SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CÁC VI SINH VẬT

CHƯƠNG 5: SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CÁC VI SINH VẬT GV: Vũ Ngọc Hà Vi CÁC KIỂU DINH DƯỠNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG NGUỒN ĐiỆN TỬ NGUỒN CACBON KIẾN TẠO NÊN TẾ BÀO HỢP CHẤT HỮU CƠ NGUỒN C TỪ CO2 Hợp chất hữu Quang dị dưỡng hữu (tảo đơn bào, vi khuẩn tía lục…) Quang tự dưỡng hữu (Rhodospirillum) Hợp chất vô Quang dị dưỡng vô Quang tự dưỡng vô thực vật, tảo đơn bào, vk tía lục Hợp chất hữu Chất hữu Hóa dị dưỡng hữu động vật, vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh Hóa tự dưỡng hữu Hợp chất vô Hợp chất vô Hóa dị dưỡng vô Hóa tự dưỡng vô vk hidro, vk lưu huznh, vk sắt, vk nitrat hóa, oxi hóa Năng lượng ánh sáng • Vi sinh vật quang dưỡng lấy lượng từ tia sáng dùng trao đổi chất mình, dùng hợp chất vô hay hữu làm nguồn cho điện tử -> vk quang dưỡng hữu cơ, vô • Vi sinh vật hóa dưỡng sử dụng lượng oxy hóa sản phẩm hữu hay vô trao đổi chất • Tùy thuộc vào nguồn cacbon mà chia vi sinh vật thành nhóm lớn: VSV tự dưỡng VSV dị dưỡng – VSV tự dưỡng: phát triển môi trường vô chứa CO2 nguồn cacbon – VSV dị dưỡng: phân giải hợp chất hydrat cacbon khác rượu, cồn, acid acetic, acid lactic, đường, polysaccharide Quang dưỡng vô (quang tự dưỡng) – Năng lượng ánh sáng -> ATP, NADPH – CO2: nguồn cacbon – H2O, H2S: chất cho điện tử Quang dưỡng hữu (quang dị dưỡng) • Năng lượng ánh sáng -> ATP, NADPH • Hợp chất hữu cơ: nguồn cacbon • Aetat, sucina hay hidro chất cho điện tử Hóa dưỡng vô (hóa tự dưỡng) – Năng lượng oxi hóa chất vô khử NH4+, NO2-, H2, H2S, S2O3-… – CO2: nguồn cacbon Hóa dưỡng hữu (hóa dị dưỡng) • Năng lượng hóa học • Cơ chất hữu cơ: nguồn cacbon  Vi sinh vật gây bệnh, vk tạp nhiễm vào thức ăn, vk tổng hợp kháng sinh, vitamin, acid amin  Vk dinh dưỡng kí sinh: Rickettsia, Chlamydia NHU CẦU CÁC NGUYÊN TỐ CƠ BẢN Nguyên tố sinh học đa lượng Nguyên tố Nguồn cung cấp Chức trao đổi chất C, O, H, N Hợp chất hữu cơ, CO2, O2, H2O, H2, NH4+, NO3-, N2 Thành phần chủ yếu vật chất tế bào S SO42-, HS-, S2O32- Cistein, metionin, tiamin, pyrophotphat, coenzyme A, biotin P HPO42- Acid nucleotic, phospholipid, nucleotic K K+ Cation, cofactor enzyme Mg Mg2+ cofactor enzyme, ribosome, phosphat este Ca Ca2+ Amylase, protease, Ca-dipicolinat Fe Fe2+, Fe3+ Protein chứa lưu huznh, kim loại khác, cofactor Na Na+ Tham gia trình vận chuyển Cl Cl- Anion vô quan trọng Nguyên tố sinh học vi lượng Nguyên tố Nguồn cung cấp Chức trao đổi chất Zn Zn2+ ARN, ADN - polymerase Mn Mn2+ Enzyme vi khuẩn, ty thể, hệ quang hợp, cofactor Mo MoO42- Dehydrogenase Se SeO32- Reductase, Dehydrogenase Co Co2+ Coenzyme Cu Cu2+ Oxidase, reductase, oxygenase Ni Ni42- Urease hydrogenase, cofactor W WO4 Dehydrogenase NHÂN TỐ SINH TRƯỞNG • Ngoài nguyên tố bản, số vi sinh vật cần số chất hữu cho phát triển mà chúng không tự tổng hợp được, gọi nhân tố sinh trưởng VSV nguyên dưỡng VSV khuyết dưỡng Không cần thiết cần nhân tố sinh trưởng Đòi hỏi chất hữu định cần cho sống Môi trường tối thiểu cho phát triển vi khuẩn nguyên dưỡng Thành phần g/l nước nguyên chất Glucose 10.5 PO4HK2 PO4H2K 3.5 CINH4 0.5 SO4Mg.7H2O 0.05 SO4Fe.7H2O 0.005 Cl2Na.2H2O 0.05 Cl2Na.2H2O 0.005 