- Tính chất: Mô đun Vi sinh vật đại cương là mô đun chuyên giới thiệu cho học viên những kiến thức về cấu tạo, chức năng, các quá trình chuyển hóa cũng như ứng dụng của chúng vào quản l
NH Ữ NG HI Ể U BI Ế T CHUNG V Ề VI SINH V Ậ T
ĐỐI TƯỢ NG NGHIÊN C Ứ U
Chúng ta quanh ta có nhiều sinh vật lớn nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng bên cạnh đó tồn tại vô vàn vi sinh vật vô cùng nhỏ chỉ có thể quan sát bằng kính hiển vi; những sinh vật này được gọi là vi sinh vật Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước cực kỳ nhỏ và có thể có cấu tạo đơn bào, đa bào hoặc không có cấu tạo tế bào, tùy từng loại.
1.2 Đối tượng nghiên cứu của vi sinh vật
Ngoài ra vi sinh vật còn nghiên cứu tảo đơn bào và nguyên sinh động vật
1.2.2 Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên:
Vi sinh vật, dù có kích thước rất nhỏ và cấu trúc cơ thể tương đối đơn giản, vẫn có tốc độ sinh sản nhanh và hoạt động trao đổi chất mạnh mẽ Nhờ đó, chúng có khả năng phân giải hầu hết các loại vật chất trên trái đất, kể cả những chất khó phân giải hoặc chất gây độc hại cho các nhóm sinh vật khác Bên cạnh đó, vi sinh vật còn có khả năng tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ ngay ở nhiệt độ và áp suất bình thường, mở ra nhiều ứng dụng trong khoa học và công nghiệp.
Vi sinh vật phân bố rộng khắp tự nhiên, hiện diện trong đất, nước và không khí, trên cơ thể các sinh vật khác, cũng như trên nhiều loại lương thực, thực phẩm và hàng hóa Chúng tồn tại và hoạt động trong một hệ sinh thái vô cùng đa dạng, từ lạnh đến nóng, từ chua đến kiềm và từ hiếu khí đến yếm khí; nhờ sự phân bố rộng và hoạt động mạnh mẽ, vi sinh vật tham gia tích cực vào các vòng tuần hoàn vật chất trên Trái Đất.
Trong tự nhiên, vi sinh vật đóng vai trò thiết yếu trong chu trình vật chất và sự luân chuyển liên tục của các chất dinh dưỡng Chúng tham gia phân hủy và tái chế các nguyên tố quan trọng như carbon, nitơ và lưu huỳnh, duy trì cân bằng sinh thái và cung cấp nguồn năng lượng cho các quá trình sống Nếu hoạt động của vi sinh vật ngừng lại dù chỉ trong một thời gian ngắn, chu trình sinh học sẽ bị gián đoạn và mọi hoạt động sống trên Trái Đất có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Môn vi sinh vật là một nhánh khoa học thuộc sinh học, chuyên nghiên cứu sự sinh trưởng và các chức năng sinh lý của vi sinh vật trong điều kiện phù hợp với môi trường Nghiên cứu vi sinh vật giúp làm rõ vai trò của chúng trong tự nhiên và ứng dụng trong y học, công nghệ sinh học, vận hành hệ sinh thái và các lĩnh vực liên quan.
Vi sinh vật học phát triển nhanh và đã hình thành nhiều nhánh như vi khuẩn học, nấm học, tảo học (algology) và virus học Phân chia các lĩnh vực còn được căn cứ vào hướng ứng dụng, nên ngày nay ta có y vi sinh vật học, thú y vi sinh vật học, vi sinh vật học công nghiệp và vi sinh vật học nông nghiệp; mỗi nhánh có đối tượng nghiên cứu riêng và đều đi sâu vào các nội dung cơ bản của vi sinh vật học, từ cấu trúc, sinh lý và sinh học phân tử đến ứng dụng thực tiễn, quản lý dịch tễ học và an toàn sinh học.
