Đề tài sinh trưởng và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật

Chủ đề:SINH TRƯỞNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT GVHD:PHẠM THỊ THÚY NGA NHÓM TH: NHÓM 8... Sự sinh trưởng ở vi sinh vật -Sự sinh trưởng của quần thể vi sinh

Chủ đề:

SINH TRƯỞNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH

HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH

VẬT

GVHD:PHẠM THỊ THÚY NGA NHÓM TH: NHÓM 8

SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH

VẬT

I- Khái niệm sinh trưởng

1 Sự sinh trưởng ở vi sinh vật

-Sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật là

sự tăng số lượng tế bào của quần thể

2 Thời gian thế hệ

-Định nghĩa: Thời gian thế hệ là thời gian từ khi sinh ra một tế bào cho đến khi tế bào đó phân chia

- Kí hiệu: g

- Ví dụ: E.Coli cứ 20 phút tế bào lại phân đôi một

lần

Thời gian

(phút)

Số lần phân chia (n)

2 n Số tế bào của

quần thể (N o x 2 n )

- Sau 1 thời gian thế hệ số tế bào sẽ tăng gấp đôi.

- Từ 1 tế bào:

+ Cứ 1 lần phân chia  2 tế bào = 21

+ 2 lần phân chia  4 tế bào = 22

+ 3 lần phân chia  8 tế bào = 23

- Số tế bào ban đầu ( N0 )

- Thời gian phân chia ( t )

Số tế bào trung bình sau n lần phân chia từ N0 tế bào ban đầu trong thời gian t là:Nt = N0 x 2n

Ví dụ:Nếu số lượng tế bào vi khuẩn E.Coli ban đầu là

105 tế bào, thì sau 2h số lượng tế bào trung bình là bao nhiêu?

- Sau 2h vi khuẩn E.coli phân chia 6 lần

 Số lượng tế bào trung bình là:

N = 105 x 26

= 6.400.000 tế bào

II – Sự sinh trưởng của quần thể sinh vật

1 Nuôi cấy không liên tục

- Môi trường nuôi cấy không được bổ sung chất

dinh dưỡng mới và không được lấy đi các sản phẩm chuyển hóa vật chất

- Quần thể vi khuẩn trong nuôi cấy không liên tục

sinh trưởng theo một đường cong gồm 4 pha:

trong nuôi cấy không liên tục

Pha tiềm phát

Pha cân bằng

a/ Pha tiềm phát (pha lag)

- Vi khuẩn thích nghi với môi trường

- Số lượng tế bào trong quần thể chưa tăng

- Enzim cảm ứng được hình thành để phân giải cơ chất

b/ Pha lũy thừa ( pha log )

- Vi khuẩn sinh trưởng với tốc độ lớn nhất và

không đổi

- Số lượng tế bào trong quần thể tăng lên rất nhanh

c/ Pha cân bằng

- Số lượng vi khuẩn trong quần thể đat mức cực đại

và không đổi theo thời gian do:

+ 1 số tế bào bị phân hủy

+ 1 số tế bào khác có chất dinh dưỡng lại phân chia

Số lượng tế bào sinh ra bằng số lượng tế bào chết đi

d/ Pha suy vong

- Số tế bào trong quần thể giảm dần do:

+ Số tế bào bị phân hủy nhiều

+ Chất dinh dưỡng cạn kiệt

+ Chất độc hại tích lũy nhiều

2 Nuôi cấy liên tục

Sản xuất sinh khối

để thu nhận prôtêinđơn bào, các hợpchất có hoạt tínhsinh học như cácaxit amin, enzim, kháng sinh,

hoocmôn…

Nuôi cấy không liên tục Nuôi cấy liên tục

 Không được bổ sung chất

dinh dưỡng mới

- Không được lấy đi các

sản phẩm chuyển hóa vật

chất

 Đường cong sinh trưởng

theo 4 pha: pha tiềm phát,

pha lũy thừa, pha cân bằng,

pha suy vong

 Nghiên cứu sự sinh trưởng

của VSV

 Bổ sung liên tục các chấtdinh dưỡng

 Lấy ra một lượng nuôi cấytương đương

 Không có pha tiềm phát

và pha suy vong

 Sản xuất sinh khối

CÁC YẾU TỐ

ẢNH HƯỞNG

ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT

I Ảnh hưởng của các yếu tố hóa học

1 Các nguyên tố dinh dưỡng chính

-là bộ khung cấu trúc của chất sống,

- cần cho tất cả các hợp chất hữu cơ cấu tạo nên tế bào

Vai trò của ôxi đối với sinh trưởng của VSV

- Ôxi phân tử là yếu tố không thể thiếu đối với sinh trưởng của VSV hiếu khí

- Ôxi phân tử có thể giết chết hoặc ức chế sinh trưởng của VSV kị khí

Ý nghĩa của việc tìm hiểu về các chất dinh

dưỡng chính ảnh hưởng đến sinh trưởng của VSV

- Chủ động tạo ra các điều kiện nuôi cấy thích hợp đối với các VSV có lợi để kích thích sự

phát triển của chúng

- Tạo điều kiện không thích hợp đối với các VSV

có hại để kìm hãm sinh trưởng của chúng

Phân biệt các nhóm vi sinh vật theo nhu cầu

ôxi cho sinh trưởng của chúng.

Kị khí bắt

buộc

Không cần oxi, thậm chí Oxi còn là chất độc đối với

tế bào

VK uốn ván, VK sinh mêtan;

Nấm men, Bacillus.

Vi hiếu khí Có khả năng sinh trưởng,

chỉ cần 2- 10%, một lượng oxi nhỏ hơn nồng độ Oxi trong khí quyển (21%).

Vi khuẩn giang mai,

I Ảnh hưởng của các yếu tố hóa học

1Các nguyên tố dinh dưỡng chính

2 Chất ức chế sự sinh trưởng:

Oxi hoá các thành phần TB

Sinh O2 có tác dụng oxh mạnh Gắn vào nhóm SH của prôtêin làm chúng bất hoạt

Bất hoạt prôtêin Oxh các thành phần tế bào Diệt khuẩn có tính chọn lọc

Khử trùng bệnh viện Thanh trùng trong y tế Diệt khuẩn trên da

Thanh trùng Diệt bào tử đang nảy mầm

Thanh trùng Khử trùng Dùng trong y tế, thú y

A- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của VSV:

II CÁC YẾU TỐ LÍ HỌC

B Phân chia các nhóm VSV:

Ưa lạnh

Ưa ấm

Nhiệt độ sinh trưởng của các nhóm VSV

Có 4 nhóm VSV:

+ VSV ưa lạnh: Sống ở Nam cực(t0 <150C)

+VSV ưa ấm: Sống ở đất nước, kí sinh(t0: 20 - 400C)

+ VSV ưa nhiệt: Nấm, tảo, vi khuẩn(55 – 650C)

+ VSV ưa siêu nhiệt: Vi khuẩn đặc biệt(75 – 1000C)

Những VSV sống trong những điều kiện t 0 sau thuộc nhóm nào:

Loài Herminiimonas glaciei

Loài Deinococcus peraridilitoris Loài Pyrodictium abyssi

Băng ở Greenland

Loài Mycobacterium tuberculosis (VK lao)

Sa mạc Atacama Núi lửa dưới đại dương

(Ưa ấm) (Ưa lạnh)

(Ưa nhiệt) (Ưa siêu nhiệt)

C Ứng dụng:

- Diệt khuẩn: phơi áo quần, chăn màn

- Bảo quản lương thực, thực phẩm ( nấu chín)

- Con người dùng nhiệt độ cao để thanh trùng, nhiệt

độ thấp để kìm hãm sự sinh trưởng của VSV

2 Độ pH:

A Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của VSV:

- Độ pH là đại lượng đo độ axit hay độ kiềm tương đối Giá trị pH được biểu hiện bằng số từ 0 đến 14

- Độ pH ảnh hưởng tới tính thấm qua màng, hoạt động

chuyển hóa vật chất trong tế bào, hoạt tính enzim, sự hình thành ATP…

H+ làm màng sinh chất vững chắc, không tích lũy H + → duy trì pH nội bào gần trung tính.

Tích lũy ion H +

từ bên ngoài → duy trì pH nội bào gần trung tính

đa số VK và ĐV nguyên sinh.

Loài Ferroplasma acidophilum

sống trong điều kiện pH=1

Tìm thấy ở dòng chảy chất độc của một mỏ

vàng tại Canifornia (Mỹ)

C Ứng dụng:

- Chế biến và

bảo quản thực

phẩm

-Trong công nghệ sản xuất bột giặt, tẩy rửa

-Bột giặt có tính kiềm do đó enzim ưa kiềm mới giữ nguyên được bản chất, không bị mất hoạt tính

Vd: Muối chua

thực phẩm → tạo

môi trường pH

thấp → ức chế vi

khuẩn gây thối,

bảo quản được lâu

hơn

Dưa muối

cà pháo muối

Nem chua

3 Độ ẩm:

A Ảnh hưởng của độ ẩm đến sinh trưởng của VSV:

* Môi trường nước có nồng độ chất hòa tan cao hơn

nồng độ nội bào:Nước bị rút ra bên ngoài tế bào, sinh

trưởng bị kìm hãm

* Môi trường có nồng độ chất hòa tan thấp: nước từ bên ngoài xâm nhập vào tế bào

Co nguyên sinh Trương nước

Giải thích hiện tượng xảy ra khi cho TBVK vào

môi trường 1 và 2

Môi trường ưu trương → nước bên trong TB bị rút ra

ngoài → hiện tượng co nguyên sinh chất

Môi trường nhược trương → nước từ ngoài sẽ xâm nhập vào trong TB

Kết quả: sinh trưởng của VSV bị kìm hãm

- Tẩy uế và khử trùng bề mặt của các dịch thể, chất lỏng

- Khử trùng thiết bị y tế, phòng thí nghiệm và bảo quản

thực phẩm

III CÁC YẾU TỐ SINH HỌC

1 Quan hệ công sinh

• Là hiện tượng trong cùng một môi trường có hai hay nhiều cá thể của hai hay nhiều loài cùng sinh trưởng, cùng phát triển cùng sinh sản mà không gây ảnh

hưởng xấu lẫn nhau

• Thí dụ như vi khuẩn và cây họ đậu, thí dụ như nấm men và vi khuẩn Lactic Vi khuẩn Lactic làm axit hoá môi trường tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển Nấm men phát triển làm giàu các chất trong môi trường cho vi khuẩn phát triển Trong các chất đó lưu

ý nhất là vitamin và các hợp chất chứa nitơ

2 Quan hệ đối kháng

• Là hiện tượng mà trong cùng một điều kiện môi

trường có một loài vi vinh vật này trong quá trình

sinh trưởng, phát triển sẽ lấn át loài khác, làm cho

loài kia bị tiêu diệt Thí dụ như một số vi sinh vật tạo thành chất kháng sinh để tiêu diệt loài khác

3 Quan hệ ký sinh

• Đây là mối quan hệ giữa hai cơ thể sống, một loài này sống bám vào loài khác Loài này phát triển lên và sẽ làm loài kia bị tiêu diệt Thí dụ như virus đối với các

vi sinh vật khác (Thực khuẩn thể, virus của động vật

và thực vật)

Trong các yếu tố sinh học ảnh hưởng có hại lên các quá trình sống của vi sinh vật cần kể đến kháng

thể và kháng sinh.

Ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản

Vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter

• Vai trò:Xử lý nước thải trong ao nuôi

Loại bỏ các hợp chất hữu cơ là việc rất quan trọng, khi lượng amôniắc và mức nitrite/nitrate vượt qúa sẽ có hại đối với chất lượng nước thông qua quá trình nitơ hoá

• Vi khuẩn rất nhạy với nhiệt độ lạnh cũng như sự có mặt của các hoá chất độc trong hệ thống Tốc độ nitơ hoá chậm lại đáng kể khi thời tiết lạnh Nhiệt độ dưới

80C có thể làm cho vi khuẩn ngừng tăng trưởng, nhiệt

độ tối ưu là 300C

Nitrobacter

Vi khẩn Vibrio harveyi:bệnh phát sáng ở tôm

• Những kết quả nghiên cứu cho thấy các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ mặn, pH, sự tích tụ các chất hữu cơ sẽ ảnh hưởng đến sự sinh sản, lây lan và mức

độ cảm nhiễm của loại vi khuẩn này

• Dựa vào các yếu tố ảnh hưởng mà người ta kiềm chế

sự phát triển của nó

Vibrio harveyi

bệnh phát sáng ở tôm

• Điều chỉnh độ mặn:

Vi khuẩn Vibrio harveyi phát triển mạnh ở môi trường có độ mặn 20-30S, nếu độ mặn giảm thấp còn 5-7S mật độ vi khuẩn vibrio harveyi giảm rõ rệt Hạ

độ mặn là biện pháp ức chế khả năng phát triển vi

khuẩn phát sáng

• Nhiệt độ nước:

Nhiệt độ nước tăng cao là điều kiện tốt cho vi

khuẩn Vibrio harveyi phát triển, nhất là vào mùa hè

Để hạn chế khả năng tăng nhiệt cần duy trì mức nước trong ao nuôi đạt độ sâu từ 1,2 - 1,5m, đồng thời gây màu nước giữ độ trong từ 30-40cm Nước có màu

như mái nhà che nắng hạn chế được sự tăng nhiệt vào ban trưa

• Làm giảm chất hữu cơ có trong nước:

Trước mỗi vụ nuôi phải cải tạo ao thật kỹ, vét sạch bùn đáy, bón vôi, phơi ao khoáng hóa nền đáy tiêu diệt mầm bệnh

Trong khi nuôi cần quản lý tốt lượng thức ăn hàng ngày, thường xuyên kiểm tra sàng ăn để đánh giá khả năng bắt mồi kịp thời điều chỉnh thức ăn hợp lý,

không để tảo tàn đồng loạt làm mất màu nước tăng lượng hữu cơ

Phát triển nhóm tảo lục (chlorella) cũng có tác

dụng khống chế sự phát triển của vi khuẩn Vibrio

harveyi

• Sử dụng hóa chất diệt vi khuẩn (xử lý nước trước

khi thả tôm):

Những hóa chất có thể sử dụng để diệt vi khuẩn hoặc làm giảm sức hoạt động của vi khuẩn phát sáng trong nước như: chlorine 30g/m3, BKC 1-2g/m3,

thuốc tím 4-5g/m3