Bài giảng Dinh dưỡng và tăng trưởng của vi khuẩn - ThS. Phạm Thị Lan Thanh

DINH DƯỠNG & TĂNG TRƯỞNG CỦA VI KHUẨN
ThS. Phạm Thị Lan Thanh


MỤC TIÊU







Nêu được nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn
Hiểu rõ sự trao đổi chất và tăng trưởng của vi
khuẩn
Nắm được các yếu tố ảnh hưởng đến sự tăng
trưởng của vi khuẩn
Biết cách kiểm soát sự tăng trưởng của vi khuẩn.


NHU CẦU DINH DƯỠNG
Chất dinh dưỡng đa lượng
C, H, O, N, P, S, K, Mg, Na, Ca, Fe
 C từ CO2: tự dưỡng C
 C từ chất hữu cơ: dị dưỡng C
Chất dinh dưỡng vi lượng
Cr, Co, Cu, Mn, Mo, Ni, Se, W, V, Zn
Yếu tố tăng trưởng
Vitamin, amino acid, purin, pyrimidin

MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY
• Môi trường dinh dưỡng: chứa đầy
đủ chất dinh dưỡng cho VK.
• Môi trường chuyên chở: chứa ít
chất dinh dưỡng đủ để VK sống.
• Môi trường tăng sinh: MT dinh
dưỡng pha thêm máu, huyết
thanh…
• Môi trường chọn lọc: chứa chất
ngăn chặn sự tăng trưởng của các
VK khác (trừ VK muốn khảo sát).

EMB
EMB ức chế VK Gram +


SS (Samonella – Shigella Agar)
Ức chế VK Gram + và E.coli

MacConkey Agar
Ức chế VK Gram +


TRAO ĐỔI CHẤT Ở VI KHUẨN
Tất cả các phản ứng hóa học xảy ra trong TB
Dị hóa

Đồng hóa

TRAO ĐỔI CHẤT Ở VI KHUẨN (tt)
VK thu năng lượng từ ánh sáng
(quang hợp) hoặc các chất hữu
cơ hoặc vô cơ
• Phototroph (VSV quang năng)
• Chemotroph (VSV hóa năng)
• Hô hấp & lên men: VK nhận
năng lượng (ATP) bằng cách
oxy hóa hợp chất hữu cơ.


LÊN MEN

ATP được tạo bởi sự
phosphoryl hóa mức
cơ chất
Đường phân
• Giai đoạn chuẩn bị
• Giai đoạn oxy hóa
• Giai đoạn khử


Kết quả
1 glucose => 2 ATP +
sản phẩm lên men


HÔ HẤP





Pyruvate được oxy hóa hoàn toàn trong chu trình Krebs
(chu trình TCA - Tricarboxylic acid cycle)
Năng lượng tạo thành lớn hơn quá trình lên men
ATP được tạo thành do sự phosphoryl hóa oxy hóa.


CHU TRÌNH KREBS
Chu trình Acid Tricarboxylic
Trung tâm của quá trình trao đổi chất
Nơi xãy ra quá trình oxid hóa hoàn toàn
Giải phóng năng lượng hiệu quả và triệt để nhất

Kết quả
1 pyruvate => 3 CO2 +
4NADH + 1 FADH2 + 1 ATP

2

CHU
TRÌNH
KREBS


HÔ HẤP (tt)
NADH, FADH2 tham gia chuỗi truyền
điện tử trên màng tế bào chất
• Hô hấp hiếu khí

Chất nhận điện tử cuối cùng là Oxy
• Hô hấp kỵ khí
Chất nhận điện tử cuối cùng không
là Oxy (nitrate, sulfate, carbonate…)


Kết quả
Hô hấp hiếu khí:
1 glucose => 38 ATP
(thực tế 36 ATP)

ATP synthase


Tổng sản lượng ATP khi oxi hóa 1 phân tử
glucose trong hô hấp hiếu khí

• Đường phân
• Oxy hóa pyruvic
• Krebs Cycle
• E.T.S.
Tổng

ATP
2
0
2
34
38 ATP
E.T.S : electron transportation system

Sự tạo thành 34 ATP từ chuỗi vận chuyển điện tử ?
Khi chuyển 2[H] qua NAD+ cho hệ số tạo ATP P/O = 3 ATP
Khi chuyển 2[H] qua FAD+ cho hệ số tạo ATP P/O = 2ATP

NADH2
• Đường phân
• Oxy hóa pyruvic
• Chu trình Krebs
Tổng
10 x 3 = 30 ATP

FADH2
2
2
6
10

• Đường phân
• Oxy hóa puyruvic
• Chu trình Krebs
Tổng
2 x 2 = 4 ATP

0
0
2
2

TĂNG TRƯỞNG CỦA VI KHUẨN
Sự tăng trưởng của vi khuẩn: sự gia tăng số lượng TB
Tốc độ tăng trưởng: sự thay đổi số TB trong 1 đơn vị thời gian
Tăng trưởng lũy thừa: N = No* 2n
No : số TB ở thời điểm bắt đầu
N : số TB ở thời điểm cuối cùng
n : số thế hệ (số lần TB nhân đôi)

Thời gian thế hệ (thời gian giữa 2 lần
nhân đôi):
g = t/n
g : thời gian thế hệ
t : tổng thời gian


TĂNG TRƯỞNG CỦA VI KHUẨN (tt)

Suy ra thời gian thế hệ (g)


CHU KỲ TĂNG TRƯỞNG CỦA QUẦN THỂ VK
• Pha tiềm ẩn (thích ứng): ngắn,dài tùy trạng thái nuôi cấy và diều kiện
tăng trưởng.VK cần có đủ enzyme và tổng hợp các chất chuyển hóa thiết
yếu không có trong MT.
• Pha lũy thừa : Tế bào tăng theo cấp số nhân, có trạng thái mạnh khỏe
nhất → kéo dài khoản 4 – 10 giờ.
• Pha ổn định: VSV tích lũy các sản phẩm trao đổi chất,sinh trưởng VSV
giảm và ngừng lại.Số tế bào mới sinh ra bằng số tế bào cũ chết, hoạt
động chuyển hóa năng lượng và sinh tổng hợp vẫn xãy ra trong tế bào.

• Pha suy tàn: Chất dinh dưỡng cạn kiệt,năng lượng của tế bào giảm đến
tối thiểu. Tỷ suất VK chết tăng dần,thay đổi tùy thuộc vào loại VK.


CHU KỲ TĂNG TRƯỞNG CỦA QUẦN THỂ VK
Pha tiềm Pha lũy
tàng
thừa

Pha ổn định

Pha suy tàn

Đếm số TB
Mật độ quang


NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG SỰ
TĂNG TRƯỞNG CỦA VI KHUẨN
•
•
•
•

Nhiệt độ
pH
Áp suất thẩm thấu
Oxy

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Ưa lạnh (Psychrophile): <15C
Ôn hòa (Mesophile): 20 - 45C
Ưa nhiệt (Thermophile): > 45C
Ưa nhiệt cao (Hyperthermophile): > 80C


Ảnh hưởng của pH
pH 5 – 9 : tối ưu cho phần lớn VSV
• VSV Ưa acid (acidophile): pH < 2 → Nấm
• VSV Ưa kiềm (alkaliphile): pH > 10 → V.Cholerae


Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu
• VSV Ưa mặn (Halophile)
1% – 15% NaCl
• VSV Ưa mặn cực đoan
(Extreme halophile)
15% - 30% NaCl
Đường 50-80% làm co sinh
chất của VSV.


Ảnh hưởng của Oxy
•
•
•
•

Hiếu khí: Pseudomonas aeruginosa
Vi hiếu khí: Campylobacter jejuni
Hiếu khí tùy ý: Escherichia coli
Kỵ khí chịu được oxy:Streptococcus
pyogenes
• Kỵ khí bắt buộc: Clostridium botulinum


Bình ủ nến

Bình ủ kỵ khí