Trong một mẻ nuôi cấy thích hợp vi khuẩn thường tăng trưởng theo 4 giai ñoạn chính là các giai ñoạn chuẩn bị, giai ñoạn tăng trưởng nhảy vọt, giai
ñoạn ổn ñịnh và giai ñoạn chết:
Giai ñoạn chuẩn bị (pha lag):
Trong pha lag tế bào ñiều chỉnh theo môi trường mới của chúng, hầu hết các tế bào ñều không sinh trưởng ngay, ngược lại tổng hợp mạnh các enzyme ñể sử dụng các chất dinh dưỡng mới trong môi trường. Chẳng hạn vi khuẩn ñược cấy từ môi trường chứa glucose là nguồn cacbon duy nhất vào một môi trường chứa lactose sẽ phải tổng hợp hai loại protein: protein màng
ñể vận chuyển lactose vào tế bào và enzyme lactase ñể phân giải lactose. Pha lag có thể kéo dài dưới 1giờ hoặc nhiều ngày tuỳ thuộc vào loài và vào các
ñiều kiện vật lý và hoá học của môi trường. [2, tr. 291-292]
Pha lag ñược tính từ lúc bắt ñầu cấy ñến khi vi khuẩn ñạt ñược tốc ñộ
sinh trưởng cực ñại. Ở giai ñoạn này vi khuẩn chưa phân chia (nghĩa là chưa có khả năng sinh sản) nhưng thể thể tích và khối lượng tế bào tăng lên rõ rệt do quá trình tổng hợp các chất trước hết là các cao phân tử (protein, enzyme, axit nucleic ...) diễn ra mạnh mẽ. Chẳng hạn, một số enzyme cần cho quá trình tổng hợp thuộc các endoenzyme loại proteinase, amilase và các enzyme
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 26 nằm trong quá trình chuyển hoá gluxit, ñều ñược hình thành trong pha này. Có rất nhiều yếu tốảnh hưởng ñến sự phát triển của vi khuẩn trong giai ñoạn này. ðáng lưu ý nhất là 3 yếu tố sau ñây:
+ Tuổi giống cấy: Tuổi của quần thể giống cấy tức là chúng ñang ở
giai ñoạn sinh trưởng nào. Thực nghiệm chứng minh nếu giống cấy ở giai
ñoạn pha lag thì pha lag sẽ ngắn. Ngược lại nếu giống cấy ở giai ñoạn pha log hay pha tử vong thì pha lag sẽ kéo dài.
+ Lượng cấy giống: Lượng cấy giống nhiều thì giai ñoạn pha lag ngắn và ngược lại.
+ Thành phần môi trường: môi trường có thành phần dinh dưỡng phong phú (thường là có môi trường có cơ chất thiên nhiên) thì giai ñoạn pha lag ngắn. [6, tr. 360-363]
Giai ñoạn tăng trưởng nhảy vọt (pha log):
Vi sinh vật bắt ñầu nhân mật số lên theo cấp số nhân. Kích thước của tế bào, thành phần hoá học, hoạt tính sinh lý... của vi khuẩn không thay ñổi theo thời gian. Tế bào ở trang thái ñộng học và ñược gọi như là ′′những tế bào tiêu chuẩn″. [19, tr. 62]
Trong pha log, do tốc ñộ trao ñổi chất của các tế bào riêng lẻ ñạt cực
ñại nên pha này ñôi khi có ý nghĩa lớn với mục ñích công nghiệp và mục ñích phòng thí nghiệm. Các quần thể trong pha log mẫn cảm hơn với các loại thuốc kháng vi sinh can thiệp vào quá trình trao ñổi chất như erythromixin và với các loại thuốc can thiệp vào sự tạo thành các cấu trúc tế bào như sự kìm hãm tổng hợp thành bởi penixillin. Hơn nữa, các quần thể trong pha log cũng có ý nghĩa ñối với việc bắt màu Gram vì thành phần hầu hết các tế bào ñều còn nguyên vẹn - một ñặc tính quan trọng cho sự bắt màu chính xác. [2, tr. 292]
Trong ñiều kiện thí nghiệm có thể ñiều chỉnh sao cho tốc ñộ sinh trưởng của vi khuẩn chỉ mẫn cảm (nghĩa là chỉ phụ thuộc vào một yếu tố) còn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 27 các yếu tố khác của môi trường không có ảnh hưởng gì. Trong trường hợp như vậy yếu tố ñã cho là yếu tố hạn chế tốc ñộ sinh trưởng. Monod (1942) là người ñầu tiên ñã chứng minh ñược rằng nếu tất cả các chất dinh dưỡng ñều ở
nồng ñộ dư thừa, trừ một chất hạn chế thì hằng số tốc ñộ phân chia (hoặc sinh trưởng) sẽ là hàm số của nồng ñộ chất dinh dưỡng hạn chế này. Chất hạn chế
dinh dưỡng có thể là ñường, (saccasose, glucose), axit amin (tryptophan, acginin), chất vô cơ (photphat, CO2). Nếu biểu diễn các kết quả thu ñược thành ñồ thị (với hằng số tốc ñộ phân chia C và hằng số tốc ñộ sinh trưởng µ
phụ thuộc vào nồng ñộ chất dinh dưỡng han chế) ta sẽ nhận ñược ñường cong tương tự dạng hypecbol ứng với phương trình: