B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
11
Nguån nit¬ dÔ hÊp thô nhÊt ®èi víi vi khuÈn lµ NH3 vµ NH+4. NhiÒu khi
®Ó nu«i cÊy vi khuÈn b»ng nguån nit¬ lµ Urª ng−êi ta ph¶i bæ sung thªm muèi
amon (nh− amon sunphat ch¼ng h¹n). Së dÜ nh− vËy lµ bëi v× cã thøc ¨n nit¬ dÔ
hÊp thô cho vi khuÈn ph¸t triÓn ®· th× míi cã thÓ s¶n sinh ra ®−îc Ureaza ®Ó
thñy ph©n Urª.
Còng cã lo¹i vi khuÈn së dÜ kh«ng ph¸t triÓn ®−îc trªn m«i tr−êng chØ
cã nguån thøc ¨n nit¬ lµ muèi amon kh«ng ph¶i lµ kh«ng ®ång hãa ®−îc muèi
nµy mµ lµ do chóng ®ßi hái ph¶i ®−îc cung cÊp thªm mét vµi lo¹i axit amin
kh«ng thay thÕ nµo ®ã.
Vi khuÈn cã kh¶ n¨ng ®ång hãa rÊt tèt nit¬ chøa trong c¸c thøc ¨n h÷u
c¬. C¸c thøc ¨n nµy sÏ võa lµ nguån cacbon võa lµ nguån nit¬ cung cÊp cho vi
khuÈn.
Nguån nit¬ h÷u c¬ th−êng ®−îc sö dông ®Ó nu«i cÊy vi khuÈn lµ Pepton
lo¹i chÕ phÈm thñy ph©n kh«ng triÖt ®Ó cña mét nguån protein nµo ®Êy.
§èi víi ®a sè vi khuÈn ng−êi ta th−êng nu«i cÊy cã nh÷ng thµnh phÇn
sau: pepton (5g), cao thÞt (3g), NaCl (8g), n−íc cÊt (1000ml). NÕu lµm m«i
tr−êng ®Æc th× bæ sung thªm 15 - 20g th¹ch.
1.3.4. Nguån thøc ¨n kho¸ng cña vi khuÈn
Khi sö dông c¸c m«i tr−êng thiªn nhiªn ®Ó nu«i cÊy vi khuÈn ng−êi ta
th−êng kh«ng cÇn thiÕt bæ sung c¸c nguyªn tè kho¸ng. Trong nguyªn liÖu
dïng lµm c¸c m«i tr−êng nµy (khoai t©y, n−íc thÞt, s÷a, huyÕt thanh, pepton,
gi¸ ®Ëu...) th−êng cã chøa ®ñ c¸c nguyªn tè kho¸ng cÇn thiÕt ®èi víi vi khuÈn.
Ng−îc l¹i khi lµm c¸c m«i tr−êng tæng hîp (dïng nguyªn liÖu hãa chÊt) b¾t
buéc ph¶i bæ sung ®ñ c¸c nguyªn tè kho¸ng cÇn thiÕt. Nh÷ng nguyªn tè mµ vi
khuÈn ®ßi hái ph¶i ®−îc cung cÊp víi liÒu l−îng lín gäi lµ c¸c nguyªn tè ®a
l−îng. Cßn c¸c nguyªn tè kho¸ng mµ vi khuÈn chØ ®ßi hái víi nh÷ng liÒu
l−îng rÊt nhá gäi lµ c¸c nguyªn tè vi l−îng.
