Vi sinh vật - vai trò của vi sinh vật trong thực tế đời sống

1. Khái quát chung về vi sinh vật

1.1. Khái niệm vi sinh vật

Vi sinh vật là thuật ngữ ám chỉ tất cả những sinh vật có kích thước cực kỳ nhỏ, thường được đo bằng đơn vị micromet vì thế chúng ta không thể nào quan sát được bằng mắt thường mà cần phải sử dụng các thiết bị chuyên dụng như kính hiển vi. Chúng là những sinh vật đơn bào hoặc đa bào nhân sơ bao gồm cả Vi khuẩn ( và Cổ khuẩn), nấm, tảo và động vật nguyên sinh. Vì thế Thuật ngữ vi sinh vật không tương đương với bất kỳ đơn vị phân loại nào trong phân loại khoa học. 

Vi sinh vật là dạng sống tồn tại với số lượng lớn nhất trên Trái đất. Chúng có mặt ở khắp các loại môi trường khác nhau ( nước, không khí, đất), được tìm thấy trong tất cả sự vật sống ( ký sinh). Vi sinh vật bao gồm cả virus, vi khuẩn, nấm, tảo, động vật nguyên sinh.

1.2. Đặc điểm của vi sinh vật

Kích thước rất nhỏ

Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé, được tính bằng đơn vị Micromet. Chúng bé đến nỗi chúng ta không thể nào nhìn được bằng mắt thường mà cần phải sử dụng kính hiển vi để quan sát, thiết bị có thể phóng đại hình ảnh lên hàng nghìn lần. 

Kích thước của vi sinh vật rất đa dạng tùy thuộc vào bản chất, từng chủng loại, từng cấu trúc tế bào,....

Mặc dù vi sinh vật có kích thước rất nhỏ nhưng chúng có vai trò cực kỳ quan trọng trong toàn bộ các hệ sinh thái, đóng vai trò là một mắt xích không thể thiếu trong chuỗi thức ăn, chuỗi chuyển hóa năng lượng.

Tốc độ trao đổi chất rất nhanh

Vì vi sinh vật thường là những sinh vật đơn bào hoặc đa bào có kích thước rất nhỏ nên chúng có tỷ lệ diện tích/thể tích cơ thể rất lớn. Điều này đồng nghĩa với khả năng hấp thụ và chuyển hóa các chất dinh dưỡng cực kỳ nhanh. Đơn cử như vi khuẩn lactic có trong hệ tiêu hóa của chúng ta, có thể phân giải lượng đường lactozơ có thể lên tới gấp hàng chục nghìn lần khối lượng cơ thể của chúng. Chính nhờ điều này mà chúng trở thành trợ thủ đắc lực giúp hỗ trợ khả năng tiêu hóa thức ăn và tăng cường hệ miễn dịch của con người chúng ta. Vi khuẩn lactic thường được xếp vào nhóm lợi khuẩn và được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực y học, dinh dưỡng, hệ vi vật đường ruột.

Sinh trưởng, phát triển mạnh

Khả năng tăng trưởng và phát triển cực kỳ mạnh mẽ của các nhóm vi sinh có lợi là điều kiện cực kỳ tuyệt vời để phục vụ lợi ích về nhiều mặt, nhiều lĩnh vực như y học, thực phẩm.

Tuy nhiên nếu là nhóm vi sinh có hại sẽ gây ra ít nhiều sự phiền toái cho chúng ta trong cuộc sống. Ví dụ như vi khuẩn E.Coli sống trong ruột người hoặc động vật, cứ 20 phút sẽ hoàn thành một chu kì sống và tiến hành quá trình nhân đôi. Vì thế nếu người bị nhiễm sẽ gặp phải tình trạng tiêu chảy, đau bụng có thể kéo dài nhiều ngày do chúng sinh sản quá nhanh và tiết ra các nội độc tố. 

Khả năng thích nghi cao và dễ phát sinh các biến dị mới

Như đã giới thiệu ở mục trước, vi sinh vật là những loài có tốc độ sinh sản cực kỳ nhanh nên các biến dị rất dễ xuất hiện tạo ra những cá thể đột biến, các biến chủng mới có khả năng thích ứng tốt với môi trường đã thay đổi. 

Tính chất dễ phát sinh các đột biến mới này ở vi sinh vật là một vấn đề với nhiều mặt tác động. Về mặt lợi thì chúng ta có thể tạo ra các đột biến có định hướng nhằm tạo ra các chủng, giống có năng xuất cao hay có thể phục vụ cho lợi ích thường ngày của con người. Tuy nhiên với các nhóm vi sinh vật gây hại thì điều này cũng gây ra nhiều khó khăn cho chúng ta. Ví dụ như sau một thời gian dài sử dụng kháng sinh để điều trị các bệnh nhiễm trùng sẽ xuất hiện những chủng vi khuẩn có khả năng kháng lại loại kháng mà mình sử dụng để diệt trừ.

Phân bố rộng, nhiều chủng loại

Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước nhỏ và khối lượng rất nhẹ nên chúng dễ dàng được phát tán nhờ gió, nhờ nước và nhờ các sinh vật khác. Vì vậy mà chúng có thể dễ dàng di chuyển đến các nơi khác đặc biệt là những vi sinh vật có khả năng sinh sản, phát tán bằng bào tử. Thậm chí các bào tử này còn có khả năng sống tiềm sinh qua các điều kiện khó khăn và khi môi trường thuận lợi trở lại, chúng sẽ lại phát triển và sinh sôi. Nhờ những điều đó mà vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái Đất. Từ trong đất, không khí, nước, trong cơ thể  các sinh vật khác như động vật, thực vật. Đặc biệt nhờ khả năng thích nghi mạnh mẽ mà chúng còn có khả năng sống ở những nơi rất khắc nghiệt như miệng núi lửa, nơi có nhiệt độ cực cao hay cực thấp dưới các lớp băng ở nam cực, nơi có áp suất lớn như ở dưới đáy đại dương….

Mỗi mỗi trường mà vi sinh vật sinh sống đều được nghiên cứu rất kỹ lưỡng để có thể ứng dụng vào mỗi lĩnh vực phù hợp. Ví dụ như hệ vi sinh vật đật được nghiên cứu, tìm hiểu và ứng dụng vào lĩnh vực trồng trọt. Các sinh vật cư trú ở đây góp phần cực kỳ quan trong vào độ dinh dưỡng của đất, yếu tố then chốt trong nông nghiệp, trồng trọt. Hay các vi khuẩn sống kí sinh trong cơ thể con người, đặc biệt là trong hệ tiêu hóa cũng được nghiên cứu, ứng dụng trong lĩnh vực về y học, dinh dưỡng học. Hiện nay, các lợi khuẩn hay hệ sinh vật đường ruột được coi là một chỉ số quan trong của sức khỏe, nó cũng góp phần chẩn đoán hay điều trị một số các loại bệnh như bệnh về tiêu hóa hay thậm trí là các loại ung thư gan, ung thư tá tràng,... 

1.3. Các nhóm vi sinh vật thường gặp

Các nhóm vi sinh phân bố vô cùng rộng lớn bên ngoài tự nhiên. Hiện nay có khoảng trên 100 nghìn loài và tương lai có thể sẽ còn nhân rộng hơn nữa do tính chất dễ phát sinh đột biến. Trong đó có khoảng 69 nghìn loài nấm; 30 nghìn loài động vật nguyên sinh; 1,5 nghìn loài vi khuẩn; 1,2 nghìn loài vi tảo; 1,2 nghìn loại virus và ricketxi . 

Số lượng và sự phân bố của các nhóm vi sinh trong tự nhiên là vô cùng lớn. Tổng nhiên thì chúng ta có thể nhóm chung lại thành những nhóm vi sinh vật là: 

- Virus: 

- Vi khuẩn

- Xạ khuẩn

- Vi nấm

- Vi tảo

- Động vật nguyên sinh

Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập và xây dựng lộ trình học tập THPT vững vàng

2. Vai trò của vi sinh vật trong thực tế đời sống quanh ta

2.1. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên

- Nấm và một số loại vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ từ các loài động, thực vật thành chất vô cơ vì vậy mà chúng được gọi là sinh vật phân hủy. Nấm thì hoạt động ở môi trường đất, còn vi khuẩn thì hoạt động ở cả môi trường đất lẫn môi trường nước.

- Ở trong môi trường đất và nước, các vi sinh vật sẽ tham gia một cách rất tích cực vào quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ, như nguồn dinh dưỡng quan trọng, sau đó thì biến chúng thành các hợp chất vô cơ như khí cacbonic. Kết quả là biến chúng thành thức ăn để nuôi cây trồng.

+ Các vi sinh vật có thể cố định Nitơ thực hiện việc chuyển khí N2 trong không khí thành các hợp chất nitơ như NH3, NH4+ và cung cấp các chất đó cho cây cối.

+ Vi sinh vật có khả năng phân giải những hợp chất khó tan chứa các nguyên tố như photpho, kali, lưu huỳnh và tạo thành các vòng tuần hoàn ở tự nhiên.

=> Nhờ có các loại vi sinh vật mà chất hữu cơ có thể vô cơ hóa và được trả về cho khí quyển, đất hay nước. Điều này cũng giúp quá trình sống không bị ngừng trệ, ví dụ như sau: Khí cacbonic sẽ giúp cây xanh quang hợp, các loại muối của Nitơ, photpho, lưu huỳnh được cơ thể sống hấp thụ giúp tổng hợp trở lại thành các chất hữu cơ. Đồng thời, sự vô cơ hóa này cũng hỗ trợ làm sạch các thủy vực ô nhiễm ở mức độ vừa phải, phân hủy xác sinh vật cũng như chất hữu cơ trong đất, giúp quay vòng, tái sinh các nguồn N, C, P,... từ xác sinh vật. Điều này vô hình chung đã làm giảm thiểu đi đáng kể lượng xác động thực vật trên mặt đất mà có thể gây ô nhiễm nặng nề.

