Giáo án Bài 20. Sự đa dạng và phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Huy động hiểu biết ban đầu của HS và dẫn dắt vào vấn đề: vi sinh vật là nhóm theo kích thước hay là một bậc phân loại.

HS quan sát ba hình ảnh minh họa (tế bào vi khuẩn, tế bào nấm men, một sinh vật nhân thực đơn bào) và trả lời câu hỏi: 'Các sinh vật này có thuộc cùng một giới phân loại không? Vì sao chúng đều được gọi là vi sinh vật?'
GV nêu thêm câu hỏi dẫn dắt: 'Nếu chỉ dựa vào kích thước nhỏ, ta có thể kết luận các sinh vật này có cùng nguồn gốc phân loại không?'

HS nêu được: các sinh vật trên thuộc các nhóm khác nhau (vi khuẩn, nấm, sinh vật nhân thực đơn bào); vi sinh vật được gọi chung dựa trên kích thước và đặc điểm quan sát, không phải một bậc phân loại duy nhất. Kích thước nhỏ không đồng nghĩa cùng nguồn gốc phân loại.

Phân biệt được bốn kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật theo nguồn năng lượng và nguồn carbon; giải thích được quang tự dưỡng khác quang dị dưỡng ở nguồn carbon.

HS làm việc theo nhóm 4 với Phiếu học tập số 1. Nhóm đọc thông tin về hai trục phân loại, điền bảng và trả lời các câu hỏi:

• Trục 1: nguồn năng lượng là ánh sáng hay hóa học? Trục 2: nguồn carbon là $\mathrm{CO_2}$ hay chất hữu cơ?
• Câu hỏi 1: Quang tự dưỡng và quang dị dưỡng giống nhau ở nguồn năng lượng nào? Khác nhau ở nguồn carbon nào?
• Câu hỏi 2: Nấm men thuộc kiểu dinh dưỡng nào? Vì sao?
  GV đặt câu hỏi gợi mở: 'Vì sao nói việc phân loại kiểu dinh dưỡng cần xét cả hai trục?'

Bảng phân loại bốn kiểu dinh dưỡng (nội dung HS điền trên giấy A3):

• Quang tự dưỡng: năng lượng từ ánh sáng; carbon từ $\mathrm{CO_2}$.
• Quang dị dưỡng: năng lượng từ ánh sáng; carbon từ chất hữu cơ.
• Hóa tự dưỡng: năng lượng từ oxy hóa chất vô cơ (hóa học); carbon từ $\mathrm{CO_2}$.
• Hóa dị dưỡng: năng lượng từ hóa học; carbon từ chất hữu cơ.
  Kết luận HS rút ra: quang tự dưỡng khác quang dị dưỡng ở nguồn carbon, không ở nguồn ánh sáng. Nấm men thuộc kiểu hóa dị dưỡng vì lấy năng lượng hóa học và carbon từ chất hữu cơ.

Nêu được thông tin mà mỗi phương pháp (quan sát kính, nuôi cấy, tách khuẩn lạc, xét nghiệm phân tử) cung cấp và giới hạn của kết luận từ từng phương pháp.

Kĩ thuật mảnh ghép với 4 trạm, mỗi trạm có một phương pháp. Các nhóm 4 của bài trước được đánh số 1 đến 4; mỗi thành viên đi một trạm, đọc thông tin và ghi kết quả vào Phiếu học tập số 2. Sau đó quay về nhóm ban đầu để ghép thông tin.
Trạm 1: quan sát dưới kính hiển vi (thông tin hình thái tế bào).
Trạm 2: nuôi cấy trên môi trường phù hợp (khả năng tạo sinh khối và khuẩn lạc).
Trạm 3: tách khuẩn lạc (khuẩn lạc có thể hình thành từ một đơn vị tạo khuẩn lạc).
Trạm 4: xét nghiệm phân tử (thông tin trình tự DNA).
Câu hỏi chung: 'Vì sao không thể dùng hình thái một mình để xác định mọi loài? Một khuẩn lạc có chứng minh được chỉ có một tế bào ban đầu không?'

Kết quả ghép thông tin HS hoàn thành trong Phiếu học tập số 2:

• Kính hiển vi: cho biết hình thái tế bào; không đủ để xác định mọi loài, vì nhiều loài có cùng hình dạng.
• Nuôi cấy: cho biết khả năng tạo sinh khối và khuẩn lạc trên môi trường phù hợp.
• Tách khuẩn lạc: một khuẩn lạc có thể hình thành từ một cụm tế bào; không bảo đảm chỉ có một tế bào ban đầu.
• Phân tích DNA: cho biết thông tin trình tự; cần kết hợp với các phương pháp khác và quy trình chuyên môn.
  Kết luận HS rút ra: mỗi phương pháp có giới hạn riêng; kết luận cần dựa trên nhiều bằng chứng và kiểm tra lại.

