Vi sinh trong cuoc song

5/15/2009
1
GVHD: Trần Đức Tường
SEMINAR : VI SINH VẬT HỌC
ĐỀ TÀI :
TÌM HIỂU VỀ DINH DƯỠNG - SINH TRƯỞNG
PHÁT TRIỂN CỦA VSV
Trường ĐH Đồng Tháp
Lớp : Sinh2006A
Nhóm : Tổ 3 & 4
5/15/2009
2
GVHD: Trần Đức Tường
CÁC KIỂU DINH DƯỠNG Ở VSV
1.Nhu cầu dinh dưỡng và năng lượng

5/15/2009
GVHD: Trần Đức Tường
3
2. Các hình thức ding dưỡng
2.1 Dựa vào dạng năng lượng sử dụng người ta chia thành 2 kiểu dinh dưỡng :
Quang dưỡng, Hóa dưỡng
2.1.1. Quang dưỡng hay quang tổng hợp :những cơ thể có thể lấy năng lượng từ các tia sáng dùng trong trao đổi chất của mình.
Các vi khuẩn quang dưỡng có thể cần các hợp chất vô hay hữu cơ làm nguồn cho điện tử ,do đó người ta gọi là những vi khuẩn quang dưỡng vô cơ (Photolitortroph) và những vi khuẩn quang dưỡmg hữu cơ (Photoganotroph)
Photolitortroph
Photoganotroph
5/15/2009
4
GVHD: Trần Đức Tường
Các cơ thể quang dưỡng vô cơ hay quang tự dưỡng chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng chuyển hóa vật chất (ATP) và chất có tính khử (NADPH) CO2 là nguồn cacbon chủ yếu ,H2O hay H2S là chất cho electron : ở đây có thể là những vi khuẩn quang hợp thải oxy giống như cây xanh như nhiều loại vi khuẩn lam (Gloeocáspa, Spỉulina,Anabaena,Nostoc,và Prochloron),các tảo đơn bào hoặc là quang hợp không thải oxy như các vi khuẩn lục thuộc họ Chlorbacteriaceae (Chlorbium,Thiosulfatopphilum…..
Anabaena
Prochloron
Nostoc
5/15/2009
5
GVHD: Trần Đức Tường
Đây là những vi khuẩn quang dưỡng vô cơ kị khí với sự có mặt của H2S hoặc S2O3, chúng không có khả năng quang dị dưỡng ).Các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía thuộc bộ Thiorhodobacteriales như Chromatium, những vi khuẩn này có khả năng phát triển trên môi trường muối vô cơ như nhiều loại cây xanh, đây là những vi khuẩn kị khí quang dưỡng vô cơ khi có mặt trong môi trường S hoặc H2S.
Chromatium
5/15/2009
6
GVHD: Trần Đức Tường
Các vi khuẩn quang dưỡng hữu cơ hay quang dị dưỡng (Photoheterotrọph) dùng ánh sáng làm nguồn năng lượng và hợp chất hữu cơ làm nguồn cacbon cơ bản ,như các vi khuẩn màu tía không lưu huỳnh thuộc bộ Athorhodobacteriales, họ Athiorhodaceae, các loài thuộc giống Rhodospirillum .Những vi khuẩn này thiên về vi hiếu khí, là những vi khuẩn quang dưỡng hữu cơ ,không có khả năng phát triển với H2S là chất cho điện tử độc nhất ,chất cho điện tử của chúng là axetac, siccinat hay hyđrogen.
Rhodospirillum
5/15/2009
7
GVHD: Trần Đức Tường
2.1.2. Vi sinh vật hóa dưỡng (Chemotroph) sử dụng năng lượng oxi hóa của các sản phẩm vô cơ và hữu trong trao đổi chất của mình. Vi sinh vật hóa dưỡng gồm có 2 lọai:
Các vi khuẩn hóa dưỡngvô cơ hay hóa tự dưỡng (Chrmolithotroph) sử dụng năng lượng hóa học và khí CO2 . Năng lượng có được là nhờ oxi hóa các hợp chất vô cơ khử NH4, NO2, H2, H2S, S, S2O3, CO, FE++, Mn++, chúng hình thành một nhóm rất hạn chế tham gia vào các chu trình vật chất sống ở trong nước. Ví dụ: Hydrogenomonas oxy hóa hydrodren, Nitrosomonas oxy hóa NH3, Nitrobacter oxy hóa nitrit, Thiobacillus oxy hóa các hợp chất khử của S…
Thiobacillus
5/15/2009
8
GVHD: Trần Đức Tường
Các cơ thể hóa dưỡng hữu cơ hay hóa dị dưỡng (Chemoheteroph) sử dụng năng lượng hóa học vá một số chất hữu cơ làm nguồn C chủ yếu như vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh. Một nhóm các vi khuẩn hóa dưỡng hữu cơ là những vi sinh vật gây bệnh hoặc được chú trọng trong y học, các vi khuẩn sử dụng trong công nghiệp để tổng hợp các chất kháng sinh, các vitamin, các axit amin…
Chemoheteroph
5/15/2009
9
GVHD: Trần Đức Tường
2.2. Người ta còn dựa vào nguồn C để phân chia các kiểu dinh dưỡng và người ta chia làm 2 nhóm lớn:
Các vi sinh vật tự dưỡng (autotroph)có thể sinh trưởng phát triển trên môi trường vô cơ chứa CO2 là nguồn C duy nhất
Các vi sinh vật dị dưỡng (heterotroph) luôn đòi hỏi các hợp chất hữu cơ để phát triển.
