Vi sinh vật - Bài 3: Dinh dưỡng, tăng trưởng vi khuẩn

3/11/2017 1 DINH DƯỠNG – TĂNG TRƯỞNG VI KHUẨN Vi khuẩn Dinh dƣỡng Thông khí ASTT pH Nhiệt độ ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY VI KHUẨN ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY VI KHUẨN DINH DƢỠNG - Vi khuẩn sử dụng dinh dƣỡng để tạo - Năng lƣợng - Chất kiến tạo tế bào - Chất tăng trƣởng tế bào - Nguồn năng lƣợng - Ánh sáng - Chất hữu cơ - Chất vô cơ DINH DƢỠNG - Cơ chế chuyển hóa dinh dƣỡng thành năng lƣợng 1.Quá trình lên men ở vi khuẩn kỵ khí 2. Quá trình hô hấp ở vi khuẩn hiếu khí 3. Quá trình quang hợp ở vi khuẩn quang tổng hợp - Tạo ATP DINH DƢỠNG Phân loại - Chất dinh dƣỡng thiết yếu là những chất bắt buộc phải có cho quá trình tăng trƣởng của vi khuẩn. - Chất dinh dƣỡng có ích là những chất vi khuẩn sử dụng đƣợc nhƣng không bắt buộc. 3/11/2017 2 DINH DƢỠNG Phân loại 1. Chất dinh dƣỡng lƣợng lớn - Carbon - Nitơ - Phospho 2. Chất dinh dƣỡng lƣợng nhỏ (vi lƣợng) * 3. Yếu tố tăng trƣởng * CARBON - Chiếm ½ trọng lƣợng khô của tế bào. - Quan trọng đối với sự sống. - Nguồn carbon - CO2 - Hydratcarcon - Citrat - - Có enzym phân giải không? - Mức độ oxy hóa/Cấu tạo hóa học của C? - . CARBON Hydratcarbon - Nguồn carbon chủ yếu của vi sinh vật - Gồm các loại đƣờng glucose, lactose, tinh bột Glucose - Amylase - Lactase - Sucrase - Maltase - CARBON Hydratcarbon Glucose Acid pyruvic Chu trình Krebs Lên men Hỗn hợp acid Acetoin pH > 5,5 C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38P  6CO2 + 6H2O + 38 ATP Chu trình Krebs CARBON Hydratcarbon CARBON Citrat - Một số vi khuẩn đặc biệt nhƣ Salmonella paratyphi C, Aerobacter sử dụng citrat nhƣ nguồn carbon duy nhất. 3/11/2017 3 CARBON NITƠ - Chiếm 12 – 15% trọng lƣợng khô của tế bào - Là thành phần chính của protein, acid nucleic, peptidoglycan Liên kết peptide trong protein Acid nucleic NITƠ - Nguồn nitơ - Nitơ hữu cơ: pepton từ thịt, đậu nành - Nitơ vô cơ: muối nitrat, nitrit - Nitơ không khí: Vi khuẩn cố định nitơ - Urê: Vi khuẩn có enzym urease - Cấu tạo của nguồn N ? - Tỉ lệ C:N? - NITƠ Vi khuẩn cố định nitơ ở rễ cây PHOSPHO - Cần cho tổng hợp ADN, ARN, phospholipid... - Nguồn - Vô cơ: KH2PO4 - Hữu cơ Nucleotide CHẤT DINH DƢỠNG LƢỢNG LỚN - Lƣu huỳnh: có trong acid amin, vitamin, Kali: cần để hoạt hóa một số enzym. - Magie: ổn định ribosom, hoạt động enzym, vận chuyển phosphat. - Sắt: cần cho hoạt động của enzym hô hấp. - Canxi - Natri 3/11/2017 4 CHẤT VI LƢỢNG - Vi khuẩn cần với lƣợng nhỏ - Quan trọng đối với dinh dƣỡng của vi khuẩn, không thể thiếu. - Gồm coban, kẽm, đồng, molypden, mangan, niken, tungsten, selen YẾU TỐ TĂNG TRƢỞNG - Là hợp chất hữu cơ mà VK cần với lƣợng nhỏ - Vi khuẩn không tổng hợp đƣợc - Thiết yếu cho sự tăng trƣởng - Mỗi loại vi khuẩn cần các yếu tố tăng trƣởng khác nhau - Ví dụ: acid amin, vitamin MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY - Là hỗn hợp cung cấp dinh dƣỡng cho vi khuẩn phát triển MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY Phân loại: theo thành phần - Môi trường tổng hợp: chất dinh dƣỡng ở dạng hóa học tinh khiết  xác định thành phần. - Môi trường tự nhiên: chứa các thành phần cần thiết nhƣng không xác định thành phần hóa học. MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY Phân loại: theo mục đích - Môi trường cơ bản: thích hợp cho đa số VK. - Môi trường chuyên chở: ít dinh dƣỡng giúp VK sống nhƣng không phát triển. MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY Phân loại: theo mục đích - Môi trường phong phú: nuôi VK “kén ăn” 3/11/2017 5 MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY Phân loại: theo mục đích - Môi trường chọn lọc: chỉ cho VK lựa chọn tăng trƣởng. BSA/ Salmonella SS/Shigella và Salmonella MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY Phân loại: theo mục đích - Môi trường phân biệt: khuẩn lạc của VK xuất hiện đặc điểm riêng MC MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY Phân loại: theo mục đích - Môi trường xác định tính chất sinh hóa: phát hiện hoạt tính enzym của VK. Môi trƣờng Urea NHIỆT ĐỘ - Nhiệt độ tăng  tốc độ phản ứng của tế bào tăng  vi khuẩn tăng trƣởng tăng và ngƣợc lại - Nhiệt độ quá cao/quá thấp  vi khuẩn không thể tăng trƣởng - Nhiệt độ tối ƣu  vi khuẩn tăng trƣởng tối ƣu NHIỆT ĐỘ VK Ƣa nhiệt TB Ƣa nhiệt 450C Ƣa nhiệt cao 800C Ƣa lạnh 150C Enzym bền với nhiệt pH Ƣa acid • pH tối ƣu < 5 • Vi nấm, HP, Thiobacillus Ƣa trung tính • pH 6 - 8 • Phần lớn VSV thuộc nhóm này Ƣa kiềm • pH 10 - 11 • Vibrio cholerae, Bacillus - pH nội bào vẫn phải duy trì gần pH trung tính - Lƣu ý: cần thêm đệm vào môi trƣờng nuôi cấy để duy trì pH phù hợp 3/11/2017 6 ÁP SUẤT THẨM THẤU - Phụ thuộc vào lƣợng nƣớc và lƣợng chất tan (muối, đƣờng, hợp chất tan) - Gồm - Môi trƣờng ƣu trƣơng - Môi trƣờng đẳng trƣơng - Môi trƣờng nhƣợc trƣơng ÁP SUẤT THẨM THẤU Đẳng trƣơng Nhƣợc trƣơng Ƣu trƣơng OXY Nhóm Mối liên hệ với Oxy Loại chuyển hóa Hiếu khí - Bắt buộc Cần Hô hấp hiếu khí - Tùy ý Không cần nhƣng tăng trƣởng tốt hơn khi có oxy Hô hấp (hiếu khí/kỵ khí), lên men - Vi hiếu khí Cần với mức thấp hơn trong không khí Hô hấp hiếu khí Kỵ khí - Chịu đƣợc không khí Không cần, tăng trƣởng tốt hơn khi không có oxy Lên men - Bắt buộc Có hại/chết Lên men, Hô hấp kị khí OXY Hiếu khí bắt buộc Kỵ khí bắt buộc Vi hiếu khí Hiếu khí tùy ý Kỵ khí chịu đƣợc không khí OXY - Hô hấp hiếu khí - Chất nhận điện tử là O2 - Sản phẩm: CO2, H2O, nhiều ATP - Hô hấp kỵ khí - Chất nhận điện tử là NO-3, SO4 2- - Sản phẩm: hợp chất vô cơ/hữu cơ, ít ATP - Lên men - Sản phẩm: acetoin, acid (pH<7) OXY Các dạng độc của oxy - OH*: oxy hóa ngay lập tức chất hữu cơ - Superoid O2-: oxy hóa chất hữu cơ, là sản phẩm không chủ ý khi hô hấp khử oxy thành nƣớc. - Hydro peroxid (H2O2): phân hủy một số thành phần của tế bào 3/11/2017 7 OXY Enzym phân hủy oxy độc - Catalase - Peroxidase - Superoxid dismutase - Phối hợp Superoxid dismutase và Catalase END TĂNG TRƢỞNG VI KHUẨN - Là sự gia tăng tế bào (tăng sinh khối) - Tốc độ tăng trưởng: thay đổi số lƣợng tế bào/sinh khối trong một đơn vị thời gian - Thời gian thế hệ = thời gian cần để tế bào tăng gấp đôi. - Tăng trưởng lũy thừa TĂNG TRƢỞNG VI KHUẨN Sinh sản nhân đôi TĂNG TRƢỞNG VI KHUẨN Đường cong tăng trưởng - Pha tiềm ẩn - Pha lũy thừa: tế bào tăng theo cấp số nhân - Pha ổn định: tế bào sinh ra = tế bào chết đi - Pha suy thoái ĐO SỰ TĂNG TRƢỞNG 1. Đếm tổng số tế bào - Đếm trực tiếp bằng kính hiển vi và buồng đếm - Không phân biệt tế bào sống/chết, đếm sót, không áp dụng cho trƣờng hợp mật độ tế bào thấp ĐO SỰ TĂNG TRƢỞNG 2. Đo tỉ trọng tế bào - Đo trọng lƣợng khô tế bào trong 1 đơn vị thế tích 3. Đo độ đục 3/11/2017 8 ĐO SỰ TĂNG TRƢỞNG 4. Đếm sống - Trải đĩa - Đổ đĩa 5. Xác định CO2 giải phóng hoặc O2 hấp thu 6. Xác định sản phẩm của vi khuẩn ỨNG DỤNG KIỂM SOÁT VI SINH VẬT - Sự vô trùng = không có sự sống, kể cả mầm sống - Tiệt trùng = tiêu hủy VSV sống - Tẩy trùng = tiêu hủy VSV có hại - Chất tẩy trùng = diệt trùng đồ vật - Chất sát trùng = chống/giảm sự nhiễm trùng cho mô sống - Chất kìm khuẩn = ngăn vi khuẩn sinh sản - Chất diệt khuẩn = giết vi khuẩn PHƢƠNG PHÁP KIỂM SOÁT VI SINH VẬT Phương pháp vật lý - Nhiệt ẩm có/không có áp suất - Nhiệt khô - UV - Ion phóng xạ - Lọc PHƢƠNG PHÁP KIỂM SOÁT VI SINH VẬT Phương pháp hóa học - Dung môi hữu cơ - Phenol - Halogen PHƢƠNG PHÁP KIỂM SOÁT VI SINH VẬT Kháng sinh - Ức chế tổng hợp/phá hủy thành/màng tế bào - Ức chế tổng hợp acid nucleic - Ức chế tổng hợp protein - Thay đổi chuyển hóa năng lƣợng 3/11/2017 9 SINH ĐỊNH LƢỢNG - Định lƣợng các chất bằng cách đo lƣợng chất đƣợc sử dụng bởi VSV - Định lƣợng kháng sinh bằng cách đo sự ức chế tăng trƣởng KHÁC - Nhận định vi khuẩn gây bệnh - Nhận định vi khuẩn nhạy cảm/đề kháng kháng sinh nào  xác định thuốc/liều lƣợng trong điều trị - Nghiên cứu tế bào ... HẾT