BT PHẦN VI SINH vật

I. LÝ THUYẾT – Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn được hiểu là sự tăng số lượng tế bào của vi khuẩn . – Nếu các thành phần của môi trường sống của vi khuẩn hoàn toàn phù hợp với đời sống của nó thì vi khuẩn sẽ tăng trưởng, tăng khối lượng và thể tích, tổng hợp các thành phần hữu cơ ..cho đến khi kích thước tăng gấp đôi, vi khuẩn sẽ phân chia từ một tế bào thành hai tế bào. Hai tế bào này sẽ tiếp tục sinh trưởng và phân chia để cho ra 4, 8, 16, …tế bào. – Một số thông số được sử dụng trong dạng bài tập này là:  Nồng độ vi khuẩn: số lượng tế bào vi khuẩn trên một đơn vị thể tích (số tế bàoml)  Thời gian thế hệ (ký hiệu là g): thời gian từ khi 1 tế bào mới sinh ra cho đến khi nó phân chia hay là thời gian để số lượng tế bào trong quần thể vi khuẩn tăng gấp đôi (đơn vị: phútthế hệ hoặc giờthế hệ).  Số lượng tế bào vi khuẩn: ở thời điểm lúc đầu là No, sau một khoảng thời gian t (phút hoặc giờ) ký hiệu là Nt.  Hằng số tốc độ phân chia (ký hiệu là C): là số lần phân chia trong một đơn vị thời gian hay giá trị nghịch đảo của thời gian thế hệ. – Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn là đường biểu diễn sự phụ thuộc của số lượng tế bào vi khuẩn và thời gian nuôi cấy. Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn có 4 pha chủ yếu:  Pha lag (pha mở đầu, pha thích nghi): pha này được tính từ khi cấy tế bào vào môi trường cho đến khi tế bào bắt đầu phân chia.  Pha log (pha lũy thừa): vi khuẩn sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa.  Pha cân bằng: số lượng tế bào mới sinh ra bằng số lượng tế bào cũ chết đi.  Pha suy vong: số lượng tế bào vi khuẩn giảm theo thời gian. – Khuẩn lạc là một tập hợp lớn số lượng tế bào vi khuẩn được phát triển từ một tế bào và sinh trưởng ở cùng một nơi.

Trang 1

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP

VỀ SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI KHUẨN

I LÝ THUYẾT

– Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn được hiểu là sự tăng số lượng tế bào của vi khuẩn

– Nếu các thành phần của môi trường sống của vi khuẩn hoàn toàn phù hợp với đời sống của nó thì vi khuẩn sẽ tăng trưởng, tăng khối lượng và thể tích, tổng hợp các thành phần hữu cơ cho đến khi kích thước tăng gấp đôi, vi khuẩn sẽ phân chia từ một tế bào thành hai tế bào Hai tế bào này sẽ tiếp tục sinh trưởng và phân chia để cho ra 4, 8, 16, …tế bào

– Một số thông số được sử dụng trong dạng bài tập này là:

 Nồng độ vi khuẩn: số lượng tế bào vi khuẩn trên một đơn vị thể tích (số tế bào/ml)

 Thời gian thế hệ (ký hiệu là g): thời gian từ khi 1 tế bào mới sinh ra cho đến khi nó phân chia hay

là thời gian để số lượng tế bào trong quần thể vi khuẩn tăng gấp đôi (đơn vị: phút/thế hệ hoặc giờ/thế hệ)

 Số lượng tế bào vi khuẩn: ở thời điểm lúc đầu là No, sau một khoảng thời gian t (phút hoặc giờ)

ký hiệu là Nt

 Hằng số tốc độ phân chia (ký hiệu là C): là số lần phân chia trong một đơn vị thời gian hay giá trị nghịch đảo của thời gian thế hệ

– Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn là đường biểu diễn sự phụ thuộc của số lượng tế bào vi khuẩn

và thời gian nuôi cấy Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn có 4 pha chủ yếu:

 Pha lag (pha mở đầu, pha thích nghi): pha này được tính từ khi cấy tế bào vào môi trường cho đến khi

tế bào bắt đầu phân chia

 Pha log (pha lũy thừa): vi khuẩn sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa

 Pha cân bằng: số lượng tế bào mới sinh ra bằng số lượng tế bào cũ chết đi

 Pha suy vong: số lượng tế bào vi khuẩn giảm theo thời gian

– Khuẩn lạc là một tập hợp lớn số lượng tế bào vi khuẩn được phát triển từ một tế bào và sinh trưởng ở cùng một nơi

II CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Tính số lượng tế bào tạo ra sau quá trình nuôi cấy

 CÔNG THỨC CẦN NHỚ:

Gọi No là số lượng tế bào VSV ở thời điểm ban đầu

n số thế hệ sinh trưởng của VSV (thế hệ)

g là thời gian thế hệ (phút/thế hệ hoặc giờ/thế hệ)

t là khoảng thời gian tế bào phân chia (giờ hoặc phút)

Nt số lượng tế bào VSV tạo ra sau thời gian t

N  N 2

Trang 2

2 Số thế hệ sinh trưởng của VSV:

t

o

N log N n

log 2

3 Thời gian thế hệ: g t

n



Chứng minh công thức (*):

Sau đây là những biến đổi toán học về logarit mà các bạn được học trong chương trình Toán học Đại số lớp 12:

Ta có: Nt  No2n

n

log N logN log 2

log Nt  logNon log 2

n log 2 log N - logNt o



t

o

N log N log N - logN

n



 MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 1: Người ta cấy vào môi trường nuôi cấy 4105 tế bào vi khuẩn phát triển không qua pha tiềm phát (lag) Sau 6 giờ số lượng tế bào đạt 3,68107 Xác định thời gian thế hệ (g) của vi khuẩn

Hướng dẫn giải

 Gọi n là số thế hệ vi khuẩn trong thời gian 6 giờ

 Theo đề ta có:

7

2 5

3, 68 10

4 10



(Hoặc ta có thể áp dụng công thức là:

7

5

3, 68 10 log

4 10

log 2

Ví dụ 2: Nuôi cấy 2 loại vi sinh vật A và B trong 2 môi trường khác nhau với số tế bào ban đầu đều bằng

103 Sau 3 giờ nuôi cấy, số tế bào của loại vi sinh vật A đạt 4103, số tế bào của loại vi sinh vật B đạt 16

103 Biết pha lag kéo dài 1 giờ đối với cả 2 loại vi sinh vật và tốc độ sinh trưởng đặc thù: 0, 7

g

gian một thế hệ) Tốc độ sinh trưởng đặc thù của loại vi sinh vật A và loại vi sinh vật B là bao nhiêu?

 Vì thời gian pha lag kéo dài 1 giờ nên thời gian pha log để quần thể VSV tăng số lượng tế bào là: 3 –

1 = 2 giờ

Trang 3

 Xét loại vi sinh vật A

 Thời gian thế hệ của vi khuẩn A:

t

3 3

o

t

log log

10 N

log 2 log 2

(giờ/thế hệ)

 Tốc độ sinh trưởng đặc thù của loại vi sinh vật A là: 0, 7 0, 7

1

 Xét loại vi sinh vật B:

3

2 10

t

log log 2

 Tốc độ sinh trưởng đặc thù của loại vi sinh vật A là: 0, 7 1, 4

0,5

Ví dụ 3: Người ta nuôi cấy 2 chủng vi khuẩn vào hai môi trường dinh dưỡng thích hợp, mỗi môi trường 5

ml Chủng thứ nhất có 106 tế bào, chủng thứ hai có 2102 tế bào

a) Số lượng tế bào của mỗi chủng trong 1ml dung dịch tại thời điểm 0 giờ là bao nhiêu?

