Sinh lý Vi khuẩn

[tuyenlab]

SINH LÝ VI KHUẨN

MỤC TIÊU
1. Nêu được đặc điểm dinh dưỡng, hô hấp và chuyển hoá của vi khuẩn.
2. Giải thích được sự phát triển của vi khuẩn.
NỘI DUNG
1. Dinh dưỡng của vi khuẩn 1.1. Nhu cầu dinh dưỡng
Trong quá trình sinh sản và phát triển vi khuẩn cần nhiều loại thức ăn và cần số lượng thức ăn lớn. Vi khuẩn sinh sản và phát triển rất nhanh nên chúng cần thức ăn để tạo năng lượng và thức ăn để tổng hợp các thành phần của cơ thể. Mỗi ngày một con vi khuẩn cần một lượng thức ăn tương đương với trọng lượng cơ thể nó. Thức ăn của vi khuẩn được chia thành các nhóm sau:

Thức ăn cung cấp năng lượng: Chủ yếu là các chất carbon hoá hợp, thường là các ose như đường glucose, lactose…

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

Các yếu tố phát triển: Ngoài các chất dinh dưỡng cơ bản một số vi khuẩn phải có một số chất cần thiết mới phát triển được trong môi trường nuôi cấy. Những chất này gọi là yếu tố phát triển. Yếu tố này phần lớn là các acid amin, vitamin. Mỗi vi khuẩn cần những yếu tố phát triển 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 môi trường tự nhiên điều chế từ thịt thì chỉ cần bổ sung NaCl là đủ. Ở các môi trường tổng hợp thì không thể thiếu các loại muối khoáng.

1.2. Màng bán thấm và các enzym

Vi khuẩn là những đơn bào, không có bộ máy tiêu hoá. Dinh dưỡng của vi khuẩn dựa vào qúa trình thẩm thấu qua màng nguyên sinh chất. Do áp lực giữa, trong và ngoài màng nguyên sinh chất khác nhau và tính chất chọn 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 hoá học phức tạp không thể thẩm thấu qua màng tế bào được, vi khuẩn phải biến những chất ấy thành những chất đơn giản hơn rồi mới hấp thu được. Qúa 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 tác dụng phân giải những chất phức tạp trong môi trường thành chất đơn giản 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 tác dụng chuyển hoá các chất cần thiết của tế bào vi khuẩn

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

2. Hô hấp của vi khuẩn

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

2.1. Hô hấp hiếu khí hoặc oxy hoá

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 hoá.

2.2. Hô hấp kị khí hay lên men

Một số vi khuẩn không thể sử dụng oxy tự do làm chất nhận điện tử cuối cùng. Chúng không thể phát triển được hoặc phát triển rất kém ở môi trường có oxy tự do vì oxy độc đối với chúng. Những vi khuẩn kỵ khí không có cytocrom oxydase và không có toàn bộ hay một phần của chuỗi cytocrom. Các vi khuẩn này oxy hoá 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 tuỳ tiện

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

3. Chuyển hoá của vi khuẩn
Những phản ứng hoá học xẩy ra trong và ngoài tế bào vi khuẩn là qúa trình đồng hoá và dị hoá. Phân giải những thức ăn phức tạp thành chất đơn giản là dị hoá và tổng hợp những chất đơn giản thành những chất cần thiết để cấu tạo nên tế bào vi khuẩn là đồng hoá.

3.1. Dị hoá
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 qúa trình dị hoá hay đồng hoá đều là protein, khối lượng phân tử lớn, dễ bị phá huỷ bởi nhiệt độ. - Chuyển hoá các chất đạm: Đạm được vi khuẩn chuyển hoá theo một qúa trình phức tạp từ albumin đến acid amin : Albumin -> protein -> pepton -> polypeptid -> acid amin. Đa số vi khuẩn phân giải được protein đơn giản. Một số phân giải được protein phức tạp. - Chuyển hoá đường: Chuyển hoá đường theo một qúa trình phức tạp từ polyosid -> osid -> glucose -> pyruvat. Mỗi vi khuẩn phân giải được một số loại đường nhất định. Có loại chỉ phân giải đường đơn, có loại phân giải được đường kép. Qúa 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 giản sau khi đã thẩm thấu qua màng sẽ được tổng hợp thành những chất cần thiết của vi khuẩn nhờ nội enzym, đây là qúa trình đồng hoá. Trong qúa trình đồng hoá vi khuẩn sẽ sản sinh ra một số chất mới.

3.2.1. Độc tố:
Đa số vi khuẩn gây bệnh trong qúa trình sinh sản và phát triển 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 khả năng sản sinh ra chất gây sốt. Chất này tan trong nước nhưng không bị nhiệt độ cao phá huỷ. 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 phát triển của vi khuẩn
4.1 Môi trường nuôi cấy và điều kiện phát triển của vi khuẩn
- Môi trường nuôi cấy: Khi nuôi cấy vi khuẩn, môi trường cần phải đủ các yếu tố dinh dưỡng (thức ăn, nguyên liệu tổng hợp, năng lượng) cần thiết cho đa số vi khuẩn. Môi trường như vậy gọi là môi trường cơ bản, trong đó canh thang là môi trường lỏng và thạch thường là môi trường đặc. Các yếu tố phát triển hầu hết có trong nước thịt, nếu các yếu tố này không đủ, người ta cho thêm vào môi trường một lượng cao men, huyết thanh hoặc máu.

- Các điều kiện phát triển: Vi khuẩn chỉ phát triển được trong điều kiện nhiệt độ và pH giới hạn nhất định. Đa số vi khuẩn thích hợp ở nhiệt độ 37[sup]0[/sup]C và pH 7,2-7,4, có thể phát triển ở 20-42[sup]0[/sup]C. Một số vi khuẩn gây bệnh đôi khi phát triển được ở 4[sup]0[/sup]C. Tuỳ theo từng loại vi khuẩn mà cần không khí hay không cần không khí, một số cần có CO[sub]2[/sub] mới phát triển được.

4.2. Sinh sản

Vi khuẩn sinh sản bằng cách chia đôi. Ở điều kiện thích hợp vi khuẩn phát triển 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 phụ thuộc vào nhiều yếu tố như môi trường, nhiệt độ … Ở điều kiện thích hợp vi khuẩn phát triển rất nhanh, nhiều vi khuẩn, cứ 20-30 phút chia đôi một lần. Như vậy từ một vi khuẩn ban đầu sau 24 giờ đã sinh sản ra hàng triệu vi khuẩn mới. Tuy nhiên trên thực tế, dù ở môi trường nuôi cấy thích hợp, vi khuẩn cũng chỉ phát triển nhanh trong một số giờ rồi gặp những yếu tố bất lợi cản trở như hết dinh dưỡng, độc tố và các chất đào thải nhiều, môi trường biến hoá, vi khuẩn già cỗi... nên sự phát triển của vi khuẩn giảm dần rồi ngừng sinh sản, cuối cùng bị tiêu diệt. Sự sinh sản của vi khuẩn diễn biến qua các giai đoạn :

- Giai đoạn thích ứng: Trong vòng 2-4 giờ sau khi nuôi cấy vi khuẩn chưa sinh sản vì môi trường lạ vi khuẩn cần có thời gian để thích nghi.

- Giai đoạn phát triển theo cấp số: Từ giờ thứ 2 hoặc giờ thứ 4 đến giờ thứ 8 hoặc giờ thứ 12, tốc độ phát triển 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 (giai đoạn ngừng phát triển): Từ giờ thứ 12 đến giờ thứ 15, số lượng vi khuẩn giữ nguyên ở mức độ cao, số vi khuẩn phát triển thêm tương đương với số vi khuẩn chết.

- Giai đoạn suy tàn: Sau giờ thứ 15, số lượng vi khuẩn hầu như không tăng thêm. Môi trường nuôi cấy dần hết chất dinh dưỡng, chất độc tăng lên ảnh hưởng 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 vỏ hoặc kháng nguyên bề mặt. Các vi khuẩn gây bệnh đa số 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).

[ngoclan]

thấy ơi cho e ví dụ về khuẩn lạc dạng m đc k ạ

[tuyenlab]

thấy ơi cho e ví dụ về khuẩn lạc dạng m đc k ạ

ví dụ như khuẩn lạc của Klebsiella:

[Lamkhanh99]

Thầy cho em hỏi là tk mủ xanh tan máu j? Và khuẩn lạc dạng gì ạ?