1 Sinh vật trong tự nhiên từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp mà vi sinh vật là một bộ phận Để tìm hiểu các quy luật về sự phát sinh, phát triển và tiến hoá của chúng, chúng ta sẽ nghiên cứu những đặc điểm cơ bản về hình thái, cáu tạo, sinh lý, sinh hoá… của các nhóm vi sinh vật thường gặp trong tự nhiên
2 Nghiên cứu vai trò to lớn về nhiều mặt của các nhóm vi sinh vật trong tự nhiên và trong thuỷ sản, tìm cách khai thác một cách đầy đủ nhất các tác động tích cực của vi sinh vật cũng như tìm cách ngăn chặn một cách hiệu quả nhất các tác động có hại của chúng
3 Trên cơ sở nghiên cứu các đặc điểm sinh thái học và sinh vật học của c_ác nhóm vi sinh vật, các nhà khoa học đã xây dựng cơ sở cho việc tìm kiếm các kỹ thuật nuôi trồng có lợi nhất đối với hoạt động vi sinh vật nhằm nâng cao không ngừng sản lượng và phẩm chất hàng hoá thuỷ sản.
L Ị CH S Ử PHÁT TRI Ể N
2.1 Những tri thức cảm tính trước khi phát hiện _ra vi sinh vật:
Trước khi nhận thức được sự có mặt của vi sinh vật trên Trái đất, tổ tiên chúng ta đã tích luỹ nhiều kinh nghiệm trong việc sử dụng vi sinh vật có lợi và diệt vi sinh vật có hại Vào thế kỉ thứ nhất trước công nguyên, trong quyển “ký thăng chi thư” của Trung Quốc đã ghi lại: muốn cho cây tốt phải bón phân tằm, không có phân tằm tinh thì dùng phân tằm lẫn tạp cũng được Cũng ở Trung Quốc, cách đây 4000 năm đã đề cập đến kỹ thuật nấu rượu và thấy rằng trong quá trình nấu rượu có sự tham gia của các loại mốc vàng.
Trong nông nghiệp người ta đã khống chế hoạt động của vi sinh vật để làm mục nát các chất hữu cơ như ủ phân, cầy lật, vun xới
Trong công nghiệp thực phẩm: người ta đã khống chế hoạt động của vi sinh vật để nấu rượu, làm đường, muối dưa, ướp muối, làm mứt
Trong y học cổ đại Trung Quốc, người ta đã khống chế hoạt động của vi sinh vật để chủng ngừa đậu mùa nhằm phòng căn bệnh này, một cống hiến to lớn cho nền y học Những tiến bộ ấy cho thấy sự nhạy bén của y học cổ đại trong nhận diện và kiểm soát tác nhân gây bệnh, từ đó đặt nền tảng cho các phương pháp phòng ngừa và điều trị sau này.
Những điều trên cho thấy con người đã nhận biết và khai thác có ý thức các tác dụng của vi sinh vật trong đời sống và sản xuất Qua các kinh nghiệm thực tiễn, các quy luật tác dụng của vi sinh vật được rút ra và áp dụng nhằm tối ưu hóa sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và cải thiện sức khỏe cộng đồng Việc ứng dụng vi sinh vật một cách có hệ thống mở ra nhiều cơ hội trong nông nghiệp, công nghiệp và y tế, cho thấy tiềm năng to lớn của vi sinh vật trong phát triển kinh tế và đời sống hàng ngày.
2.2 Giai đoạn hình thái học
Vào giữa thế kỷ XVII, khi chủ nghĩa tư bản bắt đầu phát triển mạnh, nhu cầu của ngành hàng hải đã thúc đẩy sự chú ý đến kỹ thuật quang học Trên nền tảng tiến bộ của quang học, kính hiển vi xuất hiện và mở ra thế giới của vi sinh vật Leeuwenhoek (1632–1723) là người đầu tiên chế tạo kính hiển vi có độ phóng đại lên tới 160 lần và lần đầu phát hiện sự tồn tại của thế giới vi sinh vật Ông quan sát nước ao tù, các dung dịch ngâm chất hữu cơ và bựa răng và nhận thấy ở đâu cũng có vô số những sinh vật tí hon Rất ngạc nhiên trước những gì mình quan sát được, ông thốt lên rằng trong bựa răng ở miệng tôi có rất nhiều sinh vật tí hon hoạt động, nhiều đến mức vượt quá cả dân số của vương quốc hợp nhất lúc bấy giờ Với quan sát và phát hiện của mình, năm 1674 được xem là một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử khoa học.
Vào năm 1695, Antonie van Leeuwenhoek cho xuất bản cuốn "Bí mật của giới tự nhiên", nơi ông ghi chép toàn bộ những quan sát về vi sinh vật mà mình đã tiến hành, mở ra một thế giới siêu nhỏ chưa từng được nhận thức và đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong lịch sử vi sinh học.
Trong khoảng 100 năm tiếp theo, dù đã phát hiện vi sinh vật trên Trái đất, các nhà khoa học vẫn chưa nắm được quy luật sống và vai trò của chúng trong chu trình vật chất Giai đoạn nghiên cứu này chủ yếu tập trung miêu tả hình thái và phân loại vi sinh vật một cách đơn giản, ít quan tâm đến cơ chế sinh học hay tác động của chúng đối với môi trường và hệ sinh thái.
2.3 Giai đoạn sinh lý học
Vào giữa thế kỷ 19, sự phát triển của nền công nghiệp tư bản chủ nghĩa cùng với đà tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của ngành vi sinh vật học Nhiều nhà khoa học đã tiến hành quan sát và nghiên cứu một số vi sinh vật gây bệnh, đồng thời đề xuất những phương pháp mới để nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật Những đóng góp xây dựng cho sự phát triển của vi sinh vật ở giai đoạn này tập trung chủ yếu vào các công trình nghiên cứu của nhà bác học người Pháp Louis Pasteur (1822–1895), người đã đặt nền móng cho nhiều khái niệm và kỹ thuật then chốt của vi sinh học hiện đại.
Louis Pasteur được coi là người khai sinh ra vi sinh vật học hiện đại, với các công trình có giá trị lý thuyết và thực tiễn rất lớn Những nghiên cứu đầu tiên của ông nhằm giải quyết vai trò của vi sinh vật trong quá trình lên men, và qua loạt thí nghiệm ông đã chứng minh lên men là kết quả hoạt động của một số vi sinh vật đặc biệt Ông nhận thấy quá trình chuyển nước nho thành rượu do tác dụng của nấm men, đồng thời tìm cách phòng ngừa sự hoá chua của rượu và xác định sự hoá chua của rượu thành dấm là do hoạt động của vi khuẩn Nghiên cứu của ông không chỉ ảnh hưởng tới kỹ thuật nấu rượu mà còn giải quyết một quá trình sinh lý quan trọng: quá trình hô hấp, và ông chỉ rõ lên men là một quá trình hô hấp hiếu khí.
Ông chuyển sang nghiên cứu các bệnh truyền nhiễm ở người và động vật, tập trung chủ yếu vào dại và tả Đồng thời, ông đề ra các phương pháp phòng ngừa và kiểm soát dịch bệnh, và chế ra các loại vắc-xin cho bại liệt, đậu mùa và thương hàn, góp phần nâng cao hiệu quả phòng chống dịch và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Bên cạnh đó, trên thế giới có nhiều nhà bác học có nhiều cống hiến to lớn cho công cuộc nghiên cứu vi sinh vật như:
Robekok (người đức): ông đã phát hiện ra nhiều phương pháp nghiên cứu vi sinh vật trong đó có phương pháp nuôi cấy và phân lập vi sinh vật
Metsnhicop (người nga): nghiên cứu sức đề kháng và thuyết miễn dịch
Vinogradxki: nghiên cứu những vi sinh vật làm tăng độ phì nhiêu của đất
Trong ngành thủy sản, Nikitinski (Nga) đã nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật vào chế biến thực phẩm, từ đó đề xuất các phương pháp bảo quản nhằm giữ gìn độ tươi ngon và chất lượng của cá Các phương pháp này giúp tối ưu quá trình chế biến, hạn chế vi khuẩn gây hại và kéo dài thời gian bảo quản, đồng thời đảm bảo an toàn thực phẩm Việc sử dụng vi sinh vật một cách có kiểm soát mở ra hướng đi mới cho ngành thủy sản, giúp nâng cao hiệu quả và giá trị của cá trên thị trường.
QUAN HỆ VỚI CÁC NGÀNH KHÁC
3.1 Quan hệ với ngành công nghiệp
Sản xuất rượu etylic, butyric
Chế biến nước mắm, mì chính, sữa chua, làm bánh mì, làm mứt
Chế biến thực phẩm, giữ gìn thực phẩm như ướp lạnh, ướp muối, sấy khô Áp dụng trong kỹ thuật thuộc da, ngâm gai thăm dò mỏ
Sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin, vacxin
3.2 Quan hệ với ngành nông nghiệp
Chế biến phân vi sinh vật
Chế biến thức ăn cho gia súc, cá
Vô cơ hoá các chất hữu cơ, chuyển hoá chất vô cơ khó tan thành dễ tan
3.3 Quan hệ với y học và thú y
Nghiên cứu một số vi sinh vật gây bệnh cho người và động vật giúp làm rõ đặc điểm, cơ chế gây bệnh và các dấu hiệu liên quan, từ đó nâng cao khả năng chẩn đoán bệnh và đề ra các biện pháp phòng trị phù hợp, đồng thời đẩy mạnh sản xuất nhiều loại thuốc kháng sinh phục vụ chăm sóc sức khỏe cộng đồng và động vật.
HÌNH THÁI, C Ấ U T Ạ O VI SINH V Ậ T
SIÊU VI KHU Ẩ N (VIRUS) - TH Ự C KHU Ẩ N TH Ể (BACTERIOPHAGE)
Ngoài ra vi sinh vật còn nghiên cứu tảo đơn bào và nguyên sinh động vật
1.2.2 Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên:
Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ và cấu trúc cơ thể tương đối đơn giản, nhưng chúng phát triển rất nhanh và có hoạt động trao đổi chất mạnh mẽ Chúng có khả năng phân giải hầu hết mọi loại chất trên Trái đất, kể cả những chất khó phân giải hoặc độc hại với các nhóm sinh vật khác Bên cạnh đó, vi sinh vật còn có khả năng tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ ngay ở điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường.
Vi sinh vật phân bố rộng khắp tự nhiên: đất, nước, không khí, trên cơ thể các sinh vật khác, và trên cả các loại lương thực, thực phẩm cũng như nhiều loại hàng hóa khác Chúng tồn tại và hoạt động trong một hệ sinh thái vô cùng đa dạng, thích nghi từ lạnh đến nóng, từ axit đến kiềm và từ hiếu khí đến yếm khí Nhờ sự phân bố rộng rãi và hoạt động mạnh mẽ, vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong vòng tuần hoàn vật chất trên Trái đất, tham gia vào các quá trình phân giải và chuyển hóa chất dinh dưỡng ở mọi hệ sinh thái.
Trong tự nhiên, vi sinh vật giữ vai trò chủ chốt trong chu trình vật chất và sự luân chuyển liên tục của các chất dinh dưỡng trong hệ sinh thái Nhờ hoạt động của chúng, các quá trình phân giải và tái sinh diễn ra khắp nơi, nuôi dưỡng sự sống và duy trì cân bằng sinh học trên Trái đất Nếu vi sinh vật mất hoặc hoạt động của chúng ngừng lại dù chỉ trong một thời gian ngắn, toàn bộ hệ sinh thái có thể bị gián đoạn và các hoạt động sống khác trên Trái đất có thể bị ngưng trệ.
Môn vi sinh vật là một nhánh khoa học của sinh học, chuyên nghiên cứu sự sinh trưởng và các chức năng của vi sinh vật trong điều kiện môi trường phù hợp Ngành học này tìm hiểu cách vi sinh vật phát triển, hoạt động sinh lý và tương tác của chúng với các yếu tố tự nhiên, nhằm hiểu rõ vai trò của chúng trong hệ sinh thái và ứng dụng thực tiễn Các nghiên cứu vi sinh vật đóng vai trò then chốt trong y học, công nghệ sinh học, nông nghiệp và bảo vệ môi trường, từ sản xuất kháng sinh và lên men đến xử lý nước thải và đảm bảo an toàn thực phẩm Việc nắm vững kiến thức về vi sinh vật giúp tối ưu hóa các quá trình sinh học và đóng góp cho sức khỏe cộng đồng, phát triển bền vững và đổi mới công nghệ.
