BÀI 18. SINH TRƯỞNG VÀ SINH SẢN Ở VI SINH VẬT
I. Sinh trưởng của quần thể vi sinh vật
1. Khái niệm
Sinh trưởng của quần thể vi sinh vật là sự tăng lên về số lượng tế bào của quần thể.
Công thức: Nt = N0 × 2n (với n = t/g)
Nt: số tế bào trong quần thể sau thời gian t
N0: số tế bào ban đầu
t: thời gian nuôi cấy
g: thời gian thế hệ
n: số thế hệ (n=t/g)
2. Các pha sinh trưởng của quần thể vi sinh vật
Các pha: Pha tiềm phát (lag), Pha luỹ thừa (log), Pha cân bằng, Pha suy vong.
- Pha tiềm phát: Dinh dưỡng đầy đủ cho sinh trưởng. Số lượng tế bào không thay đổi. (Vi khuẩn thích nghi)
- Pha luỹ thừa: Dinh dưỡng đầy đủ, tiêu hao nhanh. Số lượng tế bào tăng nhanh, đạt tốc độ tối đa.
- Pha cân bằng: Dinh dưỡng bắt đầu thiếu hụt. Số lượng tế bào hầu như không đổi. (Số sinh ra = số chết đi)
- Pha suy vong: Dinh dưỡng cạn kiệt, tích luỹ chất độc hại. Số lượng tế bào suy giảm. (Số chết đi > số sinh ra)
Nuôi cấy không liên tục là nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường không được bổ sung các chất dinh dưỡng mới và không được lấy đi các sản phẩm chuyển hóa vật chất.
→ đường cong sinh trưởng gồm 4 pha: lag, log, cân bằng, suy vong.
Nuôi cấy liên tục là nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường được bổ sung chất dinh dưỡng mới và lấy ra liên tục các sản phẩm chuyển hóa vật chất.
→ đường cong sinh trưởng gồm 2 (hoặc 3 nếu tính cả pha lag ban đầu) pha: lag, log (, cân bằng - tùy cách duy trì).
→ Ứng dụng: trong công nghiệp để thu được năng suất cao về các sản phẩm của vi sinh vật như protein đơn bào, amino acid, enzyme, kháng sinh, hormone...
II. Sinh sản của vi sinh vật
1. Sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ
1.1. Phân đôi
- Khái niệm: Phân đôi là hình thức sinh sản của phần lớn các vi sinh vật nhân sơ và là hình thức phân bào không có thoi vô sắc (trực phân).
- Cơ chế phân đôi của vi khuẩn:
+ Nhiễm sắc thể mạch vòng của chúng bám vào cấu trúc gấp nếp trên màng sinh chất (gọi là mesosome) làm điểm tựa để nhân đôi và phân chia.
+ Tế bào kéo dài, thành và màng tế bào chất thắt lại ở giữa để phân chia, tế bào chất và chất nhân về hai tế bào mới hình thành.
1.2. Nảy chồi
- Khái niệm: Nảy chồi là kiểu sinh sản vô tính có ở một số vi khuẩn, ví dụ như vi khuẩn màu tía Rhodomicrobium vannielii.
- Cơ chế: Màng tế bào phát triển về một phía hình thành chồi non → Chất di truyền nhân đôi → Một phần tế bào chất và chất di truyền chuyển dịch vào chồi non, làm chồi phình to, hình thành thành tế bào mới, tạo nên cá thể con.
1.3. Sinh sản bằng bào tử
- Xạ khuẩn (nhóm vi khuẩn Gram (+) đặc biệt có tế bào dạng sợi) có hình thức sinh sản bằng bào tử vô tính.
- Cơ chế hình thành bào tử:
+ Phân cắt ở đầu các sợi khí sinh (sợi phát triển trong không khí) để hình thành chuỗi bào tử (bào tử đốt).
+ Các bào tử có thể đứt ra, phân tán trong môi trường. Khi gặp điều kiện thuận lợi, chúng nảy mầm và phát triển thành cơ thể mới.
2. Sinh sản ở vi sinh vật nhân thực
Vi sinh vật nhân thực có hình thức sinh sản vô tính (nảy chồi, phân đôi, hoặc hình thành bào tử vô tính) và sinh sản hữu tính (hình thành bào tử túi, bào tử đảm, bào tử tiếp hợp...).
