để tồn tại, vi sinh vật cần thực hiện những quá trình dinh dưỡng nào. ý nghĩa của từng quá trình dinh dưỡng đối với sự phát triển của vi sinh vật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
  
CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG
ĐỀ TÀI :
Để tồn tại, vi sinh vật cần thực hiện những quá trình dinh dưỡng
nào. Ý nghĩa của từng quá trình dinh dưỡng đối với sự phát triển
của vi sinh vật
GVHD : TS. Nguyễn Thị Bình SVTH : Nguyễn Trọng Luân
Lớp : Lọc hóa dầu A- K53
Năm học : 2012 - 2013
MSSV : 0821010064
Hà Nội , 10/2012
Hà Nội , 10/2012
Mục Lục
Danh mục hình 2
Nhận xét của giáo viên 3
Lời mở đầu 1
I. Tổng quan về vi sinh vật 2
1.1. Lược sử nghiên cứu vi sinh vật - [1] 2
1.2. Khái niệm - phân loại 2
1.3. Đặc điểm chung của vi sinh vật 3
Kích thước nhỏ bé: Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet 3
Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị: 4
Trong quá trình tiến hoá vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất
để thích ứng được với những điều kiện sống rất khác nhau, kể cả những điều kiện hết sức
bất lợi mà các sinh vật khác thường không thể tồn tại được. Có vi sinh vật sống được ở
môi trường nóng đến 1300C, lạnh đến 0-50C, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, ngọt đến
nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 hoặc cao đến 10,7, áp suất cao đến trên 1103 at hay có
độ phóng xạ cao đến 750 000 rad … 4

Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp
với môi trường sống do đó rất dễ dàng phát sinh biến dị. Chẳng hạn, khi mới phát hiện
ra acid glutamic chỉ đạt 1-2g/ml thì nay đã đạt đến 150g/ml dịch lên men (VEDAN-Việt
Nam) 4
Phân bố rộng, chủng loại nhiều: 4
1.4. Vai trò của vi sinh vật 4
Chương II. Các quá trình dinh dưỡng của vi sinh vật 5
2.1. Thành phần hoá học của tế bào vi sinh vật 5
2.2. Các chất dinh dưỡng và chức năng của mỗi loại 7
2.2.1. Phân loại 7
2.2.2. Nguồn chất dinh dưỡng và chức năng của chúng 7
2.2.2.1. Dinh dưỡng cacbon 7
2.2.2.2. Dinh dưỡng nitơ 11
2.2.2.3. Nguồn muối vô cơ – chất khoáng 13
2.2.2.4. Nhân tố sinh trưởng 17
2.2.2.5. Nước 20
2.2.3. Nguồn năng lượng 21
2.2.3.1. Tự dưỡng quang năng vô cơ và dị dưỡng quang năng hữu cơ 22
2.2.3.2. Tự dưỡng hóa năng vô cơ và dị dưỡng hóa năng hữu cơ 23
Kết luận 25
Tài liệu tham khảo 1
Danh mục bảng
Bảng 2.1. Các loại nguyên tố chủ yếu trong tế bào một số nhóm vi sinh vật (% trọng
lượng khô) 6
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của tế bào vi khuẩn 6
Bảng 2.3. Phân loại dinh dưỡng vi sinh vật 7
Bảng 2.4. Nguồn cacbon được vi sinh vật sử dụng 9
Bảng 2.5. Nguồn nitơ được vi sinh vật sử dụng 11
Bảng 2.6. Mối quan hệ của vi sinh vật với các axit amin khác nhau 13
Bảng 2.7. Muối vô cơ và chức năng sinh lý của chúng 16

Bảng 2.8. Tác dụng sinh lý của nguyên tố vi lượng 17
Bảng 2.8. Các nhân tố sinh trưởng cần thiết dối với một số loài vi sinh vật 18
Bảng 2.9. Chức năng của một số vitamin thông thường đối với vi sinh vật 20
Bảng 2.10. a
w
thích hợp nhất cho sinh trưởng ở một số nhóm vi sinh vật 21
Bảng 2.11. Các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật 22
Danh mục hình
Hình 1.1. Kích thước cỡ micromet của vi sinh vật 3
Hình 2.1. Sản lượng sinh trưởng tối ưu khi vi sinh vật dị dưỡng sử dụng các nguồn
cacbon khác nhau 10
Nhận xét của giáo viên
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………………………….………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………….………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………….………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………….………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…….………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………………………………….………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………….………
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :

ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Lời mở đầu
Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước nhỏ bé, chúng nhỏ tới mức ta chỉ có thể
thấy dưới kính hiển vi quang học hay kính hiển vi điện tử. Nhắc tới vi sinh vật chúng ta
thường liên tưởng tới những căn bệnh hiểm nghèo cho người, gia súc, gia cầm, tuy nhiên
số vi sinh vật gây bệnh chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong cộng đồng vi sinh vật. Từ xa
xưa con người đã biết ứng dụng các vi sinh vật có ích (tuy chưa hề biết tới sự tồn tại của
chúng) để chế biến thực phẩm (như nấu rượu, làm tương, nước mắm, giấm, sữa chua,
muối dưa, ), ủ phân, ngâm vỏ cây lấy sợi hoặc sử dụng các biện pháp để ngăn chặn tác
hại của vi sinh vật (như ướp muối thịt, làm mứt, phơi khô tôm, cá ).
Khi Leeuwenhoek phát hiện ra vi sinh vật và Louis Pasteur phát hiện ra bản chất của
các vi sinh vật thì ngành Vi sinh vật học mới bắt đầu ra đời và trở thành nền tảng cho sự
phát triển của Công nghệ sinh học.
Để có thể hiểu biết được một cách tương đối đầy đủ những kiến thức liên quan tới vi
sinh vật loài người đã trải qua hằng trăm năm tìm tòi, nghiên cứu và khám phá. Ở bài tiểu
luận này chúng ta chỉ đi tìm hiểu một phần kiến thức rất nhỏ về vi sinh vật là “Để tồn tại,
vi sinh vật cần thực hiện những quá trình dinh dưỡng nào. Ý nghĩa của từng quá trình
dinh dưỡng đối với sự phát triển của vi sinh vật”.
Cũng giống như con người hay bất kỳ loài động vật nào khác, muốn sinh trưởng và
phái triển thì vi sinh vật cần phải thực hiện các quá trình dinh dưỡng, đó là nội dung mà
bài tiểu luận này muốn đề cập tới.
Để có thể hoàn thành bài tiểu luận một cách tốt nhất phải kể tới những hướng dẫn tận
tình cũng như những kiến thức quý báu mà TS.Tống Thị Thanh Hương đã cung cấp và
giảng dạy.
Tuy nhiên, do trình độ hiểu biết cũng như thời gian tìm hiểu còn hạn chế nên bài tiểu
luận không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong quý thầy cô và bạn đọc quan tâm có thể
góp ý sửa chữa để bài viết được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày13 tháng 10 năm 2012
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 1 13/10/2012

Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
I. Tổng quan về vi sinh vật
Trước khi nghiên cứu về các loại dinh dưỡng của vi sinh vật chúng ta cần có cái nhìn
tổng quát về quá trình nghiên cứu, khái niệm, phân loại, đặc điểm cũng như vai trò của vi
sinh vật.
1.1. Lược sử nghiên cứu vi sinh vật - [1]
Từ cổ xưa, mặc dù chưa nhận thức được sự tồn tại của vi sinh vật nhưng loài người đã
biết khá nhiều về các tác dụng của vi sinh vật. Trong sản xuất và trong đời sống, loài
người đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm và các biện pháp lợi dụng các vi sinh vật có ích
và phòng tránh các vi sinh vật có hại.
Năm 1546, Girolamo Fracastoro (1478 – 1553) cho rằng các cơ thể nhỏ bé là tác nhân
gây ra bệnh tật nên ông viết bài thơ Syphilis sive de morbo gallico (1530) và từ tựa đề của
bài thơ đó người ta đã dùng đề đặt tên bệnh giang mai.
Năm 1590-1608, Zacharias Janssen lần đầu tiên lắp ghép kính hiển vi để rồi tới năm
1676 Antony van Leeuwenhoek (1632 – 1723) đã hoàn thiện nó và từ đó khám phá ra thế
giới vi sinh vật.
Trong suốt những năm sau đó hàng loạt những phát hiện về vi sinh vật được công bố.
Nhưng phải tới thập kỉ 60 của thế kỉ 19 khi chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên ra đời vào
năm 1934 thì thời kì nghiên cứu về sinh lí học của các loại vi sinh vật mới thực sự phát
triển. Người có công to lớn trong việc này, người về sau được coi là ông tổ của vi sinh vật
học là nhà khoa học người Pháp Louis Pasteur (1822 – 1895).
Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, các nhà nghiên cứu vi
sinh vật học đã đi sâu vào bản chất của sự sống ở mức phân tử và dưới phân tử, đi sâu vào
kỹ thuật cấy mô và tháo lắp gene ở vi sinh vật để ứng dụng kỹ thuật tháo lắp này chữa
bệnh cho người, gia súc, cây trồng. Đồng thời các nghiên cứu gần đây đang đi sâu vào để
giải quyết dần bệnh ung thư ở loài người bằng kỹ thuật cấy tế bào gốc - một trong những
ứng dụng tuyệt vời mà nghiên cứu vi sinh vật mang lại.
1.2. Khái niệm - phân loại
Như đã nêu ra ở lời mở đầu, vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ,

không quan sát được bằng mắt thường mà phải quan sát bằng kính hiển vi.
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 2 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Vi sinh vật không phải là một nhóm phân loại trong sinh giới, chúng thuộc về nhiều
giới sinh vật khác nhau (virus, vi khuẩn, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh, ) và giữa
chúng có thể không có các mối quan hệ mật thiết với nhau.
1.3. Đặc điểm chung của vi sinh vật
Vi sinh vật rất đa dạng nhưng nhìn chung đêu có những đặc điểm chung sau đây:
 Kích thước nhỏ bé: Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet
Hình 1.1. Kích thước cỡ micromet của vi sinh vật - [2]
Light microscope: Kính hiển vi quang học
Electron microscope: Kính hiển vi điện tử
 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh:
Tuy vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé nhưng chúng lại có năng lực hấp thu và
chuyển hoá vượt xa các sinh vật khác. Chẳng hạn 1 vi khuẩn lắctic (Lactobacillus) trong
1 giờ có thể phân giải được một lượng đường lactose lớn hơn 100 – 10.000 lần so với
khối lượng của chúng. Tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp 1.000 lần so với
đậu tương và gấp 100.000 lần so với trâu bò.
 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh:
Một trực khuẩn đại tràng trong các điều kiện thích hợp chỉ sau 12-20 phút lại phân cắt
một lần. Nếu lấy thời gian hệ là 20 phút thì mỗi giờ chúng phân cắt 3 lần, sau 24 giờ phân
cắt 72 lần và tạo ra 4 722 366. 10
17
trực khuẩn, tương đương với 1 khối lượng 4722 tấn.
Tất nhiên trong tự nhiên không có được các điều kiện tối ưu như vậy (vì thiếu thức ăn,
thiếu oxy, dư thừa các sản phẩm trao đổi chất có hại ) nhưng không có sinh vật nào có
tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh như vi sinh vật.
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 3 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :

ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
 Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị:
Trong quá trình tiến hoá vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi
chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất khác nhau, kể cả những điều kiện hết
sức bất lợi mà các sinh vật khác thường không thể tồn tại được. Có vi sinh vật sống được
ở môi trường nóng đến 130
0
C, lạnh đến 0-5
0
C, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, ngọt đến
nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 hoặc cao đến 10,7, áp suất cao đến trên 1103 at hay có
độ phóng xạ cao đến 750 000 rad …
Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực
tiếp với môi trường sống do đó rất dễ dàng phát sinh biến dị. Chẳng hạn, khi mới phát
hiện ra acid glutamic chỉ đạt 1-2g/ml thì nay đã đạt đến 150g/ml dịch lên men (VEDAN-
Việt Nam).
 Phân bố rộng, chủng loại nhiều:
Vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái đất, trong không khí, trong đất, trên núi
cao, dưới biển sâu, trên cơ thể, người, động thực vật, trong thực phẩm, trên mọi đồ vật
Hầu như không có hợp chất carbon nào (trừ kim cương, đá graphít ) mà không là
thức ăn của những nhóm vi sinh vật nào đó (kể cả dầu mỏ, khí thiên nhiên, formol.
dioxin ).
 Là sinh vật xuất hiện đầu tiên trên trái đất:
Trái đất hình thành cách đây 4,6 tỷ năm nhưng cho đến nay mới chỉ tìm thấy dấu vết
của sự sống từ cách đây 3,5 tỷ năm. Đó là các vi sinh vật hoá thạch còn để lại vết tích
trong các tầng đá cổ. Vi sinh vật hoá thạch cổ xưa nhất đã được phát hiện là nhữngdạng
rất giống với vi khuẩn lam ngày nay.
1.4. Vai trò của vi sinh vật
Vi sinh vật là mắt xích quan trọng trong các chu trình chuyển hóa vật chất và năng
lượng trong tự nhiên. Chúng tham gia vào việc gìn giữ tính bền vững của hệ sinh thái và

