Dinh dưỡng, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

Trong quá trình sống, tế bào vi sinh vật tiến hành trao đổi chất không ngừng với môi trường chung quanh. Tế bào vi sinh vật tuy rất nhỏ, nhưng vì hấp thu các chất dinh dưỡng và thải ra các sản phẩm trao đổi chất qua toàn bộ bề mặt, cho nên cường độ trao đổi chất của chúng là rất lớn
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Dinh dưỡng, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật 78Chương 4 Dinh dưỡng, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vậtI. Dinh dưỡng Trong quá trình sống, tế bào vi sinh vật tiến hành trao đổi chấtkhông ngừng với môi trường chung quanh. Tế bào vi sinh vật tuy rất nhỏ,nhưng vì hấp thu các chất dinh dưỡng và thải ra các sản phẩm trao đổi chấtqua toàn bộ bề mặt, cho nên cường độ trao đổi chất của chúng là rất lớn.Các chất dinh dưỡng vào tế bào qua màng và được chuyển hoá để tạothành những chất riêng biệt cần thiết cho việc xây dựng tế bào. Nhờ quátrình đồng hoá các tế bào mới có thể sinh trưởng, phát triển tăng sinh khối,đồng thời tạo ra các sản phẩm trao đổi chất. Sự biến đổi các chất dinh dưỡng bao gồm nhiều phản ứng hoá sinhkhác nhau nhờ hệ enzyme theo con đường trao đổi chất, hoặc tạo ra nhữngchất là thành phần của tế bào (quá trình đồng hoá) hoặc tạo ra năng lượngsinh học cần thiết cho hoạt động sống (quá trình dị hoá). Những chất dinhdưỡng là những hợp chất phân tử nhỏ có thể đi qua màng vào bên trong tếbào vi sinh vật và tham gia vào hai loại phản ứng sinh hoá: - Biến đổi dị hoá làm xuất hiện những sản phẩm có cấu trúc đơngiản hơn. Những biến đổi dị hoá này cung cấp cho vi sinh vật năng lượngchuyển hoá ở dạng ATP hoặc những hợp chất giàu năng lượng khác. Mộtsố những sản phẩm dị hoá được thải đi, một số khác làm vật liệu hoặc làmtiền chất cho các phản ứng đồng hoá. - Biến đổi đồng hoá, đảm bảo sự tổng hợp của thành phần mới cócấu trúc phức tạp hơn và phân tử lượng cao hơn. Quá trình này thườngđược gọi là đồng hoá hoặc sinh tổng hợp. Điều kiện chủ yếu để sinh tổng hợp các thành phần tế bào vi sinh vậtlà cung cấp một lượng thích hợp của những hợp chất có phân tử lượngnhỏ, như các acid hữu cơ hoặc amino acid, có thể làm nguyên liệu hay tiềnchất cho các phản ứng đồng hoá hay phản ứng sinh tổng hợp. Khi trongmôi trường có những hợp chất - vật liệu đó thì vi sinh vật sẽ trực tiếp sửdụng. Nhưng không phải bao giờ trong môi trường cũng có sẵn những hợpchất - vật liệu cần cho quá trình sinh tổng hợp. Muốn có tế bào vi sinh vậtbắt buộc phải tự sản xuất lấy bằng cách tự biến đổi những thành phần củamôi trường nuôi cấy. Ở những vi sinh vật dị dưỡng sống bằng chất hữu cơ, 79một số tiền chất được hình thành trong các phản ứng dị hoá, nó sản sinh raATP cùng một số lớn các hợp chất khác nhau của carbon. Các chất dinh dưỡng của vi sinh vật chủ yếu lấy ở môi trường xungquanh. Các môi trường dinh dưỡng nhân tạo cần cung cấp đầy đủ nănglượng, các vật liệu xây dựng tế bào và đảm bảo cho hiệu suất sinh tổnghợp cao. Thành phần môi trường gồm có các nguồn ăn carbon, nitơ, chấtkhoáng, các nguyên tố vi lượng và các chất kích thích sinh trưởng. Việclựa chọn các nguồn dinh dưỡng và nồng độ của chúng trong môi trườngphụ thuộc vào đặc tính sinh lý của từng chủng từng loài vi sinh vật và điềukiện nuôi cấy chúng.II. Môi trường dinh dưỡng và điều kiện sinh trưởng1. Môi trường dinh dưỡng1.1. Nguồn thức ăn carbon Tùy nhóm vi sinh vật mà nguồn carbon được cung cấp có thể là chấtvô cơ (CO2, NaHCO3 , CaCO3... ) hoặc chất hữu cơ. Giá trị dinh dưỡng vàkhả năng hấp thụ các nguồn thức ăn carbon khác nhau phụ thuộc vàothành phần hóa học, tính chất sinh lí của nguồn thức ăn và đặc điểm sinh lícủa từng loại vi sinh vật. Hầu như không có hợp chất carbon nào màkhông bị hoặc nhóm vi sinh vật này hoặc nhóm vi sinh vật khác phân giải.Không ít vi sinh vật có thể đồng hóa được cả các hợp chất carbon rất bềnvững như cao su, chất dẻo, dầu mỏ, parafin, khí tự nhiên. Nhiều chất hữu cơ vì không tan được trong nước hoặc vì có khốilượng phân tử quá lớn cho nên trước khi được hấp thụ, vi sinh vật phải tiếtra các enzyme thủy phân (amylase, cellulase, pectinase, protease, lipase...)để chuyển hóa chúng thành các hợp chất dễ hấp thụ (đường, amino acid,acid béo...). Người ta thường sử dụng đường để làm nguồn thức ăn carbon khinuôi cấy phần lớn các vi sinh vật dị dưỡng. Để nuôi cấy các loại vi sinhvật khác nhau người ta dùng các nồng độ đường không giống nhau. Với vikhuẩn, xạ khuẩn thường dùng 0,2 - 0,5% đường còn đối với nấm men,nấm sợi thường dùng 3 - 10% đường. Hầu hết vi sinh vật chỉ đồng hóa được các loại đường ở dạng đồngphân D. Nhưng phần lớn các đồng phân của đường đơn trong tự nhiên đềulà thuộc loại D. Các hợp chất hữu cơ chứa cả C và N (peptone, nước thịt,nước chiết ngô, nước chiết nấm men, nước chiết đại mạch, nước chiết giáđậu...) có thể sử dụng vừa làm nguồn C vừa làm nguồn N đối với vi sinh 80vật. Với vi sinh vật dị dưỡng, nguồn thức ăn carbon làm cả hai chức năng,nguồn dinh dưỡng và năng lượng.1.2. Nguồn dinh dưỡng nitơ (N) Ý nghĩa c ...