Giáo án Bài 22. Vai trò và ứng dụng của vi sinh vật

HS huy động kiến thức, kinh nghiệm sống về các sản phẩm và hiện tượng liên quan đến vi sinh vật; xác định vấn đề cần tìm hiểu trong bài: vi sinh vật có vai trò gì và vai trò đó được ứng dụng ra sao.

GV đưa ba tình huống: (1) bột làm bánh mì nở ra khi ủ; (2) sữa chua có vị chua; (3) rác hữu cơ được ủ thành phân bón. GV đặt câu hỏi: Theo em, tác nhân nào gây ra các hiện tượng này? Vi sinh vật đóng vai trò gì? Ngoài ba ví dụ trên, em còn biết vi sinh vật có ích nào khác trong đời sống?

HS nêu được: nấm men và vi khuẩn là tác nhân gây biến đổi trong bột, sữa và chất hữu cơ; vi sinh vật phân giải chất hữu cơ thành các chất đơn giản. Từ đó xác định nhiệm vụ bài học: tìm hiểu vai trò và cơ chế của vi sinh vật, đồng thời nhận biết giới hạn khi ứng dụng.

HS nêu và giải thích được vai trò của vi sinh vật trong phân giải, chu trình vật chất và cộng sinh; nhận biết vi sinh vật phân giải hoàn trả chất khoáng vào chu trình, còn năng lượng không tuần hoàn như nguyên tố.

HS làm việc theo nhóm 4 bằng kĩ thuật khăn trải bàn. Mỗi nhóm đọc mục Bản chất và cơ chế trong SGK và học liệu NeoEdu, hoàn thành Phiếu học tập số 1. Câu hỏi gợi ý: (a) Vi sinh vật phân giải tham gia vào quá trình nào trong tự nhiên? (b) Chúng hoàn trả gì vào chu trình vật chất? (c) Ví dụ về cộng sinh giữa vi sinh vật với sinh vật khác là gì? (d) Vì sao năng lượng không được tuần hoàn như các nguyên tố?

Phiếu học tập số 1 hoàn thành gồm: vi sinh vật phân giải chuyển hóa chất hữu cơ thành chất vô cơ đơn giản và hoàn trả nhiều chất khoáng vào đất, nước, khí quyển; vi sinh vật tham gia chu trình vật chất (carbon, nitrogen...); cộng sinh là mối quan hệ hai bên cùng có lợi giữa vi sinh vật và sinh vật khác; năng lượng được chuyển hóa theo dòng một chiều nên không tuần hoàn như nguyên tố.

HS giải thích được cơ chế lên men của nấm men và vi khuẩn lactic; nêu được các sản phẩm từ chủng thích hợp và nhận biết không đồng nhất mọi lên men với một phản ứng.

HS làm việc theo cặp đôi kết hợp nhóm 4, hoàn thành Phiếu học tập số 2 gồm bảng: sản phẩm – vi sinh vật – quá trình chuyển hóa – ứng dụng. Câu hỏi gợi ý: (a) Nấm men lên men đường tạo ra những sản phẩm nào? (b) Vi khuẩn lactic tạo ra sản phẩm gì và dùng trong ngành nào? (c) Các chủng thích hợp còn sản xuất được những gì? (d) Vì sao không nên coi mọi quá trình lên men là giống nhau?

Phiếu học tập số 2 hoàn thành gồm: nấm men – lên men đường – tạo ethanol và $\mathrm{CO_2}$ (làm bột nở, sản xuất đồ uống có cồn); vi khuẩn lactic – lên men lactic – tạo acid lactic (làm sữa chua, dưa muối); các chủng thích hợp – sản xuất enzyme, amino acid, sinh khối. Kết luận: các quá trình lên men có sản phẩm và cơ chế khác nhau, không thể đồng nhất.

HS vận dụng kiến thức để trả lời trắc nghiệm, xác định đúng sai, ghép ứng dụng với quá trình, tính hiệu suất và phân tích giới hạn kết luận.

HS làm việc theo nhóm 4 theo kĩ thuật trạm (3 trạm: trắc nghiệm và đúng sai; ghép cặp và tính toán; phân tích giới hạn). Đề bài dùng các bài tập 1 đến 8 trong học liệu. GV có thể mở bài tương tác trên NeoEdu để HS kiểm tra nhanh.
Đề: (1) Khí góp phần làm bột bánh nở khi dùng nấm men? A. Nitrogen do phân giải muối; B. $\mathrm{CO_2}$; C. O₂ sinh từ quang hợp. (2) Vai trò của vi sinh vật phân giải trong tự nhiên? A. Làm năng lượng tuần hoàn kín; B. Tạo mọi nguyên tố mới; C. Hoàn trả nhiều chất khoáng vào chu trình. (3) Vì sao cần chủng có nguồn rõ khi sản xuất? A. Để kiểm soát đặc tính và nguy cơ nhiễm; B. Vì mọi chủng giống hệt nhau; C. Vì không cần kiểm tra đầu ra. (4) Nước thải đã qua bể vi sinh luôn uống được ngay. Đúng hay sai? (5) Ghép ứng dụng với quá trình: sữa chua; bột bánh dùng men; ủ hữu cơ có kiểm soát – lên men lactic, tạo CO₂, phân giải chất hữu cơ. (6) Mô hình xử lí làm chất hữu cơ giảm từ 200 xuống 50 mg/L. Hiệu suất loại bỏ là bao nhiêu phần trăm? (7) Một chế phẩm làm giảm 75% chất hữu cơ. Vì sao không suy ra đã giảm 75% mọi chất ô nhiễm? (8) Đề xuất ba tiêu chí đánh giá sản phẩm công nghệ vi sinh ngoài lượng sản phẩm.

Đáp án: (1) B, $\mathrm{CO_2}$ từ chuyển hóa đường tạo các bọt khí trong bột. (2) C, vi sinh vật phân giải chuyển hóa chất hữu cơ; năng lượng không tuần hoàn như nguyên tố. (3) A, cùng tên nhóm không bảo đảm cùng chức năng hoặc độ an toàn. (4) Sai, cần quy trình xử lí và kiểm định phù hợp; còn nhiều loại nguy cơ. (5) Sữa chua – lên men lactic; bột bánh dùng men – tạo CO₂; ủ hữu cơ có kiểm soát – phân giải chất hữu cơ; chỉ mô tả nguyên lí, không khuyến khích nếm sản phẩm thí nghiệm. (6) $\dfrac{200-50}{200}\times 100 = 75\%$. (7) Chỉ tiêu được đo chỉ là chất hữu cơ; kim loại nặng, mầm bệnh và các chất khác có cơ chế khác, cần đo từng chỉ tiêu và so chuẩn. Gợi ý thang điểm: phạm vi chỉ tiêu 0,5; các nguy cơ khác 0,3; đo và so chuẩn 0,2. (8) Ba tiêu chí: độ tinh khiết và nhiễm tạp; an toàn với người và môi trường; độ ổn định giữa các mẻ; có thể bổ sung tiêu hao năng lượng, cơ chất và xử lí chất thải; lượng lớn không bảo đảm chất lượng. Gợi ý thang điểm: ba tiêu chí cụ thể 0,75; kết luận không đồng nhất lượng với chất 0,25.

HS vận dụng kiến thức để phân tích một tình huống thực tế về xử lí nước thải hoặc chế phẩm nông nghiệp, nêu điều kiện, kiểm tra kết luận và đề xuất cách đánh giá an toàn, có căn cứ.

GV giao tình huống: Một hộ gia đình dùng chế phẩm vi sinh để xử lí nước thải sinh hoạt và bón chế phẩm cho ruộng rau. Nhóm 4 trả lời: (a) Chế phẩm có thể giảm những chất ô nhiễm nào? Những chất nào không tự loại hết? (b) Trước khi dùng nước đã xử lí tưới rau, cần kiểm tra những chỉ tiêu nào? (c) Một cửa hàng quảng cáo 'nhãn sinh học' và nói sản phẩm đã an toàn tuyệt đối. Em đánh giá lời quảng cáo này thế nào? (d) Viết một đoạn ngắn 5 đến 7 dòng khuyến nghị cho hộ gia đình.

Sản phẩm nhóm gồm: bảng ngắn ghi chất hữu cơ giảm được; kim loại nặng và tác nhân gây bệnh không tự loại hết; danh sách chỉ tiêu cần đo và so chuẩn trước khi dùng nước tưới rau; nhận xét rằng nhãn sinh học không thay thế chứng minh an toàn; đoạn khuyến nghị yêu cầu kiểm định, đánh giá năng suất, tác động hệ sinh thái và nhiễm tạp.