Chủ đề Sinh trưởng và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật

Chủ đề:
SINH TRƯỞNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH
HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH 
VẬT
GVHD:PHẠM THỊ THÚY NGA
NHÓM TH: NHÓM 8
SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH 
VẬT
I- Khái niệm sinh trưởng
1. Sự sinh trưởng ở vi sinh vật
-Sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật là 
sự tăng số lượng tế bào của quần thể.
2. Thời gian thế hệ
-Định nghĩa: Thời gian thế hệ là thời gian từ khi 
sinh ra một tế bào cho đến khi tế bào đó phân 
chia.
- Kí hiệu: g
- Ví dụ: E.Coli cứ 20 phút tế bào lại phân đôi một 
lần.
Thời gian
(phút)
Số lần phân
chia (n)
2n Số tế bào của 
quần thể 
(No x 2
n)
0 0 20 = 1 1
20 1 21 = 2 2
40 2 22 = 4 4
60 3 23 = 8 8
80 4 24 = 16 16
100 5 25 = 32 32
120 6 26 = 64 64
- Sau 1 thời gian thế hệ số tế bào sẽ tăng gấp đôi.
- Từ 1 tế bào:
+ Cứ 1 lần phân chia 2 tế bào = 21
+ 2 lần phân chia 4 tế bào = 22
+ 3 lần phân chia 8 tế bào = 23
+ n lần phân chia 2?
- Từ N0 tế bào, sau n lần phân chia N0 x 2
n
3. Công thức
- Số tế bào trung bình ( N )
- Số lần phân chia ( n )
- Số tế bào ban đầu ( N0 )
- Thời gian phân chia ( t )
Số tế bào trung bình sau n lần phân chia từ N0 tế bào 
ban đầu trong thời gian t là:Nt = N0 x 2
n
Ví dụ:Nếu số lượng tế bào vi khuẩn E.Coli ban đầu là 
105 tế bào, thì sau 2h số lượng tế bào trung bình là 
bao nhiêu?
- Sau 2h vi khuẩn E.coli phân chia 6 lần
 Số lượng tế bào trung bình là:
N = 105 x 26 
= 6.400.000 tế bào
II – Sự sinh trưởng của quần thể sinh vật
1. Nuôi cấy không liên tục
- Môi trường nuôi cấy không được bổ sung chất 
dinh dưỡng mới và không được lấy đi các sản 
phẩm chuyển hóa vật chất.
- Quần thể vi khuẩn trong nuôi cấy không liên tục 
sinh trưởng theo một đường cong gồm 4 pha:
L
o
g
 s
ố
lư
ợ
n
g
tế
b
à
o
Thời gian
Đường cong sinh trưởng của quần thể vi khuẩn
trong nuôi cấy không liên tục
Pha 
tiềm phát
Pha cân bằng
a/ Pha tiềm phát (pha lag)
- Vi khuẩn thích nghi với môi trường.
- Số lượng tế bào trong quần thể chưa tăng
- Enzim cảm ứng được hình thành để phân giải cơ chất.
b/ Pha lũy thừa ( pha log )
- Vi khuẩn sinh trưởng với tốc độ lớn nhất và
không đổi
- Số lượng tế bào trong quần thể tăng lên rất nhanh
c/ Pha cân bằng
- Số lượng vi khuẩn trong quần thể đat mức cực đại 
và không đổi theo thời gian do:
+ 1 số tế bào bị phân hủy
+ 1 số tế bào khác có chất dinh dưỡng lại phân chia
 Số lượng tế bào sinh ra bằng số lượng tế bào chết 
đi
d/ Pha suy vong
- Số tế bào trong quần thể giảm dần do:
+ Số tế bào bị phân hủy nhiều
+ Chất dinh dưỡng cạn kiệt
+ Chất độc hại tích lũy nhiều
2. Nuôi cấy liên tục
Nguyên tắc Mục đích Ứng dụng
Bổ sung liên tục các 
chất dinh dưỡng
vào và đồng thời 
lấy ra một lượng 
dịch nuôi cấy tương 
đương.
