SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT
1. Khái quát về sinh trưởng của vi sinh vậtSinh trưởng là sự tăng các thành phần của TB và dẫn đến sự tăng kích thước cũng như số lượng của VSV hoặc cả hai. Vi khuẩn được dùng làm mô hình để nghiên cứu sinh trưởng của VSV (do kích thước TB nhỏ, sinh sản nhanh, phân đôi đơn giản, có thể theo dõi sự thay đổi của cả quần thể).
Nếu ta nuôi cấy 1 vi khuẩn vào môi trường thì sự tăng số lượng TB như sau:
1->2->4->8->16......
2^0->2^1->2^2->2^3->...2^n
n: số lần phân chia TB
Khoảng thời gian cần cho mỗi TB phân chia hoặc cả quần thể tăng gấp đôi gọi là thời gian thế hệ (g).
Với a TB vi khuẩn ban đầu qua một thời gian nuôi, số lượng TB:
A = a.2^n (^: số mũ nhá)
Logarit 2 vế ta có:
LgA = Lga + nLg2
=> n = (LgA - Lga):Lg2
-Tốc độ phân chía (số lần phân chia trong 1 giờ):
v = n:t = (LgA - Lga):(Lg2.t) t:thời gian nuôi cấy
-Thời gian thế hệ g:
g = t:n = 1:v
VD: Sau 10 giờ nuôi cấy, số TB vi khuẩn tăng từ 10^3 đến 10^9 thì tốc độ phân chia là:
v = (Lg10^9 - Lg10^3):(Lg2.10) = 2
g = 1/2
2. Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn trong hệ thống đóng:Khi cấy vi khuẩn vào một bình nón chứa môi trường lỏng rồi giữ bình ở một nhiệt độ thích hợp, trong một thời nhất định, trong suốt quá trình đó, người ta không thêm môi trường mới vào bình cũng không rút sinh khối ra khỏi bình. Kiểu nuôi như vậy gọi là nuôi theo đợt hay nuôi trong hệ thống đóng.
Nếu trên đồ thị biểu diễn, lấy trục tung là trục logarit của số lượng TB, trục hoành là thời gian nuôi thì đường cong sinh trưởng của VK được chia thành 4 pha:
a. Pha tiềm phát (Pha Lag)
Đây là thời gian tính từ khi VK được cấy vào môi trường cho đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng. Trong pha này VK phải thích ứng với môi trường mới, chúng tổng hợp mạnh mẽ ADN và các enzim chuẩn bị cho sự phân bào.
b. Pha lũy thừa (Pha Log)
Trong pha này, VK bắt đầu phân chia, số lượng TB tăng theo lũy thừa, thời gian thế hệ đạt tới hằng số, quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ nhất.
c. Pha cân bằng:
Trong pha này tốc độ sinh trưởng cũng nhu trao đổi chất của VK giảm. Số lượng TB chết cân bằng với số TB sinh ra.
Một số nguyên nhân khiến VK chuyển sang pha cân bằng như: chất dinh dưỡng cạn kiệt, nồng độ oxi giảm (đối với VK hiếu khí), các chất độc tích lũy, pH thay dổi...
d. Pha tử vong:
Số TB chết vượt số TB sinh ra. một số VK chứa các enzim tự phân giải TB. Số khác có hình dạng TB thay đổi do thành TB bị hư hại.
* Nuôi cấy theo đợt như trên, pha Log chỉ kéo dài được vài thế hệ. Để thu được nhiều sinh khối, người ta sử dụng phương pháp nuôi liên tục, có sự bổ sung môi trường mới, và rút bớt chất thải ra ngoài, khi đó VK có thể sinh trưởng trong pha Log một thời gian dài.
* Nếu trong môi truờng tổng hợp gồm hỗn hợp 2 loại cơ chất cacbon thì đường cong snh trưởng không bình thường, VD môi trường chứa glucozơ và sorbitol. Lúc đầu VK tổng hợp loại enzim phân giải loại hợp chất dễ dồng hoá hơn (glucozơ). khi chất này đã cạn, VK lại được chất thứ 2 cảm ứng, tổng hợp loại enzim phân giải hợp chất thứ hai (sorbitol).
=> Trên dồ thị sinh trưởng ta thấy có 2 pha Lag, 2 pha Log và 2 pha cân bằng. Hiện tượng này được Monod mô tả là hiện tưởng sinh trưởng kép (trong cơ chế điều hòa sinh tổng hợp protein hay mô hình Operon đấy!)