Pha lũy thừa Đặc điểm TB phân chia với tốc độ lớn Số lượng tế bào Tăng nhanh Nguyên nhân Do chất dinh dưỡng dồi hàm lượng chất thải Pha cân Đặc điểm Phân chia bắt đầu giảm Số lượng tế bào Số tế bào đạt cực đại không đổi Nguyên nhân Do chất dinh dưỡng bắt đầu giảm hàm lượng chất thải bắt đầu tăng Pha suy vong Đặc điểm Phân chia giảm đột ngột Số lượng tế bào Số tế bào giảm dần Nguyên nhân Do thiếu chất dinh dưỡng chất độc tích lũy nhiều Để thu số lượng vi sinh vật tối đa ta nên dừng pha nào? Làm để không xảy pha suy vong ? Nuôi cấy liên tục Nguyên tắc a Nguyên tắc nuôi cấy liên tục Bổ sung liên tục chất dinh gì?dưỡng đồng thời lấy lượng dịch nuôi cấy tương đương Nuôi cấy liên tục Bình chứa thức ăn van Bình nuôi cấy liên tục Bình nuôi cấy liên tục Nuôi cấy liên tục Vì trình sinh trưởng vi sinh vật nuôi cấy không liên tục có pha tiềm phát nuôi cấy liên tục pha ? Nuôi cấy liên tục b Ứng dụng Sản xuất sinh khối để thu axit amin, enzim, kháng sinh,Ứng hoocmon… dụng nuôi cấy liên tục? Tại nói : “ dày ruột người hệ thống nuôi cấy liên tục ?” So sánh nuôi cấy liên tục nuôi cấy không liên tục theo bảng sau: Mục đích Nuôi cấy không liên tục Nuôi cấy liên tục Nghiên cứu sinh trưởng VSV Tránh tượng suy vong, tạo sinh khối Nguyên + Không bổ sung tắc chất dinh dưỡng + Không lấy sản Phẩm chuyển hóa vật chất Pha sinh trưởng pha: pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân bằng, pha suy vong + Bổ sung liên tục Chất dinh dưỡng + Lấy lượng dịch nuôi cấy tương đương Không có pha tiềm phát pha suy vong CÁC QUÁ TRÌNH ĐỒNG HÓA, DỊ HÓA DỊ HÓA ĐỒNG HÓA Tỏa nhiệt NĂNG LƯỢNG Phát quang VẬT CHẤT CỦA TẾ BÀO VSV Chuyển hóa Nhu cầu lượng – vận chuyển chất qua màng Quang hợp Oxi hóa hợp chất hóa học • Ánh sáng nguồn lượng • Sự trao đổi chất trung gian • Phản ứng chuyển đổi -> sinh tổng hợp • Đồng hóa: chất tiếp xúc với enzyme vận chuyển, oxy hóa qua hay nhiều giai đoạn • Sự thấm qua màng – Khuếch tán thụ động: khuếch tán vật l{ phân tử – Vận chuyển tích cực: nhờ enzyme pecmease SINH TỔNG HỢP MỘT SỐ CHẤT • Quá trình trao đổi chất chất trao đổi sơ cấp, qua nhiều giai đoạn thông qua hàng loạt phản ứng trung gian -> đại phân tử tế bào vi khuẩn • Chất trao đổi thứ cấp (sinh từ vi sinh vật, thực vật, động vật) không thiết cần cho phát triển thể; sinh đường tổng hợp riêng, tổng hợp trung gian, trao đổi chất sơ cấp • Được điều khiển tập hợp gen liên kết gen điều chỉnh ức chế plasmit, chế kiểm soát trình trạng thái sinh l{ thể điều kiện nuôi cấy Đại phân tử Homopolyme Polysaccharide (tinh bột, cellulose) Heteropolyme Polysaccharide (murein) Acid nucleic (4 base) Protein ... ADN, làm vi khuẩn đột biến hay chết SINH TRƯỞNG • Khái niệm sinh trưởng • Sự sinh trưởng quần thể vi khuẩn I- KHÁI NIỆM SINH TRƯỞNG 20phút tế bào 20phút tế bào 16 tế bào VK E Coli Sinh trưởng quần... cofactor W WO4 Dehydrogenase NHÂN TỐ SINH TRƯỞNG • Ngoài nguyên tố bản, số vi sinh vật cần số chất hữu cho phát triển mà chúng không tự tổng hợp được, gọi nhân tố sinh trưởng VSV nguyên dưỡng VSV khuyết... cacbon  Vi sinh vật gây bệnh, vk tạp nhiễm vào thức ăn, vk tổng hợp kháng sinh, vitamin, acid amin  Vk dinh dưỡng kí sinh: Rickettsia, Chlamydia NHU CẦU CÁC NGUYÊN TỐ CƠ BẢN Nguyên tố sinh học