SINH TR
SINH TR Ư Ư Ơ Ơ Û Û NG VA NG VA Ø Ø PHA PHA Ù Ù T T TRIE TRIE Å Å N Ơ N Ơ Û Û VI SINH VA VI SINH VA Ä Ä T T
TS. LêTS. Lê QuốácQuoc TuấánTuan KhoaKhoa MôiMôi trưtrươờøngng vàøva TàøiTai nguyênnguyên ĐaĐaiïïi họïchoc NôngNông LâmLâm TP. HoTP. Hoàà ChíChí MinhMinh
ChChưươngơng 33
Kha Kha ù ù i i nie nie ä ä m m
SinhSinh trtrưươởûngng lalàø ssựự tăngtăng kkííchch ththưươớùcc vavàø khokhốáii llưươợïngng tetếá babàøoo
PhaPháùtt trietriểånn ((sinhsinh sasảûnn) ) lalàø ssựự tăngtăng sosốá llưươợïngng tetếá babàøoo
SinhSinh trtrưươởûngng vavàø phapháùtt trietriểånn cucủûaa VSVVSV
Pha lag Pha log
Pha ổn định
Pha suy vong
Thời gian
Sốlượng(log)
NeNeáuáu sốáso tếáte babaøoøo ban đban đaầàuu làøla NN00, , sausau nn lầànlan phânphân chia, chia, ththìì sốáso tếáte bàbaøoo sẽsẽ làø:la: N = N
N = N00 x 2x 2n n
n con còønnđươđượïccgọïigoi làøla sốáso thếáthe heheää cóùco thểåthe đươđượïcc títínhnh bằèngbang
GoGoïiïi tt lalaøø thơthơøiøi giangian sausau nn lalaànàn phânphân chiachia, , ththìì thơthơøøii giangian gigiưưõaõa 2 2 thetheáá heheää ((gg) ) sẽsẽ đươđươïcïc títínhnh bằèbangng
GiaGiaùù trịtrị đđãoão ngngưươơïcïc cucuûaûa g g cocoønøn gogoïiïi lalaøø hahaèngèng sosoáá phânphân chiachia ((CC), ), hahaèngèng sosoáá phânphân chiachia phụïphu thuộthuoäcc vàøovao::
-
- LoàLoaøii vi khuavi khuẩånn
-- NhiệNhieätt đođoää nuôinuôi cấácayy
-- MôiMôi trưtrườøơngng nuôinuôi cấácayy
MẫuMẫu lylyùù thuyethuyeátát veveàà sinhsinh trtrưươơûngûng vavaøø phaphaùtùt trietrieånån cucuûaûa vi vi khuakhuaånån
logN = logNo + n.log2 n =
2 log
1 . (logN - logNo)
g = n
t = log2
No N
t t
log log
1 2
−
−
SinhSinh trtrưươởngûng vavàø phapháùtt trietriểnån cucủảa Vi Vi khuakhuẩånn trong
trong môimôi trtrưươờøngng nuôinuôi cacấáyy ttĩĩnhnh
ĐưĐươơøøngng cong cong sinhsinh trtrưươơûngûng
Pha lag Pha log
Pha ổn định
Pha suy vong
Thời gian
Soálượng(log)
Pha lag Pha log
Pha ổn định
Pha suy vong
Thời gian
Soálượng(log)
Phalag
Phalũy thừa
Phaổn định
Phasuy
Sốlượngtếbào vong
Thời gian
Pha Pha lag lag
¾¾TTínhính từtừ luluùccù nuôinuôi cacaáyyá đđeeánán luluùccù đđạaïtt sinhsinh trtrưươơûngûng ccựcực đđaaïiiï
¾ Trong pha lag vi khuẩn chưa phân chia nhưng thể tích và khối lượng tế bào tăng lên đáng kể
¾¾Enzyme Enzyme duduøngøng chocho quaquaùù trtrììnhnh totoångång hơhơïpïp đđeeàuàu đưđươơïcïc hhììnhnh thathaønhnhø trongtrong phapha nanaøyøy
¾¾ĐĐooää dadaøiøi phapha lag lag phuphuïï thuothuoäcäc vavaøoøo giogioángáng vavaøø môimôi trtrưươơøngøng
¾¾PhaPha lag lag lalaøø momoätät quaquaùù trtrììnhnh ththííchch nghinghi cucuûaûa vi vi khuakhuaånån vơvơùiùi môimôi trtrưươơøngøng mơmơùiùi
¾¾ TeTeáá bàøbaoo sinhsinh trưtrươơngûûng vàøva phaphatùùt trietrieånån theotheo lũylũy thừthừaa
¾ Sinh khối và số lượng tế bào tính theo phương trình:
N = N0 . 2ct hay X = X0 . 2μt
c: : hahằèngng sốsoá totoácác đđooää phânphân chiachia; ; μμ: : hahaèngèng sốáso tốátocc đođoää sinhsinh trưtrươơûngûng
¾¾ CaCaùcùc hằèhangng sốáso c c vavaøø μμ đưđươơcïïc ttíínhnh theotheo côngcông thứthứcc
¾¾ CaCaùcùc hằèhangng sốáso nàønayy tùøtuyy thuothuoäcäc vàøvaoo mộmoätt loaloaïtït cáùccac yếáyeuu tốtoá môimôi trtrưươơng, øøng, đđaaëcëc biebieätät lalaøø chachaátát dinhdinh ddưưỡngỡng cucuûaûa môimôi trtrưươơøngøng nuôinuôi cacaáyáy
¾¾ ThThựựcc tếteá, , trongtrong quaquaànàn thểåthe vi vi khuẩåkhuann cocoùù mộämott sốsoá tếáte babaøoøo khôngkhông phânphân chiachia
Pha Pha
( )log log
log
log log
1 2 2
1 2 2 2
t t e
X X
−
= − μ
) (
log
log log
1 2
2
1 2
2 2
t t
e
X X
−
= −
μ
¾¾ SSựự sinhsinh trưtrươơûngûng cucuûaûa VSV VSV thưthườøơngng đươđươïcïc xemxem xéùtxet ddựaựa trêntrên momoätät sốáso yeyeáuáu totoáá hahaïnïn checheáá nhnhưư nhienhieätät đđooä, pH, ä, pH, chachaátát dinhdinh ddưưỡngỡng
¾ Vì vậy Monod đã nêu lên một cách tương tự mối quan hệ giữa các hằng số c và μ với nồng độ chất dinh dưỡng hạn chế qua các phương trình:
¾¾ ƠƠÛÛ đđâyây ccmaxmax vavaøø μμmaxmax lầlaànn lưlươơtïït làlaø hahaèngèng sốáso tốtoácc đđooää phânphân chiachia vàøva hahaèngèng sosoáá totoácác đđooää sinhsinh trtrưươơûngûng ccựựcc đđaaïiïi, , KKss lalaøø hahaèngèng sosoáá bãobão hoahoaøø vavaøø [S] [S] lalaøø nonoàngàng đđooää chachaátát dinhdinh ddưưỡngỡng hahaïnïn checheá.á.
¾¾ HaHaèngèng sốáso babaûoûo hòøhoaa KKss thưthườøơngng cocoùù giagiaùù trịtrị raraátát thấáthapp
Pha Pha
( )log log
log
log log
1 2 2
1 2 2 2
t t e
X X
−
= − μ
] [ ] [
max K S
c S c
s +
= [ ]
] [
max K S
S
s +
= μ μ
Mo Mo ä ä t t so so á á ha ha è è ng ng so so á á bão bão ho ho ø ø a a
Vi sinh vật Chất dinh dưỡng hạn
chế Ks
E. coli E. coli E. coli E. coli E. coli E. coli
M. tuberculosis A. aerogenes B. megatherium
E. coli
glucose mannitol
lactose glucose tryptophan tryptophan
glucose phosphate
O2 O2 O2
4mg/l 2mg/l 20mg/l 7,5mg/l
0,2 đến 1,0 μg/l 0,4 μg/l
3, 9μg/l 0,6mmol/l 3,1 . 10-8 mol/l
6,0 . 107 mol/l 2,2 . 10-8 mol/l
Pha Pha o o å å n n đ đ ịnh ịnh
¾¾VSV VSV ơởû tratrạngïng thatháiùi câncân babằngèng đđoộngäng hohọcïc, , ttứứcc lalàø sosốá VSV VSV sinhsinh rara babằngèng sosốá VSV VSV chechếtát đđii
¾Số lượng tế vào và sinh khối không tăng, không giảm
¾¾ToTốcác đđoộä sinhsinh trtrưươởngûng phuphụï thuothuộcäc vavàòo cơcơ chachấtát
¾¾NguyênNguyên nhânnhân totồnàn tatạiïi phapha oổnån đđịnhịnh lalàø do:do:
¾¾SSựự ttííchch lũylũy cacaùcùc sasaûnûn phaphaåmåm gâygây đđooäcäc
¾¾SựSự cạcaïnn kiệkieätt nguonguoànnà dinhdinh ddưỡngưỡng
Pha Pha t t ử ử vong vong
¾¾SoSoáá llưươơïngngï teteáá babaøooø giagiaûmmû theotheo lũylũy ththừừaa
¾ Nguyên nhân của pha tử vong chưa rõ ràng, nhưng có liên quan đến điều kiện bất lợi của môi trường
¾¾MoMoätät sosoáá enzyme enzyme thetheåå hiehieänän hoahoaïtït ttíínhnh caocao trongtrong phapha nanaøyøy nhnhưư deaminasedeaminase, , decarboxylasedecarboxylase,, cacaùcùc amilaseamilase vàvaø
proteinase
proteinase ngoangoaïiïi babaøoøo
¾¾NgoaNgoaøiiø chchứứcc năngnăng xuxuùccù tataùccù mộmoätt sosoáá quaquaùù trtrììnhnh totoångngå hợhơïpp, , cacaùcùc enzyme enzyme trêntrên chuchuûû yeyeáuáu xuxuùcùc tataùcùc cacaùcùc quaquaùù trtrììnhnh phânphân giagiaûiiû
Ñö Ñö ô ô ø ø ng ng cong cong sinh sinh tr tr ö ö ô ô û û ng ng cu cu û û a a mo mo ä ä t t so so á á
loa loa ø ø i i vi vi sinh sinh va va ä ä t t
Mo Mo ä ä t t so so á á ph ph ư ư ơng ơng pha pha ù ù p p ba ba û û o o qua qua û û n n VSV VSV
¾¾CaCấyáy chuyechuyểnån ththưươờngøng xuyênxuyên, , gigiưữõ ơởû 4400CC
¾Bảo quản dưới dầu vô trùng
¾¾BaBảỏo quaquảnûn trongtrong cacátùt hoahoặcëc sesétùt vôvô trutrùngøng
¾¾ĐĐôngông khôkhô: : lalàø PP PP hoahoànnø thiethiệnnä vavàø hiehiệuuä quaquả, , û babảỏo quaquảnûn đưđươợcïc vavàiøi nămnăm..
¾¾BaBảỏo quaquảnûn trongtrong glycerin (10%) glycerin (10%) vavàø gigiưữõ ơởû nhienhiệtät đđoộä –– 606000C hay C hay –– 808000C, PP C, PP nanàỳy babảỏo quaquảnûn lâulâu nhanhấtát
Sinh Sinh tr tr ư ư ơ ơ û û ng ng cu cu û û a a vi vi khua khua å å n n trong trong qua qua ù ù tr tr ì ì nh nh nuôi nuôi ca ca á y á y liên liên tu tu ï ï c c
¾¾LaLàø momộtät quaquáù trtrììnhnh duyduy trtrìì phapha log log trongtrong nhnhưữngõng đđieiềuàu kiekiệnän oổnån đđịnhịnh
¾Trong phòng TN thì cấy chuyền liên tục qua môi trường mới
¾¾TrongTrong sasảnûn xuaxuấtát ththìì đưđưaa dinhdinh ddưưỡngỡng vavàòo liênliên tutụcïc vavàø lalấyáy sinhsinh khokhốiái vi vi khuakhuẩnån rara vơvớiùi momộtät llưươợngïng ttưươngơng đưđươngơng
Thie Thie á á t t bò bò nuoâi nuoâi ca ca á á y y lieân lieân tu tu ï ï c c chemostat chemostat
Thie Thie á á t t bò bò chemostat chemostat
Ñö Ñö ô ô ø ø ng ng con con sinh sinh tr tr ö ö ô ô û û ng ng trong trong nuoâi nuoâi
ca ca á á y y lieân lieân tu tu ï ï c c
Thie Thie á á t t bị bị nuôi nuôi ca ca á á y y liên liên tu tu ï ï c c turbidostat turbidostat
1, Dưỡng chất (200 L); 2, Bơm định lượng; 3, Bộ cảm biến (50 - 5 000 ohms); 4, Bộ bắt sáng (ORP 12); 5, Bộ lọc (0.45 μm); 6, Cột tăng sinh (80 L); 7, Đèn huỳnh quang; 8, Bể chứa tảo (125 L).
Tăng sinh tảo trong thực tế
ĐưĐươờøngng con con sinhsinh trtrưươởûngng cucủûaa tatảûoo lulụïcc trongtrong nuôinuôi cacấáyy liênliên tutụïcc
SSựự khakháùcc nhaunhau gigiưữãa nuôinuôi cacấáyy ttĩĩnhnh vavàø liênliên tutụïcc
¾¾HeHeää thothoángngá đđooùngngù
¾ Tế bào trải qua các pha sinh trưởng và phát triển
¾¾MỗiMỗi phapha đđaaëcëc trtrưưngng bơbơûiûi nhnhưưõngõng đđieieàuuà kiệkieänn nhanhaáttá đđịnhịnh
¾¾KhoKhoùù đđieieàuuà khiekhieånnå ttựự đđooängäng
¾¾HeHeää thothoángngá mởmơû
¾ Thiết lập được 1 cân bằng động học, yeeáuáu totoáá thơthơøiøi giangian bịbị loaloaïiïi trtrừừ
¾¾TeTeáá babaøoøo đưđươơïcïc cungcung cacaápáp nhnhưưõngõng đđieieàuuà kiệkieänn môimôi trtrưươơøngøng nhanhaátát đđịnhịnh
¾¾ĐĐieieàuuà khiểkhieånn ttựự đđooängngä
La La ø ø m m đ đ o o à à ng ng bo bo ä ä s s ự ự phân phân chia chia te te á á ba ba ø ø o o
¾ ¾ Gây Gây so so á c á c nhie nhie ä t ä t : : ha ha ï ï hoa hoa ë c ë c tăng tăng nhie nhie ä t ä t đ đ o o ä ä đ đ o o ä t ä t ngo ngo ä t ä t
