Bài giảng Vi sinh vật: Dinh dưỡng và tăng trưởng của vi khuẩn - Nguyễn Thị Ngọc Yến

3/3/2016<br /> <br /> •<br /> <br /> Nắm được các nhu cầu dinh dưỡng và yếu tố tăng<br /> trưởng của vi khuẩn<br /> <br /> •<br /> <br /> Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tăng trưởng<br /> <br /> •<br /> <br /> GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến<br /> <br /> Trình bày được biểu đồ tăng trưởng ở vi khuẩn<br /> <br /> •<br /> <br /> Kiểm soát sự tăng trưởng của vi khuẩn<br /> <br /> 2<br /> <br /> Để tăng trưởng, vi khuẩn cần được cung cấp đầy đủ<br /> <br /> •<br /> <br /> trường thích hợp:<br /> •<br /> <br /> 1. Carbon<br /> <br /> năng lượng, vật liệu xây dựng tb và điều kiện môi<br /> <br /> •<br /> <br /> Chất dinh dưỡng<br />  Chất “thiết yếu” và chất “có ích”<br />  Chất đa lượng và chất vi lượng<br />  Yếu tố tăng trưởng<br /> <br /> •<br /> <br /> pH<br /> <br /> •<br /> <br /> ASTT<br /> <br /> •<br /> <br /> ½ chất khô tb  Ý nghĩa hàng đầu trong sự sống VSV<br /> Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp phụ tùy thuộc:<br /> • Thành phần và cấu tạo hóa học nguồn C: mức độ<br /> oxy hóa của nguyên tử C<br /> • Đặc điểm sinh lý VSV: VSV đồng hóa trực tiếp chất<br /> phân tử thấp, thủy phân chất cao phân tử<br /> CO2: nguồn C duy nhất của VSV quang tổng hợp<br /> <br /> Thông khí…<br /> <br /> •<br /> <br /> 3<br /> <br /> 4<br /> <br /> Phân loại VSV theo nguồn năng lượng và carbon:<br /> 2. Nitơ<br /> <br /> Vi sinh vật<br /> <br /> •<br /> <br /> Nguồn C: CO2<br /> Tự dưỡng<br /> <br /> Nguồn C: hữu cơ<br /> Dị dưỡng<br /> <br /> Nhu cầu thứ 2 trong tb<br /> <br /> •<br /> <br /> Cấu tạo protein, acid nucleic, peptidoglycan<br /> <br /> •<br /> <br /> VSV sử dụng N không chỉ phụ thuộc nguồn N, còn tùy tỉ<br /> lệ C:N trong môi trường<br /> <br /> •<br /> <br /> NL: Ánh sáng<br /> <br /> Quang tự<br /> dưỡng<br /> <br /> NL: Chất vô<br /> cơ<br /> <br /> Hóa tự<br /> dưỡng<br /> <br /> NL: Ánh sáng<br /> <br /> Quang dị<br /> dưỡng<br /> <br /> NL: Chất hữu<br /> cơ<br /> <br /> Hóa dị<br /> dưỡng<br /> <br /> Nguồn N ở 2 dạng: vô cơ (muối nitrat, nitrit), hữu cơ<br /> (pepton, nước thịt,…); N không khí: VSV cố định đạm<br /> <br /> 3. Phospho<br /> •<br /> <br /> Tổng hợp ADN, ARN, ATP, phospholipid…<br /> <br /> •<br /> <br /> Nguồn P vô cơ dễ sử dụng (KH2PO4), hữu cơ: phức tạp,<br /> cần enzym thủy phân thành P tự do, đắt tiền<br /> 6<br /> <br /> 1<br /> <br /> 3/3/2016<br /> <br /> 4. Lưu huỳnh<br /> Cấu tạo aa và vitamin. Thường dùng MgSO4.7H2O<br /> <br /> Cần với lượng nhỏ nhưng không thể thiếu đ/v VSV<br /> <br /> 5. Kali<br /> <br /> •<br /> <br /> Coban: cấu tạo vitB12<br /> <br /> •<br /> <br /> Kẽm<br /> <br /> •<br /> <br /> Đồng<br /> <br /> Ổn định ribosom, cần cho hoạt động các enzym, thường<br /> <br /> •<br /> <br /> Mangan<br /> <br /> dùng MgSO4.7H2O<br /> <br /> •<br /> <br /> Niken<br /> <br /> •<br /> <br /> Tungsteng, selen<br /> <br /> Cấu tạo enzym tổng hợp protein, thường dùng KH2PO4<br /> 6. Magie<br /> <br /> 7. Canxi<br /> Không thiết yếu, ổn định nhiệt nội bào tử, dùng CaCl2<br /> 8. Natri: dùng NaCl<br /> 9. Sắt: cần cho enzym hô hấp, dùng FeCl3, FeSO4<br /> 7<br /> <br /> 8<br /> <br /> Dựa vào thành phần, chia thành<br /> <br /> •<br /> <br /> Là chất cần với lượng rất nhỏ, thiết yếu cho sự tăng<br /> <br /> •<br /> <br /> MT tổng hợp: TPHH xác định<br /> <br /> trưởng của VK nhưng tb không tự tổng hợp được<br /> <br /> •<br /> <br /> •<br /> <br /> MT tự nhiên: TPHH không xác định*<br /> <br /> Thường cung cấp dưới dạng<br /> <br /> Dựa vào bản chất MT<br /> <br /> • Vitamin: chức năng coenzym<br /> <br /> •<br /> <br /> Lỏng: canh thang<br /> <br /> • Aa: cấu tạo protein<br /> <br /> •<br /> <br /> Rắn: thạch<br /> <br /> • Purin và pyrimidin: tổng hợp acid nucleic<br /> <br /> •<br /> <br /> Bán rắn<br /> <br /> • Nếu dùng nguyên liệu hữu cơ (pepton, cao men) thì<br /> <br /> Dựa vào mục đích sử dụng, chia thành<br /> <br /> đa số YTTT đã có sẵn, không cần bổ sung thêm<br /> <br /> •<br /> <br /> MT cơ bản: đầy đủ cdd cho đa số VK tăng trưởng<br /> <br /> •<br /> <br /> MT chuyên chở: rất ít cdd  VK sống mà ko phát triển*<br /> <br /> 9<br /> <br /> 10<br /> <br /> Một số định nghĩa<br /> •<br /> <br /> Sự tăng trưởng tb*: gia tăng số lượng tb/ sinh khối tb<br /> <br /> •<br /> •<br /> <br /> MT phong phú: MT cơ bản bổ sung thêm máu, dịch nấm<br /> men,..để VK “kén ăn” phát triển*<br /> <br /> •<br /> <br /> Tốc độ tăng trưởng: sự thay đổi số tb/ sinh khối tb<br /> <br /> MT phân biệt: có đặc tính giúp khuẩn lạc VK cần khảo<br /> sát có hình thức riêng biệt, dễ quan sát*<br /> <br /> trong 1 đơn vị thời gian<br /> •<br /> <br /> •<br /> <br /> MT chọn lọc: ngăn chặn hầu hết VK trừ VK khảo sát*<br /> <br /> •<br /> <br /> Thời gian thế hệ: thời gian để số tế bào nhân đôi<br /> <br /> •<br /> <br /> Tăng trưởng lũy thừa: sự tăng trưởng có số tế bào tăng<br /> gấp đôi ở mỗi giai đoạn  đường biểu diễn logarit 10 là<br /> <br /> MT xác định tính chất sinh hóa: phát hiện hoạt tính<br /> <br /> đường thẳng*<br /> enzym của VK thuần chủng*<br /> 11<br /> <br /> 12<br /> <br /> 2<br /> <br /> 3/3/2016<br /> <br /> Tính thời gian thế hệ trong tăng trưởng lũy thừa*<br /> <br /> Nuôi cấy VK trong môi trường lỏng, bình kín thì Đường<br /> <br /> N = No.2n<br /> <br /> cong tăng trưởng* như hình:<br /> <br /> logN = logNo + nlog2<br /> n = logN - logNo<br /> log2<br /> n = logN - logNo<br /> 0.301<br /> <br /> -Po: Số tb ban đầu<br /> -t: Thgian tăng trưởng lũy thừa<br /> -n: Số thế hệ trong gđ lũy thừa<br /> <br /> n = 3.3.logN/No<br /> G = t/n =<br /> <br /> -P: Số tb cuối cùng<br /> <br /> t<br /> <br /> -G: Thời gian thế hệ<br /> <br /> 3.3.logN/No<br /> 13<br /> <br /> 1. Pha tiềm ẩn<br /> <br /> 14<br /> <br /> 3. Pha ổn định<br /> •<br /> <br /> 4. Pha suy thoái<br /> <br /> Cấy VK đang tăng trưởng lũy thừa vào cùng loại MT,<br /> <br /> •<br /> <br /> Số tb chết đi > số tb sinh mới<br /> <br /> trong cùng đk nuôi cấy  bỏ qua pha tiềm ẩn<br /> <br /> •<br /> <br /> VK thích ứng dần với MT mới, tích lũy cdd cho gđ phân<br /> chia; dân số không tăng<br /> <br /> •<br /> <br /> •<br /> <br /> Sau khi đa số tb chết, tỷ suất chết giảm mạnh: một ít tb<br /> <br /> 2. Pha lũy thừa<br /> •<br /> <br /> Số tb sinh ra = số tb chết đi<br /> <br /> tiếp tục sống sót 1 thời gian dài nhờ cdd từ tb chết thải<br /> <br /> Số lượng tb tăng theo cấp số nhân đến khi cạn kiệt cdd<br /> <br /> ra MT<br /> <br /> thiết yếu/MT hoặc sản phẩm thải đạt đủ mức kiềm chế<br /> •<br /> <br /> Tb có trạng thái khỏe mạnh nhất  lý tưởng để nghiên<br /> cứu về enzym hoặc các thành phần khác<br /> 15<br /> <br /> 16<br /> <br /> Xác định toàn phần vi khuẩn<br /> <br /> <br /> Đếm tổng số tế bào bằng buồng đếm*<br /> <br /> <br /> <br /> Đo trọng lượng tế bào*<br /> <br /> <br /> <br /> Đo độ đục*<br /> <br />  Nhược:<br /> (1) Không phân biệt sống – chết<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Áp suất thẩm thấu<br /> <br /> <br /> <br /> Đếm sống bằng pp trải đĩa*<br /> <br /> pH<br /> <br /> <br /> <br /> Xác định vk sống<br /> <br /> Nhiệt độ<br /> <br /> <br /> <br /> (2) Không chính xác, nhất là mật độ tb thấp<br /> <br /> Oxy<br /> <br /> Xác định sản phẩm của vk<br /> 17<br /> <br /> 3<br /> <br /> 3/3/2016<br /> <br /> Tốc độ<br /> tăng<br /> trưởng<br /> <br /> Nhiệt độ tối ưu<br /> Các PƯ enzym<br /> cao nhất<br /> <br /> Các PƯ<br /> enzym tăng<br /> <br /> •Nhóm ưa lạnh: To~15oC, Tmax~20oC<br /> •Nhóm trung bình<br /> <br /> •Nhóm ưa nhiệt: To~45oC<br /> •Nhóm ưa nhiệt cao: To~80oC<br /> <br /> Nhiệt độ<br /> <br /> NĐ tối thiểu<br /> <br /> Màng bị tạo gel, quá<br /> trình vận chuyển chậm,<br /> tăng trưởng ko diễn ra<br /> <br /> NĐ tối đa<br /> <br /> Protein biến tính, màng<br /> tb bị phá hỏng, ly giải<br /> <br /> 19<br /> <br /> 20<br /> <br /> Phân loại VSV theo nhu cầu oxy<br /> VSV ưa trung tính<br /> Nhóm<br /> <br /> Mối liên hệ với oxy<br /> <br /> Hiếu khí<br /> Bắt buộc<br /> <br /> Cần<br /> <br /> Tùy ý<br /> <br /> Không cần nhưng tăng trưởng tốt hơn nếu có oxy<br /> <br /> Vi hiếu khí Cần nhưng mới mức thấp hơn trong không khí<br /> Kỵ khí<br /> 2<br /> <br /> 5<br /> <br /> 9<br /> <br /> Bắt buộc<br /> <br /> 11<br /> <br /> VSV ưa acid<br /> <br /> VSV ưa kiềm<br /> <br /> (H. pylori)<br /> <br /> Có hại hoặc chết<br /> <br /> Chịu đc kk Không cần và tăng trưởng tốt hơn nếu không có oxy<br /> <br /> V. cholerae, Bacillus<br /> 21<br /> <br /> 22<br /> <br /> <br /> <br /> Sản phẩm của hô hấp là các dạng độc tính cao của oxy<br /> <br /> Môi trường hoạt tính nước thấp: VSV lấy nước bằng<br /> cách tăng nồng độ chất tan nội bào<br /> <br /> như: superoxid (O2-), hydroxyl (OH*), H2O2 có khả năng<br /> oxy hóa các chất hữu cơ/ tb  VSV có enzym phân hủy<br /> oxy độc: catalase, peroxidase, superoxid dismutase*<br /> Ý nghĩa trong nuôi cấy VSV*<br /> •<br /> <br /> VSV hiếu khí: lắc, khuấy, sục khí tiệt trùng vào MT<br /> <br /> •<br /> <br /> VSV kỵ khí: khử oxy trong MT như thioglycolat, cho khí<br /> tiêu oxy vào bình<br /> 23<br /> <br /> 24<br /> <br /> 4<br /> <br /> 3/3/2016<br /> <br /> Một số khái niệm<br /> <br /> <br /> <br /> Nhiệt ẩm có áp suất*: 121oC, 1.1 kg/cm2. Dùng cho sản<br /> phẩm y tế, dụng cụ, MT nuôi cấy<br /> <br /> <br /> <br /> Sự vô trùng (Sterility) / Sự vô khuẩn (Aseptic)<br /> <br /> <br /> <br /> Tiệt trùng (Sterilisation) / Sát trùng (Antiseptic) / Tẩy<br /> <br /> <br /> <br /> Nhiệt ẩm không áp suất: 62.8oC/30ph hoặc 71.7oC/15ph<br /> (PP Pasteur)*<br /> <br /> trùng (Disinfection)<br /> <br /> <br /> <br /> Nhiệt khô: 180oC/2h. Thủy tinh, bột, dầu (lò sấy)<br /> <br /> Chất kìm khuẩn (Bacteriostatic agent) / Chất diệt khuẩn<br /> <br /> <br /> <br /> Tia tử ngoại: không khí, bề mặt<br /> <br /> (Bacteriocidal agent)<br /> <br /> <br /> <br /> Tia phóng xạ: chỉ khâu, đồ nhựa dùng 1 lần*<br /> <br /> <br /> <br /> Sự nhiễm trùng (Contamination)<br /> <br /> <br /> <br /> Lọc*: dung dịch (màng cellulose 0.45, 0.22μm) hoặc<br /> <br /> <br /> <br /> Vệ sinh (Sanitation)<br /> <br /> <br /> <br /> không khí (lọc HEPA)<br /> <br /> 25<br /> <br /> 26<br /> <br /> Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tẩy trùng<br /> <br /> <br /> Dung môi hữu cơ<br /> <br /> <br /> <br /> Thời gian<br /> <br /> <br /> <br /> Kim loại nặng<br /> <br /> <br /> <br /> Nhiệt độ<br /> <br /> <br /> <br /> Phenol và dẫn xuất<br /> <br /> <br /> <br /> pH<br /> <br /> <br /> <br /> Halogen<br /> <br /> <br /> <br /> Loại VSV<br /> <br /> <br /> <br /> Chất tẩy<br /> <br /> <br /> <br /> Nồng độ chất tẩy trùng<br /> <br /> <br /> <br /> Chất tác động bề mặt<br /> <br /> <br /> <br /> Môi trường xung quanh<br /> <br /> 27<br /> <br /> <br /> <br /> Tác nhân chọn lọc trên VSV, ít ảnh hưởng đến tb chủ<br /> <br /> <br /> <br /> 28<br /> <br /> Kháng sinh: chất nguồn gốc tự nhiên/ tổng hợp, tác<br /> động tại chỗ/ hệ thống, hiệu quả kìm khuẩn/ diệt khuẩn<br /> <br /> Đích tác động của<br /> kháng sinh<br /> <br /> Kháng sinh<br /> <br /> Ức chế tổng hợp thành β-lactam (penicillin, cephalosporin)<br /> tế bào<br /> <br /> GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến<br /> <br /> Ức chế tổng hợp màng Polymycin<br /> tế bào<br /> Kháng nấm (Amphotericin B, Nystatin)<br /> Ức chế tổng hợp acid<br /> nucleic<br /> <br /> Quinolon, Rifampicin<br /> 5-nitroimidazol<br /> <br /> Ức chế tổng hợp<br /> protein<br /> <br /> Aminoglycosid, Tetracyclin, Spectinomycin<br /> Chloramphenicol, Erythromycin<br /> 29<br /> <br /> 5<br /> <br />