Phần lớn vi sinh vật tiờu húa thức ăn bằng cỏch dựng enzym thủy phõn thức ăn. Nhờ cỏc enzym tương ứng, thức ăn như chất đường bột, chất bộo và chất đón bạch được phõn ra thành cỏc phõn tử nhỏ hơn cú thể tan được trong nước. Đường bột được cắt ra thành cỏc dạng đường đơn (monosaccharide); chất bộo được thủy phõn thành cỏc alcol, glycerol hoặc cỏc acid bộo, cũn chất đón bạch (protein) được thủy phõn thành cỏc acid amin (amino acid). Cỏc phõn tử này thường cú kớch thước nhỏ tan được trong nước nờn cú thể chui qua màng tế bào để vào trong tế bào chất của vi sinh vật. Sau đú, bờn trong tế bào cũn cú hệ thống enzym khỏc, biến cỏc chất đơn giản này để biến chỳng thành năng lượng hay cỏc vật chất của tế bào.
Cỏc nấm, vi khuẩn và một số rong tiờu húa thức ăn do cỏc enzym tiết ra bờn ngoài mụi trường sống của chỳng, enzym tiếp xỳc với thức ăn và phõn giải chỳng để cú thể hấp thu được (hỡnh 3.1).
Ngoài ra vỏch tế bào của vi sinh vật này cú vụ số cỏc lỗ khuyết rất nhỏ, cú cụng dụng như những cỏi miệng li ti, qua đú chất lỏng và cỏc phõn tử thức ăn đơn giản và nhỏ đi xuyờn qua vỏch tế bào để vào trong tế bào chất.
Sau khi vào trong tế bào, cỏc phõn tử thức ăn được tế bào vi sinh vật sử dụng giống như ở tế bào động vật, thực vật và cỏc nguyờn sinh.
4. Phõn loại vi sinh vật theo nguồn gốc cung cấp C và năng lượng :
Tựy theo cỏch sử dụng thực phẩm cũng như nguồn cung cấp C của thức ăn
chỳng ta cú thể chia vi sinh vật ra cỏc nhúm chớnh:
a/ Vi sinh vật tự dưỡng (autotrophs) : gồm cỏc vi sinh vật cú khả năng tiết ra cỏc enzym làm xỳc tỏc cho cỏc phản ứng tổng hợp C từ CO2 thành ra một chất hữu cơ phức tạp đỏp ứng được nhu cầu của tế bào. Gồm một số vi sinh vật quan trọng trong nụng nghiệp và cụng nghiờpỷ. Lối dinh dưỡng này giống như cõy xanh. b/ Vi sinh vật dị dưỡng (heterotrophs): nhúm này khụng cú khả năng tổng hợp được chất hữu cơ từ nguyờn tử C. Nhúm này chiếm đại đa số trong vi sinh vật. Cỏch dinh dưỡng này giống như ở động vật.
c/ Vi sinh vật quang dưỡng (phototrophs): Là cỏc vi sinh vật cần được chiếu sỏng bằng ỏnh sỏng mặt trời (hoặc ỏnh sỏng nhõn tạo) mới sống được, chỳng cần lấy năng lượng từ ỏnh nắng hoặc ỏnh sỏng nhõn tạo. Nhúm vi sinh vật quang dưỡng cũn cú thể chia ra làm hai: vi sinh vật quang khoỏng dưỡng (photolithotrophs)
khi lấy H từ nước trong quỏ trỡnh quang hợp để khử O của CO2; và vi sinh vật quang hữu cơ dưỡng (photoorganotrophs) lấy H từ H2S thay vỡ từ nước.
d/ Vi sinh vật húa dưỡng (chemotrophs): Là cỏc vi sinh vật khụng cần ỏnh sỏng vẫn sống được. Chỳng lấy năng lượng từ cỏc phản ứng húa học xảy ra bờn trong tế bào.
Cỏc vi sinh vật trong nhúm húa dưỡng, nếu phản ứng lấy năng lượng căn cứ trờn cỏc chất vụ cơ (thớ dụ: oxyt húa chất vụ cơ để sinh ra năng lượng) được gọi là húa khoỏng dưỡng húa năng vụ cơ (chemolithotrophs) (litho = đỏ, chất vụ cơ). Thớ dụ như:
NaNO2 + 1/2 O2 → NaNO3 + năng lượng
H2S + 2 O2 → H2SO4 + năng lượng CO + 1/2 O2 → CO2 + năng lượng
Cỏc sinh vật khỏc, lại lấy năng lượng từ phản ứng ụxyt húa chất hữu cơ được gọi là húa khoỏng dưỡng năng hữu cơ (húa hữu cơ dưỡng = chemoorganotrophs).
e/ Vi sinh vật hoại sinh (saprophytes): Gồm cỏc nấm dị dưỡng và cỏc
vi khuẩn, chỳng lấy carbon từ chất hữu cơ cũn nguyờn vẹn ở chung quanh nú hoặc từ nước cống rónh hoặc từ một vi sinh vật đó chết.
f/ Vi sinh vật ký sinh (parasites): Cỏc vi sinh vật vừa cú thể lấy C từ chất hữu cơ trong cơ thể sinh vật cũn sống hoặc chỉ cú thể lấy C từ sinh vật cũn sống mà thụi.
