Bài 27. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT
I. CHẤT HÓA HỌC 1. Chất dinh dưỡng
- Các chất hữu cơ như cacbohiđrat, prôtêin, lipit... là các chất dinh dưỡng. Một số chất vô cơ chứa các nguyên tố vi lượng như Zn, Mn, Mo ... có vai trò quan trọng trong quá trình thẩm thấu, hoạt hóa enzim.
- Nhân tố sinh trưởng: là những chất cần cho sự sinh trưởng của vi sinh vật nhưng chúng không tự tổng hợp được, ví dụ như một số axit amin, vitamin ...
+ Vi sinh vật không tự tổng hợp được các nhân tố sinh trưởng: vi sinh vật khuyết dưỡng.
+ Vi sinh vật tự tổng hợp được các nhân tố sinh trưởng: vi sinh vật nguyên dưỡng 2. Chất ức chế sinh trưởng
Chất ức chế sinh trưởng: các chất có khả năng ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật.
Các chất hóa học Cơ chế tác động Ứng dụng
Các hợp chất phênol Gây biến tính prôtêin và các loại màng tế bào.
Khử trùng phòng thí nghiệm, bệnh viện.
Các loại cồn (êtanol, izôprôpanol 70-80%)
Thay đổi tính thấm của lớp lipit màng sinh chất.
Thanh trùng trong y tế, phòng thí nghiệm.
Các chất oxi hóa
(H2O2, O3, Iôt, cồn iôt (2%), Clo (Natrihipoclorit, chloramin)
Ô xi hóa các thành phần tế bào.
Diệt khuẩn trên da, sát trùng các vết thương, làm sạch nước, sát trùng thiết bị y tế và chế biến thực phẩm.
Các chất hoạt động bề mặt (xà phòng, chất tẩy rửa)
Giảm sức căng bề mặt, hư hại màng sinh chất.
Loại bỏ vi sinh vật, sát trùng.
Các hợp chất kim loại nặng Gây biến tính prôtêin. Diệt khuẩn, làm chất sát trùng ngoài da, diệt bào tử đang nảy mầm.
Các anđêhit (formaldehit 2%) Gây biến tính và bất hoạt prôtêin.
Tẩy uế và là dịch ướp xác.
Chất kháng sinh Tác dụng lên thành tế bào, màng sinh chất, ức chế tổng hợp axit nuclêic và prôtêin.
Dùng để phòng và trị bệnh cho người, động vật trong y tế và thú y.
II. CÁC YẾU TỐ LÍ HỌC 1. Nhiệt độ
- Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến tốc độ của các phản ứng sinh hóa trong tế bào tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật. Nhiệt độ cao thường làm biến tính protein và tế bào.
- Dựa vào khả năng chịu nhiệt chia vi sinh vật thành 4 nhóm:
+ Vi sinh vật ưa lạnh: sống ở các vùng Nam cực, Bắc cực và các đại dương, sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 15oC.
+ Vi sinh vật ưa ấm: có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 20 – 40oC. Đa số thuộc nhóm này là các vi sinh vật đất, VSV nước, VSV sống trong cơ thể động vật và các VSV gây hư hỏng thực phẩm hàng ngày.
+ Vi sinh vật ưa nhiệt: sinh trưởng tối ưu ở 55-65oC. Đa số chúng là vi khuẩn, một số là nấm và tảo. Nhóm VSV này sống trong các đống phân ủ,
đống cỏ khô tự đốt nóng và các suối nước nòng. Hoạt động cảu các enzim và riboxom của chugns thích ứng ở nhiệt độ cao.
+ Vi sinh vật ưa siêu nhiệt: một số vi khuẩn có thể sống được ở các vùng nóng bỏng của biển hoặc đáy biển, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 85-110oC.
- Người ta sử dụng nhiệt độ cao để thanh trùng, nhiệt độ thấp để kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật.
2. Độ ẩm
- Nước rất cần cho quá trình sinh trưởng và chuyển hóa vật chất – năng lượng ở vi sinh vật.
- Nhìn chung, vi khuẩn ưa thích môi trường có độ ẩm cao, nấm đòi hỏi độ ẩm thấp hơn. Do đó, nước có thể được dùng để khống chế sự sinh trưởng cảu từng nhóm vi sinh vật. Mỗi loại vi sinh vật sinh trưởng trong một giới hạn độ ẩm nhất định.
3. Độ pH
- Độ pH ảnh hưởng đến tính thấm của màng sinh chất, hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào, hoạt tính enzim, sự hình thành ATP...
- Dựa vào pH thích hợp với sự sinh trưởng, VSV được chia làm 3 nhóm : + VSV ưa trung tính : Đa số vi khuẩn và động vật
nguyên sinh sinh trưởng tốt ở pH = 6 – 8, ngừng hoạt động ở pH
> 9 hoặc pH < 4.
+ VSV ưa axit : Một số ít vi khuẩn (VK lactic, VK lên men giấm) và đa số nấm sinh trưởng tốt ở khoảng pH = 4 – 6.
Một số vi khuẩn có khả năng chịu pH thấp (ở đất mỏ pH = 2 –
3 ; ở suối nóng axit pH = 1 – 3).
+ VSV ưa kiềm : sinh trưởng tốt ở pH > 9, có khi pH > 11 (ở các hồ nước và đất kiềm).
4. Ánh sáng
- Mức năng lượng trong lượng tử ánh sáng tùy thuộc vào độ dài bước sóng của tia sáng. Vi khuẩn quang hợp cần năng lượng ánh sáng để quang hợp. ÁNh sáng thường có tác đọng đến sự hình thành bào tử sinh sản, tổng hợp sắc tố, chuyển động hướng sáng...
- Bức xạ ánh sáng có thể tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật.
+ Bức xạ ion hóa (tia , tia X): phá hủy ADN ứng dụng để khử trùng thiết bị và bảo quản thực phẩm.
+ Bức xạ không ion hóa (tia tử ngoại): kìm hãm sự sao mã và phiên mã của VSV ứng dụng khử trùng bề mặt, dịch lỏng trong suốt và các chất khí.
5. Áp suất thẩm thấu
- Sự chênh lệch nồng độ của một chất giữa 2 bên màng sinh chất gây nên một áp suất thẩm thấu.
Khi đưa vi sinh vật vào môi trường ưu trương thì nước trong tế bào vi sinh vật sẽ bị rút ra ngoài, gây co nguyên sinh vi sinh vật không phân chia được và có thể chết.
- Có một số nhóm vi sinh vật ưa mặn: Vi khuẩn sống ở biển có nồng độ muối cao(3,5%) thậm chí có cả vi khuẩn sống ở các hồ muối có nồng độ NaCl > 15%).
- Một số vi sinh vật có thể sống trong môi trường có nồng độ đường cao như trong các loại mứt quả gọi là nhóm vi sinh vật ưa thẩm thấu (ưa saccarôzơ).
