Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật

Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Bởi: Nguyễn Lân Dũng ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT Như biết vi sinh vật có khả đáp ứng với biến hóa nồng độ chất dinh dưỡng, chất dinh dưỡng hạn chế Sự sinh trưởng vi sinh vật chịu ảnh hưởng lớn nhân tố vật lý, hóa học môi trường sống Hiểu biết ảnh hưởng nhân tố môi trường sinh trưởng vi sinh vật giúp ích nhiều cho việc khống chế vi sinh vật việc nghiên cứu phân bố sinh thái vi sinh vật Đáng ý số vi sinh vật sống điều kiện cực đoan (extreme) khó sống (inhospitable) Các vi sinh vật nhân nguyên thủy (Procaryotes) sinh tồn nơi sinh sống Nhiều nơi vi sinh vật khác tồn vi sinh vật nhân nguyên thủy sinh trưởng tốt Chẳng hạn vi khuẩn Bacillus infernus sống độ sâu 1,5 dặm mặt đất, nơi ôxy có nhiệt độ cao đến 600C Những vi sinh vật sinh trưởng hoàn cảnh hà khắc gọi vi sinh vật ưa cực đoan Trong phần xem xét ảnh hưởng số nhân tô chủ yếu môi trường sinh trưởng vi sinh vật (bảng 14.3) Bảng 14.3: Phản ứng vi sinh vật với nhân tố môi trường Thuật ngữ Định nghĩa Vi sinh vật đại diện Hoạt tính nước dung chất 1/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Vi sinh vật ưa áp (Osmotolerant) Có thể sinh trưởng phạm vi rộng hoạt tính nước nồng độ thẩm thấu Vi sinh vật ưa măn (Halophile) Cần sinh trưởng nồng độ NaCl Halobacterium,Dunaliella, cao, thường từ 0,2 mol/L trở Ectothiorhodospira lên Staphylococcus aureus, Saccharomyces pH Ưa acid (Acidophile) Sinh trướng tốt phạm vi pH 0-5,5 Sulfolobus,Picrofilus, Ferroplasma, Acontium, Cyanidum caldarium Ưa trung tính (Neutrophile) Sinh trướng tốt phạm vi pH 5,5- 8,0 Escherichia, Euglena, Paramecium Ưa kiềm(Alkalophile) Sinh trướng tốt phạm vi pH 8,5-11,5 Bacillus alcalophilus, Natronobacterium Nhiệt độ Ưa Sinh trưởng tốt 150C hay lạnh(Psychrophyle) thấp Bacillus psychrophilus, Chlamydomonas nivalis Có thể sinh trưởng 0-70C sinh trưởng tốt Chịu lạnh(Psychrotroph) 20-300C, sinh trưởng khoảng 350C Listeria monocytogenes, Pseudomonas fluorescens Ưa ấm(Mesophile) Sinh trưởng tốt 25-45 C Escherichia coli, Neisseria, Gonorrhoeae, Trichomona vaginalis Có thể sinh trưởng nhiệt độ Ưa 550C cao hơn, nhiệt độ nhiệt(Thermophile) thích hợp thường 55 650C Bacillus stearothermophilus, Thermus aquaticus, Cyanidium caldarium, Chaetomium thermophile Thích hợp phát triển nhiệt độ Ưa nhiệt cao (Hyperthermophile) 80 khoảng 1130C Sulfolobus, Pyrodictium, Pyrococcus Nồng độ Ôxy Hiếu khí bắt buộc (Obligate aerobe) Hoàn toàn dựa vào O2 không khí để sinh trưởng Micrococcus luteus, Pseudomonas, Mycobacteriun, phần lớn 2/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Tảo, Nấm ĐV nguyên sinh Kỵ khí không bắt buộc (Facultative anaerobe) Không cần O2 để sinh trướng Escherrichia, Enterococcus, sinh trưởng tốt có Saccharomyces cerevisiae mặt O2 Kỵ khí chịu Oxy (Aetolerant anaerobe) Sinh trưởng có mặt Streptococcus pyogenes hay ôxy Kỵ khí bắt buộc Bị chết có mặt O2 (Obligate anaerobe) Vi hiếu khí (Microaerophile) Clostridium, Bacteroides, Methanobacterium, Trepomonas agilis Cần O2 mức độ thấp hơn2-10% để sinh trưởng bị tổn hại không khí (20%) Campylobacter, Spirillum volutans, Treponema pallidum Sinh trưởng nhanh áp suất thủy tĩnh cao Photobacterium profindum, Shewanella benthica, Methanococcus jannaschii Áp suất Ưa áp (Barophile) Hoạt tính nước dung chất Vì tế bào vi sinh vật tách với môi trường chúng loại màng sinh chất có tính thẩm thấu chọn lọc vi sinh vật chịu ảnh hưởng biến đổi nồng độ thẩm thấu môi trường Nếu vi sinh vật đưa vào dung dịch có nồng độ thẩm thấu thấp nước xâm nhập vào tế bào, khống chế hữu hiệu tế bào bị trương lên vỡ Nhờ nội hàm mà giảm thấp nồng độ thẩm thấu tế bào chất Lúc tính thẩm thấu môi trường thấp tính thẩm thấu tế bào chất, vi sinh vật nhân nguyên thủy phá vỡ kênh mẫn cảm với áp suất làm cho dung chất thấm Phần lớn vi khuẩn, tảo nấm thường có thành tế bào vững chắc, trì hình thái tính hoàn chỉnh tế bào Lúc đưa tế bào vi sinh vật có thành tế bào vững vào môi trường áp suất thẩm thấu cao nước thoát ra, màng sinh chất tách khỏi thành tế bào tạo tình trạng co nguyên sinh Sự nước tế bào tổn hại tới màng tế bào chất, tế bào khả trao đổi chất ngừng sinh trưởng Điều liên quan đến việc bảo quản thực phẩm nhờ muối mặn tẩm đường (làm mứt, ngâm mật ong ) 3/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Nhiều vi sinh vật sử dụng dung chất hỗn hợp (compatible solute) để làm cho nồng độ thẩm thấu nguyên sinh chất cao môi trường chung quanh, làm cho màng sinh chất gắn với thành tế bào Sở dĩ gọi dung chất hỗn hợp dung chất thích hợp để tế bào sinh trưởng phát triển có nồng độ cao tế bào Phần lớn vi sinh vật nhân nguyên thủy nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào môi trường áp suất thẩm thấu cao nhờ tổng hợp hấp thu choline, betaine, proline, acid glutamic acid amin khác Việc nâng cao nồng độ K+ mức độ giúp nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào Tảo nấm sử dụng saccharose polyol, ví dụ arabitol, glycerol, mannitol, để đạt mục đích Polyol acid amin dung chất lý tưởng để nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào chúng không phá hủy cấu trúc chức enzym Nhiều vi sinh vật nhân nguyên thủy Halobacterium salianarium sử dụng K+ để nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào, Na+ có tác dụng không sử dụng cao K+ Các enzyme Halobacterium cần nồng độ muối cao để trì hoạt tính Động vật nguyên sinh thành tế bào nên phải sử dụng không bào (vacuoles) để xuất phần nước dư thừa sống môi trường có nồng độ thẩm thấu thấp Tác dụng tương hỗ phân tử nước phân tử dung chất gọi hiệu ứng thẩm thấu (osmotic effect) hiệu ứng chất (matric effect) biểu thị phần tử nước bi hấp phụ (adsorption) bề mặt chất rắn Hai hiệu ứng dẫn đến việc giảm sút phần nước dược vi sinh vật sử dụng Vì nồng độ thẩm thấu môi trường có ảnh hưởng sâu sắc vi sinh vật để định lượng khả sử dụng nước nhà vi sinh vật học thường dùng khái niệm hoạt độ nước aw (water activity aw) để biểu thị tính hữu hiệu nước Cũng dùng nước (water potential) tương quan với aw để biểu thị tính hữu hiệu nước Hoạt độ nước dung dịch 1/ 100 độ ẩm tương đối dung dịch (tính theo %), tương đương với tỷ lệ áp suất bay dung dịch (Psoln) áp suất bay nước tinh khiết (Pwater): Hoạt độ nước dung dịch hay chất răn xác định cách đưa vào vật chứa kín đo độ ẩm tương đối sau hệ thống đạt tới trạng thái cân (equilibrium) Ví dụ, mẫu vật sau đạt tới trạng thái cân hệ thống mà không khí đạt tới 95% bão hòa, tức không khí chứa 95% độ ẩm đạt tới cân nhiệt độ với mẫu nước khiết, hoạt độ nước mẫu vật 0,95% Hoạt độ nước tỷ lệ nghịch với áp suất thẩm thấu, áp suất thẩm thấu cao trị số aw thấp 4/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Các vi sinh vật khác có lực thích ứng khác lớn môi trường có hoạt độ nước thấp (bảng 14.4) Bảng 14.4: Trị số tương đối hoạt độ nước (a w ) thấp sinh trưởng vi sinh vật (theo A.D Brown, 1976) Hoạt độ Môi trường nước Vi khuẩn, Nấm, Tảo 1,00 Nước khiết Phần lớn VK Gram (-) không ưa mặn 0,95 Bánh mỳ Phần lớn trực khuẩn Gram (-) Basidiomycetes FusariumPhần lớn Mucor,Rhizopus, Bacillus 0,90 Đùi gia súc Phần lớn cầu khuẩn, Nấm men có bào tử túi 0,85 Salami Ý Staphylococcus 0,80 Thực phẩm muối Saccharomyces rouxii (trong muối), Penicillium 0,75 Hồ muốiCá muối Halobacterium, Aspergillus,Dunaliella , Actinospora 0,70 Ngũ cốc, kẹo, khô Aspergillus 0,60 Sôcôla, mật ong, sữa bột Saccharomyces rouxii (trong đường), Xeromyces bisporus 0,55 ADN bị phá hủy Có thể kể thêm vài ví dụ khác trị số aw: máu người- 0,995; tươi- 0,97-0,98; nước biển- 0,98; thịt gia súc tươi- 0,97; sirô- 0,90; giăm bông- 0,90; lạp xường- 0,85; mứt quả- 0,80; nước đường bão hòa- 0,76; bột mỳ- 0,65 Vi sinh vật muốn giữ lượng nước cách trì dung chất nội bào nồng độ cao sinh trưởng môi trường có hoạt độ nước thấp gặp khó khăn lớn Những vi sinh vật tồn điều kiện gọi vi sinh vật chịu áp (osmotolerant) Chúng sinh trưởng phạm vi nồng độ thẩm thấu hoạt độ nước rộng Ví dụ , vi khuẩn Staphylococcus aureus nuôi cấy môi trường có nồng độ NaCl cao tới mol/L Chúng thích ứng sinh trưởng da người Nấm men Saccharomyces rouxii sinh trưởng dung dịch đường có hoạt độ nước thấp đến 0,6 Tảo lục Dunaliella viridis chịu nồng độ NaCl cao đến 1,7mol/L nồng độ bão hòa 5/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Mặc dầu số vi sinh vật thực chịu áp phần lớn vi sinh vật sinh trưởng tốt hoạt độ nước khoảng 0,98 (tương đương với aw nước biển) cao Lợi dụng điều người ta sử dụng phương pháp sấy khô hay dùng muối, dùng đường để bảo quản thực phẩm, phòng tạp nhiễm vi sinh vật Tuy nhiên nhiều nấm chịu áp làm hư hỏng thực phẩm sấy khô ướp muối, tẩm đường Vi sinh vật ưa mặn (Halophile) hoàn toàn thích ứng với môi trường cao áp (hypertonic), cần nồng độ NaCl cao để sinh trưởng Phạm vi nồng độ muối cần thiết để sinh trưởng nhóm vi khuẩn ưa mạn cực đoan (extreme halophilic bacteria) 2,8-6,2 mol/ L (nồng độ muối bão hòa) Tại Biển Chết (Dead Sea)- hồ thấp giới nằm Israel Jordan, hồ Đại Diêm (Great Salt Lake) bang Utah (Hoa Kỳ) môi trường khác có nồng độ muối gần với bão hòa, phân lập Cổ khuẩn (archeon) thuộc chi Halobacterium Chúng vi khuẩn ưa mặn cực đoan khác không giống với phần lớn vi sinh vật chịu áp (osmotolerant) chỗ đơn giản thông qua việc nâng cao nồng độ dung chất nội bào, mà chủ yếu sửa đổi cấu trúc protein màng để thích ứng với nồng độ muối cao Những vi khuẩn ưa mặn cực đoan trì nồng độ kali nội bào cho áp suất thẩm thấu cao môi trường sống; nồng độ K+ nội bào tới 4-7 mol/L Các enzym, ribosom protein vận chuyên vi khuẩn cần nồng độ K+ cao để trì tính ổn định hoạt tính Ngoài nồng độ Na+ cao giúp cho ổn định tế bào màng sinh chất vi khuẩn Halobacterium Nếu nồng độ Na + thấp thành tế bào màng sinh chất hoàn toàn bị phá hủy Vi khuẩn ưa mặn cực đoan thích ứng thành công với điều kiện môi trường muối cao, nơi tiêu diệt hầu hết sinh vật khác Tuy nhiên chúng biệt hóa (specialized), tính linh hoạt (flexibility) sinh thái sinh trưởng môi trường cực đoan pH pH số đo hoạt tính ion hydrogen dung dịch số logarit âm nồng độ ion hydrogen (biểu thị nồng độ phân tử): pH= -log[H+]= log (1/[H+ ]) Thang pH từ pH 0,0 (1,0 mol H+) đến pH 14,0 (1,0 x 10 -14mol H+) Mỗi đơn vị pH đại biểu cho biến đổi 10 lần nồng độ ion hydrogen Hình 14.13 cho thấy nơi cư trú mà vi sinh vật sinh trưởng rộng, từ pH acid (pH 1-2) đến hồ hay đất kiềm với pH 10 pH có ảnh hưởng rõ rệt sinh trưởng vi sinh vật Mỗi vi sinh vật có phạm vi pH sinh trưởng định pH sinh trưởng tốt Vi sinh vật ưa acid (acidophile) có pH sinh trưởng tốt pH 0-5,5 ; vi sinh vật ưa trung tính 6/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật pH 5,5-8,0 ; vi sinh vật ưa kiềm (alkalophile) pH 8,5-11,5 Vi sinh vật ưa kiềm cực đoan có mức sinh trưởng tối ưu pH 10 hay cao Nói chung, nhóm vi sinh vật khác có phạm vi sinh trưởng riêng Phần lớn vi khuẩn động vật nguyên sinh ưa trung tính Phần lớn nấm ưa acid (pH 4-6) Cũng có nhiều trường hợp ngoại lệ Ví dụ, tảo Cyanidium caldarium cổ khuẩn Sulfolobus acidocaldarius thường sống suối nước nóng acid, chúng sinh trưởng tốt nhiệt độ cao pH từ đến Cổ khuẩn Ferroplasma acidarmanus Picrophilus oshimae sinh trưởng pH=0 hay gần với Bảng14.5: Thang pH Mặc dầu vi sinh vật thường sinh trưởng phạm vi pH rộng, xa với pH tốt chúng, tính chịu đựng (tolerance) chúng có giới hạn định Khi pH tế bào chất có biến hóa đột ngột làm phá vỡ màng sinh chất làm ức chế hoạt tính enzyme hay proteine chuyển màng, làm tổn thương đến vi sinh vật Vi sinh vật nhân nguyên thủy bị chết pH nội bào giảm xuống thấp 5,0-5,5 Sự biến đổi pH môi trường làm thay đổi trạng thái điện ly phân tử chất dinh dưỡng, làm hạ thấp khả sử dụng chúng vi sinh vật 7/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Khi pH môi trường có biến hóa tương đói lớn pH nội bào phần lớn vi sinh vật gần trung tính Nguyên nhân tính thấm H+ qua màng sinh chất tương đói thấp Vi sinh vật ưa trung tính thông qua hệ thống vận chuyển sử dụng K+ thay cho H+ Vi sinh vật ưa kiềm cực đoan Bacillus alcalophilus dùng Na+ nội bào thay cho H+ môi trường bên ngoài, giữ cho pH nội bào gần với trung tính Ngoài hệ thống chất đệm nội bào (intering buffering) có vai trò quan trọng việc trì pH ổn định Vi sinh vật phải có lực thích ứng với biến đổi pH môi trường sinh tồn Đối với vi khuẩn, hệ thống vận chuyển ngược K+/H+ Na+/H +có thể dùng để khắc phục biến đổi nhỏ pH Nếu pH acid chế phát huy tác dụng Lúc pH giảm xuống tới pH 5,5-6,0 vi khuẩn thương hàn (Salmonella typimurium) Escherichia coli tổng hợp loạt protein gọi phần đáp ứng chống chịu acid ATPase chuyển vị proton dùng để sản sinh nhiều ATP bơm proton Ra tế bào Nếu pH bên giảm xuống 4,5 hay thấp vi khuẩn tổng hợp phân tử kèm, chẳng hạn protein gây sốc acid (acid shock proteins) hay protein gây sốc nhiệt (heat shock proteins) Chúng dùng để phòng ngừa biến tính acid proteín khác giúp sửa chữa lại protedins bị biến tính Vi sinh vật thường sinh chất thải trao đổi chất có tính acid hay kiềm để làm thay đổi pH môi trường sống Vi sinh vật lên men sử dụng nguồn carbonhydrat để tạo acid hữu Các vi sinh vật dinh dưỡng hóa vô (chemolithotrophs) Thiobacillus ôxy hóa hợp chất lưu huỳnh dạng khử để sinh acid sulfuric Một số vi khuẩn khác thông qua việc phân giải acid amin làm sinh NH3 làm kiềm hóa môi trường Người ta thường bổ sung chất đệm (buffers) vào môi trường nuôi cấy để phòng ngừa ức chế trình sinh trưởng vi sinh vật pH biến hóa lớn Phosphat chất đệm thường sử dụng, điển hình muối H2PO4- acid yếu muối HPO42- kiềm yếu : H+ + HPO42- → H 2PO4OH- + H2PO4- → HPO42- + HOH Nếu bổ sung H+ vào hệ thống đệm kết hợp với HPO42- để tạo acid yếu Nếu bổ sung OH- vào hệ thống đệm kết hợp với H2PO 4- để tạo thành nước Như 8/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật pH môi trường không bị biến hóa lớn Trong môi trường phức tạp peptid acid amin có lực đệm (buffering effect) mạnh Nhiệt độ Cũng giống sinh vật khác, nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng lớn vi sinh vật Trên thực tế, vi sinh vật thường sinh vật đơn bào chúng mẫn cảm với biến hóa nhiệt độ, thường bị biến hóa với biến hóa nhiệt độ môi trường xung quanh Chính vậy, nhiệt độ tế bào vi sinh vật phản ánh trực tiếp nhiệt độ môi trường xung quanh Một nhân tố định ảnh hưởng nhiệt độ sinh trưởng vi sinh vật tính mẫn cảm với nhiệt độ phản ứng xúc tác nhờ enzym Trong phạm vi nhiệt độ thấp, nhiệt độ tăng lên làm tăng