Bài giảng Dinh dưỡng-tăng trưởng của vi khuẩn

Chia sẻ: Nguyễn Minh | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

186
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cùng nắm kiến thức trong bài giảng "Dinh dưỡng-tăng trưởng của vi khuẩn" thông qua việc tìm hiểu các nội dung sau: nhu cầu dinh dưỡng và yếu tố tăng trưởng, cách tăng trưởng biểu đồ tăng trưởng và các phương pháp đo sự tăng trưởng, các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tăng dân số, phân biệt các nhóm vi sinh vật theo nhiệt độ, pH và oxy, kiểm soát sự tăng trưởng của vi khuẩn, các ứng dụng trong nghiên cứu,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Dinh dưỡng-tăng trưởng của vi khuẩn

DINH DƯỠNG – TĂNG TRƯỞNG CỦA VI KHUẨN
NỘI DUNG  Nhu cầu dinh dưỡng và yếu tố tăng trưởng  Cách tăng trưởng, biểu đồ tăng trưởng & các phương pháp đo sự tăng trưởng  Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tăng dân số; phân biệt các nhóm vsv theo nhiệt độ, pH và oxy  Kiểm soát sự tăng trưởng của vi khuẩn  Các ứng dụng trong nghiên cứu, chẩn đoán, CNVS
1. DINH DƯỠNG VI KHUẨN TẠO NĂNG LƯỢNG, VẬT LIỆU XÂY DỰNG TẾ BÀO Môi trường có: . Các chất dinh dưỡng thích hợp &ø cần thiết để tạo nguyên sinh chất (C, N, chất khoáng, các nguyên tố khác) . Thông khí thích hợp: bình thường, ↑ CO2 hoặc đuổi hết khí O2 . pH thích ứng . Độ ẩm đủ . Nhiệt độ thích hợp
1.1. Nhu cầu dinh dưỡng 1.1.1. Nhu cầu năng lượng Ba nguồn năng lượng: ánh sáng, chất vô cơ & chất hữu cơ Cơ chế : lên men (chất nhận H+ là chất hữu cơ) hô hấp hiếu khí (chất nhận H+ là oxy ),  ATP yếm khí (chất nhận H+ là chất vô cơ khác oxy ) quang hợp trong vi khuẩn quang tổng hợp chất hữu cơ : acid amin, hydrat carbon chất vô cơ : CO2, SO4--, NO3-, H2S
1.1.2. Chất dinh dưỡng Thành phần hóa học của tế bào vi khuẩn Phân tử % trọng lượng ướt % trọng lượng khô số loại (Tế bào E. coli 2.8x10-13g) Nước 70 - 1 Tổng các đại phân tử 26 96 ~ 1500 Protein 15 60 ~ 1100 Polysaccharide 3 5 2 (peptidoglycan, glycogen) Lipid 2 9 4 DNA 1 3 1 RNA 5 19 ~ 500 Tổng các monomer 3 3 ~ 350 Acid amin và tiền tố 0.5 0.5 ~ 100 Đường và tiền tố 1 2 ~ 50 Nucleotide và tiền tố 0.5 0.5 ~ 200 Các ion vô cơ 1 1 ~ 18 Tổng cộng 100% 100%
Chất dinh dưỡng thiết yếu: bắt buộc phải có cho sự tăng trưởng VK Chất dinh dưỡng có ích: nếu có thì được VK sử dụng nhưng không bắt buộc phải có Chất dinh dưỡng lượng lớn: C, N, P, S, K, Mg, Ca, Na, Fe Chất dinh dưỡng vi lượng: Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, W, Se
Chất dinh dưỡng lượng lớn Carbon * 50% chất khô tế bào * Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp thụ của các nguồn C tùy thuộc 1. Thành phần và cấu tạo hóa học nguồn C, mức độ oxy hóa của các nguyên tử carbon 2. Đặc điểm sinh lý của vi sinh vật - Các hợp chất có phân tử thấp (đường): đồng hóa trực tiếp - Các hợp chất hữu cơ cao phân tử (tinh bột, protein …) cần enzym thủy phân - Những hợp chất không tan trong nước (cellulose, lipit, parafin) hấp phụ quanh bề mặt và phân giải dần dần * Nguồn carbon - Quang tổng hợp: CO2 - Khác: hydrat carbon (glucose, lactose, tinh bột), acid amin, acid béo, acid hữu cơ, các base nitơ, hợp chất thơm và vô số các hợp chất hữu cơ khác
