Giải chuyên đề học tập Sinh học 10 KNTT bài 10: Vi sinh vật trong phân giải các hợp chất làm ô nhiễm môi trường
Dưới đây là phần hướng dẫn giải chi tiết cụ thể cho bộ chuyên đề học tập Sinh học 10 Kết nối tri thức bài 10: Vi sinh vật trong phân giải các hợp chất làm ô nhiễm môi trường. Lời giải đưa ra ngắn gọn, cụ thể sẽ giúp ích cho em các em học tập ôn luyên kiến thức tốt, hình thành cho học sinh phương pháp tự học, tư duy năng động sáng tạo. Kéo xuống để tham khảo
Câu hỏi khởi động
Vi sinh vật có khả năng phân giải các chất gây ô nhiễm môi trường. Vậy dựa vào những nguyên lí hô hấp tế bào cơ bản nào người ta có thể ứng dụng các vi sinh vật trong việc giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường?
Vi sinh vật phân giải hiếu khí trong xử lí ô nhiễm môi trường.
Quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người thải vào môi trường một số loại hydrocarbon. Nhiều loại hydrocarbon tốn tại hàng chục năm trong môi trường đất và nước gây chết nhiều loài sinh vật, đặc biệt là các sinh vật biển. Rất may, có một số loại vi sinh vật có khả năng phân huỷ các chất thải hydrocarbon gây ô nhiễm môi trường này.
Ngoài ra còn có:
Vi sinh vật phân giải kị khí trong xử lí ô nhiễm môi trường.
Vi sinh vật lên men trong xử lí ô nhiễm môi trường.
I. Vi sinh vật phân giải kị khí trong xử lí ô nhiễm môi trường
Câu hỏi 1. Vi sinh vật hô hấp kị khí có thể phân giải được những chất gây ô nhiễm môi trường như thế nào?
Vi sinh vật hô hấp kị khí có thể phân giải được những chất gây ô nhiễm môi trường như các rác thải sinh hoạt hữu cơ: gốc, vỏ và các bộ phận không sử dụng được của các loại thực phẩm; phế thải trong nông nghiệp: rơm rạ, bã mía, mùn cưa;... chất thải động vật; nước thải từ các trang trại chăn nuôi, làng nghề làm bún, miến,...
Các vi sinh vật hô hấp kị khí có thể phân giải lipid, protein, polysaccharide có trong rác thải và nước thải thành các đơn phân như acid béo, amino acid, đường đơn, sau đó các chất này tiếp tục được phân giải thành acetate, H2, CO2, như sơ đồ sau:
Không chỉ phân giải các chất hữu cơ trong chất thải, làm giảm ô nhiễm môi trường mà các sản phẩm trong quá trình phân giải của các vi sinh vật kị khí có thể đem lại nhiều lợi ích cho con người. Ví dụ: Quá trình phân giải kị khí có thể tạo ra mùn giúp đất đai thêm màu mỡ; quá trình phân giải chất hữu cơ của các Archaea có thể tạo ra khí methane (CH4) được sử dụng làm nhiên liệu cho con người,...
Câu hỏi 2. Hãy chỉ ra những ưu và nhược điểm của việc xử lí rơm rạ bằng vi sinh vật và bằng cách đốt.
| Xử lí chất thải bằng vi sinh vật | Xử lí chất thải bằng cách đốt | |
| Ưu điểm | Không gây ô nhiễm môi trường Có Thể tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế phục vụ đời sống con người | Thời gian xử lí nhanh, chi phí thấp |
| Nhược điểm | Thời gian xử lí lâu, chi phí tốm kém. | Gây ô nhiễm môi trường Không tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế phục vụ đời sống con người |
III. Vi sinh vật lên men trong xử lí ô nhiễm môi trường
Câu hỏi 1. Để phân giải rơm rạ hoặc các rác thải chứa cellulose thành đường đơn rồi sau đó cho lên men tạo ra cồn dùng để sản xuất xăng sinh học thì cần vi sinh vật tham gia vào những công đoạn chính nào? Giải thích.
Để phân giải rơm rạ hoặc các rác thải là cellulose thành đường đơn rồi sau đó cho lên men tạo ra cồn dùng để sản xuất xăng sinh học thì cần vi sinh vật tham gia vào hai giai đoạn, đầu tiên là giai đoạn thủy phân các chất thải hữu cơ phức tạp thành các đường đơn 5C, 6C và giai đoạn lên men bởi các vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm lên men (ethanol).
IV. Chọn lọc và tạo giống các vi sinh vật có khả năng phân giải các chất lạ gây ô nhiễm môi trường
Câu hỏi 1. Một số chất được gọi là lạ với sinh vật (xenobiotic), đó là những chất gì và chúng ảnh hưởng tới môi trường nhủ thế nào?
Các chất xenobiotic là những chất tổng hợp nhân tạo, sinh vật khó hoặc không phân giải được, các chất này bao gồm: một số loại thuốc trừ sâu, các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH), nhựa phenolic, một số hoạt chất trong chế phẩm thuốc chữa bệnh và chế phẩm vệ sinh, chăm sóc sắc đẹp...
Câu hỏi 2. Nêu các bước tiến hành trong nghiên cứu sử dụng một số vi sinh vật có tiếm năng phân giải các chất lạ với sinh vật.
Các bước tiến hành trong nghiên cứu sử dụng một số vi sinh vật có tiềm năng phân giải các chất lạ với sinh vật:
- Phân lập các chủng vi sinh vật sống được trong môi trường có chất lạ và giải trình tự hệ gene của chúng.
- Xác định những gene nào trong hệ gene của chúng được biểu hiện và những loại protein nào được tổng hợp.
- Xác định các protein được tổng hợp là sản phẩm của những quá trình chuyển hoá nào trong các vi sinh vật.
- Xử lí các dữ liệu thu được bằng các phần mềm tin học và thuật toán để tìm ra loại gene quy định sản phẩm trao đổi chất có tiềm năng phân giải hoặc khoáng hoá chất gây ô nhiễm môi trường.
- Chọn lọc hoặc dùng công nghệ di truyền tạo ra các sinh vật chuyển gene hoặc biến đổi gene có khả năng phân giải các chất lạ gây ô nhiễm môi trường.
Luyện tập và vận dụng
Bài 1. Tại sao cần phân loại rác thải vô cơ với rác thải hữu cơ?
Hướng dẫn trả lời:
Phân loại rác thải vô cơ với rác thải hữu cơ là việc làm cần thiết vì xử lí rác thải vô cơ và hữu cơ đòi hỏi các biện pháp khác nhau. Việc phân loại rác thải giúp nâng cao hiệu quả xử lí, giảm ô nhiễm môi trường và mang lại hiệu quả kinh tế.
Bài 2. Các rác thải nhựa như túi nylon, chai nhựa, ống hút nhựa và các đổ nhựa dùng một lần gây ô nhiễm môi trường như thế nào?
Các rác thải nhựa gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng vì thời gian phân hủy rác thải nhựa rất lâu (hàng chục năm, thậm chí hàng trăm năm). Rác thải nhựa ảnh hưởng nghiêm trọng đến các sinh vật thủy sinh và sinh vật đất. Rất nhiều loài chim, cá, rùa bị chết vì ăn hoặc mắc phải rác thải nhựa.
Bài 3. Hãy nêu các biện pháp mà em có thể áp dụng hằng ngày để giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường.
- Giữ gìn, trồng nhiều cây xanh.
- Sử dụng các chất liệu từ thiên nhiên.
- Rút các phích khỏi ổ cắm.
- Sử dụng năng lượng sạch.
- Nguyên tắc 3R (reduce, reuse, and recycle).
- Giảm sử dụng túi nilông.
- Tận dụng ánh sáng mặt trời.
Bài 4. Nước khi được lưu thông sẽ ít bị ô nhiễm. Dựa trên những kiến thức đã học về quá trình phân giải các chất, em hãy giải thích khẳng định trên.
Hướng dẫn trả lời:
Nước được lưu thông sẽ làm tăng hàm lượng oxygen hoà tan trong nước, tạo điều kiện cho các vi sinh vật hiếu khí trong nước phân giải triệt để các chất thải hữu cơ thành carbon dioxide và nước làm giảm ô nhiễm môi trường.