Trong bệnh học, cỏc vi sinh vật ký sinh là nguyờn nhõn phần lớn bệnh của động vật và thực vật.
Trong nhúm vi sinh vật ký sinh cũn cú thể chia ra làm hai tiểu nhúm, ký sinh bắt buộc và ký sinh tựy ý.
Ký sinh bắt buộc là những vi sinh vật chỉ cú thể sống ký sinh trờn một mụ cũn sống của một sinh vật khỏc và nú khụng thể sống hoại sinh, tức sống trờn mụ đó chết hoặc trờn vật chất khụng là sinh vật. Thớ dụ: vi rỳt là ký sinh bắt buộc. Nấm gõy bệnh rỉ trờn cõy trồng cũng là ký sinh bắt buộc vỡ chỉ sống trờn lỏ, thõn cõy cũn sống và khụng thể sống được trờn mụi trườmg nuụi cấy nhõn tạo.
Ký sinh tựy ý là những vi sinh vật vừa cú thể ký sinh trờn mụ sống của một sinh vật khỏc, nhưng cũng cú thể sống hoại sinh trờn mụ đó chết cũng như trờn vật chất thớch hợp. Thớ dụ: vi khuẩn gõy bệnh cho người, gia sỳc và cõy trồng vừa sống được trong mụ của ký chủ, vừa cú thể nuụi cấy được (sống được) trờn mụi trường nuụi cấy nhõn tạo (vật chất, khụng sống).
3. Mụi trường nuụi cấy vi sinh vật :
Cú 4 loại mụi trường nuụi cấy: mụi trường tự nhiờn cũn gọi là mụi trường thực nghiệm (empirical media), mụi trường tổng hợp, mụi trường bỏn tổng hợp và mụi trường sống. Cỏc loại mụi trường này khỏc nhau rất nhiều về hỡnh thức và thành phần tựy theo loài vi sinh vật cần nuụi cấy cũng như tựy thuộc vào mục đớch của cụng tỏc nuụi cấy.
Kỹ thuật và cỏc nghiờn cứu về vi sinh học đó đạt đến mức rất cao, nờn số loại mụi trường nuụi cấy vi sinh vật được sử dụng rất phong phỳ, tựy loài hoặc chủng của vi sinh vật cũng như tựy theo mục đớch. Thớ dụ: khi nuụi cấy vi khuẩn Xanthomonas campestris pv. oryzae gõy bệnh chỏy bỡa lỏ lỳa, người ta thường dựng mụi trường Wakimoto. Tuy nhiờn trong lỳc cần phõn lập và tỏch rũng vi khuẩn từ một tế bào thỡ vi khuẩn này mọc khụng được tốt trờn mụi trường Wakimoto. Để thực hiện cụng tỏc này người ta phải thờm vào mụi trường Wakimoto một số lượng rất nhỏ Fe dưới dạng chelat húa, gọi là mụi trường Wakimoto biến đổi. Vi khuẩn sẽ mọc thành cỏc khuẩn lạc (từ một tế bào) rất tốt trờn mụi trường mới này.
a/ Mụi trường nuụi cấy tự nhiờn :
Mụi trường thuộc nhúm này được phõn lập ra dựa trờn kinh nghiệm hơn là dựa vào sự hiểu biết về thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật nuụi cấy. Cỏc mụi trường tự nhiờn được dựng phổ biến la : sữa, nước trớch thịt bũ, nước trớch cỏc loại rau củ hoặc mễ cốc,... Cỏc loại mụi trường này thường chứa đựng nhiều chất hữu cơ và vụ cơ tan trong nước cú thể đỏp ứng yờu cầu về dưỡng chất của một số lớn vi sinh vật (khụng phải là tất cả ). Cỏc loại mụi trường trong nhúm này vừa đễ chuẩn bị vừa rẻ tiền lại cú thể sử dụng cho nhiều mục đớch thụng thường trong nghiờn cứu vi sinh vật.