Vi sinh vật học phát triển nhanh, mở ra nhiều lĩnh vực như vi khuẩn học, nấm học, tảo học và virus học; việc phân chia các lĩnh vực còn được mở rộng theo hướng ứng dụng nên hiện nay có y vi sinh vật học, thú y vi sinh vật học, vi sinh vật học công nghiệp và vi sinh vật học nông nghiệp Mỗi lĩnh vực có đối tượng nghiên cứu riêng và đòi hỏi đi sâu vào những nội dung cơ bản chung như phương pháp nghiên cứu vi sinh vật, hình thái và sinh lý học của chúng, vai trò của vi sinh vật trong y học, công nghiệp, nông nghiệp và môi trường, cũng như các ứng dụng thực tiễn và biện pháp kiểm soát.
1 Sinh vật trong tự nhiên từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp mà vi sinh vật là một bộ phận Để tìm hiểu các quy luật về sự phát sinh, phát triển và tiến hoá của chúng, chúng ta sẽ nghiên cứu những đặc điểm cơ bản về hình thái, cáu tạo, sinh lý, sinh hoá… của các nhóm vi sinh vật thường gặp trong tự nhiên
2 Nghiên cứu vai trò to lớn về nhiều mặt của các nhóm vi sinh vật trong tự nhiên và trong thuỷ sản, tìm cách khai thác một cách đầy đủ nhất các tác động tích cực của vi sinh vật cũng như tìm cách ngăn chặn một cách hiệu quả nhất các tác động có hại của chúng
3 Trên cơ sở nghiên cứu các đặc điểm sinh thái học và sinh vật học của c_ác nhóm vi sinh vật, các nhà khoa học đã xây dựng cơ sở cho việc tìm kiếm các kỹ thuật nuôi trồng có lợi nhất đối với hoạt động vi sinh vật nhằm nâng cao không ngừng sản lượng và phẩm chất hàng hoá thuỷ sản
2.1 Những tri thức cảm tính trước khi phát hiện _ra vi sinh vật:
Trước khi nhận thức được sự có mặt của vi sinh vật trên trái đất, tổ tiên chúng ta đã tích luỹ được nhiều kinh nghiệm trong việc sử dụng những vi sinh vật có lợi và tiêu diệt những vi sinh vật có hại Vào thế kỷ thứ nhất trước công nguyên, trong quyển “ký thăng chi thư” của trung quốc đã ghi lại: muốn cho cây tốt phải bón phân tằm, không có phân tằm tinh thì dùng phân tằm lẫn tạp cũng được Cũng ở trung quốc, cách đây 4000 năm đã đề cập đến kỹ thuât nấu rượu và thấy rằng trong quá trình nấu rượu có sự tham gia của các loại mốc vàng
Trong nông nghiệp người ta đã khống chế hoạt động của vi sinh vật để làm mục nát các chất hữu cơ như ủ phân, cầy lật, vun xới
Trong công nghiệp thực phẩm: người ta đã khống chế hoạt động của vi sinh vật để nấu rượu, làm đường, muối dưa, ướp muối, làm mứt
Trong y học: người ta đã khống chế hoạt động của vi sinh vật để chủng đậu đề phòng bệnh đậu mùa, đó là cống hiến to lớn của nền y học cổđại trung quốc
Những gì đã nêu cho thấy con người từ lâu đã nhận thức và tận dụng tác dụng của vi sinh vật trong nhiều mặt của đời sống và sản xuất Qua kinh nghiệm thực tế, ta đã nắm bắt và vận dụng có ý thức các quy luật tác dụng của vi sinh vật, từ đó phát triển các ứng dụng hữu ích và mang lại lợi ích thiết thực cho nông nghiệp, y tế, công nghiệp và bảo vệ môi trường.
