CHUYÊN đề DINH DƯỠNG của VI SINH vật

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÀO CAI CHUYÊN ĐỀ DINH DƯỠNG CỦA VI SINH VẬT A-LÝ THUYẾT Trong quá trình phát triển tiến hóa, các vi sinh vật có quan hệ mật thiết đối với các yếu tố của điều kiện sống. Mọi hoạt động sống của vi sinh vật đều phụ thuộc vào sự tác động chi phối của môi trường sống, ngược lại, bản thân vi sinh vật cũng có tác dụng làm biến đổi điều kiện ngoại cảnh. Sự hiểu biết những yếu tố tác động lên sự dinh dưỡng, sinh trưởng phát triển và sự chết của vi sinh vật có ý nghĩa to lớn, được ứng dụng trong thực tiễn đời sống, trong sản xuất công-nông nghiệp và công nghệ sinh học. 1. Các chất dinh dưỡng cần thiết Các chất dinh dưỡng đối với vi sinh vật là bất kỳ chất nào được vi sinh vật hấp thụ từ môi trường xung quanh và được chúng sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho quá trình sinh tổng hợp tạo ra các thành phần của tế bào hoặc để cung cấp cho quá trình trao đổi năng lượng. Quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng để thoả mãn mọi nhu cầu sinh trưởng và phát triển được gọi là quá trình dinh dưỡng. Chất dinh dưỡng phải là những hợp chất có tham gia vào các quá trình trao đổi chất nội bào. Có hai nhóm vật chất cần thiết cho sự sống của vi sinh vật, nhóm thứ nhất là nước, là yếu tố quyết định sự dinh dưỡng của vi sinh vật ; nhóm thứ hai gồm các vật chất cấu tạo bởi các nguyên tố C, H, O, N, P, S, K, Na, Ca… Các nguyên tố này cũng có thể chia ra các nguyên tố tối cần cho vi sinh vật và các nguyên tố thứ yếu. 1.1. Nguyên tố đa lượng C, H, O, N, P, S và K. Các nguyên tố này hiện diện trong tất cả các hợp chất (như chất protein, chất béo, đường bột…) và ở dưới dạng cấu trúc giống nhau trong tất cả các loài vi sinh vật, ngay cả trong virus. Riêng các nguyên tố C, H, O, N chiếm tới 90 % đến 97% toàn bộ chất khô của tế bào. Một số nguyên tố khác cũng là nguyên tố tối cần như Ca, Na, Fe, Mg. Tuy nhiên là các nguyên tố tối cần cho từng nhóm vi sinh vật. Thí dụ: Fe rất cần thiết cho vi khuẩn hiếu khí, các vi sinh vật có quang hợp rất cần Mg. Bảng 1: Các nguyên tố sinh học đa lượng và một số chức năng của chúng trong vi sinh vật Nguyên tố nguồn cung cấp Chức năng trong trao đổi chất C Các hợp chất hữu cơ, CO2 Thành phần chủ yếu của vật chất tế bào ( các nguyên tố CHON thường được hấp thụ qua một chất) 1 O O2H2O, hợp chất hữu cơ, CO2 H H2, H2O, Hợp chất hữu cơ N NH4+, NO3-, N2, hợp chất hữu cơ S SO42-, HS-, S, các hợp chất Thành phần của Systeine, chứa lưu huỳnh. methionine, thiamine, pyrophosphat, coenzyme A, biotin, axit lipoic P HPO42- Thành phần của axit nucleic, phospholipid và nucleotid K K+ Cation vô cơ chủ yếu trong tế bào, cofacteur của một số enzym như pyruvatekinase Mg Mg2+ Cofacteur của nhiều enzym ( như các loại kinaza) có mặt trong thành tế bào, màng tế bào chất, ribosome và các phosphat este Ca Ca2+ Có mặt trong exoenzym ( amilaza, proteaza), trong thành tế bào. Cadipicolinate là một hợp chất quan trọng của nội bào tử ( endospores) Fe Fe3+, Fe 2+ Có mặt trong xitocrom, ferredoxin và các protein chứa lưu huỳnh và kim loại khác. Na Na+ Tham gia vào các quá trình vận chuyển khác nhau Cl Cl- Là một anion vô cơ quan trọng trong tế bào 1.2.Các chất vi lượng 2 Gồm các nguyên tố mà vi sinh vật rất cần thiết cho sự tăng trưởng, nhưng với số lượng rất ít. Thí dụ như: Fe, Mn, Ca. Ngoài ra các vitamin là những chất phức tạp, cũng dự phần như những chất vi lượng vì chỉ cần một lượng nhỏ cũng kích thích được sự tăng trưởng. Lượng các nguyên tố cần ở các vi sinh vật khác nhau là không giống nhau. Trong các điều kiện nuôi cấy khác nhau, tương ứng với các giai đoạn phát triển khác nhau, lượng các nguyên tố cần trong cùng một loài vi sinh vật cũng không giống nhau. Bảng 2: Các nguyên tố sinh học vi lượng và một số chức năng của chúng trong vi sinh vật Nguyên tố Nguồn cung cấp Chức năng trong trao đổi chất Zn Zn2+ Có trong alcohol dehidrogenaza, alkoline phosphataza adolaza, ARN và ANDpholimeaza Mn Mn2+ Có trong superoxid dismutaza của vi khuẩn và ti thể, trong hệ quang hợp II, cofacteur của một số enzym ( PEP-cacboxylaza, recytratsynthaza) Mo MoO42+ Có Se SeO32- Có trong glycine reductaza và fomate de hydrogenaza Co Co2+ Có mặt ở Coenzyme, những enzym có chứa B12 ( glutamate mutaza, methylmalonylCoA mutaza) Cu Cu2+ Có mặt trong xytochrom oxidaza, trong nitrite của vi khuẩn phản nitrat hóa và oxigenaza. Ni Ni42- Có trong ureaza, hydrogenaza và trong facteur F430 W W42- Có trong vài loại fomate dehydrogenaza mặt ở nitratreductaza, nitrogenaza, xanthine dehydrogenaza và fomate de hydrogenaza 3 1.3. Nhu cầu về chất sinh trưởng của vi sinh vật Một số vi sinh vật muốn phát triển cần phải được cung cấp những chất sinh trưởng thích hợp nào đó. Đối với vi sinh vật chất sinh trưởng là một khái niệm rất linh động. Chất sinh trưởng có ý nghĩa nhất là những chất hữu cơ cần thiết cho hoạt động sống của một loài vi sinh vật nào đó không tự tổng hợp được ra chúng từ các chất khác. Như vậy những chất được coi là chất sinh trưởng của loại vi sinh vật này hoàn toàn có thể không phải là chất sinh trưởng đối với một loại vi sinh vật khác. Thông thường các chất được coi là các chất sinh trưởng đối với một loại vi sinh vật nào đó có thể là một trong các chất sau đây: các gốc kiềm purin, pirimidin và các dẫn xuất của chúng, các axit béo và các thành phần của màng tế bào, các vitamin thông thường... 2. Các nguồn dinh dưỡng thường sử dụng trong nuôi cấy vi sinh vật. 2.1. Nguồn thức ăn cacbon của vi sinh vật Căn cứ vào nguồn thức ăn cacbon người ta chia sinh vật thành các nhóm sinh lý tự dưỡng và dị dưỡng. Tuỳ nhóm vi sinh vật mà nguồn cácbon được cung cấp có thể là các chất vô cơ (CO2, NaHCO3, CaCO3...) hoặc chất hữu cơ. Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp thụ các nguồn thức ăn khác nhau phụ thuộc vào hai yếu tố: một là thành phần hoá học và tính chất sinh lý của nguồn thức ăn này, hai là đặc điểm sinh lý của từng loại vi sinh vật. Thường sử dụng đường làm nguồn cacbon khi nuôi cấy phần lớn các vi sinh vật dị dưỡng. Xenluloza được đưa vào các môi trường nuôi cấy vi sinh vật phân giải xenluloza dưới dạng giấy lọc, bông hoặc các dạng xenluloza . Khi sử dụng lipit, parafin, dầu mỏ... làm nguồn cácbon nuôi cấy một số loài vi sinh vật, phải thông khí mạnh để tạo từng giọt nhỏ để có thể tiếp xúc được với thành tế bào của vi sinh vật. Các hợp chất hữu cơ chứa cả C và N (pepton, nước thịt, nước chiết ngô, nước chiết nấm men, nước chiết đại mạch, nước chiết giá đậu...) có thể sử dụng vừa làm nguồn C vừa làm nguồn N đối với vi sinh vật. Trong công nghiệp lên men, rỉ đường là nguồn cacbon rẻ tiền và rất thích hợp cho sự phát triển của nhiều loại vi sinh vật khác nhau. 2.2. Nguồn thức ăn nitơ của vi sinh vật Nguồn nitơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật là NH3 và NH4+. 4 Muối nitrat là nguồn thức ăn nitơ thích hợp đối với nhiều loại tảo, nấm sợi và xạ khuẩn nhưng ít thích hợp đối với nhiều loại nấm men và vi khuẩn. Thường sử dụng muối NH4NO3 để làm nguồn nitơ cho nhiều loại vi sinh vật. Nguồn nitơ dự trữ nhiều nhất trong tự nhiên chính là nguồn khí nitơ tự do (N2) trong khí quyển. Vi sinh vật còn có khả năng đồng hoá rất tốt nitơ chứa trong các thức ăn hữu cơ. Nguồn nitơ hữu cơ thường được sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật là pepton loại chế phẩm thuỷ phân không triệt để của một nguồn protein nào đấy. 2.3. Nguồn thức ăn khoáng của vi sinh vật Khi tạo các môi trường tổng hợp (dùng nguyên liệu là hoá chất) bắt buộc phải bổ sung đủ các nguyên tố khoáng cần thiết. Nồng độ cần thiết của từng nguyên tố vi lượng trong môi trường thường chỉ vào khoảng 10-6 10-8 M. Nhu cầu khoáng của vi sinh vật cũng không giống nhau đối với từng loài, từng giai đoạn phát triển. 3. Phân loại vi sinh vật theo nguồn gốc cung cấp carbon và năng lượng Tùy theo cách sử dụng thực phẩm cũng như nguồn cung cấp C của thức ăn chúng ta có thể chia vi sinh vật ra các nhóm chính: a. Vi sinh vật tự dưỡng (autotrophs): gồm các vi sinh vật có khả năng tiết ra các enzyme làm xúc tác cho các phản ứng tổng hợp C từ CO 2 thành ra một chất hữu cơ phức tạp đáp ứng được nhu cầu của tế bào. Gồm một số vi sinh vật quan trọng trong nông nghiệp và công nghiêp. Lối dinh dưỡng này giống như cây xanh. b. Vi sinh vật dị dưỡng (heterotrophs): nhóm này không có khả năng tổng hợp được chất hữu cơ từ nguyên tử C. Nhóm này chiếm đại đa số trong vi sinh vật. Cách dinh dưỡng này giống như ở động vật. c. Vi sinh vật quang dưỡng (phototrophs): là các vi sinh vật cần được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời (hoặc ánh sáng nhân tạo) mới sống được, chúng cần lấy năng lượng từ ánh nắng hoặc ánh sáng nhân tạo. Nhóm vi sinh vật quang dưỡng còn có thể chia ra làm hai: vi sinh vật quang khoáng dưỡng (photolithotrophs) khi lấy H từ nước trong quá trình quang hợp để khử O của CO2; và vi sinh vật quang hữu cơ dưỡng (photoorganotrophs) lấy H từ H2S thay vì từ nước. d. Vi sinh vật hóa dưỡng (chemotrophs): là các vi sinh vật không cần ánh sáng vẫn sống được. Chúng lấy năng lượng từ các phản ứng hóa học xảy ra bên trong tế bào. Các vi sinh vật trong nhóm hóa dưỡng, nếu phản ứng lấy năng lượng căn cứ trên các chất vô cơ (thí dụ: ôxy hóa chất vô cơ để sinh ra năng lượng) được gọi la hóa khoáng dưỡng hóa năng vô cơ (chemolithotrophs) (litho = đá, chất vô cơ). Các sinh vật khác, lại lấy năng lượng từ 5 phản ứng ôxy hóa chất hữu cơ được gọi là hóa khoáng dưỡng năng hữu cơ (hóa hữu cơ dưỡng = chemoorganotrophs). e. Vi sinh vật hoại sinh (saprophytes): gồm các nấm dị dưỡng và các vi khuẩn, chúng lấy carbon từ chất hữu cơ còn nguyên vẹn ở chung quanh nó hoặc từ nước cống rãnh hoặc từ một vi sinh vật đã chết. f. Vi sinh vật ký sinh (parasites): các vi sinh vật vừa có thể lấy C từư chất hữu cơ trong cơ thể sinh vật còn sống hoặc chỉ có thể lấy C từ sinh vật còn sống mà thôi. Trong bệnh học, các vi sinh vật ký sinh là nguyên nhân phần lớn bệnh của động vật và thực vật. Trong nhóm vi sinh vật ký sinh còn có thể chia ra làm hai tiểu nhóm, ký sinh bắt buộc và ký sinh tùy ý. - Ký sinh bắt buộc là những vi sinh vật chỉ có thể sống ký sinh trên một mô còn sống của một sinh vật khác và nó không thể sống hoại sinh, tức sống trên mô đã chết hoặc trên vật chất không là sinh vật. Thí dụ: virus là ký sinh bắt buộc. Nấm gây bệnh rỉ trên cây trồng cũng là ký sinh bắt buộc vì chỉ sống trên lá, thân cây còn sống và không thể sống được trên môi trườmg nuôi cấy nhân tạo. - Ký sinh tùy ý là những vi sinh vật vừa có thể ký sinh trên mô sống của một sinh vật khác, nhưng cũng có thể sống hoại sinh trên mô đã chết cũng như trên vật chất thích hợp. Thí dụ: vi khuẩn gây bệnh cho người, gia súc và cây trồng vừa sống được trong mô của ký chủ, vừa có thể nuôi cấy được (sống được) trên môi trường nuôi cấy nhân tạo (vật chất, không sống). 