Bài giảng Vi sinh: Dinh dưỡng-Tăng trưởng của vi khuẩn - Nguyễn Thị Ngọc Yến

3/3/2016
1
GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến
2
• Nắm được các nhu cầu dinh dưỡng và yếu tố tăng
trưởng của vi khuẩn
• Trình bày được biểu đồ tăng trưởng ở vi khuẩn
• Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tăng trưởng
• Kiểm soát sự tăng trưởng của vi khuẩn
3
Để tăng trưởng, vi khuẩn cần được cung cấp đầy đủ
năng lượng, vật liệu xây dựng tb và điều kiện môi
trường thích hợp:
• Chất dinh dưỡng
 Chất “thiết yếu” và chất “có ích”
 Chất đa lượng và chất vi lượng
 Yếu tố tăng trưởng
• pH
• ASTT
• Thông khí
4
1. Carbon
• ½ chất khô tb Ý nghĩa hàng đầu trong sự sống VSV
• Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp phụ tùy thuộc:
• Thành phần và cấu tạo hóa học nguồn C: mức độ
oxy hóa của nguyên tử C
• Đặc điểm sinh lý VSV: VSV đồng hóa trực tiếp chất
phân tử thấp, thủy phân chất cao phân tử
• CO2: nguồn C duy nhất của VSV quang tổng hợp
Phân loại VSV theo nguồn năng lượng và carbon:
Vi sinh vật
Nguồn C: CO2
Tự dưỡng
Nguồn C: hữu cơ
Dị dưỡng
NL: Ánh sáng
Quang tự 
dưỡng
NL: Chất vô 
cơ
Hóa tự 
dưỡng
NL: Ánh sáng
Quang dị 
dưỡng
NL: Chất hữu 
cơ
Hóa dị 
dưỡng
6
2. Nitơ
• Nhu cầu thứ 2 trong tb
• Cấu tạo protein, acid nucleic, peptidoglycan
• VSV sử dụng N không chỉ phụ thuộc nguồn N, còn tùy tỉ
lệ C:N trong môi trường
• Nguồn N ở 2 dạng: vô cơ (muối nitrat, nitrit), hữu cơ
(pepton, nước thịt,); N không khí: VSV cố định đạm
3. Phospho
• Tổng hợp ADN, ARN, ATP, phospholipid
• Nguồn P vô cơ dễ sử dụng (KH2PO4), hữu cơ: phức tạp,
cần enzym thủy phân thành P tự do, đắt tiền
3/3/2016
2
7
4. Lưu huỳnh
Cấu tạo aa và vitamin. Thường dùng MgSO4.7H2O
5. Kali
Cấu tạo enzym tổng hợp protein, thường dùng KH2PO4
6. Magie
Ổn định ribosom, cần cho hoạt động các enzym, thường
dùng MgSO4.7H2O
7. Canxi
Không thiết yếu, ổn định nhiệt nội bào tử, dùng CaCl2
8. Natri: dùng NaCl
9. Sắt: cần cho enzym hô hấp, dùng FeCl3, FeSO4
8
Cần với lượng nhỏ nhưng không thể thiếu đ/v VSV
• Coban: cấu tạo vitB12
• Kẽm
• Đồng
• Mangan
• Niken
• Tungsteng, selen
9
• Là chất cần với lượng rất nhỏ, thiết yếu cho sự tăng
trưởng của VK nhưng tb không tự tổng hợp được
• Thường cung cấp dưới dạng
• Vitamin: chức năng coenzym
• Aa: cấu tạo protein
• Purin và pyrimidin: tổng hợp acid nucleic
• Nếu dùng nguyên liệu hữu cơ (pepton, cao men) thì
đa số YTTT đã có sẵn, không cần bổ sung thêm
10
Dựa vào thành phần, chia thành
• MT tổng hợp: TPHH xác định
• MT tự nhiên: TPHH không xác định*
Dựa vào bản chất MT
• Lỏng: canh thang
• Rắn: thạch
• Bán rắn
Dựa vào mục đích sử dụng, chia thành
• MT cơ bản: đầy đủ cdd cho đa số VK tăng trưởng
• MT chuyên chở: rất ít cdd VK sống mà ko phát triển*
11
• MT phong phú: MT cơ bản bổ sung thêm máu, dịch nấm
men,..để VK “kén ăn” phát triển*
• MT phân biệt: có đặc tính giúp khuẩn lạc VK cần khảo
sát có hình thức riêng biệt, dễ quan sát*
• MT chọn lọc: ngăn chặn hầu hết VK trừ VK khảo sát*
• MT xác định tính chất sinh hóa: phát hiện hoạt tính
enzym của VK thuần chủng*
12
Một số định nghĩa
• Sự tăng trưởng tb*: gia tăng số lượng tb/ sinh khối tb
• Tốc độ tăng trưởng: sự thay đổi số tb/ sinh khối tb
trong 1 đơn vị thời gian
• Thời gian thế hệ: thời gian để số tế bào nhân đôi
• Tăng trưởng lũy thừa: sự tăng trưởng có số tế bào tăng
gấp đôi ở mỗi giai đoạn đường biểu diễn logarit 10 là
đường thẳng*
3/3/2016
3
13
Tính thời gian thế hệ trong tăng trưởng lũy thừa*
N = No.2
n
logN = logNo + nlog2
n = logN - logNo
log2
n = logN - logNo
0.301
n = 3.3.logN/No
G = t/n = t 
3.3.logN/No
-P: Số tb cuối cùng
-Po: Số tb ban đầu
-t: Thgian tăng trưởng lũy thừa
-n: Số thế hệ trong gđ lũy thừa
-G: Thời gian thế hệ
14
Nuôi cấy VK trong môi trường lỏng, bình kín thì Đường
cong tăng trưởng* như hình:
15
1. Pha tiềm ẩn
• VK thích ứng dần với MT mới, tích lũy cdd cho gđ phân
chia; dân số không tăng
• Cấy VK đang tăng trưởng lũy thừa vào cùng loại MT,
trong cùng đk nuôi cấy bỏ qua pha tiềm ẩn
2. Pha lũy thừa
• Số lượng tb tăng theo cấp số nhân đến khi cạn kiệt cdd
thiết yếu/MT hoặc sản phẩm thải đạt đủ mức kiềm chế
• Tb có trạng thái khỏe mạnh nhất lý tưởng để nghiên
cứu về enzym hoặc các thành phần khác
16
3. Pha ổn định
• Số tb sinh ra = số tb chết đi
4. Pha suy thoái
• Số tb chết đi > số tb sinh mới
• Sau khi đa số tb chết, tỷ suất chết giảm mạnh: một ít tb
tiếp tục sống sót 1 thời gian dài nhờ cdd từ tb chết thải
ra MT
17
Xác định toàn phần vi khuẩn
 Đếm tổng số tế bào bằng buồng đếm*
 Đo trọng lượng tế bào*
 Đo độ đục*
 Nhược:
(1) Không phân biệt sống – chết
(2) Không chính xác, nhất là mật độ tb thấp
Xác định vk sống
 Đếm sống bằng pp trải đĩa*
 Xác định sản phẩm của vk
 Nhiệt độ
 pH
 Áp suất thẩm thấu
 Oxy
3/3/2016
4
19
Nhiệt độ
Tốc độ 
tăng 
trưởng
Các PƯ 
enzym tăng
Nhiệt độ tối ưu
NĐ tối thiểu
Màng bị tạo gel, quá
trình vận chuyển chậm,
tăng trưởng ko diễn ra
NĐ tối đa
Protein biến tính, màng
tb bị phá hỏng, ly giải
Các PƯ enzym 
cao nhất
20
•Nhóm ưa lạnh: To~15oC, Tmax~20
oC
•Nhóm trung bình
•Nhóm ưa nhiệt: To~45oC
•Nhóm ưa nhiệt cao: To~80oC
21
2 5 9 11
VSV ưa trung tính
VSV ưa acid
(H. pylori)
VSV ưa kiềm
V. cholerae, Bacillus
22
Phân loại VSV theo nhu cầu oxy
Nhóm Mối liên hệ với oxy
