Đặc điểm sinh trưởng của Vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy doc

Đặc điểm sinh trưởng của Vi khuẩn trong môi
trường nuôi cấy

Các nhà khoa học nghiên cứu vi khuẩn cố gắng tạo
ra môi trường nuôi cấy cực thuận trong phòng thí
nghiệm, với nguồn năng lượng thiết yếu, các chất
dinh dưỡng, pH và nhiệt độ mà khả năng sinh
trưởng của vi khuẩn có thể dự đoán được.
(a)
(b) (c)
Hình 1 (a) Các khuẩn lạc E. coli sinh trưởng trên
đĩa thạch agar. (b) Hai dạng khuẩn lạc nhẵn và thô
nhám - trên và dưới - của S. pneumoniae; và (c)
phương pháp thu nhận bản sao các khuẩn lạc qua
đêm sinh trưởng trên môi trường đặc hiệu: các
khuẩn lạc mọc được có màu xanh và không mọc
được màu trắng.
Vi khuẩn có thể được nuôi cấy trên môi trường đặc
(thường chứa thạch agar) hoặc trong môi trường
lỏng. Trong môi trường lỏng, vi khuẩn sinh sản theo
hàm số mũ cho đến khi hết chất dinh dưỡng hoặc
cho đến khi tích luỹ những sản phẩm độc hại. Số
lượng vi khuẩn tồn tại ở mỗi thời điểm trong môi
trường lỏng có thể xác định được một cách dễ
dàng. Dùng pipet đưa một mẫu nhỏ lên đĩa petri có
môi trường đặc rồi cấy chải đều trên mặt thạch.
Sau thời gian ủ 24 - 36 giờ mỗi tế bào vi khuẩn sẽ
cho một cụm tế bào có thể dễ dàng nhìn thấy được
bằng mắt thường gọi là khuẩn lạc (colonies; Hình 1
a) chứa hàng triệu tế bào, ngay cả trong những
điều kiện sinh trưởng tương đối nghèo nàn. Do đó,

các thí nghiệm ở E. coli thường chỉ mất một ngày,
trong khi ở ngô chẳng hạn phải mất hàng
tháng Khả năng mọc hay không mọc của vi khuẩn
trên những môi trường riêng biệt giúp ta xác định
kiểu gene của tế bào vi khuẩn (Hình 1 c).
Các vi khuẩn thường trải qua các pha sinh trưởng
trong môi trường nuôi cấy huyền phù như sau (xem
Hình 2):
(i) Pha lag: Sinh trưởng thoạt đầu rất chậm, vì
chúng phải làm quen với đời sống trong các điều
kiện mới.
(ii) Pha log (logarithmic hay exponential): Một khi bộ
máy chuyển hoá vận hành, chúng bắt đầu phân
chia theo hàm số mũ, gấp đôi số lượng sau vài
phút: .
(iii) Pha dừng (stationary): Khi môi trường sống cạn
kiệt, sự sinh trưởng vi khuẩn dừng lại và ổn định về
số lượng. Và, cuối cùng,
(iv) Pha chết (death): Các sản phẩm độc do bài tiết
tích luỹ có thể gây chết vi khuẩn.

Hình 2 Các tế bào vi khuẩn E. coli đang phân chia
(bên trái), và đường cong sinh trưởng của vi khuẩn
trong dịch huyền phù (bênphải; trục tung biểu thị số
tế bào tăng theo hàm số mũ, và trục hoành biểu thị
thời gian).
ö Đã nhiều lần các nhà nghiên cứu muốn xác định
xem bằng cách nào các tế bào phân chia hay sinh
trưởng một cách nhanh chóng như vậy. Một
phương pháp đơn giản để đo tốc độ sinh trưởng là

đếm số tế bào trong một đơn vị thể tích nhỏ
(aliquot) tại nhiều thời điểm và biểu diễn một đường
cong sinh trưởng (growth curve; Hình 3). Đó là một
đường cong không quá cong lắm như như đồ thị về
số lượng tế bào (number of cells) đếm được tại các
thời điểm khác nhau. Nếu như các tế bào có được
không gian và dưỡng chất không giới hạn, thì
chúng sẽ sinh trưởng ở tốc độ hàm số mũ. Như chỉ
ra ở Hình 3, cùng các số liệu về đường cong sinh
trưởng như nhau được phác hoạ trên một thang
tuyến tính (linear scale) hay thang log (log scale).
Mặc dù các tế bào có thể sinh trưởng một cách vô
hạn trong một không gian nào đó, nhưng các phòng
thí nghiệm thì không thể làm được những cái lọ to
quá cỡ. Vì vậy các tế bào thường được cho sinh
trưởng trong các môi trường pha loãng. Chẳng hạn,
thử hình dung 1.000 tế bào được cho vào trong một
cái lọ và sau đó có 1.000.000 tế bào dược sinh ra
trong đó. Nếu mất độ tế bào quá dày đặc, thì chúng
sẽ sinh trưởng chậm lại. Để ngăn chặn sự suy giảm
các tế bào, thì một phần mẫu đại diện của các tế
bào (ví dụ, một mL chứa 1.000 tế bào) sẽ được
chuyển sang một lọ mới và sẽ sinh trưởng. Quá
trình lấy một số tế bào từ lọ này và cho sinh trưởng
tiếp tục trong một lọ mới cho đến khi nhà nghiên
cứu có đủ số lượng tế bào để tiến hành thí nghiệm.
Có nhiều cách khác nhau để đo ttốc độ sinh trưởng.
Đôi khi, người ta bổ sung các dNTP có đánh dấu
đồng vị phóng xạ (radioactive) vào môi trường nuôi
cấy các tế bào. Khi các tế bào tái bản các DNA của

chúng, chúng sẽ kết hợp các dNTP vào trong DNA
của chúng và qua đó có thể định lượng được.
Phương pháp tái bản DNA này thường được dùng
để dành các mẫu mô sống hoặc các tế bào
eukaryote được cho sinh trưởng trong các đĩa nuôi
cấy. Các vi khuẩn, nấm men và nhiều vi sinh vật
khác thường được đếm một cách trực tiếp.

Hình 3 Các đường cong sinh trưởng. Đồ thị bên trái
cho thấy tốc độ sinh trưởng được biểu thị bằng các
chấm trên một thang tuyến tính. Đồ thị bên phải cho
thấy cùng số liệu đó trên thang logarith.