intTypePromotion=3

Đại cương vi sinh vật môi trường

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

1
191
lượt xem
59
download

Đại cương vi sinh vật môi trường

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Môn học Vi sinh vật kỹ thuật môi trường Diễn đàn tin tức Diễn đàn Cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về quá trình sinh trưởng và phát triển của các vi sinh vật; hoạt động của vi sinh vật trong môi trường, hiểu rõ bản chất của các quá trình phân huỷ sinh học; ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đại cương vi sinh vật môi trường

  1. 07/10/2011 LOG O NỘI DUNG Đại cương về VSV học CHƯƠNG II  Đặc điểm chung của vi sinh vật  Giới thiệu một số nhóm vi sinh vật chủ yếu  Dinh dưỡng vi sinh vật ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT  Sự tăng trưởng của vi sinh vật trong môi trường HỌC MÔI TRƯỜNG Sự phân bố của VSV trong môi trường  Môi trường đất và sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường đất  Môi trường nước và sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường nước  Môi trường không khí và sự phân bố của vi sinh vật trong không khí Đặc điểm chung của vi sinh vật Đặc điểm chung của vi sinh vật Kích thước nhỏ bé Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh Kích Sinh trưởng và phát triển nhanh thước Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị nhỏ Phân bố rộng, chủng loại nhiều bé Có vai trò quan trọng đối với hệ sinh thái 1
  2. 07/10/2011 Đặc điểm chung của vi sinh vật Đặc điểm chung của vi sinh vật Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh 0,5 – 4,0 - Vi khuẩn lactic có thể phân hủy lượng đường lactose nặng hơn 1000 – 10.000 lần khối lượng của chúng 10 - 20 trong vòng 1 giờ. CHẤT KHÔ µl (mg) 110 1200 2000 Đặc điểm chung của vi sinh vật Đặc điểm chung của vi sinh vật Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị VI SINH VẬT E. Coli cứ khoảng 12 – 20 phút sẽ phân cắt 1 lần. Nếu lấy thời gian thế hệ (generation time) là 20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 lần, 24 giờ phân cắt 72 lần, từ một tế bào ban đầu sẽ sinh ra Nhiệt độ Chịu được 4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4711 Điều kiện Chịu được khắc nghiệt Nồng độ cường độ pH: Acid áp lực nước tấn!) như Nitơ muối cao (0,5),Kiềm bức xạ cao lớn (1103,4 lỏng Hydro 32% NaCl (750.000 (10,7) atm) lỏng rad) Thiobacillus Thiobacillus Micrococcus thioxidans denitrificans radiodurans 2
  3. 07/10/2011 Đặc điểm chung của vi sinh vật Đặc điểm chung của vi sinh vật Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị Phân bố rộng, chủng loại nhiều Biến dị có lợi (Penicillium chrysogenum) Vi sinh vật phân bố khắp mọi nơi trên trái đất  Chúng có mặt trên cơ thể người, động vật, thực vật, trong đất, Penicillin Penicillin trong nước, trong không khí, trên mọi đồ dùng, vật liệu, từ Mutation (20 đơn vị/ml) 100.000 đơn vị/ml biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt, nước ngầm cho đến nước biển ...  Trong đường ruột của người thường có không dưới 100 - 400 Biến dị có hại (Staphylococcus aureus) loài sinh vật khác nhau, chiếm tới 1/3 khối lượng khô của phân.  