Vận dụng kiến thức về đa dạng vi sinh vật, kiểu dinh dưỡng, phương pháp nghiên cứu và an toàn để trả lời bài tập; tự kiểm tra và sửa sai.

HS làm bài tập sau (có thể thực hiện trên trang bài tập tương tác NeoEdu hoặc trên giấy):

1. Vi sinh vật có phải một giới phân loại duy nhất không? A. Có, mọi loài đều nhân thực; B. Không, gồm nhiều nhóm phân loại; C. Có, mọi loài đều là vi khuẩn.
2. Quang tự dưỡng lấy carbon chủ yếu từ đâu? A. Chỉ protein động vật; B. Ánh sáng là nguyên tố carbon; C. $\mathrm{CO_2}$.
3. Nấm men thường thuộc kiểu nào? A. Hóa dị dưỡng; B. Quang tự dưỡng; C. Quang dị dưỡng bắt buộc.
4. Đúng hay sai: Một khuẩn lạc luôn chứng minh có đúng một tế bào ban đầu.
5. Ghép phương pháp với thông tin chính: Kính hiển vi; Nuôi trên môi trường phù hợp; Phân tích DNA với các thông tin: hình thái tế bào; khả năng tạo sinh khối/khuẩn lạc; thông tin trình tự.
6. Hoạt động nào đúng về an toàn? A. Quan sát tiêu bản cố định có nguồn rõ; B. Nuôi mẫu mũi họng ở nhà; C. Mở đĩa mốc để ngửi.
   HS đổi bài chéo để chấm sau khi hoàn thành.

Đáp án:

1. B. Vi sinh vật gồm nhiều nhóm phân loại; kích thước nhỏ không đồng nghĩa cùng nguồn gốc phân loại.
2. C. $\mathrm{CO_2}$. Ánh sáng cung cấp năng lượng, $\mathrm{CO_2}$ cung cấp carbon.
3. A. Hóa dị dưỡng. Nấm men lấy năng lượng hóa học và carbon từ chất hữu cơ.
4. Sai. Một cụm tế bào cũng có thể tạo nên một khuẩn lạc.
5. Kính hiển vi – hình thái tế bào; Nuôi trên môi trường phù hợp – khả năng tạo sinh khối/khuẩn lạc; Phân tích DNA – thông tin trình tự. Mỗi phương pháp có giới hạn; không dùng hình thái một mình để xác định mọi loài.
6. A. Quan sát tiêu bản cố định có nguồn rõ. Không nuôi tác nhân chưa biết hoặc tạo aerosol (không mở đĩa mốc, không nuôi mẫu ở nhà).
   Thang điểm: mỗi câu đúng 1 điểm (câu 5 tính đủ 3 ý đúng).

Vận dụng kiến thức về giới hạn của phương pháp và nguyên tắc an toàn để phân tích tình huống thực tế, nêu điều kiện cần có để kiểm tra kết luận.

Tình huống: Bạn An chụp ảnh một tiêu bản quan sát dưới kính hiển vi, thấy các tế bào hình que, và kết luận ngay đó là loài gây bệnh X. An đề nghị các bạn tự nuôi thử mẫu ở nhà để kiểm tra.
HS trả lời theo nhóm 2 câu hỏi:

• Ảnh có tế bào hình que có đủ để xác định loài gây bệnh không? Vì sao?
• Nếu muốn kiểm tra kết luận, cần làm gì? Vì sao HS không được tự nuôi thử mẫu?
  GV yêu cầu mỗi nhóm trình bày bằng 3 đến 4 gạch đầu dòng.

HS nêu được:

• Không đủ xác định loài gây bệnh: hình que có ở nhiều loài; ảnh không xác định được độc lực; cần thêm thông tin bổ sung (nuôi cấy, phân tích DNA).
• Cần xét nghiệm chuyên môn với mẫu và quy trình phù hợp, do người có chuyên môn thực hiện.
• Không tự nuôi thử mẫu chưa biết vì có nguy cơ lây nhiễm; trong trường học chỉ dùng chủng an toàn và tiêu bản được chuẩn bị, khử nhiễm do giáo viên quản lí.
  Thang điểm gợi ý: không đủ bằng chứng 0,4; thông tin bổ sung 0,3; an toàn 0,3.