2.2. Vai trò của vi sinh vật trong canh tác nông nghiệp

- Giúp cải thiện cấu trúc của đất: Vi sinh vật có chức năng phân giải xenluloza và protein, nhờ đó có khả năng cải thiện được kết cấu của đất nhờ khả năng tạo liên kết với các hạt keo đất.

- Chuyển hóa dinh dưỡng trong phân bón nhằm cung cấp cho cây trồng nhờ quá trình phân giải các chất hữu cơ thành các chất vô cơ để cây trồng có thể hấp thụ được, biến dạng vô cơ khó tiêu thành dạng vô cơ dễ tiêu.

- Các vi sinh vật sống ở vị trí rễ sử dụng các chất tiết của cây làm chất dinh dưỡng, đồng thời cung cấp lượng chất dinh dưỡng cần thiết cho cây qua quá trình phân giải của mình. Đồng thời trong lúc cộng sinh với rễ cây thì chúng cũng tiết ra nhiều chất  hoá học là các chất kích thích sinh trưởng cũng như các vitamin có lợi đối với cây trồng.

- Phân giải các chất hữu cơ bên trong đất bao gồm xenluloza, lignin… và tạo thành các chất khoáng, mùn để bổ sung cho đất

- Hoạt động của các vi sinh vật, đặc biệt là nhóm hiếu khí đã tạo nên một thành phần của mùn chính là axit humic, kết hợp cùng với các axit mùn khác giúp kích thích quá trình phát triển của hệ rễ, cây sẽ hấp thu dinh dưỡng tốt hơn và cây sinh trưởng, phát triển khoẻ mạnh hơn. Đồng thời, axit humic cũng làm tăng cường sức đề kháng cho cây trước những điều kiện bất lợi như sâu bệnh hay thời tiết hạn, úng, nóng, rét, chua phèn.

- Chuyển hóa các chất khó tan chứa trong phân lân thành chất dễ tan hơn, giúp cây trồng có thể hấp thụ dễ dàng hơn.

- Giải phóng ra các chất khoáng như sắt, kali, lưu huỳnh bị giữ chặt ở trong đất thành dạng mà cây có khả năng hấp thụ dễ dàng hơn.

- Tham gia vào các quá trình tạo nên chất mùn trong đất.

2.3. Vai trò của vi sinh vật trong công nghiệp

- Khả năng phân giải được các phế phẩm, phế thải công nghiệp, phế thải đô thị đã đóng góp cực kỳ quan trọng vào vấn đề bảo vệ môi trường, công nghiệp xanh và bền vững.

- Sự phân giải và chuyển hoá của vi sinh vật cũng có vai trò quan trọng trong việc ra các chất hoá học đóng vai trò như nhiên liệu ví dụ như Ethanol và đây cũng là nguồn năng lượng mà chúng ta hy vọng sẽ khai thác được trong tương lai gần.

- Là thành phần không thể thiếu được của các ngành công nghiệp lên men như sản xuất sữa chua, phô mai hay là sản xuất sản lượng lớn các loại enzim, vitamin, kháng sinh,.... Bởi vì trong đời sống của chúng, các vi sinh vật này có khả năng tổng hợp các chất thứ cấp và có thể được tiết ra bên ngoài.

2.4. Vai trò của vi sinh vật trong chăn nuôi

- Nhờ khả năng phân giải được nhiều các hợp chất hoá học mà vi sinh vật còn được ứng dụng trong chăn nuôi như chế phẩm để khử mùi hôi của chuồng trại do chất thải động vật, 

- Vi sinh vật đóng vai trò  quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong phân động vật, trong nước thải. Và đồng thời chúng cũng hấp thụ và sử dụng các khí độc như NO2, amoniac, H2S, COD, BOD5,…giúp bảo vệ môi trường.

- Nhiều mô hình cũng đã tận dụng được các đặc tính tốt của vi sinh vật như biogas vừa bảo vệ môi trường mà vừa tận dụng được nguồn chất thải

2.5. Vai trò của vi sinh vật trong thẩm mỹ

Như chúng ta cũng đã biết, trên da thường chứa đựng cả một hệ vi sinh vật sinh sống trên đó. Vì thế các loại mỹ phẩm có chứa các lợi khuẩn cũng đã được nghiên cứu và phát triển thành các sản phẩm men vi sinh, xịt lợi khuẩn giúp tăng sức đề kháng cho da, mang một làn da khỏe mạnh và mịn màng.

Vi sinh vật là những sinh vật với kích thước siêu hiển vi, tuy nhiên chúng lại ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến cuộc sống của chúng ta. Để các em hiểu rõ hơn về vai trò của vi sinh vật thì VUIHOC đã tổng hợp bài viết này giúp các em ôn tập tốt nhất có thể phần kiến thức này. Muốn học thêm được nhiều các kiến thức hay và thú vị về Sinh học 10 cũng như Sinh học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!