4. Phân loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật Sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo được gọi là nuôi cấy (cultivation). Một kiểu nuôi cấy chỉ chứa một loại vi sinh vật được gọi là nuôi cấy thuần khiết ( pure culture ). Nuôi cấy hỗn hợp ( mixed culture) là một loại nuôi cấy chứa nhiều hơn một loại vi sinh vật. Các bước cần thiết cho nuôi cấy vi sinh vật như sau: - Chuẩn bị môi trường nuôi cấy phù hợp với vi sinh vật, giúp cho sự sinh trưởng tốt nhất. - Tiệt trùng môi trường nuôi trước đó để loại bỏ các sinh vật sống không mong muốn có sẵn trong môi trường nuôi cấy. - Cấy vi sinh vật vào môi trường đã chuẩn bị. Thông thường môi trường nuôi cấy được chuẩn bị trong các bình nuôi phổ biến như ống nghiệm, bình tam giác, đĩa petri, nồi lên men… Môi trường dinh dưỡng thường khác nhau về tỷ lệ các thành phần nguyên tố tối cần và các chất vi lượng. Ngoài ra về hình thái môi trường nuôi cấy có hai dạng phổ biến là dạng rắn và dạng lỏng, dạng lỏng thường được áp dụng cho hệ thống nuôi cấy liên tục trong công nghiệp. 6 Có 4 loại môi trường nuôi cấy: môi trường tự nhiên còn gọi là môi trường thực nghiệm (empirical media), môi trường tổng hợp, môi trường bán tổng hợp và môi trường sống. Các loại môi trường này khác nhau rất nhiều về hình thức và thành phần tùy theo loài vi sinh vật cần nuôi cấy cũng như tùy thuộc vào mục đích của công tác nuôi cấy. Kỹ thuật và các nghiên cứu về vi sinh học đã đạt đến mức rất cao, nên số loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật được sử dụng rất phong phú, tùy loài hoặc chủng của vi sinh vật cũng như tùy theo mục đích. 4.1. Môi trường nuôi cấy tự nhiên Môi trường thuộc nhóm này được phân lập ra dựa trên kinh nghiệm hơn là dựa vào sự hiểu biết về thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật nuôi cấy. Các môi trường tự nhiên được dùng phổ biến là: sữa, nước trích thịt bò, nước trích các loại rau củ hoặc ngũ cốc .. Các loại môi trường này thường chứa đựng nhiều chất hữu cơ và vô cơ tan trong nước có thể đáp ứng yêu cầu về dưỡng chất của một số lớn vi sinh vật (không phải là tất cả). Các loại môi trường trong nhóm này dễ chuẩn bị và có thể sử dụng cho nhiều mục đích thông thường trong nghiên cứu vi sinh vật. Khuyết điểm của loại môi trường tự nhiên là không thể biết chính xác thành phần dinh dưỡng cũng như thành phần dinh dưỡng của những lần chuẩn bị khác nhau, sẽ rất khác nhau. Do đó đôi khi kết quả nuôi cấy của các lần chuẩn bị môi trường khác nhau có thể sẽ không giống nhau. 4.2. Môi trường nuôi cấy tổng hợp Để bổ sung khuyết điểm của môi trường nuôi cấy tự nhiên, người ta đã thiết lập các môi trường nuôi cấy tổng hợp, trong đó các thành phần dinh dưỡng của môi trường được kiểm soát chặt về số lượng và chất lượng. Ưu điểm của các loại môi trường nuôi cấy tổng hợp là ta có thể biết rõ cũng như điều khiển thành phần dinh dưỡng của môi trường một cách dễ dàng. Với biện pháp tăng thêm hoặc bỏ bớt chất dinh dưỡng trong môi trường, chúng ta có thể biết rõ tác động của chầt dinh dưỡng đối với vi sinh vật. Ngoài ra, đây là loại môi trường rất chính xác nhờ đó chúng ta tránh được sự thay đổi trong các lần chuẩn bị môi trường, cũng như sẽ là môi trường rất tốt cho các loại vi sinh vật đã được biết rõ nhu cầu dinh dưỡng của chúng. Khuyết điểm của môi trường tổng hợp là tương đối mắc tiền, chuẩn bị khá phức tạp và mất thời giờ hơn đối với môi trường tự nhiên, và chỉ sử dụng cho từng loài vi sinh vật xác định được nhu cầu dinh dưỡng . Trường hợp vi sinh vật chưa xác định, không thể nuôi cấy trên môi trường loại này một cách bảo đảm. 4.3. Môi trường nuôi cấy bán tổng hợp 7 Môi trường nuôi cấy bán tổng hợp là môi trường nuôi cấy tự nhiên được bổ sung thêm với một số chất dinh dưỡng được xác định. Thí dụ: khi nuôi cấy vi khuẩn Xanthomonas campestris pv. oryzae người ta thường dùng môi trường Wakimoto. Tuy nhiên trong lúc cần phân lập và tách ròng vi khuẩn từ một tế bào thì vi khuẩn này mọc không được tốt trên môi trường Wakimoto. Để thực hiện công tác này người ta phải thêm vào môi trường Wakimoto một số lượng rất nhỏ Fe dưới dạng chelate hóa, gọi là môi trường Wakimoto biến đổi. Vi khuẩn sẽ mọc thành các khuẩn lạc (từ một tế bào) rất tốt trên môi trường mới này 4.4. Môi trường nuôi cấy sống Dùng để nuôi cấy một số vi sinh vật đặc biệt có tính ký sinh bắt buộc. Thí dụ: Virus không nuôi cấy được trên môi trường nuôi cấy nhân tạo, do đó cần nuôi cấy chúng trên sinh vật đang sống. Ví dụ: đối với virus gây bệnh đậu mùa, người ta nuôi cấy chúng trên con bò còn sống và sau đó thu thập virus trên con bò ấy để làm thuốc chủng bệnh đậu mùa. Phần lớn các virus ký sinh trên động vật chúng ta phải nuôi cấy trong phôi của trứng gà lộn hoặc trên chuột, thỏ… 5. Ảnh hưởng của yếu tố môi trường lên sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật 5.1. Nhiệt độ Đây là yếu tố tối quan trọng ảnh hưởng đến sư sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật. Khi nhiệt độ gia tăng, các hóa chất và các phản ứng của enzyme trong tế bào tăng nhanh lên do đó sự sinh trưởng của vi sinh vật cũng tăng nhanh lên. Mặt khác, các protein, nucleic acid và các chất khác trong tế bào sẽ nhạy cảm với nhiệt đô cao và có thể trở nên bất động. Do đó thông thường nếu nhiệt độ tăng dần thì sự tăng trưởng và biến dưỡng của vi sinh vật cũng tăng theo đến một nhiệt độ nhất định thì tất cả đình lại. Nếu nhiệt độ tăng cao hơn nữa thì hoạt động của vi sinh vật sẽ xuống đến mức không. Do đó, đối với mỗi sinh vật chúng ta có thể có 3 mức độ về nhiệt độ: 1. Nhiệt độ tối thiểu hay nhiệt độ thấp nhất (minimum temperature): dưới nhiệt độ này, vi sinh vật không hoạt động được. 2. Nhiệt độ tối hảo (optimum temperature): ở nhiệt độ này, hoạt đông của vi sinh vật đạt mức cao nhất. 3. Nhiệt độ tối đa (maximum temperature): trên nhiệt độ này, vi sinh vật không hoạt động được. 8 Ba mức nhiệt độ trên là đặc tính của từng loài vi sinh vật. Ngoài ra ba mức này cũng không cứng nhắc cho từng loài vì nó có thể thay đổi tùy theo một số tác nhân khác tác động vào, thí dụ như pH của môi trường nuôi cấy và dưỡng chất trong môi trường ấy. Do có ba mức nhiệt độ trên khác biệt nhau chúng ta có thể chia vi sinh vật ra làm ba nhóm: nhóm vi sinh vật chịu nóng (thermophiles), nhóm vi sinh vật chịu lạnh (psychrophile) và nhóm vi sinh vật chịu ấm (mesophiles). Ở những vùng lạnh thuộc hàn đới, chúng ta vẫn gặp được sự sống của vi sinh vật trong đất, trong nước và trong không khí. Ở vùng này, nhiệt độ thường xuyên dưới 0 °C. • Vi sinh vật chịu lạnh Có khả năng sống được ở 0 °C và có thể chia làm hai nhóm nhỏ: vi sinh vật chịu lạnh bắt buộc (obligate psychrophiles) và vi sinh vật chịu lạnh tùy ý (facultative psychrophiles). Vi sinh vật chịu lạnh bắt buộc chỉ có thể sống ở môi trường lạnh cố định và chúng thường chết mau lẹ khi đưa ra nhiệt độ bình thường trong phòng, nhiệt độ tối hảo của chúng vào khoảng 15 °C và nhiệt độ tối đa vào khoảng 20 °C. Còn vi sinh vật chịu lạnh tùy ý, dù có thể sống được ở 0 °C nhưng nhiệt độ tối hảo trong khoảng 25-30 °C và nhiệt độ tối đa từ 35 °C trở lên. Trong thịt tươi, sữa, trái cây, rau cải và các sản phẩm khác của sữa khi tồn trữ lạnh vẫn có thể bị vi sinh vật chịu lạnh làm hư hỏng. Thông thường, nhiệt độ tồn trữ càng thấp tốc độ hư hỏng càng chậm lại. Tuy nhiên nếu thực phẩm được đông lạnh ơ nhiệt độ dưới 0 °C (thường là từ -16 °C trở xuống) thì sự hoạt động của vi sinh vật mới gần như bị đình chỉ. Ở nhiệt độ lạnh các phản ứng của enzyme bên trong vi sinh vật chịu lạnh vẫn còn hoạt động, tuy yếu và chậm dần đi theo độ lạnh. Mặc dù sự hoạt động của vi sinh vật chịu lạnh thường ngưng ở nhiệt độ -30 °C, những hoạt động của enzyme vẫn còn và mức giới hạn mà phản ứng sinh hóa ngưng lại là -140 °C. Do đó đông lạnh có thể làm ngưng hoạt động của vi sinh vật chứ không giết chết vi sinh vật được. Và sau khi vi sinh vật bị đông lạnh, thông thường vi sinh vật ấy còn có thể sống sót trong một thời gian lâu dài. • Vi sinh vật chịu ấm Là các vi sinh vật thích nhiệt độ trung bình (mesophiles) có nhiệt độ tối hảo trong khoảng từ 25-40 °C. Nhiệt độ này trùng vào nhiệt độ do ánh nắng mặt trời cung cấp cho thực vật, động vật máu lạnh và đất. Trong cơ thể động vật máu nóng, nhiệt độ vào khoảng 37 °C cũng thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật trong nhóm này. Do đó tất cả vi sinh vật lây bệnh cho người, động vật và thực vật đều thuộc nhóm này. Đối với vi sinh vật gây bệnh cho người và gia súc khi nuôi cấy cần được úm ở nhiệt độ 37 °C. Còn đối với vi sinh vật gây bệnh cho thực vật, nhiệt độ 28-30 °C thích hợp hơn cả. • Vi sinh vật chịu nóng 9 Thermophiles có nhiệt độ tối hảo trong khoảng từ 45-50 °C. Trong thiên nhiên nhiệt độ trong khoảng này, có thễ gặp trong đất bị ánh nắng chiếu trực tiếp, trong khu vực của suối nước nóng, trong các đống rác đang lên men... Mặt đất bị ánh nắng chiếu trực tiếp có thể có nhiệt độ trên 50 °C, có khi lên đến 70 °C ở đất có màu sậm. Trong các lớp đất có nhiệt độ cao này vẫn có một số vi sinh vật sống được. Trong nước của suối nước nóng thường có nhiều loài vi sinh vật sống mặc dù có nhiều suối có nhiệt độ rất cao. Thí dụ suối nóng Yellowstone ở Mỹ có nhiệt đô vào khoảng 99-100 °C, hoặc có nơi cao hơn 100 °C chút ít thế mà có loài vi khuẩn vẫn sống được và phát triển được trong điều kiện nhiệt độ ấy. 5. 2. Nước Nước là một yếu tố tối quan trọng đối với sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật. Nhu cầu về nước của vi sinh vật có khác nhau nhiều tùy theo đặc tính ngoại hấp của vi sinh vật và các yếu tố hòa tan của môi trường. Nước ngoại hấp ở mặt ngoài của vi sinh vật có hữu ích hay không tùy thuộc vào độ dính chặt và khả năng hấp thu nước ấy của vi sinh vật. Mặt khác, các vật chất khi hòa tan trong nước sẽ ảnh hưởng lên tính hữu dụng của nước đối với vi sinh vật. Một đặc tính của nước được dùng để tính đặc tính ngoại hấp và yếu tố hòa tan trên là hoạt tính của nước (water activity). Hoạt tính của nước là mối tương quan giữa nước và ẩm độ tương đối của không khí, hay hơn nữa, theo nhiệt độ không khí vào lúc ấy. Ngoài ra hoạt tính của nước còn tùy thuộc vào chất hòa tan trong nước ấy. Hoạt tính của nước sông và nước biển tương đối cao (lớn hơn 0,9) còn ở các dung dịch càng đậm đặc hoạt tính của nước trong dung dịch ấy càng thấp. Trong một dung dịch có hoạt tính của nước thấp, vi sinh vật phải làm việc nhiều để hấp thu nước ấy từ dung dịch. Vì vậy thông thường dung dịch có hoạt tính nước thấp ảnh hưởng làm chậm sư tăng trưởng của vi sinh vật so với dung dịch có hoạt tính của nước cao hơn. Mỗi vi sinh vật có khả năng chịu đưng được một mức độ hoạt tính của nước thấp nhất khác nhau, tùy loài. Nếu ta có một miếng da trong bầu không khí nóng và ẩm, ít lâu sau miếng da bị một lớp mốc bao phủ. Cùng miếng da ấy nếu để nơi khô ráo trong thời gian lâu dài, miếng da vẫn không bị mốc. Đó là do miếng da hút nước trong không khí (ngoại hấp). Lượng nước được miếng da hút vào nhiều hay ít, tùy thuộc vào ẩm độ tương đối của không khí. Trong điều kiện ẩm ướt, nước trên miếng da có hoạt tính cao nên vi sinh vật có thể phát triển được dễ dàng. Còn miếng da đặt trong điều kiện khô ráo, nước trên miếng da có hoạt tính rất thấp nên vi sinh vật rất khó phát triển được. Vi sinh vật đặt trong một dung dịch phải lấy nước từ dung dịch ấy để phát triển. Hoạt tính của nước tùy thuộc vào nồng độ của dung dịch nếu dung dịch qua đậm đặc, hoạt tính của nước quá thấp, vi sinh vật khó phát triển được. Muốn cho vi sinh vật có thể phát triển, nồng độ của dung dịch phải vừa phải để có hoạt tính của nước cao ở mức cần thiết cho vi sinh vật ấy phát triển. 