Tài liệu 07/10/2011LOG ON I DUNG CHƯƠNG IIi cương v VSV h cc i m chung c a vi sinh v t Gi i thi u m pptx

Đặc điểm chung của vi sinh vật Giới thiệu một số nhóm vi sinh vật chủ yếu Dinh dưỡng vi sinh vật Sự tăng trưởng của vi sinh vật trong môi trường Sự phân bố của VSV trong môi trường Mô

Trang 1

Đặc điểm chung của vi sinh vật

Giới thiệu một số nhóm vi sinh vật chủ yếu

Dinh dưỡng vi sinh vật

Sự tăng trưởng của vi sinh vật trong môi trường

Sự phân bố của VSV trong môi trường

Môi trường đất và sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường đất

Môi trường nước và sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường nước

Môi trường không khí và sự phân bố của vi sinh vật trong không khí

Đặc điểm chung của vi sinh vật

Kích thước nhỏ bé

Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh

Sinh trưởng và phát triển nhanh

Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị

Phân bố rộng, chủng loại nhiều

Có vai trò quan trọng đối với hệ sinh thái

Kích thước nhỏ bé

Trang 2

Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh

- Vi khuẩn lactic có thể phân hủy lượng đường lactose

nặng hơn 1000 – 10.000 lần khối lượng của chúng

Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh

E Colicứ khoảng 12 – 20 phút sẽ phân cắt 1 lần Nếu

lấy thời gian thế hệ (generation time) là 20 phút thì

mỗi giờ phân cắt 3 lần, 24 giờ phân cắt 72 lần, từ một

4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4711

tấn!)

Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị

VI SINH VẬT

Nhiệt độ khắc nghiệt như Nitơ lỏng Hydro lỏng

Nồng độmuối cao32% NaCl

Điều kiện pH: Acid (0,5),Kiềm (10,7)

Chịu được cường độ bức xạ cao (750.000 rad)

Chịu được

áp lực nước lớn (1103,4 atm)

Thiobacillus

Trang 3

Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị

Biến dị có lợi (Penicillium chrysogenum)

Biến dị có hại (Staphylococcus aureus)

Mutation

Penicillin (20 đơn vị/ml) 100.000 đơn vị/ml Penicillin

Sử dụng

Phân bố rộng, chủng loại nhiều

Vi sinh vật phân bố khắp mọi nơi trên trái đất

Chúng có mặt trên cơ thể người, động vật, thực vật, trong đất, trong nước, trong không khí, trên mọi đồ dùng, vật liệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt, nước ngầm cho đến nước biển

Trong đường ruột của người thường có không dưới 100 - 400 loài sinh vật khác nhau, chiếm tới 1/3 khối lượng khô của phân

Ở độ sâu 10.000 m của Đông Thái Bình Dương, nơi hoàn toàn tối tăm, lạnh lẽo và có áp suất rất cao người ta vẫn phát hiện thấy có khoảng 1 triệu - 10 tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn lưu huỳnh)

