Bộ sưu tập đề thi thử THPT Quốc gia năm 2016 môn Toán

Khái niệm : Sinh lý học của vi khuẩn là khoa học về sự dinh dưỡng, sinh trưởng và các chức năng sống khác của vi khuẩn.. Nội dung cụ thể: + Nghiên cứu thành phần hoá học + Quy luật và cơ

Chương 2 Sinh lý học của vi sinh vật

Lời cảm ơn

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS Nguyễn Bá Hiên, Trưởng bộ môn Vi sinh vật –

Truyền nhiễm, Khoa Thú y, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã dày công biên soạn bộ bài giảng này!

I Khái niệm :

Sinh lý học của vi khuẩn là khoa học về sự dinh dưỡng, sinh trưởng và các chức năng sống khác của vi khuẩn

Nội dung cụ thể:

+ Nghiên cứu thành phần hoá học

+ Quy luật và cơ chế của :

- Sự dinh dưỡng

- Hô hấp

- Sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn

II Thành phần hoá học của tế bào VSV

Chủ yếu là nước và một phần vật chất khô.

1 Nước:

Chiếm 70 - 80% trọng lượng tế bào, tồn tại ở hai dạng:

+ Nước kết hợp :

- Tham gia vào thành phần chất keo của NSC tế bào

- Tạo môi trường thích hợp cho phản ứng sinh học nôi bào

- Nước liên kết rất khó tách ra

- Mất nước liên kết  cấu trúc tế bào bị phá huỷ, tế bào chết.

+ Nước tự do:

- Là dung môi cho các chất vô cơ, hữu cơ hoà tan

- Tham gia vào các phản ứng thủy phân trong tế bào.

- Nguồn cung cấp ion H+ , OH –

- Dễ bay hơi khi sấy khô, mất nước tự do khô tế bào, TĐC bị ảnh hưởng sâu sắc

2 Chất khô

Chất khô trong tế bào chiếm từ 15- 25% trọng lượng tế bào

gồm: Chất hữu cơ và chất khoáng

+ Chất hữu cơ :

Các chất hữu cơ chiếm 85 % vật chất khô, gồm có:

Chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số chất hữu cơ :50 - 80% trọng lượng khô

tế bào

Protein của nấm men : 40 – 60 % Protein của nấm mốc : 15 – 40 % Protein của vi khuẩn : 60 – 80 % Protein của tảo hiển vi: 40 – 50 % Protit gồm 2 loại:

Là những protein đơn giản như albumin, globulin đó là các chất

dự trữ.

Protit phức tạp ( proteit) có vai trò sinh học quan trọng trong tế bào như Nucleoprotein, lipoprotein , glucoprotein…

+ Gluxit:

- Chiếm tỷ lệ tương đối cao trong tế bào

- Hàm lượng gluxit thay đổi tuỳ loại VSV:

Vi khuẩn : 10 – 30 % trọng lượng khô

Nấm men : 27 – 63 %

Nấm mốc : 40 - 60 %

- Tồn tại ở hai dạng: đơn giản (ozơ) và phức tạp (ozit)

Đóng vai trò quan trọng trong tế bào:

Tham gia cấu trúc tế bào (màng, giáp mô, axít Nucleic ) Là nguyên liệu chủ yếu cho hô hấp của tế bào

Thức ăn dự trữ của tế bào

+ Lipit:

- Lipit chỉ chiếm số lượng ít :3 – 7 % trọng lượng khô

Ơ nấm men, mốc lượng lipit có thể có tới 40 %

Ơ vi khuẩn chỉ có 1 – 3% Riêng VK lao, lipit trong tế bào

có tới 45 %

- Lipit tồn tại ở 2 dạng

.Dạng đơn giản là các hạt mỡ dự trữ

.Dạng phức tạp là lipoprotein, phospholipit

- Tham gia cấu trúc màng NSC, màng tế bào,

- Là nguồn nguyên liệu năng lượng

.Sắc tố:

- Sắc tố có nhiều loại, khác nhau về màu sắc: đỏ, xanh, đen, vàng, tím, …và khác cả về tính chất lý học, hoá học

- Sắc tố chứa chủ yếu trong dịch bào làm cho VSV có màu sắc Một số VSV sắc tố ở dạng hạt nằm rải rác trong NSC, một số VSV khác sắc tố tiết ra ngoài môi trường

- Chức năng:

VSV tự dưỡng thu năng lượng mặt trời

Tránh tác động của tia tử ngoại ( VSV hoại sinh)

Một số sắc tố có khả năng kháng khuẩn

Một số chất hữu cơ khác:

- Các axit hữu cơ: axit oxalic, xitric…

- Muối của axit hữu cơ

- Vitamin : tiền vitamin A, vitamin B, C, K, PP…

Trong tế bào VSV, phần lớn các loại coenzym là vitamin hoặc dẫn xuất của vitamin

Vitamin được hấp thu từ môi trường hoặc do VSV tổng hợp

ra từ các hợp chất hữu cơ khác

Vitamin cần thiết cho VSV phát triển, một số VSV muốn phát triển bình thường phải được cung cấp 1 hoặc nhiều loại vitamin

Chất khoáng:

- Chiếm số lượng ít trong tế bào VSV( 15 % vật chất khô),

- Chúng có trong thành phần của các hợp chất hữu cơ phức tạp: proteit, vitamin, enzym…

- Giữ vai trò quan trọng trong hoạt động sống của tế bào

Giữ áp suất thẩm thấu nội bào ở mức bình thường

- Lượng chất khoáng thay đổi tuỳ loại VSV, tuỳ giai đoạn và điều kiện phát triển

- Chất khoáng được chia làm hai loại:

+ Nguyên tố đa lượng:

+ Nguyên tố vi lượng:

III Dinh dưỡng của vi sinh vật

1 Khái niệm:

+ Chất dinh dưỡng:

Là những chất được VSV hấp thu từ môi trường xung quanh

và được sử dụng cho quá trình trao đổi chất của tế bào

Ví dụ:

Axit amin Các loại đường đơn N2 , CO2 , NH3 , …

+ Quá trình dinh dưỡng:

Là quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng từ môi trường vào tế bào VSV

2 Nhu cầu thức ăn của VSV

Ví dụ:

Vi khuẩn cần lượng thức ăn bằng trọng lượng cơ thể của chúng Bởi vì :

Cần thức ăn cho việc kiến tạo Cung cấp năng lượng cho quá trình sống Cần thức ăn cho quá trình sinh sản

( VK sinh sản rất nhanh

20 - 30 phút sinh sản một lần và theo cấp số nhân

1 tế bào/ 24 giờ  47.146,9 x 106 tế bào)

Nhu cầu về thức ăn cuả VSV có thể chia làm 3 loại:

+ Thức ăn cung cấp năng lượng:

cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của VSV như:

gluxit, lipit, protein , NH3 …

+ Thức ăn kiến tạo:

sau khi hấp thụ được tiêu hoá, chế biến lại thành nguyên liệu tham gia xây dựng cấu trúc tế bào như: gluxit, lipit, protein , N2 ,CO2 …

• + Thức ăn đặc biệt:

• Là những chất cần thiết đối với hoạt động sống của VSV mà một loài nào đó không thể tự tổng hợp được

• Ví dụ :

• - Axit amin không thay thế

• - Vitamin Vikhuẩn Streptococcus cần B1

3 Các kiểu dinh dưỡng của VSV

Thành phần cơ bản cấu tạo lên tế bào VSV gồm 4 nguyên tố chính :C, H,

O, N

Các bon chiếm > 50 % vật chất khô của VSV

Là yếu tố rất quan trọng trong các hợp chất có mặt trong tế bào

Trong tự nhiên cac bon tồn tại ở 2 dạng

- Hợp chất cac bon vô cơ : CO2 , muối cacbonát

- Hợp chất cac bon hữu cơ: gluxit, lipit, protein

Tuỳ thuộc khả năng sử dụng nguồn các bon, người ta chia VSV

làm 2 nhóm

VSV tự dưỡng các bon:

Là các VSV có thể sử dụng nguồn cacbon vô cơ như CO2 và muối cacbonat

Dựa vào nguồn cung cấp năng lượng, người ta chia kiểu tự dưỡng

cacbon làm 2 loại:

- VSV tự dưỡng C quang năng:

có sắc tố quang hợp (Bacterioclorophil)

Có khả năng chuyển hoá trực tiếp năng lượng của ánh sáng mặt trời thành năng lượng hoá học tích luỹ lại trong ATP

Sử dụng năng lượng này để chuyển cacbon vô cơ thành cacbon hữu cơ cần thiết cho cơ thể.

Ví dụ:

Quá trình quang hợp của VK lưu huỳnh màu lục (Green sunfua bacteria):

ánh sáng mặt trời Lục tố vi khuẩn

CO 2 + 2H 2 S (C 6 H 12 O 6 ) + H 2 O + 2S

Tương tự cây

xanh:

CO 2 + 2H 2 O (C 6 H 12 O 6 ) +

O 2

Ánh sáng mặt trời

Diệp lục

Như vậy cả hai phản ứng đều sử dụng quang năng để tạo thành các hợp chất cacbon hữu cơ từ CO2 và một chất khác.

Điều khác nhau cơ bản ở đây là:

Vi khuẩn lưu huỳnh thu H từ H2S, giải phóng S.

Cây xanh thu H từ H2O giải phóng O2.

1 6

Do đó công thức tổng quát của quá trình quang hợp là:

ánh sáng Sắc tố quang hợp

CO 2 + 2H 2 A (C 6 H 12 O 6 ) + H 2 O + 2A

Trong đó A là một chất vô cơ.

-VSV tự dưỡng C hoá năng :

Là nhóm VSV sử dụng năng lượng của các phản ứng oxy hoá để chuyển nguồn C vô cơ thành chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể

Ví dụ:

Vi khuẩn Nitrocomonas sử dụng năng lượng của phản ứng oxy hoá NH3.

2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O 158 calo

CO2 + 4H + (C6H12O6) +

H2O

O2 4H +

1 6

1 6

Vi khuẩn lưu huỳnh (Green sunfua bacteria) cũng có kiểu hoá năng:

Từ đó vi khuẩn khử CO2 trong không khí:

Từ các phản ứng trên có thể rút ra công thức tổng quát dạng dinh dưỡng hoá năng như sau:

O2 4H +

calo

H2O

Q

1 6

1 6

Như vậy ở nhóm VSV tự dưỡng C hoá năng, để đồng hoá C phải gồm 2 bước:

+ Bước 1: Oxy hoá hợp chất vô cơ để giải phóng W + Bước 2: Nhờ có W chuyển C vô cơ > C hữu cơ

Ơ VSV 2 quá trình này diễn ra song hành

VSV tự dưỡng C hoá năng có chuyên tính cao

Ví dụ:

Vi khuẩn Nitrocomonas chỉ oxy hoá NH3.

+ Vi sinh vật dị dưỡng cacbon:

- Là những VSV chỉ có thể sử dụng C ở dạng hợp chất hữu cơ sẵn

có trong môi trường làm nguồn dinh dưỡng xây dựng cơ thể và cung cấp W cho hoạt động sống của VSV.

• Dựa vào nguồn cung cấp các hợp chất hữu cơ,nhóm VSV này

chia làm 2 loại:

+ VSV ký sinh:

Là loại VSV sử dụng nguồn C từ các hợp chất hữu cơ có sẵn trên cơ thể vật chủ

+VSV hoại sinh:

Là các VSV chỉ sử dụng nguồn C từ những hợp chất hữu cơ

có ở các xác chết động, thực vật