tài liệu VI SINH vật

Lý thuyết Sinh trởng và phát triển
của quần thể vi sinh vật
I- chuyển hoá vật chất và năng lợng
1- Nhân tố sinh trng:
- Vi sinh vật nguyên dỡng: là VSV có thể tổng hợp đợc các nhân tố sinh trởng.
- Vi sinh vật khuyết dỡng: là VSV không tổng hợp đợc các nhân tố sinh trởng.
2- Điền những nhóm vsv đại diện vào bảng.
Kiểu hô hấp
Chất nhận electron
Sản phẩm
Ví dụ nhóm VSV
hay lên men
khử
Hiếu khí
O2
H2O
Nấm, động vật nguyên
sinh, VK hiếu khí
NO3
NO2 , N2O,
VK đờng ruột:
N2
Pseudomonas, Baccillus
Kị khí
SO42H2S
VSV khử lu huỳnh
CO2
CH4
VSV sinh metan
Lên men
Chất hữu cơ, nh:

- Êtanol
Nấm men rợu, VK lactic
Axetandehit,
- Axit lactic
Axit piruvic
3- Tế bào VK sử dụng năng lợng chủ yếu vào các hoạt động:
- Tổng hợp ATP, rồi sử dụng tổng hợp các chất.
- Vận chuyển các chất.
- Quay tiêm mao, chuyển động.
II- sinh trởng của VSV
1. Kh¸i niƯm sinh trëng
a. Sù sinh trëng ë vi sinh vật
Sự sinh trởng của quần thể vi sinh vật đợc hiểu là sự tăng số lợng tế bào trong quần
thể.
b. Thêi gian thÕ hƯ
- Lµ thêi gian tõ khi xt hiện 1 tế bào đến khi tế bào phân chia hoặc số tế bào trong
quần thể tăng gấp đôi (kí hiƯu lµ g). VÝ dơ: E.coli lµ 20phót tÕ bµo phân chia 1lần
- Số tế bào trong bình sau n lần phân chia từ N 0 tế bào ban đầu là trong một thời gian
xác định (t): Nt = N0*2n
- Tốc độ sinh trởng riêng ( ) là số lần phân chia (n) trong 1 đơn vị thời gian (1h) của 1
n
chủng vi khuẩn ở điều kiện nuôi cấy xác định:
t
2. Sự sinh trởng của quần thể VSV
a. Nuôi cấy không liên tục
- Môi trờng nuôi cấy không đợc bổ sung các chất dinh dỡng và không lấy đi các sản
phẩm trao đổi chất.
- Trải qua 4 pha:
* Pha tiềm phát (pha lag)
- Đặc điểm: Số lợng tế bào không tăng

- Nguyên nhân: do vi khuẩn thích ứng với môi trờng, tổng hợp ADN, enzim chuẩn bị cho
sự phân bào
* Pha luỹ thừa (pha log)
- Đặc điểm: Vi khuẩn bắt đầu phân chia, số lợng tế bào tăng theo luỹ thừa. Vi khuẩn
sinh trởng với tốc độ lớn nhất và không đổi
- Nguyên nhân: Do vi khẩn đà thích nghi với môi trờng, thức ăn nhiều mà không có đối
thủ cạnh tranh
* Pha cân bằng
- Đặc điểm: + Số lợng đạt mức cực đại, không đổi theo thêi gian:


+ Một số tế bào bị phân huỷ
+ Một số khác có chất dinh dỡng lại phân chia. Số tế bào mới sinh ra bằng số tế bào bị
phân huỷ
- Nguyên nhân: chất dinh dỡng bắt đầu cạn kiệt, nồng độ ôxi giảm, các chất độc tích
luỹ, pH thay đổi
* Pha suy vong
- Đặc điểm: Số tế bào trong quần thể vi khuẩn giảm dần, số tế bào bị phân huỷ
nhiều
- Nguyên nhân: + Chất dinh dỡng bị cạn kiệt
+ Chất độc hại đợc tích luỹ nhiều
b. Nuôi cấy liên tục
- Nguyên tắc:
+ Bổ sung liên tục các chất dinh dỡng vào và lấy ra lợng tơng đơng
dịch nuôi cấy
+ Điều kiện môi trờng nuôi cấy ổn định
- Mục đích: tránh hiện tợng suy vong của quần thể
- Đặc ®iĨm: Qn thĨ vi khn sinh trëng ë pha l thừa trong thời gian dài, tơng đối
ổn định
- ứng dụng: Sản xuất sinh khối để thu nhận Protein đơn bào, các axit amin, các kháng