b) Sau 6 giờ nuôi cấy người ta đếm được ở chủng thứ nhất có 8108 tế bào/ml, ở chủng thứ hai có 106 tế bào/ml Thời gian 1 thế hệ của mỗi chủng trên là bao nhiêu?

a) Số lượng tế bào trong 1ml dung dịch của mỗi chủng tại thời điểm 0 giờ:

10 : 5 2 10 tế bào/ml

(2 10 ): 5 40 tế bào/ml

b) Thời gian 1 thế hệ của mỗi chủng:

– Chủng thứ nhất:

5 8

t

log

0 log 2

(giờ/thế hệ)

log 40 log 2

6

(giờ/thế hệ)

 BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Bài 1: (Trích đề thi Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học – Sở GD&ĐT Tiền Giang – 2009)

Nuôi cấy 104 tế bào vi khuẩn E.coli trong bình nuôi cấy không liên tục có chứa hai loại nguồn cung cấp

cacbon là glucôzơ và sorbiton Sau 10 giờ nuôi cấy, đồ thị biểu diễn sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn có dạng:

Trang 4

Cho biết:

– Trong pha lũy thừa thứ nhất có thời gian thế hệ (g) = 15 phút

– Sau 6,5 giờ nuôi cấy số lượng vi khuẩn trong bình là 1639105 tế bào

1 Xác định số lượng tế bào vi khuẩn trong

bình nuôi cấy sau 4 giờ nuôi cấy

2 Tính thời gian thế hệ (g) ở pha lũy thừa thứ

hai

3 Nếu cho biết một tế bào vi khuẩn có khối

lượng 510-10 gram/tế bào thì tổng khối lượng của vi khuẩn có trong bình nuôi cấy sau 5 giờ là bao nhiêu?

Bài 2: (Trích đề thi Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học – Sở GD&ĐT Tiền Giang – 2009)

Cho 103 tế bào của một chủng vi khuẩn vào bình nuôi cấy không liên tục Kết quả sau 24 giờ trong quần thể

vi sinh vật không còn tế bào nào sống sót Tỉ lệ thời gian tương ứng của pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng và pha suy vong lần lượt là: 0,5: 3,5: 3: 5 Tính số tế bào trong bình sau 10 giờ nuôi cấy? Biết rằng loài

vi sinh vật trên có g=20 phút

Bài 3:

a) Trong điều kiện nuôi ủ vi khuẩn Salmonella typhimurium ở 37 oC người ta đếm được: sau 6 giờ có 6,31

106 tế bào/cm3 và sau 8 giờ có 8,47107 tế bào/cm3 Hãy tính hằng số tốc độ phân chia và thời gian của một lứa của chủng vi khuẩn này?

b) Người ta nuôi cấy một chủng vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy nhân tạo Khi bắt đầu nuôi cấy thấy nồng độ vi khuẩn là No =102 vi khuẩn/ml, pha cân bằng đạt được sau 7 giờ và vào lúc ấy môi trường chứa N

=106 vi khuẩn/ml Trong điều kiện nuôi cấy này độ dài thế hệ của chủng vi khuẩn là 30 phút Hỏi thời gian pha lag kéo dài bao lâu?

Bài 4: Cấy 6,7106 tế bào vi khuẩn vào môi trường nuôi cấy Sau 4 giờ 30 phút, số lượng tế bào đạt 9,68

108 Biết loài vi khuẩn này phát triển có trải qua pha tiềm phát với thời gian là 30 phút

a) Xác định thời gian thế hệ (g) của chủng vi khuẩn này?

b) Tính hằng số tốc độ phân chia (C)

Bài 5:

a) (Trích đề thi Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học – Bộ GD&ĐT – 2008)

Một vi khuẩn hình cầu có khối lượng khoảng 510-13 gam, cứ 20 phút lại nhân đôi 1 lần Trong điều kiện nuôi cấy tối ưu thì cần bao nhiêu giờ để đạt tới khối lượng 61027 gam?

b) (Trích đề thi Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học – Bộ GD&ĐT – 2008)

Ở vi khuẩn nếu được nuôi cấy trong điều kiện pH = 3,5 thì thời gian thế hệ là 30 phút, còn nếu nuôi cấy ở điều kiện pH = 4,5 thì thời gian thế hệ là 20 phút Một quần thể vi khuẩn này được nuôi cấy liên tục trong 3 giờ: 1/3 thời gian nuôi cấy trong môi trường có độ pH = 3,5; sau đó chuyển sang môi trường có độ pH = 4,5 Biết rằng số lượng tế bào ban đầu của quần thể vi khuẩn trên là 106 tế bào và quần thể trải qua pha tiềm phát

ở môi trường pH = 3,5 với thời gian 30 phút và ở môi trường pH = 4,5 với thời gian 40 phút Tính số tế bào tạo ra

Dạng 2: Tính số lượng tế bào trong bình nuôi cấy bằng cách đếm số lượng khuẩn lạc trên mặt thạch

Trang 5

Để xác định số lượng tế bào của một loài vi khuẩn trong bình nuôi cấy có dung tích V ml, người ta tiến hành pha loãng trong các ống nghiệm có chứa nước cất vô trùng theo sơ đồ sau:

Trong ống nghiệm cuối cùng lấy ra v’ ml dung dịch rồi trải đều lên bề mặt môi trường đặc trong đĩa petri Kết quả trong đĩa petri có x khuẩn lạc phát triển Hãy tính số lượng tế bào có trong bình nuôi cấy

Gọi a là tổng số tế bào vi khuẩn trong bình nuôi cấy:

 Số lượng tế vào vi khuẩn có trong 1 ml dịch nuôi cấy = a

V (tế bào/ml)

 Số lượng tế vào vi khuẩn có trong v1 ml dịch nuôi cấy =a v1

V



(tế bào/ml)

 Số lượng tế vào vi khuẩn có trong v2 ml dịch nuôi cấy =

 1 1 1

a v





 1 11 22 2

 

 1 112 2 23 3 3

  

 1 1 21 22 33 43 4 4

   

 Số lượng tế vào vi khuẩn có trong v’ ml dịch nuôi cấy =

 1 1 2 1 22 33 34 45 4 5 5

     

Mặt khác: Trong v’ ml dịch nuôi cấy lấy từ ống nghiệm cuối cùng sau đó cấy vào đĩa petri để quan sát khuẩn lạc Số khuẩn lạc đếm được là x (2)

Từ (1) và (2) suy ra:

 1 1 2 1 22 33 34 45 4 5 5

x



 1 1 21 22 33 4354 4 5 5

x a



    

Trang 6

Ví dụ 1: (Trích đề thi Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học – Bộ GD&ĐT – 2011)

Để xác định số lượng tế bào của một loài vi khuẩn trong bình nuôi cấy có dung tích 8,12 lít, người ta tiến

hành pha loãng trong các ống nghiệm có chứa 9 ml nước cất vô trùng theo sơ đồ sau:

Trong ống nghiệm thứ 5 lấy ra 0,01 ml dung dịch rồi trải đều lên bề mặt môi trường đặc trong đĩa petri Kết quả: trong đĩa petri có 37 khuẩn lạc phát triển

a)Tính số lượng tế bào vi khuẩn có trong bình nuôi cấy trên

b)Nếu cho biết mỗi tế bào vi khuẩn có khối lượng 2,11 10-11

gam/tế bào thì khối lượng vi khuẩn trong bình nuôi cấy trên là bao nhiêu?

a) Tính số lượng tế bào vi khuẩn có trong bình nuôi cấy trên Đổi 8,12 lít = 8120 ml

 Gọi a là tổng số tế bào vi khuẩn có trong bình nuôi cấy

 Số lượng tế vào vi khuẩn có trong 1 ml bình nuôi cấy = a

8120 (tế bào/ml)

8120 10

5

a



3, 0044 10 (tế bào)

b) Khối lượng vi khuẩn trong bình nuôi cấy trên là: 3, 0044 10 122,11 10 1163,3928 g

