Giải chuyên đề sinh học 10 – kết nối tri thức full

CHUYÊN ĐỀ 1: CÔNG NGHỆ TẾ BÀO VÀ MỘT SỐ THÀNH TỰU BÀI 1: CÔNG NGHỆ TẾ BÀO THỰC VẬT VÀ THÀNH TỰU A/ Câu hỏi mở đầu Mở đầu trang Chuyên đề Sinh học 10: Những nhỏ xíu đĩa Petri hình bên tái sinh từ mẩu mô môi trường nuôi cấy nhân tạo Bằng cách nhà khoa học nuôi cấy mẩu mô thể thực vật để chúng tái sinh thành hoàn chỉnh? Trả lời: Các nhà khoa học ni cấy mẩu mô thể thực vật để chúng tái sinh thành hồn chỉnh nhờ cơng nghệ ni cấy mơ tế bào thực vật Bí cơng nghệ tế bào thực vật tìm quy trình kĩ thuật ni cấy mơ tế bào lồi để chúng giải biệt hóa phát triển thành hoàn chỉnh B/ Câu hỏi I TÍNH TỒN NĂNG CỦA TẾ BÀO II QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ TẾ BÀO THỰC VẬT Dừng lại suy ngẫm trang Chuyên đề Sinh học 10: Trình bày khái qt quy trình ni cấy mơ tế bào thực vật Trả lời: Quy trình ni cấy mô tế bào thực vật: - Bước Chuẩn bị mơi trường dinh dưỡng: Tùy lồi mà mơi trường dinh dưỡng có thành phần khác Tuy vậy, mơi trường phải có đầy đủ chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng, phân chia tế bào Ngồi ra, thành phần khơng thể thiếu loại hormone gồm auxin cytokine với tỉ lệ thích hợp để tái biệt hóa tế bào Khử trùng tồn mơi trường dụng cụ ni cấy mơ trước sử dụng - Bước Khử trùng mô nuôi cấy: Cần khử trùng mô nuôi cấy trước đưa vào môi trường nuôi cấy - Bước Tái sinh cây: Trong điều kiện nhiệt độ chế độ quang chu kì thích hợp, tế bào giải biệt hóa, phân chia tạo mơ sẹo Mơ sẹo sau tái biệt hóa thành loại tế bào chuyên hóa khác để hình thành nên hồn chỉnh Dừng lại suy ngẫm trang Chuyên đề Sinh học 10: Tại phải nuôi cấy mô tế bào môi trường vô trùng? Trả lời: Cần phải nuôi cấy mô tế bào môi trường vô trùng mơi trường ni cấy có đầy đủ chất dinh dưỡng nên nơi lí tưởng cho lồi vi sinh vật sinh trưởng sinh sản Với ưu sinh sản nhanh, loài vi sinh vật cạnh tranh chất dinh dưỡng với tế bào thực vật, chí chúng tiết độc tớ hoặc trực tiếp công tiêu diệt tế bào thực vật III MỘT SỐ THÀNH TỰU VÀ TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ TẾ BÀO THỰC VẬT IV TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ TẾ BÀO THỰC VẬT Dừng lại suy ngẫm trang 10 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu số thành tựu công nghệ tế bào thực vật Trả lời: Một số thành tựu công nghệ tế bào thực vật: - Nhân giống bảo tồn giống Sâm Ngọc Linh quý - Nhân giống bệnh, có khả chớng chịu với virus vi sinh vật gây bệnh: giống chuối chống chịu nấm; giống khoai tây, cà chua chống chịu virus;… - Nhân giống nhanh với sớ lượng lớn: nhân giớng vơ tính loại hoa lan quý nhiều có giá trị kinh tế lớn - Tạo giống mới: Kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật phục vụ chuyển gene góp phần tạo giớng mới giống kháng côn trùng ăn lá, giống lúa vàng có khả sản sinh tiền chất tạo vitamin A, giống ngô kháng thuốc diệt cỏ,… Dừng lại suy ngẫm trang 10 Chuyên đề Sinh học 10: Tóm tắt quy trình tạo giớng biến đổi gene nhờ công nghệ tế bào thực vật Trả lời: Quy trình tạo giớng biến đổi gene nhờ cơng nghệ tế bào thực vật: - Bước 1: Phân lập gene từ tế bào loài cho gene, nhân bản gene tạo số lượng lớn bản - Bước 2: Sử dụng kĩ thuật di truyền gắn gene cần chuyển vào vector (thể truyền) Vector plasmid có khả gắn gene vào hệ gene tế bào thực vật - Bước 3: Đưa vector mang gene cần chuyển vào tế bào thực vật - Bước 4: Sàng lọc tế bào thực vật đã chuyển gene thành công - Bước 5: Nuôi cấy tế bào chuyển gene cho tái sinh thành hoàn chỉnh Lưu ý: Việc chuyển gene vào tế bào thực vật khơng cần sử dụng vector mà dùng súng bắn gene Gene cần chuyển vào tế bào thực vật bao bọc phương tiện đặc biệt viên đạn rồi dùng súng bắn gene bắn vào tế bào Luyện tập vận dụng trang 10 Chun đề Sinh học 10: Tính tồn tế bào gì? Trả lời: - Tính tồn tế bào đặc tính tế bào có khả phân chia, biệt hóa thành loại tế bào khác phát triển thành thể hồn chỉnh điều kiện thích hợp - Tế bào phải có đầy đủ vật chất di truyền đặc thù lồi mới có tính tồn