Chương II. Sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật potx

PHẦN 3: SINH HỌC VI SINH VẬT
Chương II. Sinh trưởng và sinh
sản của vi sinh vật


SGK chuẩn

Bài 26. Sinh trưởng
của VSV

Bài 27. Sinh sản
của VSV.

Bài 28. Các yếu tố
ảnh hưởng đến sự
sinh trưởng

SGK nâng cao

Bài 38. Sinh trưởng của
VSV

Bài 39. Sinh sản của
VSV

Bài 40. Ảnh hưởng của
các yếu tố hóa học…

Bài 41. Ảnh hưởng của
các yếu tố vật lý….

`
1.Các khái niệm và các thông số sinh trưởng

Ở SV có kích thước lớn, sự sinh trưởng là sự tăng
có thứ tự thành phần cấu tạo tế bào.

Trong vi sinh học, sự sinh trưởng được hiểu là sự
tăng số lượng TB của quần thể.

Thời gian thế hệ (kí hiệu là g) là thời gian cần cho
một tế bào phân chia hay quần thể nhân đôi về mặt
số lượng cá thể
Thời gian thế hệ thay đổi nhiều ở các quần thể
khác nhau và các điều kiện khác nhau.

g = 1/n

Trong điều kiện tối ưu, E. coli có g = 20 put;
nấm men 1 -2h; nấm mốc 4 -12h; VK lao 12h


Nếu cấy 1VK vào MT thì số lượng TB sẽ tăng
1-> 2 -> 4 -> 8 ->16 ->32 -> 64 ->…

Sự phân chia TB theo cấp số nhân
1-> 2
1
->2
2

->2
3
-> 2
4
->2
5
-> 2
6
2
n

n: số lần phân chia TB

Nếu cấysố lượng VK ban đầu là N
o
thì sau một
thời gian nuôi, tổng số TB đạt là:
N = N
0
.2
n


Tốc độ sinh trưởng riêng của VSV (µ) là số lần
phân chia trong một đơn vị thời gian của một
chủng trong đk nuôi cấy cụ thể
µ = n/ t

:
2. Tại sao VK được chọn làm mô hình để nghiên

cứu sinh trưởng của VSV?

Kích thước nhỏ, nghiên cứu sinh trưởng trên cả
quần thể.

Sinh sản vô tính bằng trực phân, vòng đời ngắn

Cấu tạo đơn giản, chưa phân hóa cao.


Sự tăng khối lượng dẫn ngay đến sự phân chia

Sự sinh trưởng của VK đã được nghiên cứu rất
sâu và khái quát hóa dưới dạng toán học.

Những kiến thức chung về sinh trưởng của VK
cũng có thể áp dụng cho các sinh vật khác.

3. Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn
3.1. Nuôi cấy tĩnh
Là nuôi cấy trong dụng
cụ chứa MT lỏng không
được bổ sung chất dd
mới và không lấy đi các
sản phẩm chuyển hóa
vật chất.

•
Sinh trưởng của quần thể VK tuân theo những
quy luật nhất định và được biểu thị bằng đường

cong sinh trưởng.
•
Đồ thị phản ánh sự phụ thuộc logarit số lượng
TB trong quần thể với thời gian
•
Đồ thị chia thành 4 pha:

Log số lượng tế bào
Pha tiềm
phát
Pha
luỹ thừa
Pha cân bằng
Pha suy
vong
Thời gian

3.1.1.Pha lag

Từ khi cấy VK vào MT cho đến khi đạt
tốc độ sinh trưởng cực đại.

VK làm quen và thích nghi với MT mới.

Sự tổng hợp mạnh mẽ các thành phần
TB (Protein, axit nucleic) các enzim TĐC
(proteaza, amylaza) và tích lũy các chất
cần thiết hình thành TB mới.

TB ở trạng thái hoạt động mạnh nhất

nhưng số lượng (X= X
o
) TB chưa tăng.


Các yếu tố ảnh hưởng đến pha lag
a. Đặc điểm của giống cấy
- Giống ở pha log được cấy vào cùng MT thì đồ
thị không có pha lag.
- Giống ở pha lag hay pha suy vong thì thời gian
pha lag sẽ kéo dài.
- Lượng giống cấy nhiều pha lag ngắn và ngược
lại (1/10)
b.Thành phần môi trường
MT dinh dưỡng phong phú thì pha lag ngắn và
ngượclại

3.1.2. Pha logarit
•
Quần thể VK sinh trưởng và phân chia theo lũy
thừa thường xuyên, ở tốc độ không đổi.
•
Sinh khối TB tăng theo thời gian, tăng theo cấp
số mũ và được tính theo công thức.
X = X
0
. 2 µt


Trong pha log: µ là cực đại và luôn là một hằng

số đối với một chủng VK nhất định trong điều
kiện nuôi cấy cụ thể.

