Trình bày sinh trường và phát triển vi sinh vật trong điều kiện nuôi liên tục? ( giải thích các pha)
Phân biệt khái niệm sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật? Trình bày sự sinh trưởng quần thể sinh vật trong môi trường nuôi cấy không liên tục? Nêu những điểm khác biệt so với nuôi cấy trong môi trường liên tục? Giải thích sự khác nhau đó?
Phân biệt khái niệm sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật? Trình bày sự sinh trưởng quần thể sinh vật trong môi trường nuôi cấy không liên tục? Nêu những điểm khác biệt so với nuôi cấy trong môi trường liên tục? Giải thích sự khác nhau đó?
tham khảo
I. KHÁI NIỆM VỀ SINH TRƯỞNG
1. Khái niệm sinh trưởng của quần thể vi sinh vật
Sinh trưởng của quần thể vi sinh vật là sự tăng số lượng tế bào của quần thể.
2. Thời gian thế hệ (g)
Thời gian thế hệ là thời gian tính từ khi 1 tế bào sinh ra đến khi tế bào đó phân chia hoặc số tế bào trong quần thể tăng gấp đôi.
VD: VK E.coli 20' phân chia một lần (g=20'); trực khuẩn lao là 12h ( ở nhiệt độ 37oC); nấm men bia ở 30oC là 2h...
Công thức tính thời gian thế hệ: g = t/n
với: t: thời gian
n: số lần phân chia trong thời gian t
3. Công thức tính số lượng tế bào
Sau n lần phân chia từ N0 tế bào ban đầu trong thời gian t:
Nt = N0 x 2n
Với:
Nt : số tế bào sau n lần phân chia trong thời gian t
N0 : số tế bào ban đầu
n : số lần phân chia
II. SINH TRƯỞNG CỦA QUẦN THỂ VI SINH VẬT
1. Nuôi cấy không liên tục
Sự sinh trưởng của vi sinh vật trong nuôi cấy không liên tục bao gồm 4 pha cơ bản; pha tiềm phát, pha cấp số, pha cân bằng và pha suy vong.
µ là tốc độ sinh trưởng riêng của VSV, chỉ số lần phân chia trong một đơn vị thời gian.
- Pha tiềm phát (pha lag): tính từ khi vi sinh vật được cấy vào bình cho đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng. Đây là giai đoạn thích nghi của VSV, chúng tiến hành tổng hợp mạnh ADN và các enzyme chuẩn bị cho sự phân bào.
- Pha lũy thừa (pha log-pha cấp số): vi sinh vật phân chia mạnh mẽ, số lượng tế bào tăng theo lũy thừa và đạt đến cực đai. Thời gian thế hệ đạt tới hằng số, quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ nhất.
- Pha cân bằng: tốc độ sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật giảm dần. Do chất dinh dưỡng bắt đầu cạn kiệt, chất độc hại tăng trong môi trường nuôi cấy, số lượng tế bào đạt cực đại và không đổi theo thời gian.
- Pha suy vong: số lượng tế bào trong quần thể giảm do bị phân huỷ ngày càng nhiều, chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tăng
Ý nghĩa: nghiên cứu sự sinh trưởng của quần thể vi sinh vật,
Một số hạn chế của nuôi cấy không liên tục:
+ Chất dinh dưỡng cạn dần
+ Các chất độc hại tích lũy ngày càng nhiều và ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật
2. Nuôi cấy liên tục:
Trong nuôi cấy liên tục không có sự bổ sung chất dinh dưỡng mới cũng không lấy ra các chất độc hại do đó quá trình nuôi cấy sẽ nhanh chóng dẫn đến suy vong.
Trong nuôi cấy liên tục chất dinh dưỡng mới thường xuyên được bổ sung đồng thời không ngừng loại bỏ các chất thải, nhờ vậy quá trình nuôi cấy đạt hiệu quả cao và thu được nhiều sinh khối hơn.
Nuôi cấy liên tục được dùng để sản xuất sinh khối vi sinh vật như các enzyme, vitamim, etanol…
III. Sinh sản của vi sinh vật.
Ở cả vi sinh vật nhân sơ và vi sinh vật nhân thực đều có 3 hình thức sinh sản là: Phân đôi, nảy chồi và hình thành bào tử.
1. Sinh sản ở sinh vật nhân sơ.
Phân đôi ở vi sinh vật:
Nội bào tử ở vi khuẩn
2. Sinh sản ở vi sinh vật nhân thực.
Hình thành bào tử ở nấm mốc:
Bào tử trần và bào tử kín :
So sánh nội bào tử và ngoại bào tử:
+ Pha tiềm phát + Pha luỹ thừa + Pha cân bằng + Pha suy vong
Để không xảy ra pha suy vong: luôn đổi mới môi trường nuôi cấy bằng cách bổ sung liên tục các chất dinh dưỡng vào và đồng thời lấy ra lượng dịch nuôi cấy tương đương.
So sánh nuôi cấy liên tục và không liên tục
Để giúp các bạn dễ nhớ và so sánh, Toploigiai xin tổng hợp lại những điểm giống nhau và khác nhau giữa 2 phương pháp nuôi cấy liên tục và không liên tục như sau:
Giống nhau:
Cả hai phương pháp nuôi cấy liên tục và không liên tục đều bắt đầu với pha tiềm phát. Tiếp đến là pha lũy thừa và pha cân bằng.
Khác nhau:
Nuôi cấy liên tục | Nuôi cấy không liên tục |
Thường xuyên bổ sung chất dinh dưỡng mới | Không bổ sung chất dinh dưỡng mới |
Thường xuyên rút bỏ chất thải và sinh khối | Không rút bỏ chất thải và sinh khối |
Quần thể vi sinh vật sinh trưởng ở pha lũy thừa trong thời gian dài, mật độ vi sinh vật tương đối ổn định, không có pha tiềm phát | Quần thể vi sinh vật sinh trưởng theo 4 pha: tiềm phát, lũy thừa, cân bằng, suy vong |
Vi sinh vật không bị phân hủy ở thời gian suy vong | Vi sinh vật tự phân hủy ở pha suy vong |
Bảng so sánh giữa nuôi cấy liên tục và không liên tục
Sự sinh trưởng của vi sinh vật xử lý nước
Vì sao quá trình sinh trưởng của vi sinh vật trong nuôi cấy không liên tục có pha tiềm phát, còn trong nuôi cấy liên tục thì không có pha này?
- Khi nuôi cấy không liên tục vi khuẩn cần có thời gian để làm quen với môi trường, tức là cần thời gian cảm ứng các hợp chất của môi trường để hình thành các enzim tương ứng. Do vậy quá trình nuôi cấy không liên tục có pha tiềm phát.
- Khi nuôi cấy liên tục, môi trường ổn định, vi khuẩn đã có enzim cảm ứng nên không cần thiết phải có pha tiềm phát.
Nuôi 2 chủng vi sinh vật A, B trong cùng một môi trường tối thiểu thấy chúng sinh trưởng phát triển bình thường nhưng khi tách 2 chủng A và B ra nuôi riêng trong điều kiện môi trường tối thiểu thì cả hai chủng đều không phát triển được. Hãy giải thích hiện tượng trên?
- Mỗi chủng A và B đều không sống được trong môi trường tối thiểu => Cả hai chủng A và B đều thuộc nhóm vi sinh vật khuyết dưỡng.
- Khi nuôi cả A và B trong cùng 1 môi trường tối thiểu, chúng sinh trưởng và phát triển bình thường => chủng A và B là vi sinh vật đồng dưỡng.
Giải thích:
TH1: Chủng A sản xuất nhân tố sinh trưởng cung cấp cho chủng B và ngược lại chủng B cũng sản xuất nhân tố sinh trưởng khác cung cấp cho chủng A.
TH2: Chủng A tổng hợp 1 thành phần của nhân tố sinh trưởng, chủng B tổng hợp thành phần còn lại của cùng nhân tố sinh trưởng, cả hai thành phần này cùng tham gia hình thành nhân tố sinh trưởng cần thiết cho chủng A và B.
Nuôi 2 chủng vi sinh vật A, B trong cùng một môi trường tối thiểu thấy chúng sinh trưởng phát triển bình thường nhưng khi tách 2 chủng A và B ra nuôi riêng trong điều kiện môi trường tối thiểu thì cả hai chủng đều không phát triển được. Hãy giải thích hiện tượng trên?
- Mỗi chủng A và B đều không sống được trong môi trường tối thiểu => Cả hai chủng A và B đều thuộc nhóm vi sinh vật khuyết dưỡng.
- Khi nuôi cả A và B trong cùng 1 môi trường tối thiểu, chúng sinh trưởng và phát triển bình thường => chủng A và B là vi sinh vật đồng dưỡng.
Giải thích:
TH1: Chủng A sản xuất nhân tố sinh trưởng cung cấp cho chủng B và ngược lại chủng B cũng sản xuất nhân tố sinh trưởng khác cung cấp cho chủng A.
TH2: Chủng A tổng hợp 1 thành phần của nhân tố sinh trưởng, chủng B tổng hợp thành phần còn lại của cùng nhân tố sinh trưởng, cả hai thành phần này cùng tham gia hình thành nhân tố sinh trưởng cần thiết cho chủng A và B.
Vì sao trong nuôi cấy liên tục, quá trình sinh trưởng của vi sinh vật không có pha tiềm phát và pha suy vong?
đúng nhé
Vì sao trong nuôi cấy liên tục, quá trình sinh trưởng của vi sinh vật không có pha tiềm phát và pha suy vong?
- Không có pha tiềm phát vì vi khuẩn đã thích nghi được với môi trường và đã có enzime cảm ứng
- Không có pha suy vong vì chất dinh dưỡng được bổ sung liên tục trong quá trình nuôi cấy và đồng thời lấy ra một lượng dịch nuôi cấy tương đương nên vi khuẩn sẽ lặp lại tiếp một vòng tuần hoàn các pha như cũ (tất nhiên là ko có pha tiềm phát vs pha suy vong)
a, Quan sát đồ thị về đường cong sinh trưởng của vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy không liên tục; chú thích các pha (1), (2), (3), (4).
b, Nếu nuôi cấy vi sinh vật không liên tục thì thu hoạch sinh khối vào thời điểm nào là thích hợp?
c, Vì sao trong nuôi cấy không liên tục, vi sinh vật tự phân hủy ở pha suy vong, còn trong nuôi cấy liên tục hiện tượng này không xảy ra?
Câu 2: Vì sao, quá trình sinh trưởng của vi sinh vật trong nuôi cấy không liên tục có pha tiềm phát còn trong nuôi cấy liên tục thì không có pha này?
Khi nuôi cấy không liên tục vi khuẩn cần thời gian để làm quen với môi trường (các hợp chất của môi trường cảm ứng để hình thành các enzim tương ứng), còn trong nuôi cấy liên tục thi môi trường ổn định
vi khuẩn đã có enzim cảm ứng nên không cần thiết phải có pha tiềm phát.
Trong điều kiện nuôi cấy không liên tục, tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật đạt cực đại ở pha nào?
A. Tiềm phát
B. Luỹ thừa
C. Cân bằng động
D. Suy vong
Pha lũy thừa (log): Vi khuẩn sinh trưởng với tốc độ lớn nhất và không đổi (thời gian thế hệ đạt tới hằng số).
Số lượng tế bào tăng theo cấp luỹ thừa và đạt đến cực đại.
Vậy: B đúng.