2.2 Giai đoạn hình thái học
Vào giữa thế kỷ XVII, khi chủ nghĩa tư bản đang phát triển mạnh và ngành hàng hải đòi hỏi kỹ thuật tiên tiến, sự chú ý đến quang học được đẩy lên cao, từ đó nền tảng phát triển của kính hiển vi ra đời và mở ra thế giới vi sinh vật Leeuwenhoek (1632–1723) là người đầu tiên chế tạo kính hiển vi với khả năng phóng đại lên tới 160 lần và đã phát hiện ra sự tồn tại của vi sinh vật Quan sát nước ao tù, các dung dịch ngâm chất hữu cơ và cả bựa răng, ông nhận thấy ở đâu cũng có vô số sinh vật tí hon Rất ngạc nhiên trước những gì quan sát được, ông đã thốt lên: “tôi thấy trong bựa răng ở miệng tôi có rất nhiều sinh vật tí hon hoạt động, chúng nhiều hơn so với cả dân số của vương quốc hợp nhất lúc bấy giờ.” Những phát hiện này đánh dấu một bước ngoặt quan trọng, mở ra kỷ nguyên mới cho khoa học về sự sống.
Vào năm 1695, Leeuwenhoek đã xuất bản cuốn sách mang tựa đề 'Bí mật của giới tự nhiên' Trong tác phẩm này, ông ghi chép lại tất cả những quan sát của mình về vi sinh vật, mô tả các sinh vật siêu nhỏ và đặc điểm của chúng, từ đó mở ra nhận thức mới về thế giới vô hình quanh ta và đóng vai trò nền tảng cho sự phát triển của vi sinh học.
Trong suốt khoảng một thế kỉ tiếp theo, dù vi sinh vật đã được phát hiện trên Trái Đất, con người vẫn chưa nắm vững quy luật sống và vai trò của chúng trong tuần hoàn vật chất Nghiên cứu ở giai đoạn này chủ yếu tập trung miêu tả hình thái và phân loại vi sinh vật một cách đơn giản, ít đi sâu vào chức năng sinh học và tác động của chúng đối với các chu trình sinh học và địa cầu.
2.3 Giai đoạn sinh lý học
Vào giữa thế kỷ 19, cùng với sự phát triển của công nghiệp tư bản chủ nghĩa, các ngành khoa học kỹ thuật nói chung và vi sinh vật học nói riêng đã phát triển mạnh mẽ Nhiều nhà khoa học đã tiến hành quan sát và nghiên cứu về một số vi sinh vật gây bệnh, đề xuất những phương pháp mới để nghiên cứu vi khuẩn và vi sinh vật Những đóng góp cho sự phát triển của vi sinh vật ở giai đoạn này tập trung đáng kể vào các công trình nghiên cứu của Louis Pasteur, một bác sĩ người Pháp (1822–1895).
SINH TRƯỞ NG C Ủ A VI SINH V Ậ T
SINH TRƯỞ NG C Ủ A VI KHU Ẩ N
2.1 Sinh trưởng lí thuyết của vi sinh vật
Tốc độ sinh sản của vi khuẩn phụ thuộc vào một số yếu tố: nhiệt độ, ph, thức ăn,…
Nếu trong môi trường đầy đủ các yếu tố trên vi khuẩn sinh sản rất nhanh, trung bình cứ 25 phút mỗi tế bào phân chia một lần
Ví dụ: một loại vi khuẩn có kích thước 1-2 nếu 25 phút phân chia một lần thì chỉ sau:
5 giờ có thể sinh sản được 1204 cá thể
10 giờ có thể sinh sản được 262144 cá thể
15 giờ có thể sinh sản được 265275636 cá thể
20 giờ có thể sinh sản được 80 gam
40 giờ có thể sinh sản được 18881,6 tấn
Sau 3 ngày 3 đêm nặng tới 1,4.10 17 tấn
Ví dụ minh họa cho ta hiểu rõ cách thức tốc độ sinh sản của vi khuẩn phụ thuộc vào điều kiện môi trường đầy đủ yếu tố Tuy nhiên, trong môi trường nuôi cấy thực tế, các yếu tố này không luôn hiện diện đồng thời, nên khi gặp điều kiện khó khăn vi khuẩn có thể chết hàng loạt Song chỉ cần một vài tế bào sống sót, chúng có khả năng sinh sản và tạo ra khối lượng tế bào vi khuẩn lớn khi điều kiện môi trường trở nên thuận lợi Điều này cho thấy tính thích nghi và khả năng tăng trưởng nhanh của vi khuẩn trước sự thay đổi của môi trường.