Vai trò của vi sinh vật đối với hệ sinh thái

- Vi khuẩn và vi nấm là sinh vật phân giải các chất hữu

cơ thành các chất vô cơ trong chu trình chuyển hoá vật

chất của hệ sinh thái

- Một số vi khuẩn, vi nấm cũng như một số động vật

nguyên sinh là những tác nhân gây nhiều bệnh cho cây

trồng, vật nuôi cũng như con người

- Một số vi khuẩn và vi nấm phá huỷ lương thực

thực phẩm, vật liệu xây dựng, kiến trúc, công

nghiệp, mỹ thuật

- Vi sinh vật mang lại lợi ích cho con người trong nhiều

lĩnh vực công nghệ chế biến thực phẩm, dược phẩm,

công nghệ sinh học và môi trường

Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu

Virus

Vi khuẩn

Vi nấm

Trang 4

Cấu trúc chung của virus

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của virus

Đặc điểm cấu trúc chung

- Bên trong cùng là vật chất di truyền

- Có một lõi nucleocapsid – chứa vật chất di truyền

- Bên ngoài được bao bọc bởi một vỏ protein

Cấu trúc virus

Đặc điểm cấu trúc chung

- Một số capsid có cấu trúc khối 20 mặt (icosahedral) –

là một khối đa diện với 20 mặt hình tam giác bằng

nhau và 12 đỉnh

- Một số có cấu trúc xoắn ốc (helical) với trụ protein

rỗng không cứng hay mềm

- Các virus phức tạp có capsid đối xứng Chúng có thể

có đuôi hay các cấu trúc khác hay có lớp vách bao

quanh …

Trang 5

Nucleic acid

- Thường có 4 kiểu vật chất di truyền: DNA sợi đơn,

DNA sợi đôi, RNA sợi đơn, RNA sợi đôi

- Hầu hết DNA virus là mạch đôi: thẳng và dạng vòng

- Hầu hết RNA virus là dạng thẳng, gồm 2 loại:

- Sợi (+): có trình tự giống với mRNA virus

- Sợi (-): có trình tự bổ sung với mRNA virus

Vỏ virus và enzyme

- Là lớp màng bên ngoài của virus

- Vỏ của virus chứa 2 thành phần:

Từ nhân tế bào chủ lipid và carbohydrate

Từ gene của virus spike gắn kết trên tế bào chủ (liên quan đến sự gắn lên tế bào chủ)

- Lớp vỏ mềm virus này có thể thay đổi hình dạng

- Đóng vai trò trong quá trình xâm nhập của virus vào

tế bào chủ

Trang 6

Ví dụ như việc dùng virus để chuyển các gen cần thiết

từ tế bào này sang tế bào khác, tạo nên các đặc tính ditruyền mong muốn

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của virus

Ý nghĩa thực tiễn

- Ứng dụng hiện tượng Interference để tạo vaccine

chống lại virus gây bệnh

- Thuốc trừ sâu sinh học từ virus (ví dụ như virus NPV

– nuclear polyhedrosis virus)

Interference

Là hiện tượng khi gây nhiễm một loại virus cho tế

bào thì việc gây nhiễm virus khác bị hạn chế

Hiện tượng này khong có tính đặc hiệu đối với virus

nhưng lại có tính đặc hiệu theo loài thuộc tế bào chủ

Ở tế bào vật chủ sau khi nhiễm virus sẽ sinh rainterferon ức chế quá trình tổng hợp RNA củavirus virus lạ không phát triển được

Cường độ phụ thuộc vào số lượng virus gây nhiễm

lần 1, thời gian gây nhiễm từ lần 1 đến lần 2

Trang 7

Vi khuẩn

Vi khuẩn chiếm đa số trong các vi sinh vật, có những mẫu đất

vi khuẩn chiếm tới 90%, bởi vậy nó đóng vai trò quyết định

trong các quá trình chuyển hoá vật chất

Vi khuẩn tham gia vào hầu hết các vòng tuần hoàn vật chất

trong đất và trong thiên nhiên Tuy vậy, rất nhiều vi khuẩn gây

bệnh cho người và động vật, thực vật, gây nên những tổn thất

nghiêm trọng về sức khoẻ con người cũng như sản xuất nông

nghiệp

Ngày nay với những thành tựu của khoa học hiện đại, người ta

đã tìm ra những biện pháp hạn chế tác hại do vi khuẩn gây ra,

ví dụ như việc chế vaccine phòng bệnh, sử dụng chất kháng

sinh v.v

Xạ khuẩn

Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong

đất, chúng tham gia vào các quá trình phân giải cáchợp chất hữu cơ trong đất như cellulose, tinh bộtv.v góp phần khép kín vòng tuần hoàn vật chấttrong tự nhiên Đặc tính này còn được ứng dụng trongquá trình chế biến phân huỷ rác v.v

Nhiều xạ khuẩn có khả năng sinh chất kháng sinh.

Đặc điểm này được sử dụng trong nghiên cứu sảnxuất các chất kháng sinh dùng trong y học, nôngnghiệp và bảo quản thực phẩm

Vi nấm

Nấm men

Nấm men là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong thiên

nhiên, nó tham gia vào các quá trình chuyển hoá vật chất, phân

huỷ chất hữu cơ trong đất.

Hoạt tính sinh lý của nhiều loài nấm men được ứng dụng trong

công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp và các ngành khác Đặc

biệt trong quá trình sản xuất các loại rượu, cồn, nước giải khát

lên men, làm thức ăn gia súc

Ngoài hoạt tính sinh lý, bản thân tế bào nấm men có rất nhiều

loại vitamin và các acid amin, đặc biệt là acid amin không thay

thế.

Đặc tính này được dùng để chế tạo thức ăn gia súc từ nấm

men, thậm chí thức ăn dùng cho người cũng có thể chế tạo từ

tự nhiên.

Khả năng chuyển hoá vật chất của chúng được ứng dụng trong nhiều ngành, đặc biệt là chế biến thực phẩm (làm rượu, làm tương, nước chấm v.v ).

Mặt khác, có nhiều loại nấm mốc mọc trên các nguyên, vật liệu, đồ dùng, thực phẩm phá hỏng hoặc làm giảm chất lượng của chúng Một số loài còn gây bệnh cho người, động vật thực vật (bệnh lang ben, vẩy nến ở người, nấm rỉ sắt ở thực vật v.v ).

Trang 8

Dinh dưỡng vi sinh vật

1 Yêu cầu dinh dưỡng chung

2 Các yếu tố tăng trưởng

3 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật

4 Phân lập VSV thuần khiết

Yêu cầu dinh dưỡng chung C

OHNSPKCa

- Là một cofactor

- Tạo phức với ATP

- Ổn định ribosome

- Ổn định màng tế bào

Thành phần:

- Cytochrome

- Cofactor

- Protein v/c electron

Mn Zn Co Mo Cu Ni

Yêu cầu dinh dưỡng chung

Thành phần

vi lượng

- Cấu trúc của enzyme và cofactor

- Giúp xt cho các phản ứng

- Duy trì cấu trúc protein

Chức năng

Trang 9

Zn2+ hiện diện ở vị trí hoạt động của một số

enzyme; điều hòacác tiểu đơn vị xúc tác của aspartate

carbamoyl transferase ở E Coli

Mn2+ giúp enzyme thực hiện phản ứng chuyển

nhóm phosphat

Mo2+ quá trình cố định đạm

Co thành phần của vitamin B12

Yêu cầu dinh dưỡng chung

Yếu tố tăng trưởng

Amino acid

Purine và pyrimidine

Vitamin

Yếu tố tăng trưởng

Vitamin:

- Là những phân tử hữu cơ cấu trúc nên tất cả hoặc một

phần các enzyme hay cofactor

- Cần số lượng nhỏ để duy trì sự tăng trưởng

Trang 10

Môi trường nuôi cấy VSV

Gồm có 2 loại:

- Môi trường xác định

- Môi trường phức hợp

Môi trường đơn giản

Là môi trường chứa các thành phần xác định

Môi trường này được sử dụng rộng rãi trong nuôi cấy

Trang 11

Các loại môi trường

Môi trường cơ bản

Môi trường phân lập

Môi trường khẳng định

Phân lập chủng thuần

Phương pháp cấy trải và cấy ria

Phương pháp đổ đĩa

Hình thái và sự tăng trưởng của khuẩn lạc

Phương pháp cấy trang Phương pháp cấy ria

Trang 12

Phương pháp đổ đĩa Hình thái và sự tăng trưởng của VSV

Dạng điểm Dạng vòng Dạng sợi Dạng bất định Dạng rễ Dạng trục quay

Dạng phẳng Dạng nổi Dạng lồi Dạng hình gối Dạng bướu

Hình dáng

Hình chiếu

Rìa Rìa phẳng Rìa lượn sóng Rìa phân thùy Rìa mòn Rìa dạng sợi Rìa xoăn

Khó khăn trong phân lập

VSV quan tâm trong mẫu quá ít

Khó khăn trong phân lập

VSV quan tâm trong mẫu quá nhiều

Trang 13

Phương

pháp pha

loãng

mẫu

Sự tăng trưởng của VSV trong môi trường

1 Đường cong tăng trưởng

2 Xác định sự tăng trưởng của VSV

3 Ảnh hưởng của môi trường đến tăng trưởng

Đường cong tăng trưởng

Trang 14

Nguyên nhân

Các tế bào già, mất ATP, các cofactor quan trọng và

ribosome

Môi trường khác nhau

VSV bị tổn thương và cần thời gian phục hồi

Phase lag

Yếu tố ảnh hưởng

Phase lag

Phase lag dài Phase lag ngắn

- Cấy từ tế bào già

- Từ các chủng bảo quản lạnh

- Cấy sang môi trường khác loại

- Cấy từ tế bào đang ở phase log

- Cấy sang môi trường cùng loại

Phase log

- Giai đoạn này VSV bắt đầu tăng trưởng về số lượng

- Mức độ phân chia cao nhất của VSV tùy thuộc vào

khả năng di truyền, nguồn gốc của môi trường và

điều kiện cho chúng phát triển

Phase ổn định

- Xảy ra khi mật độ tế bào đạt 109/ml

- Trong phase ổn định, tổng số lượng tế bào VSV đượcduy trì là một hằng số

- Kích cỡ dựa vào sự phù hợp dinh dưỡng, chủng visinh vật và một sô nhân tố khác

Trang 15

Định lượng sự tăng trưởng của VSV

1 Định lượng số lượng tế bào

2 Định lượng sinh khối tế bào

Sự tăng trưởng của VSV trong môi trường

Trang 16

Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

- Nước ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu

- Một số VSV có thể chịu đựng được trong điều kiện

thế nước thấp VSV chịu mặn

- VSV ưa mặn sống trong điều kiện ưu trương với

nồng độ muối cao (Halobacterium)

Trang 17

VSV siêu chịu nhiệt: có thể lên đến 1000C như

Pyrococcus abyssi và Pyrodictium occultum

Trang 18

Môi trường nước và sự phân bố của vi sinh vật trong

môi trường nước

Môi trường không khí và sự phân bố của vi sinh vật

trong môi trường không khí

Môi trường đất và sự phân bố của VSV

trong môi trường đất

Đất là một môi trường thích hợp nhất đối với vi sinh

vật, vì trong đất có một lượng lớn các chất hữu cơ

Đó là nguồn thức ăn cho các nhóm vi sinh vật dị

dưỡng Các chất vô cơ có trong đất cũng là nguồn

dinh dưỡng cho các nhóm vi sinh vật tự dưỡng

Các chất dinh dưỡng không những tập trung nhiều ở

tầng đất mặt mà còn phân tán xuống các tầng đất sâu

ở các tầng đất khác nhau, sự phân bố vi sinh vậtkhác nhau phụ thuộc và hàm lượng các chất dinhdưỡng

Mức độ thoáng khí của đất cũng ảnh hưởng đến sự

phân bố của vi sinh vật

Độ ẩm và nhiệt độ trong đất cũng ảnh hưởng đến sự

phát triển của vi sinh vật đất Đất vùng nhiệt đớithường có độ ẩm 70 - 80% và nhiệt độ 200C – 300C

Đó là nhiệt độ và độ ẩm thích hợp với đa số vi sinhvật

Trang 19

Sự phân bố của VSV trong môi trường đất

Trong đất là nơi tồn tại rất nhiều vi sinh vật so với các

môi trường khác Sự phân bố của vi sinh vật đất còn

gọi là khu hệ vi sinh đất

Các nhóm vi sinh vật chính cư trú trong đất bao gồm:

vi khuẩn, vi nấm, xạ khuẩn, virus, tảo, nguyên sinh

động vật Trong đó vi khuẩn là nhóm chiếm nhiều

nhất về số lượng

Vi khuẩn chiếm 90%, xạ khuẩn 8%, vi nấm 1%, tảo

và nguyên sinh động vật 1%

Phân bố theo chiều sâu

Tập trung ở nhiều tầng canh tác Số lượng vi sinh vật

giảm dần theo tầng đất, càng xuống sâu càng ít visinh vật

Thành phần vi sinh vật cũng thay đổi theo tầng đất.

Vi khuẩn kỵ khí bắt buộc

Phân bố theo các loại đất

Đất trồng lúa

trạng ngậpnước độthông khí,chế độ nhiệt,chất dinhdưỡng

Quá trình oxy hóa chỉ ở tầng mặt (0 – 3 cm)

Vi khuẩn kỵ khí phát triển mạnh như vi khuẩn amon hóa, vi khuẩn phản nitrate

Phân bố theo các loại đất

Đất trồng hoa màu

Tình trạngthông thoángcao khôngkhí lưu thôngtốt, chế độnhiệt, chấtdinh dưỡngcao

Quá trình oxy hóa xảy ra mạnh VK hiếu khí phát triển tốt

Vi khuẩn kỵ khí phát triển yếu

Trang 20

Phân bố theo cây trồng

Vi sinh vật phát triển mạnh hơn ở vùng rễ vì:

Cung cấp lượng lớn chất hữu cơ

Làm đất thoáng khí, giữ được độ ẩm

Mối quan hệ giữa các nhóm VSV trong đất

Quan hệ ký sinh là hiện tượng vi sinh vật này sống ký

sinh trên vi sinh vật khác, hoàn toàn ăn bám và gây

hại cho vật chủ

Quan hệ cộng sinh

Là quan hệ hai bên cùng có lợi, bên này không thể

thiếu bên kia trong quá trình sinh sống

Trang 21

Quan hệ hỗ sinh

Là quan hệ hai bên cùng có lợi nhưng không nhất

thiết phải có nhau mới sống được như quan hệ cộng

Quan hệ kháng sinh

Quan hệ kháng sinh là mối quan hệ đối kháng lẫn

nhau giữa hai nhóm vi sinh vật Loại này thường tiêu diệt loại kia hoặc hạn chế quá trình sống của nó

Mối quan hệ giữa đất, VSV, thực vật

Các chất kết dính gọi là mùn hoạt tính tích lũy chấthữu cơ và là nhân tố tạo nên kết cấu đất

Trang 22

Quan hệ giữa đất và VSV đất

Tác động của phân bón đến VSV đất

Tác động của chế độ nước đối với VSV đất

Tác động của chế độ canh tác đối với VSV

Quan hệ giữa thực vật và VSV đất

Môi trường nước và sự phân bố của VSV

Vi sinh vật có mặt ở khắp nơi trong các nguồn nước.

Sự phân bố của chúng hoàn toàn không đồng nhất và

rất khác nhau tuỳ thuộc vào đặc trưng của từng loại

môi trường

Các yếu tố môi trường quan trọng quyết định sự phân

bố của vi sinh vật là độ mặn, chất hữu cơ, pH, nhiệt

độvà ánh sáng

Môi trường nước ngọt

Hệ VSV từ đất với tỷ lệ khác biệt

Nước ngầm và nước suối thường nghèo vi sinh vật

nhất do ở những nơi này nghèo chất dinh dưỡng

Trang 23

Ởao, hồ, sông

Ởnơi có nước thải xả vào

Môi trường không khí và sự phân bố VSV

Sự phân bố của vi sinh vật trong không khí cũng khác

nhau tuỳ từng vùng

Nguồn gốc của những vi sinh vật này là từ đất, từ

nước, từ con người, động vật, thực vật, theo gió, theo

bụi phát tán đi khắp nơi trong không khí

Tiêu đề	Đại cương về vi sinh vật học môi trường
Chuyên ngành	Vi sinh vật học
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2011

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	3,05 MB