Những tế bào chuyên hóa bị bớt vật chất di trùn chí tồn nhân q trình biệt hóa khơng có tính tồn Tuy nhiên, tế bào chuyên hóa vẫn còn đầy đủ vật chất di truyền thể chúng thường khơng thể tính tồn tế bào chuyên hóa, có nhóm gene định hoạt động Luyện tập vận dụng trang 10 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu ưu điểm nhân giống trồng phương pháp nuôi cấy mô tế bào so với phương pháp nhân giống truyền thống giâm cành, chiết cành hoặc gieo trồng từ hạt Trả lời: Ưu điểm nhân giống trồng phương pháp nuôi cấy mô tế bào so với phương pháp nhân giống truyền thống giâm cành, chiết cành hoặc gieo trồng từ hạt: - So với nhân giống phương pháp chiết cành, giâm cành giới hạn số lượng định, nuôi cấy mơ tế bào tạo sớ lượng lớn từ mẩu mô gốc ban đầu - So với nhân giống phương pháp gieo trờng từ hạt tạo đời có kiểu gene khác nhau, nuôi cấy mô tế bào tạo đời có cùng kiểu gene, giúp trì kiểu gene tốt mẹ cho thu hoạch đờng loạt - Ngồi ra, ni cấy mơ tế bào còn cho phép trì giớng bệnh hoặc giớng có khả chớng chịu với virus vi sinh vật gây tổn thất lớn cho ngành nông nghiệp Luyện tập vận dụng trang 10 Chuyên đề Sinh học 10: Giả sử bạn học sinh có điều kiện thực hành nhân giớng vơ tính kĩ thuật ni cấy mơ tế bào, bạn đã lựa chọn nhân giống hoa phong lan Tuy nhiên, mô nuôi cấy phân chia thành mô sẹo mà không phát triển thành thể hoàn chỉnh dù đã thực trình tự bước Theo em, mơ khơng phát triển thành hồn chỉnh? Cần điều chỉnh yếu tố để nhân giống thành công? Trả lời: - Mô sẹo không phát triển thành hồn chỉnh tỉ lệ loại hormone auxin cytokine môi trường nuôi cấy không phù hợp để tái sinh - Để khắc phục, cần điều chỉnh lại tỉ lệ auxin / cytokine phù hợp để kích thích mơ sẹo phân hóa tạo thành rễ, chời thành hồn chỉnh Luyện tập vận dụng trang 10 Chuyên đề Sinh học 10: Công nghệ tế bào thực vật mang lại lợi ích cho người? Trả lời: Lợi ích cơng nghệ tế bào thực vật với người: - Công nghệ tế bào thực vật giúp nhân nhanh giớng trờng quý hiếm, có đặc tính mong ḿn với sớ lượng lớn để phục vụ nhu cầu người - Công nghệ tế bào thực vật kết hợp với cơng nghệ di trùn tạo nhiều giớng mới khơng có tự nhiên, đem lại suất cao, tăng lợi ích kinh tế BÀI 2: TẾ BÀO GỐC VÀ MỘT SỐ THÀNH TỰU A/ Câu hỏi mở đầu Mở đầu trang 11 Chuyên đề Sinh học 10: Hằng ngày, thể người phải tạo hàng tỉ tế bào để thay cho tế bào chết bị tổn thương Các tế bào có nguồn gốc từ đâu? Trả lời: Các tế bào dùng để thay cho tế bào chết bị tổn thương có nguồn gốc từ tế bào gốc có khả phân chia biệt hóa Ở mơ quan của thể trưởng thành tồn một số lượng nhỏ tế bào gốc trưởng thành B/ Câu hỏi I TẾ BÀO GỐC II THÀNH TỰU TRONG SỬ DỤNG TẾ BÀO GỐC Dừng lại suy ngẫm trang 14 Chuyên đề Sinh học 10: Thế tế bào gốc? Có loại tế bào gốc chúng được phân loại theo tiêu chí nào? Trả lời: - Tế bào gốc những tế bào có khả phân chia biệt hóa thành nhiều loại tế bào có cấu trúc chức khác (tế bào chuyên hóa) - Tế bào gốc được phân chia theo nhiều tiêu chí khác nhau: + Theo tiêu chí khả biệt hóa, tế bào gốc được chia thành loại: tế bào gốc toàn năng, tế bào gốc vạn năng, tế bào gốc đa tiềm năng, tế bào gốc đơn + Theo tiêu chí vị trí phát sinh, tế bào gốc được chia thành loại: tế bào gốc phôi tế bào gốc trưởng thành + Ngoài ra, tế bào gốc còn được phân chia theo tiêu chí nguồn gốc xuất xứ: tế bào gốc tự nhiên tế bào gốc cảm ứng Trong đó, tế bào gốc tự nhiên bao gồm tế bào gốc phôi tế bào gốc trưởng thành; tế bào gốc cảm ứng những tế bào gốc được hình thành cách giải biệt hóa tế bào chuyên hóa thành tế bào gốc nhằm mục đích chữa bệnh hoặc nghiên cứu trình biệt hóa tế bào Dừng lại suy ngẫm trang 14 Chuyên đề Sinh học 10: Các nhà khoa học sử dụng loại tế bào gốc nhằm những mục đích gì? Trả lời: Các nhà khoa học sử dụng loại tế bào gốc nhằm những mục đích: - Sử dụng tế bào gốc nhằm nghiên cứu làm sáng tỏ trình biệt hóa tế bào - Từ tế bào chuyên hóa, người tìm cách để giải biệt hóa thành tế bào gốc mở nhiều hướng ứng dụng công nghệ tế bào y