Nång ®é cÇn thiÕt cña tõng nguyªn tè vi l−îng trong m«i tr−êng th−êng
chØ vµo kho¶ng 10-6 - 10-8 M. Hµm l−îng c¸c chÊt kho¸ng chøa trong nguyªn
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
12
sinh chÊt vi khuÈn th−êng thay ®æi tïy lo¹i, tïy giai ®o¹n ph¸t triÓn vµ tïy ®iÒu
kiÖn nu«i cÊy. Thµnh phÇn kho¸ng cña tÕ bµo vi khuÈn kh¸c nhau th−êng lµ
chªnh lÖch nhau rÊt nhiÒu. Ch¼ng h¹n nh− theo nghiªn cøu cña Mesrobiana vµ
Peunesko n¨m 1963 cho biÕt thµnh phÇn kho¸ng ë mét sè vi khuÈn g©y bÖnh lµ
(% chÊt kho¸ng):
P2O5 4.93-74. 8 Na2O 0.2-28.08
K2O 2.4-39.8 Cl 0.03-43.69
SO3 0.5-28.8 MgO 0.12-12.0
CaO 0.3-14.0
1.4. T¸c ®éng cña m«i tr−êng ®èi víi ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn cña vi khuÈn
Sinh tr−ëng, ph¸t triÓn vµ trao ®æi chÊt cña vi khuÈn liªn quan chÆt chÏ
víi c¸c ®iÒu kiÖn cña m«i tr−êng. C¸c ®iÒu kiÖn nµy bao gåm hµng lo¹t c¸c
yÕu tè kh¸c nhau, t¸c ®éng qua l¹i víi nhau. §a sè c¸c yÕu tè ®ã ®Òu cã mét
®Æc tÝnh t¸c dông chung biÓu hiÖn ë ba ®iÓm ho¹t ®éng: cùc tiÓu, tèi thÝch vµ
cùc ®¹i.
H×nh 1.4a. §å thÞ biÓu diÔn t¸c dông cña m«i tr−êng lªn vi khuÈn
Víi t¸c dông tèi thiÓu cña yÕu tè m«i tr−êng vi khuÈn b¾t ®Çu sinh
tr−ëng vµ më ®Çu c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt, víi t¸c dông tèi thÝch vi khuÈn
sinh tr−ëng, víi tèc ®é cùc ®¹i vµ biÓu hiÖn ho¹t tÝnh trao ®æi chÊt, trao ®æi
n¨ng l−îng lín nhÊt, víi t¸c dông cùc ®¹i vi khuÈn ngõng sinh tr−ëng vµ
th−êng bÞ chÕt.
T¸c ®éng cña m«i tr−êng lªn vi khuÈn cã thÓ lµ thuËn lîi hoÆc bÊt lîi.
T¸c ®éng bÊt lîi sÏ dÉn ®Õn t¸c dông øc khuÈn hoÆc diÖt khuÈn. Do t¸c dông
Tèi thÝch
Cùc ®¹i
Cùc tiÓu
C−êng ®é t¸c dông cña m«i tr−êng
C−êng ®é ho¹t ®éng sèng
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
13
øc khuÈn cña yÕu tè m«i tr−êng, tÕ bµo ngõng ph©n chia, nÕu lo¹i bá yÕu tè
nµy khái m«i tr−êng vi khuÈn l¹i tiÕp tôc sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn. Khi cã
mÆt chÊt diÖt khuÈn, vi khuÈn ngõng sinh tr−ëng, ph¸t triÓn vµ chÕt nhanh
chãng. Sù chÕt cña tÕ bµo th−êng kh«ng x¶y ra ngay mét lóc trong quÇn thÓ
mµ diÔn ra dÇn dÇn, cã thÓ biÓu diÔn b»ng ®−êng cong tö vong logarit d−íi
®©y (H×nh 1.4b, 1.4c).
H×nh 1.4b H×nh 1.4c
T¸c dông øc khuÈn vµ diÖt Tèc ®é chÕt cña vi khuÈn tïy theo
khuÈn cña yÕu tè m«i tr−êng thêi gian t¸c dông cña diÖt khuÈn
Mét sè yÕu tè, chñ yÕu lµ c¸c hãa chÊt, cã thÓ t¸c dông øc khuÈn hoÆc
diÖt khuÈn tïy theo nång ®é.
T¸c dông kh¸ng khuÈn cña c¸c yÕu tè m«i tr−êng chÞu ¶nh h−ëng cña
mét sè ®iÒu kiÖn nh− tÝnh chÊt vµ c−êng ®é t¸c dông cña b¶n th©n yÕu tè,
®Æc tÝnh cña vi khuÈn vµ tÝnh chÊt cña m«i tr−êng.