Tránh hiện
tượng suy
vong của
quần thể vi 
sinh vật
Sản xuất sinh khối
để thu nhận prôtêin
đơn bào, các hợp
chất có hoạt tính
sinh học như các
axit amin, enzim, 
kháng sinh, 
hoocmôn
Nuôi cấy không liên tục Nuôi cấy liên tục
 Không được bổ sung chất
dinh dưỡng mới
- Không được lấy đi các
sản phẩm chuyển hóa vật
chất.
 Đường cong sinh trưởng
theo 4 pha: pha tiềm phát, 
pha lũy thừa, pha cân bằng, 
pha suy vong
 Nghiên cứu sự sinh trưởng
của VSV
 Bổ sung liên tục các chất
dinh dưỡng
 Lấy ra một lượng nuôi cấy
tương đương.
 Không có pha tiềm phát
và pha suy vong
 Sản xuất sinh khối
CÁC YẾU TỐ 
ẢNH HƯỞNG
ĐẾN SINH TRƯỞNG
CỦA VI SINH VẬT
I. Ảnh hưởng của các yếu tố hóa học
1. Các nguyên tố dinh dưỡng chính
Nguyên
tố
Nguồn cung
cấp
Vai trò của chúng trong vi sinh vật
C Các hợp chất
hữu cơ, CO2.
là yếu tố dinh dưỡng quan trọng nhất đối
với sự sinh trưởng của VSV: 
-là bộ khung cấu trúc của chất sống,
- cần cho tất cả các hợp chất hữu cơ cấu tạo
nên tế bào
N NH4
4+, NO3
-, 
N2 (từ khí
quyển), hợp
chất hữu cơ.
+ chiếm 14% khối lượng khô của tb VK;
+ Trong cơ thể VSV, N được sử dụng để tạo
nhóm amin.
P
HPO4
2-
cần cho qúa trình tổng hợp axit 
nuclêic và photpholipit, ATP.
S SO4
2-, HS-, S0, 
S2O3
2-, các hợp
chất lưu
huỳnh..
Tổng hợp các aa chứa S:
O Oxi, nước, 
hợp chất hữu 
cơ, CO2.
- là thành phần cấu tạo chủ yếu của tế
bào, chiếm tỷ lệ cao nhất trong số các
nguyên tố hóa học cấu tạo nên cơ thể
sinh vật;
Vai trò của ôxi đối với sinh trưởng của VSV
- Ôxi phân tử là yếu tố không thể thiếu đối với sinh 
trưởng của VSV hiếu khí.
- Ôxi phân tử có thể giết chết hoặc ức chế sinh trưởng 
của VSV kị khí 
Ý nghĩa của việc tìm hiểu về các chất dinh 
dưỡng chính ảnh hưởng đến sinh trưởng của 
VSV
- Chủ động tạo ra các điều kiện nuôi cấy thích 
hợp đối với các VSV có lợi để kích thích sự 
phát triển của chúng.
- Tạo điều kiện không thích hợp đối với các VSV 
có hại để kìm hãm sinh trưởng của chúng.
Phân biệt các nhóm vi sinh vật theo nhu cầu 
ôxi cho sinh trưởng của chúng.
Nhóm 
VSV
Đặc điểm phân biệt Đại diện
Hiếu khí
bắt buộc
Cần oxi Nhiều VK(E.coli), hầu hết 
tảo, nấm, ĐV nguyên 
sinh;
Kị khí bắt 
buộc
Không cần oxi, thậm chí
Oxi còn là chất độc đối với 
tế bào
VK uốn ván, VK sinh 
mêtan;
Kị khí
không bắt 
buộc
Khi có oxi thì hô hấp hiếu 
khí, khi không có oxi thì lên 
men hoặc hô hấp kị khí.
Nấm men, Bacillus.
