Xem mẫu
- DINH DƯỠNG – TĂNG TRƯỞNG
CỦA VI KHUẨN
- NỘI DUNG
Nhu cầu dinh dưỡng và yếu tố tăng trưởng
Cách tăng trưởng, biểu đồ tăng trưởng & các phương pháp đo
sự tăng trưởng
Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tăng dân số; phân
biệt các nhóm vsv theo nhiệt độ, pH và oxy
Kiểm soát sự tăng trưởng của vi khuẩn
Các ứng dụng trong nghiên cứu, chẩn đoán, CNVS
- 1. DINH DƯỠNG VI KHUẨN
TẠO NĂNG LƯỢNG, VẬT LIỆU XÂY DỰNG TẾ BÀO
Môi trường có:
. Các chất dinh dưỡng thích hợp &ø cần thiết để tạo nguyên sinh chất (C,
N, chất khoáng, các nguyên tố khác)
. Thông khí thích hợp: bình thường, ↑ CO2 hoặc đuổi hết khí O2
. pH thích ứng
. Độ ẩm đủ
. Nhiệt độ thích hợp
- 1.1. Nhu cầu dinh dưỡng
1.1.1. Nhu cầu năng lượng
Ba nguồn năng lượng: ánh sáng, chất vô cơ & chất hữu cơ
Cơ chế :
lên men (chất nhận H+ là chất hữu cơ)
hô hấp hiếu khí (chất nhận H+ là oxy ),
ATP
yếm khí (chất nhận H+ là chất vô cơ khác oxy )
quang hợp trong vi khuẩn quang tổng hợp
chất hữu cơ : acid amin, hydrat carbon
chất vô cơ : CO2, SO4--, NO3-, H2S
- 1.1.2. Chất dinh dưỡng
Thành phần hóa học của tế bào vi khuẩn
Phân tử % trọng lượng ướt % trọng lượng khô số loại
(Tế bào E. coli 2.8x10-13g)
Nước 70 - 1
Tổng các đại phân tử 26 96 ~ 1500
Protein 15 60 ~ 1100
Polysaccharide 3 5 2
(peptidoglycan, glycogen)
Lipid 2 9 4
DNA 1 3 1
RNA 5 19 ~ 500
Tổng các monomer 3 3 ~ 350
Acid amin và tiền tố 0.5 0.5 ~ 100
Đường và tiền tố 1 2 ~ 50
Nucleotide và tiền tố 0.5 0.5 ~ 200
Các ion vô cơ 1 1 ~ 18
Tổng cộng 100% 100%
- Chất dinh dưỡng thiết yếu: bắt buộc phải có cho sự tăng trưởng VK
Chất dinh dưỡng có ích: nếu có thì được VK sử dụng nhưng không bắt
buộc phải có
Chất dinh dưỡng lượng lớn: C, N, P, S, K, Mg, Ca, Na, Fe
Chất dinh dưỡng vi lượng: Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, W, Se
- Chất dinh dưỡng lượng lớn
Carbon
* 50% chất khô tế bào
* Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp thụ của các nguồn C tùy thuộc
1. Thành phần và cấu tạo hóa học nguồn C, mức độ oxy hóa của các nguyên
tử carbon
2. Đặc điểm sinh lý của vi sinh vật
- Các hợp chất có phân tử thấp (đường): đồng hóa trực tiếp
- Các hợp chất hữu cơ cao phân tử (tinh bột, protein …)
cần enzym thủy phân
- Những hợp chất không tan trong nước (cellulose, lipit, parafin)
hấp phụ quanh bề mặt và phân giải dần dần
* Nguồn carbon
- Quang tổng hợp: CO2
- Khác: hydrat carbon (glucose, lactose, tinh bột), acid amin,
acid béo, acid hữu cơ, các base nitơ, hợp chất thơm
và vô số các hợp chất hữu cơ khác
- Phân loại VSV theo dinh dưỡng
.Ba loại nguồn năng lượng
Aùnh sáng Quang dưỡng (Phototroph)
Chất vô cơ Vô cơ dưỡng (Lithotroph)
Chất hữu cơ Dị dưỡng (Heterotroph)
.Hai loại nguồn carbon
Vô cơ (CO2) Tự dưỡng (Autotroph)
Hữu cơ Dị dưỡng (Heterotroph)
- Một số tập hợp từ
Năng Lượng Carbon
Quang tự dưỡng - Photoautotroph ánh sáng chất vô cơ
Quang dị dưỡng - Photoheterotroph ánh sáng chất hữu cơ
Hóa vô cơ tự dưỡng - Chemolithoautotroph vô cơ CO2
Hóa vô cơ dị dưỡng - Lithotrophic heterotroph vô cơ chất hữu cơ
Dị dưỡng - tự dưỡng C - Heterotroph C-autotroph hữu cơ CO2
Dị dưỡng - Heterotroph chất hữu cơ
- Nitơ
* Là thành phần chính của protein, acid nucleic
cũng có trong polysaccharide, peptidoglycan
Chiếm 12 - 15% chất khô của tế bào
* Giá trị dinh dưỡng tùy thuộc:
1. Đặc điểm sinh lý của vi sinh vật
2. Tỉ lệ C : N trong môi trường ảnh hưởng khả năng trao đổi chất, tích
tụ sản phẩm sinh tổng hợp và tạo thành các hệ enzym tiến hành các phản
ứng hóa sinh
* Nguồn N
- Vô cơ: amoni (NH3), nitrat (NO3- ), nitrit (NO2- )
N2: Cyanobacteria, Rhizobium, Azotobacter
- Hữu cơ: pepton, nước thịt, cao ngô, bột đậu tương v. v...
- Phospho
* Thành phần DNA và RNA, ATP, phospholipid …
* Nguồn P
- Vô cơ: muối phosphate, thường dùng KH2PO4
- Hữu cơ: acid nucleic, phospholipid. VSV có các enzym
phosphatase thủy phân ester phosphat h ữu c ơ, giải
phóng phosphat vô cơ tự do
Lưu huỳnh
* Có trong acid amin (cystein và methionin), một số vitamin
(thiamin, biotin, acid lipoic)
* Nguồn S
- Hữu cơ
- Vô cơ: muối sunfat (SO42-) hoặc sunfit (HS-)
Thường dùng MgSO4. 7H2O
- Kali: cần để hoạt hóa nhiều enzym / sinh tổng hợp protein Thường dùng
K2HPO4
Magie: làm ổn định các ribosom, có trong màng tế bào, acid nucleic và cũng
cần cho hoạt động của nhiều enzym, đặc biệt là enzym / vận chuyển phosphat.
Thường dùng MgSO4. 7H2O
Canxi: không phải là thiết yếu, có trong thành tế bào nội bào tử
Natri: cần cho một số vi sinh vật
Sắt: có trong nhiều enzym của tế bào - enzym hô hấp
- Chất dinh dưỡng vi lượng (nguyên tố vết)
Coban cần cho sự tạo vitamin B12
Kẽm có trong nhiều enzym (cacbonic anhydrase, ancol dehydrogenase, ADN
và ARN polymerase)
Cần cho nối các tiểu đơn vị protein trong sắp xếp các hình thể đặc
biệt cho hoạt động enzym
Molypden có trong một số enzym molybdoflavoprotein liên quan t ới việc
khử nitrat hấp thu, nitrogenase liên quan khử N2
Đồng có trong một số enzym liên quan đến hô hấp
Mangan làm hoạt hóa nhiều enzym, có trong một số superoxyt dismutase
Niken có trong các enzym hydrogenase có chức năng nhận hoặc phóng thích
H2
Tungsteng và selen được cần bởi các vi khuẩn có khả năng định dạng
chuyển hóa. Selen là thành phần của enzym dehydroganase
- 1.2. Yếu tố tăng trưởng (Growth Factors)
Là hợp chất hữu cơ, lượng rất nhỏ, cần thiết cho sự tăng trưởng của vi
khuẩn nhưng tế bào vi khuẩn không có khả năng tổng hợp được
Cơ chế
chất dinh dưỡng VSV sử dụng
X
chất cần acid amin,
purin, pirimidin,
X
enzyme
gene acid béo, đường,
vitamin vv...