Phân loại VSV theo dinh dưỡng .Ba loại nguồn năng lượng Aùnh sáng Quang dưỡng (Phototroph) Chất vô cơ Vô cơ dưỡng (Lithotroph) Chất hữu cơ Dị dưỡng (Heterotroph) .Hai loại nguồn carbon Vô cơ (CO2) Tự dưỡng (Autotroph) Hữu cơ Dị dưỡng (Heterotroph)
Một số tập hợp từ Năng Lượng Carbon Quang tự dưỡng - Photoautotroph ánh sáng chất vô cơ Quang dị dưỡng - Photoheterotroph ánh sáng chất hữu cơ Hóa vô cơ tự dưỡng - Chemolithoautotroph vô cơ CO2 Hóa vô cơ dị dưỡng - Lithotrophic heterotroph vô cơ chất hữu cơ Dị dưỡng - tự dưỡng C - Heterotroph C-autotroph hữu cơ CO2 Dị dưỡng - Heterotroph chất hữu cơ
Nitơ * Là thành phần chính của protein, acid nucleic cũng có trong polysaccharide, peptidoglycan Chiếm 12 - 15% chất khô của tế bào * Giá trị dinh dưỡng tùy thuộc: 1. Đặc điểm sinh lý của vi sinh vật 2. Tỉ lệ C : N trong môi trường ảnh hưởng khả năng trao đổi chất, tích tụ sản phẩm sinh tổng hợp và tạo thành các hệ enzym tiến hành các phản ứng hóa sinh * Nguồn N - Vô cơ: amoni (NH3), nitrat (NO3- ), nitrit (NO2- ) N2: Cyanobacteria, Rhizobium, Azotobacter - Hữu cơ: pepton, nước thịt, cao ngô, bột đậu tương v. v...
Phospho * Thành phần DNA và RNA, ATP, phospholipid … * Nguồn P - Vô cơ: muối phosphate, thường dùng KH2PO4 - Hữu cơ: acid nucleic, phospholipid. VSV có các enzym phosphatase thủy phân ester phosphat h ữu c ơ, giải phóng phosphat vô cơ tự do Lưu huỳnh * Có trong acid amin (cystein và methionin), một số vitamin (thiamin, biotin, acid lipoic) * Nguồn S - Hữu cơ - Vô cơ: muối sunfat (SO42-) hoặc sunfit (HS-) Thường dùng MgSO4. 7H2O
Kali: cần để hoạt hóa nhiều enzym / sinh tổng hợp protein Thường dùng K2HPO4 Magie: làm ổn định các ribosom, có trong màng tế bào, acid nucleic và cũng cần cho hoạt động của nhiều enzym, đặc biệt là enzym / vận chuyển phosphat. Thường dùng MgSO4. 7H2O Canxi: không phải là thiết yếu, có trong thành tế bào nội bào tử Natri: cần cho một số vi sinh vật Sắt: có trong nhiều enzym của tế bào - enzym hô hấp
Chất dinh dưỡng vi lượng (nguyên tố vết) Coban cần cho sự tạo vitamin B12 Kẽm có trong nhiều enzym (cacbonic anhydrase, ancol dehydrogenase, ADN và ARN polymerase) Cần cho nối các tiểu đơn vị protein trong sắp xếp các hình thể đặc biệt cho hoạt động enzym Molypden có trong một số enzym molybdoflavoprotein liên quan t ới việc khử nitrat hấp thu, nitrogenase liên quan khử N2 Đồng có trong một số enzym liên quan đến hô hấp Mangan làm hoạt hóa nhiều enzym, có trong một số superoxyt dismutase Niken có trong các enzym hydrogenase có chức năng nhận hoặc phóng thích H2 Tungsteng và selen được cần bởi các vi khuẩn có khả năng định dạng chuyển hóa. Selen là thành phần của enzym dehydroganase
1.2. Yếu tố tăng trưởng (Growth Factors) Là hợp chất hữu cơ, lượng rất nhỏ, cần thiết cho sự tăng trưởng của vi khuẩn nhưng tế bào vi khuẩn không có khả năng tổng hợp được Cơ chế chất dinh dưỡng VSV sử dụng X chất cần acid amin, purin, pirimidin, X enzyme gene acid béo, đường, vitamin vv... Đột biến => đột biến gene --> thiếu enzyme vi khuẩn khác nhau cần những yếu tố tăng trưởng khác nhau
