Chƣơng III: Các quá trình sinh lý của vi sinh vật

QUÁ TRÌNH

SINH LÝ CỦA VI SINH VẬT

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

 Nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật

• Nitơ: nitơ hữu cơ, nitơ vô cơ

• Carbon: chất hữu cơ, CO2

• Các chất khác: chất khóang, chất sinh trưởng.

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

 Oxy : yếm khí, hiếu khí, tùy tiện

 Năng lượng : ánh sáng, ATP

 Nhiệt độ : nóng, ấm, lạnh

 pH : acid, trung tính, baz

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

- Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng

• Thẩm thấu bị động

Maøng ngoaøi

Maøng trong

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

- Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng

• Chuyển vận nhóm

S

Enzym-2

S

Maøng ngoaøi Maøng trong P HPr

S

Enzym-2 Enzym-2

S

Enzym-1 + PEP

S S

S

P

- HPr

S Enzym-2

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

- Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng

• Khuyếch tán xúc tiến

Maøng ngoaøi Maøng trong

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

- Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng

• Chuyển vận chủ động

Maøng ngoaøi

Maøng trong

ADP+P i

ATP

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

- Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng

Thẩm thấu bị động

Chuyển vận nhóm

Maøng ngoaøi

Maøng trong

Maøng trong

Maøng ngoaøi

S

Enzym-2

S

P HPr

S

Enzym-2 Enzym-2

S

Enzym-1 + PEP

S S

S

P

- HPr

Enzym-2

S

Khuyếch tán xúc tiến

Chuyển vận chủ động

Maøng ngoaøi

Maøng trong

Maøng ngoaøi

Maøng trong

ADP+P i

ATP

I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG

- Sơ đồ trao đổi chất của vi sinh vật

CHAÁT DÖÏ TRÖÕ

SÖÏ TAÊNG SINH KHOÁI

Trao ñoåi xaây döïng

CAÙC CHAÁT DINH DÖÔÕNG

Taùi toång hôïp

Söï dinh döôõng

TEÁ BAØO VI SINH VAÄT

Söï dò hoùa

CAÙC SAÛN PHAÅM DÒ HOÙA

Söï trao ñoåi naêng löôïng

CAÙC SAÛN PHAÅM CUÛA QUAÙ TRÌNH TRAO ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG

II. QUÁ TRÌNH HÔ HẤP

- Hô hấp yếm khí

- Hô hấp hiếu khí

- Vi sinh vật

Clostridium

• Yếm khí

• Yếm khí tùy tiện

• Hiếu khí

• Vi hiếu khí

Bacillus

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố vật lý

 Nhiệt độ

g n ở ư r t h n i s ự S

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố vật lý

 Nhiệt độ

Nhoùm vi sinh vaät Thöôøng gaëp to to to

min

opt

max

0oC

5 –10oC

20 –30oC

Vi sinh vaät öa laïnh (psychrophyle)

Vi sinh vaät soáng ôû caùc bieån phía baéc, ñaát baéc cöïc

3oC

20 –35oC

45 –50oC

Vi sinh vaät öa aám ( mesophyle)

Ñaïi ña soá caùc loaïi vi khuaån, naám ôû moïi nôi

0oC

50 –60oC

80oC

Vi sinh vaät öa noùng (thermophyle)

Thöôøng gaëp trong caùc suoái nöôùc noùng

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố vật lý  Nhiệt độ oF

oC

Taùc ñoäng ñeán vi sinh vaät

121

250

Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 15 – 20 phuùt

116

240

Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 30 – 40 phuùt

110

230

Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 60 – 80 phuùt

100

212

Nhieät ñoä soâi cuûa nöôùc coù khaû naêng tieâu dieät teá baøo dinh döôõng nhöng khoâng tieâu dieät ñöôïc baøo töû

82 – 93 179 – 200 Teá baøo ñang phaùt trieån cuûa vi khuaån, naám men, naám moác bò tieâu dieät hoaøn toaøn

62 – 82 151 – 180 Caùc vi sinh vaät öa nhieät vaãn phaùt trieån ñöôïc

60 – 77 140 – 171

Pasteur hoùa, tieâu dieät phaàn lôùn vi sinh vaät gaây beänh trong söõa, nöôùc quaû, tröø baøo töû cuûa chuùng

16 – 38 61 – 100 Caùc loaøi naám men, naám sôïi, vi khuaån phaùt trieån maïnh

10 – 16

50 – 61 Caùc loaøi öa laïnh phaùt trieån maïnh

0

32

Caùc loaøi vi sinh vaät ngöøng phaùt trieån

– 18

0

Vi khuaån ôû traïng thaùi cheát

– 251

– 420

Raát nhieàu loaøi vi sinh vaät khoâng bò cheát trong hydrogen loûng

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố vật lý

 Tia bức xạ

Loïai bức xạ Böôùc soùng Taùc duïng

136 – 3200Ao Tia töû ngoïai - Vi sinh vaät cheát hoaëc ñoät bieán

136 – 1000Ao Tia böùc xaï ion hoùa (X, R) - Vi sinh vaät cheát hoaëc ñoät bieán

2000 – 2950Ao Tia dieät khuaån - Dieät khuaån phoøng baûo quaûn

4000 – 8000Ao Aùnh saùng ban ngaøy

-Laø naêng löôïng cuûa VSV coù maøu -Tieâu dieät 1 phaàn VSV khoâng maøu

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố vật lý

 Áp suất thẩm thấu

- Ưa mặn: Enterobacteria, Pseudomonas,..

