Bài giảng vi sinh dinh dưỡng tăng trưởng của vi khuẩn gv nguyễn thị ngọc yến

GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến2 • Nắm được các nhu cầu dinh dưỡng và yếu tố tăng trưởng của vi khuẩn • Trình bày được biểu đồ tăng trưởng ở vi khuẩn • Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tăn

GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến

2

• Nắm được các nhu cầu dinh dưỡng và yếu tố tăng trưởng của vi khuẩn

• Trình bày được biểu đồ tăng trưởng ở vi khuẩn

• Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tăng trưởng

• Kiểm soát sự tăng trưởng của vi khuẩn

3

Để tăng trưởng, vi khuẩn cần được cung cấp đầy đủ

năng lượng, vật liệu xây dựng tb và điều kiện môi

trường thích hợp:

•Chất dinh dưỡng

Chất “thiết yếu” và chất “có ích”

Chất đa lượng và chất vi lượng

Yếu tố tăng trưởng

•pH

•ASTT

•Thông khí…

4

1 Carbon

• ½ chất khô tb  Ý nghĩa hàng đầu trong sự sống VSV

• Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp phụ tùy thuộc:

•Thành phần và cấu tạo hóa học nguồn C: mức độ oxy hóa của nguyên tử C

•Đặc điểm sinh lý VSV: VSV đồng hóa trực tiếp chất phân tử thấp, thủy phân chất cao phân tử

• CO2: nguồn C duy nhất của VSV quang tổng hợp

Phân loại VSV theo nguồn năng lượng và carbon:

Vi sinh vật

Nguồn C: CO 2

Tự dưỡng Nguồn C: hữu cơDị dưỡng

NL: Ánh sáng

Quang tự

dưỡng

NL: Chất vô

cơ

Hóa tự

dưỡng

NL: Ánh sáng

Quang dị dưỡng

NL: Chất hữu cơ

Hóa dị dưỡng

2 Nitơ

• Nhu cầu thứ 2 trong tb

• Cấu tạo protein, acid nucleic, peptidoglycan

• VSV sử dụng N không chỉ phụ thuộc nguồn N, còn tùy tỉ

lệ C:N trong môi trường

• Nguồn N ở 2 dạng: vô cơ (muối nitrat, nitrit), hữu cơ (pepton, nước thịt,…); N không khí: VSV cố định đạm

3 Phospho

• Tổng hợp ADN, ARN, ATP, phospholipid…

• Nguồn P vô cơ dễ sử dụng (KH2PO4), hữu cơ: phức tạp, cần enzym thủy phân thành P tự do, đắt tiền

4 Lưu huỳnh

Cấu tạo aa và vitamin Thường dùng MgSO4.7H2O

5 Kali

Cấu tạo enzym tổng hợp protein, thường dùng KH2PO4

6 Magie

Ổn định ribosom, cần cho hoạt động các enzym, thường

dùng MgSO4.7H2O

7 Canxi

Không thiết yếu, ổn định nhiệt nội bào tử, dùng CaCl2

8 Natri: dùng NaCl

9 Sắt: cần cho enzym hô hấp, dùng FeCl3, FeSO4

8

Cần với lượng nhỏ nhưng không thể thiếu đ/v VSV

• Coban: cấu tạo vitB12

• Mangan

• Niken

• Tungsteng, selen

9

•Là chất cần với lượng rất nhỏ, thiết yếu cho sự tăng

trưởng của VK nhưng tbkhông tự tổng hợp được

•Thường cung cấp dưới dạng

•Vitamin: chức năng coenzym

•Aa: cấu tạo protein

•Purinvàpyrimidin: tổng hợp acid nucleic

•Nếu dùng nguyên liệu hữu cơ (pepton, cao men) thì

đa số YTTT đã có sẵn, không cần bổ sung thêm

10

Dựa vào thành phần, chia thành

• MT tổng hợp: TPHH xác định

• MT tự nhiên: TPHH không xác định*

Dựa vào bản chất MT

• Lỏng: canh thang

• Rắn: thạch

• Bán rắn Dựa vào mục đích sử dụng, chia thành

• MT cơ bản: đầy đủ cdd cho đa số VK tăng trưởng

• MT chuyên chở: rất ít cdd  VK sống mà ko phát triển*

11

•MT phong phú: MT cơ bản bổ sung thêm máu, dịch nấm

men, để VK “kén ăn” phát triển*

•MT phân biệt: có đặc tính giúp khuẩn lạc VK cần khảo

sát có hình thức riêng biệt, dễ quan sát*

•MT chọn lọc: ngăn chặn hầu hết VK trừ VK khảo sát*

•MT xác định tính chất sinh hóa: phát hiện hoạt tính

enzym của VK thuần chủng*

12

Một số định nghĩa

• Sự tăng trưởng tb*: gia tăng số lượng tb/ sinh khối tb

• Tốc độ tăng trưởng: sự thay đổi số tb/ sinh khối tb trong 1 đơn vị thời gian

• Thời gian thế hệ: thời gian để số tế bào nhân đôi

• Tăng trưởng lũy thừa: sự tăng trưởng có số tế bào tăng gấp đôi ở mỗi giai đoạn  đường biểu diễn logarit 10 là đường thẳng*

Tínhthời gian thế hệtrong tăng trưởng lũy thừa*

N = No.2n

logN = logNo+ nlog2

n = logN - logNo

log2

n = logN - logNo

0.301

n = 3.3.logN/No

G = t/n = t

3.3.logN/No

-P: Số tb cuối cùng -Po: Số tb ban đầu -t: Thgian tăng trưởng lũy thừa -n: Số thế hệ trong gđ lũy thừa -G: Thời gian thế hệ

14

Nuôi cấy VK trong môi trường lỏng, bình kín thìĐường cong tăng trưởng*như hình:

15

1 Pha tiềm ẩn

•VK thích ứng dần với MT mới, tích lũy cdd cho gđ phân

chia; dân số không tăng

•Cấy VK đang tăng trưởng lũy thừa vào cùng loại MT,

trong cùng đk nuôi cấy  bỏ qua pha tiềm ẩn

2 Pha lũy thừa

•Số lượng tb tăng theo cấp số nhân đến khi cạn kiệt cdd

thiết yếu/MT hoặc sản phẩm thải đạt đủ mức kiềm chế

•Tb có trạng thái khỏe mạnh nhất  lý tưởng để nghiên

cứu về enzym hoặc các thành phần khác

16

3 Pha ổn định

• Số tb sinh ra = số tb chết đi

4 Pha suy thoái

• Số tb chết đi > số tb sinh mới

• Sau khi đa số tb chết, tỷ suất chết giảm mạnh: một ít tb tiếp tục sống sót 1 thời gian dài nhờ cdd từ tb chết thải

ra MT

Xác định toàn phần vi khuẩn

Đếm tổng số tế bào bằng buồng đếm*

Đo trọng lượng tế bào*

Đo độ đục*

Nhược:

(1)Không phân biệt sống – chết

(2)Không chính xác, nhất là mật độ tb thấp

Xác định vk sống

Đếm sống bằng pp trải đĩa*

Xác định sản phẩm của vk

Nhiệt độ

pH

Áp suất thẩm thấu

Nhiệt độ

Tốc độ

tăng

enzym tăng

Nhiệt độ tối ưu

NĐ tối thiểu

Màng bị tạo gel, quá

trình vận chuyển chậm,

tăng trưởng ko diễn ra

NĐ tối đa Protein biến tính, màng

tb bị phá hỏng, ly giải

Các PƯ enzym cao nhất

20

•Nhóm ưa lạnh: T o ~15 o C, T max ~20 o C

•Nhóm trung bình

•Nhóm ưa nhiệt: T o ~45 o C

•Nhóm ưa nhiệt cao: T o ~80 o C

21

VSV ưa trung tính

VSV ưa acid

(H pylori)

VSV ưa kiềm

V cholerae, Bacillus

22

Phân loại VSV theo nhu cầu oxy

Hiếu khí

Tùy ý Không cần nhưng tăng trưởng tốt hơn nếu có oxy

Vi hiếu khí Cần nhưng mới mức thấp hơn trong không khí

Kỵ khí

Bắt buộc Có hại hoặc chết Chịu đc kk Không cần và tăng trưởng tốt hơn nếu không có oxy

23

Sản phẩm của hô hấp là các dạng độc tính cao của oxy

như: superoxid (O2-), hydroxyl (OH*), H2O2có khả năng

oxy hóa các chất hữu cơ/ tb  VSV có enzym phân hủy

oxy độc: catalase, peroxidase, superoxid dismutase*

Ý nghĩa trong nuôi cấy VSV*

•VSV hiếu khí: lắc, khuấy, sục khí tiệt trùng vào MT

•VSV kỵ khí: khử oxy trong MT như thioglycolat, cho khí

tiêu oxy vào bình

24

Môi trường hoạt tính nước thấp: VSV lấy nước bằng cách tăng nồng độ chất tan nội bào

Một số khái niệm

Sự vô trùng (Sterility) / Sự vô khuẩn (Aseptic)

Tiệt trùng (Sterilisation) / Sát trùng (Antiseptic) / Tẩy

trùng (Disinfection)

Chất kìm khuẩn (Bacteriostatic agent) / Chất diệt khuẩn

(Bacteriocidal agent)

Sự nhiễm trùng (Contamination)

Vệ sinh (Sanitation)

26

Nhiệt ẩm có áp suất*: 121oC, 1.1 kg/cm2 Dùng cho sản phẩm y tế, dụng cụ, MT nuôi cấy

Nhiệt ẩm không áp suất: 62.8oC/30ph hoặc 71.7oC/15ph (PP Pasteur)*

Nhiệt khô: 180oC/2h Thủy tinh, bột, dầu (lò sấy)

Tia tử ngoại: không khí, bề mặt

Tia phóng xạ: chỉ khâu, đồ nhựa dùng 1 lần*

Lọc*: dung dịch (màng cellulose 0.45, 0.22μm) hoặc không khí (lọc HEPA)

27

Dung môi hữu cơ

Kim loại nặng

Phenol và dẫn xuất

Halogen

Chất tẩy

Chất tác động bề mặt

28

Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tẩy trùng

Thời gian

Nhiệt độ

pH

Loại VSV

Nồng độ chất tẩy trùng

Môi trường xung quanh

Tác nhân chọn lọc trên VSV, ít ảnh hưởng đến tb chủ

Kháng sinh: chất nguồn gốc tự nhiên/ tổng hợp, tác

động tại chỗ/ hệ thống, hiệu quả kìm khuẩn/ diệt khuẩn

Đích tác động của

Ức chế tổng hợp thành

Ức chế tổng hợp màng

tế bào PolymycinKháng nấm (Amphotericin B, Nystatin)

Ức chế tổng hợp acid

nucleic Quinolon, Rifampicin5-nitroimidazol

Ức chế tổng hợp Aminoglycosid, Tetracyclin, Spectinomycin

GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Sự trao đổi chất nhằm cung cấp:

Vật liệu để xây dựng cơ thể

Năng lượng ở dạng thích hợp cho tb Quan trọng nhất là

NL ở dạng ATP, xem như “tiền tệ năng lượng” cho các

PƯ trao đổi NL của tb

Đường phân CT Krebs Chuỗi chuyền điện tử

O2

H2O

MT có oxy

NO3

N2

SO4

H2S CHC

MT ko có oxy

MT ko có oxy

Hô hấp hiếu khí (OXH hoàn toàn)

Hô hấp

kỵ khí

Lên men (OXH không hoàn toàn) Hỗn hợp acid

Hỗn hợp acetoin