Bài giảng Hệ sinh vật học đại cương - Chương 2: Sinh lý học của vi sinh vật - Nguyễn Bá Hiên

Nội dung text: Bài giảng Hệ sinh vật học đại cương - Chương 2: Sinh lý học của vi sinh vật - Nguyễn Bá Hiên

1. III. Dinh dưỡng của vi sinh vật 1. Khái niệm: + Chất dinh dưỡng: Là những chất được VSV hấp thu từ môi trường xung quanh và được sử dụng cho quá trình trao đổi chất của tế bào Ví dụ: . Axit amin . Các loại đường đơn . N2 , CO2 , NH3 , . + Quá trình dinh dưỡng: Là quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng từ môi trường vào tế bào VSV
2. 2. Nhu cầu thức ăn của VSV Ví dụ: Vi khuẩn cần lượng thức ăn bằng trọng lượng cơ thể của chúng. Bởi vì : . Cần thức ăn cho việc kiến tạo . Cung cấp năng lượng cho quá trình sống . Cần thức ăn cho quá trình sinh sản ( VK sinh sản rất nhanh 20 - 30 phút sinh sản một lần và theo cấp số nhân 1 tế bào/ 24 giờ 47.146,9 x 106 tế bào)
3. Nhu cầu về thức ăn cuả VSV có thể chia làm 3 loại: + Thức ăn cung cấp năng lượng: cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của VSV như: gluxit, lipit, protein , NH3 + Thức ăn kiến tạo: sau khi hấp thụ được tiêu hoá, chế biến lại thành nguyên liệu tham gia xây dựng cấu trúc tế bào như: gluxit, lipit, protein , N2 ,CO2 • + Thức ăn đặc biệt: • Là những chất cần thiết đối với hoạt động sống của VSV mà một loài nào đó không thể tự tổng hợp được. • Ví dụ : • - Axit amin không thay thế • - Vitamin Vikhuẩn Streptococcus cần B1
4. 3. Các kiểu dinh dưỡng của VSV Thành phần cơ bản cấu tạo lên tế bào VSV gồm 4 nguyên tố chính :C, H, O, N + Dinh dưỡng cacbon: Các bon chiếm > 50 % vật chất khô của VSV Là yếu tố rất quan trọng trong các hợp chất có mặt trong tế bào Trong tự nhiên cac bon tồn tại ở 2 dạng - Hợp chất cac bon vô cơ : CO2 , muối cacbonát . - Hợp chất cac bon hữu cơ: gluxit, lipit, protein Tuỳ thuộc khả năng sử dụng nguồn các bon, người ta chia VSV làm 2 nhóm
5. VSV tự dưỡng các bon: . Là các VSV có thể sử dụng nguồn cacbon vô cơ như CO2 và muối cacbonat . Dựa vào nguồn cung cấp năng lượng, người ta chia kiểu tự dưỡng cacbon làm 2 loại: - VSV tự dưỡng C quang năng: . có sắc tố quang hợp (Bacterioclorophil) . Có khả năng chuyển hoá trực tiếp năng lượng của ánh sáng mặt trời thành năng lượng hoá học tích luỹ lại trong ATP . Sử dụng năng lượng này để chuyển cacbon vô cơ thành cacbon hữu cơ cần thiết cho cơ thể.
6. Ví dụ: Quá trình quang hợp của VK lưu huỳnh màu lục (Green sunfua bacteria): ánh sáng mặt trời 1 CO2 + 2H2S (C6H12O6) + H2O + 2S Lục tố vi khuẩn 6 Tương tự cây xanh: Ánh sáng mặt trời (C6H12O6) + CO2 + 2H2O Diệp lục O2 Như vậy cả hai phản ứng đều sử dụng quang năng để tạo thành các hợp chất cacbon hữu cơ từ CO2 và một chất khác. Điều khác nhau cơ bản ở đây là: Vi khuẩn lưu huỳnh thu H từ H2S, giải phóng S. Cây xanh thu H từ H2O giải phóng O2.