tốc độ sinh trưởng vi sinh vật, phản ứng xúc tác nhờ enzyme giống phản ứng hóa học nói chung, nhiệt độ tăng lên 100C tốc độ phản ứng tăng gấp đôi Vì phản ứng tế bào tăng toàn hoạt động trao đổi chất tăng lên nhiệt độ cao hơn, vi sinh vật sinh trưởng nhanh Lúc nhiệt độ tăng lên đến mức độ định nhiệt độ tăng tốc độ sinh trưởng giảm Khi nhiệt độ tăng cao vi sinh vật chết Khi nhiệt độ cao gây biến tính enzym, thể vận chuyển (transport carriers) protein khác Màng sinh chất bị tổn thương hai lớp lipid bị hòa tan Do nhiệt độ cao phản ứng xúc tác tiến hành nhanh nguyên nhân nói mà tế bào bị tổn thương đến mức khó hồi phục dẫn đến việc ức chế sinh trưởng Tại điều kiện nhiệt độ thấp màng sinh chất bị kết đông lại, enzyme ngừng hoạt động Nói chung, néu vượt nhiệt độ tốt vi sinh vật, chức kết cấu tế bào bị ảnh hưởng Nếu nhiệt độ thấp, chức chịu ảnh hưởng thành phần hóa học kết cấu không thiết chịu ảnh hưởng Do ảnh hưởng hai mặt, vừa có lợi vừa có hại nhiệt độ vi sinh vật mà xác định loại nhiệt độ (cardinal temperaturre) sinh trưởng vi sinh vật Đó nhiệt độ thấp (minimum), nhiệt độ tốt (optimum) nhiệt độ cao (maximum) sinh trưởng 9/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Hình 14.13: Ảnh hưởng nhiệt độ tốc độ sinh trưởng vi sinh vật (Theo sách Prescott, Harley Klein) Mặc dầu đường biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ sinh trưởng vi sinh vật phụ thuộc vào vi sinh vật, điều kiện khác nhiệt độ tốt thường gần với nhiệt độ cao so với nhiệt độ thấp Ba nhiệt độ loài vi sinh vật cố định mà thường phụ thuộc vào pH, thức ăn nhân tố khác Chẳng hạn, loại động vật nguyên sinh có tiên mao Crithidia fasciculate sống đường tiêu hóa muỗi sinh trưởng môi trường đơn giản nhiệt độ 22-270C nhiệt độ 33-340C lại không sinh trưởng không bổ sung vào môi trường ion kim loại, acid amin, vitamin lipid Nhiệt độ vi sinh vật khác khác nhiều Nhiệt độ tốt thấp từ 00C đến cao tới 750C Nhiệt độ thấp để sinh trưởng đến -20 C Nhiệt độ cao vượt 1000C Nhân tố chủ yếu định phạm vi sinh trưởng nước Ngay điều kiện tối cực đoan vi sinh vật cần có nước trạng thái dịch thể sinh trưởng Đối với số đông vi sinh vật phạm vi nhiệt độ sinh trưởng thường khoảng 30 0C Một số vi sinh vật (như Cầu khuẩn lậu - Nesseria gonorrhoeae) có phạm vi nhiệt độ sinh trưởng hẹp Trong có vi sinh vật (như Enterococcus facalis) lại có phạm vi nhiệt độ sinh trưởng rộng Nhiệt độ sinh trưởng cao khác nhóm lớn vi sinh vật Nhiệt độ sinh trưởng cao động vật nguyên sinh (protozoa) 500C Một số tảo nấm sinh trưởng nhiệt độ cao tới 55-60 0C Một số vi sinh vật nhân nguyên thủy sinh trưởng 1000C (nhiệt độ nước sôi) hay gần Gần người ta phát thấy có vi sinh vật sinh trưởng điều kiện nhiệt độ cao 1000C Đã có thông báo cho biết phát thấy vi sinh vật nhân nguyên thủy dịch phun giàu sulphid (black smoker) vết nứt đáy biển - nơi nhiệt độ nước cao tới 3500C Những vi sinh vật sinh trưởng, phát triển tốt nhiệt độ 113 C sinh trưởng, phát triển nhiệt độ cao Áp suất cao miệng núi lửa đáy biển làm cho nước nhiệu độ siêu cao tồn trạng thái dịch thể 10/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật (ở áp suất 265 atm nước biển sôi 4600C) Phát cho thấy protein, màng, acid nucleic vi sinh vật có tính kháng nhiệt cao Đây vật liệu tốt giúp cho việc nghiên cứu chế ổn định màng cao phân tử sinh học Tương lai nghĩ đến khả thiết kế enzyme phát huy tác dụng điều kiện cao Những enzyme bền nhiệt từ vi sinh vật có ứng dụng quan trọng công nghiệp nghiên cứu khoa học Chẳng hạn men Taq polymerase nhận từ cổ khuẩn Thermus aquaticus ứng dụng rộng rãi phản ứng chuỗi polymerase Rõ ràng vi sinh vật nhân nguyên thủy sinh trưởng nhiệt độ cao vi sinh vật nhân thật Đó vi sinh vật nhân thật không tạo màng quan tử có chức tương ứng điều kiện nhiệt độ cao 600C Ngoài quan quang hợp không ổn định không phát thấy có sinh trưởng vi sinh vật quang hợp môi trường nhiệt độ cao Căn vào phạm vi nhiệt độ sinh trưởng chia vi sinh vật thành nhóm Bảng 14.6: Phạm vi nhiệt độ (NĐ) sinh trưởng vi sinh vật Vi sinh vật NĐ thấp NĐ tốt NĐ cao VSV không quang hợp Bacillus psychrophilus -10 23-34 28-30 Micrococcus cryophilus -4 10 24 Psedomonas fluorescens 25-30 40 Staphylococcus aureus 6,5 30-37 46 Enterococcus faecalis 37 44 Escherichia coli 10 37 45 Neisseria gonorrhoeae 30 35-36 38 Thermoplasna acidophilum 45 59 62 Bacillus stearothermophilus 30 60-65 75 Thermus aquaticus 40 70-72 79 Sulfolobus acidocaldarius 60 80 85 Pyrococcus abyssi 67 96 102 Pyrodictium occultum 82 105 110 Pyrolobus fumarii 90 106 113 11/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Vi khuẩn quang hợp vi khuẩn lam Rhodospirillum rubrum - 30-35 - Anabaena variabilis - 35 - Osillatoria tenuis - - 45-47 Synechococcus eximius 70 79 84 Chlamydomonas nivalis -36 Fragilaria sublinearis -2 5-6 8-9 Chlorella pyrenoidosa - 25-26 29 Euglena gracilis - 23 - Skeletonema costatum 16-26 >28 Cyanidium caldarium 30-34 45-50 56 Candida scottii 4-15 15 Saccharomyces cerevisiae 1-3 28 40 Mucor pusillus 21-23 45-50 50-58 Amoeba proteus 4-6 22 35 Naegleria fowleri 20-25 35 40 Trichomonas vaginalis 25 32-39 42 25 28-30 Tảo nhân thật Nấm Động vật nguyên sinh Paramecium caudatum Tetrahymena pyriformis 6-7 20-25 33 Cyclidium citrullus 18 43 47 Vi sinh vật ưa lạnh (Psychrophile): Đó vi sinh vật sinh trưởng 00C, sinh trưởng tốt 150 C hay thấp hơn, nhiệt độ cao khoảng 20 0C Tại Nam cực Bắc cực dễ dàng phân lập vi sinh vật thuộc nhóm Vì có tới 90% nước biển thấp hay 50C nên có lượng lớn vi sinh vật ưa lạnh Chlamydomonas nivalis loài tảo ưa lạnh, chúng sinh bào tử màu đỏ tươi làm cho khối băng tuyết có màu phấn hồng (pink) Phần lớn vi khuẩn ưa lạnh thuộc chi 12/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Pseudomonas, Vibrio, Alcaligenes, Bacillus, Arthrobacter, Moritella, Photobacterium, Shewanella Cổ khuẩn Methanogenum ưa lạnh gần phân lập hồ Ace Châu Nam cực.Vi sinh vật ưa lạnh thông qua nhiều loại phương thức để thích ứng với môi trường lạnh Chúng phát huy chế tốt để tổng hợp protein, enzym, hệ thống vận chuyển Màng tế bào vi sinh vật ưa lạnh có chứa nhiều acid béo không bão hòa, giữ trạng thái chất bán lưu (semifluid) gặp lạnh Tuy nhiên nhiều vi sinh vật ưa lạnh nhiệt độ cao 200C màng tế bào bị phá hại Nhiều vi sinh vật sinh trưởng tốt nhiệt độ 20-300 C, nhiệt độ cao cao 350C, chúng sinh trưởng điều kiện 0-70C.Chúng thuộc nhóm ưa lạnh không bắt buộc (Psychrotrophs hay facultative psychrophiles) Những vi khuẩn nấm thuộc nhóm nguyên nhân làm hư hỏng thực phẩm giữ lạnh Vi sinh vật ưa ấm (Mesophile): Đó vi sinh vật sinh trưởng tốt 20-450C, nhiệt độ sinh trưởng thấp 15-200C Nhiệt độ sinh trưởng cao khoảng 45 C thấp Phần lớn vi sinh vật thuộc nhóm Hầu vi khuẩn gây bệnh cho người vi sinh vật ưa ấm, thân nhiệt người 37 0C Hình 14.14 :Phạm vi nhiệt độ sinh trưởng vi sinh vật (Theo sách Prescott, Harley Klein) Vi sinh vật ưa nhiệt (Thermophile): Đó vi sinh vật sinh trưởng nhiệt độ 550C hay cao Nhiệt độ sinh trưởng tốt chúng 33-650C Thành phần chủ yếu nhóm vi khuẩn (chủ yếu xạ khuẩn), tảo nấm (bảng 14.6) Chúng phát triển đống phân chuổng ủ, đáy cột rơm rạ hay cỏ khô, đường dẫn nước nóng, suối nước nóng Vi sinh vật ưa nóng khác với vi sinh vật ưa ấm chỗ chúng có hệ thống tổng hợp enzyme protein bền nhiệt (heat13/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật stable) hoạt động nhiệt độ cao Màng sinh học chúng có lipid bão hòa mức cao, có điểm sôi cao giữ nguyên vẹn nhiệt độ cao Có số vi sinh vật ưa nhiệtcó thể sinh trưởng nhiệt độ 900C hay cao Nhiệt độ sinh trưởng cao 100 0C Người ta xếp vi sinh vật có nhiệt độ sinh trưởng tốt 80-1130C vào nhóm Vi sinh vật ưa siêu nóng (Hyperthermophiles) Chúng thường sinh trưởng bình thường nhiệt độ thấp 550C Vi khuẩn Pyrococcus abyssi Pyrodictium occultum ví dụ vi sinh vật ưa siêu nhiệt tìm thấy đáy biển nóng Nồng độ oxygen Các vi sinh vật sinh trưởng điều kiện có oxygen gọi vi sinh vật hiếu khí (aerobe), vi sinh vật sinh trưởng điều kiện oxygen họi vi sinh vật kỵ khí (anaerobe) Hầu hết thể đa bào phải cần sinh trưởng điều kiện có oxygen, chúng sinh vật hiếu khí bắt buộc (obligate aerobes) Oxygen làchất nhận điện tử cuối chuỗi vận chuyển điện tử hô hấp hiếu khí Ngoài ra, vi sinh vật nhân thật (eucaryotes) hiếu khí dùng oxygen để tổng hợp sterol acid béo không bão hòa Các vi sinh vật kỵ khí không bắt buộc (facultative anaerobes) không cần oxygen để sinh trưởng có oxygen sinh trưởng tốt Khi có oxygen chúng sử dụng phương thức hô hấp hiếu khí Các vi sinh vật kỵ khí chịu oxygen (aerotolerant anaerobes) vi khuẩn Enterococcus faecalis sinh trưởng trtong điều kiện có oxygen oxygen Ngược khuẩn Bacteroides, Fusobacterium, Clostridiunpasteurianum, Methanococcus bị chết có oxygen Hình 14.15: Oxygen sinh trưởng vi khuẩn Chú thích: Các nhóm vi sinh vật xem 14/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Mỗi chấm biểu khuẩn lạc vi khuẩn hay bề mặt môi trường SOD catalase biểu thị vi khuẩn có tồn enzyme superoxide dismutase catalase hay không?