intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu và thiết kế mô hình điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi cáy vi khuẩn

Chia sẻ: Up Upload | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:92

Thêm vào BST
Báo xấu
103
lượt xem 22
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đã từ xa xưa, mặc dù chưa nhận thức được sự tồn tại của vi khuẩn, nh−ng loμi người cũng đã biết đ−ợc khá nhiều về tác dụng do vi khuẩn gây nên. Đến nay trong quá trình sản xuất vμ trong cuộc sống, loài người đã tích lũy được rất nhiều kinh nghiệm quý báu về các biện pháp ứng dụng những vi khuẩn có ích vμ phòng tránh những vi khuẩn có hại.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu và thiết kế mô hình điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi cáy vi khuẩn

  1. Luận văn tốt nghiệp Đề tài: Nghiên cứu và thiết kế mô hình điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn
  2. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 Më ®Çu 1. §Æt vÊn ®Ò §· tõ xa x−a, mÆc dï ch−a nhËn thøc ®−îc sù tån t¹i cña vi khuÈn, nh−ng loµi ng−êi còng ®· biÕt ®−îc kh¸ nhiÒu vÒ t¸c dông do vi khuÈn g©y nªn. §Õn nay trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ trong cuéc sèng, loµi ng−êi ®· tÝch lòy ®−îc rÊt nhiÒu kinh nghiÖm quý b¸u vÒ c¸c biÖn ph¸p øng dông nh÷ng vi khuÈn cã Ých vµ phßng tr¸nh nh÷ng vi khuÈn cã h¹i. Vi khuÈn cã kÝch th−íc nhá bÐ vµ cã cÊu tróc c¬ thÓ t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n nh−ng chóng cã tèc ®é sinh s«i n¶y në rÊt nhanh chãng vµ ho¹t ®éng trao ®æi chÊt v« cïng m¹nh mÏ. Vi khuÈn cã kh¶ n¨ng gãp phÇn ph©n gi¶i hÇu hÕt c¸c lo¹i chÊt trªn Tr¸i §Êt, kÓ c¶ c¸c chÊt rÊt khã ph©n gi¶i, hoÆc c¸c chÊt th−êng g©y ®éc h¹i ®Õn c¸c nhãm sinh vËt kh¸c. Bªn c¹nh kh¶ n¨ng ph©n gi¶i vi khuÈn cßn cã kh¶ n¨ng tæng hîp nhiÒu hîp chÊt h÷u c¬ phøc t¹p trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é, ¸p suÊt b×nh th−êng. Ngoµi nh÷ng t¸c dông to lín cña vi khuÈn th× chóng ta còng kh«ng thÓ kh«ng kÓ ®Õn kh«ng Ýt nh÷ng vi khuÈn cã h¹i, chóng g©y bÖnh cho ng−êi, cho gia sóc, gia cÇm, t«m c¸, cho c©y trång, c©y rõng, chóng lµm h− h¹i hoÆc biÕn chÊt l−¬ng thùc, thùc phÈm, nguyªn vËt liÖu, hµng hãa. Chóng s¶n sinh ra c¸c ®éc tè trong ®ã cã nh÷ng ®éc tè hÕt søc ®éc h¹i. Trong Y häc còng nh− trong ch¨n nu«i, trång trät mét trong nh÷ng vÊn ®Ò lín ®ã lµ cã thÓ phßng chèng ®−îc c¸c bÖnh truyÒn nhiÔm vµ c¸c ph−¬ng ph¸p ®Ò phßng