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

Ảnh hưởng của yếu tố ngoại cảnh đến vi sinh vật - VSV cũng như mọi sinhvật khác đều tuân theo qui luật: Cơ thể và môi trường là một khối thống nhất - Sự sinh trưởng và phát triển của VSV

CHƯƠNG 4

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ NGOẠI CẢNH ĐẾN VSV VÀ SỰ PHÂN BỐ CỦA VSV

TRONG TỰ NHIÊN

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 Ảnh hưởng của yếu tố ngoại cảnh đến vi sinh vật

- VSV cũng như mọi sinhvật khác đều tuân theo qui luật: Cơ thể và môi trường là một khối thống nhất

- Sự sinh trưởng và phát triển của VSV chịu ảnh hưởng rất lớn của các yếu tố ngoại cảnh

Nếu thuận lợi  đẩy mạnh VSV sinh trưởng

Nếu bất lợi  ức chế sinh trưởng và tiêu diệt sự sống của VSV

- Các yếu tố ngoại cảnh tác động đến VSV gồm có 3 loại

Yếu tố lý học Yếu tố hoá học Yếu tố sinh vật học

1 Ảnh hưởng của yếu tố vật lý:

a Độ ẩm:

Mọi hoạt động sống của VSV đều liên quan đến nước

Trong tế bào VSV, nước chiếm tỷ lệ cao: 80 - 90%

Ví dụ: Nấm men nước có 73 - 82%

Vi khuẩn 75 - 85%

Nấm mốc 84 - 90%

Thiếu nước VSV khó có thể tồn tại.

Ở trạng thái khô sinh trưởng của VSV bi ức chế

Sức đề kháng của VSV với trạng thái khô phụ thuộc vào :

- Nguồn gốc của VSV: VSV trong không khí >VSV đất > VSV nước

- Loại VSV: Xạ khuẩn > vi khuẩn > nấm mốc

- Trạng thái tế bào: Nha bào > vi khuẩn

Mỗi loài VSV có độ ẩm tối thiểu:mốc 15%,vi khuẩn 20 - 30%

.Ứng dụng: Bảo quản nông sản, nguyên liệu: phơi, sấy khô.

Trong phòng bệnh cho gia súc, giữ chuồng trại khô ráo

b Nhiệt độ:

- Hoạt động sống của VSV gắn liền với các phản ứng hoá học

Các phản ứng này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ

- Phạm vi nhiệt độ để VSV có thể tồn tại là từ 00C - 900C

- Mỗi loại VSV có một khoảng nhiệt độ cho hoạt động sống của

nó gọi là giới hạn nhiệt độ sinh trưởng

+ + +

T0 Cực tiểu T0 Thích hợp T0 Cực đại

Ví dụ: VK nhiệt thán sinh trưởng được từ 120C - 420C

Nhiệt độ thích hợp 370C

- Các nhóm VSV khác nhau, giới hạn nhiệt độ sinh trưởng khác nhau

Dựa vào mối quan hệ của VSV với nhiệt độ chia VSV làm 4 nhóm:

- Vi sinh vật ưa lạnh: Sinh trưởng ở nhiệt độ 00C - 300 C

Nhiệt độ thích hợp 200C Nhóm VSV này sống ở hồ sâu, đáy biển, suối nước lạnh, vùng địa cực, hoặc trong phòng lạnh bảo quản thực phẩm

- Vi sinh vật ưa ấm: Sinh trưởng ở nhiệt độ 200C - 400C

Nhiệt độ thích hợp 370C Chiếm đại đa số các VSV, nhóm này chủ yếu sống hoại sinh và

những VSV ký sinh gây bệnh cho người, động vật

- Vi sinh vật ưa nóng: Sinh trưởng ở nhiệt độ 350 C - 800 C

Nhiệt độ thích hợp 500 C - 600 C Nhóm VSV này chủ yếu là xạ khuẩn, vi khuẩn có nha bào

Thường gặp ở bãi rác, đống phân ủ, suối nước nóng, sa mạc

- Vi sinh vật chịu nhiệt :

Sinh trưởng được trên nhiệt độ sôi của nước.

Ví dụ: Vi khuẩn Pyrodictium occultum

sinh trưởng ở 80-1050C Nếu nhiệt độ nằm ngoài giới hạn nhiệt độ sinh trưởng sẽ ảnh hưởng đến VSV

+ ảnh hưởng của nhiệt độ thấp:

- Nhiệt độ thấp sinh trưởng và phát triển của VSV bị ức chế

- Hoạt động sinh lý giảm, VSV chuyển sang trạng thái ngủ tiềm sinh

- Cơ chế:

Ơ nhiệt độ thấp, nước tự do trong tế bào VSV bị đóng băng

thành những tinh thể nhỏ li ti

Nên không phá vỡ màng tế bào,VSV sống cầm chừng

Nếu loại bỏ yếu tố nhiệt độ thấp  VSV hoạt động trở lại

- Sức đề kháng của VSV với nhiệt độ thấp phụ thuộc vào:

Loại hình vi sinh vật Trạng thái sinh lý của vi sinh vật (non hay già) Thành phần môi trường

ứng dụng:

Sử dụng nhiệt độ thấp để bảo quản giống VSV, thức ăn, nguyên vật liệu + Bảo quản giống VSV:

- Với vi khuẩn, nấm men, nấm mốc thường giữ ở 2 - 8 0 C

- Với virus giữ ở nhiệt độ âm ( - 86 0 C)

- Phương pháp đông khô

Làm lạnh huyễn dịch VSV nhanh xuống nhiệt -70 0 C

Rồi nâng nhiệt độ trong điều kiện chân không sẽ làm các tinh thể

băng thăng hoa, tế bào tách khỏi nước mà không tiếp xúc với không khí sẽ tồn tại lâu mà không bị chết

Phương pháp này dùng để bảo quản giống VSV, vacxin

- Bảo quản VSV trong nitơ lỏng có nhiệt độ -190 0 C.

+ Bảo quản thức ăn, nguyên vật liệu:

Ví dụ: Rau, hoa quả 4 0 C - 8 0 C

ảnh hưởng của nhiệt độ cao:

- Nhiệt độ cao sẽ gây hại cho VSV

- Làm biến tính protein, enzym bất hoạt  TĐC bị đình chỉ

- Hầu hết VSV ở thể dinh dưỡng bị bất hoạt ở 650C/30 phút

- Tác động của nhiệt độ cao với VSV có quan hệ với các yếu tố khác như: thời gian tác động, sức chịu nhiệt của VSV, lượng nước trong tế bào

Đây là cơ sở cho việc xác định biện pháp khử trùng bằng nhiệt

Ví dụ:

Hấp Pasteur chậm: 630 C/ 30 phút

Hấp hơi nước cao áp: 1200 C/ 15 - 30 phút

Sấy khô : 1800 C/ 30 phút

c Không khí:

- Oxy là chất có vai trò quan trọng trong sinh trưởng của VSV

- Oxy cần cho một số nhóm VSV nhưng lại gây độc cho một số nhóm khác

- Xét trên cơ sở thích ứng với oxy,VSV chia làm 3 nhóm:

+ VSV hiếu khí

+ VSV kỵ khí

Vi khuẩn hiếu khí, có enzim catalaza, peroxydaza phân huỷ H2O2

Vi khuẩn yếm khí không có 2 enzim này nên nếu có oxy, lập tức H2O2 được tạo thành và giết chết chúng.

+ VSV tuỳ tiện:

d Tia bức xạ

- Các tia sáng có bước sóng <10000 A0, khi VSV hấp phụ sẽ gây những biến đổi hoá học làm tổn thương

VSV

- Đó là

ánh sáng mặt trời,

Tia tử ngoại (UV= Utralviolet)

Tia phóng xạ

Tia X

- Năng lượng của tia tỷ lệ nghịch với chiều dài bước

sóng nên tia có bước sóng càng ngắn thì tác dụng càng mạnh.

+ánh sáng mặt trời:

- Đa số các VSV sinh trưởng không cần ánh sáng và bị ánh sáng mặt trời ức chế hoặc tiêu diệt

Trừ nhóm VSV có sắc tố quang hợp

Ví dụ: Vi khuẩn Azotobacter chrococcus

- Cơ chế của ánh sáng mặt trời :

Trực tiếp phá huỷ tế bào

Hoặc gián tiếp tạo ra peroxit ( H202) trong môi trường có tác dụng diệt khuẩn

- Trong ánh sáng mặt trời, tia tử ngoại có tác dụng mạnh nhất

- Ưng dụng:

Sử dụng ánh sáng mặt trời để làm khô, tiêu độc vật dụng nguyên liệu bằng cách phơi nắng

+Tia tử ngoại (UV - utralviolet):

- Có bước sóng 1000 - 3000 A0 , diệt khuẩn mạnh ở 2600 A 0

- Tác dụng của tia là gây kìm hãm sự sinh trưởng, đột biến gen đối với

VSV.

- Cơ chế:

Tia tử ngoại gây quang oxy hoá trong NSC

Tác động đến axit nucleic, nucleoproteit, gây chuyển hoá các bazơ

pyrimidin tạo ra hydrat pyrimidin hoặc dime - pyrimidin do đó gây đột biến hoặc giết chết tế bào.

- Lực đâm xuyên của tia tử ngoại kém, chỉ xuyên qua được lớp nước trong hoặc thuỷ tinh mỏng nên được sử dụng:

Khử trùng không khí phòng mổ, buồng cấy VSV

Khử trùng nước uống

Điều trị lao da.

+ Tia X, tia phóng xạ (tia g):

- Là các tia có bước sóng ngắn, W lớn

Tia X: 0,06 - 136 A0, Tia g: 0,006 - 1,6 A0

- Tác dụng của tia:

Trực tiếp phá huỷ các thành phần của tế bào: ADN, protein

Gián tiếp tạo ra các gốc oxy hoá mạnh: H 2 0 2, 0-

- Lực đâm xuyên của các tia này cao, nên được sử dụng:

Khử trùng nguyên liệu ( độ dày 20 - 30 cm)

Gây đột biến tế bào

e áp lực:

+ áp suất thẩm thấu:

- Màng NSC là màng bán thấm Nồng độ các chất hoà tan trong môi trường VSV tồn tại quyết định áp suất thẩm thấu

- VSV:

Muốn giữ nguyên được hình dạng, kích thước: Pmt = Ptb

.Nếu Pmt > Ptb  Tế bào VSV bị teo NSC  TĐC bị ảnh hưởng

Nếu Pmt < Ptb  NSC bị chương  TĐC bị ảnh hưởng

- ứng dụng:

Dùng muối,đường trong bảo quản, chế biến thực phẩm

Ví dụ: Bảo quản thịt dùng muối 30 %, cá 20 %

ảnh hưởng của NaCl:

Bình thường VSV thích ứng ở nồng độ muối < 2 %

Nồng độ muối 3 - 5 %  VSV chậm phát triển

Nồng độ muối 10 - 12 %  VSV ngừng hoạt động

Khi nồng độ muối cao  VSV bị teo NSC

Tuy nhiên vẫn có VSV thích ứng ở nồng độ muối, đường cao:

VSV ở biển, mỏ muối

+ áp lực thuỷ tĩnh:

- áp lực thuỷ tĩnh cũng có ảnh hưởng đến hoạt động sống của VSV

- áp lực thuỷ tĩnh có thể làm chậm, giảm vận động, yếu độc lực nhưng không làm chết VSV

- Tuy nhiên nhiều loại VSV chịu được áp lực cao

Ví dụ: VSV sống ở đáy biển, mỏ dầu

2 ảnh hưởng của các yếu tố hoá học:

a Độ pH:

- Là chỉ số ion H +

- Một thay đổi nhỏ về nồng độ H+  TĐC ảnh hưởng

Cơ chế:

pH cần cho hoạt động của nhiều enzym

pH ảnh hưởng độ hoà tan của một số muối:K,Na

pH thay đổi ảnh hưởng đến điện tích màng NSC, tính thấm

của màng > ảnh hưởng đến vận chuyển các chất qua màng tế bào trong quá trình TĐC

- Mỗi loại VSV có một giới hạn pH sinh trưởng:

+ + +

pH cực tiểu pH thích pH cực đại

hợp

- Mỗi nhóm VSV có giới hạn pH sinh trưởng khác nhau Nhìn chung:

pH cực tiểu pH thích hợp pH cực đại Vi khuẩn 4 6,8 - 7,2 10

Nấm men 2 - 2,5 4 - 6 8

Nấm mốc 1,5 - 2 4 - 6 8 - 10

- Mỗi loài VSV có giới hạn pH sinh trưởng khác nhau:

.Vi sinh vật ưa pH trung tính: pH từ 5 - - 7,5 - 8,5

Vi sinh vật ưa pH kiềm : 6 -8, - 9,5 Vi sinh vật chịu kiềm : pH tối thích > 9,5

Vi sinh vật ưa axit nhẹ : 3 - 6,5 -8,5 Vi sinh vật ưa axit : 2 - 5 - 7 Vi sinh vật chịu axit : 1 - 2 -5

ứ ng dụng:

- Trong nuôi cấy VSV:

Cần tạo môi trường nuôi cấy ban đầu có pH thích hợp Cần duy trì độ pH thích hợp của môi trường bằng cách

bổ sung muối của axit yếu: carbonat, axetat

- Trong chế biến, bảo quản thực phẩm sử dụng axít hữu cơ: axit axetic, axit lactic để hạn chế sự phá hoại của VSV gây thối (axit axetic 3%)

- Trong nông nghiệp bón vôi cho đất chua là biện pháp điều chỉnh pH cho VSV đất hoạt động tốt