(Theo sách Prescott,Harley Klein) Vi sinh vật kỵ khí chịu oxygen vi sinh vật kỵ khí bắt buộc không sinh lượng thông qua trình hô hấp, chúng thu lượng thông qua trình lên men hay hô hấp kỵ khí (anaerobic respiration) Sau cùng, phải kể đến nhóm vi sinh vật vi hiếu khí (microaerophiles), chúng không sinh trưởng điều kiện không khí bình thường (20% O2) cần sinh trưởng điều kiện nồng độ O2 khoảng 2-10% Quan hệ vi sinh vật oxygen xác định thí nghiệm đơn giản nha sau: nuôi cấy vi sinh vật ống nghiệm chứa môi trường đặc môi trường đặc biệt môi trường chứa thioglycollate (là chất khử làm giảm nồng độ oxygen môi trường) Cùng nhóm vi sinh vật có nhiều loại quan hệ khác với O2 Cả loại hình thấy vi sinh vật nhân nguyên thủy (prpcaryotes) động vật nguyên sinh Nấm thường hiếu khí, trừ số loài đặc biệt, nấm men, thuộc loại kỵ khí không bắt buộc Tảo thuộc loại hiếu khí bắt buộc Đáng ý lực sinh trưởng môi trườnghiếu khí lẫn môi trường kỵ khí làm cho vi sinh vật có tính linh hoạt cao loại ưu sinh thái học Mặc dầu O2 làm chết vi sinh vật kỵ khí bắt buộc, môi trường hiếu khí phân lập chúng Đó chúng thường sống chung với loại kỵ khí không bắt buộc bọ tiêu thụ hết O2 , tạo nên môi trường kỵ khí cục giúp cho vi sinh vật kỵ khí bắt buộc sinh trưởng Ví dụ khoang miệng vi khuẩn kỵ khí bắt buộc Bacteroides gingivalis sinh trưởng khe kỵ khí quanh Sự khác biệt quan hệ vi sinh vật với O2 nhiều nguyên nhân khác nhau, bao gồm việc bất hoạt protein tác dụng độc hại O2 điều kiện hiếu khí Các enzyme bị bất hoạt nhóm mẫn cảm sulfhydryls bị oxy hóa Chẳng hạn enzyme cố định đạm nitrogenase loại mẫn cảm với O Vì hai điện tử bên oxygen không thành cặp dễ tiếp nhận điện tử bị khử Flavoprotein, số thành phần tế bào khác xạ thúc đẩy việc khử oxy, tạo thành sản phẩm khử gốc tự superoxide, hydrogen peroxide, gốc hydroxyl O2 + e- → O2- (gốc tự superoxide) O2 + e- + 2H+ → H 2O2 (hydrogen peroxide) 15/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật O2 + e- + H+ → H 2O + OH-(gốc hydroxyl) Các sản phẩm khử oxy có hại chúng chất oxy hóa mạnh phá hủy nhanh chóng thành phần tế bào Vi sinh vật phải có lực tự chống lại sản phẩm khử tránh khỏi bị tiêu diệt Bạch cầu trung tính (neutrophils) đại thực bào (macrophage) lợi dụng sản phẩm độc hại để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh xâm nhập thể Nhiều vi sinh vật sinh enzyme để chống lại sản phẩm khử độc hại Vi khuẩn hiếu khí bắt buộc vi khuẩn kỵ khí không bắt buộc thường chứa enzyme superoxide dismutase (SOD) catalase, chúng phân biệt xúc tác việc phá hủy gốc superoxide hydrogen peroxide Peroxidase dùng để phá hủy hydrogen peroxide: 2O2∙- + 2H+ →→superoxide dismutase→→ O2 + H 2O 2H2O2→→catalase→→ 2H 2O + O H2O2 + NADH + H+→→peroxidase→→ 2H2O + NAD + Vi sinh vật kỵ khí chịu oxygen thiếu catalase hầu hết có superoxide dismutase Vi khuẩn kỵ khí chịu oxygen Lactobacillus plantarum dùng ion Mn2+ thay SOD đểđể phân giải gốc tự superoxide Tất vi sinh vật kỵ khí bắt buộc hai loại enzyme nói có với nồng độ thấp lực chống chịu với oxygen Vì vi sinh vật hiếu khí cần O2, vi sinh vật kỵ khí lại bị chết O2, việc nuôi cấy hai nhóm phaỉ phương pháp hoàn toàn khác Lúc nuôi cấy khối lượng lớn vi sinh vật hiếu khí phải nuối cấy máy lắc hay phải thổi không khí vô khuẩn vào bình (hay nồi) nuôi cấy Còn nuôi cấy vi khuẩn kỵ khí phải loại bỏ hết O2 Có thể dùng phương pháp sau đây: - Sử dụng môi trường kỵ khí đặc biệt, có chứa chất khử thioglycolate hay cysteine Khi chế tạo môi trường cần đun lên để làm tan thành phần đồng thời loại trừ hết O hòa tan môi trường Khi vi sinh vật kỵ khí mọc lên bề mặt môi trường - Nuôi cấy tủ nuôi cấy kỵ khí (anaerobic work chamber) hút chân không bổ sung khí nitrogen Thường cần bổ sung khí CO2 nhiều vi khuẩn kỵ khí sinh trưởng tốt có tồn lượng nhỏ khí CO2 16/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật - Một phương pháp phổ biến nuôi cấy lượng nhỏ vi sinh vật kỵ khí dùng bình kỵ khí (Gas Pak jar) Trong hệ thống lợi dụng H2 chất xúc tác palladium để làm cho O2 kết hợp với H2 tạo thành nước để không cò O môi trường Các chất khử đưa vào môi trường thạch giúp loại bỏ O2 - Có thể dùng túi nhựa để tạo môi trường kỵ khí nuôi cấy lượng nhỏ vi sinh vật kỵ khí Trong túi nhựa chứa CaCO3 chất xúc tác để tạo điệu kiện kỵ khí giàu CO Một dung dịch đặc biệt đưa vào túi nhựa sau đưa hộp lồng (hộp Petri) hay dụng cụ nuôi cấy khác vào hàn kín túi nhựa lại Tùy trường hợp cụ thể mà sử dụng phương pháp nuôi cấy kỵ khí khác Hình 14.17: Nuôi cấy vi sinh vật kỵ khí bình kỵ khí.(Theo sách Prescott,Harley Klein) 17/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Áp suất (Pressure) Phần lớn vi sinh vật sống lục địa hay bề mặt nước, nơi có áp suất không khí atm (atmosphere) không chịu ảnh hưởng rõ rệt áp suất này.Nhưng đáy biển (nơi có độ sâu 1000m trở lên) lại chiếm đến 75% thể tích đại dương Ở nơi đóp áp suất cao đến 600-1000m, nhiệt độ lạnh tới 2-3 0C Trong môi trường cực đoan (extreme) có số vi sinh vật thích ứng để tồn Phần lớn thuộc nhóm chịu áp (barotolerant) Tuy áp suất tăng lên cao có ảnh hưởng đến chúng, ảnh hưởng bất lợi nhỏ nhiều so với vi sinh vật không chịu áp (nontolerant) Một số vi khuẩn sống đường tiêu hóa động vật không xương sống biển sâu (như amphipods holothurians) vi khuẩn ưa áp (barophilic) Chúng sinh trưởng nhanh điều kiện áp suất cao Chúng có vai trò quan trọng vòng tuần hoàn chất dinh dưỡng đáy biển Tại khe biển Mariana gần Philippine (sâu khoảng 10 500m) người