Các vi sinh vật tự dưỡng cóa thể phân giải vô số các hợp chất hydrat cacbon khác nhau:một số thì dùng các phân tử đơn giản như rược cồn, axit axetio và axit lactic, một số khác thì phân giải các hợp chất phức tạp hơn như các lọai đường, các polysaccharit
autotroph
heterotroph
5/15/2009
10
GVHD: Trần Đức Tường
Ngòai ra vi sinh vật còn có các kiểu dinh dưỡng khác:
Họai sinh: nguồn C là chất hữu cơ, nguồn năng lượng là từ sự trao đổi chất của chất nguyên sinh các xác hữu cơ. Ví dụ: ở nấm, vi khuẩn.
Kí sinh: cá lòai vi sinh vật sống kí sinh là những loài vi sinh vật sống trong tế bào vật chủ, nguồn năng lượng chủ yếu là chất hữu cơ, nguồn năng lượng là lấy từ các tổ chức hoặc dịch thể của một cơ thể sống. Ví dụ: các lòai vi sinh vật gây bệnh cho người, động vật và thực vật, Rickettsia, Chamydia…
Rickettsia
5/15/2009
11
GVHD: Trần Đức Tường
3. Các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng
Để thu năng lượng và xây dụng cá thành phần mới của tế bào ,các vi sinh vật bcần có nguồn vật chất cơ bản đó là các chất dinh dưỡng
Phân tích tế bào vi sinh vật cho thấy 95% sinh khối khô cấu tạo từ các nguyên tố cơ bản :C,H,O,N,S,P,K,Ca,Mg,Fe..Những nguyên tố này gọi là nguyên tố đa lượng ,được vi sinh vật sử dụng xây dụng nên gluxit,lipid,prôtein và axit nuclêic,còn 4 nguyên tố sau tồn tại trong tế bào dưới dạng cation và thực hiện nhiều chức năng khác .
5/15/2009
12
GVHD: Trần Đức Tường
Tất cả vi sinh vật có nhu cầu đối với một số nguyên tố vi lượng : Mn, Zn, cobon, Molibdat, niken, đồng được vi sinh vật sử dụng với lượng rất nhỏ. Rất khó có thể liệt kê hết chức năng của các nguyên tố vi lượng .
Đôi khi người ta phân loại nguyên tố dinh dưỡng theo hàm lượng trong môi trường :ví dụ C,H<0, N, S, P-bằng g/l, K, Ca, Mg, Fe-mg/l và Mn, Zn, Co, Ni, Cu-�g/l.C01 những vi sinh vật cần một số chất với liều lượng lớn,ví dụ các loại tảo diatom (tảo silic) cần axit silic(H4SiO4) để tổng hợp nên thành tế bào silicat(SiO2)n, nhiều vi khuẩn phát triển trong các hồ nước mặn và đại dương lại chỉ có phát triển khi có mặt Na+ với nồng độ cao.
5/15/2009
13
GVHD: Trần Đức Tường
4. Các nhân tố sinh trưởng
Ngoài các nguyên tố cơ bản trên,vi sinh vật cần phải có một số hợp chất cho sự sinh trưởng và phát triển người ta gọi chúng là các nhân tố sinh trưởng.
Tuỳ thuộc vào nhu cầu các chất này mà người ta thường chia vi sinh vật thành hai nhóm
-Nguyên dưỡng:là các vi sinh vật khơng nhất thiết cần các nhân tố sinh trưởng
-khuyết dưỡng là những vi sinhh vật đòi hỏi các chất hữu cơ nhất định cần cho sự sin h trưởng của chúng
Các vi khuẩn n guyên dưỡng có thể nuôi cấy được trên môi trườngtối thiểu,loại môi trường này chỉ chứa các nguyên tố dinh dưỡng vô cơ chủ yếu .
5/15/2009
14
GVHD: Trần Đức Tường
Các nhân tố sinh trưởng bao gồm 3 loại hợp chất : Các axit amin,các bzo puric và pyrimidic vá các vitamin.
