Giáo trình vi sinh vật học phần 1

NGUYỀN HỮU QUÂN I J ll NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỞNG ĐẠĨ HỌC s PHẠM N G U Y Ễ N H ĩ f u Q Ư ÂN GIÁO TRÌNH VI SINH VẬT HỌC ■ ■ (Tài liệi học tập dùng cho sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh ngành sinh học, công nghệ sinh học tài liệu tham khảo cho giáng viên giáo viên sinh học) NHÀ XUÁT BẢN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NĂM 2020 MÃ SÓ- Pĩ ~ ĐHTN •2020 MỤC LỤC LỜI N5 LÊN MEN RƯỢU 13 5.1 Định nghĩa tác nhân lên men rượu 13 5.2 Cơ chế lên men rượu 13 5.3 ứ n g dụng lên men ethanol 13 LÊN MEN LACTIC 141 Định nghĩa tác nhân lên men lactic 141 6.2 Cơ chế lên men lactic 142 6.3 ứ n g dụng lên men lactic 143 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 147 Chương ĐẠI CƯƠNG VÈ TRUYỀN NHIÊM VÀ MIẺN DỊCH 153 HỆ VI SINH VẬT PHÀN BỐ TRÊN c THẺ NGƯỜI VÀ ĐỘNG VẬT 154 1.1 Hệ vi sinh vật da niêm m ạc 154 1.2 Hệ vi sinh vật đường tiêu hóa 155 1.3 Hệ vi sinh vật đuờng quan sinh dục 155 C SỞ HĨA SINH CỦA Q TRÌNH NHIỄM B Ệ N H 156 2.1 Quá trinh nhiễm bệnh, bệnh truyền nhiễm .156 2.2 Độc lực cùa vi sinh vật 157 Cơ CHÉ ĐỀ KHÁNG CỦA c THẺ CHỦ, CÁC LOẠI M ÊN DỊCH 159 3.1 Cơ chế đề kháng thể chủ 159 5.2 Các loại miễn d ịc h 161 KHÁNG NGUYÊN, KHANG THỂ 164 ị Kháng nguyên 164 4.2 Kháng th ể 166 VACXIN .170 5.1 Khái niệm vacxin 170 5.2 Tiêu chuẩn vacxin trinh đáp ứng miễn d ịc h 172 5.3 Các loại vacxin đặc đ iểm 172 5.4 Nguyên tắc sử dụng vacxin 176 5.5 Vacxin sử dụng cho chuơng trình tiêm chủng mờ rộng quốc gia 180 IHÁNG S IN H 182 5.1 Định nghĩa 182 5.2 Phân loại kháng sinh 183 6.3 Cơ chế tác động kháng sinh 184 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 186 Cbnraig V] KHUẢN QUANG HỢP VÀ CÓ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ 189 II / I KHUÂN QUANG H ộ p 189 1.1 Đặc điểm vi khuẩn quang hợp 189 1.2 Sự tiến hóa trình tổng hợp gluxit 191 v i ki í LẢ ,\ CỐ ĐỊNH NITƠ PHẨN T Ử 192 2.1 Đặc điểm vi khuẩn cố định nitơ phân t 193 2.2 Cơ chế trình cố định nitơ phân t .195 2.3 ứ n g dụng trình cố định nitơ phân t .197 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 198 Chương CÔNG NGHỆ VI SINH TRONG x LÝ Ô NHIÊM M Ô I T R Ư Ờ N G 20)1 CÁC B Ệ N PHÁP BÀO VỆ NHIỄM MƠI TRƯỜNG 20)2 1.1 Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trư n g 2Ơ2 1.2 Một số biện pháp vi sinh góp phần bảo vệ ô nhiễm môi trường 20G SỪ DỤNG VI SINH VẬT D Ệ T CÔN TRỪNG, NẢM BỆNH HẠI CÂY TRÔNG 20 2.1 Vai trò biện pháp đấu tranh sinh học vi sinh vật phòig chống sâu bệnh hại trồng 20'3 2.2 Nuôi cấy tạo chế phẩm vi sinh vật diệt côn trùng, nấm bệìh) hại trồng ( SỪ DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỪLÝ ô N H È M MÔI TRƯỜNG 215 3.1 Phương pháp sinh học xử lý rác th ả i 215 3.2 Vi sinh vật làm nguồn nước .21 ; 3.3 Xử lý nước thải biện pháp sinh h ọ c 219 CÂU HỎI VÀ BÀI TẠP 222 TÀI LIỆU THAM KHẢO 223 Các giá trị N No xác định nhờ buồng đếm hồng cầu tính số khuẩn lạc mọc mơi trường đặc Cịn giá trị n (tức số hệ) tính nhờ logarit thập phân theo công thúc: logN = logNo + nlog từ —* n = (logN - logNo)/log 3.2.2 Tính thịi gian hệ (g) Thời gian hệ khoảng thời gian giừa lằn phân chia liên tiếp thời gian cho việc tăng đôi số tế bào Thời gian hệ biểu thị công thức sau: g = t/n = log2.(t2 - ti)/(logN - logNo) Ờ t - ti biểu thị sai khác thời gian đầu (ti) thời gian cuối (tí) tính g iờ (tức sau giờ) 3.2.3 Hằng số tốc độ phân chia (n) Hằng số tốc độ phân chia giá trị nghịch đảo thời gian hệ hay số lần phân chia sau đơn vị thời gian (tức giờ), số tốc độ phân chia ký hiệu |i n = 1/g = n/t = (logN - logNo)/log2(t2 - ti) Rõ ràng thời gian hệ ngắn vi khuẩn sinh trường sinh sản nhanh n = n/t nên n = |it, từ ta có N = No.2Ml Hằng số cùa tốc độ phân chia (n) phụ thuộc vào sổ điều kiện loài vi khuẩn, nhiệt độ nuôi cấy môi truờng nuôi cấy 3.3 Sinh trưởng vi sinh vật nuôi cấy tĩnh 3.3.1 Đồ thị quần thể vi sinh vật hệ thống nuôi cấy tĩnh Nuôi cấy tĩnh (cịn gọi ni cấy khơng liên tục) phương pháp nuôi cấy mà suốt thời gian nuôi cấy ta không thêm vào chất dinh dưỡng không loại bỏ sản phẩm cuối ừao đổi chất (quần thể tế bào bị giới hạn ừong khoảng không gian định) Sự sinh trưởng “hệ thống đóng” hay “hệ kín” tn theo quy luật bắt buộc thể đơn bào mà thể đa bào Đồ thị biểu diễn phụ thuộc logarit số lượng tế bào theo thời gian nuôi cấy gọi đường cong sinh trường Đường cong sinh trường vi khuẩn điều kiện nuôi cấy tĩnh trải qua bốn pha: Pha tiềm phát (pha lag), pha cấp số (pha log), pha cân động pha suy vong (Hình 14) Log N Hình 14 Đồ thị sinh trưởng cùa quần thề vi sinh vật hệ kín * Pha tiềm phát (pha lag) Pha tiềm phát tính từ lúc bắt đầu nuôi cấy đến vi khuẩn đạt tốc độ sinh trường cực đại Trong pha tiềm phát vi khuẩn chưa phân chia (chưa có khả sinh sản) thể tích khối lượng tế bào tăng lên rõ rệt đo trình tổng hợp chất protein, enzyme, acid nucleic, diễn mạnh mẽ Ở pha số lượng tế bào (X) không thay đổi so với số lượng tể bào ban dx đâu (Xo), đăc trưng [IX = 0, — = X.|JX = dí Độ dài pha tiềm phát phụ thuộc trước hết vào tuổi ống giống thành phần môi trường Te bào già pha tiềm phát dài Nguyên nhân xuất pha tiềm phát khác biệt tế bào pha ổn định (hoặc bào tử) với tế bào sinh trường logarit Trong pha tiềm phát diễn việc xây dựng lại tế bào nghỉ thành tế bào sinh trưởng logarit (hoặc sinh trưởng theo lũy thừa) * Pha cấp số (pha log) Trong pha vi khuẩn sinh trường phát triển theo lũy thừa, nghĩa sinh khối số lượng tế bào tăng theo phương trình: N = No.2*1' hay X = Xo.eH' Kích thước tế bào, thành phần hóa học, hoạt tính sinh lý tế bào vi khuẩn không thay đổi theo thời gian Tế bào vi khuẩn trạng thái động học coi “những tế bào tiêu chuẩn” Nếu gọi X nồng độ sinh khối khô vi sinh vật dịch lên men, dx ' ' ’ — tôc độ tăng trường sinh khôi đơn vị thời gian Gọi LI tơc độ dí tăng trưởng sinh khối riêng vi sinh vật, ta có phương trinh: |i = —* — X dt Giả sử |i khơng đổi, lại có — = (idt —» [ — = [?dt