sinh, hoocmon,
III- sinh sản của VSV.
- Các hình thức sinh sản của vi khuẩn: ngoại bào tử, bào tử đốt.
- Hình thức sinh sản của nấm: bào tử vô tính có thể là bào tử kín hoặc bào tử trần đợc
hình thành từ nguyên phân, bào tử hữu tính đợc hình thành qua quá trình giảm
phân.
- ứng dụng: nhờ sinh sản nhanh có thể dùng tạo prôtêin đơn bào, enzim
IV- Các biện pháP kiểm soát sự sinh trởng của VSV.
- Các chất hữu cơ nh đờng cã thĨ lµ ngn dinh dìng cho VK, nhng nÕu nồng độ cao
quá sẽ gây co nguyên sinh ở tế bào, muối ăn cũng có tác dụng tơng tự
- Dùng nhiệt cao, tia tử ngoại để thanh trùng, dùng pH và độ ẩm để kiểm soát hoạt
động của VSV
V- Virut:
-Virut nằm ranh giới giữa cơ thể sống và vật không sống vì chúng có đặc điểm thuộc
cả 2 loại này:
+Đặc điểm vô sinh: kích thớc nhỏ bé chỉ quan sát đợc dới kính hiển vi điện tử, không
có cấu tạo tế bào, không có trao đổi chất riêng, không có cảm ứng
+Đặc điểm của cơ thể sống: có tính di truyền đặc trng, một số virut có hệ enzim
riêng, nhân lên trong cơ thể vật chủ phát triển
-Miễn dịch thể dịch: cơ thể hình thành kháng thể, để phản ứng vớ kháng nguyên , đẻ
trung hoà kháng nguyên.
- Miễn dịch tế bào: miễn dịch có sự tham gia của các tế bào đại thực bào, bạch cầu
trung tính, các tế bào T độc tiết ra chất độc để tiêu diệt kháng nguyên.
- Virut viêm gan B truyền chủ yếu qua đờng máu, nớc bọt, đờng sinh dục.
-Trong sữa mẹ có kháng thể, lizozim.
- Trẻ và ngời già dễ mấn cảm với các bệnh nhiễm trùng vì hệ thống miễn dịch của họ
yếu, hoặc ít hoặc không hoạt động nữa.
III. Các công thức có liên quan
- Tính số lợng TB tạo thµnh sau thêi gian t tõ N0 tÕ bµo ban đầu: Nt = N0.2n
Trong đó: - N0 số tế bào ban đầu

- Nt số tế bào ở thời điểm t
- n lµ sè thÕ hƯ


- TÝnh thêi gian thÕ hƯ: g 
gian nu«i cÊy

t
n

; trong đó: g là thời gian 1 thế hệ; t là tổng thời

- Tính hằng số tốc độ sinh trởng riêng (tốc độ phân chia) của quần thể: v =

t
g

bài tập vận dụng
Câu 1: Từ một tế bào vi khuẩn gây dịch tả Vibirio chlerae ban đầu, sau 8 giờ tạo đợc
65536 tế bào. Hỏi thời gian một lứa của tế bào vi khuẩn gây bệnh tả là bao lâu ?
Câu 2: Có 5 vi khuẩn hình cầu, cứ 20 phút nhân đôi một lần (nuôi cấy trong môi tr ờng tối u). Xác định số vi khuẩn trên trong quần thể sau 4 giờ nuôi cấy
Câu 3: Có một sè tÕ bµo vi khuÈn sinh trëng trong 5 giê thu đợc 6144 vi khuẩn, biết
nuôi trong môi trờng tối u thì sau 30 phút cho một thế hệ. Xác định số tế bào vi
khuẩn ban đầu
Câu 4: Khi nuôi cấy một loài vi khuẩn trong môi trờng có thạch ngời ta đếm đợc 32000
tế bào. HÃy xác định số tế bào ban đầu. Biết rằng loài vi khuẩn đó cø 30 phót cho ra
mét thÕ hƯ vµ thêi gian nuôi là 3 giờ trong điều kiện thích hợp.
Câu 5: Một loài vi khuẩn sinh sản bằng hình thức phân ®«i, sau 30 phót cho mét thÕ
hƯ. Nu«i cÊy 5 tế bào ban đầu sau một số thế hệ thu đợc tổng số vi khuẩn trong
quần thể là 640. Xác định số thế hệ và thời gian nuôi cấy của quần thể trên