Ở độ sâu 10.000 m của Đông Thái Bình Dương, nơi hoàn toàn Sử dụng Mutation MRSA tối tăm, lạnh lẽo và có áp suất rất cao người ta vẫn phát kháng sinh hiện thấy có khoảng 1 triệu - 10 tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn lưu huỳnh). Đặc điểm chung của vi sinh vật Vai trò của vi sinh vật đối với hệ sinh thái Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu - Vi khuẩn và vi nấm là sinh vật phân giải các chất hữu Virus cơ thành các chất vô cơ trong chu trình chuyển hoá vật Vi khuẩn chất của hệ sinh thái. - Một số vi khuẩn, vi nấm cũng như một số động vật Vi nấm nguyên sinh là những tác nhân gây nhiều bệnh cho cây trồng, vật nuôi cũng như con người. - Một số vi khuẩn và vi nấm phá huỷ lương thực thực phẩm, vật liệu xây dựng, kiến trúc, công nghiệp, mỹ thuật. - Vi sinh vật mang lại lợi ích cho con người trong nhiều lĩnh vực công nghệ chế biến thực phẩm, dược phẩm, công nghệ sinh học và môi trường. 3
  4. 07/10/2011 Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu Cấu trúc virus Virus Đặc điểm cấu trúc chung Cấu trúc chung của virus - Bên trong cùng là vật chất di truyền Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của virus - Có một lõi nucleocapsid – chứa vật chất di truyền - Bên ngoài được bao bọc bởi một vỏ protein Cấu trúc virus Đặc điểm cấu trúc chung - Một số capsid có cấu trúc khối 20 mặt (icosahedral) – là một khối đa diện với 20 mặt hình tam giác bằng nhau và 12 đỉnh - Một số có cấu trúc xoắn ốc (helical) với trụ protein rỗng không cứng hay mềm - Các virus phức tạp có capsid đối xứng. Chúng có thể có đuôi hay các cấu trúc khác hay có lớp vách bao quanh … 4
  5. 07/10/2011 Cấu trúc virus Cấu trúc virus Nucleic acid - Thường có 4 kiểu vật chất di truyền: DNA sợi đơn, DNA sợi đôi, RNA sợi đơn, RNA sợi đôi - Hầu hết DNA virus là mạch đôi: thẳng và dạng vòng Cấu trúc virus Cấu trúc virus Vỏ virus và enzyme - Là lớp màng bên ngoài của virus - Vỏ của virus chứa 2 thành phần:  Từ nhân tế bào chủ  lipid và carbohydrate  Từ gene của virus  spike  gắn kết trên tế bào chủ (liên - Hầu hết RNA virus là dạng thẳng, gồm 2 loại: quan đến sự gắn lên tế bào chủ) - Sợi (+): có trình tự giống với mRNA virus - Lớp vỏ mềm  virus này có thể thay đổi hình dạng - Sợi (-): có trình tự bổ sung với mRNA virus - Đóng vai trò trong quá trình xâm nhập của virus vào tế bào chủ 5
  6. 07/10/2011 Cấu trúc virus Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của virus Ý nghĩa khoa học Virus có cấu tạo vô cùng đơn giản, điển hình cho sự sống ở mức độ dưới tế bào. Bởi thế mà nó trở thành mô hình lý tưởng của sinh học phân tử và di truyền học hiện đại. Rất nhiều thành tựu của sinh học phân tử và di truyền học hiện đại dựa trên mô hình virus. Ví dụ như việc dùng virus để chuyển các gen cần thiết từ tế bào này sang tế bào khác, tạo nên các đặc tính di truyền mong muốn Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của virus Interference Ý nghĩa thực tiễn Là hiện tượng khi gây nhiễm một loại virus cho tế bào thì việc gây nhiễm virus khác bị hạn chế. - Ứng dụng hiện tượng Interference để tạo vaccine chống lại virus gây bệnh. Hiện tượng này khong có tính đặc hiệu đối với virus nhưng lại có tính đặc hiệu theo loài thuộc tế bào chủ - Thuốc trừ sâu sinh học từ virus (ví dụ như virus NPV – nuclear polyhedrosis virus) Ở tế bào vật chủ sau khi nhiễm virus sẽ sinh ra interferon  ức chế quá trình tổng hợp RNA của virus  virus lạ không phát triển được Cường độ phụ thuộc vào số lượng virus gây nhiễm lần 1, thời gian gây nhiễm từ lần 1 đến lần 2. 6
  7. 07/10/2011 Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu Vi khuẩn Xạ khuẩn  Vi khuẩn chiếm đa số trong các vi sinh vật, có những mẫu đất Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong vi khuẩn chiếm tới 90%, bởi vậy nó đóng vai trò quyết định đất, chúng tham gia vào các quá trình phân giải các trong các quá trình chuyển hoá vật chất. hợp chất hữu cơ trong đất như cellulose, tinh bột  Vi khuẩn tham gia vào hầu hết các vòng tuần hoàn vật chất v.v.... góp phần khép kín vòng tuần hoàn vật chất trong đất và trong thiên nhiên. Tuy vậy, rất nhiều vi khuẩn gây bệnh cho người và động vật, thực vật, gây nên những tổn thất trong tự nhiên. Đặc tính này còn được ứng dụng trong nghiêm trọng về sức khoẻ con người cũng như sản xuất nông quá trình chế biến phân huỷ rác v.v... nghiệp. Nhiều xạ khuẩn có khả năng sinh chất kháng sinh.  Ngày nay với những thành tựu của khoa học hiện đại, người ta Đặc điểm này được sử dụng trong nghiên cứu sản đã tìm ra những biện pháp hạn chế tác hại do vi khuẩn gây ra, xuất các chất kháng sinh dùng trong y học, nông ví dụ như việc chế vaccine phòng bệnh, sử dụng chất kháng nghiệp và bảo quản thực phẩm. sinh v.v... Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu Giới thiệu một số nhóm VSV chủ yếu Vi nấm Vi nấm Nấm men Nấm mốc  Nấm men là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong thiên Nấm mốc (hay nấm sợi) là một nhóm vi sinh vật phân bố rộng nhiên, nó tham gia vào các quá trình chuyển hoá vật chất, phân huỷ chất hữu cơ trong đất. rãi trong thiên nhiên. Chúng tham gia tích cực vào các quá trình  Hoạt tính sinh lý của nhiều loài nấm men được ứng dụng trong chuyển hoá vật chất, khép kín các vòng tuần hoàn vật chất trong công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp và các ngành khác. Đặc tự nhiên. biệt trong quá trình sản xuất các loại rượu, cồn, nước giải khát Khả năng chuyển hoá vật chất của chúng được ứng dụng trong lên men, làm thức ăn gia súc ...  Ngoài hoạt tính sinh lý, bản thân tế bào nấm men có rất nhiều nhiều ngành, đặc biệt là chế biến thực phẩm (làm rượu, làm loại vitamin và các acid amin, đặc biệt là acid amin không thay tương, nước chấm v.v....). thế. Mặt khác, có nhiều loại nấm mốc mọc trên các nguyên, vật  Đặc tính này được dùng để chế tạo thức ăn gia súc từ nấm liệu, đồ dùng, thực phẩm ... phá hỏng hoặc làm giảm chất lượng men, thậm chí thức ăn dùng cho người cũng có thể chế tạo từ của chúng. Một số loài còn gây bệnh cho người, động vật thực nấm men. vật (bệnh lang ben, vẩy nến ở người, nấm rỉ sắt ở thực vật v.v...). 7
  8. 07/10/2011 Dinh dưỡng vi sinh vật Dinh dưỡng vi sinh vật Yêu cầu dinh dưỡng chung C O 1. Yêu cầu dinh dưỡng chung H 2. Các yếu tố tăng trưởng N 3. Môi trường nuôi cấy vi sinh vật 95% S Phân tích Chất khô P 4. Phân lập VSV thuần khiết K Ca Mg Thành phần đa lượng Fe Yêu cầu dinh dưỡng chung Yêu cầu dinh dưỡng chung C O H N S P - Cấu trúc của Mn enzyme và Zn cofactor Thành phần Co Chức năng - Giúp xt cho - Là một cofactor Thành phần: vi lượng Mo các phản ứng Cần cho hoạt Giúp bào tử K+của động Canhiệt Mg -+ Tạo phức với ATPFe2+/ chịu 2 + 2 +/3 -3+Cytochrome Cu - Duy trì cấu enzyme - Ổn định ribosome - Cofactor Ni trúc protein - Ổn định màng tế - Protein v/c bào electron 8
  9. 07/10/2011 Yêu cầu dinh dưỡng chung Dinh dưỡng vi sinh vật Yếu tố tăng trưởng Zn2+  hiện diện ở vị trí hoạt động của một số enzyme; điều hòacác tiểu đơn vị xúc tác của aspartate carbamoyl transferase ở E. Coli Amino acid Mn2+  giúp enzyme thực hiện phản ứng chuyển nhóm phosphat Mo2+  quá trình cố định đạm Purine và pyrimidine Co  thành phần của vitamin B12 Vitamin Yếu tố tăng trưởng Vitamin: - Là những phân tử hữu cơ cấu trúc nên tất cả hoặc một phần các enzyme hay cofactor - Cần số lượng nhỏ để duy trì sự tăng trưởng 9
