QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG VI SINH VẬT NƯỚC THẢI GVHD: Trần Nhật Phương Nhóm: 03 Trương Lyl Đa 91600004 Nguyễn Thị Thanh Thủy 91600052 Nguyễn Đình Phương Trang 91600056 901038 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 2.1 Chu trình sinh trưởng phát triển VSV 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển VSV 2.3 Các pha tăng trưởng môi trường nuôi cấy 2.4 Tăng trưởng môi trường tự nhiên 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV  Sinh trưởng: Ở vi sinh vật, sinh trưởng tăng kích thước khối lượng tế bào 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV  Phát triển Phát triển (sinh sản) tăng số lượng tế bào 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV  Cơng thức tính số lượng tế bào sau n lần phân chia: N = N0 × 2n = N0 × 2Ct Trong đó: • N: Số tế bào tạo thành sau n lần phân chia • N0 : Số tế bào ban đầu • n: số lần phân chia • C: số tốc độ phân chia (số lần phân chia sau giờ) • t: thời gian phân chia (thời gian để N tế bào) 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV CÁC CHẤT DINH DƯỠNG CHÍNH Ngun Nguồn cung Vai trò chúng vi sinh vật tố cấp Các hợp chất Là yếu tố dinh dưỡng quan trọng đối hữu cơ, CO2 với sinh trưởng VSV: C - Là khung cấu trúc chất sống - Cần cho tất hợp chất hữu cấu tạo nên tế bào NH4 4+ ,NO3 − Chiếm 14% khối lượng tế bào khô tế bào vi khuẩn; , N2 (từ khí N quyển), hợp Trong thể VSV, N sử dụng để tạo chất hữu nhóm amin 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV P S O HPO4 2− Cần cho qúa trình toonggr hợp axit nucleic photpholipit, ATP SO4 2− , HS− , S0 , Tổng hợp chứa S S2 O3 2− , hợp chất lưu huỳnh… Oxi, nước, hợp chất hữu cơ, CO2 Là thành phần cấu tạo chủ yếu tế bào, chiếm tỷ lệ cao số nguyên tố hóa học cấu tạo nên thể sinh vật 901038 10 2.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV Yếu tố ảnh hưởng Nhân tố vật lý Nhân tố hóa học 901038 33 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY Các pha sinh trưởng VSV hệ kín Pha lag (pha chậm) Pha log (pha tăng) Pha ổn định (stationary) Pha chết (death) 901038 34 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MƠI TRƯỜNG NI CẤY  Pha lag (pha chậm): Tính từ lúc bắt đầu cấy đến lúc tốc độ sinh trưởng đạt cực đại • Vi khuẩn chưa phân chia thể tích khối lượng tăng lên trình tổng hợp chất • Các enzim cần thiết hình thành pha • Độ dài pha phụ thuộc vào độ tuổi ống giống thành phần mơi trưởng • Nếu mơi trường có nhiều nguồn dinh dưỡng khác xảy tượng sinh trưởng kép 901038 35 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY Sinh trưởng kép E.coli Việc hình thành enzim Sinh trưởng kép A.aerogenes901038 môi trường nuôi cấy vi khuẩn 36 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY  Pha log (pha tăng): • Ln có thừa thức ăn xung quanh tế bào vi sinh vật • Tốc độ trao đổi chất sinh trưởng bị giới hạn khả sử dụng chất VSV • Phụ thuộc vào điều kiện tăng trưởng • Sinh trưởngvầ phát triển theo lũy thừa theo công thức: 𝑵 = ì Trong ú: N: s lng t bào sau n lần phân chia 𝑁0 : số lượng tế bào ban đầu n: số lần phân chia 901038 37 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY  Pha ổn định (stationary): • Số lượng quần thể trạng thái cân • Tốc độ sinh trưởng phụ thuộc vào nồng độ chất  Pha chết (death): • Số lượng tế bào có khả sống giảm theo lũy thừa • Đơi tế bào bị tự phân nhờ enzyme thân (deaminaza, decacboxylaza, amilaza proteinaza) 901038 38 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY  2.2.2 SINH TRƯỞNG VSV TRONG ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY LIÊN TỤC Nguyên tắc • Bổ sung liên tục chất dinh dưỡng vào đồng thời lấy lượng dịch ni cấy tương đương Mục đích • Tránh tượng suy vong quần thể VSV Ứng dụng • Sản xuất sinh khối để thu nhận prôtêin đơn bào, hợp chất có hoạt tính sinh học axit amin, enzim,901038 