ta phân lập vi khuẩn ưa áp sinh trưởng điều liện 20C với áp suất khoảng 400-500atm Những vi khuẩn biết thuộc chi Photobacterium, Shewanella, Colwellia Một số thuộc Cổ khuẩn vừa ưa áp vừa ưa nhiệt (thermobarophiles), chẳng hạn Pyrococcusspp., Methanococcusjannasschi Bức xạ (Radiation) Thế giới mà sống đầy loại xạ điện từ trường (electromagnetic radiation) Các xạ hình thành sóng mặt nươc lan truyền không khí Cự ly hai đỉnh sóng hay cuối sóng gọi độ dài sóng (wavelength) Khi độ dài sóng giảm thì lượng xạ tăng lên Tia gamma hay tia X có lượng cao xạ ánh sáng nhìn thấy (ánh sáng khả kiến) hay tia hồng ngoại Bức xạ điện từ trường giống dòng lượng hợp photon (quang tử) Mỗi photon có lượng định, lượng cao hay thấp định độ dài sóng xạ Ánh sáng mặt trời nguồn xạ chủ yếu trái đất, bao gồm ánh sáng khả kiến (visible light), tia tử ngoại (ultraviolet), tia hồng ngoại (infraded rays) sóng radio (vô tuyến điện) Ánh sáng khả kiến loại thường thấy quan trọng môi trường chung quanh chúng ta: sống phụ thuộc vào thể có khả quang hợp dựa vào lượng mặt trời Bức xạ mặt trời có 60% nằm vùng tia hồng ngoại vùng ánh sáng khả kiến Tia hồng ngoại nguồn nhiệt lượng chủ yếu trái đất Ở tầm mặt biển thấy có xạ tử ngoại 290-300nm (nanometre) Tia tử ngoại có bước sóng thấp 287nm hấp thụ oxygen không khí tạo tầng ozone (O3) độ cao cách mặt đất khoảng 25-50km Tầng ozone hấp thụ tia tử ngoại bước sóng tương đối dài giải phóng O2 Bởi tia tử ngoại có hại cho sinh vật nên việc tầng ozone tiêu trừ bớt tia tử ngoại có tác dụng quan trọng sống trái đất Vì loại bước sóng ánh sáng mặt trời phân bố đồng 18/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật phạm vi ánh sáng khả kiến ta thấy ánh sáng mặt trời có màu “trắng” Nhiều xạ điện từ trường có hại vi sinh vật, xạ có bước sóng ngắn, cao lượng xạ ion hóa (ionizing radiation), chúng làm nguyên tử mấtđi điện tử (electron) ion hóa (ionize) Có hai loại xạ ion hóa Một là, tia X tạo người, hai là,tia gamma ( tia γ) sinh trình tan rã đồng vị phóng xạ (radioisotope) Bức xạ ion hóa mức thấp làm sản sinh đột biến (mutations) gián tiếp làm chết vi sinh vật Bức xạ ion hóa cao trực tiếp giết chết vi sinh vật Mặc dầu vi sinh vật có tính đề kháng cao xạ ion hóa so với sinh vạt khác, với liều lượng đủ cao chúng giết hết vi sinh vật Chính dùng xạ ion hóa để diệt khuẩn Tuy vậy, số sinh vật nhân nguyên nthủy (như vi khuẩn Deinococcus radiodurans vi khuẩn sinh vật sinh bào tử) tồn mức xạ ion hóa cao Bức xạ ion hóa gây cho tế bào nhiều biến hóa, phá vỡ liên kết hudrogen, oxy hóa liên kết đôi, phá hủy cấu trúc vòng, cao phân tử hóa số phân tử.Oxygen làm tăng hiệu ứng này, việc sản sinh gốc tự hydroxyl (OH-) Mặc dầu có nhiều thành phần tế bào chịu ảnh hưởng, nguyên nhân quan trọng gây chết phá hủy ADN Vì bước sóng ngắn (10-400nm) có lượng cao xạ tử ngoại (Ultraviolet radiation) tiêu diệt loại vi sinh vật Bức xạ tử ngoại (UV) mạnh bước sóng 260nm Chúng dễ bị ADN hấp thụ, làm cho sợi đơn ADN hình thành song phân tử (dimers) thymine, chúng làm ức chế trình tái tạo (replication) công ADN Thiệt hại sửa chữa qua số đường Theo đường quang hoạt hóa loại enzyme quang hoạt hóa sử dụng ánh sáng xanh lam để tách song phân tử thymine Trong hoạt hóa tối đoạn ngắn ADN có chứa song phân tử thymine bị cắt rời đổi chỗ để thành đoạn ADN bình thường Thiệt hại sửa chữa nhờ protein recA trình tái tổ hợp (recombination) trình SOS Thiệt hại không khắc phục liều lượng UV lớn, tạo nên tổn thất nặng Mặc dầu xạ UV nhỏ (thấp 290 300nm) khó lọt xuống bề mặt trái đất, xạ UV bước sóng 325-400nm gây hại cho vi sinh vật Chúng phân cắt tryptophan thành quang sản phẩm (photoproducts) độc hại Những sản phẩm tác dụng đồng thời với xạ gần tử ngoại làm phá vỡ sợi ADN Cơ chế cụ thể tác dụng không giống với chế tác dụng UV với bước sóng 260nm Ánh sáng khả kiến nguồn lượng chủ yếu trình quang hợp (photosynthesis) cần cho sinh vật Nhưng ánh sáng khả kiến mạnh gây hại hay làm chết vi sinh vật Tham gia vào trình có loại sắc 19/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật tố gọi chất quang mẫn (photosensitizers) oxygen Các sắc tố vi sinh vật chlorophyll, bacteriochlorophyll, cytochromes,và flavin hấp thụ ánh sáng mặt trời bị kích hoạt tạo chất quang mẫn Các chất quang mẫn (P) bị kích hoạt chuyển lượng cho O2 để làm oxygene đơn - singlet oxygen ( ‫ ﺍ‬O2) Ánh sáng P———————→ P (hoạt tính) P hoạt tính + O2 —→ P + O Oxygenđơn chất có hoạt tính mạnh, chất oxy hóa mạnh phá hủy nhanh chóng tế bào, chúng nhân tố chủ yếu đại thực bào (phagocytes) dùng để diệt khuẩn Hình 14.18: Phạm vi bước sóng xạ điện từ trường - Phần ánh sáng khả kiến trình bầy phía (Theo sách Prescott,Harley Klein) Nhiều vi sinh vật không khí sống bề mặt vật tiếp súc với không khí sử dụng sắc tố carotenoid để bảo vệ chống lại với quang oxy hóa (photooxidation) Carotenoid làm phá hủy oxygen đơn, hấp thu lượng oxygen đơn biến thành trạng thái phi hoạt tính Cả vi sinh vật quang hợp lẫn vi sinh vật không quang hợp sử dụng sắc tố vào mục đích 20/20 [...]