Khuyết điểm của loại mụi trường tự nhiờn là khụng thể biết chớnh xỏc thành phần dinh dưỡng cũng như thành phần dinh dưỡng của những lần chuẩn bị khỏc nhau, sẽ rất khỏc nhau. Do đú đụi khi kết quả nuụi cấy của cỏc lần chuẩn bị mụi trường khỏc nhau cú thể sẽ khụng giống nhau.
b/ Mụi trường nuụi cấy tổng hợp:
Để bổ sung khuyết điểm của mụi trường nuụi cấy tự nhiờn, người ta đó thiết lập cỏc mụi trường nuụi cấy tổng hợp, trong đú cỏc thành phần dinh dưỡng của mụi trường được kiểm soỏt chặt về số lượng và chất lượng. Tựy theo loại thành phần dinh dưỡng sử dụng, ta cú:
- Mụi trường nuụi cấy hữu cơ tổng hợp : Khi phần lớn thành phần dinh dưỡng là cỏc chất hữu cơ đơn giản ( acid amin ) và tan được trong nước.
- Mụi trường nuụi cấy vụ cơ tổng hợp : Khi hầu hết thành phần dinh dưỡng là cỏc chất vụ cơ tan được trong nước.
Ưu điểm của cỏc loại mụi trường nuụi cấy tổng hợp là ta cú thể biết rừ cũng như điều khiển thành phần dinh dưỡng của mụi trường một cỏch dễ dàng. Với biện phỏp tăng thờm hoặc bỏ bớt chất dinh dưỡng trong mụi trường, chỳng ta cú thể biết rừ tỏc động của chầt dinh dưỡng đối với vi sinh vật. Ngoài ra, đõy là loại mụi trường rất chớnh xỏc nhờ đú chỳng ta trỏnh được sự thay đổi trong cỏc lần chuẩn bị mụi trường, cũng như sẽ là mụi trường rất tốt cho cỏc loại vi sinh vật đó được biết rừ nhu cầu dinh dưởng của chỳng.
Khuyết điểm của mụi trường tổng hợp là:
ỡ - ớt được sử dụng cho mục đớch nuụi cấy thường ngày trong nghiờn cứu
vi sinh vỡ :
- tương đối mắc tiền, chuẩn bị khỏ phức tạp và mất thời giờ hơn đối với mụi trường tự nhiờn.
- Chỉ sử dụng cho từng loài vi sinh vật thớch hợp mà thụi. Trường hợp vi sinh vật chưa xỏc định, khụng thể nuụi cấy trờn mụi trường loại này một cỏch bảo đảm.
c/ Mụi trường nuụi cấy bỏn tổng hợp :
Là mụi trường nuụi cấy tự nhiờn được bổ sung thờm với một số chất dinh dưỡng được xỏc định Thớ dụ: Mụi trường bỏn tổng hợp Wakimoto dựng nuụi cấy vi khuẩn Xanthomonas campestris pv. oryzae, gồm :
- Pepton 5g - Đường cỏt trắng 15g - Ca( NO3)2.4H2O 0,5g - Na2HPO4.12H2O 0,5g - Thạch ( agar ) 20g - Nước cất 1000ml.
d/ Mụi trường nuụi cấy sống:
Dựng để nuụi cấy một số vi sinh vật đặc biệt cú tớnh ký sinh bắt buộc. Thớ dụ: Vi rỳt khụng nuụi cấy được trờn mụi trường nuụi cấy nhõn tạo, do đú cần nuụi cấy chỳng trờn sinh vật đang sống.
Thớ dụ : Đối với vi rỳt gõy bệnh đậu mựa, người ta nuụi cấy chỳng trờn con bũ cũn sống và sau đú thu thập vi rỳt trờn con bũ ấy để làm thuốc chủng bệnh đậu mựa.
Phần lớn cỏc vi rỳt ký sinh trờn động vật chỳng ta phải nuụi cấy trong phụi của trứng gà lộn hoặc trờn chuột, thỏ ...
Đối với vi rỳt ký sinh trờn thực vật chỳng ta phải nuụi cấy chỳng trờn ký chủ của chỳng. Đối với vi rỳt TMV gõy bệnh khảm trờn cõy thuốc lỏ, chỳng ta cấy chỳng vào cõy thuốc lỏ mạnh để sau đú ớt lõu thu thập lấy vi rỳt ấy với mật số tăng hơn nhiều lần trong mụ cõy thuốc lỏ được chủng bệnh.
Đối với cỏc nấm gõy bệnh rỉ, thớ dụ nấm Phakopsora sojae gõy bệnh rỉ trờn lỏ cõy đậu nành, chỳng ta phải cấy bào tử nấm bệnh trờn lỏ cõy đậu nành mạnh để sau đú ớt lõu thu thập bào tử mới được sinh ra từ cỏc đốm rỉ ở lỏ cõy được tiờm chủng bệnh.