học nhằm mục đích nghiên cứu chữa bệnh Luyện tập vận dụng trang 14 Chuyên đề Sinh học 10: Ở người, có loại tế bào khơng những khơng có tính tồn mà chí mất hồn tồn nhân tế bào, cho biết loại tế bào nào? Việc bị mất nhân đem lại lợi ích gì tế bào đó? Trả lời: - Ở người, loại tế bào khơng có tính tồn bị mất hồn tồn nhân tế bào hồng cầu - Lợi ích của việc mất nhân tế bào hồng cầu: + Hồng cầu khơng có nhân làm cho tế bào hồng cầu chứa được nhiều phân tử hemoglobin hơn, nhờ tăng khả vận chuyển oxygen của hồng cầu + Bên cạnh đó, hồng cầu khơng nhân làm giảm bớt sự tiêu tốn lượng không cần thiết Luyện tập vận dụng trang 14 Chuyên đề Sinh học 10: Giả sử có điều kiện làm nghiên cứu, nêu ý tưởng thiết kế thí nghiệm kiểm chứng mợt loại tế bào chun hóa của thể đợng vật hoặc thực vật còn tính tồn Trả lời: - Để kiểm tra xem tế bào chuyên hóa của thể đợng vật/thực vật có còn tính tồn hay khơng, tiến hành ni cấy tế bào mơi trường nhân tạo để biết được chúng có khả phân chia tái sinh thành thể hoàn chỉnh hay không - Tuy nhiên, việc tìm kiếm môi trường dinh dưỡng thích hợp để giải biệt hóa tế bào của mợt lồi khơng dễ dàng Một cách khác để kiểm tra xem tế bào chuyên hóa còn đầy đủ vật chất di truyền hay không nuôi cấy tế bào cho chúng phân chia kiểm tra bộ nhiễm sắc thể hoặc kiểm tra hàm lượng DNA tế bào Luyện tập vận dụng trang 14 Chuyên đề Sinh học 10: Có nhiều nhà khoa học tiến hành thí nghiệm chuyển mợt số tế bào phơi từ vị trí sang vị trí khác của phơi thấy phơi có tế bào được chuyển vị trí phát triển rất dị dạng khác với ở phơi đối chứng Thí nghiệm chứng minh được điều gì? Trả lời: Khi chuyển tế bào phơi từ vị trí sang vị trí khác dẫn đến phơi phát triển có những dị dạng khác với phơi đối chứng, chứng tỏ tín hiệu từ tế bào lân cận ảnh hưởng đến trình biệt hóa tế bào thành loại tế bào chuyên hóa nhất định BÀI 3: CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT VÀ THÀNH TỰU A/ Câu hỏi mở đầu Mở đầu trang 15 Chuyên đề Sinh học 10: Việc thay phận bị bệnh, bị tổn thương thể người gặp phải khó khăn thiếu nguồn tạng hiến xảy tượng đào thải sau ghép Đó vấn đề lớn cần nhà khoa học nghiên cứu giải Một hướng nghiên cứu sử dụng tạng động vật biến đổi gene để chống lại tượng đào thải người bệnh nuôi cấy mô tế bào tạo tạng để ghép cho người bệnh Công nghệ ni cấy tế bào động vật cịn đem lại triển vọng khác tương lai? Trả lời: Triển vọng công nghệ tế bào động vật tương lai: - Sử dụng liệu pháp tế bào gốc liệu pháp gene để chữa trị bệnh cho người - Sử dụng nuôi cấy tế bào để sản xuất protein chữa bệnh cho người - Sử dụng công nghệ tế bào kết hợp với công nghệ di truyền tạo vật mang gene người dùng làm mơ hình nghiên cứu phát sinh bệnh, nghiên cứu chế tạo thuốc giai đoạn sớm - Sử dụng công nghệ tế bào động vật để tạo mô, quan thay để giúp tăng sinh khối, cung cấp nguồn tế bào cho công nghệ gene, sản xuất thịt nhân tạo, nhân vơ tính,… B/ Câu hỏi I CÁC GIAI ĐOẠN CHUNG CỦA CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT II MỘT SỐ THÀNH TỰU VÀ TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT Dừng lại suy ngẫm trang 17 Chuyên đề Sinh học 10: Trình bày quy trình nhân vơ tính động vật Trả lời: Quy trình nhân vơ tính động vật tóm tắt sau: - Bước 1: Tách tế bào cho nhân từ loại mơ vật cần nhân Nuôi cấy tế bào môi trường nhân tạo để nhân tế bào đưa trạng thái giải biệt hóa giống nhân tế bào hợp tử Sau đó, tách lấy nhân tế bào - Bước 2: Lấy tế bào trứng từ trưởng thành cá thể khác, sau loại bỏ nhân tế bào trứng - Bước 3: Dung hợp nhân tế bào vật cần nhân vào trứng đã nhân - Bước 4: Nuôi cấy tế bào trứng đã cấy nhân cho phát triển thành phôi sớm môi trường nhân tạo - Bước 5: Cấy phôi vào tử cung cá thể mang thai hộ Sau thời gian mang thai, cá thể mẹ mang thai hộ sinh cá thể giống hệt cá thể cho nhân Dừng lại suy ngẫm trang 17 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu nguyên nhân khiến việc nhân vơ tính động vật chưa thực thành công Trả lời: Một nguyên nhân