Hình 17.2. Sữa chua (a) và com ruợu nếp cầm (nếp than) (b)

– Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước nhỏ, thưởng không nhìn thấy bằng mắt thường mà chỉ quan sát được bằng kính hiển vi (ví dụ vi khuẩn lactic, nấm men trùng roi, trùng giày, tảo silic,…). Vi sinh vật gồm có các nhóm vi khuẩn (giới Khởi sinh), tảo đơn bào và nguyên sinh động vật (giới Nguyên sinh), vi nấm (giới Nấm). Vi sinh vật phân bố trong tất cả các môi trường, môi trường đất, môi trường nước, môi trường trên cạn và môi trường sinh vật (trên cơ thể người, động vật, thực vật,…)

Hình 17.3. Kích thước và thời gian chu kì tế bào của vi khuẩn (a), nấm men (b) 

Vi sinh vật có một số đặc điểm chung như kích thước nhỏ bé, số lượng nhiều và phân bổ rộng, hấp thu và chuyển hóa vật chất. nhanh, sinh trưởng và sinh sản nhanh Khả năng sinh trưởng và sinh sản nhanh của vi sinh vật là một thể mạnh mà công nghệ sinh học đang tập trung khai thác.

Vi sinh vật bao gồm các sinh vật có kích thước nhỏ bé và thường chỉ quan sát được bằng kính hiển vi. Vi sinh vật có đại diện trong các giới: Khởi sinh, Nguyên sinh và Nấm.

Quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng diễn ra ở tất cả các sinh vật. Dựa vào nguồn cung cấp năng lượng và nguồn carbon sử dụng, ở vi sinh vật có 4 kiểu dinh dưỡng (bảng 17,2)

Bảng 17.2. Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật

Bên cạnh việc cung cấp nguồn carbon và năng lượng phù hợp, sự sinh trưởng phát triển của các vi sinh vật cũng cần nhiều nguyên tố khác. Do đó, các nhà khoa học đã tạo ra môi trường chưa các chất dinh dưỡng phủ hợp để nuôi vi sinh vật. Ví dụ để nuôi nấm mốc thì thưởng sử dụng môi trường Czapek-Dox gồm các thành phần 30 g sucrose, \(2g{\text{ }}NaN{O_3};{\text{ }}1g{\text{ }}{K_2}HP{O_4};{\text{ }}0,5g{\text{ }}MgS{O_4};{\text{ }}0,5g{\text{ }}KCl;{\text{ }}0,01g{\text{ }}FeS{O_4}\); 1 lít nước.

Dựa vào nguồn năng lượng và carbon sử dụng, vi sinh vật được chia thành 4 kiểu dinh dưỡng khác nhau: quang tự dưỡng, quang dị dưỡng, hóa tự dưỡng và hoá dị dưỡng

Các nhà khoa học đã sử dụng các phương pháp khác nhau để nghiên cứu vi sinh vật như phân lập, nuôi cấy và giữ giống, quan sát hình thái, nghiên cứu đặc điểm hoá sinh, sinh lí, di truyền. . Các phương pháp nghiên cứu này sẽ giúp người nghiên cứu hiểu rõ hơn về hình thái, cấu tạo, sinh li, di truyền, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Trên cơ sở đó, con người có thể khai thác, ứng dụng đối tượng nhỏ bé này trong cuộc sống.

a. Phân lập vi sinh vật

Trong tự nhiên hoặc trong các mẫu nghiên cứu, vi sinh vật thường tồn tại ở dạng hỗn hợp gồm nhiều loài khác nhau. Muốn nghiên cứu về hình thái, sinh lí, hóa sinh hoặc sử dụng một loài nào đó vào thực tiễn thì cần phải tách riêng từng loài. Phương pháp phân lập nhằm tách riêng từng loài vi sinh vật từ hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật băng cách pha loãng và trải đều mẫu trên môi trường đặc. Tế bào từng loài vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường đặc sẽ tạo ra những khuẩn lạc (quần thể tế bảo vi sinh vật được hình thành tử một tế bảo bằng sinh sản vô tính), hình thái của các khuẩn lạc mang tỉnh đặc trưng của từng nhóm vi sinh vật. Dựa vào đó để phân biệt và tách riêng từng khuẩn lạc vi sinh vật cần nghiên cứu Khuẩn lạc vi khuẩn thưởng nhấy ướt, bề mặt thưởng dẹt và cỏ nhiều màu sắc (trắng sữa, vàng, đỏ, hồng, cam,… ), một số khuẩn lạc đặc biệt có dạng bột mịn

Hình 17.4. Khuẩn lạc vi sinh vật

Khuẩn lạc nấm men thường khô, trộn đều và lỗi ở tâm, khuẩn lạc thường có màu trắng sữa Khuẩn lạc nấm mốc thường lan rộng do tế bào nấm mốc phát triển tạo thành dạng sợi dải, xốp, khuẩn lạc có nhiều màu sắc khác nhau như trắng, vàng, đen, xanh,.

b. Nghiên cứu hình thái vi sinh vật

Mỗi nhóm vi sinh vật có hình thái tế bảo đặc trưng. Do vậy, phương pháp quan sát hình thải thưởng được sử dụng để nhận biết nhóm vi sinh vật. Phương pháp quan sát gồm hai bước, chuẩn bị mẫu vật và quan sát bằng kinh hiển vi. Mẫu vi khuẩn và nấm men thưởng sẽ làm vết bôi, nhuộm với xanh methylene hoặc fuchsin sau đó quan sát bằng kinh hiện vi ở vật kinh 100, mẫu nấm mốc và nguyên sinh vật có thể quan sát trực tiếp bằng kinh hiển vi ở vật kính 10 hoặc 40× (hình 17.5).

Hình 17.5. Hình thái vì sinh vật dưới kinh hiển vi vi khuẩn Bacillus subtilis (a). nấm men Saccharomyces cerevisiae (b) (phóng đại 1000 lần), nấm mốc Aspergillus niger (c) (phóng đại 100 lần) và trùng giày Paramecium caudatum (d) (phóng đại 400 lần).

c. Nghiên cứu đặc điểm hoá sinh của vi sinh vật

Các hợp chất tham gia cấu tạo và thực hiện các chức năng sống của tế bào vi sinh vật có thể được nhận biết thông qua một số phản ứng hoả học. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hoá sinh của vi sinh vật gồm hai bước, chuẩn bị mẫu và thực hiện phản ứng hoả học để nhận biết các chất có ở vi sinh vật. Ví dụ ở hình 17.6 là phản ứng nhận biết sự có mặt của enzyme catalase trong hai mẫu vi khuẩn mẫu vi khuẩn có catalase sẽ phản ứng với nước oxi giả (H O,) để tạo ra nước và oxygen, ngược lại vi khuẩn không có catalase sẽ không phản ứng với nước oxi giả

Hình 17.6. Nhận biết sự có mặt của catalase trong tế bào vi khuẩn bằng nước oxi già không có (-) và có (+) catalase

Một số phương pháp phổ biến nghiên cứu vì sinh vật: phân lập, quan sát hình thái, nghiên cứu đặc điểm hoá sinh.

a. Phân lập các vi sinh vật trong không khí

Chuẩn bị

– Dụng cụ 9 đĩa petri (đường kính 10 cm) vô trùng, đũa thủy tinh, băng dính, găng tay, khẩu trang, bếp điện hoặc bếp từ, nổi có nắp (đường kính khoảng 20 cm), rổ lỗ nhỏ, cốc đong (the tich 1 lit).

– Nguyên liệu 100g thịt bò thải nhỏ (2 – 3 cm), 300 mL nước, 4 g thach.

Tiến hành

– Bước 1. Cho thịt bò, nước vào nồi và đun sôi trong khoảng 5 phút.

– Bước 2. Sử dụng rổ và cốc đong để lọc lấy nước thịt bò.

– Bước 3. Cho 4 g thạch vào nước thịt bò, dùng đũa thủy tinh khuấy đều và đun sôi trong khoảng 3 phút tạo thành môi trường nước thịt bò.

– Bước 4. Đậy nắp nồi và chờ 3 – 5 phút cho nhiệt độ môi trường nước thịt bò giảm xuống còn khoảng 60 – 80 °C.

– Bước 5. Lấy 9 đĩa petri và đổ vào mỗi đĩa khoảng 25 mL môi trường nước thịt bò.

– Bước 6. Mở nắp đĩa petri và để trong không khi ở các thời gian khác nhau: 5, 10 và 15 phút tương ứng với 3 lộ thí nghiệm (mỗi lô có 3 đĩa)

– Bước 7. Đánh dấu và đậy nắp đĩa petri, sau đó dùng băng dinh quân xung quanh giữ chặt nắp trong khoảng 2-3 ngày

– Bước 8. Giữ đĩa petri ở nhiệt độ phòng (khoảng 30 – 35 °C)

– Bước 9. Quan sát các lô thí nghiệm và ghi thông tin theo mẫu bảng 17.3.

Hình 17.7. Một số thao tác khi phân lập vi sinh vật trong không khí

Bảng 17.3. Kết quả phân lập vi sinh vật từ không khí

Thời gian	Số lượng khuẩn lạc	Màu sắc khuẩn lạc	Hình dạng khuẩn lạc
5 phút	?	?	?
10 phút	?	?	?
15 phút	?	?	?

Hình 17.8. Khuẩn lạc vi sinh vật trên môi trường phân lập

Báo cáo

– Viết báo cáo theo mẫu ở bài 6

– Thảo luận trả lời các câu hỏi sau

+  Tại sao lại mở nắp đĩa petri và để trong không khi 5, 10 và 15 phút? So sánh kết quả ở các lỗ khác nhau

+ Tại sao lại phải dùng băng dính quấn chặt miệng đĩa petri?

+ Em hãy tìm hiểu thông tin và nêu cách nhận biết khuẩn lạc vi khuẩn, nấm mốc và nấm men. Đồng thời, hãy đánh dấu từng loại khuẩn lạc đỏ (nếu có) trong mẫu phân lập.

b. Quan sát hình thái nấm mốc, vi khuẩn và nấm men

Chuẩn bị

– Mẫu vật. mẫu bánh mì, vỏ quả chín hoặc hạt bị mốc, nước dưa chua, bánh men rượu hoả trong nước.

– Dụng cụ làm kinh, que cấy, bình tia nước, giấy thấm, đèn cổn, chậu rửa, kính hiển vi, dầu soi kính, panh

– Hóa chất thuốc nhuộm xanh methylene hoặc fuchsi

Tiến hành

Quan sát nấm mốc

Bước 1. Dùng panh gắp mẫu vật (mẫu bánh mì, vỏ quả hoặc hạt bị mốc) cho lên lam kinh

Bước 2. Đặt làm kinh lên bản kinh và quan sát ở vật kinh 10 Lưu ý tập trung quan sát hệ sợi và cơ quan sinh sản của nấm mốc, có thể chuyển sang vật kinh 40 để quan sát rõ hơn.

Quan sát vi khuẩn hoặc nấm men

Bước 1. Dùng que cấy lấy mẫu vật (nước dưa chua hoặc dịch bánh men) cho lên làm kinh và dàn đều.

Bước 2. Hong khô tiêu bản trên ngọn lửa đèn cồn.

Bước 3. Nhỏ 1 giọt thuốc nhuộm lên trên tiêu bản và giữ trong 1 phút.

Bước 4. Rửa thuốc nhuộm thừa bằng binh tỉa nước.

Bước 5. Thẩm khô tiêu bản, đặt lên bản kính và quan sát ở vật kinh 10X để chọn tiêu cự phủ hợp rồi chuyển sang vật kinh 100x (vật kinh dầu) để quan sát.

Bước 6. Vẽ lại hình ảnh quan sát được dưới kính hiển vi vào vỡ.

Báo cáo

– Viết báo cáo theo mẫu ở bài 6

– Thảo luận để trả lời các câu hỏi

+ Em có nhận xét gì về đặc điểm hình dạng, kích thước của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn

+ Nêu hình thức sinh sản của vi khuẩn, nấm mốc và nấm men trong các mẫu quan sát.

c. Xác định khả năng sinh catalase

Chuẩn bị

– Mẫu vật, vi khuẩn, nấm men phân lập được trên môi trường nước thịt, chế phẩm men tiêu hóa (vi khuẩn) dạng bột.

– Dụng cụ làm kinh, que cấy.

– Hoá chất: dung dịch nước oxi già.

Tiến hành

Bước 1. Dùng que cây lấy mẫu tể bảo vi khuẩn hoặc nấm men hoặc chế phẩm men tiêu hoá cho lên lam kinh

Bước 2. Nhỏ 1 giọt dung dịch nước oxi giả lên mẫu vật.

Bước 3. Thu thập số liệu

Quan sát hiện tượng xảy ra và ghi lại thông tin theo mẫu bảng 17.4.

Bảng 17.4. Khả năng phản ứng với nước oxi già của các vi sinh vật

	Mẫu vi khuẩn	Mẫu nấm men	Mẫu vi khuẩn trong men tiêu hoá
Tạo bọt khí	?	?	?

Ghi chú: nếu có bọt khi ghi dấu (+), nếu không có ghi dấu (-)

Báo cáo

– Viết báo cáo theo mẫu ở bài 6.

– Thảo luận để trả lời các câu hỏi sau đây.

+ Trình bày cơ chế hình thành bọt khí

+ Nước oxi gia có chứa khoảng 3 % H₂O₂ thường được dùng để khử trùng vết thương. Em hãy nêu cơ sở khoa học của ứng dụng này.