2.1. Phân đôi và nảy chồi
- Là hình thức sinh sản vô tính của vi sinh vật nhân thực. Chúng thực hiện theo kiểu phân bào có thoi vô sắc (ví dụ: nấm men rượu).
- * Điểm khác nhau giữa nảy chồi của nấm men so với nảy chồi ở vi khuẩn:
- Ở nấm men, nơi nảy chồi để lại vết sẹo, kích thước tế bào mẹ và con chênh lệch rõ.
- Ở vi khuẩn, thường tạo ống nối dài ra.
2.2. Sinh sản bằng bào tử vô tính
- Sinh sản bằng bào tử vô tính là kiểu sinh sản vô tính của nhiều nấm sợi.
- Bào tử vô tính được hình thành từ các sợi nấm sinh dưỡng, không có sự kết hợp của các giao tử đực và cái.
+ Các nấm mốc thuộc chi Aspergillus và chi Penicillium hình thành bào tử đính dạng hở.
+ Nấm mốc chi Mucor hình thành bào tử túi (sporangiospore) dạng kín (trong túi bào tử).
2.3. Sinh sản bằng bào tử hữu tính
- Sinh sản hữu tính có sự kết hợp của các bào tử/giao tử khác giới chỉ xảy ra ở các vi sinh vật nhân thực, có hình thức phân bào giảm phân.
- Một số hình thức sinh sản hữu tính bằng bào tử thường thấy là:
+ Bào tử túi (ascospore)
+ Bào tử đảm (basidiospore)
+ Bào tử động (oospore - bào tử noãn)
+ Bào tử tiếp hợp (zygospore)
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Hãy vẽ sơ đồ tư duy về Sinh sản ở vi sinh vật.
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật
1. Các yếu tố hoá học
a. Các chất dinh dưỡng
- Tế bào của hầu hết các vi sinh vật hấp thu dinh dưỡng từ môi trường → dinh dưỡng và các chất hoá học trong môi trường có ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng của vi sinh vật.
- Các nguyên tố đại lượng như C, H, O, N, S, P, Na, K, Ca... là nguồn dinh dưỡng chủ yếu giúp vi sinh vật tổng hợp nên các chất tham gia cấu tạo và các hoạt động sống của tế bào.
- Các nguyên tố vi lượng như Fe, Zn, Cu, v.v. được vi sinh vật sử dụng với lượng nhỏ, chúng là thành phần quan trọng của enzyme, vitamin...
b. Các chất ức chế: là những chất hóa học có tính oxi hóa mạnh có tác dụng ức chế sinh trưởng vi sinh vật thông qua biến tính và làm bất hoạt protein, phá hủy cấu trúc màng sinh chất, v.v...
+ Các hợp chất phenol; các loại cồn (ethanol, isopropanol 70 – 80%,...); iodine, rượu iodine (2%).
+ Chlorine (sodium hypochlorite), chloramine.
+ Các hợp chất kim loại nặng (thuỷ ngân, bạc,...).
+ Các aldehyde (formaldehyde 2%),...
+ Các loại khí ethylene oxide (10 – 20%),...
c. Thuốc kháng sinh
- Thuốc kháng sinh là chế phẩm có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế đặc hiệu sự sinh trưởng của một hoặc một vài nhóm vi sinh vật.
- Thuốc kháng sinh được dùng điều trị các bệnh nhiễm trùng ở người, động vật và thực vật.
- Tuy nhiên, việc lạm dụng thuốc kháng sinh gây hiện tượng nhờn thuốc (kháng kháng sinh) nhanh chóng ở nhiều vi sinh vật gây bệnh, làm cho việc tiếp tục sử dụng kháng sinh đó để điều trị bệnh không còn hiệu quả.
2. Các yếu tố vật lí: ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật thông qua việc ảnh hưởng tới các phân tử sinh học trong tế bào vi sinh vật.
a. Nhiệt độ: Mỗi vi sinh vật chỉ có thể sinh trưởng được trong khoảng nhiệt độ phù hợp.
→ Có các nhóm vi sinh vật:
+ Nhóm ưa lạnh: sống ở các khu vực gần Bắc cực / Nam cực, có thể sinh trưởng được ở nhiệt độ gần 0°C.
+ Nhóm ưa ấm: phần lớn vi sinh vật sinh trưởng được trong khoảng nhiệt độ 20-45°C.
+ Nhóm ưa nhiệt và ưa nhiệt cao: sinh trưởng được trong khoảng nhiệt độ 50-110°C (thậm chí cao hơn); tìm thấy trong suối nước nóng, núi lửa dưới biển…
b. Độ pH: mỗi vi sinh vật chỉ có thể sinh trưởng trong khoảng pH thích hợp.
→ Có các nhóm vi sinh vật:
+ Nhóm ưa trung tính: đa số vi khuẩn và nguyên sinh vật phát triển tốt trong môi trường trung tính.
+ Nhóm ưa acid: nhiều loại nấm sinh trưởng tốt trong môi trường acid.
+ Nhóm ưa kiềm: một số nhóm vi sinh vật sống trong các hồ nước mặn có độ pH cao.
c. Áp suất: hầu hết các vi sinh vật thích ứng sinh trưởng ở điều kiện áp suất thường. Trong khi đó, các nhóm vi sinh vật ưa áp suất cao, ưa áp suất thấp,... được tìm thấy ở các điều kiện sống có áp suất khác nhau.
d. Độ ẩm: phần lớn vi sinh vật thích ứng sinh trưởng ở độ ẩm trên 90%. Một số ít các vi sinh vật như xạ khuẩn, nấm sợi có khả năng sinh trưởng ở độ ẩm thấp dưới 90%.
e. Áp suất thẩm thấu:
- Là sự chênh lệch nồng độ của một chất giữa 2 bên màng sinh chất.
- Khi đưa vi sinh vật vào môi trường ưu trương (môi trường có nồng độ chất tan cao hơn bên trong tế bào), tế bào vi sinh vật sẽ bị mất nước, gây co nguyên sinh, do đó chúng không phân chia được.
f. Ánh sáng:
Tác động đến quá trình quang hợp ở vi khuẩn quang tự dưỡng, ảnh hưởng đến sự hình thành bào tử, tổng hợp sắc tố, chuyển động hướng sáng,... Những tia sáng có bước sóng ngắn có thể ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn bằng cách gây đột biến, làm biến tính protein,...
g. Ứng dụng:
Sử dụng các yếu tố vật lí để tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật trong bảo quản thức ăn:
- Nhiệt độ thấp: ví dụ bảo quản thức ăn trong tủ lạnh sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh vật gây hư, thối.
- pH thấp: ví dụ muối chua rau củ, làm sữa chua sẽ sử dụng pH thấp để ức chế hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây hại.
- Độ ẩm thấp: phơi khô các loại hạt để bảo quản được lâu hơn.
- Tăng áp suất thẩm thấu: trứng muối, thịt muối giúp ức chế hoạt động của vi sinh vật để bảo quản được thức ăn lâu hơn.
3. Các yếu tố sinh học
Sinh trưởng của vi sinh vật còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố sinh học từ các vi sinh vật, thực vật và động vật sống trong cùng môi trường với chúng.
Một số sinh vật có khả năng sinh các chất kích thích các nhóm vi sinh vật khác nhau sinh trưởng.
Trong cùng một môi trường sống, nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng sinh các chất ức chế như kháng sinh, bacteriocin,... để ức chế sinh trưởng của các vi sinh vật xung quanh.
[kiemtraquiz]
Câu 1. Sự sinh trưởng của vi sinh vật được mô tả là
A. sự tăng các thành phần của tế bào vi sinh vật.
*B. sự tăng lên về số lượng tế bào của quần thể vi sinh vật.
C. sự biến đổi hình dạng tế bào vi sinh vật.
D. sự thay đổi về số lượng tế bào của quần thể vi sinh vật.
Câu 2. Thời gian cần thiết để một tế bào vi sinh vật phân chia được gọi là thời gian
*A. một thế hệ.
B. sinh trưởng.
C. tiềm phát.
D. sinh trưởng và phát triển
Câu 3. Trong một quần thể vi sinh vật, ban đầu có 10^4 tế bào. Thời gian thế hệ là 20 phút, số tế bào trong quần thể sau 2h là
A. 2^3. 10^4.
B. 2^4. 10^4.
C. 2^5. 10^4.
*D. 2^6. 10^4.
Câu 4. Trong điều kiện nuôi cấy liên tục, một quần thể vi sinh vật gồm 100 tế bào, có thời gian thế hệ (g) là 120 phút. Quần thể vi sinh vật sinh trưởng bắt đầu từ 7h sáng, đến 7 giờ tối. Số tế bào của quần thể sau nuôi cấy là
A. 12000.
*B. 6400.
C. 1200.
D. 64000.
Câu 5. Trong điều kiện nuôi cấy liên tục, một quần thể vi sinh vật gồm 1500 tế bào. Sau 8 giờ, số tế bào của quần thể vi sinh vật đó là 384000. Thời gian thế hệ của loài vi sinh vật trên là
*A. 1 giờ.
B. 8 giờ.
C. 2 giờ.
D. 4 giờ.
Câu 6. Một quần thể vi sinh vật ở nhiệt độ 30°C có 50 cá thể. Hỏi sau bao lâu thì quần thể có số lượng là 400 cá thể, biết thời gian thế hệ của loài vi sinh vật này là 1 giờ?
A. 120 phút.
*B. 180 phút.
C. 150 phút.
D. 100 phút.
Câu 7. Trong điều kiện nuôi cấy không liên tục, enzim cảm ứng được hình thành ở pha
*A. lag (tiềm phát)
B. log (luỹ thừa)
C. cân bằng.
D. suy vong.
Câu 8. Trong điều kiện nuôi cấy không liên tục, số lượng vi sinh vật đạt cực đại và không đổi theo thời gian ở pha
A. lag.
B. log.
*C. cân bằng.
D. suy vong.
Câu 9. Trong môi trường nuôi cấy, vi sinh vật có quá trình trao đổi chất mạnh mẽ nhất ở pha nào?
A. Pha tiềm phát.
*B. Pha luỹ thừa.
C. Pha cân bằng.
D. Pha suy vong.
Câu 10. Trong môi trường cấy không được bổ sung chất dinh dưỡng thì quá trình sinh trưởng của vi sinh vật biểu hiện mấy pha?
A. 3.
*B. 4.
C. 5.
D. 6.
Câu 11. Thời gian tính từ lúc vi khuẩn được nuôi cấy đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng được gọi là
*A. pha tiềm phát.
B. pha cân bằng.
C. pha luỹ thừa.
D. pha suy vong.
Câu 12. Biểu hiện của vi sinh vật ở pha tiềm phát là vi sinh vật
A. sinh trưởng mạnh.
B. bắt đầu sinh trưởng.
C. sinh trưởng yếu.
*D. thích nghi dần với môi trường nuôi cấy.
Câu 13. Hoạt động nào sau đây xảy ra ở vi sinh vật trong pha tiềm phát?
A. Tế bào phân chia
B. Lượng tế bào tăng mạnh mẽ.
C. Lượng tế bào tăng ít.
*D. Có sự hình thành và tích luỹ các enzyme.
Câu 14. Trong môi trường nuôi cấy, vi sinh có quá trình trao đổi chất mạnh mẽ nhất ở pha
A. tiềm phát.
*B. luỹ thừa.
C. cân bằng.
D. suy vong.
Câu 15. Biểu hiện sinh trưởng của vi sinh vật ở pha cân bằng là
A. số tế bào được sinh ra nhiều hơn số tế bào chết đi.
B. số tế bào chết đi nhiều hơn số tế bào được sinh ra.
*C. số tế bào được sinh ra bằng với số tế bào chết đi.
D. chỉ có tế bào chết mà không có tế bào sinh ra.
Câu 16. Nguyên nhân dẫn đến giai đoạn sau của quá trình nuôi cấy, số lượng vi sinh vật giảm dần?
*A. Chất dinh dưỡng ngày càng cạn kiệt, các chất độc xuất hiện ngày càng nhiều.
B. Do việc loại bỏ những chất độc, chất thải ra khỏi môi trường.
C. Chất dinh dưỡng mới được thêm vào làm vi sinh vật chưa quen nên chết hàng loạt.
D. Chất dinh dưỡng dồi dào, các chất thải xuất hiện ngày càng nhiều.
Câu 17. Pha log là tên gọi khác của giai đoạn nào sau đây?
A. Pha tiềm phát.
B. Pha cân bằng.
*C. Pha luỹ thừa.
D. Pha suy vong.
Câu 18. Biểu hiện sinh trưởng của vi sinh vật ở pha suy vong:
A. Số lượng tế bào sinh ra cân bằng với số lượng tế bào chết đi.
B. Số tế bào chết đi ít hơn số tế bào được sinh ra.
*C. Số lượng tế bào sinh ra ít hơn số lượng tế bào chết đi.
D. Không có tế bào chết, chỉ có tế bào được sinh ra.
Câu 19. Vi khuẩn sinh sản chủ yếu bằng hình thức:
A. Tiếp hợp.
B. Hữu tính.
*C. Phân đôi.
D. nảy chồi.
Câu 20. Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về sự sinh sản của vi khuẩn?
A. Có sự hình thành thoi phân bào.
B. Chủ yếu bằng hình thức giảm phân.
C. Phổ biến theo lối nguyên phân.
*D. Không có sự hình thành thoi phân bào.
Câu 21. Loại bào tử sau là loại bào tử sinh sản của vi khuẩn?
A. nội bào tử.
B. bào tử tiếp hợp.
C. bào tử hữu hình.
*D. ngoại bào tử.
Câu 22. Các loại bào tử sinh sản của vi khuẩn bao gồm
A. nội bào tử, bào tử đốt.
B. nội bào tử, ngoại bào tử.
*C. bào tử đốt, ngoại bào tử.
D. nội, ngoại bào tử, bào tử đốt.
Câu 23. Trong các hình thức sinh sản sau đây, hình thức sinh sản đơn giản nhất là
A. nguyên phân.
B. giảm phân.
*C. phân đôi.
D. nảy chồi.
Câu 24. Trong quá trình phân bào của vi khuẩn, sau khi tế bào tăng kích thước, khối lượng, màng sinh chất gấp nếp tạo thành cấu trúc là
A. ribosome.
B. lysosome.
C. gliosisome.
*D. mesosome.
Câu 25. Xạ khuẩn sinh sản bằng
A. nội bào tử.
B. ngoại bào tử
*C. bào tử đốt.
D. bào tử vô tính
Câu 26. Sinh sản theo lối nảy chồi xảy ra ở vi sinh vật nào sau đây?
*A. Nấm men.
B. Trực khuẩn.
C. Xạ khuẩn.
D. Tảo lục.
Câu 27. Hình thức sinh sản có thể tìm thấy ở nấm men:
A. Tiếp hợp và bằng bào tử vô tính.
*B. Phân đôi và nảy chồi.
C. Tiếp hợp và bằng bào tử hữu tính.
D. Tiếp hợp và phân đôi.
Câu 28. Vi sinh vật nào sau đây có thể sinh sản bằng bào tử vô tính và bào tử hữu tính?
A. Trực khuẩn.
*B. Nấm mốc.
C. Cầu khuẩn.
D. Vi khuẩn hình sợi.
Câu 29. Hình thức sinh sản nào sau đây là của xạ khuẩn?
A. Bào tử hữu tính.
*B. Bào tử vô tính.
C. Đứt đoạn.
D. Tiếp hợp.
Câu 30. Nấm men rượu rum có hình thức sinh sản là
A. phân đôi.
*B. nảy chồi.
C. bào tử vô tính.
D. bào tử hữu tính
Câu 31. Các hình thức sinh sản chủ yếu của vi sinh vật nhân thực là
A. phân đôi, nội bào tử, ngoại bào tử.
B. phân đôi, nảy chồi, ngoại bào tử, bào tử vô tính, bào tử hữu tính.
*C. phân đôi, nảy chồi, bào tử vô tính, bào tử hữu tính.
D. nội bào tử, ngoại bào tử, bào tử vô tính, bào tử hữu tính.
Câu 32. Vi khuẩn kí sinh trong dạ dày người thuộc nhóm vi sinh vật
A. ưa kiềm.
B. ưa pH trung tính.
*C. ưa acid.
D. ưa lạnh.
Câu 33. Thực phẩm được bảo quản lâu trong tủ lạnh ở nhiệt độ thấp vì
*A. các vi khuẩn bị ức chế.
B. thức ăn đông lại, vi khuẩn không phân hủy được.
C. các vi khuẩn bị tiêu diệt.
D. vi khuẩn bị mất nước nên không hoạt động được.
Câu 34. Hợp chất không được dùng diệt khuẩn trong bệnh viện là
A. iốt.
B. cồn.
*C. thuốc kháng sinh.
D. các hợp chất kim loại nặng.
Câu 35. Nhóm vi sinh vật nào dưới đây sinh trưởng và phát triển trong điều kiện độ từ 20°C đến 40°C?
A. Vi sinh vật ưa lạnh.
B. Vi sinh vật siêu ưa nhiệt.
*C. Vi sinh vật ưa ấm.
D. Vi sinh vật ưa nhiệt.
