- Gây hỏng thực phẩm
Ngọc Hải
Chương III – SINH TRƯỞNG VÀ SINH SẢN CỦA VI SINH VẬT-oOo- -oOo-
SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬTI . Sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật I . Sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật
1. Sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật
Tế bào tăng trưởng đến 1 mức độ nhất định rồi thì ADN của vi khuẩn sẽ tái bản, sau đĩ phân li thành 2. Bắt đầu hình thành vách ngăn ở phần giữa tế bào và phát triển dần thành 2 tế bào mới. Hai tế bào con tách rời nhau ra.
Ở nấm men chỉ cĩ rất ít chi (chi Schizosaccharomyces) phân cắt như vi khuẩn, phần lớn phân cắt theo kiểu nảy chồi. Chồi sinh ra và lớn lên, tiếp nhận nhân phân chia rồi tách thành tế bào con hồn chỉnh. Tế bào con cĩ thể tách khỏi tế bào mẹ hay vẫn dính trên tế bào mẹ, rồi đến lượt mình tiếp tục nảy các chồi mới. Các lồi nâm sợi cĩ sự sinh trưởng ở ngọn. Cĩ lồi nấm cĩ vách ngăn ngang tạo thành sợi nấm đa bào, những cũng cĩ nhiều lồi nấm khơng cĩ vách ngăn ngang – tồn hệ sợi nấm là 1 ống phân nhánh thơng suốt mang nhiều nhân tế bào
2. Hình thành bào tử ở vi sinh vật
Một số vi khuẩn cĩ khả năng sinh bào tử, những mỗi tế bào chỉ cĩ thể sinh 1 bào tử. bào tử của vi khuẩn khơng phải là cơ quan sinh sầnm chỉ là bộ phận giúp vi khuẩn vượt qua được các điều kiện bất lợi của mơi trường hoặc đổi mới tế bào.
Bào tử vi khuẩn cĩ nhiều lớp màng dày bao bọc. Ngồi cùng là lớp thành ngồi, chiếm khoảng 2 - 10% khối lượng khơ của bào tử. Thành ngồi cĩ tính thẩm thấu kém, thường gồm 2 lớp, lớp ngồi dày 6 nm, lớp trong dày 19 nm. Thành phần chủ yếu của thành ngồi là lipơprơtêin, cũng cĩ thể cĩ 1 lượng nhỏ axit amin. Dưới thành ngồi là lớp vỏ bào tử. Vỏ bào tử dày khoảng 3 -5 nm, cấu tạo bởi 3 – 15 lớp mỏng, thành phần chủ yếu là prơtêin, cĩ thêm 1 ít phơtpholipơprơtêin. Vỏ bào tử cĩ tính đề kháng cao với enzim, các chất hoạt động bề mặt và cĩ tính thẩm thấu kém đối với các cation. Dưới vỏ bào tử là lớp ỏ cĩ thể tích lớn (36 – 60% bào tử). Lớp vỏ cĩ chứa loại peptiđơglican đặc biệt và 7 – 10% hợp chất canxiđipicơlinat (DPA – Ca), khơng chứa axit teichoic. Áp suất thẩm thấu của lớp vỏ cao tới 20 at, lượng nước chiếm khoảng 70% (trong khi lượng nước của bào tử chỉ là 70%. Dưới lớp vỏ là lớp thành lõi. Lớp thành lõi chứa peptiđơglican, cĩ thể sau này phát triển thành thành tế bào của tế bào mới. Dưới lớp thành lõi là lớp lõi hay cịn gọi là chất nguyên sinh của bào tử. Lớp lõi chứa rất ít nước (10 – 20%) cĩ ribơxơm và nuclêơtit như tế bào dinh dưỡng nhưng khơng cĩ hoạt động chuyển hố vật chất.
HÌNH
Sự khác biệt giữ bào tử và tế bào dinh dưỡng của vi khuẩn là ở các điểm sau đây: Bào tử cĩ hình cầu hay hình bầu dục, thành cĩ nhiều lớp chứa ít lớp tính bắt màu thấp, chứa nhiều Ca, chưa cĩ chứa DPA, khơng chứa hay chứa rất ít mARN, lõi cĩ độ pH là 5,5 – 6,0 (tế bào dinh dưỡng thường cĩ pH = 7 hoặc tính enzim rất thấp, khơng cĩ hoạt động chuyển hố vật chất tính kháng axit và nhiều loại hố chất cao, tính kháng bức xạ cao, đề kháng lizơzim, tồn tại lâu dài trong mơi trường.