bảo vể môi trường. Tuy có những loại vi sinh vật gây bệnh cho người, động thực vật và là
nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm nhưng cũng có những vi sinh vật có ích như phân
huỷ xác hữu cơ, sản xuất oxy, ngăn ngừa dịch bệnh, cố định nitơ, phân hủy độc tố, lên
men, sản xuất vaccine, ứng dụng trong di truyền học, …
Nói chung, với năng lực chuyển hoá mạnh mẽ và khả năng sinh sản nhanh chóng của
các vi sinh vật chúng đã trở thành một phần quan trọng của tự nhiên cũng như trong các
hoạt động nghiên cứu của loài người.
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 4 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Chương II. Các quá trình dinh dưỡng của vi sinh vật
Để tồn tại, sinh trưởng và phát triển, tế bào vi sinh vật phải thường xuyên trao đổi vật
chất và năng lượng với môi trường bên ngoài. Quá trình đó được gọi là quá trình dinh
dưỡng.
Các chất dinh dưỡng đối với vi sinh vật là bất kỳ chất nào được vi sinh vật hấp thụ từ
môi trường xung quanh và được chúng sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho các quá
trình sinh tổng hợp tạo ra các thành phần của tế bào hoặc để cung cấp cho các quá trình
trao đổi năng lượng.
Hiểu biết về quá trình dinh dưỡng là cơ sở tất yếu để có thể nghiên cứu, ứng dụng
hoặc ức chế vi sinh vật. Không phải mọi thành phần của môi trường nuôi cấy vi sinh vật
đều được coi là chất dinh dưỡng. Một số chất rắn cần thiết cho vi sinh vật nhưng chỉ làm
nhiệm vụ bảo đảm các điều kiện thích hợp về thế oxi hoá - khử, về pH, về áp suất thẩm
thấu, Chất dinh dưỡng phải là những hợp chất có tham gia vào các quá trình trao đổi
chất nội bào.
Thành phần hoá học của tế bào vi sinh vật quyết định nhu cầu dinh dưỡng của chúng.
Do đó để biết được những nguồn dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật trước hết chúng ta
phải hiểu được các thành phần hóa học cấu tạo nên vi sinh vật.
2.1. Thành phần hoá học của tế bào vi sinh vật
Cơ sở vật chất cấu tạo nên tế bào vi sinh vật là các nguyên tố hoá học. Căn cứ vào
mức độ yêu cầu của vi sinh vật đối với các nguyên tố này mà người ta chia ra thành các

nguyên tố đa lượng và các nguyên tố vi lượng.
 Các nguyên tố đa lượng bao gồm: C, H, O, N, P, S, K, Mg, Ca và Fe. Trong số này
có 6 loại chủ yếu (chiếm đến 97% trọng lượng khô của tế bào vi sinh vật), là C, H, O, N,
P và S.
 Các nguyên tố vi lượng thường là Zn, Mn, Na, Cl, Mo, Se, Co, Cu, W, Br và B. Tỷ
lệ các nguyên tố hoá học tham gia cấu tạo tế bào vi sinh vật là không giống nhau ở các
nhóm vi sinh vật khác nhau.
Dưới đây là bảng các nguyên tố đa lượng trong tế bào một số nhóm vi sinh vật
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 5 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Nguyên tố Vi khuẩn Nấm men Nấm sợi
C
H
O
N
P
S
~ 50
~ 8
~ 20
~ 15
~ 3
~ 1
~ 50
~ 7
~ 31
~ 12
-
-

~ 48
~ 7
~ 40
~ 5
-
-
Bảng 2.1. Các loại nguyên tố chủ yếu trong tế bào một số nhóm vi sinh vật
(% trọng lượng khô) - [3]
Các nguyên tố hoá học chủ yếu tồn tại trong tế bào vi sinh vật dưới dạng chất hữu cơ,
chất vô cơ và nước. Nước là thành phần không thể thiếu để duy trì hoạt động sống bình
thường của tế bào. Nước thường chiếm đến 70-90% trọng lượng tế bào. Chất hữu cơ
thường bao gồm protein, carbon hydrat, lipid, acid nucleic, vitamin và các sản phẩm phân
giải của chúng.
Phân tử khô / tế bào % khối lượng Số phân tử Số loại phân tử
Nước - 24.609.802 1
Các đại phân tử
Protein
Polysaccharide
Lipid
ADN
ARN
96
55
5
9,1
3,1
20,5
2.350.000
4.300
22.000.000

2,1
255.500
khoảng 2500
khoảng 1850
2
4
1
khoảng 660
Các đơn phân tử
Aminoacid và tiền thể
Đường và tiền thể
Nucleotid và tiền thể
3,0
0,5
2
0,5
khoảng 350
khoảng 100
khoảng 50
khoảng 200
Các ion vô cơ 1 khoảng 18
Tổng cộng 100
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của tế bào vi khuẩn - [4]
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 6 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
2.2. Các chất dinh dưỡng và chức năng của mỗi loại
2.2.1. Phân loại
Có nhiều các phân loại các chất dinh dưỡng của vi sinh vật như dựa vào nguồn chất
dinh dưỡng, nguồn năng lượng, nguồn điện tử, …

Dựa vào
nguồn
chất dinh
dưỡng
Dinh dưỡng cacbon Đồng hóa C từ CO
2
hoặc các chất hữu cơ
Dinh dưỡng nitơ
Tự tổng hợp các axit amin từ các nguồn nitơ
vô cơ, hữu cơ hoặc hấp thụ axit amin sẵn từ
môi trường
Nguồn muối vô cơ – chất
khoáng
Hấp thụ các nguyên tố như S, P, Ca, Mg, …
ở dạng muối khoáng
Nhân tố sinh trưởng –
vitamin
những hợp chất hữu cơ mà có những vi sinh
vật cần thiết để sinh trưởng như B
1
, B
5
, H, …
Nước
Thành phần không thể thiếu để vi sinh vật có
thể sinh trưởng
Dựa vào
nguồn
năng
lượng

Dinh dưỡng quang năng
(quang dưỡng)
Nguồn năng lượng là ánh sáng (phototroph)
Dinh dưỡng hoá năng (hoá
dưỡng)
Nguồn năng lượng là năng lượng hóahọc giải
phỏng ra từ sự oxy hoá hợp
Dựa vào
nguồn
điện tử
Dinh dưỡng vô cơ Dùng các phân tử vô cơ để cung cấp điện tử
Dinh dưỡng hữu cơ Dùng các phân tử hữu cơ để cung cấp điện tử
Bảng 2.3. Phân loại dinh dưỡng vi sinh vật
Theo cách phân loại phổ biến nhất là dựa vào nguồn chất dinh dưỡng và dựa vào
nguồn năng lượng chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu các nhóm dinh dưỡng vi sinh vật.
2.2.2. Nguồn chất dinh dưỡng và chức năng của chúng
2.2.2.1. Dinh dưỡng cacbon
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 7 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Nguồn cacbon là nguồn vật chất cung cấp C trong quá trình sinh trưởng của vi sinh
vật.
Trong tế bào nguồn cacbon trải qua một loạt quá trình biến đổi hoá học phức tạp sẽ
biến thành vật chất của bản thân tế bào và các sản phẩm trao đổi chất. C có thể chiếm đến
khoảng một nửa trọng lượng khô của tế bào. Đồng thời hầu hết các nguồn cacbon trong
các quá trình phản ứng sinh hoá sinh ra trong tế bào còn là nguồn năng lượng cần thiết
cho hoạt động sống của vi sinh vật.
Tùy thuộc vào khả năng đồng hóa các nguồng cacbon, vi sinh vật được chia thành hai
loại: tự dưỡng và dị dưỡng.
 Tự dưỡng cacbon: Các vi sinh vật thuộc kiểu dinh dưỡng này có khả năng đồng