khiến việc nhân vơ tính động vật chưa thực thành cơng việc tái lập trình hệ gene tế bào cho nhân không diễn cách hoàn hảo tế bào trứng Trong trình biệt hóa tế bào, nhiều gene đóng/mở bằng cách methyl hóa (gắn thêm nhóm -CH3) số vị trí nucleotide (cytosine) Trong q trình giải biệt hóa tế bào cho nhân, số gene tế bào cho nhân chưa khử nhóm methyl nên cịn nhiều gene chưa giải biệt hóa, dẫn đến trình phát triển vật nhân chưa bình thường Dừng lại suy ngẫm trang 19 Chuyên đề Sinh học 10: Người ta tạo tế bào gốc để chữa bệnh bằng cách nào? Trả lời: Người ta tạo tế bào gốc để chữa bệnh bằng cách: Một số vi sinh vật điển hình có khả làm giảm nhiễm kim loại nặng môi trường: Bacillus cereus, Enterobacter cloacae, Thiobacillus ferrooxydans, Sporosarcina soli, Viridibacillus arenosi, Penicillium chrysogenum, Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer, Klebsiella oxytoca,… II VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ CHẤT THẢI HỮU CƠ Dừng lại suy ngẫm trang 59 Chuyên đề Sinh học 10: Em nêu số nguồn chất thải hữu phổ biến Trả lời: Một số nguồn chất thải hữu phổ biến: Rác thải sinh hoạt; chất thải trình chế biến sản phẩm từ trồng trọt, chăn ni; nước thải hữu từ q trình sản xuất;… Dừng lại suy ngẫm trang 59 Chuyên đề Sinh học 10: Vi sinh vật phân hủy chất thải hữu cách nào? Trả lời: Vi sinh vật phân giải chất thải hữu cách: Vi sinh vật có khả tiết enzyme ngồi mơi trường để phân giải chất thải hữu phức tạp cellulose, tinh bột, protein, lipid, thành chất hữu đơn giản, sau hấp thụ chất vào thể để cung cấp cho hoạt động sống Dừng lại suy ngẫm trang 59 Chuyên đề Sinh học 10: Khi phân giải hợp chất hữu gây ô nhiễm, vi sinh vật tạo thành sản phẩm nào? Trả lời: Chất thải hữu chủ yếu sinh khối thực vật với thành phần cellulose pectin chiếm tỉ lệ lớn, ngồi cịn chứa protein phức tạp, chất béo,… → Khi phân giải hợp chất hữu gây ô nhiễm, vi sinh vật tạo thành sản phẩm đường đơn, amino acid, acid béo,… cung cấp nguyên liệu lượng cho vi sinh vật sinh trưởng ngồi cịn số sản phẩm trung gian có lợi cho người Dừng lại suy ngẫm trang 59 Chuyên đề Sinh học 10: Em nêu số ứng dụng vi sinh vật xử lí nhiễm mơi trường, cải tạo mơi trường ứng dụng tạo sản phẩm hữu ích sống Trả lời: Một số ứng dụng vi sinh vật xử lí nhiễm mơi trường, cải tạo môi trường ứng dụng tạo sản phẩm hữu ích sống: - Xử lí chất thải trồng trọt rơm rạ, bã mía, thân ngơ, vỏ trấu,… thành phân bón hữu cơ, cồn cơng nghiệp hay chất trồng nấm,… - Xử lí chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ, sinh khối thực vật thành khí sinh học dùng làm nhiên liệu đun nấu trực tiếp nén hóa lỏng thành nhiên liệu dự trữ hay dùng để sản xuất điện năng,… Luyện tập vận dụng trang 60 Chuyên đề Sinh học 10: Căn vào tiêu chí để xác định môi trường bị ô nhiễm? Trả lời: Tiêu chí để xác định mơi trường bị nhiễm: tính chất vật lí, hóa học, sinh học môi trường bị thay đổi, gây tác hại tức thời lâu dài tới sức khỏe người, loài sinh vật điều kiện sống khác Luyện tập vận dụng trang 60 Chuyên đề Sinh học 10: Căn vào tiêu chí để xác định môi trường đất bị nhiễm kim loại nặng? Trả lời: Tiêu chí xác định mơi trường bị ô nhiễm kim loại nặng: Muốn xác định đất có bị nhiễm kim loại nặng hay khơng phải tiến hành theo dõi, phân tích hàm lượng kim loại nặng có đất để xác định hàm lượng cụ thể, sau so sánh với bảng tiêu chuẩn Nếu hàm lượng vượt giới hạn cho phép đất bị nhiễm kim loại nặng, gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng, phát triển nhiều lồi sinh vật, có người Luyện tập vận dụng trang 60 Chuyên đề Sinh học 10: Em cho biết số sản phẩm đời sống ngày kết xử lí chất thải hữu vi sinh vật Trả lời: Một số sản phẩm đời sống ngày kết xử lí chất thải hữu vi sinh vật: - Phân bón hữu thu xử lí rơm rạ nhờ vi sinh vật - Cơ chất trồng loại nấm từ rơm rạ, mùn cưa, thân ngơ,… - Khí sinh học (biogas) dùng làm khí đốt hay sản xuất điện Luyện tập vận dụng trang 60 Chuyên đề Sinh học 10: Phân tích ưu điểm việc xử lí chất thải trồng trọt (rơm rạ, thân ngô,…) ứng dụng cơng nghệ vi sinh so với việc xử lí cách đốt chất thải Trả lời: Ưu điểm việc xử lí chất thải trồng trọt ứng dụng công nghệ vi sinh so với việc xử lí cách đốt: - Khơng gây nhiễm mơi trường khơng khí ảnh hưởng đến sức khỏe người, sinh vật khói, bụi mịn, khí thải,… - Tạo sản phẩm hữu ích, tăng tính ứng dụng sản phẩm nơng nghiệp phân hữu cơ, chất trồng loại nấm, khí sinh học,… BÀI 10: VI SINH VẬT TRONG PHÂN GIẢI CÁC HỢP CHẤT LÀM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG A/ Câu hỏi mở đầu Mở đầu trang 61 Chuyên đề Sinh học 10: Vi sinh vật có khả phân giải chất gây ô nhiễm môi trường Vậy dựa vào ngun lí hơ hấp tế bào người ta ứng dụng vi sinh vật việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường? Trả lời: Dựa vào ngun lí hơ hấp tế bào phân giải hiếu khí, phân giải kị khí lên men, người ta ứng dụng vi sinh vật việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường: - Sử dụng vi sinh vật phân giải hiếu khí để xử lí nhiều loại hydrocarbon tờn tại hàng chục năm mơi trường đất nước, xử lí ng̀n nước ô nhiễm bởi thức ăn chăn nuôi thừa,… - Sử dụng vi sinh vật kị khí để xử lí nước thải chất thải hữu môi trường kị khí,… - Sử dụng vi sinh vật lên men để tạo ethanol dùng sản xuất xăng sinh học,… B/ Câu hỏi I VI SINH VẬT PHÂN GIẢI HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÍ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG Dừng lại suy ngẫm trang 61 Chuyên đề Sinh học 10: Q trình phân giải hiếu khí vi sinh vật ứng dụng xử lí nhiễm mơi trường? Trả lời: Mợt sớ ứng dụng q trình phân giải hiếu khí vi sinh vật xử lí nhiễm mơi trường: - Ứng dụng vi sinh vật hiếu khí phân giải mợt sớ hydrocarbon có ng̀n gớc từ nhiên liệu hóa thạch nhiên liệu sinh học gây ô nhiễm môi trường đất nước - Ứng dụng vi sinh vật hiếu khí cơng nghệ xử lí nước thải phân giải chất hữu độc hại nước thải từ ngành công nghiệp sản xuất giấy, nhuộm, dệt vải, thuộc da,…; phân giải hợp chất hữu thải từ hoạt động chế biến thực phẩm chế biến sữa, miến, bún,… ở quy mô khác nhau; phân giải thức ăn thừa chất thải thủy sản làm giảm ô nhiễm môi trường nước ao, đầm nuôi thủy sản II VI SINH VẬT PHÂN GIẢI KỊ KHÍ TRONG XỬ LÍ Ơ NHIỄM MÔI TRƯỜNG Dừng lại suy ngẫm trang 62 Chuyên đề Sinh học 10: Vi sinh vật hô hấp kị khí phân giải chất gây ô nhiễm môi trường nào? Trả lời: - Vi sinh vật hơ hấp kị khí phân giải chất gây ô nhiễm môi trường như: Các rác thải sinh hoạt hữu cơ: gốc, vỏ bộ phận không sử dụng thực phẩm Các phế thải nông nghiệp: rơm rạ, bã mía, mùn cưa;… Chất thải đợng vật: nước thải từ trang trại chăn nuôi, làng nghề làm bún, miến;… - Các vi sinh vật hơ hấp kị khí phân giải lipid, protein, polysaccharide có rác thải nước thải thành đơn phân aicd béo, amino acid, đường đơn, sau chất tiếp tục phân giải thành acetate, H2, CO2,… Quá trình phân giải vi sinh vật kị khí không chỉ giúp giảm ô nhiễm môi trường mà còn đem lại nhiều lợi ích khác tạo mùn giúp đất đai thêm màu mỡ, tạo khí methane sử dụng làm nhiên liệu cho người,… Dừng lại suy ngẫm trang 62 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy chỉ ưu nhược điểm việc xử lí rơm rạ vi sinh vật cách đốt Trả lời: Ưu nhược điểm việc xử lí rơm rạ vi sinh vật cách đớt: Xử lí rơm rạ Xử lí rơm rạ vi sinh vật cách đốt - Khơng gây nhiễm mơi - Thời gian xử lí nhanh, chi phí trường Ưu điểm thấp - Có thể tạo sản phẩm có giá trị kinh tế, phục vụ đời sống người - Thời gian xử lí lâu, chi phí - Gây nhiễm mơi trường Nhược điểm tốn kém - Không tạo sản phẩm có giá trị kinh tế, phục vụ đời sống người III VI SINH VẬT LÊN MEN TRONG XỬ LÍ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG Dừng lại suy ngẫm trang 63 Chuyên đề Sinh học 10: Để phân giải rơm rạ rác thải chứa cellulose thành đường đơn rời sau cho lên men tạo cờn dùng để sản xuất xăng sinh học cần vi sinh vật tham gia vào cơng đoạn nào? Giải thích Trả lời: Để phân giải rơm rạ chất thải chứa cellulose thành đường đơn rồi sau lên men tạo cờn dùng để sản xuất xăng sinh học vi sinh vật cần tham gia vào giai đoạn: - Giai đoạn thủy phân: Vi sinh vật sinh enzyme cellulase thủy phân liên kết đơn phân phân tử polysaccharide tạo thành đường đơn 5C, 6C - Giai đoạn lên men: Vi sinh vật lên men đường đơn 5C, 6C để tạo ethanol IV CHỌN LỌC VÀ TẠO GIỐNG CÁC VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CÁC CHẤT LẠ GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Dừng lại suy ngẫm trang 64 Chuyên đề Sinh học 10: Một số chất gọi lạ với sinh vật (xenobiotic), chất chúng ảnh hưởng tới môi trường nào? Trả lời: - Các chất lạ xenobiotic chất tổng hợp nhân tạo, xa lạ với sinh vật sinh vật khó phân giải Những chất bao gờm: một số loại thuốc trừ sâu, hydrocarbon thơm đa vòng (PAH), nhựa phenolic, một số hoạt chất chế phẩm thuốc chữa bệnh chế phẩm vệ sinh, chăm sóc sắc đẹp,… - Ảnh hưởng xenobiotic tới mơi trường: Khi thải vào mơi trường, chúng tích tụ lại gây ô nhiễm môi trường trầm trọng xâm nhập vào chuỗi lưới thức ăn gây ảnh hưởng khó lường đối với sức khỏe người Dừng lại suy ngẫm trang 64 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu bước tiến hành nghiên cứu sử dụng mợt sớ vi sinh vật có tiềm phân giải chất lạ với sinh vật Trả lời: Các bước tiến hành nghiên cứu sử dụng một số vi sinh vật có tiềm phân giải chất lạ với sinh vật: - Phân lập chủng vi sinh vật sớng mơi trường có chất lạ giải trình tự hệ gene chúng - Xác định gene hệ gene chúng biểu loại protein tổng hợp - Xác định protein tổng hợp sản phẩm q trình chuyển hóa vi sinh vật - Xử lí liệu thu phần mềm tin học thuật toán để tìm loại gene quy định sản phẩm trao đổi chất có tiềm phân giải khống hóa chất gây ô nhiễm môi trường - Chọn lọc dùng công nghệ di truyền tạo sinh vật chuyển gene biến đổi gene có khả phân giải chất lạ gây ô nhiễm môi trường Luyện tập vận dụng trang 64 Chuyên đề Sinh học 10: Tại cần phân loại rác thải vô với rác thải hữu cơ? Trả lời: Cần phải phân loại rác thải vô với rác thải hữu vì: Xử lí rác thải vơ hữu đòi hỏi biện pháp khác Việc phân loại rác thải giúp nâng cao hiệu xử lí, giảm ô nhiễm môi trường mang lại hiệu kinh tế Luyện tập vận dụng trang 64 Chuyên đề Sinh học 10: Các rác thải nhựa túi nylon, chai nhựa, ống hút nhựa đồ nhựa dùng một lần gây ô nhiễm môi trường nào? Trả lời: Các rác thải nhựa túi nylon, chai nhựa, ống hút nhựa đồ nhựa dùng một lần gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng vì: Các rác thải nhựa có thời gian phân hủy lâu (hàng chục năm, chí hàng trăm năm) Bởi vậy, rác thải nhựa ảnh hưởng nghiêm trọng đối môi trường sống sinh vật thủy sinh sinh vật đất (rất nhiều loài chim, cá, rùa,… bị chết ăn mắc phải rác thải nhựa) Luyện tập vận dụng trang 64 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy nêu biện pháp mà em áp dụng ngày để giảm thiểu ô nhiễm môi trường Trả lời: Các biện pháp áp dụng ngày để giảm thiểu ô nhiễm môi trường: - Phân loại rác trước mang vứt, đổ rác đúng nơi quy định - Hạn chế sử dụng vứt túi nylon môi trường - Không vứt loại chai lọ chứa hóa chất x́ng ng̀n nước - Tái chế chai, lọ nhựa - Sử dụng phương tiện giao thông công cộng, hạn chế xe cá nhân… -… Luyện tập vận dụng trang 64 Chuyên đề Sinh học 10: Nước lưu thơng bị nhiễm Dựa kiến thức đã học về trình phân giải chất, em hãy giải thích khẳng định Trả lời: Nước lưu thơng bị nhiễm vì: Khi nước lưu thơng làm tăng lượng oxygen hòa tan nước, tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí nước phân giải triệt để chất hữu thành carbon dioxide nước làm giảm ô nhiễm môi trường BÀI 11: CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG A/ Câu hỏi mở đầu Mở đầu trang 65 Chuyên đề Sinh học 10: Ô nhiễm môi trường vấn đề phổ biến diễn biến ngày trầm trọng nước ta Nguyên nhân gây ô nhiễm, tác động ô nhiễm phương thức xử lí ô nhiễm môi trường vấn đề phức tạp Tùy vào nguyên nhân, phạm vi mục đích sử dụng mơi trường bị nhiễm mà người sử dụng biện pháp xử lí khác Vi sinh vật sử dụng xử lí nhiễm