Ngọc Hải
Sự nảy mầm của bào tử gồm 3 giai đoạn: hoạt hố, nảy mầm và sinh trưởng. Để thúc đẩy sự hoạt hố cĩ thể dùng cách xử í bằng nhiệt (ví dụ xử lí ở 700C trong trong 5 phút, cĩ khi phải xử lí ở 1000 trong 10 phút), dùng điều kiện pH thấp, chất ơxi hố mạnh và một số hố chất kích thích nảy mầm L – alanin, Mn2+, glucơzơ, N – dodecylamin … ngược lại cĩ những chất cĩ tác dụng ức chế quá trình nảy mầm bào tử, chẳng hạn như D – alanin, natri bicacbonat, …tốc độ nảy mầm của bào tử rất nhanh, thường chỉ vào khoảng vào vài phút. Khi đĩ, prơtêin chứa xistêin sẽ nở to ra, làm tăng tính thẩm thấu của bào tử, xúc tiến hoạt tính của prơtêaza liên quan đến nảy mầm, prơtêin của lớp vỏ bào tử ị phân huỷ dần, các cation xâm nhập dần vào lớp vỏ làm lớp này trương to lên và tan dần. nước bên ngồi mơi trường xâm nhập vào phần lớp lõi và làm cho lõi trương lên. Các enzim được hoạt hố, bắt đầu quá trình tổng hợp lên thành tế bào, tổng hợp ARN, AND, prơtêin và nhanh chĩng hình thành tế bào dinh dưỡng mới.
Nấm sợi cĩ thể hình thành nhiều bào tử vơ tính (bào tử áo, bào tử trần, bào tử đảm). Bào tử là cơ quan sinh sản và phát tán ở nấm
3. Sinh trưởng của quần thể vi sinh vật
a. Nuơi cấy khơng liên tục
Cấy vi khuẩn vào một bình chứa mơi trường lỏng, rồi giữ bình ở nhiệt độ thích hợp, trong một thời gian nhất định. Nếu trong suốt quá trình đĩ người ta khơng thêm mơi trường mới vào bình cũng như khơng rút sinh khối tế bào ra khỏi bình thì kiểu nuơi như vậy được gọi là nuơi cấy khơng liên tục và sinh trưởng ở đây là sinh trưởng của cả quần thể vi sinh vật.
Khi phát triển trên một mơi trường dịch thể các vi sinh vật đơn bào phát triển theo một quy luật chung, tạo thành một đường cong sinh trưởng với các giai đoạn (pha) như sau: pha tiềm phát (lag phase), pha luỹ thừa (Log phase), pha cân bằng (Stationary phase), pha suy vong (Death phase).
- Pha tiềm phát (lag phase): Đây là thời gian tính từ khi vi khuẩn được cấy vào bình cho đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng. Trong pha này vi khuẩn phải thích ứng với mơi trường mới, do đĩ chúng phải tổng hợp mạnh mẻ ADN và các enzim chuẩn bị cho sự phân bào.
- Pha luỹ thừa (Log phase): Trong pha này, vi khuẩn bắt đầu phân chia mạnh mẻ, số lượng tế bào tăng theo lũy thừa và đạt đấn cực đại, thời gian thế hệ đạt đến hằng số, quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẻ nhất
- Pha cân bằng (Stationary phase): Trong pha này tốc độ sinh trưởng cũng như trao đổi chất của vci khuẩn giảm dần. Số lượng tế bào đạt cực đại và khơng đổi theo thời gian (số lượng tế bào chết cân bằng với số lượng tế bào tạo thành). Hơn nữa, kích thước tế bào nhỏ hơn pha log. Cĩ một số nguyên nhân khiến vi khuẩn chuyển sang pha cân bằng như: chất dinh dưỡng bắt đầu cạn kiệt, nồng độ ơxy giảm (đồi với vi khuẩn hiếu khí), các chất độc (êtanol, một số axit) tích lũy, pH thay đổi.