hoá CO
2
hoặc các muối cacbonat để tạo nên các hợp chất cacbon hữu cơ của cơ thể. Một
số loài như vi khuẩn nitrat hoá chỉ có thể sống trên nguồn cacbon vô cơ là CO
2
hoặc muối
cacbonat gọi là tự dưỡng bắt buộc. Một số có khả năng sống trên nguồn cacbon vô cơ
hoặc hữu cơ gọi là tự dưỡng không bắt buộc.
 Dị dưỡng cacbon: Các vi sinh vật thuộc kiểu dinh dưỡng này không có khả năng
đồng hoá các hợp chất cacbon vô cơ như CO
2
, muối cacbonat. Nguồn dinh dưỡng cacbon
bắt buộc đối với chúng phải là các hợp chất hữu cơ, thường là các loại đường đơn. Dựa
vào nhu cầu các chất hữu cơ vi sinh vật thuộc nhóm dị dưỡng cacbon chia thành:
 Nhóm Protptroph chỉ yêu cầu một nguồn đường duy nhất và các loại muối khoáng.
 Nhóm Auxotroph ngoài đường và các loại muối khoáng còn đòi hỏi các chất sinh
trưởng nhất định như vitamin, axit amin hay các bazơ purin hoặc purimidin.
Như vậy là tuỳ nhóm vi sinh vật mà nguồn cacbon được cung cấp có thể là chất vô cơ
(CO
2
, NaHCO
3
, CaCO
3
) hoặc chất hữu cơ.
Năng lực đồng hoá và giá trị dinh dưỡng các nguồn cacbon ở các vi sinh vật khác
nhau là không giống nhau phụ thuộc vào 2 yếu tố:
- Một là thành phần hoá học và tính chất sinh lý của nguồn thức ăn.
- Hai là đặc điểm sinh lý của từng loại vi sinh vật.
Nhiều loài vi sinh vật có khả năng sử dụng rộng rãi các nguồn cacbon khác nhau,

nhưng có loài khả năng này rất chọn lọc. Chẳng hạn vi khuẩn Pseudomonas có thể đồng
hoá trên 90 loại hợp chất cacbon, nhưng các vi khuẩn thuộc nhóm dinh dưỡng methyl
(methylotrophs) thì chỉ đồng hoá được các hợp chất có 1 cacbon như methanol, methane
Trên thế giới hầu như không có hợp chất cacbon hữu cơ nào mà không bị hoặc nhóm
vi sinh vật này hoặc nhóm vi sinh vật khác phân giải. Không ít vi sinh vật có thể đồng hóa
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 8 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
được cả các hợp chất cacbon rất bền vững như cao su, chất dẻo, dầu mỏ, parafin, khí thiên
nhiên. Ngay focmon là một hoá chất diệt khuẩn rất mạnh nhưng cũng có nhóm nấm sợi sử
dụng làm thức ăn. Nhiều chất hữu cơ vì không tan được trong nước hoặc vì có khối lượng
phân tử quá lớn cho nên trước khi được hấp thụ, vi sinh vật phải tiết ra các enzim thuỷ
phân (amilaza, xenlulaza, pectinaza, lipaza ) để chuyển hoá chúng thành các hợp chất dễ
hấp thụ (đường, axit amin, axit béo )
Bảng 2.4 và Hình 2.1 dưới đây sẽ chỉ ra các nguồn cacbon chủ yếu và sản lượng sinh
trưởng tối ưu khi vi sinh vật dị dưỡng sử dụng các nguồn C khác nhau.
Nguồn cacbon Các dạng hợp chất
Đường
glucose, fructose, maltose, saccharose, tinh bột, galactose,
lactose, mannite, cellobiose, cellulose, hemicellulose, chitin
Acid hữu cơ
acid lactic, acid citric, acid fumaric, acid béo bậc cao, acid béo
bậc thấp, aminoacid
Rượu Ethanol
Lipid lipid, phospholipid
Hydrocarbon khí thiên nhiên, dầu thô, dầu paraffin
Carbonate NaHCO
3
, CaCO
3

, đá phấn
Các nguồn C khác Hợp chất nhóm thơm, cyanide, protein, pepton, acid nucleic
Bảng 2.4. Nguồn cacbon được vi sinh vật sử dụng - [1]
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 9 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Hình 2.1. Sản lượng sinh trưởng tối ưu khi vi sinh vật dị dưỡng sử dụng các nguồn C
khác nhau – [1]
Đường nói chung là nguồn cacbon và nguồn năng lượng tốt cho vi sinh vật. Nhưng
tuỳ từng loại đường mà vi sinh vật có những khả năng sử dụng khác nhau (hầu hết vi sinh
vật chỉ đồng hoá được các loại đường ở dạng đồng phân D - chiếm phần lớn trong tự
nhiên). Ví dụ trong môi trường chứa glucose và galactose thì vi khuẩn Escherichia coli sử
dụng trước glucose (gọi là nguồn cacbon tốc hiệu) còn galactose được sử dụng sau (gọi là
nguồn cacbon trì hiệu). Với vi khuẩn, xạ khuẩn người ta thường dùng 0,5 - 0,2% đường
còn đối với nấm men, nấm sợi lại thường dùng 3 - 10% đường.
Hiện nay trong các cơ sở lên men công nghiệp người ta sử dụng nguồn cacbon chủ
yếu là glucose, saccharose, rỉ đường (phụ phẩm của nhà máy đường) tinh bột (bột ngô,
bột khoai sắn ), cám gạo, các nguồn cellulose tự nhiên hay dịch thuỷ phân cellulose.
Xenlulozơ được đưa vào các môi trường nuôi cấy vi sinh vật phân giải xenlulozơ
dưới dạng giấy lọc, bông hoặc các loại bột xenlulozơ (cellulose powder, avicel ).
Khi sử dụng lipit, parafin, dầu mỏ để làm nguồn cacbon nuôi cấy một số loại vi
sinh vật phải thông khí mạnh để cho từng giọt nhỏ có thể tiếp xúc được với thành tế bào
từng vi sinh vật.
Các hợp chất hữu cơ chứa cả C và N (pepton, nước thịt, nước chiết ngô, nước chiết
nấm men, nước chiết đại mạch, nước chiết giá đậu ) có thể sử dụng vừa làm nguồn
cacbon vừa làm nguồn nitơ đối với vi sinh vật.
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 10 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
2.2.2.2. Dinh dưỡng nitơ

Nguồn nitơ là nguồn cung cấp N cho vi sinh vật để tổng hợp nên các hợp chất chứa N
trong tế bào. Các vi sinh vật sử dụng nguồn dinh dưỡng này cũng chia làm 2 loại là tự
dưỡng amin và dị dưỡng amin.
 Tự dưỡng amin: Các vi sinh vật thuộc nhóm tự dưỡng amin có khả năng tự tổng
hợp các axit amin của cơ thể từ các nguồn nitơ vô cơ hoặc hữu cơ, từ các muối amon của
axit hữu cơ thích hợp hơn muối amon của axit vô cơ (vì khi sinh vật hấp thụ NH
4
+
có
trong các muối amon vô cơ, phần còn lại như SO
4
2-
, Cl
-
sẽ kết hợp với ion H
+
có trong môi
trường tạo thành các axit làm cho pH môi trường giảm xuống). Các vi sinh vật thuộc
nhóm tự dưỡng amin bao gồm một số nhóm như nhóm vi khuẩn cố định nitơ, nhóm vi
khuẩn amôn hoá, nitrat hoá
 Dị dưỡng amin: Các vi sinh vật thuộc kiểu dinh dưỡng này không có khả năng tự
tổng hợp các axit amin cho cơ thể mà phải hấp thụ các axit amin có sẵn từ môi trường.
Thuộc nhóm này gồm có các vi khuẩn ký sinh và các vi khuẩn gây thối háo khí. Chúng có
khả năng tiết ra men poteaza để phân huỷ phân tử protein thành các axit amin rồi hấp thụ
vào tế bào.
Trong điều kiện thiếu nguồn C một số vi sinh vật kỵ khí trong điều kiện không có oxy
có thể sử dụng một số aminoacid làm nguồn năng lượng. Nguồn nitơ thường được vi sinh
vật sử dụng là protein và các sản phẩm phân huỷ của protein.
Nguồn nitơ Các dạng hợp chất
Protein và các sản phẩm