Hiếu khí
Bắt buộc Cần
Tùy ý Không cần nhưng tăng trưởng tốt hơn nếu có oxy
Vi hiếu khí Cần nhưng mới mức thấp hơn trong không khí
Kỵ khí
Bắt buộc Có hại hoặc chết
Chịu đc kk Không cần và tăng trưởng tốt hơn nếu không có oxy
23
Sản phẩm của hô hấp là các dạng độc tính cao của oxy
như: superoxid (O2-), hydroxyl (OH*), H2O2 có khả năng
oxy hóa các chất hữu cơ/ tb VSV có enzym phân hủy
oxy độc: catalase, peroxidase, superoxid dismutase*
Ý nghĩa trong nuôi cấy VSV*
• VSV hiếu khí: lắc, khuấy, sục khí tiệt trùng vào MT
• VSV kỵ khí: khử oxy trong MT như thioglycolat, cho khí
tiêu oxy vào bình
24
 Môi trường hoạt tính nước thấp: VSV lấy nước bằng
cách tăng nồng độ chất tan nội bào
3/3/2016
5
25
Một số khái niệm
 Sự vô trùng (Sterility) / Sự vô khuẩn (Aseptic)
 Tiệt trùng (Sterilisation) / Sát trùng (Antiseptic) / Tẩy
trùng (Disinfection)
 Chất kìm khuẩn (Bacteriostatic agent) / Chất diệt khuẩn
(Bacteriocidal agent)
 Sự nhiễm trùng (Contamination)
 Vệ sinh (Sanitation)
26
 Nhiệt ẩm có áp suất*: 121oC, 1.1 kg/cm2. Dùng cho sản
phẩm y tế, dụng cụ, MT nuôi cấy
 Nhiệt ẩm không áp suất: 62.8oC/30ph hoặc 71.7oC/15ph
(PP Pasteur)*
 Nhiệt khô: 180oC/2h. Thủy tinh, bột, dầu (lò sấy)
 Tia tử ngoại: không khí, bề mặt
 Tia phóng xạ: chỉ khâu, đồ nhựa dùng 1 lần*
 Lọc*: dung dịch (màng cellulose 0.45, 0.22μm) hoặc
không khí (lọc HEPA)
27
 Dung môi hữu cơ
 Kim loại nặng
 Phenol và dẫn xuất
 Halogen
 Chất tẩy
 Chất tác động bề mặt
28
Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tẩy trùng
 Thời gian
 Nhiệt độ
 pH
 Loại VSV
 Nồng độ chất tẩy trùng
 Môi trường xung quanh
29
 Tác nhân chọn lọc trên VSV, ít ảnh hưởng đến tb chủ
 Kháng sinh: chất nguồn gốc tự nhiên/ tổng hợp, tác
động tại chỗ/ hệ thống, hiệu quả kìm khuẩn/ diệt khuẩn
Đích tác động của 
kháng sinh
Kháng sinh
Ức chế tổng hợp thành 
tế bào
β-lactam (penicillin, cephalosporin)
Ức chế tổng hợp màng 
tế bào
Polymycin
Kháng nấm (Amphotericin B, Nystatin)
Ức chế tổng hợp acid 
nucleic
Quinolon, Rifampicin
5-nitroimidazol
Ức chế tổng hợp 
protein
Aminoglycosid, Tetracyclin, Spectinomycin
Chloramphenicol, Erythromycin
GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến
3/3/2016
6
31
Sự trao đổi chất nhằm cung cấp:
 Vật liệu để xây dựng cơ thể
 Năng lượng ở dạng thích hợp cho tb. Quan trọng nhất là
NL ở dạng ATP, xem như “tiền tệ năng lượng” cho các
PƯ trao đổi NL của tb
Đường phân CT Krebs
Chuỗi chuyền 
điện tử
O2
H2O
MT có oxy
C
a
rb
o
h
y
d
ra
t
NO3
N2
SO4
H2S
CHC
MT ko có oxy
MT ko có oxy
Hô hấp 
hiếu khí
(OXH hoàn 
toàn)
Hô hấp 
kỵ khí
Lên men
(OXH không 
hoàn toàn)
Hỗn hợp acid
Hỗn hợp acetoin