Chuyên đề 5: Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật

CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT Tiết PPCT: 25,26 Nội dung: - Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV - Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV - Thực hành: Lên men lactic và lên men êtylic II. Mục tiêu: 1Kiến thức: - Nêu được khái niệm VSV. - Trình bày được các phương thức dinh dưỡng của vi sinh vật dựa theo nguồn các bon và năng lượng - Phân biệt được các kiểu hô hấp và lên men ở sinh vật - Nêu được 3 loại môi trường nuôi cấy cơ bản của vi sinh vật - Trình bày được các ứng dụng của quá trình lên men - Nêu được sơ đồ tổng hợp các chất ở sinh vật. - Phân biệt được sự phân giải trong và ngoài tế bào ở vi sinh vật nhờ en zim. - Nêu được một số ứng dụng đặc điểm có lợi hạn chế các đặc điểm có hại của quá trình tổng hợp và phân giải các chất. - Phân biệt được lên men Lactic và lên men Rượu. - Phân biệt được hô hấp hiếu khí và lên men ở vi sinh vật. - Trình bày được một số sơ đồ về quá trình phân giải các chất của VSV. - Thực hiện được qui trình làm một số sản phẩm ứng dụng lên men của VSV. 2.Kỹ năng : - Rèn luyện kỹ năng thu thập và xử lý thông tin về VSV và ứng dụng của VSV trong chế biến thực phẩm. - Rèn kỹ năng sử dụng ngôn ngữ để diễn đạt trong hoạt động nhóm, kỹ năng phân công nhiệm vụ, làm báo cáo thực hành... 3. Thái độ: - Phát triển ý thức tìm tòi, học hỏi và hứng thú về ứng dụng vi sinh vật. - Tham gia tích cực vào các hoạt động nhóm. 4. Định hướng phát triển năng lực: ĐỊNH HƯỚNG NĂNG LỰC TRONG CHUYÊN ĐỀ STT Tên năng lực Các kĩ năng thành phần 1 Năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề HSvận dụng kiến thức lí thuyết để giải quyết các hiện tượngtrong thực tiễn liên qua đến quá trình sống của VSV Ví dụ: Vì sao sau thời gian ủ sữa thì có vị chua và đặc sệt? Vì sao để dưa muối quá lâu thì bị khú (bị nhũn và có mùi hôi)? 2 Năng lực thu nhận và xử lý thông tin Sử dụng được CNTT để sưu tầm tài liệu về VSV, làm các báo cáo dưới dạng word, powerpoint có tranh ảnh, video ... 3 Năng lực nghiên cứu khoa học - Kĩ năng chế biến sản phẩm: chuẩn bị nguyên liệu, thực hiện qui trình, hoàn thành sản phẩm ... - Kỹ năng định nghĩa: Phát biểu khái niệm VSV 4 Năng lực tự học Học sinh xác định mục tiêu của chuyên đề: - Khái niệm vi sinh vật. - Phân biệt: hô hấp hiếu khí và lên men ở vi sinh vật. - Trình bày được một số sơ đồ về quá trình phân giải các chất của VSV. - Làm được một số sản phẩm ứng dụng lên men của VSV. -Học sinh lập kế hoạch học tập. 5 Năng lực hợp tác - Trao đổi cặp đôi để thảo luận nội dung kiến thức chuyên đề. - Làm việc theo nhóm để tìm hiểu quy trình và thựchiện tạo sản phẩm. 6 Năng lực ngôn ngữ - Rèn luyện HS sử dụng các thuật ngữ trong thảo luận: phỏng vấn, thảo luận, viết báo. - Thuyết trình trước tập thể III. Phương pháp, kỹ thuật, hình thức tổ chức dạy học và thiết bị dạy học. 1- Phương pháp và và kĩ thuật dạy học : thảo luận, đàm thoại gợi mở, thuyết trình 2- Hình thức tổ chức dạy học: cá nhân, nhóm, lớp. 3.- Phương tiện thiết bị dạy học : Chuẩn bị của GV và HS GV: + 1 hộp sữa chua + Sơ đồ H 25 trang 100 SGK Sinh học 10 + Một số tư liệu (tranh hình, phim ảnh) về hình thức sinh sản VSV + Bộ câu hỏi liên quan tương ứng với các hoạt động học tập + Phiếu đánh giá học tập dự án HS: + Sưu tầm các tài liệu liên quan + Tìm hiểu các quy trình làm các sản phẩm lên men + Các nguyên liệu và điều kiện để thực hành IV . Mô tả mức độ nhận thức: Nội dung MỨC ĐỘ NHẬN THỨC (sử dụng các động từ trong bảng phần phụ lục) Các NL/KN hướng tới trong chuyên đề NHẬN BIẾT THÔNG HIỂU VẬN DỤNG THẤP VẬN DỤNG CAO Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV Nêu được khái niệm VSV. - Nêu được 3 loại môi trường nuôi cấy cơ bản của vi sinh vật - Trình bày được các phương thức dinh dưỡng của vi sinh vật dựa theo nguồn các bon và năng lượng - Trình bày được các ứng dụng của quá trình lên men Phân biệt được các kiểu hô hấp và lên men ở sinh vật Phân biệt được hô hấp hiếu khí và lên men ở vi sinh vật. - Kỹ năng quan sát. - NL giải quyết vấn đề. Quá trình tổng hợp và phân giải các chất của VSV - Nêu được khái niệm lên men - Trình bày được một số sơ đồ quá trình tổng hợp và phân giải các chất của VSV. - Phân biệt hô hấp hiếu khí và lên men - Phân biệt các sản phẩm lên men lactic và etylic - - Giải thích được sự thay đổi trạng thái của sữa trong quá trình làm sữa chua - Giải thích được vì sao trong một qui trình sản xuất protein không được coi là lên men - Một số ứng dụng đặc điểm có lợi hạn chế các đặc điểm có hại của quá trình tổng hợp và phân giải các chất. Giải thích được cơ sở khoa học của một số ứng dụng trong cuộc sống - Đưa ra kế hoạch tuyên truyền vai trò của một số sản phẩm nhờ ứng dụng của VSV - Biết cách chế biến thành thạo một số sản phẩm lên men có lợi cho con người - Phân biệt các sản phẩm là ứng dụng của quá trình tổng hợp hay phân giải các chất của VSV Giải thích được một số lưu ý khi lên men các sản phẩm. - Kỹ năng quan sát. - Kỹ năng phân loại Thực hành: lên men Eetilic và Lactic Quy trình lên men êtilic, làm sữa chua và lên men Lactic - Kiểm tra các SP thu đc, giải thích kết quả. Rút ra kết luận ĐK lên men êtilic . Phân biệt được lên men Lactic và lên men Rượu. - KN xử lý và trình bày số liệu -KN thực hành 3.Biên soạn câu hỏi/bài tập kiểm tra đánh giá Bài tập 1. Đọc thông tin và trả lời các câu hỏi sau: Đây là một trong những ứng dụng của VSV, cách tiến hành như sau: - Đổ sữa tươi vào nồi, thêm đường cho vừa miệng với khẩu vị. - Đun đến khi sờ ấm tay là được. - Đổ yaourt vào nồi sữa tươi và khuấy cho quyện đều yaourt với sữa