Bài giảng Vi sinh vật môi trường (TS. Lê Quốc Tuấn)

ChChööôngông 33

SINH TRÖÖÔÔÛÛNG VA SINH TR TRIETRIEÅÅN ÔN ÔÛÛ VI SINH VA

NG VAØØ PHAPHAÙÙT T VI SINH VAÄÄTT

KhoaKhoa MoâiMoâi trtrööôôø

TS. TS. LeâLeâ QuoQuoá øngng vavaø

ø TaTaø

ÑÑaaï

ïii hohoï

ïcc NoângNoâng LaâmLaâm TP. TP. HoHoà

ácc TuaTuaá ánn øii nguyeân nguyeân à ChChíí MinhMinh

KhaKhaùùii nienieäämm

(cid:153)(cid:153) SinhSinh trtrööôôûûngng lalaøø ssöïöï taêng

taêng kkííchch ththööôôùùcc vavaøø khokhoááii

(cid:153)(cid:153) PhaPhaùùtt trietrieåånn ((sinhsinh sasaûûnn) ) lalaøø ssöïöï taêng

llööôôïïngng teteáá babaøøoo

taêng sosoáá llööôôïïngng teteáá

babaøøoo

SinhSinh trtrööôôûûngng vavaøø phaphaùùtt trietrieåånn cucuûûaa VSVVSV

ï

Pha oån ñònh

) g o l ( g n ô ö

l

á

o S

Pha log

Pha suy vong

Pha lag

Thôøi gian

MaãuMaãu lylyù

thuyeá ù thuye

átt veveà

à sinhsinh trtrööôôû

ûngng vavaø

ø phaphaù

ùtt trietrieå

ånn cucuû

ånn khuaå ûaa vi vi khua

(cid:153)(cid:153) NeNeá

áuu sosoá

á teteá

á babaø

øoo ban

ban ññaaà

àuu lalaø

ànn phaân

phaân chiachia, , ththìì sosoá

á teteá

á babaø

ø:: øoo seõseõ lalaø

ø NN00, , sausau nn lalaà

N = NN = N00 x 2x 2n n ïii lalaø ïcc gogoï ønn ñöñöôôï

n n cocoø

ø sosoá

á thetheá

á heheä

ä cocoù

ù thetheå

å ñöñöôôï

ïcc ttíínhnh babaè

èngng

logN = logNo + n.log2

n =

. (logN - logNo)

1 log

ànn phaân

phaân chiachia, , ththìì thôthôø

øii giangian gigiööõaõa 2 2 thetheá

á heheä

ä ((gg) ) seõseõ

(cid:153)(cid:153) GoGoï ñöñöôôï

ïii tt lalaø ø thôthôø ïcc ttíínhnh babaè

øii giangian sausau nn lalaà èngng

g =

= log2

t n

log

2 t 1 t − log N −

ûaa g g cocoø

ønn gogoï

ïii lalaø

ø hahaè

èngng sosoá

(cid:153)(cid:153) GiaGiaù

èngng sosoá

phaân á phaân

phaân chiachia ((CC), ), hahaè á phaân

ù tròtrò ññaõoaõo ngngööôôï äcc vavaø thuoä ï thuo

ïcc cucuû øoo::

chiachia phuphuï

-- LoaLoaø

ånn khuaå øii vi vi khua

-- NhieNhieä

ätt ññooä

áyy nuoâi cacaá ä nuoâi

-- MoâiMoâi trtrööôôø

øngng nuoâi

áyy nuoâi cacaá

SinhSinh trtrööôôûûngng vavaøø phaphaùùtt trietrieåånn cucuûûaa Vi Vi khua khuaåånn

