Sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật

Vi sinh vật là những cơ thể có kích thước nhỏ bé, vậy kích thước cơ thể có ảnh hưởng gì tới sự sinh trưởng và sinh sản của VSV ?

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:

                   N_t = N₀ x 2ⁿ

Với:

N_t : 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: