Các chất ức chế sinh trưởng của vi sinh vật

Sự sinh trưởng của vi sinh vật được hiểu là sự tăng lên về số lượng và chủng loại thay đổi theo thời gian. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi trên trái đất, ngay ở điều kiện khắc nghiệt nhất như ở nhiệt độ cao trong miệng núi lửa. Các chất ức chế sinh trưởng của vi sinh vật là các chất kháng sinh, cồn, iot, clo, các hợp chất phenol.

Câu hỏi: Các chất ức chế sinh trưởng của vi sinh vật

Trả lời:

Các chất ức chế sinh trưởng của vi sinh vật là  các chất kháng sinh, cồn, iot, clo, các hợp chất phenol.

Kiến thức vận dụng để trả lời câu hỏi

1. Khái niệm

Khái niệm sinh trưởng

– Sự tăng trưởng của quần thể là sự tăng số lượng cá thể của quần thể vi khuẩn.

– Thời gian thế hệ:

Là khoảng thời gian giữa 2 lần phân bào liên tiếp.

Là khoảng thời gian từ khi tế bào sinh ra đến lần phân bào đầu tiên.

Được tính theo công thức: g = t/n (với t: thời gian phân chia; n: số lần phân chia).

2. Khái niệm sinh trưởng của vi sinh vật

Sự sinh trưởng của vi sinh vật được hiểu là sự tăng lên về số lượng và chủng loại thay đổi theo thời gian. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi trên trái đất, ngay ở điều kiện khắc nghiệt nhất như ở nhiệt độ cao trong miệng núi lửa. Nhiệt độ thấp ở Nam Cực, và áp suất lớn dưới đáy đại dương vẫn thấy sự có mặt của vi sinh vật. Quá trình sinh trưởng của vi sinh vật diễn ra liên tục nhằm thích nghi với từng điều kiện sống khác nhau. Và hiện nay có sự tăng trưởng cả về số lượng và chất lượng.

* Công thức

-Thời gian thế hệ (g):

Thời gian thế hệ là thời gian tính từ khi 1 tế bào sinh ra đến khi tế bào đó phân chia hoặc số tế bào trong quần thể tăng gấp đôi.

VD: VK E.coli 20' phân chia một lần (g=20');  trực khuẩn lao là 12h ( ở nhiệt độ 37^oC); nấm men bia ở 30^oC là 2h...

Công thức tính thời gian thế hệ:   g = t/n

với:   t: thời gian

         n: số lần phân chia trong thời gian t

- Công thức tính số lượng tế bào:

Sau n lần phân chia từ N0 tế bào ban đầu trong thời gian t:

                   N_t = N₀ x 2ⁿ

Với:

N_t : số tế bào sau n lần phân chia trong thời gian t

N₀ : số tế bào ban đầu

n : số lần phân chia

3. Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn

a. Nuôi cấy không liên tục

Môi trường nuôi cấy không được bổ sung chất dinh dưỡng mới. Và không được lấy đi các sản phẩm chuyển hóa vật chất được gọi là môi trường nuôi cấy không liên tục.

Số tế bào sau n lần phân chia từ N0 tế bào ban đầu trong thời gian t là: N_t = N₀.2

- Nuôi cấy không liên tục gồm 4 pha

- Pha tiềm phát (pha lag): tính từ khi vi sinh vật được cấy vào bình cho đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng. Đây là giai đoạn thích nghi của VSV, chúng tiến hành tổng hợp mạnh ADN và các enzyme chuẩn bị cho sự phân bào.

- Pha lũy thừa (pha log-pha cấp số): vi sinh vật phân chia mạnh mẽ, số lượng tế bào tăng theo lũy thừa và đạt đến cực đai. Thời gian thế hệ đạt tới hằng số, quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ nhất.

- Pha cân bằng: tốc độ sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật giảm dần. Do chất dinh dưỡng bắt đầu cạn kiệt, chất độc hại tăng trong môi trường nuôi cấy, số lượng tế bào đạt cực đại và không đổi theo thời gian.

- Pha suy vong: số lượng tế bào trong quần thể giảm do bị phân huỷ ngày càng nhiều, chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tăng

b. Nuôi cấy liên tục

Môi trường nuôi cấy liên tục là môi trường luôn được bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết vào. Và đồng thời lấy ra một lượng dịch nuôi cấy tương đương. Người ta dùng phương pháp nuôi cấy liên tục trong sản xuất sinh khối. Để thu nhận protein đơn bào, các hợp chất có tính sinh học như các axit amin,…

Xem thêm:

Lí thuyết về Sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật

4. Các kiểu sinh trưởng khác

- Sinh trưởng thêm

Ở pha suy vong của nuôi cấy không liên tục, nhiều tế bào chết và bị phân hủy giải phóng các chất dinh dưỡng.

Các tế bào còn sống sót sử dụng các chất dinh dưỡng này để tiếp tục sinh trưởng thêm một thời gian.

=> Hiện tượng này gọi là sinh trưởng thêm.

- Sinh trưởng kép

 Đường cong sinh trưởng gồm: 2 pha lag, 2 pha log, 1 pha cân bằng và 1 pha suy vong.

 Xảy ra khi môi trường có 2 chất dinh dưỡng khác nhau:

Vi sinh vật sẽ “ưu tiên” sử dụng chất dinh dưỡng “quen thuộc” với chúng hơn.

Đồng thời chất này sẽ ức chế các enzyme cần cho sự phân giải chất thứ hai.

Khi chất này bị cạn kiệt, chất thứ hai mới có thể cảm ứng tổng hợp nên các enzyme chuyển hóa của nó.

5. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật

- Chất dinh dưỡng

Vi sinh vật cần có thức ăn để lớn lên và nhân đôi. Dinh dưỡng của chúng chủ yếu là chiết xuất cacbon và nitơ từ các chất như protein, chất béo và carbohydrate

- Oxy hòa tan

Oxy hòa tan (DO) là lượng khí oxy hòa tan trong nước. Nhiều chủng vi khuẩn và các sinh vật khác cần oxy để hô hấp. Oxy hòa tan là một trong các yếu tố chính ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật.

- Nhiệt độ

Mỗi chủng vi sinh thích hợp với một dải nhiệt. Thấp hơn hoặc cao hơn mức đó đều ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật.

- Độ pH

Mỗi nhóm vi sinh vật cũng thích hợp với một pH nhất định. Độ pH ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật bởi tính thấm qua màng, hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào vi sinh, hoạt tính enzyme…

- Độ ẩm

Tất cả các vi sinh vật đều cần nước để sống. Tuy nhiên theo nguyên tắc chung, độ ẩm càng nhiều thì càng có nhiều vi sinh vật hơn. Chúng thích hợp với độ ẩm không khí 80% và độ ẩm môi trường >20%.