mơi trường nào? Trả lời: Vi sinh vật thường sử dụng xử lí nhiễm mơi trường đất nước: - Nhờ khả trao đổi chất đặc biệt, vi sinh vật chuyển hóa trạng thái kim loại giúp làm giảm độc tính, kết tủa kim loại hoặc phân hủy chất hữu khó phân hủy PAH,… làm giảm nhiễm mơi trường - Trong điều kiện kị khí hoặc hiếu khí, vi sinh vật phân hủy hợp chất hữu gây nhiễm để tạo thành chất hữu ích cho người biogas, acid hữu cơ, cồn hoặc phân bón hữu B/ Câu hỏi I XỬ LÍ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG ĐẤT Dừng lại suy ngẫm trang 66 Chuyên đề Sinh học 10: Việc chuyển đổi mục đích sử dụng vùng đất nhiễm thành bãi xe hay sân bóng có phải biện pháp xử lí nhiễm đất hiệu quả khơng? Tại sao? Trả lời: Chuyển đổi mục đích sử dụng vùng đất nhiễm thành bãi xe hay sân bóng đem lại hiệu quả sử dụng đất không phải biện pháp xử lí nhiễm đất hiệu quả Bởi chất độc hại đất chưa xử lí đờng thời việc chuyển đổi cũng chỉ có hiệu quả phạm vi nhỏ hẹp II XỬ LÍ NƯỚC THẢI VÀ LÀM SẠCH NƯỚC Dừng lại suy ngẫm trang 67 Chuyên đề Sinh học 10: Những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước? Trả lời: Những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước: Do nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước thải y tế,… khơng qua xử lí, thải trực tiếp sông, suối, biển gây ô nhiễm làm ảnh hưởng xấu tới sinh vật thủy sinh, chí gây chết hàng loạt Dừng lại suy ngẫm trang 67 Chuyên đề Sinh học 10: Trong trình xử lí nhiễm nước vi sinh vật, cần kết hợp những phương pháp nào? Trả lời: Trong trình xử lí nhiễm nước vi sinh vật, cần kết hợp phương pháp xử lí vi sinh vật với phương pháp vật lí (lọc nước qua lưới chắn rác, phương pháp lắng,…), hóa học (nhiều nước thải có chứa acid vô hoặc kiềm cần trung hòa,…) Tuy nhiên, khơng phải trường hợp cũng áp dụng biện pháp vật lý, hóa học mà chỉ sử dụng biện pháp sinh học để xử lí, cải tạo mơi trường Dừng lại suy ngẫm trang 67 Chuyên đề Sinh học 10: Trình bày ưu điểm phương pháp cố định vi sinh vật xử lí nước nhiễm Trả lời: Ưu điểm phương pháp cố định vi sinh vật xử lí nước nhiễm: - Vi sinh vật bổ sung vào nước bị ô nhiễm sẽ làm giảm độc chất gây ô nhiễm chế: phân giải hiếu khí hoặc kị khí hợp chất hữu thành CO2 nước làm giảm nồng độ chất hữu nước; vi sinh vật hấp thụ, liên kết hoặc chuyển hóa kim loại nhằm khử độc, tích tụ tập trung kim loại, thuận lợi cho trình kết tủa kim loại, lắng tách kim loại khỏi môi trường nước - Sự cố định vi sinh vật cho phép kiểm soát yếu tố tác động tới q trình xử lí tốc độ sục khí, tốc độ dòng chảy tương ứng với mật độ chất hữu có nước thải III CƠNG NGHỆ THU NHẬN KHÍ SINH HỌC Dừng lại suy ngẫm trang 69 Chuyên đề Sinh học 10: Khí sinh học gì? Trả lời: Khí sinh học (biogas) hỗn hợp khí thu từ q trình ứng dụng vi sinh vật xử lí mơi trường Hỗn hợp khí gờm 58 – 75% methane, 25 – 42% carbon dioxide, lượng nhỏ khí khác (H2S, NH3, H2) nước Dừng lại suy ngẫm trang 69 Chuyên đề Sinh học 10: Khí sinh học hình thành điều kiện nào? Trả lời: Khí sinh học hình thành điều kiện vi sinh vật biến đổi chất hữu điều kiện kị khí Dừng lại suy ngẫm trang 69 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu ví dụ vi sinh vật có khả tạo khí sinh học Trả lời: Ví dụ vi sinh vật có khả tạo khí sinh học: Các vi sinh vật sinh trưởng sinh sản điều kiện kị khí chi Methanobacterium, Methanococcus,… Dừng lại suy ngẫm trang 69 Chuyên đề Sinh học 10: Phân tích ưu điểm cơng nghệ tạo khí sinh học vi sinh vật Trả lời: Ưu điểm cơng nghệ tạo khí sinh học vi sinh vật: - Tạo khí sinh học giá rẻ phục vụ nhu cầu sử dụng người (dùng làm chất đốt hoặc chuyển hóa thành điện năng) - Sản xuất khí sinh học từ vi sinh vật khơng gây nhiễm mơi trường mà còn góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường sử dụng nguyên liệu chất thải hữu - Sản phẩm phụ từ q trình sản xuất khí sinh học sử dụng làm phân bón hữu cơ, có lợi ích kinh tế, tăng giá trị sản xuất nơng nghiệp IV CƠNG NGHỆ XỬ LÍ CHẤT THẢI RẮN Dừng lại suy ngẫm trang 71 