Bài giảng Vi sinh vật học đại cương - Chương 4: Quá trình sinh lý của vi sinh vật - Trịnh Ngọc Nam

QUÁ TRÌNH 
SINH LÝ CỦA VI SINH VẬT 
Chương IV 
I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG 
I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG 
 Nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật 
 Nitơ: nitơ hữu cơ, nitơ vô cơ 
 Carbon: chất hữu cơ, CO 2 
 Các chất khác: chất khóang, chất sinh trưởng. 
I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG 
 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 DƯỠNG 
 Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng 
 Khuếch tán bị động 
Maøng ngoaøi 
Maøng trong 
I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG 
 Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng 
 Khuyếch tán xúc tiến 
Maøng ngoaøi 
Maøng trong 
I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG 
 Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng 
 Chuyển vận nhóm 
Maøng ngoaøi 
Maøng trong 
S 
S 
S 
S 
S 
S 
Enzym-2 
Enzym-2 
Enzym-2 
Enzym-2 
S 
HPr 
- HPr 
P 
P 
S 
Enzym-1 
+ PEP 
I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG 
 Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng 
 Chuyển vận chủ động 
Maøng ngoaøi 
Maøng trong 
ATP 
ADP+P 
i 
I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG 
 Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng 
Thẩm thấu bị động 
Chuyển vận nhóm 
Khuyếch tán xúc tiến 
Chuyển vận chủ động 
Maøng ngoaøi 
Maøng trong 
Maøng ngoaøi 
Maøng trong 
S 
S 
S 
S 
S 
S 
Enzym-2 
Enzym-2 
Enzym-2 
Enzym-2 
S 
HPr 
- HPr 
P 
P 
S 
Enzym-1 
+ PEP 
Maøng ngoaøi 
Maøng trong 
Maøng ngoaøi 
Maøng trong 
ATP 
ADP+P 
i 
I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG 
 S ơ đồ trao đổi chất của vi sinh vật 
 TEÁ BAØO VI 
SINH VAÄT 
CAÙC SAÛN PHAÅM CUÛA QUAÙ TRÌNH TRAO ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG 
CAÙC 
 SAÛN PHAÅM 
DÒ HOÙA 
SÖÏ TAÊNG 
SINH KHOÁI 
CHAÁT DÖÏ TRÖÕ 
CAÙC CHAÁT 
DINH DÖÔÕNG 
Söï trao ñoåi 
naêng löôïng 
Söï dò hoùa 
Taùi 
toång 
hôïp 
Trao ñoåi 
xaây döïng 
Söï dinh 
döôõng 
II. QUÁ TRÌNH HÔ HẤP 
 Hô hấp yếm khí 
 Hô hấp hiếu khí 
 Vi sinh vật 
 Yếm khí 
 Yếm khí tùy tiện 
 Hiếu khí 
 Vi hiếu khí 
Clostridium 
Bacillus 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố vật lý 
 Nhiệt độ 
 Sự sinh trưởng 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố vật lý 
 Nhiệt độ 
Nhóm vi sinh vật 
Thường gặp 
t o min 
t o opt 
t o max 
Vi sinh vật ưa lạnh 
(psychrophyle) 
Vi sinh vật sống ở các biển phía bắc, đất bắc cực 
0 o C 
5 –10 o C 
20 –30 o C 
Vi sinh vật ưa ấm 
( mesophyle) 
Đại đa số các loại vi khuẩn, nấm ở mọi nơi 
3 o C 
20 –35 o C 
45 –50 o C 
Vi sinh vật ưa nóng 
(thermophyle) 
Thường gặp trong các suối nước nóng 
0 o C 
50 –60 o C 
80 o C 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố vật lý 
 Nhiệt độ 
o C 
o F 
Tác động đến vi sinh vật 
121 
250 
Nhiệt hơi nước tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và bào tử trong vòng 15 – 20 phút 
116 
240 
Nhiệt hơi nước tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và bào tử trong vòng 30 – 40 phút 
110 
230 
Nhiệt hơi nước tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và bào tử trong vòng 60 – 80 phút 
100 
212 
Nhiệt độ sôi của nước có khả năng tiêu diệt tế bào dinh dưỡng nhưng không tiêu diệt được bào tử 
82 – 93 
179 – 200 
Tế bào đang phát triển của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc bị tiêu diệt hoàn toàn 
62 – 82 
151 – 180 
Các vi sinh vật ưa nhiệt vẫn phát triển được 
60 – 77 
140 – 171 
Pasteur hóa, tiêu diệt phần lớn vi sinh vật gây bệnh trong sữa, nước quả, trừ bào tử của chúng 
16 – 38 
61 – 100 
Các loài nấm men, nấm sợi, vi khuẩn phát triển mạnh 
10 – 16 
50 – 61 
Các loài ưa lạnh phát triển mạnh 
0 
32 
Các loài vi sinh vật ngừng phát triển 
– 18 
0 
Vi khuẩn ở trạng thái chết 
– 251 
– 420 
Rất nhiều loài vi sinh vật không bị chết trong hydrogen lỏng 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố vật lý 
 Tia bức xạ 
Lọai bức xạ 
Bước sóng 
Tác dụng 
Tia tử ngọai 
136 – 3200A o 
- Vi sinh vật chết hoặc đột biến 
Tia bức xạ ion hóa (X, R) 
136 – 1000A o 
- Vi sinh vật chết hoặc đột biến 
Tia diệt khuẩn 
2000 – 2950A o 
- Diệt khuẩn phòng bảo quản 
Anh sáng ban ngày 
4000 – 8000A o 
Là năng lượng của VSV có màu 
Tiêu diệt 1 phần VSV không màu 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố vật lý 
 Áp suất thẩm thấu 
 Ưa mặn: Halococcus morrhueae , Staphylococcus ,.. 
 Không ưa mặn: Enterobacteria , Pseudomonas ,.. 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố vật lý 
 Độ ẩm 
STT 
Nhóm vi sinh vật 
A w min 
1 
Phần lớn vi khuẩn G - 
0,97 
2 
Phần lớn vi khuẩn G + 
0,90 
3 
Phần lớn nấm men 
0,88 
4 
Phần lớn nấm sợi 
0,80 
5 
Vikhuẩn ưa mặn 
0,75 
6 
Một số nấm sợi khác 
0,60 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố hóa học 
 pH 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố hóa học 
 pH 
pH 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
Vi sinh vật thực phẩm 
Nấm mốc 
Nấm men 
Vi khuẩn lactic 
Staphyloccocus aureus 
Acetobacer sp. 
E. Coli 
Clostridium botulinum 
Bacillus cereus 
Vibrio sp. 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố hóa học 
 Chất độc và chất diệt khuẩn 
 Ester, alcol, dd NaOH yếu. 
 Muối kim loại nặng, Zn, acid, formalin 
 HNO 3 , Cl 2 , KMnO 4 , 
 Glycerin, đường, muối (tăng nồng độ) 
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT 
 Yếu tố sinh học 
 Hiện tượng cộng sinh : 	khi hai sinh vật cùng chung sống hòa bình, 	sinh vật này hữu ích cho sinh vật kia lại. 
 Hiện tượng đối kháng (hoại sinh) : 	khi hai sinh vật tiêu diệt lẫn nhau. 
 Hiện tượng ký sinh : 	sinh vật này sống dựa vào sinh vật kia, hút chất dinh dưỡng của sinh vật kia để nuôi sống mình 
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG 
 Sức nóng khô 
+ Tủ sấy: 	160 0 trong 2h, 	180 0 C trong 30 phút 
+ Đốt qua lửa 
 Sức nóng ướt 
+ Đun sôi trong nước 
+ Phương pháp Pasteur 
+ Phương pháp Tyndal 
+ Hơi nước bảo hòa 
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG 
 Sức nóng ướt 
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG 
 Sức nóng khô 
III. CÁC PHƯƠNG 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 PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG 
 Phương pháp lọc 
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG 
 Chất hóa học 
+ dd Br 1%, HgCl 2 0,1%, cồn, AgNO 3 0,05%,..: đ/v hạt 
+ Phenol: 	sát trùng dụng cụ bị nhiễm bẩn. 	Hoạt tính tăng khi có mặt muối. 	Không tác dụng lên bào tử. 
+ Ancohol: 	etanol: sát trùng ngoài da. 	Không tác dụng với bào tử. 	Tác dụng tăng theo trọng lượng phân tử. 
+ Iod: 	diệt tất cả các loài vi khuẩn và bào tử. 	Sát trùng da, tẩy uế nước và không khí. 
+ Bạc: 	diệt khuẩn mạnh 
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG 
 Chất hóa học 
TT 
Loaïi 
Ví duï 
Noàng ñoä (%) 
Vi khuaån 
Baøo töû vi khuaån 
Naám baäc cao 
Virut 
1 
Alcol 
 Etylic 
70 
+ 
- 
+ 
+ 
Izopropylic 
70 - 90 
+ 
- 
+ 
- 
2 
Aldehyde 
Formaldehyde 
1 - 8 
+ 
+ 
+ 
+ 
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG 
Stt 
Hóa chất 
Max 
VSV bị tác đ ộng 
Thực phẩm 
1 
Acid benzoic, các benzoat 
0,1% 
Nấm men, nấm mốc 
Margarine, đ ồ chua, n ư ớc quả 
2 
Acid sorbic, các sorbat 
0,2% 
Nấm mốc 
Phomai, siro, bánh ngọt, trứng 
3 
Acid propionic, các propionat 
0,32% 
Nấm mốc 
Bánh mì, bánh ngọt, một số loại phomai 
4 
Parabens 
0,1% 
Nấm men, mốc 
N ư ớc quả, đ ồ chua, bánh 
5 
SO 2 , sulfit 
200–300ppm 
Các loại VSV 
Mật rỉ, trái cây sấy, môi tr ư ờng 
6 
Etylen, propylen oxid 
700ppm 
Nấm men, nấm mốc 
Các loại hạt 
7 
Nisin 
1% 
Vi khuẩn lactic, Clostridium 
Thịt 
8 
Natri nitrit 
120ppm 
Clostridium, nấm mốc 
Thịt 
9 
Format ethyl 
15–200 ppm 
Nấm men, mốc 
Trái cây sấy, hạt 
IV. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ DI TRUYỀN 
NHÂN ĐÔI GEN 
ADN 
ARN 
tt 
Polypeptide 
Sao mã 
Giải mã 
Transcription 
Translation 
IV. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ DI TRUYỀN 
ĐỘT BIẾN 
Đọan gen gốc 
Đột biến điểm 
Đột biến đọan 
V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN 
Colony forming units 
colony 
V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN 
Sinh trưởng trong môi trường nuôi cấy tĩnh 
Time 
lag 
log 
Cân bằng động 
Tử vong 
Sinh khối VSV 
V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN 
Sinh trưởng kép 
Time 
lag 
log 
Cân bằng động 
Tử vong 
lag 
log 
Sinh khối VSV 
V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN 
Sinh trưởng liên tục 
Time 
Sinh khối VSV 
V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN 
Sinh trưởng liên tục: Hệ thống Chemostat 
V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN 
Sinh trưởng liên tục: Hệ thống Bioreactor