phân giải của protein
peptone, peptide, aminoacid (một số vi sinh vật tiết
men proteinase phân giải protein thành các hợp chất
phân tử nhỏ hơn rồi mới hấp thu được vào tế bào)
Ammone và muối ammone NH
3
, (NH
4
)
2
SO
4
, (dễ được hấp thu)
Nitrate KNO
3
(dễ được hấp thu)
N Phân tử N
2
(với vi sinh vật cố định N)
Các nguồn N khác
purine, pyrimidine, urea, amine, amide, cyanide (chỉ
một số nhóm vi sinh vật mới có thể đồng hoá được)
Bảng 2.5. Nguồn nitơ được vi sinh vật sử dụng
Nguồn nitơ thường được sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật gồm có pepton, bột cá, bột
nhộng tằm, bột đậu tương, bột khô lạc, cao ngô, cao thịt, cao nấm men Vi sinh vật sử
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 11 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
dụng chọn lọc đối với nguồn nitơ. Nguồn dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật là NH
3

và
NH
4
+
.
Nguồn nitơ có dự trữ nhiều nhất trong tự nhiên là nguồn khí nitơ tự do (N
2
) trong khí
quyển. Chúng chiếm tỷ lệ rất cao trong không khí (75,5% theo khối lượng hoặc 78,16%
theo thể tích). Số lượng nitơ trong lớp khí quyển bên trên mỗi ha đất đai nhiều tới 85000
tấn, còn tổng số nitơ trong cả khí quyền là khoảng 4*10
15
tấn. Nitơ trong không liên kết
với nhau bằng liên kết 3 rất bền vững (N ≡ N). Vì vậy mà N
2
rất khó kết hợp với các
nguyên tố khác và nitơ có rất nhiều chung quanh ta mà cả người, cả động vật lẫn cây
trồng đều luôn luôn thiếu. Chẳng hạn ở nhà máy phân đạm hoá học, muốn làm cho N
2
liên
kết được với H
2
để tạo thành NH
3
người ta đã phải dùng một nhiệt độ là 500
0
C và một áp
suất cao tới 350 atm. Đa số vi sinh vật không có khả năng đồng hoá N
2
trong không khí.

Tuy nhiên có những vi sinh vật có thể chuyển hoá N
2
thành NH
3
nhờ hoạt động xúc tác
của một hệ thống enzim có tên gọi là nitrogenaza. Người ta gọi các vi sinh vật này là vi
sinh vật cố định nitơ (nitrogen - fixing microorganisms) còn quá trình này được gọi là quá
trình cố định nitơ (nitrogen fixation).
Cao ngô được coi là nguồn nitơ tốc hiệu, còn khô dầu được coi là nguồn nitơ trì hiệu.
Loại nitơ tốc hiệu là có lợi cho sự sinh trưởng của vi sinh vật, còn loại trì hiệu lại có lợi
cho sự hình thành các sản phẩm trao đổi chất. Chẳng hạn, khi sản xuất terramycin, người
ta phối hợp sử dụng cao ngô và khô dầu theo một tỷ lệ nhất định để phối hợp giữa giai
đoạn sinh trưởng tạo sinh khối và giai đoạn sinh tổng hợp các sản phẩm trao đổi chất,
nhằm mục tiêu là nâng cao sản lượng terramycin.
Năng lực hấp thu muối amon và nitrate ở vi sinh vật là khá mạnh. Đa số các vi khuẩn
hoại sinh (saprophyte), vi khuẩn đường ruột, vi sinh vật gây bệnh ở người, động vật, thực
vật đều có thể dùng muối amon, muối nitrate làm nguồn nitơ. Chẳng hạn các vi khuẩn
Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa đều
có thể sử dụng nguồn (NH
4
)
2
SO
4
và NH
4
NO
3
làm nguồn nitơ; xạ khuẩn và nấm sợi có thể
sử dụng KNO

3
làm nguồn nitơ.
Trước đây có quan điểm cho rằng một số vi khuẩn không có khả năng đồng hoá muối
amon. Nhưng cùng với sự tiến bộ của khoa học, ngày nay người ta cho rằng tất cả các loại
vi sinh vật đều có khả năng sử dụng muối amon. Đôi khi có những loại vi sinh vật không
phát triển được trên các môi trường chứa muối amon thì nguyên nhân không phải ở bản
thân gốc NH
4
+
mà là ở độ chua sinh lý do các muối này tạo ra (pH của môi trường giảm
như đã nêu ở trên). Muối amon của các axit hữu cơ ít làm chua môi trường hơn do đó có
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 12 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
lúc được sử dụng nhiều hơn (mặc dầu đắt hơn). Ure là nguồn thức ăn nitơ trung tính về
mặt sinh lý. Khi bị phân giải bởi enzim ureaza, ure sẽ giải phóng thành NH
3
và CO
2
. Phần
NH
3
được vi sinh vật sử dụng mà không làm chua môi trường như đối với các muối amon
Bảng 2.6 dưới đây sẽ chỉ ra mối quan hệ giữa vi sinh vật với các axit amin khác nhau
Loại axit
amin
LOẠI SINH VẬT
Động
vật
có vú

Staphy-
lococcus
gây
tan máu
Lacto-
bacterium
casei
Streptococc
us faecalis
Corynebacterium
diphtheria
Staphy-
tococcus
aureus
HY PW8
Lizin
+ + (+) + - - -
Acginin
(+) + + + - - -
Histidin
+ + (+) - + - -
Phenylatanin
+ + + - + - -
Tirozin
- + + (+) - - -
Triptophan
+ + + + + - +
Prolin
- + - - - - -
Glixin

- + - + + - -
Alanin
- + (+) + - - -
Valin
+ + + - + + -
Lơxin
+ + + + - + -
Izolơxin
+ + (+) + - - -
Xerin
- + + + - - -
Treonin
+ + (+) + - - -
Xixtein
- + + (+) + + -
Metionin
+ + (+) - + + +
Axit
asparaginic
- + + + - - -
Axit
glutamic
- - + + + + -
Ghi chú : + : Cần thiết ; - : Không cần thiết
(+) : Có tác dụng kích thích
Bảng 2.6. Mối quan hệ của vi sinh vật với các axit amin khác nhau – [3]
2.2.2.3. Nguồn muối vô cơ – chất khoáng
Các muối vô cơ là nguồn chất dinh dưỡng không thể thiếu đối với sự sinh trưởng của
vi sinh vật. Chúng có các chức năng sinh lý chủ yếu là: tham gia vào thành phần của các
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 13 13/10/2012

Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
trung tâm hoạt tính ở các enzyme của vi sinh vật, duy trì tính ổn định của kết cấu các đại
phân tử và tế bào, điều tiết và duy trì cân bằng áp suất thẩm thấu của tế bào, khống chế
điện thế oxy hoá khử của tế bào và là nguồn vật chất sinh năng lượng đốivới một số loài
vi sinh vật.
P, S, Mg, Ca, Na, K, Fe là những nguyên tố có mặt trong các hợp chất khoáng mà vi
sinh vật sử dụng làm nguồn dinh dưỡng.
- P bao giờ cũng chiếm tỷ lệ cao nhất trong số các nguyên tố khoáng của tế bào vi
sinh vật (nhiều khi P chiếm đến 50% so với tổng số chất khoáng). P có mặt trong cấu tạo
của nhiều thành phần quan trọng của tế bào (axit nucleic, photphoprotein, photpholipit,
nhiều coenzim quan trọng như ADP, ATP, UDP, UTP, XDP, XTP, NAD, NADP,
Flavin ; một số vitamin như tiamin, biotin ). Để đảm bảo nguồn dinh dưỡng photpho,
người ta thường sử dụng các loại photphat vô cơ. Việc bổ sung photphat (nhất là photphat
kali) vào các môi trường dinh dưỡng ngoài tác dụng cung cấp P còn có tác dụng tạo ra
tính đệm của môi trường. Với các tỷ lệ thích hợp hỗn hợp muối KH
2
PO
4
và K
2
HPO
4
có
thể tạo ra những mức pH ổn định trong khoảng pH = 4,5 - 8,0 trong môi trường axit
K
2
HPO sẽ tạo ra ion H
+
:

- S cũng là một nguyên tố khoáng quan trọng trong tế bào vi sinh vật. S có mặt trong
một số axit amin (xixtin, xixtein, metionin), một số vitamin (biton, tiamin ). Xixtin,
xixtein và một tripeptit là glutation không những tham gia vào cấu trúc protein mà còn có
vai trò quan trọng trong các quá trình oxi hoá khử. Việc chuyển nhóm sunphidrin thành
nhóm disunphit có vai trò rất lớn trong quá trình chuyển điện tử từ nguyên liệu hô hấp
đến oxi phân tử.
Các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh ở dạng oxi hoá thường có tác dụng độc đối
với tế bào vi sinh vật (có thể kể tới trường hợp streptoxit và các sunphamit khác). Trong
khi đó các muối sunphat vô cơ với nguyên tử lưu huỳnh cũng ở trạng thái oxi hoá thì lại
được cơ thể vi sinh vật đồng hoá rất tốt. Một số vi sinh vật có thể dùng cả S
2
O
3
2-
(tiosunphat) làm nguồn thức ăn lưu huỳnh. Một số vi sinh vật khác lại đòi hỏi các thức ăn
chứa lưu huỳnh ở dạng khử (H
2
S, xixtin, xixtein ).
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 14 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
- Fe là nguyên tố rất cần thiết để giúp vi sinh vật có thể tổng hợp một số men loại
pocphirin chứa sắt (như xitocrom, xitocromoxidaza, peroxidaza, catataza ). Một số vi
sinh vật tự dưỡng quang năng còn sử dụng sắt để tổng hợp ra các sắc tố quang hợp có cấu
trúc pocphirin (clorophin, bacterioclorophin).
- Mg là nguyên tố được vi sinh vật đòi hỏi cũng với lượng khá cao (10
-3
– 10
-4
M).

Mg mang tính chất một cofacto, chúng tham gia vào nhiều phản ứng enzim có liên quan
đến các quá trình photphoryl hoá (chuyển H3PO4 từ một hợp chất hữu cơ này sang một
hợp chất hữu cơ khác). Mg
2+
có thể làm hoạt hoá các hexokinaza, ATP-aza,
pirophotphataza, photphopheraza, transaxetylaza, photphoglucomutaza, cacboxylaza,
enolaza, các men trao đổi protein, các men oxi hoá khử của chu trình Krebs (tất cả khoảng
trên 80 enzim khác nhau). Đồng thời nó còn có vai trò quan trọng trong việc làm liên kết
các tiểu phần riboxom với nhau.
- Ca mặc dầu là nguyên tố ít tham gia vào việc xây dựng nên các hợp chất hữu cơ
nhưng nó có vai trò đáng kể trong việc xây dựng các cấu trúc tinh vi của tế bào. Canxi
đóng vai trò cầu nối trung gian giữa nhiều thành phần quan trọng của tế bào sống (như
giữa ADN và protein trong nhân, giữa các nucleotit với nhau, giữa ARN và protein trong
riboxom). Canxi rất cần thiết đối với việc hình thành các cấu trúc không gian ổn định của
nhiều bào quan như riboxom, ti thể, nhân
- Zn cũng là một cofacto tham gia vào nhiều quá trình enzim. Zn có tác dụng đáng
kể trong việc hoạt hoá các enzim như cacboanhidraza, enolaza, photphataza kiềm,
pirôphtphataza, lơxitinaza, …
- Mn có chứa trong một số enzim hô hấp. Mn cũng có vai trò quan trọng trong việc
làm hoạt hoá một số enzim như photphomonoesteraza, cacboxylaza, hidroxylamin
reductaza, acginaza, aminopeptidaza, enolaza, photphoglucomutaza
- K là nguyên tố chiếm một tỷ lệ khá cao trong thành phần khoáng của tế bào vi sinh
vật, nhưng cho đến nay người ta chưa thấy Kali tham gia vào bất kỳ thành phần nào của
nguyên sinh chất, cũng chưa tìm thấy bất kỳ enzim nào có chứa K. Người ta nhận thấy
Kali thường tồn tại trong dạng ion K+ ở mặt ngoài cấu trúc tế bào. Kali làm tăng độ ngậm
nước của các hệ thống keo do đó ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất, nhất là các
quá trình tổng hợp. Kali có thể còn tham gia vào quá trình tổng hợp một số vitamin (như
tiamin ) và có những ảnh hưởng đáng kể đến quá trình hô hấp của tế bào vi sinh vật.
- Na và Cl cũng là các nguyên tố mà nhiều vi sinh vật đòi hỏi với lượng không nhỏ,
nhưng cho đến nay người ta vẫn còn biết rất ít về vai trò sinh lý của chúng. Hàm lượng

SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 15 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Na và Cl đặc biệt cao trong tế bào các vi sinh vật ưa mặn sống trong nước biển, đất vùng
ven biển hoặc sống trên các loại thực phẩm ướp mặn. Các vi sinh vật có thể được chia
thành 3 nhóm : nhóm ưa mặn, thích hợp phát triển trên môi trường chứa 2 -5% (khối
lượng : thể tích) NaCl, nhóm ưa mặn vừa, thích hợp phát triển trên môi trường chứa 5 -
20% NaCl và nhóm ưa mặn cao, thích hợp phát triển trên môi trường chứa đến 20 - 30%
NaCl.
Bảng 2.7 dưới đây sẽ hệ thống lại các muối vô cơ cần thiết cho vi sinh vật và chức
năng sinh lý của chúng
Nguyên
tố
Hợp chất
sử dụng
Chức năng sinh lý
P
KH
2
PO
4
K
2
HPO
4
Là thành phần của acid nucleic, nucleoprotein, phospholipid,
coenzyme, ATP Làm nên hệ thống đệm giúp điều chỉnh pH môi
trường.
S
(NH