Chuyên đề Sinh học 10: Theo em, để ứng dụng vi sinh vật phân hủy rác thải sinh hoạt, trước hết cần phải làm gì? Trả lời: Để ứng dụng vi sinh vật phân hủy rác thải sinh hoạt, trước hết cần phân loại rác thải vô hữu rác thải vơ hữu đòi hỏi biện pháp khác Việc phân loại rác thải giúp nâng cao hiệu quả xử lí Dừng lại suy ngẫm trang 71 Chuyên đề Sinh học 10: Kể tên số sản phẩm từ trình xử lí rác thải hữu rắn cơng nghệ vi sinh vật Trả lời: Một số sản phẩm từ q trình xử lí rác thải hữu rắn cơng nghệ vi sinh vật: Phân bón sinh học, khí biogas,… Dừng lại suy ngẫm trang 71 Chuyên đề Sinh học 10: Tại trình ủ phân hữu cơ, nhiệt độ lên tới 60oC còn nhiều vi sinh vật sinh trưởng sinh sản? Trả lời: Trong trình ủ phân hữu cơ, nhiệt độ lên tới 60oC còn nhiều vi sinh vật sinh trưởng sinh sản vì: Trong trình ủ phân hữu cơ, nhiệt độ sẽ thay đổi theo thời gian, khoảng nhiệt sẽ có nhóm vi sinh vật khác phát triển Khi nhiệt độ đống ủ 60oC, nhóm vi sinh vật ưa nhiệt sẽ phát triển Luyện tập vận dụng trang 72 Chuyên đề Sinh học 10: Em tìm hiểu kể tên số vi sinh vật có khả xử lí cố tràn dầu Trả lời: Các vi sinh vật có khả xử lí nước đất bị nhiễm dầu những vi sinh vật có khả phân hủy dầu Một số vi sinh vật có khả xử lí cố tràn dầu: Pseudomonas putida, Chryseobacterium Chryseobacterium gleum,… defluvii, Candida tropicalis, Luyện tập vận dụng trang 72 Chuyên đề Sinh học 10: Tại trình xử lí nhiễm mơi trường đất vi sinh vật, người ta thường bổ sung thêm số nguồn dinh dưỡng N, C, P, O2,… ? Trả lời: Trong q trình xử lí nhiễm mơi trường đất vi sinh vật, người ta thường bổ sung thêm số nguồn dinh dưỡng N, C, P, O2,… với mục đích cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật sinh trưởng, tăng số lượng tế bào giúp trình phân giải diễn nhanh hơn, O2 cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động hiệu quả Luyện tập vận dụng trang 72 Chuyên đề Sinh học 10: Em tìm hiểu kể tên số vi sinh vật có khả phân hủy dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ nước thải nông nghiệp Trả lời: Một số vi sinh vật có khả phân hủy dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ nước thải nông nghiệp: Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas, Alcaligenes, Streptomyces,… Luyện tập vận dụng trang 72 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu lợi ích từ việc ứng dụng công nghệ vi sinh vật sản xuất khí sinh học Trả lời: Các lợi ích từ việc ứng dụng công nghệ vi sinh vật sản xuất khí sinh học: - Tạo khí sinh học phục vụ nhu cầu sử dụng người dùng làm khí đốt hoặc chuyển hóa thành điện - Các sản phẩm phụ từ trình sản xuất khí sinh học dùng làm phân bón hữu cơ, giúp gia tăng giá trị nơng nghiệp - Góp phần làm giảm thiểu nhiễm mơi trường chất thải hữu Luyện tập vận dụng trang 72 Chuyên đề Sinh học 10: Dựa vào thơng tin quy trình ủ phân hữu cơ, kết hợp quan sát sơ đờ hình 11.5, em chỉ ưu điểm nhược điểm có q trình xử lí chất hữu điều kiện hiếu khí theo sơ đờ Trả lời: • Ưu điểm q trình xử lí hiếu khí chất hữu cơ: - Dễ thực - Giảm lượng rác thải hữu cơ, góp phần hạn chế nhiễm mơi trường - Tạo phân bón hữu cơ, có ý nghĩa mặt kinh tế • Nhược điểm q trình xử lí hiếu khí chất hữu cơ: + Thời gian xử lí lâu + Cần phải thường xuyên kiểm tra có biện pháp điều chỉnh phù hợp yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, pH,… đặc biệt nhiệt độ ... Sinh học 10: Khí sinh học hình thành điều kiện nào? Trả lời: Khí sinh học hình thành điều kiện vi sinh vật biến đổi chất hữu điều kiện kị khí Dừng lại suy ngẫm trang 69 Chuyên đề Sinh học 10: ... lại suy ngẫm trang 69 Chuyên đề Sinh học 10: Phân tích ưu điểm cơng nghệ tạo khí sinh học vi sinh vật Trả lời: Ưu điểm cơng nghệ tạo khí sinh học vi sinh vật: - Tạo khí sinh học giá rẻ phục vụ... loại nấm, khí sinh học, … BÀI 10: VI SINH VẬT TRONG PHÂN GIẢI CÁC HỢP CHẤT LÀM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG A/ Câu hỏi mở đầu Mở đầu trang 61 Chuyên đề Sinh học 10: Vi sinh vật có khả phân giải chất gây