¾Thay đổi thành phần môi trường: gây đó acid amin
¾ ¾ Cho Cho ï n ï n lo lo ï c ï c cơ cơ ho ho ï c ï c : : soi soi k k í í nh nh hie hie å n å n vi vi đ đ e e å å
cho cho ï n ï n nh nh ư ư õng õng te te á á ba ba ø o ø o v v ừ ừ a a mơ mơ ù i ù i sinh sinh ra ra (TB (TB
nho nho û ) û )
Ca Ca ù ù c c ph ph ö ö ông ông pha pha ù p ù p xa xa ù ù c c ñ ñ ònh ònh
sinh sinh tr tr ö ö ô ô û û ng ng cu cu û û a a vi vi khua khua å å n n
Ca Ca ù ù c c ph ph ư ư ơng ơng pha pha ù ù p p xa xa ù ù c c đ đ ịnh ịnh so so á á l l ư ư ơ ơ ï ï ng ng
¾ ¾ Đ Đ e e á m á m tr tr ự ự c c tie tie á p á p ba ba è ng è ng buo buo à ng à ng đ đ e e á n á n
¾ ¾ Đ Đ e e á m á m te te á á ba ba ø o ø o to to å ng å ng ( ( so so á ng á ng
va va ø ø che che á t á t ) )
¾¾NhuoNhuộmäm tetếá babàòo trtrưươớcùc khikhi đđeếmám: : SSựự babắtét //khôngkhông babắtét mamàùu cucủảa tetếá babàòo sosống/chếng/chếtát; ; hoahoặcëc babắtét cacácùc mamàùu khakhácùc nhaunhau
¾Nuôi cấy và đếm khuẩn lạc tế bào sống
¾Nếu vi khuẩn khó tạo khuẩn lạc thì dùng phương pháp số lượng khả năng nhất
¾Lọc qua màng vi lọc, cho vào MT dinh dưỡng, kiểm tra khuẩn lạc
Ca Ca ù ù c c ph ph ư ư ơng ơng pha pha ù ù p p xa xa ù ù c c đ đ ịnh ịnh so so á á l l ư ư ơ ơ ï ï ng ng
Ph Ph ö ö ông ông pha pha ù ù p p
xa xa ù ù c c ñ ñ ònh ònh so so á á
l l ö ö ô ô ï ï ng ng E. coli E. coli
Ph Ph ö ö ông ông pha pha ù ù p p xa xa ù ù c c ñ ñ ònh ònh so so á á l l ö ö ô ô ï ï ng ng E. coli E. coli
¾¾XaXácùc đđịnhịnh sinhsinh khokhốiái ttưươiơi hoahoặcëc khôkhô ((kekémùm chchíínhnh xaxácùc))
¾¾XaXácùc đđịnhịnh hahàmøm llưươợngïng nitrogen nitrogen totổngång, NH, NH33, hay , hay carbon
carbon totổngång ((cocóù đđoộä chchíínhnh xaxácùc caocao))
¾¾XaXácùc đđịnhịnh hahàmøm llưươợngïng protein protein cucủảa vi vi khuakhuẩnån
Ca Ca ù ù c c ph ph ư ư ơng ơng pha pha ù ù p p xa xa ù ù c c sinh sinh kho kho á á i i
Ph Ph ư ư ơng ơng pha pha ù ù p p tr tr ự ự c c tie tie á á p p
¾¾ĐĐoo đđoộä đđuụcïc cucủảa dịchdịch treotreo tetếá babàòo
¾¾LaLaäpäp đưđươơøngøng chuachuaånån
¾¾GiaGiaùù trịtrị OD OD phuphuïï thuothuoäcäc vavaøoøo giaigiai đđoaoaïnïn phaphaùtùt trietrieånån cucuûaûa vi vi khuakhuaånån
¾¾ĐĐoo chchỉỉ sosốá ccưươờngøng đđoộä traotrao đđoổiåi chachấtát nhnhưư hahấpáp thuthu OO22, , tatạọo thathànhønh COCO22 hay acid.hay acid.