Câu 6: Một loài vi khuẩn sinh sản bằng hình thức phân đôi, sau 30 phút cho một thế
hệ. Khi nuôi cấy các vi khuẩn trong bình ngời ta thấy sau khoảng thời gian 5 giờ thì số
lợng tế bào đầy bình. Hỏi sau khoảng thời gian bao nhiêu thì
a. Đợc một nửa bình
b. Đợc một phần tám bình
Câu 7: Một vi khuẩn hình cầu có khối lợng khoảng 5.10-13g, cứ 20 phút nhân đôi 1 lần.
Giả sử nó đợc nuôi trong các điều kiện sinh trởng hoàn toàn tối u. HÃy tính xem khoảng
thời gian là bao lâu khối lợng do TB vi khuẩn này sinh ra sẽ đạt tới khối lợng của trái đất
là 6.1027 gram ( lấy log2 = 0,3)
Câu 8: Ngời ta nuôi 2 chđng virut trong m«i trêng cã 5 ml. Chđng 1 cã 106 tÕ bµo,
chđng 2 cã 2.102 tÕ bµo.
a. Sè lợng TB của mỗi chủng trong 1 ml dung dịch tại thời điểm t = 0 giờ?
b. Sau 6 giờ, ë chñng 1 cã 8.10 8 TB, ë chñng 2 cã 10 6 tÕ bµo. Thêi gian 1 thÕ hƯ của mỗi
chủng trên là bao nhiêu?
Câu 9: Vi khuẩn tả, nuôi cấy trong phòng thí nghiệm ngời ta thấy cứ 30 phút tế bào lại
phân đôi một lần. Nếu số lợng tế bào ban đầu là 105 thì sau 2 giờ số lợng tế bào trong
quần thể là bao nhiêu? Tính hằng số tốc độ phân chia của vi khuẩn tả
Câu 10: Khi nuôi cấy vi khuẩn E. Coli trong môi trờng nuôi cấy không liên tục bắt đầu
từ 1200 tế bào với pha tiềm phát kéo dài 1 giờ, thời gian thế hệ là 30 phút. HÃy tính số
lợng tế bào đợc tạo thành sau 55 phút, 5 giờ (trong trờng hợp tất cả các tế bào đều
phân chia và trờng hợp 1/4 số tế bào ban đầu bị chết).
Câu 11: Ngời ta đà đếm đợc số lợng tế bào vi khuẩn lao nuôi cấy ở nhiệt độ 37 0C sau
2 giờ nuôi cấy là 2,31.106 TB/cm3, sau 4 giờ nuôi cấy là 4,47.107 TB/cm3.
a. HÃy tính tốc độ sinh trởng riêng của quần thể (v).
b. Tính thời gian một thế hệ (g) của chủng vi khuẩn trên.
Câu 12 : Nuôi vi khuẩn E.coli trong môi trờng có cơ chất là glucozơ cho đến khi đang
ở pha log, đem cấy chúng sang các môi trờng sau :
- Môi trờng 1 : cơ chất là glucozơ
- Môi trờng 2 : cơ chất là mantozơ
- Môi trờng 3 : cơ chất là glucozơ + mantozơ

Các môi trờng đều là hệ thống kín. HÃy vẽ và giải thích đờng cong sinh trởng cđa
E.coli trong 3 MT trªn.


Câu 13 : Nuôi cấy 104 TBVK E.coli trong bình nuôi cấy không liên tục có chứa 2 loại
nguồn cacbon là glucozơ và sorbiton. Cho biết :
- Pha tiềm phát 1 diÔn ra trong 1 giê
- Pha pha luü thõa 1 diƠn ra trong 2 giê vµ cã g1 = 15 phót
- Pha tiỊm ph¸t 2 diƠn ra trong 1 giê
- Pha lịy thõa 2 diƠn ra trong 2 giê và sau 6,5 giờ nuôi cấy số lợng TBVK trong bình là
1639.105 TB.
- Sau 9 giờ nuôi cấy quần thể suy vong.
a. Vẽ đồ thị sinh trởng của quần thể sau 10 giờ nuôi cấy.
b. Xác định số lợng TBVK trong bình sau 4 giờ nuôi cấy
c. Tính g ở pha luü thõa thø 2
d. NÕu biÕt 1TBVK cã khèi lợng 5.10-10 g/TB thì tổng khối lợng của các TBVK trong bình
nuôi cấy sau 5 giờ là bao nhiêu ?
Câu 14 : a) Trong m«i trêng nu«i cÊy vi sinh vật không liên tục, tùy vào mục đích nuôi
cấy mà ngêi ta cã thĨ dõng ë ci pha lịy thõa, cuối pha cân bằng hoặc cuối pha suy
vong. Đó là những mục đích gì ? Giải thích ?
b) Cho biết nguyên nhân và vẽ đồ thị của sinh trởng kép, sinh trëng thªm ë vi
sinh vËt ?
Câu 15: Ni cấy một chủng vi khuẩn trong điều kiện môi trường nhân tạo. Khi bắt đầu nuôi cấy thấy nồng độ
vi khuẩn là N0 = 102 vi khuẩn/ml, pha cân bằng đạt sau 7giờ và vào lúc ấy môi trường chứa N = 10 6 vi
khuẩn/ml. Trong điều kiện nuôi cấy này độ dài thế hệ của chủng vi khuẩn là 30 phút.
a. Hỏi thời gian pha lag kéo dài bao nhiêu?
b. Cho biết mơi trường ni cấy có 5ml dung dịch, khối lượng mỗi tế bào vi khuẩn là 9,5 . 10 -13g. Tính
khối lượng của cả quần thể khi đạt trạng thái cân bằng.