Đặc điểm sinh trưởng của Vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy

(b) (c) Hình 1 (a) Các khuẩn lạc E. coli sinh trưởng trên đĩa thạch agar. (b) Hai dạng khuẩn lạc nhẵn và thô nhám - trên và dưới - của S. pneumoniae; và (c) phương pháp thu nhận bản sao các khuẩn lạc qua đêm sinh trưởng trên môi trường đặc hiệu: các khuẩn lạc mọc được có màu xanh và không mọc được màu trắng. Vi khuẩn có thể được nuôi cấy trên môi trường đặc (thường chứa thạch agar) hoặc trong môi trường lỏng. Trong môi trường lỏng, vi khuẩn sinh sản theo hàm số mũ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đặc điểm sinh trưởng của Vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy Đặc điểm sinh trưởng của Vi khuẩn trong môitrường nuôi cấyCác nhà khoa học nghiên cứu vi khuẩn cố gắng tạora môi trường nuôi cấy cực thuận trong phòng thínghiệm, với nguồn năng lượng thiết yếu, các chấtdinh dưỡng, pH và nhiệt độ mà khả năng sinhtrưởng của vi khuẩn có thể dự đoán được.(a)(b) (c)Hình 1 (a) Các khuẩn lạc E. coli sinh trưởng trênđĩa thạch agar. (b) Hai dạng khuẩn lạc nhẵn và thônhám - trên và dưới - của S. pneumoniae; và (c)phương pháp thu nhận bản sao các khuẩn lạc quađêm sinh trưởng trên môi trường đặc hiệu: cáckhuẩn lạc mọc được có màu xanh và không mọcđược màu trắng.Vi khuẩn có thể được nuôi cấy trên môi trường đặc(thường chứa thạch agar) hoặc trong môi trườnglỏng. Trong môi trường lỏng, vi khuẩn sinh sản theohàm số mũ cho đến khi hết chất dinh dưỡng hoặccho đến khi tích luỹ những sản phẩm độc hại. Sốlượng vi khuẩn tồn tại ở mỗi thời điểm trong môitrường lỏng có thể xác định được một cách dễdàng. Dùng pipet đưa một mẫu nhỏ lên đĩa petri cómôi trường đặc rồi cấy chải đều trên mặt thạch.Sau thời gian ủ 24 - 36 giờ mỗi tế bào vi khuẩn sẽcho một cụm tế bào có thể dễ dàng nhìn thấy đượcbằng mắt thường gọi là khuẩn lạc (colonies; Hình 1a) chứa hàng triệu tế bào, ngay cả trong nhữngđiều kiện sinh trưởng tương đối nghèo nàn. Do đó,các thí nghiệm ở E. coli thường chỉ mất một ngày,trong khi ở ngô chẳng hạn phải mất hàngtháng.. Khả năng mọc hay không mọc của vi khuẩntrên những môi trường riêng biệt giúp ta xác địnhkiểu gene của tế bào vi khuẩn (Hình 1 c).Các vi khuẩn thường trải qua các pha sinh trưởngtrong môi trường nuôi cấy huyền phù như sau (xemHình 2):(i) Pha lag: Sinh trưởng thoạt đầu rất chậm, vìchúng phải làm quen với đời sống trong các điềukiện mới.(ii) Pha log (logarithmic hay exponential): Một khi bộmáy chuyển hoá vận hành, chúng bắt đầu phânchia theo hàm số mũ, gấp đôi số lượng sau vàiphút: .(iii) Pha dừng (stationary): Khi môi trường sống cạnkiệt, sự sinh trưởng vi khuẩn dừng lại và ổn định vềsố lượng. Và, cuối cùng,(iv) Pha chết (death): Các sản phẩm độc do bài tiếttích luỹ có thể gây chết vi khuẩn.Hình 2 Các tế bào vi khuẩn E. coli đang phân chia(bên trái), và đường cong sinh trưởng của vi khuẩntrong dịch huyền phù (bênphải; trục tung biểu thị sốtế bào tăng theo hàm số mũ, và trục hoành biểu thịthời gian).ö Đã nhiều lần các nhà nghiên cứu muốn xác địnhxem bằng cách nào các tế bào phân chia hay sinhtrưởng một cách nhanh chóng như vậy. Mộtphương pháp đơn giản để đo tốc độ sinh trưởng làđếm số tế bào trong một đơn vị thể tích nhỏ(aliquot) tại nhiều thời điểm và biểu diễn một đườngcong sinh trưởng (growth curve; Hình 3). Đó là mộtđường cong không quá cong lắm như như đồ thị vềsố lượng tế bào (number of cells) đếm được tại cácthời điểm khác nhau. Nếu như các tế bào có đượckhông gian và dưỡng chất không giới hạn, thìchúng sẽ sinh trưởng ở tốc độ hàm số mũ. Như chỉra ở Hình 3, cùng các số liệu về đường cong sinhtrưởng như nhau được phác hoạ trên một thangtuyến tính (linear scale) hay thang log (log scale).Mặc dù các tế bào có thể sinh trưởng một cách vôhạn trong một không gian nào đó, nhưng các phòngthí nghiệm thì không thể làm được những cái lọ toquá cỡ. Vì vậy các tế bào thường được cho sinhtrưởng trong các môi trường pha loãng. Chẳng hạn,thử hình dung 1.000 tế bào được cho vào trong mộtcái lọ và sau đó có 1.000.000 tế bào dược sinh ratrong đó. Nếu mất độ tế bào quá dày đặc, thì chúngsẽ sinh trưởng chậm lại. Để ngăn chặn sự suy giảmcác tế bào, thì một phần mẫu đại diện của các tếbào (ví dụ, một mL chứa 1.000 tế bào) sẽ đượcchuyển sang một lọ mới và sẽ sinh trưởng. Quátrình lấy một số tế bào từ lọ này và cho sinh trưởngtiếp tục trong một lọ mới cho đến khi nhà nghiêncứu có đủ số lượng tế bào để tiến hành thí nghiệm.Có nhiều cách khác nhau để đo ttốc độ sinh trưởng.Đôi khi, người ta bổ sung các dNTP có đánh dấuđồng vị phóng xạ (radioactive) vào môi trường nuôicấy các tế bào. Khi các tế bào tái bản các DNA củachúng, chúng sẽ kết hợp các dNTP vào trong DNAcủa chúng và qua đó có thể định lượng được.Phương pháp tái bản DNA này thường được dùngđể dành các mẫu mô sống hoặc các tế bàoeukaryote được cho sinh trưởng trong các đĩa nuôicấy. Các vi khuẩn, nấm men và nhiều vi sinh vậtkhác thường được đếm một cách trực tiếp.Hình 3 Các đường cong sinh trưởng. Đồ thị bên tráicho thấy tốc độ sinh trưởng được biểu thị bằng cácchấm trên một thang tuyến tính. Đồ thị bên phải chothấy cùng số liệu đó trên thang logarith. ...