Bài giảng Vi sinh vật học môi trường - Lê Xuân Phong

Bài giảng Vi sinh vật học môi trường do Lê Xuân Phong biên soạn có kết cấu nội dung gồm 2 phần 9 chương, giới thiệu đến các bạn những nội dung Hình thái, cấu tạo và các đặc tính cơ bản của vi sinh vật, sinh lý đại cương vi sinh vật, sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường, khả năng chuyển hóa vật chất của vi sinh vật trong các môi trường tự nhiên,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vi sinh vật học môi trường - Lê Xuân PhongLê Xuân Ph••ngVI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNGPHẦN IĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNGCHƯƠNG IHÌNH THÁI, CẤU TẠO VÀ CÁCĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA VI SINH VẬT1.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI SINH VẬTVi sinh vật là một thế giới sinh vật vô cùng nhỏ bé mà ta không thể quan sátthấy bằng mắt thường. Nó phân bố ở khắp mọi nơi, trong đất, trong nước, trongkhông khí, trong thực phẩm ... Nó có mặt ở dưới những độ sâu tăm tối của đạidương. Bào tử của nó tung bay trên những tầng cao của bầu khí quyển, chu du theonhững đám mây. Nó sống được trên kính, trên da, trên giấy, trên những thiết bịbằng kim loại ...Vi sinh vật đóng vai trò vô cùng quan trọng trong thiên nhiên cũng như trongcuộc sống của con người. Nó biến đá mẹ thành đất trồng, nó làm giàu chất hữu cơtrong đất, nó tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Nó làcác khâu quan trọng trong chuỗi thức ăn của các hệ sinh thái. Nó đóng vai trò quyếtđịnh trong quá trình tự làm sạch các môi trường tự nhiên.Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng vi sinh vật trong đời sống hàng ngày.Các quá trình làm rượu, làm dấm, làm tương, muối chua thực phẩm ... đều ứng dụngđặc tính sinh học của các nhóm vi sinh vật. Khi khoa học phát triển, biết rõ vai tròcủa vi sinh vật, thì việc ứng dụng nó trong sản xuất và đời sống ngày càng rộng rãivà có hiệu quả lớn. Ví dụ như việc chế vacxin phòng bệnh, sản xuất chất kháng sinhvà các dược phẩm quan trọng khác ... Đặc biệt trong bảo vệ môi trường, người ta đãsử dụng vi sinh vật làm sạch môi trường, xử lý các chất thải độc hại. Sử dụng visinh vật trong việc chế tạo phân bón sinh học, thuốc bảo vệ thực vật không gây độchại cho môi trường, bảo vệ mối cân bằng sinh thái.Trong thiên nhiên ngoài những nhóm vi sinh vật có ích như trên, còn cónhững nhóm vi sinh vật gây hại. Ví dụ như các nhóm vi sinh vật gây bệnh chongười, động vật và thực vật, các nhóm vi sinh vật gây ô nhiễm thực phẩm, ô nhiễmcác nguồn nước, đất và không khí ... Nếu nắm vững cơ sở sinh học của tất cả cácquá trình có lợi hay có hại trên, ta sẽ đưa ra được những biện pháp khoa học để phát1Lê Xuân Ph••ngVI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNGhuy những mặt có lợi và hạn chế những mặt gây hại của vi sinh vật, đặc biệt làtrong bảo vệ môi trường.Vi sinh vật (microorganisms) là tên gọi chung để chỉ tất cả các sinh vật cóhình thể bé nhỏ, muốn thấy rõ được người ta phải sử dụng tới kính hiển vi.Virut (Virus) là nhóm vi sinh vật đặc biệt, chúng nhỏ bé tới mức chỉ có thểquan sát được qua kính hiển vi điện tử (eletron microscope). Virut chưa có cả cấutrúc tế bào. Các vi sinh vật khác thường là đơn bào hoặc đa bào nhưng có cấu trúcđơn giản và chưa phân hoá thành các cơ quan sinh dưỡng (vegetative organs).Vi sinh vật không phải là một nhóm riêng biệt trong sinh giới. Chúng thậmchí thuộc về nhiều giới (kingdom) sinh vật khác nhau. Giữa các nhóm có thể khôngcó quan hệ mật thiết với nhau. Chúng có chung những đặc điểm sau đây:1. Kích thước nhỏ béMắt con người khó thấy được rõ những vật nhỏ hơn 1mm. Vậy mà vi sinhvật thường được đo bằng micromet (μm, micrometre), virut thường được đo bằngnanomet (nm, nanometre).1 μm = 10-3 mm; 1 nm = 10-6 mm, 1A (angstrom) = 10-7 mm. Vì vi sinh vậtcó kích thước nhỏ bé cho nên diện tích bề mặt của một tập đoàn vi sinh vật hết sứclớn. Chẳng hạn số lượng cầu khuẩn chiếm thể tích 1 cm3 có diện tích bề mặt là 6m2.2. Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanhVi sinh vật tuy nhỏ bé chất trong sinh giới nhưng năng lực hấp thu và chuyểnhoá của chúng có thể vượt xa các sinh vật bậc cao. Chẳng hạn vi khuẩn lactic(Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải một lượng đường lactozơ nặng hơn1000 - 10000 lần khối lượng của chúng. Nếu tính số μl O2 mà mỗi mg chất khô củacơ thể sinh vật tiêu hao trong 1 giờ (biểu thị là - QO2) thì ở mô lá hoặc mô rễ thựcvật là 0,5 - 4, ở tổ chức gan và thận động vật là 10 - 20, còn ở nấm men rượu(Sacharomyces cerevisiae) là 110, ở vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas là 1200, ở vikhuẩn thuộc chi Azotobacter là 2000. Năng lực chuyển hoá sinh hoá mạnh mẽ củavi sinh vật dẫn đến những tác dụng hết sức lớn lao của chúng trong thiên nhiên cũngnhư trong hoạt động sống của con người.3. Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh2Lê Xuân Ph••ngVI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNGSo với các sinh vật khác thì vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng và sinh sôi nảynở cực kỳ lớn. Vi khuẩn Escherichia coli trong các điều kiện thích hợp cứ khoảng12 - 20 phút lại phân cắt một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ (generation time) là 20phút thì mỗi giờ phân cắt 3 lần, 24 giờ phân cắt 72 lần, từ một tế bào ban đầu sẽsinh ra 4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4711 tấn!). Tất nhiên trongthực tế không thể tạo ra các điều kiện sinh trưởng lý tưởng như vậy được cho nên sốlượng vi khuẩn thu được trong 1ml dịch nuôi cấy thường chỉ đạt tới mức độ 108 109 tế bào. Thời gian thế hệ của nấm men Saccharomyces cerevisiae là 120 phút.Khi nuôi cấy để thu ...