7. Do đó công thức tổng quát của quá trình quang hợp là: ánh sáng 1 CO + 2H A (C6H12O6) + H2O + 2A 2 2 Sắc tố quang hợp 6 Trong đó A là một chất vô cơ. -VSV tự dưỡng C hoá năng: . Là nhóm VSV sử dụng năng lượng của các phản ứng oxy hoá để chuyển nguồn C vô cơ thành chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể . Ví dụ: Vi khuẩn Nitrocomonas sử dụng năng lượng của phản ứng oxy hoá NH3. O2 2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O 158 calo 4H+ + 1 CO2 + 4H (C6H12O6) + H2O 6
8. Vi khuẩn lưu huỳnh (Green sunfua bacteria) cũng có kiểu hoá năng: O2 + H2S + O2 2H2O + S + 126 calo 4H+ Từ đó vi khuẩn khử CO2 trong không khí: + CO2 + 126 1 4H+ (C6H12O6) + H2O calo 6 Từ các phản ứng trên có thể rút ra công thức tổng quát dạng dinh dưỡng hoá năng như sau: Chất vô cơ : H2M + O2 Chất oxy hoá + Q (năng lượng) 1 + Q (C6H12O6) + CO2 + 4H H62O
9. Như vậy ở nhóm VSV tự dưỡng C hoá năng, để đồng hoá C phải gồm 2 bước: + Bước 1: Oxy hoá hợp chất vô cơ để giải phóng W + Bước 2: Nhờ có W chuyển C vô cơ > C hữu cơ Ơ VSV 2 quá trình này diễn ra song hành VSV tự dưỡng C hoá năng có chuyên tính cao Ví dụ: Vi khuẩn Nitrocomonas chỉ oxy hoá NH3.
10. + Vi sinh vật dị dưỡng cacbon: - Là những VSV chỉ có thể sử dụng C ở dạng hợp chất hữu cơ sẵn có trong môi trường làm nguồn dinh dưỡng xây dựng cơ thể và cung cấp W cho hoạt động sống của VSV. • Dựa vào nguồn cung cấp các hợp chất hữu cơ,nhóm VSV này chia làm 2 loại: + VSV ký sinh: . Là loại VSV sử dụng nguồn C từ các hợp chất hữu cơ có sẵn trên cơ thể vật chủ +VSV hoại sinh: . Là các VSV chỉ sử dụng nguồn C từ những hợp chất hữu cơ có ở các xác chết động, thực vật
11. Dinh dưỡng Nitơ . Nitơ có ý nghĩa quan trọng với sự phát triển của VSV Nitơ tồn tại ở 2 dạng: + Nitơ vô cơ: - Nitơ phân tử( N2 ): Chiếm một lượng nhiều nhất và chính là đạm của khí quyển. Trong không khí, N2 chiếm 75,5% về trọng lượng, 78,1% về thể tích. Tính ra trong khí quyển hành tinh chúng ta có tới 4 triệu tỷ tấn (4.1015 tấn) - Nitơ vô cơ hữu hiệu: + ) - Tồn tại dưới dạng muối amon ( NH3 , nitrat ( NO3 ), số lượng bằng 1% lượng đạm hữu cơ: + Nitơ hữu cơ: Có chủ yếu trong sinh vật và các sản phẩm không hoàn toàn của chúng. . Lượng đạm này có khoảng 10 - 25 tỷ tấn. Vi sinh vật có thể sử dụng nguồn Nitơ ở cả 3 dạng trong thiên nhiên.
12. Tuỳ nguồn Nitơ VSV sử dụng, người ta chia dinh dưỡng Nitơ làm 2 loại: + VSV tự dưỡng amin: . Là nhóm VSV có khả năng sử dụng nguồn Nitơ vô cơ hoặc các hợp chất Nitơ hữu cơ đơn giản như axit amin, protein, ure để tạo lên các axit amin và thành phần chứa Nitơ trong tế bào. . Đối với N2 chỉ những VSV có khả năng cố định Nitơ mới sử dụng được. Loại VSV có hệ enzym Nitrogenaza phong phú, loại này có 2 loại: - VSV cố định Nitơ không cộng sinh như: . Vi khuẩn Azotobacte ( A. chrococcum), hiếu khí . Vi khuẩn Beijerinskii . Vi khuẩn Clostridium ( Clos. pasteurianum), yếm khí - VSV cố định Nitơ cộng sinh như: . Vi khuẩn nốt sần cây họ đậu (Rhizobium) . Vi khuẩn lam
13. Các VSV tự dưỡng amin có vai trò rất quan trọng trong chu trình chuyển hoá đạm trong tự nhiên. Nhờ có VSV, lượng đạm trong tự nhiên luôn được chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác để sinh vật có thể hấp thu, duy trì sự sống. Ta có chu trình đạm trong tự nhiên: VSV amon VSVcố định Nitơ Protein vi sinh vật hoá đồng hoá đạm vô cơ phân tử NH3 Dồng Protein động vật N2 hoá đạm vô đồng hoá đạm vô cơ Protein thực vật cơ VSV phản nitrat hoá VSV Nitrat hoá NO3
14. + VSV dị dưỡng amin: - Gồm những VSV chỉ có khả năng sử dụng Nitơ ở dạng hữu cơ - Các axit amin này phải được VSV sử dụng một cách nguyên vẹn để tổng hợp lên protit của VSV Có thể thấy sự khác nhau giữa vi sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng amin qua sơ đồ sau: NO3 VSV tự dưỡng Protein Peptit Axit amin NH3 N2 Protein vi sinh vật
15. 3. Cơ chế của sự dinh dưỡng . Để duy trì sự sống tế bào, VSV phải trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường bên ngoài. . VSV không có cơ quan tiêu hoá và bài tiết .Toàn bộ quá trình trao đổi vật chất được thực hiện nhờ màng NSC của tế bào. . Các chất dinh dưỡng qua màng NSC để vào cơ thể, sản phẩm cặn bã đều qua màng ra ngoài. . VSV hấp thu thức ăn một cách chọn lọc và chỉ hấp thu được các chất có cấu trúc phân tử đơn giản, dễ hoà tan. Người ta thấy rằng: + Axit amin, chuỗi peptit ngắn có 3 – 5 a.a + Gluxit chỉ ở dạng đường đơn VSV mới hấp thu được
16. Để hấp thu được các chất dinh dưỡng VSV phải nhờ các ngoại enzim tiết ra môi trường Enzym phân huỷ các hợp chất cao phân tử các chất đơn giản, dễ hoà tan rồi mới hấp thu qua màng NSC. Proteaza Peptitaza Protit Polypeptit Monopeptit axit amin vi sinh vật vi sinh vật Lipaza Lipit glyxerin + axit béo vi sinh vật Amilaza Gluxit Dextran Glucoza Xellulaza
17. Sự thẩm thấu của các chất dinh dưỡng qua màng NSC là một quá trình lý hoá phức tạp, phụ thuộc vào điều kiện sau: - Khả năng thẩm thấu của màng - Nồng độ chất dinh dưỡng ở trong và ngoài màng - Độ pH môi trường - Điểm đẳng điện của tế bào VSV
18. Cơ chế của sự hấp thu Màng NSC tế bào có khả năng điều chỉnh tinh vi sự ra vào của các chất Tế bào nhận và thải các chất một cách chọn lọc. Sự vận chuyển các chất qua màng NSC tuân theo một trong các cơ chế sau: + Cơ chế vận chuyển thụ động: Cơ chế vận chuyển này không tiêu tốn W . Theo kiểu này các chất đi qua màng NSC nhờ sự chênh lệch nồng độ chất tan giữa môi trường và tế bào. .Chiều đi của các chất từ nơi có nồng độ cao nồng độ thấp .Trong quá trình trao đổi chất chỉ có nước, CO2 và một số ít axit béo qua màng theo cơ chế này. .