Tính chất chung đầu tiên là hoạt độ của chúng ở nồng độ rất thấp ,vào khoảng từ 1 đến 24 �g trong lit đối với vitamin,từ 10 mg trong 1 lit đối với các bazo puric và tù 25 mg trong 1 lit đối với các axit amin.
Đặc điểm thứ 2 là tính đặc trưng nghiêm ngặt của chúng
-Liều lượng nhỏ bé và hiện tượng đồng dưỡng :sự sinh trưởng của 1 vi sinh vật đồi hỏi một nhân tố nào đó có thể tỉ lệ với nồng độ của nhân tố đó .Tỉ lệ này được tính toán nghiêm ngặt trong một giới hạn nồng độ nhất định
Nhu cầu đối với một nhân tố sinh trườngcủa một loài vi sinh vật bđôi khi có thể đước thoả mãn khi có mặt của một loài khác có khả năng tổng hợp nhân tố sinh trưởng đó .
5/15/2009
15
GVHD: Trần Đức Tường
II. CÁC TÁC NHÂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG CỦA VSV
1. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ HÓA HỌC
1.1. CÁC CHẤT DINH DƯỠNG CHÍNH
Để sinh trưởng và phát triển của vsv cũng cần tất cả các chất dinh dưỡng như ở các cơ thể bậc cao.
1.1.1. Cacbon
Ngoài nước, cacbon là yếu tố dinh dưỡng quan trọng nhất đối với sinh trưởng của vsv , là bộ khung cấu trúc của chất sống, cần cho tất cả các hợp chất hữu cơ tạo nên tế bào Cacbon chiếm 50% khối lượng khô của tế bào vi khuẩn điển hình. Vsv hoá dị dưỡng nhận được hầu hết cacbon từ các chất hữu cơ như: protein, cacbohiđrat và lipit. Vsv hoá tự dưỡng và quang tự dưỡng lại thu nhận cacbon từ CO2.
5/15/2009
16
GVHD: Trần Đức Tường
1.1.2. Nitơ, lưu huỳnh và phôtpho
Tổng hợp protein đòi hỏi một lượng lớn nitơ và một phần lưu huỳnh. Việc tổng hợp ADN và ARN cũng cần nitơ và phôtpho tương tự như tổng hợp ATP. Nitơ chiếm khoảng 14% khối lượng khô của tế bào vi khuẩn còn lưu huỳnh và phôtpho chiếm 4%.
Vsv sử dụng nitơ chủ yếu để tạo thành nhóm amin của các axit amin. Chúng phân giải các protein thành axit amin rồi sử dụng các axit amin này để tổng hợp các protein mới.
Nito trong bazơ
Phân tử lưu huỳnh
5/15/2009
17
GVHD: Trần Đức Tường
Số khác sử dụng nitơ từ ion NH+4 gặp trong một số chất hữu cơ của té bào hoặc từ NO3- Nhiều vi khuẩn trong đó có các vi khuẩn lam, có khả năng sử dụng trực tiếp từ khí quyển thông qua quá trình cố định nitơ.
Lưu huỳnh được dùng để tổng hợp các axit amin chứa lưu huỳnh như xistêin, mêtiônin.
Phôtpho cần cho tổng hợp axit nucleic và phôtpholipit của màng sinh chất, cũng như tổng hợp ATP.
5/15/2009
18
GVHD: Trần Đức Tường
1.1.3. Ôxi
Dựa vào nhu cầu ôxi cần cho sinh trưởng, vsv được chia thành:
* Hiếu khí bắt buộc: chỉ có thể sinh trưởng khi có mặt ôxi (nhiều vi khuẩn, hầu hết tảo, nấm, động vật nguyên sinh).
* Kị khí bắt buộc: chỉ có thể sinh trưởng khi không có mặt ôxi (vi khuẩn uốn ván, vi khuẩn sinh mêtan).
* Kị khí không bắt buộc: có thể sử dụng ôxi để hô hấp hiếu khí, những khí không có mặt ôxi có thể tiến hành lên men (nấm men rượu) hoặc hô hấp kị khí (Bacillus).
* Vi hiếu khí: có khả năng sinh trưởng chỉ khi nồng độ ôxi thấp hơn nồng độ ôxi trong khí quyển (vi khuẩn giang mai).
Bacillus
Vi khuẩn giang mai
5/15/2009
19
GVHD: Trần Đức Tường
1.1.4. Các yếu tố sinh trưởng
Đây là các chất hữu cơ quan trọng mà một số vsv không tổng hợp được và phải thu nhận trực tiếp từ môi trường, chẳng hạn các vitamin, axit amin, các bazơ purin và pirimidin.
Nhiều vsv có khả năng tổng hợp tất cả các vitamin, axit amin và bazơ nitơ nhưng một số chủng tự nhiên bị đột biến mất khả năng tổng hợp các yếu tố sinh trưởng trên. Vì vậy, khi nuôi cấy cần phải bổ sung thêm
5/15/2009
20
GVHD: Trần Đức Tường
1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ SINH TRƯỞNG
Sinh trưởng của vsv có thể bị ức chế bởi nhiều loại hoá chất tự nhiên cũng như nhân tạo. Con người đã lợi dụng các hoá chất này để bảo quản thực phẩm và các vật phẩm khác cũng như đề phòng trữ các vsv gây bệnh, chẳng hạn:
Các phenol và alcohol: gây biến tính protein, thường được dùng làm chất tẩy uế và sát trùng.
Các halogen (iôt, clo, brôm và fluo): gây biến tính protein, thường được dùng làm chất tẩy uế và làm sạch nước.
Các chất ôxi hoá (perôxit, ôzôn và axit peraxetic): gây biến tính protein do ôxi hoá, thường được dùng làm chất tẩy uế, sát trùng các vết thương sâu, làm sạch nước, khử trùng các thiết bị y tế và thiết bị chế biến thực phẩm.
.


phenol
ozon
5/15/2009
21
GVHD: Trần Đức Tường
Các chất hoạt động bề mặt: làm giảm sức căng bề mặt của nước và gây hư hại màng sinh chất. Ví dụ: xà phòng được dùng để loại bỏ vsv, các chất tẩy rửa được dùng để sát trùng.
Các kim loại nặng: gây biến tính protein, nitrat bạc được dùng để tẩm các vật liệu băng bó khi phẫu thuật nhằm phòng trừ các vi khuẩn đã kháng kháng sinh; mercuacrom (một hợp chất của thuỷ ngân) là chất sát trùng, thường có mặt trong các tủ thuốc gia đình
Các anđêhit: gây biến tính và làm bất hoạt các protein, là các chất tẩy uế và là dịch dùng ướp xác (như formalin).
5/15/2009
22
GVHD: Trần Đức Tường
Chất kháng sinh: diệt khuẩn có tính chọn lọc, có tác dụng lên thành tế bào và màng sinh chất, kìm hãm việc tổng hợp axit nucleic và protein, dùng trong ngành y tế, thú y.
Để sinh trưởng và phát triển, vsv cũng cần tất cả các chất dinh dưỡng, các yếu tố sinh trưởng giống các sinh vật bậc cao như: cacbon, nitơ, lưu huỳnh, axit amin, vitamin… sinh trưởng của vsv có thể bị ức chế bởi nhiều hoá chất tự nhiên và nhân tạo. Con người đã sử dụng các hoá chất này để bảo quản và phòng trừ các vsv gây bệnh.
5/15/2009
23
GVHD: Trần Đức Tường
2. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ VẬT LÍ
Để sinh trưởng và phát triển của vsv cũng đòi hỏi phải có các nhu cầu về vật lí thích hợp như: nhiệt độ, pH, độ ẩm, bức xạ.
2.1.NHIỆT ĐỘ
Nhiệt độ ảnh hưởng sâu sắc đến tốc độ phản ứng hoá học, sinh hoá học trong tế bào nên cũng ảnh hưởng tới tốc độ sinh trưởng của vsv.
Dựa trên phạm vi nhiệt độ ưa thích, vsv được chia thành 4 nhóm chủ yếu: ưa lạnh, ưa ấm, ưa nhiệt và ưa siêu nhiệt. Đa số vi khuẩn đều có một phạm vi nhiệt độ sinh trưởng đặc trưng, đó là: nhiệt độ cực đại, nhiệt độ tối ưu và nhiệt độ cực tiểu. Nhiệt độ tối ưu là nhiệt độ mà vi khuẩn sinh trưởng mạnh nhất. Ở nhiệt độ cực đại và cực tiếu vi khuẩn vẫn có thể sinh trưởng nhưng yếu ớt.
5/15/2009
24
GVHD: Trần Đức Tường
Vsv ưa lạnh thường sống ở các vùng Nam Cực, Bắc Cực, các đại dương (90% đại dương có nhiệt độ ≤ 50C, sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ ≤ 150C.
Các enzim, các protein vận chuyển chất dinh dưỡng và các ribôxôm của các vsv này hoạt động bình thường ở nhiệt độ thấp. Màng sinh chất của chúng chứa nhiều axit không no, nhờ vậy, ngay ở nhiệt độ thấp màng vẫn duy trì được trạng thái bán lỏng. Ở nhiều vi khuẩn ưa lạnh, khi nhiệt độ > 200C màng sinh chất đã bị vỡ.
Nhiệt độ ảnh hưởng đến trái đất,
trong đó có vi sinh vật
5/15/2009
25
GVHD: Trần Đức Tường
Vsv ưa ấm có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 20 – . Đa số thuộc nhóm này là các vsv đất, vsv nước, vsv sống trong cơ thể người và gia súc (kể cả các vsv gây bệnh), vsv gây hư hỏng đồ ăn, thức uống hằng ngày.
Một số vsv ưa nhiệt, sinh trưởng tối ưu ở 55 – . Đa số chúng là vi khuẩn, một số là nấm và tảo. Nơi sống của chúng là các đống phân ủ, đống cỏ khô tự đốt nóng và các suối nước nóng. Hoạt động của các enzim và ribôxôm của chúng thích ứng ở nhiệt độ cao.
Ở các vùng nóng bỏng của biển hoặc đáy biển tồn tại một số vi khuẩn ưa siêu nhiệt (có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 85 - .
5/15/2009
26
GVHD: Trần Đức Tường
2.2. Ph
Độ pH ảnh hưởng tới tính thấm qua màng, hoạt động chuyển hoá vật chất trong tế bào, hoạt tính enzim, sự hình thành ATP…
Đại lượng đo độ axit hay độ kiềm tương đối được gọi là pH. Giá trị pH được biểu hiện bằng một số từ 0 đến 14. Các chất axit có pH < 7, các chất kiềm có pH > 7. Nước thuần khiết có pH là 7 (trung tính).
Vsv đáp ứng với pH tương tự như với nhiệt độ. Dựa vào pH thích hợp chúng cũng được chia thành 3 nhóm chủ yếu:
5/15/2009
27
GVHD: Trần Đức Tường
Đa số vi khuẩn và động vật nguyên sinh là nhóm ưa trung tính, sinh trưởng tốt nhất ở pH 6 – 8 và ngừng sinh trưởng ở pH < 4 hoặc pH > 9. Sở dĩ như vậy vì các ion và kìm hãm hoạt động của các enzim trong tế bào
Số ít vi khuẩn và đa số nấm ưa pH axit, khoảng 4 – 6. Các ion chỉ làm màng sinh chất của chúng vững chắc nhưng không tích luỹ bên trong tế bào, do đó pH nội bào vẫn duy trì gần trung tính. Một số vi khuẩn sống trong vùng đất khai mỏ có thể sinh trưởng thích hợp ở pH 2 – 3; số khác gặp trong các suối nóng axit, sinh trưởng mạnh ở pH 1 – 3 và ở nhiệt độ cao.
Nhiều vi khuẩn ưa kiềm sinh trưởng tốt ở pH > 9, đôi khi ở pH >11. Những vi khuẩn này có mặt ở các hồ và đất kiềm. Chúng duy trì pH nội bào gần trung tính nhờ khả năng tích luỹ các ion từ bên ngoài.
5/15/2009
28
GVHD: Trần Đức Tường
2.3.ĐỘ ẨM
Để sinh trưởng và chuyển hoá vật chất, vsv cần có nước. Nước cần cho việc hoà tan các enzim và chất dinh dưỡng nhưng cũng là chất tham gia trong nhiều phản ứng chuyển hoá vật chất quan trọng.
Khi sinh trưởng trong môi trường nước có nồng độ chất hoà tan cao hơn nồng độ nội bào, nước bên trong tế bào sẽ bị rút ra bên ngoài dẫn đến hiện tượng co nguyên sinh chất và sinh trưởng bị kìm hãm. Ngược lại, nếu môi trường có nồng độ chất hoà tan quá thấp (ví dụ như nước thuần khiết), nước từ bên ngoài sẽ xâm nhập tế bào.
Trong tự nhiên, vsv thường sống ở những nơi nghèo dinh dưỡng. Hậu quả là nước từ bên ngoài sẽ xâm nhập tế bào
5/15/2009
29
GVHD: Trần Đức Tường
Nhiều vi khuẩn sống ở biển chứa nồng độ muối cao (3,5%), thậm chí một số gặp ở các hồ muối (có nồng độ NaCl trên 15%). Người ta gọi chúng là các vi khuẩn ưa mặn. Chúng dựa vào các ion để duy trì thành tế bào và màng sinh chất được nguyên vẹn. Để cân bằng áp suất thẩm thấu với môi trường nhiều vi khuẩn biển đã tích luỹ các ion trong tế bào chất, số khác lại tích luỹ axit amin, glixêrin hoặc mannitol.
Nồng độ đường cao cũng gây mất nước cho tế bào vsv. Nhưng, một số nấm men và nấm mốc có thể sinh trưởng bình thường trên các loại mứt quả. Chúng được gọi là các vsv ưa thẩm thấu (hoặc ưa saccarôzơ).