Ca Ca ù ù c c ph ph ư ư ơng ơng pha pha ù ù p p xa xa ù ù c c sinh sinh kho kho á á i i
Ph Ph ư ư ơng ơng pha pha ù ù p p gia gia ù ù n n tie tie á á p p
Ta Ta ù ù c c du du ï ng ï ng cu cu û a û a ca ca ù ù c c ye ye á á u u to to á á beân beân ngoa ngoa ø ø i i leân leân sinh sinh tr tr ö ö ô ô û û ng ng va va ø ø pha pha ù t ù t
trie trie å å n n cu cu û û a a vi vi khua khua å å n n
¾ ¾ To To á i á i thie thie å u å u : vi : vi khua khua å n å n ba ba é t é t đ đ a a à u à u sinh sinh tr tr ư ư ơ ơ û ng û ng va va ø ø mơ mơ û û đ đ a a à u à u ca ca ù c ù c qua qua ù ù tr tr ì ì nh nh trao trao đ đ o o å i å i cha cha á t á t
¾Tối thích: vi khuẩn sinh trưởng, phát triển cực đại
¾Cực đại: ngừng sinh trưởng và thường chết
Ng Ng ư ư ỡng ỡng ta ta ù ù c c du du ï ï ng ng
¾ ¾ Ye Ye á u á u to to á á va va ä t ä t ly ly ù : ù : nhie nhie ä t ä t đ đ o o ä , ä , đ đ o o ä ä a a å m å m
¾Yếu tố hóa học: pH, thế oxy hóa khử
¾Yếu tố sinh học: kháng sinh
Ca Ca ù ù c c ye ye á á u u to to á á ta ta ù ù c c du du ï ï ng ng
¾¾PhaPháù huhủỷy tetếá babàòo: : momộtät sosốá chachấtát nhnhưư lizozymelizozyme cocóù khakhảû năngnăng phânphân huhủỷy thathànhønh tetếá babàòo; penicillin ; penicillin phapháù huhủỷy mamàngøng tetếá babàòo
¾Thay đổi tính thấm của màng tế bào: các chất có tính oxi hóa cao như H2O2, halogen, rượu, phenol, triton…
¾Thay đổi đặc tính keo của NSC: nhiệt độ cao làm biến tính protein
Cơ Cơ che che á á ta ta ù ù c c du du ï ï ng ng
¾¾KKììmm hãmhãm hoahoạtït ttíínhnh: : kkììmm hãmhãm hoahoạtït ttíínhnh cucủảa enzyme,
enzyme, gâygây totổnån hahạiïi đđeếnán quaquáù trtrììnhnh traotrao đđoổiåi chachấtát
¾Hủy hoại các quá trình tổng hợp: làm bất hoạt enzyme trao đổi chất bằng cách gắn vào các trung tâm hoạt động
Cơ Cơ che che á á ta ta ù ù c c du du ï ï ng ng
¾¾ĐĐoộä aẩmåm: : thiethiếuáu nnưươớcùc sẽsẽ lalàmøm chachậmäm hoahoặcëc mamấtát quaquáù trtrììnhnh traotrao đđoổiåi chachấtát, , gâygây nênnên ssựự chechếtát cucủảa tetếá babàòo
¾Nhiệt độ: nhiệt độ thấp làm giảm quá trình trao đổi chất, nhiệt độ cao gây biến tính protein
¾Âm thanh: sóng siêu âm ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng của vi khuẩn
Ca Ca ù c ù c ye ye á á u u to to á á va va ä t ä t ly ly ù ù
¾¾SSứứcc căngcăng bebềà mamặtët: : ssứứcc căngcăng bebềà mamặtët thathấpáp lalàmøm chocho NSC NSC tatáchùch rara khokhỏiûi tetếá babàòo
¾Các tia bức xạ: gây nên những biến đổi hóa học của các phân tử protein, DNA
¾Ánh sáng mặt trời: tia tử ngoại gây đột biến hoặc gây chết tế bào
Ca Ca ù c ù c ye ye á á u u to to á á va va ä t ä t ly ly ù ù
¾¾pH pH môimôi trtrưươờngøng: : ssứứcc căngcăng bebềà mamặtët thathấpáp lalàmøm chocho NSC NSC tatáchùch rara khokhỏiûi tetếá babàòo
¾Thế oxi hóa khử: thể hiện mức độ thoáng khí của môi trường, liên quan đến Oxy (có vai trò rất lớn đối với vi khuẩn)
¾Các chất diệt khuẩn
¾Các chất hóa trị liệu
Ca Ca ù ù c c ye ye á á u u to to á á ho ho ù ù a a ho ho ï ï c c
Ca Ca ù c ù c ye ye á á u u to to á á sinh sinh ho ho ï c ï c
KhaKhaùngngù thetheå: å: lalaøø cacaùccù phânphân tửtử immunoglobulinimmunoglobulin, , giúgiuùpp hệheä miễn
miễn dịchdịch nhanhaänän biebieátát vavaøø vôvô hiehieäuäu hohoùaùa cacaùcùc tataùcùc nhânnhân lalaïï
Kháng sinh: là chất tiêu diệt hay kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn, như penicillin
