Sinh học - Chương III: Các quá trình sinh lý của vi sinh vật

QUÁ TRÌNH SINH LÝ CỦA VI SINH VẬT Chƣơng III: Các quá trình sinh lý của vi sinh vật I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG  Nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật • Nitơ: nitơ hữu cơ, nitơ vô cơ • Carbon: chất hữu cơ, CO2 • Các chất khác: chất khóang, chất sinh trưởng. I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG  Oxy : yếm khí, hiếu khí, tùy tiện  Năng lượng : ánh sáng, ATP  Nhiệt độ : nóng, ấm, lạnh  pH : acid, trung tính, baz I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng • Thẩm thấu bị động Maøng ngoaøi Maøng trong I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng • Chuyển vận nhóm Maøng ngoaøi Maøng trong S S S S S S Enzym-2 Enzym-2 Enzym-2 Enzym-2 S HPr - HPr P P S Enzym-1 + PEP I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng • Khuyếch tán xúc tiến Maøng ngoaøi Maøng trong I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng • Chuyển vận chủ động Maøng ngoaøi Maøng trong ATP ADP+P i I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng Thẩm thấu bị động Chuyển vận nhóm Khuyếch tán xúc tiến Chuyển vận chủ động Maøng ngoaøi Maøng trong Maøng ngoaøi Maøng trong S S S S S S Enzym-2 Enzym-2 Enzym-2 Enzym-2 S HPr - HPr P P S Enzym-1 + PEP Maøng ngoaøi Maøng trong Maøng ngoaøi Maøng trong ATP ADP+P i I. QUÁ TRÌNH DINH DƢỠNG - Sơ đồ trao đổi chất của vi sinh vật TEÁ BAØO VI SINH VAÄT CAÙC SAÛN PHAÅM CUÛA QUAÙ TRÌNH TRAO ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG CAÙC SAÛN PHAÅM DÒ HOÙA SÖÏ TAÊNG SINH KHOÁI CHAÁT DÖÏ TRÖÕ CAÙC CHAÁT DINH DÖÔÕNG Söï trao ñoåi naêng löôïng Söï dò hoùa Taùi toång hôïp Trao ñoåi xaây döïng Söï dinh döôõng II. QUÁ TRÌNH HÔ HẤP - Hô hấp yếm khí - Hô hấp hiếu khí - Vi sinh vật • Yếm khí • Yếm khí tùy tiện • Hiếu khí • Vi hiếu khí Clostridium Bacillus III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Nhiệt độ S ự s in h t rư ở n g III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Nhiệt độ Nhoùm vi sinh vaät Thöôøng gaëp to min to opt to max Vi sinh vaät öa laïnh (psychrophyle) Vi sinh vaät soáng ôû caùc bieån phía baéc, ñaát baéc cöïc 0 o C 5 –10oC 20 –30oC Vi sinh vaät öa aám ( mesophyle) Ñaïi ña soá caùc loaïi vi khuaån, naám ôû moïi nôi 3 o C 20 –35oC 45 –50oC Vi sinh vaät öa noùng (thermophyle) Thöôøng gaëp trong caùc suoái nöôùc noùng 0 o C 50 –60oC 80oC III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Nhiệt độ o C oF Taùc ñoäng ñeán vi sinh vaät 121 250 Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 15 – 20 phuùt 116 240 Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 30 – 40 phuùt 110 230 Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 60 – 80 phuùt 100 212 Nhieät ñoä soâi cuûa nöôùc coù khaû naêng tieâu dieät teá baøo dinh döôõng nhöng khoâng tieâu dieät ñöôïc baøo töû 82 – 93 179 – 200 Teá baøo ñang phaùt trieån cuûa vi khuaån, naám men, naám moác bò tieâu dieät hoaøn toaøn 62 – 82 151 – 180 Caùc vi sinh vaät öa nhieät vaãn phaùt trieån ñöôïc 60 – 77 140 – 171 Pasteur hoùa, tieâu dieät phaàn lôùn vi sinh vaät gaây beänh trong söõa, nöôùc quaû, tröø baøo töû cuûa chuùng 16 – 38 61 – 100 Caùc loaøi naám men, naám sôïi, vi khuaån phaùt trieån maïnh 10 – 16 50 – 61 Caùc loaøi öa laïnh phaùt trieån maïnh 0 32 Caùc loaøi vi sinh vaät ngöøng phaùt trieån – 18 0 Vi khuaån ôû traïng thaùi cheát – 251 – 420 Raát nhieàu loaøi vi sinh vaät khoâng bò cheát trong hydrogen loûng III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Tia bức xạ Loïai bức xạ Böôùc soùng Taùc duïng Tia töû ngoïai 136 – 3200Ao - Vi sinh vaät cheát hoaëc ñoät bieán Tia böùc xaï ion hoùa (X, R) 136 – 1000Ao - Vi sinh vaät cheát hoaëc ñoät bieán Tia dieät khuaån 2000 – 2950Ao - Dieät khuaån phoøng baûo quaûn Aùnh saùng ban ngaøy 4000 – 8000Ao -Laø naêng löôïng cuûa VSV coù maøu -Tieâu dieät 1 phaàn VSV khoâng maøu III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Áp suất thẩm thấu - Ưa mặn: Enterobacteria, Pseudomonas,.. - Không ưa mặn: Halococcus morrhueae, Staphylococcus,.. III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Độ ẩm STT Nhoùm vi sinh vaät A w min 1 Phaàn lôùn vi khuaån G - 0,97 2 Phaàn lôùn vi khuaån G + 0,90 3 Phaàn lôùn naám men 0,88 4 Phaàn lôùn naám sôïi 0,80 5 Vikhuaån öa maën 0,75 6 Moät soá naám sôïi khaùc 0,60 III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố hóa học  pH III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố hóa học  pH pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vi sinh vaät thöïc phaåm Naám moác Naám men Vi khuaån lactic Staphyloccocus aureus Acetobacer sp. E. Coli Clostridium botulinum Bacillus cereus Vibrio sp. III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố hóa học  Chất độc và chất diệt khuẩn Ester, alcol, dd NaOH yeáu. Muoái kim loaïi naëng, Zn, acid, formalin HNO 3 , Cl 2 , KMnO 4 , Glycerin, ñöôøng, muoái (taêng noàng ñoä) III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố sinh học  Hieän töôïng coäng sinh : khi hai sinh vaät cuøng chung soáng hoøa bình, sinh vaät naøy höõu ích cho sinh vaät kia laïi.  Hieän töôïng ñoái khaùng (hoaïi sinh) : khi hai sinh vaät tieâu dieät laãn nhau.  Hieän töôïng kyù sinh: sinh vaät naøy soáng döïa vaøo sinh vaät kia, huùt chaát dinh döôõng cuûa sinh vaät kia ñeå nuoâi soáng mình III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Sức nóng khô + Tủ sấy: 1600 trong 2h, 1800C trong 30 phút + Đốt qua lửa - Sức nóng ướt + Đun sôi trong nước + Phương pháp Pasteur + Phương pháp Tyndal + Hơi nước bảo hòa III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Sức nóng ướt III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Sức nóng khô III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Phương pháp lọc + Sử dụng màng lọc + Thời gian lọc : max. 30 phút - Tia diệt khuẩn + Tia tử ngọai + Tia Rơnghen + Tia Gamma III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Phương pháp lọc III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Chất hóa học + dd Br 1%, HgCl 2 0,1%, coàn, AgNO 3 0,05%,..: ñ/v haït + Phenol: saùt truøng duïng cuï bò nhieãm baån. Hoaït tính taêng khi coù maët muoái. Khoâng taùc duïng leân baøo töû. + Ancohol: etanol: saùt truøng ngoaøi da. Khoâng taùc duïng vôùi baøo töû. Taùc duïng taêng theo troïng löôïng phaân töû. + Iod: dieät taát caû caùc loaøi vi khuaån vaø baøo töû. Saùt truøng da, taåy ueá nöôùc vaø khoâng khí. + Baïc: dieät khuaån maïnh III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Chất hóa học TT Loaïi Ví duï Noàng ñoä (%) Vi khuaån Baøo töû vi khuaån Naám baäc cao Virut 1 Alcol Etylic 70 + - + + Izopropylic 70 - 90 + - + - 2 Aldehyde Formaldehyde 1 - 8 + + + + III. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG Stt Hoùa chaát Max VSV bò taùc ñoäng Thöïc phaåm 1 Acid benzoic, caùc benzoat 0,1% Naám men, naám moác Margarine, ñoà chua, nöôùc quaû 2 Acid sorbic, caùc sorbat 0,2% Naám moác Phomai, siro, baùnh ngoït, tröùng 3 Acid propionic, caùc propionat 0,32% Naám moác Baùnh mì, baùnh ngoït, moät soá loaïi phomai 4 Parabens 0,1% Naám men, moác Nöôùc quaû, ñoà chua, baùnh 5 SO 2 , sulfit 200– 300ppm Caùc loaøøi VSV Maät ræ, traùi caây saáy, moâi tröôøng 6 Etylen, propylen oxid 700ppm Naám men, naám moác Caùc loaïi haït 7 Nisin 1% Vi khuaån lactic, Clostridium Thòt 8 Natri nitrit 120ppm Clostridium, naám moác Thòt 9 Format ethyl 15–200 ppm Naám men, moác Traùi caây saáy, haït IV. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ DI TRUYỀN NHÂN ĐÔI GEN ADN ARN tt Polypeptide Sao maõ Giaûi maõ Transcription Translation IV. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ DI TRUYỀN A MH CL G ĐỘT BIẾN Đọan gen gốc Đột biến điểm A MCL GC Đột biến đọan A MC GC H V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Colony forming units colony V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trƣởng trong môi trƣờng nuôi cấy tĩnh Time lag log Cân bằng động Tử vong Sinh khối VSV V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trƣởng kép Time lag log Cân bằng động Tử vong lag log Sinh khối VSV V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trƣởng liên tục Time Sinh khối VSV V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trƣởng liên tục: Hệ thống Chemostat V. QUÁ TRÌNH SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trƣởng liên tục: Hệ thống Bioreactor