Thiết bị giữ dộ ẩm không khí
5/15/2009
30
GVHD: Trần Đức Tường
2.4.BỨC XẠ
Có 2 loại bức xạ
Bức xạ ion hoá (tia gamam, tia X) có tác dụng phá huỷ ADN của vsv được dùng để khử trùng các thiết bị y tế và thiết bị phòng thí nghiệm và để bảo quản thực phẩm.
Bức xạ không ion hoá (tia tử ngoại): kìm hãm sự sao mã và phiên mã của vsv, được dùng để tẩy uế và khử trùng bề mặt các vật thể, các dịch lỏng trong suốt và các khí.
5/15/2009
31
GVHD: Trần Đức Tường
Ngoài các yếu tố hoá học, vsv cũng cần một số yếu tố vật lí để sinh trưởng, phát triển như: nhiệt độ, pH, độ ẩm, bức xạ. Lợi dụng các nhu cầu nói trên của vsv, con người có thể chủ động tạo ra các điều kiện nuôi cấy thích hợp (với các vsv có lợi) hoặc không thích hợp (với các vsv có hại) để kích thích hoặc kìm hãm sự sinh trưởng của chúng.
5/15/2009
32
GVHD: Trần Đức Tường
5/15/2009
33
GVHD: Trần Đức Tường
Nếu chúng ta bắt đầu từ một tế bào vi sinh vật ,sau thời gian một lứa "g" chúng ta có 2 tế bào ,tiếp theo 4 tế bào .Nên số lượng của chúng tăng theo cấp số mũ:
1(20)->21?22?23->...->2n
Trong điều kiện thích hợp nhất ,thời gian của một lứa với:
E.coli 20 phút
V.parahaemolyticus là 10 phút
Nếu trong một đơn vị thể tích lúc đầu có N0 tế bào thì sau n lần phân chia số té bào sẽ là
N=N02n
5/15/2009
34
GVHD: Trần Đức Tường
Logarit hoá ta có :lgN+nlg2 (2)
Từ đó ta tính được số lần phân chia theo công thức :
n=(lgN-lgN0)/lg2 (3)
Số lần phân chia trong một giờ ,hay tốc độ sinh trưởng trung bình là:
�=n/t=(lgN-lgN0)/[lg2(t2-t1)] (4)
Nếu thời gian của một lứa (1/�=g) càng ngắn thì vi khuẩn sinh trưởng và phát triển càng nhanh.Hằng số tốc độ phân chia phụ thuộc vào loài vi sinh vật và điều kiện nuôi cấy
5/15/2009
35
GVHD: Trần Đức Tường
2. Đồ thị sinh trưởng trong hệ" kín"
Hệ "kín" ở đây có nghĩa là môi trường không được đổi mới.
Khi cấy vi khuẩn vào môi trường dinh dưỡng ,chúng sẽ sinh sôi nẩy nở cho đến khi chất dinh dưỡng cần thiết cho chúng giảm đến mức thấp nhất, khi đó sự sinh trưởng phát triển chậm dần và đình trệ ,dù tế bào vẫn tiếp tục một vài lần phân chia ,nhưng cho các thế hệ tế bào bé hơn, khối lượng nhỏ hơn.Sự sinh trưởng trong hệ kín như vậy phải tuân theo những quy luật chi phối không chỉ đối với cơ thể đơn bào mà còn đối vơi cơ thể đa bào nữa.
5/15/2009
36
GVHD: Trần Đức Tường
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của loga số tế bào với thời gian gọi là đồ thị sinh trưởng. Đồ thị này có thể chia thành 6 pha liên tiếp:
2.1. Pha tiềm phát (lag): ở pha này số lượng tế bào (X) không tăng tức là bằng X0,đặc trưng khi �x=0,khi đó �x=dX/dt=0
2.2 Pha tăng tốc : số lượng tế bào tăng dần, do đó �x tăng dần
2.3 Pha cấp số mũ: ở pha này X tăng theo thời gian theo cấp số mũ và lnX tỉ lệ thuận theo t, ở suốt pha này �x là không đổi và cực đại đối với điều kiện nuôi cấy cụ thể và đối với chủng vi sinh vật nhất định, ta có �x là cực đại.
2.4 Pha giảm tốc :sự tăng số lượng quần thể x bị chậm dần , �x giảm dần, tốc độ sinh trưởng riêng chậm dần
5/15/2009
37
GVHD: Trần Đức Tường
2.5 Pha cân bằng động: số vi sinh vật xđạt đến cực đại và không đổi theo thời gian
2.6 Pha suy vong : ở đây x giảm dần, tế bào tự phân giải do các enzym nội bào và các chất ngoại bào .
Hính V-4. Đồ thị sinh trưởng của vi sinh vật trong hệ "kín" Giáo trình trang 135.