10 Trong môi trường khô ráo, phần lớn vi sinh vật không sống được vì không hấp thu chất dinh dưỡng. Một số vi sinh vật có khả năng lưu tồn được trong điều kiện khô ráo và thường chúng biến đổi thành những cơ quan đặc biệt, thí dụ như: nội bào tử (endospore) của vi khuẩn (chi Bacillus), bì bào tử (chlamydospore) của các loài nấm (Fusarium) hoặc hạch nấm (sclerotium)... Nhờ các cơ quan này có cấu tạo đặc biệt nên chúng không bị mất nước trong điều điện khô ráo. Các cơ quan sinh trưởng của vi sinh vật thường bị mất nước, co rút lại và tế bào có thể chết. Nếu vi sinh vật được đông lạnh trước khi đưa vào điều kiện làm khô ở chân không, nước trong tế bào bị bốc hơi mau lẹ nhưng tế bào vẫn giữ nguyên hình dạng như lúc đã được đông cứng lại, tất cả mọi phản ứng sinh hóa bên trong tế bào đều bị đình chỉ hoàn toàn (tế bào ở trong tình trạng chết tạm thời). Tuy nhiên, khi đưa vi sinh vật ấy vào môi trường có đủ ẩm độ và nhiệt độ cần thiết, tế bào ấy sẽ hút nước trở lại và phục hồi các phản ứng sinh hóa bên trong nó, đồng thời nếu môi trường bên ngoài thuận hợp vi sinh vật ấy hoạt động trở lại. 5.3. Áp suất của môi trường Vi sinh vật có khả năng chịu được áp suất bên ngoài khác nhau tùy loài. Vi sinh vật sống trong không khí chịu được áp suất thông thường, khi bị đưa xuống đáy hồ sâu, chúng không hoạt động được vì áp suất môi trường đã tăng lên. Trong khi đo, các vi sinh vật sống dưới đáy đại dương, tùy theo độ sâu, có thể chịu được những áp suất rất lớn, áp suất ở đây có thể lên đến hàng ngàn lần hơn áp suất nơi mặt biển. Nếu đưa chúng lên mặt biển, chúng không thể sống được. 5.4. Ảnh hưởng của pH môi trường Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động được trong môi trường có pH giới hạn bởi pH thấp nhất và pH cao nhất. Đồng thời vi sinh vật ấy hoạt động mạnh nhất trong môi trường có pH tối hảo. Phần lớn môi trường ngoài thiên nhiên có pH từ 2,5-9 , và phần lớn vi sinh vật có pH tối hảo trong khoảng này. Có rất ít vi sinh vật có thể sống được trong môi trường có pH nhỏ hơn 2 hoặc lớn hơn 10. Phần lớn vi khuẩn hoạt động mạnh ở môi trường trung hòa hoặc hơi kiềm, ngoại trừ một số có thể sống ở môi trường rất chua. Mặt khác, vi sinh vật có khả năng làm thay đổi pH của môi trường. Thí dụ như một số vi khuẩn lên men glucose và cho ra lactic acid nên làm giảm pH của môi trường chúng sống xuống đến hai đơn vị hoặc hơn nữa. Phần lớn vi sinh vật làm giảm pH của môi trường chúng sống hơn là làm tăng lên. Tuy nhiên cũng còn tùy thuộc loại môi trường và loài vi sinh vật. Ví dụ: khi vi sinh vật được 11 nuôi cấy trong môi trường chứa đạm amoniac (NH 4Cl) để tăng trưởng, sẽ làm giảm pH của môi trường ấy vì chúng lấy đi NH4 và Cl còn lại sẽ chuyển thành HCl. Trong khi đó nếu được nuôi cấy trong môi trường muối nitrate (như NaNO 3) chúng sẽ làm tăng pH của môi trường vì chúng sẽ lấy NO3- để hoạt động, Na còn lại sẽ thành NaOH. Khi nuôi cấy nấm hoặc vi khuẩn gây bệnh cho cây trồng, chúng ta nên nuôi trong môi trường hơi chua một chút, pH khoảng 6,5-6,8 . 5.5. Ảnh hưởng của ánh sáng Ánh sáng mặt trời đến được mặt đất chứa rất nhiều tia có độ dài sóng thay đổi, trong đó mắt của loài người chúng ta chỉ nhận ra được các tia có độ dài sóng tư 400-800 nm, trên 800 nm có tia hồng ngoại, còn tia cực tím (còn gọi là tia tử ngoại) có độ dài sóng từ 300-400 nm, trong khi phổ của tia cực tím trải rộng từ 13,6-400 nm. Ngoài ra, trong quang phổ của tia cực tím có một khoảng giết được vi sinh vật, nằm trong phạm vi 200300 nm. Trong đó, các tia trong phạm vi 230-280 nm có khả năng sát khuẩn mạnh hơn. Trong phạm vi sát khuẩn, tia có bước sóng 253,7 nm có tác dụng diệt vi sinh vật mạnh nhất. Như vậy trong ánh sáng của mặt trời đến được bề mặt trái đất có chứa một số ít tia cực tím giết được vi sinh vật. Đối với một số vi sinh vật, ánh sáng thấy được cũng có thể làm hại vi sinh vật nếu cường độ chiếu sáng cao và thời gian chiếu sáng kéo dài. Tình trạng này là do một số màu trong tế bào hấp thu ánh sáng vào, làm đình trệ hoạt động của enzyme khi có mặt ôxy. Nếu trong điều kiộn không có ôxy thì không có hiện tượng trên xảy ra. Hiện tượng này được gọi là quang ôxy hóa. Một số loài vi sinh vật có chứa màu, thường là caro tene, lại ngăn cản ôxy hóa xảy ra. Ánh sáng thấy được cũng rất cần thiết cho hiện tượng quang hợp ở một số vi sinh vật có diệp lục tố, đồng thời cũng rất cần thiết cho một số tiến trình bên trong vi sinh vật. Một số nấm cần có ánh sáng ở phạm vi thấy được mới có sinh sản hữu tính. B- CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Câu 1: a. Hãy nêu và giải thích ít nhất hai sự thích nghi cho phép sinh vật nhân sơ tồn tại trong môi trường quá khắc nghiệt đối với các sinh vật khác? b. Vi khuẩn lactic chủng I tổng hợp được axit folic (một loại vitamin) và không tổng được phenylalanin (một loại axit amin). Còn vi khuẩn lactic chủng II thì ngược lại. Có thể nuôi 2 chủng vi sinh vật này trong môi trường thiếu axit folic và axit phenylalanin được không? Vì sao? 12 c. Người ta cấy vi khuẩn Proteus vulgaris trên các môi trường dịch thể có thành phần tính theo đơn vị g/l: NH4Cl - 1 FeSO4.7H2O - 0,01 MgSO4.7H2O - 0,2 H2O - 1 lít K2HPO4 - 1 CaCl2 - 0,01 Các nguyên tố vi lượng (Mn, Mo,Cu, Zn): mỗi loại 2. 10-5 Bổ sung thêm vào mỗi loại môi trường: Chất bổ sung Các loại môi trường M1 M2 M3 M4 Glucose 0 5g 5g 5g Axit nicotinic 0 0 0,1mg 0 Cao nấm men 0 0 0 5g Sau 24h nuôi trong tủ ấm ở nhiệt độ phù hợp, người ta thấy có sự sinh trưởng của vi khuẩn trên các môi trường M3, M4 còn trên môi trường M1 và M2 không có vi khuẩn phát triển. - Các môi trường M1, M2, M3 và M4 thuộc loại môi trường gì? - Nêu vai trò của axit nicotinic đối với vi khuẩn Proteus vulgaris? Trả lời: a. - Khả năng hình thành nội bào tử cho phép các tế bào sống sót trong điều kiện khắc nghiệt và phục hồi khi môi trường thuận lợi trở lại. - Một số vi khuẩn có lớp vỏ nhày và vi khuẩn Gram (-) có lớp màng ngoài (LPS) bảo vệ cơ thể khỏi hệ thống miễn dịch của cơ thể chủ. b. - Hai chủng trên là các vi sinh vật khuyết dưỡng nếu nuôi riêng thì không phát triển được vì thiếu nhân tố sinh trưởng - Nếu nuôi chúng lâu ngày sẽ xảy ra hiện tượng đồng dưỡng hoặc giữa chúng có thể hình thành cầu tiếp hợp → bổ sung vật chất di truyền cho nhau và tạo ra chủng nguyên dưỡng thì có thể phát triển được trong môi trường tối thiểu. c. - M1: MT tối thiểu. - M2, M3: MT tổng hợp. - M4: MT bán tổng hợp. - Axit nicotinic là nhân tố sinh trưởng vì thiếu nó (môi trường M1, M2) vi khuẩn không phát triển. 13 Câu 2: Hãy cho biết các loại vi sinh vật sau đây có kiểu dinh dưỡng nào? Nguồn năng lượng, nguồn cacbon chủ yếu, hình thức sống của mỗi loại vi sinh vật đó (vi khuẩn lactic, vi khuẩn lam Anabaena, vi khuẩn tả, Nitrosomonas, Nitrobacter). Trả lời: Loại khuẩn vi Kiểu dinh dưỡng Vi khuẩn Hoá lactic dưỡng Nguồn năng lượng dị Chất cơ Nguồn cacbon hữu Chất hữu cơ Vi khuẩn Quang tự Ánh sáng lam dưỡng Anabaena Vi khuẩn tả Hoá dưỡng dị Chất cơ Hình thức sống CO2 hữu Chất hữu cơ Sống tự do trong môi trường giàu dinh dưỡng. Cộng sinh, có khả năng cố định nitơ. Ký sinh trong đường ruột động vật và người Câu 3: a. Vì sao không khí ở ngoài bờ biển ít vi sinh vật hơn không khí ở khu đô thị đông đúc? b. Mẹ thường nhắc con: “ ăn kẹo xong phải xúc miệng nhiều lần hoặc đánh răng, nếu không rất dễ bị sâu răng”. Lời khuyên ấy dựa trên có sở khoa học nào? Trả lời: a- Không khí ở ngoài biển trong lành hơn không khí trong khu đông dân cư vì ngoài biển có ít khu dân cư, ánh sáng trong đó có tia tử ngoại chiếu xuống mặt đất không bị phản xạ, nồng độ muối cao hơn vì vậy có tác dụng diệt khuẩn tốt hơn. Vì thế không khí ngoài bờ biển ít vi sinh vật hơn trong đất liền. b- Trong khoang miệng có nhiều loại cầu khuẩn và trực khuẩn. Loại vi khuẩn lăctic phổ biến là Streptococus là loại lên men lăctic đồng hình. Khi có nhiều đường trong khoang miệng, vi khuẩn này biến đường thành axit lăctic ăn mòn chân răng, tạo điều kiện cho VK gây viêm nhiễm khác xâm nhập. Câu 4: Bằng thao tác vô trùng, người ta cho 40ml dung dịch 10% đường glucôzơ vào hai bình tam giác cỡ 100ml (kí hiệu là bình A và B), cấy vào mỗi bình 4ml dịch huyền phù nấm men bia (Saccharomyces cerevisiae) có nồng độ 103 tế bào nấm men/1ml. Cả hai bình đều được đậy nút bông và đưa vào phòng nuôi cấy ở 35 oC trong 18 giờ. Tuy nhiên, bình A được để trên giá tĩnh còn bình B được lắc liên tục (120 vòng/phút). Hãy cho biết sự khác biệt có thể có về mùi vị, độ đục và kiểu hô hấp của các tế bào nấm men giữa hai bình A và B? Giải thích? Trả lời : 14 + Bình thí nghiệm A có mùi rượu khá rõ và độ đục thấp hơn so với ở bình B: Trong bình A để trên giá tĩnh thì những tế bào phía trên sẽ hô hấp hiếu khí còn tế bào phía dưới sẽ có ít ôxi nên chủ yếu tiến hành lên men etylic, theo phương trình giản lược sau: Glucôzơ → 2etanol + 2CO2 + 2ATP. Vì lên men tạo ra ít năng lượng nên tế bào sinh trưởng chậm và phân chia ít dẫn đến sinh khối thấp, tạo ra nhiều etanol. + Bình thí nghiệm B hầu như không có mùi rượu, độ đục cao hơn bình thí nghiệm A: Do để trên máy lắc thì ôxi được hoà tan đều trong bình nên các tế bào chủ yếu hô hấp hiếu khí theo phương trình giản lược như sau: Glucôzơ + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + 38ATP. Nấm men có nhiều năng lượng nên sinh trưởng mạnh làm xuất hiện nhiều tế bào trong bình dẫn đến đục hơn, tạo ra ít etanol và nhiều CO2. + Kiểu hô hấp của các tế bào nấm men ở bình A: Chủ yếu là lên men, chất nhận điện tử là chất hữu cơ, không có chuỗi truyền điện tử, sản phẩm của lên men là chất hữu cơ (trong trường hợp này là etanol), tạo ra ít ATP. + Kiểu hô hấp của các tế bào nấm men ở bình B: Chủ yếu là hô hấp hiếu khí, do lắc có nhiều ôxi, chất nhận điện tử cuối cùng là oxi thông qua chuỗi truyền điện tử, tạo ra nhiều ATP. Sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Câu 5 : 1. Một chủng tụ cầu vàng (Staphylococus aureus) được cấy trên 3 môi trường như sau: - Môi trường a: Chứa nước, muối khoáng và nước thịt. - Môi trường b: Chứa nước, muối khoáng, glucôzơ và vitamin B1. - Môi trường c: Chứa nước, muối khoáng và glucôzơ Sau khi nuôi ở tủ ấm 370C thấy các môi trường a, b trở lên đục, trong khi môi trường c vẫn trong suốt. a. Môi trường a, b, c là loại môi trường gì? b. Hãy giải thích kết quả thí nghiệm. c. Glucôzơ, vitamin và nước thịt có vai trò gì đối với vi khuẩn? 2. Tại sao nước ở một số sông, biển lại có màu đen mà con người lại ít bị đầu độc? Trả lời: a. Môi trường a là môi trường bán tổng hợp vì có nước thịt và muối khoáng. Môi trường b là môi trường tổng hợp vì có glucôzơ và vi tamin. Môi trường c là môi trường tổng hợp vì có muối khoáng và glucôzơ. b. Kết quả cho thấy tụ cầu vàng này là VSV không sống được trên môi trường tối thiểu vì nó đòi hỏi VTM B1 và các hợp chất phức tạp trong nước thịt để phát triển. c. Vai trò: - Glucôzơ là hợp chất cung cấp C và năng lượng. - vitamin hoạt hoá các enzim. - nước thịt là nguồn cung cấp nitơ hữu cơ cho vi khuẩn. 