trong moâimoâi trtrööôôøøngng nuoâi trong nuoâi cacaááyy ttóónhnh

Pha luõy thöøa

ï ï

Pha oån ñònh Pha oån ñònh

) ) g g o o l l ( ( g g n n ô ô ö ö

l l

á á

ø

Pha oån ñònh

o o S S

o a b

á

Pha log Pha log

Pha suy vong Pha suy vong

ï

e t g n ô ö

l

á

Pha lag

o S

Pha suy vong

Pha lag Pha lag

Thôøi gian Thôøi gian

Thôøi gian

ÑöÑöôôøøngng cong

cong sinhsinh trtrööôôûûngng

PhaPha laglag

(cid:190)(cid:190) TTíínhnh ttöøöø luluù

ùcc nuoâi

nuoâi cacaá

áyy ññeeá

ánn luluù

ùcc ññaaï

ïtt sinhsinh trtrööôôû

ïii ûngng ccöïöïcc ññaaï

(cid:190) Trong pha lag vi khuaån chöa phaân chia nhöng theå tích

vaø khoái löôïng teá baøo taêng leân ñaùng keå

ångng hôhôï

ïpp ññeeà

àuu ñöñöôôï

ïcc hhììnhnh

(cid:190)(cid:190) Enzyme

øngng chocho quaquaù

ù trtrììnhnh totoå

Enzyme duduø ønhnh trong thathaø

øyy trong phapha nanaø

(cid:190)(cid:190) ÑÑooä

ä dadaø

øii phapha lag

lag phuphuï

thuoä ï thuo

äcc vavaø

øoo giogioá

ángng vavaø

ø moâimoâi trtrööôôø

øngng

lag lalaø

ù trtrììnhnh ththííchch nghi

nghi cucuû

khuaå ûaa vi vi khua

ùii ånn vôvôù

(cid:190)(cid:190) PhaPha lag moâimoâi trtrööôôø

ätt quaquaù ø momoä ùii øngng mômôù

log

=μ

X 2 log

− 2 ( te

X )

log 2 t −

PhaPha loglog

á babaø

øoo sinhsinh trtrööôôû

theo luõyluõy ththöøöøaa

ånn theo

ûngng vavaø

ùtt trietrieå

(cid:190)(cid:190) TeTeá ø phaphaù (cid:190) Sinh khoái vaø soá löôïng teá baøo tính theo phöông trình:

á totoá

ácc ññooä

ä sinhsinh trtrööôôû

ûngng

N = N0 . 2ct hay X = X0 . 2μt á totoá ácc ññooä á c c vavaø

phaân chiachia; ; μμ: : hahaè ä phaân ø μμ ñöñöôôï ïcc ttíínhnh theo

èngng sosoá èngng sosoá

c: : hahaè ùcc hahaè

èngng sosoá coâng ththöùöùcc theo coâng

(cid:190)(cid:190) CaCaù

log

=μ

X 2 log

− 2 ( te

X )

log 2 t −

øngng, ,

(cid:190)(cid:190) CaCaù ññaaë

èngng sosoá ätt lalaø

á nanaø ø chachaá

äcc vavaø thuoä øyy thuo øyy tutuø átt dinhdinh ddööôõngôõng cucuû

ätt loaloaï øoo momoä ûaa moâimoâi trtrööôôø

á moâimoâi trtrööôôø áuu totoá ùcc yeyeá ïtt cacaù áyy nuoâi cacaá øngng nuoâi

ätt sosoá

á teteá

á babaø

øoo khoâng

phaân khoâng phaân

á, , trong

trong quaquaà

ànn thetheå

khuaå å vi vi khua

ånn cocoù

ù momoä

ùcc hahaè ëcc biebieä (cid:190)(cid:190) ThThöïöïcc teteá chiachia

log

=μ

X 2 log

− 2 ( te

X )

log 2 t −

PhaPha loglog

ûngng cucuû

ûaa VSV VSV ththööôôø

ùtt ddöïöïaa treântreân momoä

á ätt sosoá

(cid:190)(cid:190) SSöïöï sinhsinh trtrööôôû áuu totoá

á hahaï

yeyeá

ïnn checheá

á nhnhöö nhienhieä

ätt ññooä

øngng ñöñöôôï , pH, chachaá ä, pH,

ïcc xemxem xexeù átt dinhdinh ddööôõngôõng

(cid:190) Vì vaäy Monod ñaõ neâu leân moät caùch töông töï moái quan heä giöõa caùc haèng soá c vaø μ vôùi noàng ñoä chaát dinh döôõng haïn cheá qua caùc phöông trình:

= μμ

max

S ][

S ][ s +

ànn llööôôï

ácc ññooä

á totoá ø hahaè

ø phaân chiachia vavaø ä phaân ø ø vavaø á baõobaõo hoahoaø

èngng sosoá

(cid:190)(cid:190) ÔÔÛ hahaè [S] lalaø [S]

Û ññaâyaây ccmaxmax vavaø á totoá èngng sosoá ácc ññooä àngng ññooä ø nonoà

ø μμmaxmax lalaà ä sinhsinh trtrööôôû ä chachaá

ø hahaè ïtt lalaø ûngng ccöïöïcc ññaaï átt dinhdinh ddööôõngôõng hahaï

èngng sosoá ïii, , KKss lalaø á.. ïnn checheá

(cid:190)(cid:190) HaHaè

èngng sosoá

á babaû

ûoo hohoø

øngng cocoù

ù giagiaù

ù tròtrò raraá

ápp átt thathaá

øaa KKss ththööôôø

MoMoäätt sosoáá hahaèèngng sosoáá baõobaõo hohoøøaa

Vi sinh vaät

Chaát dinh döôõng haïn cheá

E. coli E. coli E. coli E. coli E. coli E. coli M. tuberculosis A. aerogenes B. megatherium E. coli

4mg/l 2mg/l 20mg/l 7,5mg/l 0,2 ñeán 1,0 μg/l 0,4 μg/l 3, 9μg/l 0,6mmol/l 3,1 . 10-8 mol/l 6,0 . 107 mol/l 2,2 . 10-8 mol/l

glucose mannitol lactose glucose tryptophan tryptophan glucose phosphate O2 O2 O2

PhaPha ooåånn ññònhònh

(cid:190)(cid:190)VSV VSV ôôû ø ïcc, , ttöùöùcc lalaø

ïngng thathaù û tratraï á VSV VSV sinhsinh rara babaè ùii caâncaân babaè èngng sosoá èngng ññooä á VSV VSV checheá ängng hohoï átt ññii sosoá

(cid:190)Soá löôïng teá vaøo vaø sinh khoái khoâng taêng,

khoâng giaûm

ä sinhsinh trtrööôôû ûngng phuphuï thuoä ï thuo äcc vavaø átt øoo côcô chachaá (cid:190)(cid:190)ToToá ácc ññooä

(cid:190)(cid:190)SSöïöï ttííchch luõyluõy cacaù

ùcc sasaû

ûnn phaphaå

äcc åmm gaâygaây ññooä

(cid:190)(cid:190)SSöïöï cacaï

ïnn kiekieä

nguoà ätt nguo

ànn dinhdinh ddööôõngôõng

(cid:190)(cid:190)Nguyeân Nguyeân nhaân nhaân totoà ànn tataï ïii phapha ooå ånn ññònhònh lalaø ø do:do:

vong PhaPha ttöûöû vong

(cid:190)(cid:190) SoSoá

á llööôôï

ïngng teteá

á babaø

øoo giagiaû

ûmm theo

theo luõyluõy ththöøöøaa

(cid:190) Nguyeân nhaân cuûa pha töû vong chöa roõ raøng, nhöng coù lieân quan ñeán ñieàu kieän baát lôïi cuûa moâi tröôøng

(cid:190)(cid:190) MoMoä

ätt sosoá

änn hoahoaï

ïtt ttíínhnh caocao trong

øyy trong phapha nanaø amilase vavaø ø ùcc amilase

enzyme thetheå á enzyme nhnhöö deaminase proteinase ngoa ngoaï proteinase

å hiehieä deaminase, , decarboxylase decarboxylase,, cacaù øoo ïii babaø

naêng xuxuù øii chchöùöùcc naêng enzyme treântreân chuchuû

ùcc tataù û yeyeá

ùcc momoä áuu xuxuù

ätt sosoá ùcc tataù

á quaquaù ùcc cacaù

ù trtrììnhnh totoå ùcc quaquaù

ïpp, , ångng hôhôï phaân ù trtrììnhnh phaân

(cid:190)(cid:190) NgoaNgoaø ùcc enzyme cacaù ûii giagiaû

ÑöÑöôôøøngng cong

cong sinhsinh trtrööôôûûngng cucuûûaa momoäätt sosoáá

loaloaøøii vi vi sinhsinh vavaäätt

MoMoäätt sosoáá phphööôngông phaphaùùpp babaûûoo quaquaûûnn VSVVSV

(cid:190)(cid:190)CaCaá chuyeå áyy chuye ånn ththööôôø øngng xuyeân xuyeân, , gigiööõ õ ôôû û 4400CC