Đột biến
=> đột biến gene --> thiếu enzyme
vi khuẩn khác nhau cần những yếu tố tăng trưởng khác nhau
- Yếu tố tăng trưởng
Các vitamin: B1 Biotin B6 B12
tham gia quá trình tạo năng lượng, xây dựng các đại phân tử
là coenzym
Các acid amin; 20 loại
thành phần của protein
Purin và pyrimidin
* Nguồn:
- Các nguyên liệu hữu cơ phức tạp như cao men, pepton
- Môi trường tổng hợp: các vitamin, aa,
purin và pyrimidin dạng base tự do hoặc nucleoside
- 1.3. Môi trường nuôi cấy vi khuẩn
Môi trường tổng hợp chứa tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết ở dạng
hóa học tinh khiết, do đó có thành phần hóa học xác định được dùng
trong một số nghiên cứu vi sinh vật
khó làm và đắt tiền
Môi trường tự nhiên (môi trường hỗn hợp) chứa các thành phần cần thiết
nhưng không xác định thành phần hóa học
các sản phẩm hữu cơ từ thực vật, động vật, nấm men, các muối
Thường dùng cao mạch nha, mô động vật sống, cao men,
cao thịt, casein, protein đậu nành…
- Môi trường cơ bản: đủ các chất dinh dưỡng cần thiết
thích hợp cho đa số vi khuẩn tăng trưởng
pepton và cao thịt / nước thịt, 0.5% NaCl
Dạng lỏng (canh thang)
Dạng đặc thêm 1 - 2% thạch, silicagel
Môi trường chuyên chở: rất ít chất dinh dưỡng, đủ để vi khuẩn sống
nhưng không phát triển
chỉ có muối đệm, để chuyên chở mẫu và bệnh phẩm
Phổ biến: Cary-blair
Môi trường phong phú: + máu, huyết thanh, dịch nấm men, aa
hoặc các hỗn hợp chất dinh dưỡng khác để sơ bộ phân lập và nuôi
cấy các vi khuẩn “kén ăn”
Thạch máu / Streptococci gây bệnh đau họng và sốt phát ban
Thạch chocolat để kích thích tăng trưởng của Neisseria
- Môi trường chọn lọc: + chất ngăn chặn sự tăng trưởng của hầu hết các loại vi
khuẩn trừ loại ta muốn khảo sát
chọn lọc ít: Eosin Methylene Blue agar (EMB)
đường / E. coli và các vi khuẩn Gram âm khác
eosin và xanh methylen ức chế các vi khuẩn Gram (+)
==> khóm E. coli có màu tím óng ánh kim loại
chọn lọc vừa: Salmonella và Shigella (SS)
muối mật, brilliant green >< vi khuẩn Gram (+) & E. coli
giúp Salmonella và Shigella mọc dễø
chọn lọc nhiều Bismuth sulfite agar (BSA)
- Môi trường phân biệt : + các tác nhân đặc biệt vào môi trường để thúc đẩy
hoặc ngăn chặn sự phát triển làm cho khóm vi khuẩn muốn cấy có hình
thức riêng biệt
Thạch MC: đỏ trung tính, tím tinh thể, lactose, muối mật
Các vi khuẩn lên men/ ko lactose ~ khuẩn lạc đỏ / ko màu
Môi trường xác định tính chất sinh hóa:
phát hiện hoạt tính enzym của vi khuẩn tinh khiết
MT urea - thử khả năng phân giải urê thành amoni và CO2
MT chứa một loại đường - thử khả năng lên men hydratcarbon
cho acid và khí
Môi trường mô sống chứa trứng đã thụ tinh (có phôi), mô nuôi cấy, động
vật và các môi trường khác có tế bào sống
phát hiện và nuôi cấy các vi khuẩn Rickettsia, Chlamidae
- 2. SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA VI kHUẨN
Gia tăng có thứ tự các thành phần cấu tạo của tế bào vi khuẩn dẫn
đến sự phân đôi vi khuẩn
. Sự gia tăng kích thước chỉ là sự tích tụ nước hay chất béo, chất
đường, không phải là sự tăng trưởng thật sự
==> Tăng trưởng ở vi khuẩn là sự gia tăng số lượng
Sự sinh sản của vi khuẩn là hậu quả của sự tăng trưởng
nguon tai.lieu . vn