  10. 07/10/2011 Dinh dưỡng vi sinh vật Môi trường nuôi cấy VSV Môi trường đơn giản Gồm có 2 loại: Là môi trường chứa các thành phần xác định - Môi trường xác định Môi trường này được sử dụng rộng rãi trong nuôi cấy vi sinh vật - Môi trường phức hợp Môi trường phức hợp Là môi trường chứa một số thành phần có cấu tạo hóa học chưa được xác định Đáp ứng đầy đủ các nhu cầu dinh dưỡng của các VSV khác nhau. Chứa các thành phần như peptone, cao thịt, cao nấm men 10
  11. 07/10/2011 Dinh dưỡng vi sinh vật Các loại môi trường Phân lập chủng thuần Môi trường cơ bản Phương pháp cấy trải và cấy ria Môi trường phân lập Phương pháp đổ đĩa Môi trường khẳng định Hình thái và sự tăng trưởng của khuẩn lạc Phương pháp cấy trang Phương pháp cấy ria 11
  12. 07/10/2011 Phương pháp đổ đĩa Hình thái và sự tăng trưởng của VSV Hình dáng Dạng điểm Dạng vòng Dạng sợi Dạng bất định Dạng rễ Dạng trục quay Hình chiếu Dạng phẳng Dạng nổi Dạng lồi Dạng hình gối Dạng bướu Rìa Rìa phẳng Rìa lượn sóng Rìa phân thùy Rìa mòn Rìa dạng sợi Rìa xoăn Khó khăn trong phân lập Khó khăn trong phân lập VSV quan tâm VSV quan tâm trong mẫu quá ít trong mẫu quá nhiều 12
  13. 07/10/2011 Sự tăng trưởng của VSV trong môi trường 1. Đường cong tăng trưởng Phương 2. Xác định sự tăng trưởng của VSV pháp pha 3. Ảnh hưởng của môi trường đến tăng trưởng loãng mẫu Sự tăng trưởng của VSV trong môi trường Đường cong tăng trưởng Phase tiềm phục - Là khoảng thời gian mà VSV được đưa vào môi Phase ổn định trường mới và chưa có sự tăng trưởng ngay lập tức. - Trong giai đoạn này VSV tiến hành tổng hợp các Phase tăng trưởng Phase tử vong thành phần mới. Phase tiềm phục 13
  14. 07/10/2011 Phase lag Phase lag Nguyên nhân Yếu tố ảnh hưởng Các tế bào già, mất ATP, các cofactor quan trọng và ribosome Phase lag dài Phase lag ngắn Môi trường khác nhau VSV bị tổn thương và cần thời gian phục hồi - Cấy từ tế bào già - Cấy từ tế bào đang ở phase log - Từ các chủng bảo quản lạnh - Cấy sang môi trường cùng loại - Cấy sang môi trường khác loại Phase log Phase ổn định - Giai đoạn này VSV bắt đầu tăng trưởng về số lượng - Xảy ra khi mật độ tế bào đạt 109/ml - Mức độ phân chia cao nhất của VSV tùy thuộc vào - Trong phase ổn định, tổng số lượng tế bào VSV được khả năng di truyền, nguồn gốc của môi trường và duy trì là một hằng số điều kiện cho chúng phát triển - Kích cỡ dựa vào sự phù hợp dinh dưỡng, chủng vi sinh vật và một sô nhân tố khác 14
  15. 07/10/2011 Phase ổn định Nguyên nhân Phase tử vong - Giới hạn về mặt dinh dưỡng - Do các điều kiện bất lợi của môi trường như thiếu - Thiếu O2 dinh dưỡng …  VSV đi vào phase chết - Tích lũy các chất thải mang độc tố - Số lượng quần thể VSV giảm nhanh chóng - Quần thể VSV đạt đến mức tới hạn Sự tăng trưởng của VSV trong môi trường Định lượng sự tăng trưởng của VSV 1. Định lượng số lượng tế bào 2. Định lượng sinh khối tế bào NGHÈO GIÀU 15
  16. 07/10/2011 Sự tăng trưởng của VSV trong môi trường Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự tăng trưởng Chất tan và nước 1. Chất tan và nước - Ảnh hưởng đến nồng độ thẩm thấu của tế bào VSV 2. pH (trong dung dịch nhược trương hay ưu trương) 3. Nhiệt độ - Chất tan thích hợp là chất tan phù hợp với quá trình 4. Nồng độ O2 trao đổi chất và tăng trưởng khi ở nồng độ nội bào cao. - Nước ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu - Một số VSV có thể chịu đựng được trong điều kiện pH thế nước thấp  VSV chịu mặn - VSV ưa mặn  sống trong điều kiện ưu trương với - Mỗi loại VSV thích hợp với một khoảng pH khác nồng độ muối cao (Halobacterium) nhau - VSV ưa acid - VSV trung tính - VSV ưa kiềm 16