Vi hiếu khí Có khả năng sinh trưởng, 
chỉ cần 2- 10%, một lượng 
oxi nhỏ hơn nồng độ Oxi 
trong khí quyển (21%).
Vi khuẩn giang mai,
I. Ảnh hưởng của các yếu tố hóa học
1Các nguyên tố dinh dưỡng chính
2. Chất ức chế sự sinh trưởng:
Chất hoá học Cơ chế tác động Ứng dụng
Hợp chất phênol
Các loại cồn
Iôt,rượu
iôt(2%)
Clo, cloramin
Hợp chất kim loại 
nặng 
Anđêhit
Khí êtilen ôxit
Chất kháng sinh
Biến tính pr, các loại màng 
tế bào 
Thay đổi khả năng cho đi qua của 
lipit ở MSC
Oxi hoá các thành phần TB
Sinh O2 có tác dụng oxh mạnh
Gắn vào nhóm SH của prôtêin 
làm chúng bất hoạt
Bất hoạt prôtêin
Oxh các thành phần tế bào
Diệt khuẩn có tính chọn lọc
Khử trùng 
bệnh viện
Thanh trùng 
trong y tế
Diệt khuẩn trên 
da
Thanh trùng 
Diệt bào tử đang 
nảy mầm 
Thanh trùng 
Khử trùng
Dùng trong y tế, thú
y
1. Nhiệt độ:
- Nhiệt độ tối ưu là nhiệt độ mà vi khuẩn sinh trưởng mạnh 
nhất.
- Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học, sinh học 
trong tế bào nên ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh 
vật.
A- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của VSV:
II. CÁC YẾU TỐ LÍ HỌC
B. Phân chia các nhóm VSV:
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Ưa lạnh
Ưa ấm
Ưa nhiệt Ưa siêu nhiệt
Nhiệt độ sinh trưởng của các nhóm VSV
Có 4 nhóm VSV: 
+ VSV ưa lạnh: Sống ở Nam cực(t0 <150C).
+VSV ưa ấm: Sống ở đất nước, kí sinh(t0: 20 - 400C) 
+ VSV ưa nhiệt: Nấm, tảo, vi khuẩn(55 – 650C)
+ VSV ưa siêu nhiệt: Vi khuẩn đặc biệt(75 – 1000C)
Những VSV sống trong những điều kiện t0 sau thuộc nhóm nào:
Loài Herminiimonas glaciei 
Loài Deinococcus peraridilitoris Loài Pyrodictium abyssi 
Băng ở Greenland
Loài Mycobacterium tuberculosis (VK lao)
Sa mạc Atacama Núi lửa dưới đại dương
(Ưa ấm)(Ưa lạnh)
(Ưa nhiệt) (Ưa siêu nhiệt)
C. Ứng dụng:
- Diệt khuẩn: phơi áo quần, chăn màn
- Bảo quản lương thực, thực phẩm ( nấu chín)
- Con người dùng nhiệt độ cao để thanh trùng, nhiệt 
độ thấp để kìm hãm sự sinh trưởng của VSV 
2. Độ pH:
A. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của VSV:
- Độ pH là đại lượng đo độ axit hay độ kiềm tương đối. Giá 
trị pH được biểu hiện bằng số từ 0 đến 14.
- Độ pH ảnh hưởng tới tính thấm qua màng, hoạt động 
chuyển hóa vật chất trong tế bào, hoạt tính enzim, sự hình 
thành ATP.
Trung tínhAxit Kiềm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH =
B.Thang pH
Ưa trung tính Ưa axit Ưa kiềmNhóm VSV
pH thích 
hợp
Tác động 
của H+ và 
OH- trong 
môi 
trường 
lên tế bào
Đại diện
H+ và OH- kìm hãm 
hoạt động của 
enzim.
H+ làm màng sinh 
chất vững chắc, 
không tích lũy H+→ 
duy trì pH nội bào 
gần trung tính.