Trong môi trường nuôi dưỡng đặc, di động và phân tán của vi khuẩn bị hạn chế Chúng tụ lại thành những khuẩn lạc nhỏ, được sinh ra từ một tế bào ban đầu Mỗi vi khuẩn khác nhau có thể sinh ra khuẩn lạc khác nhau, tạo nên sự đa dạng về hình thái khuẩn lạc Có nhiều dạng khuẩn lạc khác nhau phát sinh từ một tế bào khởi đầu.
Khuẩn lạc s (smooth – nhẵn nhụi) Đặc điểm: tròn, mép phẳng, mịn, trơn bóng, ướt Dạng khuẩn lạc này thường gặp ở vi khuẩn gây bệnh
Khuẩn lạc r (rough) và khuẩn lạc s (smooth) thể hiện sự biến đổi hình thái phụ thuộc vào điều kiện môi trường Đặc điểm của khuẩn lạc r là hình dạng không đều, sứt mẻ, gồ ghề và khô Khi điều kiện môi trường thay đổi, khuẩn lạc s có thể chuyển sang khuẩn lạc r và ngược lại, cho thấy sự linh hoạt về diện mạo của khuẩn lạc dưới tác động của môi trường.
2.2 Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy tĩnh
Qua nghiên cứu sự phát triển của vi khuẩn, người ta xác định được 4 giai đoạn:
Giai đoạn tiền phát của vi khuẩn là quá trình chúng làm quen với môi trường và bắt đầu thích nghi với các điều kiện xung quanh Trong giai đoạn này vi khuẩn tăng trưởng ở tốc độ thấp, thể tích tế bào dần tăng lên, tế bào dài ra và dày lên Thời gian của giai đoạn tiền phát phụ thuộc vào điều kiện môi trường và có thể kéo dài khoảng 10 đến 12 giờ.
Giai đoạn logarit là giai đoạn tế bào sinh trưởng và phát triển rất nhanh, tạo ra khối lượng tế bào lớn chỉ trong một thời gian ngắn Trong giai đoạn này, sự phân chia tế bào diễn ra liên tục với tốc độ tăng trưởng cao, và mức mất mát tế bào là rất nhỏ, giúp số lượng tế bào tăng theo cấp số nhân và đạt được mật độ tế bào phù hợp cho các ứng dụng nghiên cứu và phân tích.
- Giai đoạn cân bằng: số tế bào sinh ra và mất đi cân bằng nhau
- Giai đoạn suy vong: số vi khuẩn chết đi nhiều hơn số tế bào vi khuẩn sinh ra
Số tế bào vi khuẩn
Sơ đồ quá trình phát triển của vi khuẩn 1.2.3 Các nhân tốảnh hưởng tới sinh sản và phát triển của vi khuẩn
Chất dinh dưỡng là những chất chủ yếu rất cần thiết cho quá trình trao đổi chất; khi thiếu chúng, vi khuẩn không thể sinh trưởng và phát triển được Do đó, chất dinh dưỡng đóng vai trò quyết định sự sống còn của vi khuẩn.
- Độ ph: ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn, với một loài vi khuẩn thích ứng với một độ ph nhất định
Nhiệt độ là yếu tố sống còn quyết định sự sinh trưởng của vi khuẩn Mỗi loại vi khuẩn thích nghi với một ngưỡng nhiệt nhất định, và nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp so với mức ngưỡng này, vi khuẩn sẽ ngừng phát triển hoặc chết Do đó, xác định nhiệt độ tối ưu giúp dự báo sự tồn tại và hoạt động của vi khuẩn trong môi trường.
2 CÁC YẾU TỐMÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỜI SỐNG VI SINH VẬT
Vi sinh vật, cũng như các loài sinh vật khác, phụ thuộc vào các yếu tố ngoại cảnh phù hợp để duy trì sự sống và phát triển Vì vậy, đời sống của vi sinh vật có liên quan mật thiết với điều kiện môi trường xung quanh, từ nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng đến nguồn dinh dưỡng và sự ổn định của hệ sinh thái Hiểu được tác động của điều kiện ngoại cảnh giúp giải thích cách vi sinh vật thích nghi và vai trò của chúng trong các hệ sinh thái khác nhau.
Nếu điều kiện ngoại cảnh đầy đủ thì vi sinh vật sinh trưởng và phát triển tới mức cao nhất
Nếu điều kiện ngoại cảnh bất lợi thì vi sinh vật phải biến đổi để phù hợp với điều kiện sống mới
Những yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng tới đời sống vi sinh vật bao gồm:
Nhân tố vi sinh vật học
2.1 Ảnh hưởng của nhân tố vật lý
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật; mỗi loại vi sinh vật thích nghi với một mức nhiệt độ nhất định, và vì vậy người ta chia chúng thành ba nhóm chính Trong đó, vi sinh vật ưa lạnh là nhóm có khả năng sinh trưởng và hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp, với các đặc trưng sinh học giúp chúng tồn tại và thích nghi với điều kiện lạnh.
Nhiệt độ thích hợp từ 6-100c
Nhiệt độ thấp nhất –60c Đại diện là loại vi khuẩn sống ở bắc cực, tủ lạnh b Vi sinh vật ưa ấm
Nhiệt độ thích hợp từ 30-37c
Nhiệt độ thấp nhất 100c Đại diện là vi khuẩn gây bệnh, bọn sống ở suối nước nóng c Vi sinh vật ưa nóng
Nhiệt độ thích hợp từ 50-60c
Tóm lại: nhiệt độ cao hay thấp đều ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống vi sinh vật
Ở nhiệt độ thấp, vi sinh vật không bị tiêu diệt ngay mà hoạt động sinh học của chúng bị ức chế và chậm lại đáng kể Tuy nhiên, ở nhiệt độ cực kỳ thấp gây hiện tượng đóng băng và tan băng liên tục có thể dẫn tới chết vi sinh vật.
Ở nhiệt độ cao, vi sinh vật rất nhạy cảm với biến đổi nhiệt Nhiệt độ càng cao thì vi sinh vật chết càng nhanh vì nhiệt độ cao làm thể keo nguyên sinh chất đặc lại, làm cho tác dụng của men bị đình chỉ Từ đó hoạt động sống của vi sinh vật bị hạn chế và quá trình sinh trưởng bị ngưng trệ.
Nhờ nhiệt độ cao, vi sinh vật có thể bị tiêu diệt một cách hiệu quả Trong thực tế, nhiều phương pháp khử trùng bằng nhiệt độ cao đã được áp dụng ở các phòng thí nghiệm và bệnh viện để loại bỏ vi khuẩn, virus và nấm gây bệnh Các phương pháp này bao gồm tiệt trùng bằng hơi nước ở nhiệt độ và thời gian phù hợp, sấy và nung ở nhiệt độ cao, cũng như các chu trình làm sạch bằng nhiệt được kiểm soát chặt chẽ nhằm đảm bảo an toàn và đáp ứng các yêu cầu khử trùng.
+ Khử trùng bằng sức nóng khô:
Khử trùng bằng đốt hoặc nung đỏ bằng lửa là phương pháp phổ biến và nhanh chóng trong phòng thí nghiệm, thường được áp dụng để làm sạch các dụng cụ như đũa thủy tinh, que cấy, ống hút đầu ống nghiệm và nút bông trước khi tiến hành các thao tác tiếp theo.
Khử trùng bằng nhiệt khô, hay đun bằng không khí nóng, là phương pháp sử dụng sức nóng khô để khử trùng các dụng cụ kim loại, thủy tinh và các dụng cụ chịu nhiệt khác Những dụng cụ này được xếp vào tủ sấy và tăng nhiệt lên tới 170–180°C trong thời gian 1–2 giờ để đảm bảo vi sinh vật bị loại bỏ hoàn toàn.
+ khử trùng bằng sức nóng ướt