1.4.1. C¬ chÕ t¸c dông cña c¸c yÕu tè m«i tr−êng lªn vi khuÈn
C¸c yÕu tè m«i tr−êng bªn ngoµi t¸c dông lªn tÕ bµo thuéc ba lo¹i: YÕu tè vËt
lý (®é Èm, nhiÖt ®é, tia bøc x¹...), yÕu tè hãa häc (pH m«i tr−êng, thÓ oxi hãa khö,
c¸c chÊt diÖt khuÈn) vµ c¸c yÕu tè sinh häc (chÊt kh¸ng sinh). Dï lµ yÕu tè nµo
nh−ng khi t¸c dông bÊt lîi lªn tÕ bµo th× th−êng g©y tæn h¹i ®Õn c¸c cÊu tróc quan
Sinh tr−ën
g
b×nh th−êng
øc khuÈn
DiÖt khuÈn
Thêi gian t¸c dông cña yÕu tè
Lo
g
N
0510
15 20
50
10
0
80%
80%
80%
Vi khuÈn sèn
g
sãt
(
%
)
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
14
träng cho sù sèng cña tÕ bµo. Nh÷ng tæn h¹i ®ã dÉn ®Õn ph¸ hñy chøc phËn ho¹t
®éng cña c¸c cÊu tróc vµ lµm tÕ bµo chÕt. Chõng nµo tÕ bµo cã thÓ sèng sãt chÝnh lµ
do chóng ®· thÝch øng víi yÕu tè ®· cho b»ng nh÷ng thay ®æi vÒ sinh lý hoÆc di
truyÒn.
Nh÷ng t¸c dông cã h¹i cña c¸c yÕu tè bªn ngoµi tÕ bµo vi khuÈn thÓ hiÖn ë
nh÷ng biÕn ®æi sau:
+ Ph¸ hñy thµnh tÕ bµo.
+ BiÕn ®æi tÝnh thÊm cña mµng tÕ bµo chÊt: mét sè chÊt kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i
x©m nhËp tÕ bµo. Nh−ng vÉn g©y t¸c dông kh¸ng khuÈn.
+ Thay ®æi ®Æc tÝnh keo cña nguyªn sinh chÊt: c¸c yÕu tè vËt lý hay hãa häc
®Òu cã thÓ g©y nªn t¸c dông nµy.
+ K×m h·m ho¹t tÝnh.
+ Hñy ho¹i c¸c qu¸ tr×nh tæng hîp.
1.4.2. T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè vËt lý
+ §é Èm: hÇu hÕt c¸c qu¸ tr×nh sèng cña vi khuÈn cã liªn quan ®Õn n−íc do
®ã ®é Èm lµ yÕu tè quan träng cña m«i tr−êng. §a sè vi khuÈn thuéc c¸c sinh vËt −a
n−íc nghÜa lµ chóng cÇn n−íc ë d¹ng tù do, dÔ hÊp thô.
+ NhiÖt ®é: ho¹t ®éng trao ®æi chÊt cña vi khuÈn cã thÓ coi lµ kÕt qu¶ cña c¸c
ph¶n øng hãa häc. V× c¸c ph¶n øng nµy phô thuéc chÆt chÏ vµo nhiÖt ®é nªn yÕu tè
nhiÖt ®é râ rµng ¶nh h−ëng s©u s¾c ®Õn c¸c qu¸ tr×nh sèng cña tÕ bµo. TÕ bµo thu
®−îc nhiÖt chñ yÕu tõ m«i tr−êng bªn ngoµi, mét phÇn còng do c¬ thÓ th¶i ra do kÕt
qu¶ cña ho¹t ®éng trao ®æi chÊt.
Ho¹t ®éng cña vi khuÈn bÞ giíi h¹n trong m«i tr−êng chøa n−íc ë d¹ng cã thÓ
hÊp thô. Vïng nµy cña n−íc n»m ë 20 ®Õn kho¶ng 1000 gäi lµ vïng sinh ®éng häc.
HÇu hÕt tÕ bµo sinh d−ìng cña vi khuÈn chÕt ë nhiÖt ®é cao do protein
bÞ biÕn tÝnh. Vi khuÈn chÕt ë nhiÖt ®é cao còng cã thÓ cßn lµ hËu qu¶ cña
kh«ng ho¹t hãa ARN vµ sù ph¸ ho¹i mµng tÕ bµo chÊt.
ë nhiÖt ®é thÊp cã thÓ lµm ngõng qu¸ tr×nh vËn chuyÓn c¸c chÊt hßa tan
qua mµng tÕ bµo chÊt do thay ®æi h×nh kh«ng gian cña mét sè permeaza chøa
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
15
trong mµng hoÆc ¶nh h−ëng ®Õn viÖc h×nh thµnh vµ tiªu thô ATP cÇn cho qu¸
tr×nh vËn chuyÓn chñ ®éng c¸c chÊt dinh d−ìng.
Vi khuÈn th−êng chÞu ®ùng ®−îc nhiÖt ®é thÊp. ë nhiÖt ®é d−íi ®iÓm
b¨ng hoÆc thÊp h¬n chóng kh«ng thÓ thùc hiÖn ho¹t ®éng trao ®æi chÊt râ rÖt.
NhiÖt ®é thÊp cã thÓ coi lµ yÕu tè øc khuÈn nÕu lµm l¹nh kh¸ nhanh. Trong
tr−êng hîp lµm l¹nh dÇn dÇn xuèng d−íi ®iÓm b¨ng cÊu tróc cña tÕ bµo bÞ tæn
h¹i do c¸c tinh thÓ b¨ng ®−îc t¹o thµnh nh−ng kÝch th−íc nhá, do ®ã tÕ bµo
kh«ng bÞ ph¸ hñy.
Giíi h¹n gi÷a nhiÖt ®é cùc tiÓu vµ nhiÖt ®é cùc ®¹i lµ vïng nhiÖt sinh
tr−ëng cña vi khuÈn. Giíi h¹n nµy rÊt kh¸c nhau gi÷a c¸c lo¹i vi khuÈn, t−¬ng
®èi réng ë c¸c vi khuÈn ho¹i sinh, nh−ng rÊt hÑp ë c¸c vi khuÈn g©y bÖnh. Tïy
theo quan hÖ víi vïng nhiÖt cã thÓ chia vi khuÈn thµnh mét sè nhãm sau:
- Vi khuÈn −a l¹nh (Psychrophilic) sinh tr−ëng tèt nhÊt ë nhiÖt ®é d−íi
200C, th−êng gÆp trong n−íc biÓn, c¸c hè s©u vµ suèi n−íc l¹nh, ch¼ng h¹n vi
khuÈn ph¸t quang, vi khuÈn s¾c. Ho¹t tÝnh trao ®æi chÊt ë c¸c vi khuÈn nµy
thÊp. Trong ®iÒu kiÖn phßng thÝ nghiÖm nhiÒu vi khuÈn −a l¹nh dÔ dµng thÝch
øng víi nhiÖt ®é cao h¬n.
- Vi khuÈn −a Êm (Mesophilic) chiÕm ®a sè, cÇn nhiÖt ®é trong kho¶ng
200C – 400C. Ngoµi c¸c d¹ng ho¹i sinh ta cßn gÆp c¸c loµi kÝ sinh, g©y bÖnh
cho ng−êi vµ ®éng vËt, chóng sinh tr−ëng tèt nhÊt ë 370C øng víi nhiÖt ®é cña
c¬ thÓ ng−êi vµ ®éng vËt.
- Vi khuÈn −a nãng (Thermophilic) sinh tr−ëng tèt nhÊt ë 550C. Mét sè
kh«ng sinh tr−ëng ë nhiÖt ®é d−íi +300C. NhiÖt ®é sinh tr−ëng cùc ®¹i cña c¸c
vi khuÈn −a nãng dao ®éng gi÷a +750C vµ +800C.
C¸c loµi Bacillus sèng trong ®Êt th−êng cã nhiÖt ®é sinh tr−ëng kh¸ réng
(15 - 400C). Vi khuÈn E.coli cã nhiÖt ®é sinh tr−ëng 10 - 47.50C. Vi khuÈn g©y
bÖnh lËu (Neisseria gonorrhoeae) ph¸t triÓn ë nhiÖt ®é 30 - 400C. Vi khuÈn
Methylococus capsulatus sinh tr−ëng thÝch hîp ë 370C còng cßn cã thÓ sinh
tr−ëng ë nhiÖt ®é 550C.