Tích lũy ion H+
từ bên ngoài → 
duy trì pH nội 
bào gần trung 
tính
đa số VK và ĐV 
nguyên sinh.
số ít VK,
đa số nấm
Vi khuẩn ở hồ 
và đất kiềm
6 – 84 – 6 > 9 
Loài Ferroplasma acidophilum
sống trong điều kiện pH=1. 
Tìm thấy ở dòng chảy chất độc của một mỏ 
vàng tại Canifornia (Mỹ)
C. Ứng dụng:
- Chế biến và 
bảo quản thực 
phẩm
-Trong công nghệ sản xuất bột giặt, tẩy rửa.
-Bột giặt có tính kiềm do đó enzim ưa kiềm mới giữ nguyên 
được bản chất, không bị mất hoạt tính 
Vd: Muối chua 
thực phẩm → tạo 
môi trường pH 
thấp → ức chế vi 
khuẩn gây thối, 
bảo quản được lâu 
hơn.
Dưa 
muối cà pháo 
muối 
Nem 
chua 
3. Độ ẩm:
A. Ảnh hưởng của độ ẩm đến sinh trưởng của VSV:
* Môi trường nước có nồng độ chất hòa tan cao hơn 
nồng độ nội bào:Nước bị rút ra bên ngoài tế bào, sinh 
trưởng bị kìm hãm.
* Môi trường có nồng độ chất hòa tan thấp: nước từ bên 
ngoài xâm nhập vào tế bào
1. Nồng độ chất tan cao 
hơn trong TB
(môi trường ưu trương)
TB ban đầu
2. Nồng độ chất tan thấp hơn 
trong TB
(môi trường nhược trương)
Co nguyên sinh Trương nước
Giải thích hiện tượng xảy ra khi cho TBVK vào 
môi trường 1 và 2
Môi trường ưu trương → nước bên trong TB bị rút ra 
ngoài → hiện tượng co nguyên sinh chất
Môi trường nhược trương → nước từ ngoài sẽ xâm nhập vào 
trong TB 
Kết quả: sinh trưởng của VSV bị kìm hãm. 
B. Ứng dụng:
• - Bảo quản thực phẩm: Ví dụ, người ta thường ướp 
muối mặn hay ướp đường làm mứt hoặc làm khô mặn 
• - Khống chế sự sinh trưởng của từng nhóm VSV.
• - Diệt khuẩn
Mứt mơPhơi thóc
4. Bức xạ:
- Bức xạ không ion hóa (tia tử ngoại): Tác dụng kìm hãm sự 
sao mã và dịch mã của vi sinh vật
- Bức xạ ion hóa (tia X, γ): Tác dụng phá hủy AND của vi 
sinh vật.
1. Ảnh hưởng của bức xạ đến sinh trưởng của VSV:
2. Ứng dụng: 
- Tẩy uế và khử trùng bề mặt của các dịch thể, chất lỏng. 
- Khử trùng thiết bị y tế, phòng thí nghiệm và bảo quản 
thực phẩm
III CÁC YẾU TỐ SINH HỌC
1. Quan hệ công sinh
• Là hiện tượng trong cùng một môi trường có hai hay 
nhiều cá thể của hai hay nhiều loài cùng sinh trưởng, 
cùng phát triển cùng sinh sản mà không gây ảnh 
hưởng xấu lẫn nhau.
• Thí dụ như vi khuẩn và cây họ đậu, thí dụ như nấm 
men và vi khuẩn Lactic. Vi khuẩn Lactic làm axit hoá 
môi trường tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát 
triển. Nấm men phát triển làm giàu các chất trong môi 
trường cho vi khuẩn phát triển. Trong các chất đó lưu 
ý nhất là vitamin và các hợp chất chứa nitơ.
2. Quan hệ đối kháng
• Là hiện tượng mà trong cùng một điều kiện môi 
trường có một loài vi vinh vật này trong quá trình 
sinh trưởng, phát triển sẽ lấn át loài khác, làm cho 
loài kia bị tiêu diệt. Thí dụ như một số vi sinh vật tạo 
thành chất kháng sinh để tiêu diệt loài khác.
3. Quan hệ ký sinh
• Đây là mối quan hệ giữa hai cơ thể sống, một loài này 
sống bám vào loài khác. Loài này phát triển lên và sẽ 
làm loài kia bị tiêu diệt. Thí dụ như virus đối với các 
vi sinh vật khác (Thực khuẩn thể, virus của động vật 
và thực vật).
Trong các yếu tố sinh học ảnh hưởng có hại lên các 
quá trình sống của vi sinh vật cần kể đến kháng 
thể và kháng sinh.
Ứng dụng
trong nuôi trồng thủy sản
Vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter
• Vai trò:Xử lý nước thải trong ao nuôi
Loại bỏ các hợp chất hữu cơ là việc rất quan 
trọng, khi lượng amôniắc và mức nitrite/nitrate vượt 
qúa sẽ có hại đối với chất lượng nước thông qua quá 
trình nitơ hoá
• Vi khuẩn rất nhạy với nhiệt độ lạnh cũng như sự có 
mặt của các hoá chất độc trong hệ thống. Tốc độ nitơ 
hoá chậm lại đáng kể khi thời tiết lạnh. Nhiệt độ dưới 
80C có thể làm cho vi khuẩn ngừng tăng trưởng, nhiệt 
độ tối ưu là 300C. 
Nitrosomonas
Nitrobacter
Vi khẩn Vibrio harveyi:bệnh phát sáng ở tôm
• Những kết quả nghiên cứu cho thấy các yếu tố môi 
trường như nhiệt độ, độ mặn, pH, sự tích tụ các chất 
hữu cơ sẽ ảnh hưởng đến sự sinh sản, lây lan và mức 
độ cảm nhiễm của loại vi khuẩn này.
• Dựa vào các yếu tố ảnh hưởng mà người ta kiềm chế 
sự phát triển của nó
Vibrio harveyi 
bệnh phát sáng ở tôm
• Điều chỉnh độ mặn:
Vi khuẩn Vibrio harveyi phát triển mạnh ở môi 
trường có độ mặn 20-30S, nếu độ mặn giảm thấp còn 
5-7S mật độ vi khuẩn vibrio harveyi giảm rõ rệt. Hạ 
độ mặn là biện pháp ức chế khả năng phát triển vi 
khuẩn phát sáng.
• Nhiệt độ nước:
Nhiệt độ nước tăng cao là điều kiện tốt cho vi 
khuẩn Vibrio harveyi phát triển, nhất là vào mùa hè. 
Để hạn chế khả năng tăng nhiệt cần duy trì mức nước 
trong ao nuôi đạt độ sâu từ 1,2 - 1,5m, đồng thời gây 
màu nước giữ độ trong từ 30-40cm. Nước có màu 
như mái nhà che nắng hạn chế được sự tăng nhiệt vào 
ban trưa.
• Làm giảm chất hữu cơ có trong nước:
Trước mỗi vụ nuôi phải cải tạo ao thật kỹ, vét sạch 
bùn đáy, bón vôi, phơi ao khoáng hóa nền đáy tiêu 
diệt mầm bệnh.
Trong khi nuôi cần quản lý tốt lượng thức ăn hàng 
ngày, thường xuyên kiểm tra sàng ăn để đánh giá khả 
năng bắt mồi kịp thời điều chỉnh thức ăn hợp lý, 
không để tảo tàn đồng loạt làm mất màu nước tăng 
lượng hữu cơ.
Phát triển nhóm tảo lục (chlorella) cũng có tác 
dụng khống chế sự phát triển của vi khuẩn Vibrio 
harveyi
• Sử dụng hóa chất diệt vi khuẩn (xử lý nước trước 
khi thả tôm):
Những hóa chất có thể sử dụng để diệt vi khuẩn 
hoặc làm giảm sức hoạt động của vi khuẩn phát sáng 
trong nước như: chlorine 30g/m3, BKC 1-2g/m3, 
thuốc tím 4-5g/m3.