Sinh lý Vi khuẩn

SINH LÝ VI KHUẨN

Bạn đang đọc: Sinh lý Vi khuẩn

MỤC TIÊU

1 .Nêu được đặc thù dinh dưỡng, hô hấp và chuyển hóa của vi khuẩn .

2.

Giải thích được sự tăng trưởng của vi khuẩn .

NỘI DUNG

1. Dinh dưỡng của vi khuẩn

1.1. Nhu cầu dinh dưỡng

Trong quy trình sinh sản và tăng trưởng vi khuẩn cần nhiều loại thức ăn và cần số lượng thức ăn lớn. Vi khuẩn sinh sản và tăng trưởng rất nhanh nên chúng cần thức ăn để tạo nguồn năng lượng và thức ăn để tổng hợp các thành phần của khung hình. Mỗi ngày một con vi khuẩn cần một lượng thức ăn tương tự với khối lượng khung hình nó. Thức ăn của vi khuẩn được chia thành các nhóm sau :

Thức ăn cung ứng nguồn năng lượng :

Chủ yếu là các chất carbon hóa hợp, thường là các ose như đường glucose, lactose …

Thức ăn cấu trúc :

Chủ yếu là các chất dinh dưỡng chứa nitơ để tạo nên nhóm amin ( NH [ sub ] 2 [ / sub ] ) và imin ( NH ) .

Các yếu tố tăng trưởng :

Ngoài các chất dinh dưỡng cơ bản 1 số ít vi khuẩn phải có 1 số ít chất thiết yếu mới tăng trưởng được trong thiên nhiên và môi trường nuôi cấy. Những chất này gọi là yếu tố tăng trưởng. Yếu tố này hầu hết là các acid amin, vitamin. Mỗi vi khuẩn cần những yếu tố tăng trưởng khác nhau .

Muối khoáng :

Vi khuẩn rất cần các loại muối khoáng như Ca, P., Mg, S, Fe … nhưng chỉ cần một hàm lượng rất nhỏ. Trong thiên nhiên và môi trường tự nhiên điều chế từ thịt thì chỉ cần bổ trợ NaCl là đủ. Ở các thiên nhiên và môi trường tổng hợp thì không hề thiếu các loại muối khoáng .

1.2. Màng bán thấm và các enzym

Vi khuẩn là những đơn bào, không có cỗ máy tiêu hóa. Dinh dưỡng của vi khuẩn dựa vào quy trình thẩm thấu qua màng nguyên sinh chất. Do áp lực đè nén giữa, trong và ngoài màng nguyên sinh chất khác nhau và đặc thù tinh lọc của màng tế bào, những chất dinh dưỡng nhất định từ ngoài thấm vào trong tế bào và những chất cặn bã được thải từ trong ra ngoài. Đối với những chất hóa học phức tạp không hề thẩm thấu qua màng tế bào được, vi khuẩn phải biến những chất ấy thành những chất đơn thuần hơn rồi mới hấp thu được. Quá trình dinh dưỡng trên cần các loại enzym của vi khuẩn. Có 2 loại enzym :

– Ngoại enzym :

Là enzym do vi khuẩn tiết ra ngoài có công dụng phân giải những chất phức tạp trong môi trường tự nhiên thành chất đơn thuần để hấp thu. Đối với mỗi chất cần phân giải, vi khuẩn tiết ra một loại enzym nhất định .

– Nội enzym :

Là những enzym nằm bên trong tế bào vi khuẩn có tính năng chuyển hóa các chất thiết yếu của tế bào vi khuẩn

Quá trình thẩm thấu chất dinh dưỡng của vi khuẩn có tương quan tới chủng loại vi khuẩn, tuổi vi khuẩn ( vi khuẩn non thẩm thấu mạnh hơn ), nồng độ thức ăn và độ hòa tan của thức ăn .

2. Hô hấp của vi khuẩn

Hô hấp là quy trình trao đổi chất tạo ra nguồn năng lượng thiết yếu để tổng hợp nên các chất mới của tế bào. Mỗi vi khuẩn có nhu yếu nguồn năng lượng riêng. Vi khuẩn lấy nguồn năng lượng này từ một ose như glucose hoặc từ một chất chuyển hóa đơn thuần như acid amin hoặc acid carbonic … các vi khuẩn lấy nguồn năng lượng từ một cơ chất carbon bằng cách oxy hóa. Tùy theo từng loại vi khuẩn, mức độ oxy hóa cơ chất cũng khác nhau. Vi khuẩn có các loại hô hấp sau :

2.1. Hô hấp hiếu khí hoặc oxy hóa

Những vi khuẩn sử dụng được oxy tự do của khí trời được gọi là vi khuẩn hiếu khí. Những vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối có chuỗi cytocrom và cytocrom oxydase nên chúng phân giải được O [ sub ] 2 [ / sub ] và sử dụng được các vật chất oxy hóa .

2.2. Hô hấp kị khí hay lên men

Một số vi khuẩn không hề sử dụng oxy tự do làm chất nhận điện tử sau cuối. Chúng không hề tăng trưởng được hoặc tăng trưởng rất kém ở thiên nhiên và môi trường có oxy tự do vì oxy độc so với chúng. Những vi khuẩn kỵ khí không có cytocrom oxydase và không có hàng loạt hay một phần của chuỗi cytocrom. Các vi khuẩn này oxy hóa lại NADH như trong các phản ứng oxy nghịch đảo của phản ứng. Ví dụ phản ứng khử pyruvat của acid carbonic. Những phản ứng oxy khử này không cần phân tử oxy gọi là phản ứng lên men .

2.3. Vi khuẩn hiếu khí kỵ khí tùy tiện

Một số vi khuẩn hiếu khí hoàn toàn có thể sử dụng một chất điện tử sau cuối không phải là oxy mà là ion, ví dụ : NO [ sub ] 3 [ / sub ]. Vậy nếu môi trường tự nhiên kỵ khí có các ion nitrat thì những vi khuẩn này tăng trưởng được. Như vậy vi khuẩn này hoàn toàn có thể hô hấp kỵ khí và trong trường hợp sử dụng ion nitrat được gọi là hô hấp nitrat .

3. Chuyển hóa của vi khuẩn

Những phản ứng hóa học xẩy ra trong và ngoài tế bào vi khuẩn là quy trình đồng điệu và dị hóa. Phân giải những thức ăn phức tạp thành chất đơn thuần là dị hóa và tổng hợp những chất đơn thuần thành những chất thiết yếu để cấu trúc nên tế bào vi khuẩn là đồng điệu .

3.1. Dị hóa

Để phân giải các chất dinh dưỡng, vi khuẩn tiết ra các loại men tương ứng với từng chất. Tất cả các loại men trong quy trình dị hóa hay đồng điệu đều là protein, khối lượng phân tử lớn, dễ bị tàn phá bởi nhiệt độ .

– Chuyển hóa các chất đạm :

Đạm được vi khuẩn chuyển hóa theo một quy trình phức tạp từ albumin đến acid amin : Albumin->protein

->

pepton

->

polypeptid

->

acid amin .

Đa số vi khuẩn phân giải được protein đơn thuần. Một số phân giải được protein phức tạp .

– Chuyển hóa đường :

Chuyển hóa đường theo một quy trình phức tạp từ polyosid

->

osid

Xem thêm: Sử dụng thuốc Phenergan cho người lớn và trẻ em

->

glucose

->

pyruvat .

Mỗi vi khuẩn phân giải được một số ít loại đường nhất định. Có loại chỉ phân giải đường đơn, có loại phân giải được đường kép. Quá trình phân giải đường sản sinh ra các acid hữu cơ như acid lactic, acid acetic …

3.2. Đồng hoá

Những chất dinh dưỡng đơn thuần sau khi đã thẩm thấu qua màng sẽ được tổng hợp thành những chất thiết yếu của vi khuẩn nhờ nội enzym, đây là quy trình đồng điệu. Trong quy trình đồng nhất vi khuẩn sẽ sản sinh ra một số ít chất mới .

3.2.1. Độc tố :

Đa số vi khuẩn gây bệnh trong quy trình sinh sản và tăng trưởng tổng hợp nên độc tố. Có 2 loại độc tố :

Ngoại độc tố :

Là độc tố được vi khuẩn tiết ra ngoài tế bào, thường có tính độc cao. Bản chất là protein tan được vào nước .

Nội độc tố :

Là độc tố nằm trong vách vi khuẩn, chỉ khi tế bào vi khuẩn bị phá vỡ mới giải phóng ra ngoài. Nội độc tố có tính độc yếu hơn ngoại độc tố. Bản chất là hỗn hợp lipopolysaccharid ( LPS ) .

3.2.2. Kháng sinh :

Một số vi khuẩn tổng hợp được kháng sinh có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn khác loại. Ví dụ: Bacillus subtilis tổng hợp bacitracin, subtilin…

3.2.3. Chất gây sốt :

Một số vi khuẩn có năng lực sản sinh ra chất gây sốt. Chất này tan trong nước nhưng không bị nhiệt độ cao tàn phá. Để loại trừ phải lọc qua màng lọc amiăng .

3.2.4. Sắc tố

Một số vi khuẩn sinh ra sắc tố làm cho khuẩn lạc có màu như tụ cầu sinh sắc tố màu vàng, trực khuẩn mủ xanh sinh sắc tố màu xanh .

3.2.5. Vitamin :

Một số vi khuẩn có khả năng tổng hợp được vitamin như E.coli tổng hợp được vitamin C, K.

4. Sự tăng trưởng của vi khuẩn

4.1 Môi trường nuôi cấy và điều kiện kèm theo tăng trưởng của vi khuẩn

– Môi trường nuôi cấy :

Khi nuôi cấy vi khuẩn, môi trường tự nhiên cần phải đủ các yếu tố dinh dưỡng ( thức ăn, nguyên vật liệu tổng hợp, nguồn năng lượng ) thiết yếu cho đa phần vi khuẩn. Môi trường như vậy gọi là môi trường tự nhiên cơ bản, trong đó canh thang là môi trường tự nhiên lỏng và thạch thường là thiên nhiên và môi trường đặc. Các yếu tố tăng trưởng hầu hết có trong nước thịt, nếu các yếu tố này không đủ, người ta cho thêm vào thiên nhiên và môi trường một lượng cao men, huyết thanh hoặc máu .

– Các điều kiện kèm theo tăng trưởng

: Vi khuẩn chỉ tăng trưởng được trong điều kiện kèm theo nhiệt độ và pH số lượng giới hạn nhất định. Đa số vi khuẩn thích hợp ở nhiệt độ 37 [ sup ] 0 [ / sup ] C và pH 7,2 – 7,4, hoàn toàn có thể tăng trưởng ở 20-42 [ sup ] 0 [ / sup ] C. Một số vi khuẩn gây bệnh đôi lúc tăng trưởng được ở 4 [ sup ] 0 [ / sup ] C. Tùy theo từng loại vi khuẩn mà cần không khí hay không cần không khí, một số ít cần có CO [ sub ] 2 [ / sub ] mới tăng trưởng được .

4.2. Sinh sản

Vi khuẩn sinh sản bằng cách chia đôi. Ở điều kiện kèm theo thích hợp vi khuẩn tăng trưởng lớn dần lên, tế bào thắt lại ở giữa, nhân chia đôi, nguyên sinh chất cũng chia đôi rồi tạo thành 2 tế bào. Tốc độ nhân lên của vi khuẩn nhờ vào vào nhiều yếu tố như môi trường tự nhiên, nhiệt độ … Ở điều kiện kèm theo thích hợp vi khuẩn tăng trưởng rất nhanh, nhiều vi khuẩn, cứ 20-30 phút chia đôi một lần. Như vậy từ một vi khuẩn khởi đầu sau 24 giờ đã sinh sản ra hàng triệu vi khuẩn mới. Tuy nhiên trên thực tiễn, dù ở môi trường tự nhiên nuôi cấy thích hợp, vi khuẩn cũng chỉ tăng trưởng nhanh trong 1 số ít giờ rồi gặp những yếu tố bất lợi cản trở như hết dinh dưỡng, độc tố và các chất đào thải nhiều, môi trường tự nhiên biến hóa, vi khuẩn già cỗi … nên sự tăng trưởng của vi khuẩn giảm dần rồi ngừng sinh sản, ở đầu cuối bị hủy hoại. Sự sinh sản của vi khuẩn diễn biến qua các giaiđoạn :

– Giai đoạn thích ứng :

Trong vòng 2-4 giờ sau khi nuôi cấy vi khuẩn chưa sinh sản vì thiên nhiên và môi trường lạ vi khuẩn cần có thời hạn để thích nghi .

– Giai đoạn tăng trưởng theo cấp số :

Từ giờ thứ 2 hoặc giờ thứ 4 đến giờ thứ 8 hoặc giờ thứ 12, vận tốc tăng trưởng của vi khuẩn tăng dần theo cấp số nhân. Đây là thời kỳ số lượng vi khuẩn tăng nhiều nhất .

– Giai đoạn dừng tối đa ( quá trình ngừng tăng trưởng ) :

Từ giờ thứ 12 đến giờ thứ 15, số lượng vi khuẩn giữ nguyên ở mức độ cao, số vi khuẩn tăng trưởng thêm tương tự với số vi khuẩn chết .

– Giai đoạn suy tàn :

Sau giờ thứ 15, số lượng vi khuẩn hầu hết không tăng thêm. Môi trường nuôi cấy dần hết chất dinh dưỡng, chất độc tăng lên ảnh hưởng tác động đến vi khuẩn, vi khuẩn già cỗi do đó vi khuẩn bị chết dần .

4.3. Khuẩn lạc

Khi nuôi cấy trên môi trường đặc thích hợp, từ một vi khuẩn ban đầu phát triển thành bộ lạc vi khuẩn gọi là khuẩn lạc. Mỗi khuẩn lạc đều thuần nhất từ một chủng vi khuẩn.
Có 3 dạng khuẩn lạc chính.

– Dạng S

( từ tiếng Anh : Smooth : nhẵn ) khuẩn lạc thường nhỏ, màu trong, mặt lồi, bờ đều, bóng .

– Dạng M

( từ tiếng Anh : Mocous : nhầy ) khuẩn lạc đục, tròn lồi hơn dạng S, quánh hoặc dính .

– Dạng R

( từ tiếng Anh : Rough : xù xì ) khuẩn lạc thường dẹt, bờ đều hoặc nhăn nheo, mặt xù xì, khô .

Khuẩn lạc

Thường những vi khuẩn có khuẩn lạc dạng S và M thuộc những vi khuẩn có vỏ hay kháng nguyên

Xem thêm: Hỏi đáp Y học: Bệnh cơ loạn dưỡng Duchenne

vỏ hoặc kháng nguyên

mặt phẳng. Các vi khuẩn gây bệnh đa phần có khuẩn lạc dạng S và M. Những vi khuẩn có khuẩn lạc dạng R thường không gây bệnh ( trừ trực khuẩn lao và trực khuẩn than ) .

Source: https://suachuatulanh.org
Category : Hỏi Đáp Chuyên Gia