hoocmon,… 39 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG NI CẤY  Thiết bị ni cấy Chemostat turbidostat: 901038 40 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG NI CẤY • Khi sử dụng Chemostat để ni cấy VSV người ta đưa môi trường vô khuẩn vào bình ni cấy với lượng tương đương với tốc độ đưa mơi trường chứa vi khuẩn khỏi bình ni cấy • Tốc độ lưu thơng chất dinh dưỡng: 𝒇 𝑫= 𝑽 901038 41 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MƠI TRƯỜNG NI CẤY Turbidostat hệ thống ni cấy liên tục thứ hai: • Thơng qua tế bào quang điện (photocell) để đo độ hấp thụ ánh sáng hay độ đục bình ni cấy để tự động điều chỉnh lưu lượng môi trường dinh dưỡng, làm cho độ đục hay mật độ tế bào giữ mức độ dự kiến • Trong hệ thống Turbidostat mơi trường không chứa chất dinh dưỡng hạn chế, nhịp độ pha lỗng khơng cố định 901038 42 2.2 CÁC PHA TĂNG TRƯỞNG TRONG MƠI TRƯỜNG NI CẤY Ni cấy liên tục Nuôi cấy không liên tục Chất dinh dưỡng bổ sung sinh khối lấy Khơng có pha suy vong, dừng lại pha cân Pha lũy thừa kéo dài Pha cân trì Sinh trưởng trì Khơng có bổ sung môi trường sinh dưỡng, sinh khối không lấy Có pha suy vong Pha lũy thừa ngắn Pha cân ngắn Đến giới hạn sinh trưởng ngừng, sinh khối 901038 giảm 43 2.3 TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN 2.3.1 Các nhân tố môi trường làm hạn chế sinh trưởng  Môi trường sinh sống vi sinh vật phức tạp thường xuyên biến đổi  Nhiều nhân tố giới hạn ảnh hưởng thường xuyên lên quần thể vi sinh vật, chẳng hạn nhiệt độ, pH, ánh sáng, nồng độ muối  Sự sinh trưởng vi sinh vật phụ thuộc vào cung cấp chất dinh dưỡng lẫn khả chống chịu với điều kiện môi trường  Đối với môi trường mức dinh dưỡng thấp có cạnh tranh:  - Vi sinh vật chiếm đoạt thức ăn khai thác chúng để làm nguồn cạnh tranh  - Vi sinh vật thường biến đổi hình thái để làm tăng bề mặt lực hấp thu chất dinh901038 dưỡng 44 2.3 TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN  2.3.2 Kiểm tra số lượng vi sinh vật nhân nguyên thủy sống không nuôi cấy - Kiểm tra số lượng vi sinh vật nhân nguyên thủy sống không nuôi cấy - Vi sinh vật chịu ức chế môi trường tự nhiênlàm cho vi sinh vật sống khơng tạo thành khuẩn lạc mơi trường đặc bình thường dùng để nuôi cấy chúng - Quần thể hỗn hợp môi trường thiên nhiên phức tạp khoảng 1-10% tế bào hình thành khuẩn lạc 901038 45 2.3 TĂNG TRƯỞNG TRONG MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN  2.3.3 Cảm ứng mật độ quần thể vi sinh vật - Cảm ứng mật độ phát vi khuẩn Gram âm Gram dương - Cảm ứng mật độ có ý nghĩa quan trọng với vi sinh vật việc thiết lập mối quan hệ cộng sinh hay ký sinh với vật chủ - Cảm ứng mật độ phát rõ vi khuẩn Gram âm có tính hiệu acyl homoserine lactones ( HSLs) 901038 46 Tài liệu tham khảo  [1] Gabriel Bitton, [2011] Wastewater Microbiology, 4th Edition,Wiley-Blackwell, Hokoken, New Jersey, Canada  [2] ThS Đoàn Thị Nguyện, Vi sinh vật  [3] Đỗ Hồng Lan Chi, Bùi Lê Thanh Khiết, Nguyễn Thị Thanh Kiều, Lâm Minh Triết, [2014], Vi sinh vật môi trường, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh  [4] Lâm Minh Triết, Lê Hoàng Việt, [2009], Vi sinh vật nước nước thải, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 901038 47 901038 ... TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV  Phát triển Phát triển (sinh sản) tăng số lượng tế bào 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV 901038 2.1 CHU TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VSV...2 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 2.1 Chu trình sinh trưởng phát triển VSV 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển VSV 2.3 Các pha tăng trưởng môi trường... rệt sinh trưởng vi sinh vật - Vi sinh vật ưa acid (acidophile) có pH sinh trưởng tốt pH 0-5,5 - Vi sinh vật ưa trung tính pH 5,5-8,0 - Vi sinh vật ưa kiềm (alkalophile) pH 8,5-11,5 - Vi sinh vật