dÞch bÖnh cã thÓ l©y nhiÔm tõ sóc vËt sang ng−êi, tõ ng−êi sang ng−êi... Trong xu thÕ ¸p dông réng r·i §iÖn tö, Tin häc vµo cuéc sèng, hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ hiÖn nay cã sö dông §iÖn tö ®· vµ ®ang ®−îc hoµn thiÖn nh»m n©ng cao chÊt l−îng cuéc sèng. §Æc biÖt lµ trong Y häc vµ trong ch¨n nu«i, ®Ó cã thÓ nu«i cÊy vµ duy tr× sù sèng cña nh÷ng vi khuÈn nh»m nghiªn cøu phôc vô cho cuéc sèng vµ s¶n xuÊt, ®Æc biÖt lµ phôc vô cho viÖc nghiªn cøu khoa häc nh»m ph¸t hiÖn ra nh÷ng vi khuÈn cã Ých kh¸c vµ nh÷ng vi khuÈn cã h¹i Khoa C¬ ®iÖn -1- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  3. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 míi ®Ó cã thÓ khèng chÕ ®−îc chóng, sö dông chóng vµo nh÷ng viÖc cã lîi cho con ng−êi. Khi ®ã, tñ nu«i cÊy vi khuÈn cã sö dông m¹ch ®iÖn tö vµo ®iÒu khiÓn ®· ra ®êi nh»m duy tr× sù sèng cho vi khuÈn vµ nu«i cÊy chóng ë nhiÖt ®é vµ thêi gian nhÊt ®Þnh nµo ®ã. MÆc dï trªn thÕ giíi hiÖn nay cã kh¸ nhiÒu chñng lo¹i thiÕt bÞ nu«i cÊy hiÖn ®¹i, c«ng suÊt lín. Song mét phÇn nµo ®ã kh«ng hoµn toµn phï hîp víi ®iÒu kiÖn ë ViÖt Nam. Do ®ã, ®Ó ®¸p øng phÇn nµo ®ã nh÷ng nhu cÇu trªn cïng víi sù n¾m b¾t ®−îc nh÷ng tiÕn bé cña khoa häc kü thuËt ®Æc biÖt lµ ®iÖn tö ®· vµ ®ang ®−îc øng dông m¹nh mÏ vµo cuéc sèng vµ s¶n xuÊt chóng t«i tiÕn hµnh ®Ò tµi: “Nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ m¹ch tù ®éng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é trong tñ nu«i cÊy vi khuÈn”. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu vµ kh¶o s¸t c¸c lo¹i tñ nu«i cÊy trong bÖnh viÖn B¹ch Mai, kh¶o s¸t sù biÕn ®æi cña nhiÖt ®é vµ thêi gian trong qu¸ tr×nh nu«i cÊy. Tõ kÕt qu¶ ®ã chóng t«i tiÕn hµnh x©y dùng m« h×nh vµ l¾p r¸p trªn thùc tÕ. Víi nh÷ng kÕt qu¶ ®· ®¹t ®−îc, kh¼ng ®Þnh hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é trong tñ nu«i cÊy do chóng t«i thiÕt kÕ lµ hoµn toµn cã tÝnh kh¶ thi trong ®iÒu kiÖn n−íc ta hiÖn nay. 2. Môc ®Ých cña ®Ò tµi Trªn c¬ së nh÷ng kiÕn thøc ®· häc ®−îc trong nhµ tr−êng vµ nh÷ng kiÕn thøc thùc tÕ tiÕp thu ®−îc trong qu¸ tr×nh thùc tËp chóng t«i m¹nh d¹n ®Ò xuÊt, thiÕt kÕ m¹ch tù ®éng ®iÒu chØnh nhiÖt ®é trong tñ nu«i cÊy vi khuÈn vµ l¾p r¸p m¹nh tù ®éng ®iÒu chØnh nhiÖt ®é. M¹ch nµy cã thÓ dïng ®Ó thay thÕ c¸c m¹ch ®iÒu chØnh nhiÖt ®é trong c¸c tñ gÆp sù cè cÇn söa ch÷a ®Ó kh«ng lµm gi¸n ®o¹n thêi gian nghiªn cøu cña c¸c nhµ vi sinh vËt. §Æc biÖt, m¹ch nµy còng cã thