Sinh lí học của vi sinh vật

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: - Protit: 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: [...]... Monopeptit axit amin Protit vi sinh vật vi sinh vật Lipaza glyxerin + axit béo Lipit vi sinh vật Gluxit Amilaza Xellulaza Dextran Glucoza Sự thẩm thấu của các chất dinh dưỡng qua màng NSC là một quá trình lý hoá phức tạp, phụ thuộc vào điều kiện sau: - Khả năng thẩm thấu của màng - Nồng độ chất dinh dưỡng ở trong và ngoài màng - Độ pH môi trường - Điểm đẳng điện của tế bào VSV Cơ chế của sự hấp thu Màng NSC... protit của VSV Có thể thấy sự khác nhau giữa vi sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng amin qua sơ đồ sau: NO3 Protein Peptit Axit amin VSV tự dưỡng NH3 N2 Protein vi sinh vật 3 Cơ chế của sự dinh dưỡng Để duy trì sự sống tế bào, VSV phải trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường bên ngoài VSV không có cơ quan tiêu hoá và bài tiết Toàn bộ quá trình trao đổi vật chất được thực hiện nhờ màng NSC của tế... 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. .. Nhờ có VSV, lượng đạm trong tự nhiên luôn được chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác để sinh vật có thể hấp thu, duy trì sự sống Ta có chu trình đạm trong tự nhiên: VSVcố định Nitơ phân tử Dồng N2 hoá đạm vô cơ VSV phản nitrat hoá Protein vi sinh vật VSV amon hoá đồng hoá đạm vô cơ Protein động vật Protein thực vật NO3 đồng hoá đạm vô cơ VSV Nitrat hoá NH3 + VSV dị dưỡng amin: - Gồm những VSV chỉ có... 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... được Loại VSV có hệ enzym Nitrogenaza phong phú, loại này có 2 loại: - VSV cố định Nitơ không cộng sinh như: Vi khuẩn Azotobacte ( A chrococcum), hiếu khí Vi khuẩn Beijerinskii Vi khuẩn Clostridium ( Clos pasteurianum), yếm khí - VSV cố định Nitơ cộng sinh như: Vi khuẩn nốt sần cây họ đậu (Rhizobium) Vi khuẩn lam… Các VSV tự dưỡng amin có vai trò rất quan trọng trong chu trình chuyển hoá đạm trong... 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 + Dinh dưỡng cacbon: Các bon chiếm > 50 % vật chất khô của VSV Là yếu tố rất quan trọng trong các hợp chất có... tấn) - Nitơ vô cơ hữu hiệu: Tồn tại dưới dạng muối amon ( NH3 + ), nitrat ( NO3 - ), số lượng bằng 1% lượng đạm hữu cơ: + Nitơ hữu cơ: Có chủ yếu trong sinh vật và các sản phẩm không hoàn toàn của chúng Lượng đạm này có khoảng 10 - 25 tỷ tấn Vi sinh vật có thể sử dụng nguồn Nitơ ở cả 3 dạng trong thiên nhiên Tuỳ nguồn Nitơ VSV sử dụng, người ta chia dinh dưỡng Nitơ làm 2 loại: + VSV tự dưỡng amin:... thể của chúng Bởi vì : Cần thức ăn cho vi c 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 ,... 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 Dinh dưỡng Nitơ Nitơ có ý nghĩa quan trọng với sự phát triển của VSV Nitơ tồn tại ở 2 dạng: + Nitơ vô cơ: - Nitơ phân tử( N2 ): Chiếm một lượng nhiều nhất và chính là đạm của khí quyển Trong không khí, N2 chiếm 75,5% về trọng lượng, 78,1% . 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. 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 : -. 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