- Không ưa mặn: Halococcus morrhueae,

Staphylococcus,…..

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố vật lý

 Độ ẩm

STT

Nhoùm vi sinh vaät

Aw min

1 Phaàn lôùn vi khuaån G-

0,97

2 Phaàn lôùn vi khuaån G+

0,90

3 Phaàn lôùn naám men

0,88

4 Phaàn lôùn naám sôïi

0,80

5 Vikhuaån öa maën

0,75

6 Moät soá naám sôïi khaùc

0,60

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố hóa học

 pH

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố hóa học

 pH

Naám moác

pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Naám men

Vi sinh vaät thöïc phaåm

Vi khuaån lactic

Staphyloccocus aureus

E. Coli

Acetobacer sp.

Bacillus cereus

Clostridium botulinum

Vibrio sp.

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố hóa học

 Chất độc và chất diệt khuẩn

Ester, alcol, dd NaOH yeáu.

Muoái kim loaïi naëng, Zn, acid, formalin

HNO3, Cl2, KMnO4,…

Glycerin, ñöôøng, muoái (taêng noàng ñoä)

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT

- Yếu tố sinh học

 Hieän töôïng coäng sinh :

khi hai sinh vaät cuøng chung soáng hoøa bình,

sinh vaät naøy höõu ích cho sinh vaät kia laïi.

 Hieän töôïng ñoái khaùng (hoaïi sinh) :

khi hai sinh vaät tieâu dieät laãn nhau.

 Hieän töôïng kyù sinh:

sinh vaät naøy soáng döïa vaøo sinh vaät kia, huùt chaát

dinh döôõng cuûa sinh vaät kia ñeå nuoâi soáng mình

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

- Sức nóng khô

1800C trong 30 phút

+ Tủ sấy: 1600 trong 2h, + Đốt qua lửa

- Sức nóng ướt

+ Đun sôi trong nước

+ Phương pháp Pasteur

+ Phương pháp Tyndal

+ Hơi nước bảo hòa

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

- Sức nóng ướt

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

- Sức nóng khô

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

- Phương pháp lọc

+ Sử dụng màng lọc

+ Thời gian lọc : max. 30 phút

- Tia diệt khuẩn

+ Tia tử ngọai

+ Tia Rơnghen

+ Tia Gamma

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

- Phương pháp lọc

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

- Chất hóa học

+ dd Br 1%, HgCl2 0,1%, coàn, AgNO3 0,05%,..: ñ/v haït

+ Phenol:

saùt truøng duïng cuï bò nhieãm baån.

Hoaït tính taêng khi coù maët muoái.

Khoâng taùc duïng leân baøo töû.

+ Ancohol:

etanol: saùt truøng ngoaøi da.

Khoâng taùc duïng vôùi baøo töû.

Taùc duïng taêng theo troïng löôïng phaân töû.

+ Iod:

dieät taát caû caùc loaøi vi khuaån vaø baøo töû.

Saùt truøng da, taåy ueá nöôùc vaø khoâng khí.

+ Baïc: dieät khuaån maïnh

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

- Chất hóa học

TT

Loaïi

Ví duï

Virut

Etylic

70

+

-

+

+

1 Alcol

Izopropylic

70 - 90

+

-

+

-

Noàng ñoä (%) Vi khuaån Baøo töû vi khuaån Naám baäc cao

2 Aldehyde Formaldehyde 1 - 8 + + + +

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

Stt Hoùa chaát Thöïc phaåm Max VSV bò taùc ñoäng

benzoic, 1 0,1% Margarine, ñoà chua, nöôùc quaû Acid caùc benzoat Naám men, naám moác

2 0,2% Naám moác Phomai, siro, baùnh ngoït, tröùng Acid sorbic, caùc sorbat

Acid propionic, caùc propionat

Baùnh mì, baùnh ngoït, moät soá loaïi phomai

4 Parabens

0,1%

Naám men, moác Nöôùc quaû, ñoà chua, baùnh

Caùc loaøøi VSV

Maät ræ, traùi caây saáy, moâi tröôøng

5 SO2, sulfit

3 0,32% Naám moác

200– 300ppm

6 700ppm Caùc loaïi haït Etylen, propylen oxid Naám men, naám moác

7 Nisin 1% Thòt Vi khuaån lactic, Clostridium

8 Natri nitrit 120ppm Thòt Clostridium, naám moác

9 Format ethyl 15–200 ppm Naám men, moác Traùi caây saáy, haït

IV. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ DI TRUYỀN

NHÂN ĐÔI GEN

Sao maõ

ADN

Polypeptide

ARN tt

Giaûi maõ Translation

Transcription

IV. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ DI TRUYỀN

ĐỘT BIẾN

Đọan gen gốc

Đột biến điểm

Đột biến đọan

V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

Colony forming units

colony

V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

Cân bằng động

Sinh khối VSV

Tử vong

log

lag

Time

Sinh trƣởng trong môi trƣờng nuôi cấy tĩnh

V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

Cân bằng động

log

Tử vong

Sinh khối VSV

lag

log

lag

Time

Sinh trƣởng kép

V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

Sinh khối VSV

Time

Sinh trƣởng liên tục

V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

Sinh trƣởng liên tục: Hệ thống Chemostat

V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

Sinh trƣởng liên tục: Hệ thống Bioreactor