(cid:190)Baûo quaûn döôùi daàu voâ truøng

(cid:190)(cid:190)BaBaû ûoo quaquaû ûnn trong trong cacaù ùtt hoahoaë ëcc seseù ùtt voâvoâ trutruø øngng

ønn thiethieä änn vavaø ø hiehieä äuu quaquaû ûoo û, , babaû

quaquaû (cid:190)(cid:190)ÑÑoângoâng khoâ ûnn ñöñöôôï khoâ: : lalaø ïcc vavaø ø PP PP hoahoaø øii naêmnaêm..

trong glycerin (10%)

glycerin (10%) vavaø øyy babaû C, PP nanaø õ ôôû ø gigiööõ ûoo quaquaû ätt û nhienhieä ûnn laâulaâu

(cid:190)(cid:190)BaBaû ûnn trong ûoo quaquaû ä –– 606000C hay C hay –– 808000C, PP ññooä átt nhanhaá

khuaåånn trong

trong quaquaùù

SinhSinh trtrööôôûûngng cucuûûaa vi vi khua trtrììnhnh nuoâi

nuoâi cacaááyy lieânlieân tutuïïcc

log trong trong nhnhööõngõng

(cid:190)(cid:190)LaLaø ññieieà ø momoä àuu kiekieä ätt quaquaù änn ooå ù trtrììnhnh duyduy trtrìì phapha log ånn ññònhònh

(cid:190)Trong phoøng TN thì caáy chuyeàn lieân tuïc qua

moâi tröôøng môùi

átt ththìì ñöñöaa dinhdinh ddööôõngôõng vavaø ånn rara vôvôù khuaå áii vi vi khua øoo lieânlieân ätt ùii momoä

(cid:190)(cid:190)Trong ûnn xuaxuaá Trong sasaû áyy sinhsinh khokhoá lalaá ø ïcc vavaø tutuï ïngng ttööôngông ñöñöôngông llööôôï

ThieThieáátt bòbò nuoâi

chemostat nuoâi cacaááyy lieânlieân tutuïïcc chemostat

chemostat ThieThieáátt bòbò chemostat

ÑöÑöôôøøngng con

nuoâi trong nuoâi

con sinhsinh trtrööôôûûngng trong cacaááyy lieânlieân tutuïïcc

ThieThieáátt bòbò nuoâi

turbidostat nuoâi cacaááyy lieânlieân tutuïïcc turbidostat

1, Döôõng chaát (200 L); 2, Bôm ñònh löôïng; 3, Boä caûm bieán (50 - 5 000 ohms); 4, Boä baét saùng (ORP 12); 5, Boä loïc (0.45 μm); 6, Coät taêng sinh (80 L); 7, Ñeøn huyønh quang; 8, Beå chöùa taûo (125 L).

T a n g s i n h t a o t r o n g t h ö c

t e

ÑöÑöôôøøngng con nuoâi trong nuoâi

con sinhsinh trtrööôôûûngng cucuûûaa tataûûoo luluïïcc trong cacaááyy lieânlieân tutuïïcc

(cid:190)(cid:190) HeHeä

ä thothoá

û ángng mômôû

(cid:190)(cid:190) HeHeä

ä thothoá

ángng ññooù

ùngng

(cid:190) Thieát

laäp ñöôïc 1 caân á áuu totoá

(cid:190) Teá baøo traûi qua caùc pha sinh tröôûng vaø phaùt trieån

baèng ñoäng hoïc, yeeá ïii trtröøöø øii giangian bòbò loaloaï thôthôø

(cid:190)(cid:190) TeTeá

øoo ñöñöôôï

ïcc cung

ûii ëcc trtrööngng bôbôû átt änn nhanhaá

àuu kiekieä

ápp cung cacaá änn moâimoâi

(cid:190)(cid:190) MoãiMoãi phapha ññaaë nhnhööõngõng ññieieà ññònhònh

á babaø nhnhööõngõng ññieieà øngng nhanhaá trtrööôôø

àuu kiekieä átt ññònhònh

ù ññieieà

àuu khiekhieå

ånn ttöïöï

(cid:190)(cid:190) ÑÑieieà

àuu khiekhieå

ånn ttöïöï ññooä

ängng

(cid:190)(cid:190) KhoKhoù ängng ññooä

SSöïöï khakhaùùcc nhaunhau gigiööõaõa nuoâi nuoâi cacaááyy ttóónhnh vavaøø lieânlieân tutuïïcc

LaLaøømm ññooààngng boboää ssöïöï phaân

phaân chiachia teteáá babaøøoo

ácc nhienhieä

ätt: : hahaï

ï hoahoaë

ëcc taêng

taêng nhienhieä

ätt ññooä

ätt ä ññooä

(cid:190)(cid:190)GaâyGaây sosoá ätt ngongoä

(cid:190)Thay ñoåi thaønh phaàn moâi tröôøng: gaây ñoù

acid amin

ïcc côcô hohoï á babaø

ïcc: : soisoi kkíínhnh hiehieå øoo vvöøöøaa mômôù

ånn vi vi ññeeå å (TB ùii sinhsinh rara (TB

(cid:190)(cid:190)ChoChoï ïnn loloï chochoï ïnn nhnhööõngõng teteá û)) nhonhoû

CaCaùùcc phphööôngông phaphaùùpp xaxaùùcc ññònhònh khuaåånn sinhsinh trtrööôôûûngng cucuûûaa vi vi khua

CaCaùùcc phphööôngông phaphaùùpp xaxaùùcc ññònhònh sosoáá llööôôïïngng

ápp tietieá

babaè

èngng

(cid:190)(cid:190)ÑÑeeá buobuoà

ámm trtröïöïcc ánn àngng ññeeá

á babaø

øoo totoå

ångng ((sosoá

ángng

(cid:190)(cid:190)ÑÑeeá vavaø

ámm teteá átt)) ø checheá

CaCaùùcc phphööôngông phaphaùùpp xaxaùùcc ññònhònh sosoáá llööôôïïngng

ämm teteá á babaø

øuu cucuû øoo trtrööôôù á babaø ùcc khikhi ññeeá øoo sosoá ng/cheá áng/che ámm: : SSöïöï babaé átt; ; hoahoaë khoâng étt //khoâng ëcc babaé ùcc étt cacaù

(cid:190)(cid:190)NhuoNhuoä babaé mamaø étt mamaø øuu khakhaù ûaa teteá nhau ùcc nhau

(cid:190)Nuoâi caáy vaø ñeám khuaån laïc teá baøo soáng

(cid:190)Neáu vi khuaån khoù taïo khuaån laïc thì duøng

phöông phaùp soá löôïng khaû naêng nhaát

(cid:190)Loïc qua maøng vi loïc, cho vaøo MT dinh

döôõng, kieåm tra khuaån laïc

PhPhööôngông phaphaùùpp xaxaùùcc ññònhònh sosoáá E. coli llööôôïïngng E. coli

E. coli PhPhööôngông phaphaùùpp xaxaùùcc ññònhònh sosoáá llööôôïïngng E. coli

CaCaùùcc phphööôngông phaphaùùpp xaxaùùcc sinhsinh khokhoááii

PhPhööôngông phaphaùùpp trtröïöïcc tietieáápp

áii ttööôiôi hoahoaë ëcc khoâ khoâ ((kekeù ùmm chchíínhnh

(cid:190)(cid:190)XaXaù xaxaù ùcc ññònhònh sinhsinh khokhoá ùcc))

(cid:190)(cid:190)XaXaù ùcc ññònhònh hahaø nitrogen totoå ångng, NH, NH33, hay , hay

carbon totoå carbon ångng ((cocoù ømm llööôôï ù ññooä ïngng nitrogen ä chchíínhnh xaxaù ùcc caocao))

(cid:190)(cid:190)XaXaù ùcc ññònhònh hahaø ømm llööôôï ïngng protein protein cucuû ånn khuaå ûaa vi vi khua

CaCaùùcc phphööôngông phaphaùùpp xaxaùùcc sinhsinh khokhoááii

PhPhööôngông phaphaùùpp giagiaùùnn tietieáápp

(cid:190)(cid:190)LaLaä

äpp ñöñöôôø

ånn øngng chua chuaå

(cid:190)(cid:190)GiaGiaù

thuoä ï thuo

äcc vavaø

øoo giaigiai ññoaoaï

ïnn phaphaù

ùtt trietrieå

ûaa ånn cucuû

ù tròtrò OD OD phuphuï ånn khuaå vi vi khua

(cid:190)(cid:190)ÑÑoo ññooä ä ññuuï ïcc cucuû ûaa dòchdòch treotreo teteá øoo á babaø

øngng ññooä åii chachaá átt nhnhöö hahaá ápp thuthu

(cid:190)(cid:190)ÑÑoo chchææ sosoá OO22, , tataï ïoo thathaø ä traotrao ññooå á ccööôôø hay acid. ønhnh COCO22 hay acid.

TaTaùùcc duduïïngng cucuûûaa cacaùùcc yeyeááuu totoáá beânbeân ngoangoaøøii leânleân sinhsinh trtrööôôûûngng vavaøø phaphaùùtt trietrieåånn cucuûûaa vi vi khua

khuaåånn

NgNgööôõngôõng tataùùcc duduïïngng

ûngng

(cid:190)(cid:190)ToToá vavaø

áii thiethieå û ññaaà ø mômôû

åuu: vi khuaå : vi khua ùcc quaquaù àuu cacaù

étt ññaaà ånn babaé ù trtrììnhnh traotrao ññooå

àuu sinhsinh trtrööôôû átt åii chachaá

(cid:190)Toái thích: vi khuaån sinh tröôûng, phaùt

trieån cöïc ñaïi

(cid:190)Cöïc ñaïi: ngöøng sinh tröôûng vaø thöôøng

cheát

CaCaùùcc yeyeááuu totoáá tataùùcc duduïïngng

(cid:190)(cid:190)YeYeá

áuu totoá

á vavaä

ätt lylyù

ù: : nhienhieä

ätt ññooä

ä, , ññooä

ä aaå

åmm

(cid:190)Yeáu toá hoùa hoïc: pH, theá oxy hoùa khöû

(cid:190)Yeáu toá sinh hoïc: khaùng sinh

CôCô checheáá tataùùcc duduïïngng

átt nhnhöö lizozyme

á chachaá ønhnh teteá ù lizozyme cocoù ; penicillin øoo; penicillin á babaø

(cid:190)(cid:190)PhaPhaù khakhaû phaphaù ûyy teteá ù huhuû øoo: : momoä á babaø ätt sosoá phaân huhuû naêng phaân û naêng ûyy thathaø øngng teteá ûyy mamaø ù huhuû øoo á babaø

(cid:190)Thay ñoåi tính thaám cuûa maøng teá baøo: caùc chaát coù tính oxi hoùa cao nhö H2O2, halogen, röôïu, phenol, triton…

(cid:190)Thay ñoåi ñaëc tính keo cuûa NSC: nhieät ñoä cao

laøm bieán tính protein

CôCô checheáá tataùùcc duduïïngng

(cid:190)(cid:190)KKììmm haõmhaõm hoahoaï ïtt ttíínhnh: : kkììmm haõmhaõm hoahoaï

ånn hahaï ïii ññeeá ánn quaquaù ûaa ïtt ttíínhnh cucuû åii ù trtrììnhnh traotrao ññooå

enzyme, gaâygaây totoå enzyme, átt chachaá

(cid:190)Huûy hoaïi caùc quaù trình toång hôïp: laøm baát hoaït enzyme trao ñoåi chaát baèng caùch gaén vaøo caùc trung taâm hoaït ñoäng

CaCaùùcc yeyeááuu totoáá vavaäätt lylyùù

(cid:190)(cid:190)ÑÑooä ä aaå ämm hoahoaë

åmm: : thiethieá trtrììnhnh traotrao ññooå áuu nnööôôù åii chachaá ømm chachaä ùcc seõseõ lalaø átt, , gaâygaây neânneân ssöïöï checheá átt cucuû ëcc mamaá ûaa teteá ù átt quaquaù øoo á babaø

(cid:190)Nhieät ñoä: nhieät ñoä thaáp laøm giaûm quaù trình trao ñoåi chaát, nhieät ñoä cao gaây bieán tính protein

(cid:190)AÂm thanh: soùng sieâu aâm aûnh höôûng lôùn ñeán

sinh tröôûng cuûa vi khuaån