2. 15 - Ở các môi trường như bùn của ao, hồ, sông, biển, một số vi khuẩn phân giải chất hữu cơ bắt nguồn từ xác thực vật tạo ra ion cuối cùng là SO 42- → hô hấp Sun phat → các phản ứng thải ra khí độc là H2S có mùi trứng ung, nhưng hợp chất này có ái lực cao với nhiều kim loại → H2S có thể kết hợp với Fe trong chuỗi hô hấp của người tạo thành sắt sunfua (FeS) nên có thể giải độc được - Mặt khác trong tự nhiên Fe cũng là kim loại phổ biến tồn tại trong đất và nước. Ở trong nước, Fe sẽ kết tủa và có màu đen và nhờ vi khuẩn hô hấp sunfat mà con người được giải độc khỏi nhiều kim loại nặng nên không bị đầu độc. Câu 6: Cho 1 loài vi khuẩn cố định nitơ khí quyển thường gặp trong các nguồn nước tự nhiên. Chúng có thể sinh sản được trong điều kiện hiếu khí, trong bóng tối bằng cách sử dụng các chất hữu cơ khác như rượu, axit amin, axit béo,...Chúng cũng có thể sinh sản được trong điều kiện kị khí với điều kiện phải chiếu sáng cho chúng và có mặt của chất hữu cơ nói trên cùng với CO2 của không khí. Hãy xác định kiểu dinh dưỡng và vai trò của các chất hữu cơ đối với vi khuẩn trong điều kiện kị khí và yếm khí. Trả lời: Trong đk hiếu khí: - Kiểu dinh dưỡng của loài VK này là hoá dị dưỡng hữu cơ. - Vai trò của các chất hữu cơ là nguồn cacbon và năng lượng Trong đk kị khí: - Kiểu dinh dưỡng của loại VK này là quang tự dưỡng hữu cơ. - Vai trò của các chất hữu cơ là chất cho electron Câu 7: a. Etanol (nồng độ 70%) và penicilin đều được dùng để diệt khuẩn trong y tế. Hãy giải thích vì sao vi khuẩn khó biến đổi để chống được etanol nhưng lại có thể biến đổi chống được penicillin? b. Cho cùng 1 dòng nấm men vào 2 bình A và B chứa dung dịch glucozơ. Bình A đậy nắp kín, bình B không đậy nắp. Sau 1 thời gian hãy nhận xét ( có hoặc không, nhiều hoặc ít) các chỉ tiêu sau đây ở 2 bình Chỉ tiêu Bình A Bình B Lượng O2 sử dụng Lượng CO2 sinh ra Lượng rượu sinh ra Lượng nấm men sinh ra Viết phương trình phản ứng xảy ra ở 2 bình nói trên. Giải thích về lượng nấm men sinh ra ở 2 bình? Trả lời: a. 16 - Etanol (nồng độ 70%) có tác dụng gây biến tính prôtein, kiểu tác động là không chọn lọc và không cho sống sót. - Penicilin ức chế tổng hợp PEG (peptidoglican) ở thành vi khuẩn. Nhiều vi khuẩn mang gen kháng kháng sinh (thường trên plasmid) mã hóa enzim penicilinaza cắt vòng betalactam của penicilin và làm bất hoạt chất kháng sinh này. b. Chỉ tiêu Bình A Bình B Lượng oxi sử dụng Không Có Lượng CO2 sinh ra Ít Nhiều Lượng rượu sinh ra Có Không Lượng nấm men sinh Ít Nhiều ra - Bình A: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP - Bình B: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP - Ở bình A không có O2, nấm men thực hiện quá trình lên men, sinh ra ít năng lượng nên tổng hợp sinh khối ít - Ở bình B có O2, nấm men hô hấp hiếu khí, sinh ra nhiều năng lượng nên tổng hợp sinh khối nhiều. Câu 8: Vi khuẩn nào có khả năng làm sạch môi trường bị ô nhiễm H 2S? Thực tế, ta nên dùng loại vi khuẩn nào để xử lý môi trường ô nhiễm H2S? Trả lời: - Vi khuẩn hóa tổng hợp lấy năng lượng từ H2S H2S + O2 → S + H2O + Q S + O2 + H2O → H2SO4 + Q H2S + CO2 + Q → CH2O + S + H2O - Vi khuẩn quang tổng hợp sử dụng chất cho e là H 2S (vi khuẩn lưu huỳnh màu lục, màu tía) H2S + CO2 → CH2O + S + H2O -Thực tế, nên dùng vi khuẩn lưu huỳnh màu lục, màu tía để xử lý môi trường ô nhiễm H2S vì hai loại vi khuẩn này sử dụng H2S làm chất cho e trong quá trình quang hợp và tích lũy S trong tế bào, còn vi khuẩn hóa tổng hợp sử dụng H 2S thì tạo ra S hoặc H2SO4 giải phóng ra môi trường Câu 9: Sau mùa hè với những trận mưa lớn, hồ Owens ở California có thể chứa nước màu đỏ sáng rất nóng và mặn (nồng độ muối có thể lên đến 32%). Tuy nhiên, người ta đã phát hiện ra màu đỏ sáng của hồ là do vi sinh vật có tên là Halobacterium gây ra. Em hãy cho biết: a.Vi sinh vật này thuộc nhóm nào? Làm thế nào vi sinh vật đó có thể sống trong môi trường có nồng độ muối cao đến vậy? b.Tại sao vi sinh vật đó làm cho nước hồ có màu hồng, từ đó cho biết kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật đó? 17 c. Nếu cho các tế bào khác vào môi trường của hồ Owens thì có hiện tượng gì xảy ra? Giải thích? Trả lời: a. - Vi sinh vật này thuộc nhóm vi khuẩn cổ -Chúng sống được trong môi trường có nồng độ muối cao như vậy là do: Chúng có hệ thống bơm ion K+ hoặc các ion khác vào trong tế bào cho tới khi nồng độ các ion trong tế bào cân bằng với bên ngoài tế bào giúp chúng vẫn lấy được nước từ môi trường cung cấp cho tế bào -Vi sinh vật này làm cho nước hồ có màu hồng là do trong tế bào của chúng có chứa sắc tố Bacteriorhodopsin ở màng b. -Kiểu dinh dưỡng: Quang tự dưỡng vì chúng chứa sắc tố Bacteriorhodopsin ở màng nên nó có khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ATP phục vụ cho quá trình cố định CO2 c. -Khi cho các tế bào vi sinh vật khác vào môi trường hồ Owens thì sẽ chết. -Giải thích: Do môi trường có nồng độ muối quá cao khiến các tế bào không lấy được nước vào mà còn bị mất nước đến khô rồi chết. Câu 10: a. Hãy cho biết nơi sống của các vi khuẩn ưa lạnh, ưa ấm, ưa nhiệt và ưa siêu nhiệt. b. Tác nhân gây hư hại các loại quả thường là nấm mốc mà ít khi là vi khuẩn. Hãy giải thích tại sao? c. Khi chưa kịp chế biến cá, người ta thường sát muối lên con cá. Giải thích. Trả lời: a. Vi khuẩn ở biển thuộc nhóm ưa lạnh; vi khuẩn ưa ấm sống trong đất, cơ thể người, động vật; vi khuẩn ưa siêu nhiệt sống ở núi lửa; vi khuẩn ưa nhiệt sống ở đống phân đang ủ, suối nước nóng. b. Do nấm mốc là loại VSV ưa axit và hàm lượng đường cao. Trong dịch bào của các loại quả thường có hàm lượng đường và axit cao không thích hợp với hoạt động của vi khuẩn. Nhưng do hoạt động của nấm mốc, hàm lượng đường và sau đó là axit trong quả giảm, lúc đó vi khuẩn mới có khả năng hoạt động và gây hỏng quả. c. Vi khuẩn là tác nhân gây hỏng thực phẩm (thịt, cá) vì thế khi xát muối lên mình con cá làm áp suất thẩm thấu tăng cao, rút nước trong tế bào vi khuẩn làm tế bào bị chết. Vì vậy, muối là chất sát trùng có tiêu diệt và ức chế sự phát triển của vi khuẩn. 