Yếu tố tăng trưởng Các vitamin: B1 Biotin B6 B12 tham gia quá trình tạo năng lượng, xây dựng các đại phân tử là coenzym Các acid amin; 20 loại thành phần của protein Purin và pyrimidin * Nguồn: - Các nguyên liệu hữu cơ phức tạp như cao men, pepton - Môi trường tổng hợp: các vitamin, aa, purin và pyrimidin dạng base tự do hoặc nucleoside
1.3. Môi trường nuôi cấy vi khuẩn Môi trường tổng hợp chứa tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết ở dạng hóa học tinh khiết, do đó có thành phần hóa học xác định được dùng trong một số nghiên cứu vi sinh vật khó làm và đắt tiền Môi trường tự nhiên (môi trường hỗn hợp) chứa các thành phần cần thiết nhưng không xác định thành phần hóa học các sản phẩm hữu cơ từ thực vật, động vật, nấm men, các muối Thường dùng cao mạch nha, mô động vật sống, cao men, cao thịt, casein, protein đậu nành…
Môi trường cơ bản: đủ các chất dinh dưỡng cần thiết thích hợp cho đa số vi khuẩn tăng trưởng pepton và cao thịt / nước thịt, 0.5% NaCl Dạng lỏng (canh thang) Dạng đặc thêm 1 - 2% thạch, silicagel Môi trường chuyên chở: rất ít chất dinh dưỡng, đủ để vi khuẩn sống nhưng không phát triển chỉ có muối đệm, để chuyên chở mẫu và bệnh phẩm Phổ biến: Cary-blair Môi trường phong phú: + máu, huyết thanh, dịch nấm men, aa hoặc các hỗn hợp chất dinh dưỡng khác để sơ bộ phân lập và nuôi cấy các vi khuẩn “kén ăn” Thạch máu / Streptococci gây bệnh đau họng và sốt phát ban Thạch chocolat để kích thích tăng trưởng của Neisseria
Môi trường chọn lọc: + chất ngăn chặn sự tăng trưởng của hầu hết các loại vi khuẩn trừ loại ta muốn khảo sát chọn lọc ít: Eosin Methylene Blue agar (EMB) đường / E. coli và các vi khuẩn Gram âm khác eosin và xanh methylen ức chế các vi khuẩn Gram (+) ==> khóm E. coli có màu tím óng ánh kim loại chọn lọc vừa: Salmonella và Shigella (SS) muối mật, brilliant green >< vi khuẩn Gram (+) & E. coli  giúp Salmonella và Shigella mọc dễø chọn lọc nhiều Bismuth sulfite agar (BSA)
Môi trường phân biệt : + các tác nhân đặc biệt vào môi trường để thúc đẩy hoặc ngăn chặn sự phát triển làm cho khóm vi khuẩn muốn cấy có hình thức riêng biệt Thạch MC: đỏ trung tính, tím tinh thể, lactose, muối mật  Các vi khuẩn lên men/ ko lactose ~ khuẩn lạc đỏ / ko màu Môi trường xác định tính chất sinh hóa: phát hiện hoạt tính enzym của vi khuẩn tinh khiết MT urea - thử khả năng phân giải urê thành amoni và CO2 MT chứa một loại đường - thử khả năng lên men hydratcarbon cho acid và khí Môi trường mô sống chứa trứng đã thụ tinh (có phôi), mô nuôi cấy, động vật và các môi trường khác có tế bào sống phát hiện và nuôi cấy các vi khuẩn Rickettsia, Chlamidae
2. SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA VI kHUẨN Gia tăng có thứ tự các thành phần cấu tạo của tế bào vi khuẩn dẫn đến sự phân đôi vi khuẩn . Sự gia tăng kích thước chỉ là sự tích tụ nước hay chất béo, chất đường, không phải là sự tăng trưởng thật sự ==> Tăng trưởng ở vi khuẩn là sự gia tăng số lượng Sự sinh sản của vi khuẩn là hậu quả của sự tăng trưởng