  17. 07/10/2011 Nhiệt độ Nhiệt độ VSV ưa lạnh bắt buộc: từ 0 – 200C, gồm Pseudomonas, Vibrio, Alcaligenes, Bacillus, Arthrobacter, Moritella, Photobacterium và Shewanella VSV ưa lạnh tùy nghi: có cơ chế chống lại sự lạnh VSV ưa ấm: từ 20 đến 450C VSV chịu nhiệt: từ 45 – 650C VSV siêu chịu nhiệt: có thể lên đến 1000C như Pyrococcus abyssi và Pyrodictium occultum Nồng độ O2 17
  18. 07/10/2011 LOG O Môi trường đất và sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường đất Sự phân bố của VSV trong Môi trường nước và sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường nước môi trường Môi trường không khí và sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường không khí Môi trường đất và sự phân bố của VSV Các chất dinh dưỡng không những tập trung nhiều ở trong môi trường đất tầng đất mặt mà còn phân tán xuống các tầng đất sâu  ở các tầng đất khác nhau, sự phân bố vi sinh vật Đất là một môi trường thích hợp nhất đối với vi sinh khác nhau phụ thuộc và hàm lượng các chất dinh vật, vì trong đất có một lượng lớn các chất hữu cơ. dưỡng. Đó là nguồn thức ăn cho các nhóm vi sinh vật dị Mức độ thoáng khí của đất cũng ảnh hưởng đến sự dưỡng. Các chất vô cơ có trong đất cũng là nguồn phân bố của vi sinh vật. dinh dưỡng cho các nhóm vi sinh vật tự dưỡng. Độ ẩm và nhiệt độ trong đất cũng ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật đất. Đất vùng nhiệt đới thường có độ ẩm 70 - 80% và nhiệt độ 200C – 300C. Đó là nhiệt độ và độ ẩm thích hợp với đa số vi sinh vật. 18
  19. 07/10/2011 Sự phân bố của VSV trong môi trường đất Sự phân bố của VSV trong môi trường đất Phân bố theo chiều sâu Trong đất là nơi tồn tại rất nhiều vi sinh vật so với các Tập trung ở nhiều tầng canh tác. Số lượng vi sinh vật môi trường khác. Sự phân bố của vi sinh vật đất còn giảm dần theo tầng đất, càng xuống sâu càng ít vi gọi là khu hệ vi sinh đất. sinh vật. Các nhóm vi sinh vật chính cư trú trong đất bao gồm: Thành phần vi sinh vật cũng thay đổi theo tầng đất. vi khuẩn, vi nấm, xạ khuẩn, virus, tảo, nguyên sinh Vi khuẩn hiếu khí động vật. Trong đó vi khuẩn là nhóm chiếm nhiều xạ khuẩn, vi nấm nhất về số lượng. Vi khuẩn hiếu khí xạ khuẩn, vi nấm Vi khuẩn chiếm 90%, xạ khuẩn 8%, vi nấm 1%, tảo Vi khuẩn kỵ khí và nguyên sinh động vật 1% tùy nghi Vi khuẩn kỵ khí bắt buộc Sự phân bố của VSV trong môi trường đất Sự phân bố của VSV trong môi trường đất Phân bố theo các loại đất Phân bố theo các loại đất Đất trồng hoa màu Đất trồng lúa Quá trình oxy Quá trình oxy hóa chỉ ở tầng Tình trạng hóa xảy ra Do tình mặt (0 – 3 cm) thông thoáng mạnh  VK trạng ngập cao  không hiếu khí phát nước  độ Vi khuẩn kỵ khí lưu thông triển tốt thông khí, khí phát triển tốt, chế độ chế độ nhiệt, mạnh như vi nhiệt, chất chất dinh khuẩn amon Vi khuẩn kỵ hóa, vi khuẩn dinh dưỡng dưỡng khí phát triển phản nitrate cao yếu 19
  20. 07/10/2011 Sự phân bố của VSV trong môi trường đất Phân bố theo cây trồng Mối quan hệ giữa các nhóm VSV trong đất Vi sinh vật phát triển mạnh hơn ở vùng rễ vì: Quan hệ ký sinh  Cung cấp lượng lớn chất hữu cơ Quan hệ cộng sinh  Làm đất thoáng khí, giữ được độ ẩm Quan hệ hỗ sinh Quan hệ kháng sinh Mối quan hệ giữa các nhóm VSV trong đất Mối quan hệ giữa các nhóm VSV trong đất Quan hệ ký sinh Quan hệ cộng sinh Quan hệ ký sinh là hiện tượng vi sinh vật này sống ký Là quan hệ hai bên cùng có lợi, bên này không thể sinh trên vi sinh vật khác, hoàn toàn ăn bám và gây thiếu bên kia trong quá trình sinh sống hại cho vật chủ 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản