh vật ở pha suy vong là: Số lượng sinh ra cân bằng với số lượng chết đi Số lượng chết đi ít hơn số lượng sinh ra Số lượng sinh ra ít hơn số lượng chết đi D.Không có chết, chỉ có sinh ra. * Dặn dò: - Học thuộc bài và làm bài tập SGK. - Đọc trước bài mới. ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Nuôi cấy không liên tục Đặc điểm 1. Pha tiềm phát (pha lag) - Từ khi vi khuẩn được cấy vào bình cho đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng. - Vi khuẩn thích ứng với môi trường, số lượng tế bào trong quần thể không tăng. - Vi khuẩn tổng hợp mạnh mẽ AND và các enzim. 2. Pha lũy thừa (pha log) - Vi khuẩn phân chia mạnh mẽ. - Số lượng tế bào tăng theo lũy thừa và đạt cực đại. - Thời gian thế hệ đạt mức hằng số. - Trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ nhất. 3. Pha cân bằng - Tốc độ sinh trưởng và trao đổi chất của vi khuẩn giảm dần. - Số lượng tế bào đạt cực đại và không đổi theo thời gian. -Kích thước tế bào nhỏ hơn pha log 4. Pha suy vong - Chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tích lũy. - Số lượng tế bào chết vượt quá số lượng tế bào mới được tạo thành. - Một số vi khuẩn chứa enzim tự phân giải tế bào hoặc hình dạng tế bào thay đổi. Trường THPT Quốc học Thứ ngày tháng 3 năm 2007 Lớp 10sinh Tiết Nhóm: Bài 38: SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Nghiên cứu mục II.1(Nuôi cấy không liên tục) SGK, kết hợp sơ đồ hình 38, hoàn thành phiếu học tập sau: Nuôi cấy không liên tục Đặc điểm 1. Pha tiềm phát (pha lag) 2. Pha lũy thừa (pha log) 3. Pha cân bằng 4. Pha suy vong Trường THPT Quốc học Thứ ngày tháng 3 năm 2007 Lớp 10sinh Tiết Nhóm: Bài 38: SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Nêu những điểm khác nhau giữa nuôi cấy không liên tục và nuôi cấy liên tục? Đặc điểm Nuôi cấy không liên tục Nuôi cấy liên tục Môi trường nuôi cấy Thời gian nuôi cấy Các pha Sơ đồ đường cong sinh trưởng ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Đặc điểm Nuôi cấy không liên tục Nuôi cấy liên tục Môi trường nuôi cấy Không có bổ sung chất dinh dưỡng, không có sự rút bỏ các chất thải cũng như sinh khối của tế bào dư Thường xuyên bổ sung chất dinh dưỡng, loại bỏ không ngừng chất thải. Thời gian sinh trưởng của quần thể Thời gian ngắn Thời gian dài Các pha Sinh trưởng diễn ra qua 4 pha: pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng, pha suy vong. Sinh trưởng diễn ra qua 2 pha: pha lũy thừa và pha cân bằng. Sơ đồ đường cong sinh trưởng SL Thời gian SL Thời gian