3. Hiện tượng sinh trưởng kép và sinh trưởng thêm
Trong pha suy vong các vi khuẩn không phân chia nữa, rất nhiều vi khuẩn chết .Một số nhỏ sống sót và thêm vài lẩn nhân lên nữa phụ thuộc vào cơ chất do tế bào tự thuỷ phân phân giải ra, hiện tượng này gọi là hiện tượng sinh trưởng thêm.
5/15/2009
38
GVHD: Trần Đức Tường
Nếu trong mơi trường tổng hợp gồm hỗn hợp hai loại cơ chất cacbon, thì có thể thấy được đường cong không bình thường, lúc đầu tổng hợp loại enzym phân giải loại hợp chất dễ đồng hoá hơn, sau đó khi chất này đã cạn ; vi khuẩn lải được chất thứ hai cảm ứng để tổng hợp loại enzym phân giải hợp chất cacbon thứ hai này ,trên đồ thị sinh trưởng ta thấy có hai pha tiền phát,ai pha tăng tốc, hai pha giảm tốc rồi mới đến pha cân bằng động. Hiện tượng này Monod mô tả là hiện tượng sinh trưởng kép
Đồ thị quan sát hình V-5 trang 134 giáo trình của Nguyễn Thành Đạt.
Cũng có tác giả chia đồ thị sinh trưởng của vi khuẩn trong hệ kín thành 4 pha :pha tiềm phát ,pha ấp số ,pha cân bằng và pha suy vong .
5/15/2009
39
GVHD: Trần Đức Tường
4. Sinh trưởng liên tục trong mội trường luôn đổi mới.
Để tránh sự "già" của giống, để giử giống nuôi cấy ổn định trong cùng 1 trạng thái, ví dụ ở pha log chẳng hạn ,bằng cách đưa liên tục các dung dịch dinh dưỡng vào và đồng thời loại bỏ một lượng tương đương dịch huyền phù nuôi cấy ra, đó là nguyên tắc cơ bản cho quá trính nuôi cấy kiên tục.
5/15/2009
GVHD: Trần Đức Tường
40
IV. Nguyên nhân làm cho một chủng vi sinh vật phải có pha tiềm phát khi bắt đầu nuôi cấy chúng trong môi trường mới
1 Pha lag (pha mở đầu = pha tiềm tàng)
Pha này tính từ lúc bắt đầu nuôi cấy đến khi vi khuẩn đạt được tốc độ sinh trưởng cực đại.
5/15/2009
GVHD: Trần Đức Tường
41
Trong pha lag vi khuẩn chưa phân chia (nghĩa là chưa có khả năng sinh sản) nhưng thể tích và khối lượng tế bào tăng lên rõ rệt do quá trình tổng hợp các chất, trước hết là các cao phân tử (protein, enzyme, acid nucleic...) diễn ra mạnh mẽ.
Độ dài của pha lag phụ thuộc trước hết vào tuổi của ống giống và thành phần môi trường. Thông thường tế bào càng già thì pha lag càng dài.
5/15/2009
GVHD: Trần Đức Tường
42
Rõ ràng nguyên nhân của pha lag là sự khác biệt giữa các tế bào ở pha ổn định (hoặc bào tử) với các tế bào đang sinh trưởng logarid. Trong pha lag diễn ra việc xây dựng lại các tế bào nghỉ thành các tế bào sinh trưởng logarid (hoặc sinh trưởng theo lũy thừa).
5/15/2009
GVHD: Trần Đức Tường
43
2 Nguyên nhân làm cho một chủng vi sinh vật phải có pha tiềm phát khi bắt đầu nuôi cấy chúng trong môi trường mới
Khi chuyển các tế bào đang sinh trưởng logarid vào môi trường mới khác với môi trường trước đó ta vẫn thấy có sự xuất hiện pha lag. Nguyên nhân của pha lag trong trường hợp này chính là sự thích ứng của vi khuẩn với điều kiện nuôi cấy mới; sự thích ứng đó có liên quan đến việc tổng hợp các enzyme mới mà trước đây tế bào chưa cần. Các enzyme mới này được tổng hợp nhờ sự cảm ứng của các cơ chất mới
5/15/2009
GVHD: Trần Đức Tường
44
Ví dụ: Nếu chuyển các tế bào đang sinh trưởng logarid từ môi trường khoáng - glucose sang môi trường khoáng - maltose ta sẽ thấy xuất hiện pha lag, đây là thời gian cần cho việc hình thành enzyme maltase (α- glucozidase).