tươi. - Cho vào hũ thủy tinh và đậy kín nắp. (Nguồn từ Eva.vn) Nêu tên sản phẩm được chế biến từ các bước tiến hành ở thông tin trên? Sản phẩm trên có lợi cho sức khỏe không? Tại sao? Đây là ứng dụng của quá trình tổng hợp hay phân giải các chất ở VSV? Nhận xét sự thay đổi trạng thái của sữa trước và sau khi lên men. Giải thích sự thay đổi đó. Xác định kiểu dinh dưỡng và loại môi trường nuôi cấy của VSV trên. Tại sao khi ủ rượu hay làm sữa chua thì không nên mở nắp ra xem? Bài tập 2: Phân biệt lên men lactic và lên men rượu. Bài tập 3: a. Nêu qui trình muối chua dưa cải. b. Để dưa ngon, khi muối chúng ta phải chú ý điều gì? Tại sao? Vì sao ta không nên để dưa quá lâu? Bài tập 4: Để sản xuất một loại proten làm thức ăn trong chăn nuôi, người ta nuôi cấy nấm men trong thùng với các điều kiện: Độ pH phù hợp, nhiệt độ thích hợp, đầy đủ chất dinh dưỡng và thổi khí liên tục, sau mấy ngày lấy ra, li tâm, thu sinh khối, làm khô và đóng gói. Đây có phải là quá trình lên men không? Tại sao. Lên men là gì? Phân biệt hô hấp hiếu khí, kị khí và lên men. V .Thiết kế tiến trình dạy học: 1. Kiểm tra bài cũ: 2. Khởi động: GV cho HS trả lời câu hỏi nhằm tái hiện lại kiến thức đã học. 3.Dạy bài mới. CHỦ ĐỀ: DINH DƯỠNG, CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT Ở VI SINH VẬT HĐ của GV HĐ của HS Nội dung GV: Tổ chức cho học sinh nghiên cứu tài liệu chia lớp thành các nhóm rồi yêu cầu các nhóm nghiên cứa SGK, mỗi nhóm hãy thực hiện các nhiệm vụ sau: -Nhóm 1: Khái niệm vi sinh vật. -Nhóm 2: Các loại môi trường cơ bản. -Nhóm 3: Các kiểu dinh dưỡng Hoàn thành nội dung bảng sau: Kiểu dinh dưỡng Nguồn năng lượng Nguồn cacbon chủ yếu Ví dụ Quang tự dưỡng Quang dị dưỡng Hoá tự dưỡng Hoá dị dưỡng -Nhóm 4: Hô hấp và lên men. + Phân biệt được hô hấp và lên men ở vi sinh vật. + Hoàn thành nội dung bảng sau: Hô hấp hiếu khí Hô hấp kị khí Khái niệm Chất nhận điện tử cuối cùng Sản phẩm tạo ra - - Đại diện các nhóm trình bày, - Các nhóm nhận xét, đặt câu hỏi thảo luận. HS nghiên cứa SGK Hoàn thành bảng (phụ lục) I. Khái niệm vi sinh vật. - Là tập hợp các sinh vật thuộc nhiều giới, có chung đặc điểm: + Có kích thước hiển vi. + Hấp thụ nhiều, chuyển hoá nhanh, sinh trưởng nhanh và có khả năng thích ứng cao với môi trường sống. Bao gồm: Vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo đơn bào, vi nấm. II. Môi trường và các kiểu dinh dưỡng. 1. Các loại môi trường cơ bản. a. Môi trường tự nhiên. - Vi sinh vật có khắp nơi trong môi trường có điều kiện sinh thái đa dạng. b. Môi trường phòng thí nghiệm Bao gồm 3 loại môi trường. - Môi trường tự nhiên: gồm các chất tự nhiên. - Môi trường tổng hợp: gồm các chất đã biết về thành phần hoá học và số lượng. - Môi trường bán tổng hợp: gồm các chất tự nhiên và hoá học. 2. Các kiểu dinh dưỡng. a. Tiêu chí để phân biệt các kiểu dinh dưỡng. - Nhu cầu về nguồn năng lượng. - Nguồn cacbon. b. có 4 kiểu dinh dưỡng. Kiểu dinh dưỡng Nguồn năng lượng Nguồn cacbon chủ yếu Ví dụ Quang tự dưỡng Ánh sáng CO2 Tảo, vi khuẩn lam, vi khuẩn lưu huỳnh màu tía, màu lục. Quang dị dưỡng Ánh sáng Chất hữu cơ Vi khuẩn tía, vi khuẩn lục không chứa lưu huỳnh Hoá tự dưỡng Chất vô cơ (NH4+,NO2-...) CO2 Vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn oxi hoá lưu huỳnh, vi khuẩn hidro... Hoá dị dưỡng Chất hữu cơ Chất hữu cơ Vi sinh vật lên men, hoại sinh... III. Hô hấp và lên men. 1. Hô hấp. - Là quá trình phân giải nguyên liệu hữu cơ thành các chất dơn giản và giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống khác. Gồm 2 loại: Hô hấp hiếu khí Hô hấp kị khí Khái niệm Là quá trình oxi hoá các phân tử hữu cơ Qúa trình phân giải Cacbohiđrat để thu năng lượng cho tế bào Chất nhận điện tử cuối cùng Oxi phân tử Phân tử vô cơ chứ không phải là oxi phân tử Sản phẩm CO2, H2O, NL Năng lượng 2. Lên men - Là quá trình chuyển hoá kị khí diễn ra trong tế bào. - Chất cho điện tử và chất nhận điện tử là các phân tử hữu cơ. - Sản phẩm tạo thành là: Rượu, dấm, 3. Củng cố: Cho 1 số ví dụ về MT tự nhiên có VSV phát triển? 4. HDVN: Học bài theo vở ghi & SGK. CHỦ ĐỀ: QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI CÁC CHẤT Ở VI SINH VẬT HĐ của GV HĐ của HS Nội dung GV: Tổ chức cho học sinh nghiên cứu tài liệu chia lớp thành các nhóm rồi yêu cầu các nhóm nghiên cứa SGK, mỗi nhóm hãy thực hiện các nhiệm vụ sau: -Nhóm 1: Quá trình tổng hợp. + Đặc điểm của quá trình tổng hợp + Vì sao quá trình tổng hợp các chất ở vsv diễn ra nhanh chóng? +Viết sơ đồ tổng quát biểu thị sự tổng hợp một số chất ở VSV? + Nêu ứng dụng của quá trình tổng hợp ở VSV? -Nhóm 2: Quá trình phân giải. + Đặc điểm của quá trình phân giải. + Phân biệt phân giải trong và ngoài tế bào VSV? + Sơ đồ hoá quá trình phân giải một số chất ở vsv? + Quá trình phân giải được ứng dung trong cuộc sống như thế nào? -Nhóm 3: Mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải. +Nêu mối quan hệ giữa phân giải và tổng hợp? - Đại diện các nhóm trình bày, - Các nhóm nhận xét, đặt câu hỏi thảo luận. HS nghiên cứa SGK Hoàn thành bảng (phụ lục) I. Quá trình tổng hợp. Diễn ra với tốc độ nhanh, phương thức tổng hợp đa dạng. Vi sinh vật có khả năng tổng hợp các chất là thành phần chủ yếu của tế bào như axit nucleic, prôtêin, polisaccarit.. nhờ sử dụng năng lượng và các enzim nội bào. a) Tổng hợp Protein: (Axit amin)n Peptit Protein b) Tổng hợp Polisaccarit: (Glucozơ)n + ADP- Glucozơ Glucozơ)n+1 + ADP c) Tổng hợp Lipit: Là sự kết hợp giữa Glixêrol & axit béo. d) Tổng hợp axit Nucleic: Bazơ nitơ kết hợp với đường 5C & H3PO4 --> các nuclêôtit, các nuclêôtit LK với nhau tạo ra axit nuclêic. Quá trình phân giải. Diễn ra bên