18 [...]... loại vi sinh vật sau đây có kiểu dinh dưỡng nào? Nguồn năng lượng, nguồn cacbon chủ yếu, hình thức sống của mỗi loại vi sinh vật đó (vi khuẩn lactic, vi khuẩn lam Anabaena, vi khuẩn tả, Nitrosomonas, Nitrobacter) Trả lời: Loại khuẩn vi Kiểu dinh dưỡng Vi khuẩn Hoá lactic dưỡng Nguồn năng lượng dị Chất cơ Nguồn cacbon hữu Chất hữu cơ Vi khuẩn Quang tự Ánh sáng lam dưỡng Anabaena Vi khuẩn tả Hoá dưỡng. .. ta đã phát hiện ra màu đỏ sáng của hồ là do vi sinh vật có tên là Halobacterium gây ra Em hãy cho biết: a .Vi sinh vật này thuộc nhóm nào? Làm thế nào vi sinh vật đó có thể sống trong môi trường có nồng độ muối cao đến vậy? b.Tại sao vi sinh vật đó làm cho nước hồ có màu hồng, từ đó cho biết kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật đó? 17 c Nếu cho các tế bào khác vào môi trường của hồ Owens thì có hiện tượng... mặt của chất hữu cơ nói trên cùng với CO2 của không khí Hãy xác định kiểu dinh dưỡng và vai trò của các chất hữu cơ đối với vi khuẩn trong điều kiện kị khí và yếm khí Trả lời: Trong đk hiếu khí: - Kiểu dinh dưỡng của loài VK này là hoá dị dưỡng hữu cơ - Vai trò của các chất hữu cơ là nguồn cacbon và năng lượng Trong đk kị khí: - Kiểu dinh dưỡng của loại VK này là quang tự dưỡng hữu cơ - Vai trò của. .. hiện tượng quang hợp ở một số vi sinh vật có diệp lục tố, đồng thời cũng rất cần thiết cho một số tiến trình bên trong vi sinh vật Một số nấm cần có ánh sáng ở phạm vi thấy được mới có sinh sản hữu tính B- CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Câu 1: a Hãy nêu và giải thích ít nhất hai sự thích nghi cho phép sinh vật nhân sơ tồn tại trong môi trường quá khắc nghiệt đối với các sinh vật khác? b Vi khuẩn lactic chủng I tổng... trạng chết tạm thời) Tuy nhiên, khi đưa vi sinh vật ấy vào môi trường có đủ ẩm độ và nhiệt độ cần thiết, tế bào ấy sẽ hút nước trở lại và phục hồi các phản ứng sinh hóa bên trong nó, đồng thời nếu môi trường bên ngoài thuận hợp vi sinh vật ấy hoạt động trở lại 5.3 Áp suất của môi trường Vi sinh vật có khả năng chịu được áp suất bên ngoài khác nhau tùy loài Vi sinh vật sống trong không khí chịu được áp suất... lớn vi sinh vật có pH tối hảo trong khoảng này Có rất ít vi sinh vật có thể sống được trong môi trường có pH nhỏ hơn 2 hoặc lớn hơn 10 Phần lớn vi khuẩn hoạt động mạnh ở môi trường trung hòa hoặc hơi kiềm, ngoại trừ một số có thể sống ở môi trường rất chua Mặt khác, vi sinh vật có khả năng làm thay đổi pH của môi trường Thí dụ như một số vi khuẩn lên men glucose và cho ra lactic acid nên làm giảm pH của. .. được vi sinh vật Đối với một số vi sinh vật, ánh sáng thấy được cũng có thể làm hại vi sinh vật nếu cường độ chiếu sáng cao và thời gian chiếu sáng kéo dài Tình trạng này là do một số màu trong tế bào hấp thu ánh sáng vào, làm đình trệ hoạt động của enzyme khi có mặt ôxy Nếu trong điều kiộn không có ôxy thì không có hiện tượng trên xảy ra Hiện tượng này được gọi là quang ôxy hóa Một số loài vi sinh vật. .. sóng từ 300-400 nm, trong khi phổ của tia cực tím trải rộng từ 13,6-400 nm Ngoài ra, trong quang phổ của tia cực tím có một khoảng giết được vi sinh vật, nằm trong phạm vi 200300 nm Trong đó, các tia trong phạm vi 230-280 nm có khả năng sát khuẩn mạnh hơn Trong phạm vi sát khuẩn, tia có bước sóng 253,7 nm có tác dụng diệt vi sinh vật mạnh nhất Như vậy trong ánh sáng của mặt trời đến được bề mặt trái...Trong môi trường khô ráo, phần lớn vi sinh vật không sống được vì không hấp thu chất dinh dưỡng Một số vi sinh vật có khả năng lưu tồn được trong điều kiện khô ráo và thường chúng biến đổi thành những cơ quan đặc biệt, thí dụ như: nội bào tử (endospore) của vi khuẩn (chi Bacillus), bì bào tử (chlamydospore) của các loài nấm (Fusarium) hoặc hạch nấm (sclerotium) Nhờ các... sinh trưởng của vi sinh vật thường bị mất nước, co rút lại và tế bào có thể chết Nếu vi sinh vật được đông lạnh trước khi đưa vào điều kiện làm khô ở chân không, nước trong tế bào bị bốc hơi mau lẹ nhưng tế bào vẫn giữ nguyên hình dạng như lúc đã được đông cứng lại, tất cả mọi phản ứng sinh hóa bên trong tế bào đều bị đình chỉ hoàn toàn (tế bào ở trong tình trạng chết tạm thời) Tuy nhiên, khi đưa vi ... (parasites): vi sinh vật vừa lấy C từư chất hữu thể sinh vật sống lấy C từ sinh vật sống mà Trong bệnh học, vi sinh vật ký sinh nguyên nhân phần lớn bệnh động vật thực vật Trong nhóm vi sinh vật ký sinh. .. tiểu nhóm, ký sinh bắt buộc ký sinh tùy ý - Ký sinh bắt buộc vi sinh vật sống ký sinh mô sống sinh vật khác sống hoại sinh, tức sống mô chết vật chất không sinh vật Thí dụ: virus ký sinh bắt buộc... sinh hóa ngưng lại -140 °C Do đông lạnh làm ngưng hoạt động vi sinh vật không giết chết vi sinh vật Và sau vi sinh vật bị đông lạnh, thông thường vi sinh vật sống sót thời gian lâu dài • Vi sinh