Kích thước, TP hoá học, trạng thái sinh lý TB
không thay đổi theo thời gian -> TB ở trạng thái
động học (TB tiêu chuẩn)

Các enzim được tổng hợp rất nhiều và có hoạt
tính cao.

Sự ST giảm dần vào cuối pha do sự đồng hóa
mạnh mẽ các chất dinh dưỡng.

Quần thể VK rất nhạy cảm với các chất kìm hãm
TĐC như KS.


Nếu mục đích thu các chất có HTSH, thu TB
ở trạng thái hoạt động mạnh nên dừng tại
đây.

Trong PTN, muốn nhuộm Gram chính xác,
cần chọn giống ở pha log do thành TB hầu
hết VK còn nguyên vẹn.

Thông thường trong tự nhiên, sự sinh
trưởng của VSV trong pha logarit chỉ xảy ra
định kỳ, phụ thuộc vào thức ăn.

3.1.3. Pha cân bằng

•
Quần thể VK ở trạng thái cân bằng động học (số
TB mới sinh ra bằng số TB cũ chết đi).
•
Hiệu suất sinh trưởng giảm do chất dinh dưỡng
cạn dần, chất độc hại tăng lên, pH môi trường thay
đổi.
•
Sinh khối VK đạt cực đại, không đổi theo thời gian
(số TB mới sinh ra bằng số TB cũ chết đi).
µ = 0 µx = 0 dx/dt = 0

Nếu mục đích nuôi cấy để thu sinh khối nên dừng
ở pha này.

Trong tự nhiên, các VSV thường nằm trong pha
cân bằng.

3.1.4. Pha suy vong
+ Số TB có khả năng sống giảm dần theo luỹ
thừa dẫn đến sự chế hàng loạt các cá thể.
+ Chất độc hại tích lũy khá nhiều. Chất dinh
dưỡng cạn kiệt dưới mức cần thiết.
+ Số TB bị tự phân bởi enzim, sự phân hủy
các chất dự trữ cùng tăng lên.

Nếu mục đích để thu các sản phẩm TĐC
thì nên dừng việc nuôi cấy ở pha này.

Tóm lại:

Trong nuôi cấy tĩnh, do MT luôn thay đổi, nhịp
điệu sinh trưởng, hình thái, sinh lý TB luôn thay
đổi.
Sự sinh trưởng của quần thể VK tuân theo
quy luật nhất định và phụ thuộc vào thời gian.


Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh trưởng của
VK trong nuôi cấy tĩnh

Nghiên cứu quá trình sinh trưởng của quần thể
VSV.

Nghiên cứu sự tạo thành các sản phẩm
TĐC,các chất có hoạt tính sinh học, sinh khối
TB.


Nếu trong MT tổng hợp có hỗn hợp 2 loại hợp
chất cacbon thì VK có xu hướng tổng hợp các
enzim phân giải hợp chất các bon dễ đồng hoá
trước.Sau mới tổng hợp tiếp enzim phân giải
hợp chất thứ 2.

Khi đó đồ thị ST sẽ có 2 pha lag, 2 pha log (đồ
thị sinh trưởng kép).
Hiện tượng sinh trưởng kép và sinh
trưởng thêm

Đồ thị sinh trưởng kép

Nếu 2 hợp chất cacbon có
Đồ thị sinh trưởng thêm
Glucoza/sorbitol (1/3), (2/2), (3/1)
Nếu 2 hợp
chất cacbon
có tỷ lệ
khác nhau
thì đồ thị
sinh trưởng
kép có độ dài
từng pha
khác nhau

•
Đồ thị sinh trưởng thêm
Sau pha suy vong, một số VK sống sót và
tiếp tục sinh trưởng nhờ các chất dinh dưỡng
được giải phóng ra từ quá trình tự phân. Đồ thị
sinh trưởng kéo dài thêm 1 đoạn cong nhỏ gọi là
hiện tượng sinh trưởng thêm.

Đồ thị sinh trưởng thêm