ngoài cơ thể nhờ các enzim do vi sinh vật tiết ra, hoặc bên trong tế bào. Hình thức phân giải đa dạng. Ý nghĩa: Do tốc độ sinh sản cao nên con người đã sử dụng vi sinh vật tạo ra các loại axit amin quý như glutamic, lizin và prôtêin đơn bào... 1. Phân giải Protein và ứng dụng. a) Phân giải ngoài. Protein proteaza axit amin. - Vi sinh vật hấp thụ các axit amin và tiếp tục phân giải để tạo năng lượng. - Khi môi trường thiếu C và thừa N vi sinh vật khử amin, sử dụng axit hữu cơ làm nguồn C. b) Phân giải trong. - Protein hư hỏng mất hoạt tính được phân giải thành các axit amin. - Vai trò: Vừa thu được axit amin để tổng hợp axit amin vừa bảo vệ tế bào. c) ứng dụng. Làm nước mắm, các loại nước chấm. 2. Phân giải Polisaccarit và ứng dụng. a) Phân giải ngoài. Polisaccarit Đường đơn b) Phân giải trong. Vi sinh vật hấp thụ đường đơn phân giải bằng hô hấp hiếu khí, kị khí, lên men. c) ứng dụng. - Lên men Etylic: Tinh bột nấm (đường hoá) Glucozo Glucoso nấm men rượu Etanol (2C2H5OH + 2CO2 + NL) - Lên men Lactic: Glucose vk lactic đồng hình axit lactic + CO2.(2CH3CHOHCOH + NL) Glucose vk lactic dị hình axit lactic + CO2 + etylic + axit axetic. 3. Phân giải Xenluzơ. Xenluse xenlulaza chất mùn * ứng dụng. - chủ động cấy VSV để phân giải nhanh xác thực vật. - Tận dụng xác thực vật để làm nấm ăn. - nuôi VSV thu sinh khối. III. Mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải. - Là hai quá trình ngược chiều nhưng thống nhất trong hoạt động sống. - tổng hợp cung cấp nguyên liệu cho phân giải. - Phân giải cung cấp nguyên liệu cho tổng hợp. 3. Củng cố: Tại sao tức ăn để lâu ngày lại có mùi hôi? CHỦ ĐỀ : THỰC HÀNH LÊN MEN ETILIC VÀ LACTIC I/ Lên men êtilic: - Cho vào đáy mỗi ống nghiệm 2 & 3: 1 g bột bánh men hoặc nấm men thuầt khiết. - Đổ nhẹ 10 ml dung dịch đường teo thành ống nghiệm 1 &2. - Đổ nhẹ 10 ml nước lã đun sôi để nguội theo thành ống nghiệm 3. - Sau đó để các ống nghiệm trên ở nhiệt độ 30 – 320C, quan sát hiện tượng xảy ra trong các ống nghiệm. * Thu hoạch: - Hãy điền hợp chất đc hình thành thay chữ X trong sơ đồ sau: Nấm men Đường CO2 + X + NL - Điền các nhận xét vào bảng: có ( + ), không có ( - ) Nhận xét ống nghiệm 1 ống nghiệm 2 ống nghiệm 3 Có bột khí CO2 nổi lên Có mùi rượu Có mùi đường Có mùi bánh men Từ bảng trên rút ra kết luận ĐK lên men êtilic là gì? II/ Lên men lactic: 1) Làm sữa chua: Đun nước sôi, pha sữa ngột vừa uống, để nguội 400C, cho 1 thìa sữa chua Vinamilk vào, rồi trộn đều, đổ ra cốc, để vào nơi có nhiệt độ 400C, đậy kín, sau 3- 5 giờ sẽ thành sữa chua. 2) Muối rau quả: Rửa sạch dưa chuột, rau cảicắt thành các đoạn khoảng 3 cm. Cho rau quả vào vại, đổ ngập nước muối NaCl (5%- 6%), nén chặt, đậy kín, để nơi ắm 28- 300C. 3. Thu hoạch: - Kiểm tra các SP thu đc, giải thích kết quả. - Tra lời các câu hỏi nêu trong SGK.