5/15/2009
GVHD: Trần Đức Tường
45
V. Ưu điểm và nhược điểm nuôi cấy liên tục so với nuôi cấy không liên tục
5/15/2009
GVHD: Trần Đức Tường
46
5/15/2009
47
GVHD: Trần Đức Tường
5/15/2009
48
GVHD: Trần Đức Tường
VI.Kĩ thuật phân lập nuôi cấy vi sinh vật
1.Kỹ thuật phân lập vi sinh vật
VSV có ở trong các cơ chất khác nhau: phân, rác, các chất thối rữa, đất, nước, trên bề mặt rau quả, bám trên các hạt bụi trong không khí,…
5/15/2009
49
GVHD: Trần Đức Tường
- Phân lập VSV trong không khí: chế môi trường phù hợp, thanh trùng rồi đổ vào hộp Petri, để hộp không đậy nắp trong khoảng 20 – 30 phút ở nơi muốn phân lập. Trong không khí thường có bào thử các loại nấm mốc, xạ khuẩn, vi khuẩn. Tuỳ theo số lượng khuẩn lạc mọc trên mặt thạch sau 48 -120 giờ người ta biết được độ ô nhiễm của không khí nơi phân lập.
5/15/2009
50
GVHD: Trần Đức Tường
- Phân lập VSV từ cơ chất rắn: cân 1g chất này hoà vào 10ml nước sinh lý vô trùng, sau đó pha loãng đến nồng độ mong muốn, lấy pipét 1ml lấy dịch huyền phù nhỏ lên mặt thạch dinh dưỡng 0,1ml . Dùng que cấy trang đều hoặc cấy “rích rắc” trên bề mặt thạch. Sau một thời gian nuôi cấy trên mặt thạch sẽ xuất hiện các khuẩn lạc.
- Phân lập VSV từ môi trường lỏng: lấy 1ml cơ chất đem pha loãng và phân lập tương tự như trên.
5/15/2009
51
GVHD: Trần Đức Tường
2. Môi trường nuôi cấy VSV:
- Tính chất môi trường nuôi cấy phụ thuộc vào thành phần của chúng. Trong quá trình sinh trưởng phát triển nhiều loại VSV làm đục dần các môi trường lỏng, làm lết tủa hoặc tạo cặn lắng, đóng màng mỏng trên mặt môi trường…
- Môi trường nuôi cấy đặc được pha chế bằng việc bổ sung hợp chất polysacharit cao phân tử (aga) vào môi trường lỏng.Aga được chiết từ các loài tảo với tỉ lệ 1.5 -2%. Các loại thạch này thường trong suốt, nóng chảy, đông đặc ở 40C
5/15/2009
52
GVHD: Trần Đức Tường
- Các loại môi trường:
+ Môi trường tự nhiên: Gồm các hợp chất tự nhiên, chưa xác định rõ thành phần hoá học.
Ví dụ: thường dùng môi trường canh thịt để nuôi cấy vi khuẩn.
Pepton là kết quả thu được từ thủy phân hoá học hay bằng enzym các chất hữu cơ protêin như thịt caseine, gelatine.
5/15/2009
53
GVHD: Trần Đức Tường
Trong môi trường lên men công nghịêp người ta thường dùng các phụ phẩm hoặc bã thải của công nghiệp thực phẩm làm nền của môi trường như các loại mật rỉ (rỉ củ cải đường, rỉ mía), bột đậu tương ép, bột cá, cám, tinh bột kiều mạch, sắn, sirô maltose….
+ Môi trường tổng hợp: Là môi trường hoá học, đã biết thành phần hoá học.
Ví dụ: Môi trường nuôi cấy D.desulfuricans: K2HPO4:1g; NH4CL: 1g;MgSO4: 2g; Nước nguyên chất: 1000ml
5/15/2009
54
GVHD: Trần Đức Tường
+ Môi trường bán tổng hợp: Môi trường chứa một số hợp chất có nguồn gốc tự nhiên và một số chất hoá học đã biết rõ thành phần hoá học. Đây là loại rất hay sử dụng.
Ví dụ: môi trường thạch EMB: Pepton: 10g; K2HPO4: 2g; Lactozo: 10g; Eosine: 0,4g; Xanh metylen: 0,065g; Aga: 15g; nứơc cất: 1000ml
5/15/2009
55
GVHD: Trần Đức Tường
Nhờ phương pháp phân lập bằng cách pha loãng trong môi trường lỏng hoặc cấy rich rắc trên môi trường đặc chúng ta thu được những chủng VSV thuần khiết. Chúng thường được dùng để giảng dạy, làm mẩu kiểm tra đối chiếu, nghiên cứu hoặc để sử dụng trong sản xuất công nghiệp.
Các phương pháp và môi trường nuôi cấy liên tục được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp.
5/15/2009
56
GVHD: Trần Đức Tường
CẢM ƠN CÁC BẠN DỰ SEMINA NHÓM 2
Tổ 3 & 4
GOOD LUCK TO YOU
The End