4
)
2
SO
4
MgSO
4
Là thành phần của các aminoacid chứa S, một số vitamin;
glutathione có tác dụng điều chỉnh điện thế oxy hoá khử trong tế
bào.
Mg MgSO
4
Là thành phần trung tâm hoạt tính của enzyme phosphoryl hoá
hexose, dehydrogenase của acid isocitric, polymerase của acid
nucleic, thành phần của chlorophyll và bacterio-chlorophyll.
Ca
CaCl
2
Ca(NO
3
)
2
Tạo tính ổn định của một số cofactor, enzyme duy trì, cần cho sự
dựng trạng thái cảm thụ của tế bào.
Na NaCl
Thành phần của hệ thống chuyển vận của tế b ào, duy trì áp suất
thẩm thấu, duy trì tính ổn định của một số enzyme.
K
KH
2

PO
4
K
2
HPO
4
Là cofactor của một số enzyme, duy trì áp suất thẩm thấu của tế
bào, là nhân tố ổn định của ribosome ở một số vi khuẩn ưa mặn.
Fe FeS0
4
Thành phần của sắc tố vi khuẩn và một số enzyme, là vật chất
nguồn năng lượng của một số vi khuẩn sắt, cần thiết để tổng hợp
chlorophyll và độc tố vi khuẩn bạch hầu.
Bảng 2.7. Muối vô cơ và chức năng sinh lý của chúng – [1]
Trong quá trình sinh trưởng vi sinh vật còn cần tới một số nguyên tố vi lượng. Những
nguyên tố này cũng có vai trò quan trọng mặc dầu chỉ cần với số lượng rất nhỏ, khoảng
10
-8
– 10
-6
mol/ L môi trường nuôi cấy. Nguyên tố vi lượng tham gia vào thành phần
enzyme và làm hoạt hoá enzyme. (Bảng 2.8)
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 16 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Nguyên tố Tác dụng sinh lý
Zn
Có mặt trong alcohol dehydrogenase, lactodehydrogenase, phosphatase
kiềm, ARNpolymerase, ADNpolymerase
Mn Có mặt trong peroxyd dismutase, carboxylase ciitric synthetase

Mo Có mặt trong reductase nitrate, nitrogenase, dehydrogenase formic
Se Có mặt trong reductase glycin, reductase formic.
Co Có mặt trong mutase glutamic.
Cu Có mặt trong cytochrome oxydase.
W Có mặt trong dehydrogenase formic.
Br Có mặt trong urease, cần cho sự sinh trưởng của vi khuẩn hydrogen.
Bảng 2.8. Tác dụng sinh lý của nguyên tố vi lượng – [1]
Nếu thiếu nguyên tố vi lượng trong quá trình sinh trưởng thì hoạt tính sinh lý của vi
sinh vật bị giảm sút, thậm chí ngừng sinh trưởng. Do nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật
là không giống nhau cho nên khái niệm về nguyên tố vi lượng chi có ý nghĩa tương đối.
Vi sinh vật thường tiếp nhận nguyên tố vi lượng từ các chất dinh dưỡng hữu cơ thiên
nhiên, các hoá chất vô cơ, nước máy hay ngay từ trong các dụng cụ nuôi cấy bằng thuỷ
tinh.
Chú ý rằng chỉ trong những trường hợp đặc biệt mới cần bổ sung nguyên tố vi lượng
vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật. Vì nhiều nguyên tố vi lượng là kim loại nặng cho
nên nếu dư thừa sẽ gây hại cho vi sinh vật. Khi cần bổ sung thêm nguyên tô vi lượng vào
môi trường cần lưu ý khống chế chính xác liều lượng.
2.2.2.4. Nhân tố sinh trưởng
Vấn đề một số vi sinh vật muốn phát triển cần phải được cung cấp những chất sinh
trưởng nào đó đã được L. Pasteur phát hiện từ khoảng các năm 1859 – 1864 khi ông nuôi
cấy vi sinh vật trên các môi trường chứa thức ăn cacbon (đường, rượu, axit hữu cơ), muối
amon và một số muối khoáng khác. Pasteur nhận thấy vi sinh vật phát triển rất yếu.
Nhưng nếu bổ sung thêm một ít nước chiết các nguyên liệu thiên nhiên vào các môi
trường nói trên thì sự phát triển của vi sinh vật sẽ tăng lên rất nhiều.
Tuỳ thuộc vào khả năng sinh tổng hợp của từng loài vi sinh vật mà cùng một chất có
thể là hoàn toàn không cần thiết (nếu vi sinh vật này tự tổng hợp nó) có thể là có tác dụng
kích thích sinh trưởng (nếu vi sinh vật nào tự tổng hợp được nhưng nhanh chóng tiêu thụ
hết) hoặc có thể là rất cần thiết đối với quá trình sinh trưởng phát triển, giống như là
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 17 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :

ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
trường hợp các vitamin đối với người và động vật (nếu vi sinh vật này hoàn toàn không
có khả năng tự tổng hợp được ra nó). Như vậy là những chất được coi là chất sinh trưởng
của loại vi sinh vật này hoàn toàn có thể không phải là chất sinh trưởng đối với một loại
vi sinh vật khác. Hầu như không có chất nào là chất sinh trưởng chung đối với tất cả các
loại vi sinh vật.
Các vi sinh vật khác nhau có những yêu cầu không giống nhau về chủng loại và liều
lượng của các nhân tố sinh trưởng. Sau đây là một số ví dụ (bảng 2.9).
Vi sinh vật Chất sinh trưởng Nhu cầu / ml
Acetobacter suboxydans
Clostridium acetobutylicum
Streptococcus pneumonia
Leuconostoc mesenteroides
Staphylococcus aureus
Corynebacterium diphtheria
Clostridium tetani
Lactobacillus arabinosus
Streptococcus faecalis
Lactobacillus delbruckii
Lactobacillus casei
APAB, Acid nicotinic
APAB
choline
pyridoxal
thiamin
b-alanin
uracil
acid nicotinic
acid pantothenic
methionine

acid folic
arginine
tyrosine
thymonucleoside
biotin
ephedrin
0 - 10 ng
3 mg
0,15 ng
6 mg
0,025 mg
0,5 ng
1,5 mg
0 - 4 mg
0,1 mg
0,02 mg
1,0 mg
0,02 mg
50 mg
8 mg
0-2 mg
1 ng
Chú thích: 1 mg = 10
-6
g; 1 ng = 10
-9
g
Bảng 2.8. Các nhân tố sinh trưởng cần thiết dối với một số loài vi sinh vật

Vi sinh vật tự dưỡng và một số vi sinh vật dị dưỡng (như Escherichia coli) thậm chí

có thể sinh trưởng mà không cần bất kỳ nhân tố sinh trưởng nào. Mặt khác, cùng một loài
vi sinh vật nhưng nhu cầu đối với nhân tố sinh trưởng cũng thay đổi tuỳ theo điều kiện
môi trường. Ví dụ Mucor rouxiikhi sinh trưởng trong điều kiện kỵ khí thì cần thiamin (B
1
)
và biotin (H), nhưng trong điều kiện hiếu khí thì lại tự tổng hợp được các vitamin này. Có
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 18 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
trường hợp chưa giải thích được bản chất của nhu cầu về nhân tố sinh trưởng ở một số
loài vi sinh vật. Thông thường bổ sung vào môi trường các chất hữu cơ như cao nấm men,
cao thịt, dịch đun động thực vật (nhộng, giá đỗ…) là có thể đáp ứng được nhu cầu về
nhân tố sinh trưởng.
Căn cứ vào sự khác nhau về cấu trúc hoá học và chức năng sinh lý của các nhân tố
sinh trưởng người ta chia nhân tố sinh trưởng thành các nhóm vitamin, aminoacid, purine
và pyrimidine.
- Vitamin là nhân tố sinh trưởng được tìm thấy sớm nhất. Hiện nay người ta đã phát
hiện được nhiều loại vitamin có tác dụng là nhân tố sinh trưởng. Một số vi sinh vật có thể
tự tổng hợp được vitamin, nhưng nhiều loại khác lại cần được cung cấp vitamin trong môi
trường dinh dưỡng thì mới sinh trưởng được. Vitamin chủ yếu là coenzyme hay cofactor
của các enzyme tham gia vào quá trình trao đổi chất. Một số vi sinh vật không tự tổng
hợp được những aminoacid nào đó, cần bổ sung vào môi trường các aminoacid đó hay bổ
sung peptide chuỗi ngắn. Chẳng hạn vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides cần tới 17 loại
aminoacid mới sinh trưởng đươc. Một số vi khuẩn cần cung cấp D-alanin để tổng hợp
thành tế bào.
- Purine và pyrimidine chủ yếu được dùng làm coenzyme hay cofactor của các
enzyme cần thiết cho quá trình tổng hợp nucleoside, nucleotide và acid nucleic.
Vitamin Chức năng Ví dụ về các vi sinh vật cần cung cấp
Biotin (H)
Carboxyl hóa (cố định CO2)

Trao đổi chất một carbon (P)
Leuconostoc mesenteroides(B)
Saccharomyces cerevisiae(F)
Ochromonas malhamensis(A)
Acanthammoeba castellanii
Vitamin
B
12
Sắp xếp lại phân tử
Nhóm mang methyl trong trao đổi
chất một carbon
Lactobacillusspp. (B)
Euglena gracilis(A)
Tảo silic và nhiều vi tảo khác (A)
Acanthammoeba castellanii(P)
Acid folic
Trao đổi chất một carbon
Enterococcus faecalis(B)
Tetrahymena pyriformis(P)
Acid
lipoic
Chuyển nhóm acyl
Lactobacillus casei(B)
Tetrahymenaspp. (P)
Acid
pantotenic
Tiền thể của CoA (oxy hóa
pyruvat,trao đổi axit béo)
Proteus morganii(B)
Hanseniaspora spp. (F)

SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 19 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
Parameciumspp. (P)
Pyridoxin
(B
6
) Trao đổi acid amin
Lactobacillusspp. (B)
Tetrahymena pyriformis(P)
Niacin
Tiền thể của NAD, NADP
Brucella abortus(B)
Haemophilus influenza(B)
Blastocladia pringsheimii(F)
Crithidia fasciculata(P)
Riboflavin
(B
2
)
Tiền thể của FAD, FMN
Caulobacter vibrioides(B)
Dictyostelium spp. (F)
Tetrahymena pyriformis(P)
Bacillus anthracis(B)
Thiamin
(B
1
)
Chuyển nhóm aldehyd (khử

carboxyl pyruvat, oxy hóa acid α-
keto)
Phycomyces blakesleeanus(F)
Ochromonas malhamensis(A)
Colpidium campylum(P)
Chú thích: B - Vi khuẩn
F - Vi nấm
A - Vi tảo
P - Động vật nguyên sinh
Bảng 2.9. Chức năng của một số vitamin thông thường đối với vi sinh vật

2.2.2.5. Nước
Nước là thành phần không thể thiếu để vi sinh vật có thể sinh trưởng.Chức năng sinh
lý của nước trong tế bào là:
 Hoà tan và chuyển vận các chất, hỗ trợ cho việc hấp thu chất dinh dưỡng, giải
phóng các sản phẩm trao đổi chất.
 Tham gia vào hàng loạt các phản ứng hóa học trong tế bào.
 Duy trì cấu hình ổn định của các đại phân tử như protein, acid nucleic,
 Là thể dẫn nhiệt tốt, hấp thu tốt nhiệt lượng sinh ra trong quá trình trao đổi chất và
khuếch tán kịp thời ra bên ngoài để duy trì sự ổn định của nhiệt độ bên trong tế bào.
 Duy trì hình thái bình thường của tế bào.
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 20 13/10/2012
Các quá trình dinh dưỡng ở vi sinh vật và GVHD :
ý nghĩa của từng nguồn dinh dưỡng TS.Tống Thị Thanh Hương
 Thông qua quá trình thuỷ phân hay khử nước để khống chế kết cấu của tế bào
(enzyme, vi ống, tiên mao ) và sự tháo lắp ở virút.
Tính hữu hiệu của nước đối với sự sinh trưởng của vi sinh vật thường được biểu thị
bằng độ hoạt động (hoạt độ) của nước (water activity, a
w
). Đó là tỷ lệ giữa áp lực hơi

nước của dung dịch trong những điều kiện nhiệt độ và áp lực nhất định với áp lực của hơi
nước thuần khiết trong cùng những điều kiện như vậy:
A
w
= P
w
/ P
w0
Trong đó : P
w
- áp lực hơi nước của dung dịch
P
w0
- áp lực của hơi nước thuần khiết. (P
w0
= 1.0)
Dung dịch càng chứa nhiều dung chất (chất hoà tan) thì a
w
càng nhỏ. Vi sinh vật
thường sinh trưởng trong điều kiện có a
w
trong khoảng 0,6-0,99. Đối với một số loài vi
sinh vật khi a
w
quá thấp thì tốc độ sinh trưởng và tổng sinh khối giảm. Các vi sinh vật
khác nhau có a
w
thích hợp không giống nhau (bảng 2.10)
Vi sinh vật a
w

Vi khuẩn nói chung
Nấm men
Nấm sợi
Vi khuẩn ưa mặn
Vi nấm ưa mặn
Nấm men ưa áp suất thẩm thấu cao
0,91
0,88
0,80
0,76
0,65
0,60
Bảng 2.10. a
w
thích hợp nhất cho sinh trưởng ở một số nhóm vi sinh vật
Nhìn chung a
w
thích hợp nhất cho sự sinh trưởng của vi khuẩn cao hơn của nấm men
và nấm sợi. Vi sinh vật ưa mặn có a
w
thích hợp nhất cho sự sinh trưởng là khá thấp. Phần
nước có thể tham gia vào các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật được gọi là nước tự
do. Phần lớn nước tồn tại trong tế bào vi sinh vật là nước tự do. Phần nước liên kết với
các hợp chất hữu cơ cao phân tử trong tế bào được gọi là nước liên kết. Nước liên kết mất
đi khả năng hoà tan và lưu động.
2.2.3. Nguồn năng lượng
SV: Nguyễn Trọng Luân – LHDA K53 21 13/10/2012