19. *Cơ chế vận chuyển tích cực: . Theo cơ chế này các chất muốn qua được màng NSC phải liên kết với Protein vận chuyển (Pecmeaza) . Pecmeaza nằm ở lỗ màng NSC . Pecmeaza được tổng hợp theo kiểu cảm ứng . Pecmeaza vận chuyển chon lọc 1 hay vài cơ chất . Dựa vào việc cần hay không cần W trong quá trình vận chuyển mà cơ chế vận chuyển này có 2 phương thức:
20. + Phương thức vận chuyển thụ động: - Theo phương thức vận chuyển này không cần chi phí năng lượng của tế bào - Cơ chất liên kết thuận nghịch với pecmeaza nằm ở lỗ màng tạo phức hợp: Pecmeaza + cơ chất - Hướng đi của cơ chất theo kiểu xuôi dòng: nồng độ cao nồng độ thấp Ơ VSV có nhân thật thường vận chuyển theo cơ chế này
21. PHƯƠNG THỨC VẬN CHUYỂN THỤ ĐỘNG Bên ngoài tế bào Màng nguyên sinh Bên trong tế bào S S P P P S S S S S P P P S S S S
22. Phương thức vận chuyển chủ động: .Trong quá trình hấp thu chất dinh dưỡng VSV có khả năng tích luỹ một số chất với nồng độ cao hơn nhiều so với bên ngoài .Sự vận chuyển trong trường hợp này là sự vận chuyển chủ động theo kiểu ngược dòng. .Quá trình này cần phải tiêu tốn W . W này do ATP của tế bào cung cấp Theo cơ chế này: + Pecmeaza ở trạng thái chưa hoạt động( Pi) + Nhờ W của tế bào cung cấp: Pi Pecmeaza hoạt đông(P) + Pecmeaza liên kết với chất dinh dưỡng được vận chuyển vào bên trong tế bào . + Trong tế bào nồng độ chất dinh dưỡng cao, pecmeaza không thể tách chất dinh dưỡng này ra được tế bào cung cấp W để pecmeaza tách khỏi cơ chất Pi được chuyển ra lỗ màng .Pi ở trạng thái không hoạt động.
23. PHƯƠNG THỨC VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG Bên ngoài tế bào Màng nguyên sinh Bên trong tế bào S S S P P P S ATP ADP S Q S S P P Q S S ATP ADP Pi Pi S
24. Cơ chế vận chuyển nhóm: - 1964, Kundig phát hiện ở vi khuẩn E. coli một hệ thống vận chuyển: hệ thống PTS (Phosphat Transferaza ) - Hệ thống này vận chuyển hầu hết các loại đường vào tế bào VK - Hệ thống PTS gồm 2 enzym E1, E2 và một protein chứa Histidin (PrH) - Hệ thống PTS được phân tử PEP(Phosphat Enol Pyruvic) cung cấp năng lượng(- P) . Enzym E1 xúc tác chuyển dây nối năng lượng P cho PrH PrH- P .Enzym này chung cho nhiều loại đường . Enzym E2 chuyển C6 của đường đơn đến PrH- P (E2 đặc trưng cho từng loại đường, vai trò của nó giống như Pecmeraza) . Glucoza khi qua màng glucoza- 6- P
25. Cơ chế vận chuyển nhóm Bên ngoài tế bào Màng NSC Bên trong tế bào Glucoza – 6 P Glucoza E2 PrH E1 PEP E2 – Glucoza PrH P
26. 4. Sự chuyển hoá các chất bên trong tế bào VSV MĐ: xây dựng tế bào, cho sinh sản, cung cấp W Toàn bộ quá trình này gồm: + Trao đổi W: còn gọi là quá trình hô hấp. Hô hấp ở VSV có điểm khác với động, thực vật . Cần Oxy(hiếu khí), không cần Oxy (yếm khí) . Chất oxy hoá có thể là chất hữu cơ hoặc vô cơ . Một phần W chuyển thành nhiệt năng làm nóng môi trường
27. - Hô hấp của VSV là quá trình oxy hoá khử các chất hữu cơ, vô cơ trong tế bào để tạo thành những chất đơn giản nghèo năng lượng - Năng lượng giải phóng ra được cất giữ vào các mạch cao năng của ATP rồi cung cấp dần cho các hoạt động sống của VSV - Nguyên liệu cho quá trình oxy hoá chủ yếu là gluxit: . C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 2824 Kc . C2 H5 OH + O2 CH3 COOH + H2O + 486 Kc . C6H12O6 2C2 H5 OH + CO2 + 115 Kc - Nguyên liệu cho quá trình oxy hoá là chất vô cơ 2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O +158 Kc Dựa vào tính chất có sử dụng O2 hay không trong quá trình hô hấp, người ta chia hô hấp của vi khuẩn thành hai loại:
28. Hô hấp hiếu khí Đây là một quá trình rất phức tạp, có nhiều enzym tham gia: xytocrom, xytocrom oxydaza, peroxydaza. Cơ sở của quá trình hô hấp hiếu khí ở vsv là sự oxy hoá Hydro trong cơ chất, vận chuyển đến vật tiếp nhận là O2 để tạo ra H2O. Trong quá trình vận chuyển đó W giải phóng ra từ từ, tích luỹ vào các mạch nối cao năng của ATP để cung cấp cho các hoạt động sống của VSV. H+ - Cơ chất O H2O + W ADP ATP H+ Hydro tách ra không trực tiếp kết hợp với O2 được vì quá trình này sẽ giải phóng ra W lớn,ồ ạt có thể giết chết VSV. Hydro phải được đưa qua nhiều chất trung gian nhờ vào một hệ thống men vận chuyển cuối cùng mới đến kết hợp với Oxy tạo thành H2O và W được tích luỹ từ từ vào ATP.
29. Hô hấp yếm khí của VSV - Hô hấp yếm khí ở VSV là quá trình không có Oxy tham gia -Người ta gọi quá trình này là quá trình lên men. - Sự oxy hoá ở đây là có việc tách H2 ra khỏi cơ chất, chuyển qua nhiều trạm, đưa đến vật nhận nào đó không phải là Oxy - Cơ chất chủ yếu của quá trình hô hấp yếm khí là gluxit. - Khác với hô hấp hiếu khí, sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men ngoài CO2 còn có các hợp chất cacbon chưa được oxy hoá hoàn toàn như rượu, axit hữu cơ Dựa vào sản phẩm cuối cùng của quá trình này mà người ta đặt tên quá trình lên men: Ví dụ: . Lên men etylic . Lên men axetic
30. Môt số quá trình lên men: + Lên men Etylic - Dưới tác dụng của một số loại VSV, trong điều kiện yếm khí đường gluoza được phân giải thành rượu etylic và CO2 , đồng thời giải phóng W - Quá trình tóm tắt: C6H12O6 2C2 H5 OH + 2CO2 + 115 Kc - Nhiệt độ thích hợp cho lên men: 15 – 250 C - Ưng dụng: . Sản xuất rượu dùng Sacchromyces cerevisiae .Sản xuất bia dùng Sacchromyces carlsbergensis . Sản xuất rượu vang Sacchromyces vini . Men nở bột mỳ Sacchromyces cerevisiae .Sản xuất protein nấm men: S. cerevisiae,Candida, Torula
31. Lên men Lactic: - Dưới tác dụng của một số loại VSV, trong điều kiện yếm khí,đường gluoza được phân giải thành a. lactic và CO2 , đồng thời giải phóng W - Quá trình tóm tắt: C6H12O6 2CH3- CHOH- COOH + 94 Kc - Lên men lactic dị hình ngoài sản phẩm axit lactic còn có các sản phẩm phụ: axit axetic, etylic, CO2,, H2 - Nhiêt độ thích hợp tuỳ loại vi khuẩn thường từ 200 C – 45o C - Ưng dụng: . Sản xuất axit lactic . Chế biến sữa chua dùng: Streptococcus lactic Streptococcus bulgaricus . Chế biến pho mát dùng : Lactobacillus casei . Muối dưa, ủ chua thức ăn: Lactobacillus plantarum
32. Lên men butylic: - Dưới tác dụng của một số loại VSV, trong điều kiện yếm khí,đường gluoza được phân giải cho axit butylic và CO2 , đồng thời giải phóng W - Quá trình tóm tắt: C6H12O6 2CH3 CH2CH2 COOH + H2 + CO2 + W - vi khuẩn lên men butylic: VK yếm khí . Clostridium butylicum . Clostridium pasteurianum . Clostridium lactoacetophilum - Ưng dụng: . Sản xuất axit butylic . Điều chỉnh điều kiện lên men sản xuất butanol, axeton . Trong đất lượng axít này tích nhiều dẫn đến bất lợi cho cây trồng . Quá trình lên men butylic cũng gây ảnh hưởng xấu trong bảo quản hoa quả, thực phẩm, muối dưa, ủ chua thức ăn trong chăn nuôi
33. Lên men propionic: - Dưới tác dụng của một số loại VSV, trong điều kiện yếm khí,đường gluoza được phân giải cho axit propionic, axetic và CO2 , đồng thời giải phóng W - Quá trình tóm tắt: 3C6H12O6 4CH3CH2COOH +2CH3COOH +H2 O+2CO2+ W - vi khuẩn lên men propionic: VK yếm khí .Thuộc giống Propionibacterium Ưng dụng: - Trong sản xuất phomát - Trong sản xuất vitamin B12 Ví dụ: Propionibacterium shermanii Vi khuẩn này thường có trong sữa, đất
34. Lên men metan: - Dưới tác dụng của một số loại VSV, trong điều kiện yếm khí, một số hợp chất hữu cơ được phân giải, đồng thời giải phóng khí metan CH4 - Cơ chế: Quá trình chia làm 2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: . Các chất hữu cơ: xơ, pectin,protein rượu, axit hữu cơ, CO2 + Giai đoạn 2: . Chuyển rượu, axit hữu cơ CH4 4CH3OH 3 CH4 + CO2 + 2H2 O CH3COOH CH4 + CO2 Ưng dụng: - Điều chế khí metan từ phân rác - Vi khuẩn lên men metan có khả năng tích luỹ vitamin B12. có thể thu B12 từ bùn ao
35. • Quá trình lên men cho rất ít W do cơ chất không được khai thác triệt để đồng thời W sinh ra phải chi phí một phần cho phản ứng khử, chỉ một phần được tích lại trong ATP. • Ví dụ: Phân giải hiếu khí một phân tử glucoza được 38 ATP (nấm men) • Phân giải yếm khí một phân tử glucoza chỉ được 2ATP • Quá trình lên men yếm khí có ý nghĩa lớn trong vòng tuần hoàn cacbon trong thiên nhiên. CO2 Cây xanh Vi sinh vật kỵ khí Động vật Chất hữu cơ cặn bã
36. Trao đổi xây dựng: Đây là quá trình tổng hợp các chất cho cơ thể. Quá trình này phải tiêu tốn W: - VSV tự dưỡng quang năng lấy W từ ánh sáng mặt trời và W từ phản ứng hoá học - VSV dị dưỡng hoá năng lấy W từ phản ứng hoá học + Sự tổng hợp các chất hữu cơ không chứa Nitơ: - Đối với nhóm VSV dị dưỡng để tổng hợp các chất hữu cơ không chứa Nitơ đòi hỏi ta phải cung cấp các chất hữu cơ đơn giản dễ hấp thu như: - Đường đơn: glucoza, lactoza . - Axit béo
37. + Đối với nhóm VSV tự dưỡng: Chúng có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ không chứa Nitơ từ nguồn các bon vô cơ: - CO2 - Muối cacbonat Sơ đồ tóm tắt: NADPH2 2NADP CO2 1/6 C6H12O6 3ATP 3ADP + 3Pi
38. Sự tổng hợp các chất hữu cơ chứa Nitơ: + Với nhóm VSV tự dưỡng: Sử dụng nguồn Nitơ đa dạng: - - Nitơ vô cơ : N2 , NO3 , NH4 - Nitơ hữu cơ : protein, peptit, axit amin . .Từ các nguồn Nitơ này, chúng được chuyển thành NH3. .NH3 liên kết với xetoaxit tạo thành axitamin Vi dụ: NH3 + Xetoglutarat axit glutamic + H2O .Từ Axitamin tạo thành protein của VSV. . Sự tổng hợp protein diễn ra tại Riboxom. . AND của tế bào giữ vai trò điều khiển
39. + Với nhóm VSV dị dưỡng: . Chúng hấp thu axitamin từ môi trường . Từ axitamin tổng hợp nên protein của VSV
40. 5. Sinh trưởng và phát triển của VSV + Khái niệm: - Sinh trưởng: . Chỉ sự tăng lên về kích thước và thể tích của tế bào . Là biểu hiện sự tăng có qui tắc các tổ chức của tế bào Ví dụ: Staphylococcus đường kính 0,7 – 1mm - Phát triển (hoặc sinh sản): . Là sự tăng lên về số lượng tế bào. Trong điều kiện thích hợp về nhiệt độ, pH, chất dinh dưỡng VSV sẽ sinh trưởng và phát triển. Đây là hai quá trình gần như đồng diễn, có quan hệ hữu cơ. Tuy nhiên trong thực tế sự tăng về số lượng tế bào không phải bao giờ cũng diễn ra song song với quá trình tăng sinh khối. Ví dụ: Khi nuôi VK trong điều kiện cạn chất dinh dưỡng VK vẫn phân chia nhưng cho ra các tế bào con nhỏ hơn tế bào phân chia trong điều kiện bình thường.
41. + Lý thuyết về sinh trưởng, phát triển của vi khuẩn: Ơ đây ta chỉ nghiên cứu về sinh trưởng, phát triển của vi khuẩn vì: - Ơ VK, vấn đề này đã được nghiên cứu sâu, có thể khái quát hoá dưới dạng toán học - Sinh trưởng, phát triển của các VSV khác không khác lắm so với VK. Những kiến thức sinh trưởng, phát triển ở VK có thể ứng dụng ở các VSV Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển ở VK phải nghiên cứu trên một quần thể tế bào
42. . Khi nuôi cấy VK vào một môi trường hoàn toàn thích hợp . VK sẽ sinh trưởng, tổng hợp các thành phần của tế bào cho tới khi kích thước lớn gấp đôi, lúc đó VK bắt đầu sinh sản. . Thường cứ 20 - 30 phút VK sinh sản một lần và sinh sản theo cấp số nhân. . Giả sử cấy 1 VK vào môi trường thích hợp, VK tiến hành sinh sản. . Sau lần phân chia thứ nhất sẽ cho ra 2 tế bào con . 2 tế bào này sinh trưởng rồi phân chia thành 4 rồi thành 8 tế bào như thế ta sẽ có
43. - Số lần phân chia: 0 1 2 3 .n - Số lượng tế bào : 1 2 4 8 .2n = = = = 20 21 22 23 . Nếu lúc đầu ta cấy không phải là 1 VK mà là N0 , thì sau n lần phân chia ta sẽ có số lượng tế bào tổng cộng là: n N = N0 x 2
44. . Các giá trị N, N0 có thể xác định được bằng cách đếm số lượng tế bào . Giá trị n tính bằng logarit thập phân: n (1) N = N0 x 2 LgN = LgN0 + nLg2 n = 1/Lg2 x (LgN - LgN0 ) Như vậy với số lượng tế bào nuôi cấy ban đầu N0 Sau thời gian nuôi cấy, ta đếm được số tế bào N Ta có thể xác định được số thế hệ tế bào n