Ví dụ 2: Để xác định số lượng tế bào của một loài vi khuẩn trong bình nuôi cấy có dung tích 5 lít, người ta

Trang 7

tiến hành pha loãng trong các ống nghiệm có chứa 9 ml nước cất vô trùng theo sơ đồ sau:

Trong ống nghiệm thứ 5 lấy ra 0,01 ml dung dịch rồi trải đều lên bề mặt môi trường dinh dưỡng đặc đựng trong đĩa pêtri Kết quả: trong đĩa pêtri có 50 khuẩn lạc phát triển

1 Tính số lượng tế bào vi khuẩn có trong bình nuôi cấy trên?

2 Nếu cho biết mỗi tế bào có khối lượng 210–11 gram/tế bào thì khối lượng vi khuẩn trong bình nuôi cấy trên là bao nhiêu?

a) Tính số lượng tế bào vi khuẩn có trong bình nuôi cấy trên Đổi 5 lít = 5 10 3 ml

 Gọi a là tổng số tế bào vi khuẩn có trong bình nuôi cấy

 Số lượng tế vào vi khuẩn có trong 1 ml bình nuôi cấy = a 3

5 10 tế bào/ml)

 Số lượng tế vào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiệm 1 = a3

5 10 10

a

2,5 10 (tế bào)

2,5 10 2,11 10  52, 7500 g

 BÀI TẬP TỰ LUYỆN TRẮC NGHIỆM:

Câu 1: E Coli trong điều kiện nuôi cấy thích hợp cứ 20 phút tế bào lại phân đôi một lần Nếu số lượng tế

bào ban đầu là 106

tế bào thì sau 2 giờ số lượng tế bào trong bình nuôi cấy là bao nhiêu?

A 106 tế bào B 64 10 6 tế bào C 32 10 6 tế bào D 16 10 6 tế bào

Câu 2: Một loài vi khuẩn hình cầu có khối lượng bằng khoảng 13

5 10  gram/tế bào; ở loài này, cứ nửa giờ thì nhân đôi một lần Khối lượng của quần thể vi khuẩn này sau 12 giờ nuôi cấy trong điều kiện tối ưu là bao nhiêu? Biết quần thể vi khuẩn ban đầu có số lượng là 2 10 5 tế bào

A 7

Câu 3: Một vi khuẩn hình cầu có khối lượng khoảng 510-13g Giả sử nó được nuôi trong các điều kiện sinh trưởng hoàn toàn tối ưu thì sau 2 ngày khối lượng do tế bào vi khuẩn này sinh ra sẽ đạt tới khối lượng của

6 10 gram Thời gian của một thế hệ của loài vi khuẩn này là bao nhiêu phút?

A 26 phút B 20 phút C 21,63 phút D 36 phút

Trang 8

Câu 4: Người ta cấy vào môi trường nuôi cấy 5

2 10 tế bào vi khuẩn phát triển không qua pha tiềm phát (lag) Sau 5 giờ nuôi cấy, số lượng tế bào đạt 8, 6 10 8 Thời gian thế hệ của vi khuẩn là bao nhiêu phút?

A 24,85 phút B 41,42 phút C 30 phút D 20 phút

Câu 5: Nuôi cấy 5

5 10 tế bào E coli trong môi trường chứa glucôzơ và muối amônium Sau 300 phút nuôi cấy, ở giai đoạn pha log số lượng E.coli đạt 35 10 6tế bào Thời gian thế hệ là 40 phút Quần thể vi khuẩn có trải qua pha tiềm phát (lag) hay không? Nếu có thì thời gian phát triển với pha lag là bao nhiêu phút?

A Không có pha tiềm phát

B Có pha tiềm phát, thời gian pha tiềm phát là 6 phút

C Có pha tiềm phát, thời gian pha tiềm phát là 245 phút

D Có pha tiềm phát, thời gian pha tiềm phát là 55 phút

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	697,8 KB