... sự sinh trưởng của vi khuẩn Chú thích: Các nhóm vi sinh vật xem trong bài 14/20 Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật Mỗi chấm biểu hiện khuẩn lạc của vi khuẩn trong hay trên bề mặt môi trường SOD và catalase là biểu thị vi khuẩn có tồn tại enzyme superoxide dismutase và catalase hay không?(Theo sách của Prescott,Harley và Klein) Vi sinh vật kỵ khí chịu oxygen và vi. .. (heat13/20 Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật stable) và có thể hoạt động ở nhiệt độ cao Màng sinh học của chúng có lipid bão hòa ở mức cao, có điểm sôi cao hơn và vì vậy vẫn giữ được nguyên vẹn ở nhiệt độ cao Có một số ít các vi sinh vật ưa nhiệtcó thể sinh trưởng ở nhiệt độ 900C hay cao hơn Nhiệt độ sinh trưởng cao nhất là 100 0C Người ta xếp các vi sinh vật có nhiệt.. .Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật (ở áp suất 265 atm nước biển sẽ sôi ở 4600C) Phát hiện này cho thấy protein, màng, acid nucleic của các vi sinh vật này có tính kháng nhiệt rất cao Đây là những vật liệu rất tốt giúp cho vi c nghiên cứu cơ chế ổn định của màng và các cao phân tử sinh học Tương lai có thể nghĩ đến khả năng thiết kế các enzyme có thể... nhiệt độ cao hơn 600C Ngoài ra các cơ quan quang hợp cũng hầu như không ổn định như vậy và do đó không phát hiện thấy có sự sinh trưởng của các vi sinh vật quang hợp trong môi trường nhiệt độ rất cao Căn cứ vào phạm vi nhiệt độ sinh trưởng có thể chia vi sinh vật thành 5 nhóm Bảng 14.6: Phạm vi nhiệt độ (NĐ) đối với sự sinh trưởng của vi sinh vật Vi sinh vật NĐ thấp nhất NĐ tốt nhất NĐ cao nhất VSV không... phân lập các vi sinh vật thuộc nhóm này Vì có tới 90% nước biển thấp hơn hay bằng 50C nên tại đó có lượng lớn các vi sinh vật ưa lạnh Chlamydomonas nivalis là một loài tảo ưa lạnh, chúng sinh bào tử màu đỏ tươi làm cho khối băng tuyết có màu phấn hồng (pink) Phần lớn vi khuẩn ưa lạnh thuộc về các chi 12/20 Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật Pseudomonas, Vibrio, Alcaligenes,... độ sinh trưởng thấp nhất là 15-200C Nhiệt độ sinh trưởng cao nhất là khoảng 45 0 C hoặc thấp hơn Phần lớn vi sinh vật là thuộc về nhóm này Hầu như mọi vi khuẩn gây bệnh cho người đều là vi sinh vật ưa ấm, bởi vì thân nhiệt của người là 37 0C Hình 14.14 :Phạm vi nhiệt độ sinh trưởng của vi sinh vật (Theo sách của Prescott, Harley và Klein) Vi sinh vật ưa nhiệt (Thermophile): Đó là các vi sinh vật sinh. .. có thể gây hại hay làm chết vi sinh vật Tham gia vào quá trình này có một loại sắc 19/20 Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật tố gọi là chất quang mẫn (photosensitizers) và oxygen Các sắc tố ở vi sinh vật như chlorophyll, bacteriochlorophyll, cytochromes,và flavin có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời và bị kích hoạt tạo ra các chất quang mẫn Các chất quang mẫn (P) khi... khí trong các bình kỵ khí.(Theo sách của Prescott,Harley và Klein) 17/20 Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật Áp suất (Pressure) Phần lớn vi sinh vật có thể sống trên lục địa hay trên bề mặt nước, là những nơi có áp suất không khí là 1 atm (atmosphere) và không chịu ảnh hưởng rõ rệt gì của áp suất này.Nhưng đáy biển (nơi có độ sâu 1000m trở lên) lại chiếm đến 75% thể... một lượng nhỏ khí CO2 16/20 Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật - Một phương pháp rất phổ biến khi nuôi cấy một lượng nhỏ vi sinh vật kỵ khí là dùng bình kỵ khí (Gas Pak jar) Trong hệ thống này lợi dụng H2 và chất xúc tác palladium để làm cho O2 kết hợp với H2 tạo thành nước để không cò O 2 trong môi trường Các chất khử đưa vào môi trường thạch cũng có thể giúp... cao cách mặt đất khoảng 25-50km Tầng ozone hấp thụ các tia tử ngoại bước sóng tương đối dài và giải phóng ra O2 Bởi vì tia tử ngoại rất có hại cho sinh vật nên vi c tầng ozone tiêu trừ bớt tia tử ngoại là có tác dụng rất quan trọng đối với sự sống trên trái đất Vì các loại bước sóng trong ánh sáng mặt trời phân bố đồng 18/20 Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật đều ... pH có ảnh hưởng rõ rệt sinh trưởng vi sinh vật Mỗi vi sinh vật có phạm vi pH sinh trưởng định pH sinh trưởng tốt Vi sinh vật ưa acid (acidophile) có pH sinh trưởng tốt pH 0-5,5 ; vi sinh vật ưa.. .Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Vi sinh vật ưa áp (Osmotolerant) Có thể sinh trưởng phạm vi rộng hoạt tính nước nồng độ thẩm thấu Vi sinh vật ưa măn (Halophile) Cần sinh. .. (optimum) nhiệt độ cao (maximum) sinh trưởng 9/20 Ảnh hưởng nhân tố môi trường đến sinh trưởng vi sinh vật Hình 14.13: Ảnh hưởng nhiệt độ tốc độ sinh trưởng vi sinh vật (Theo sách Prescott, Harley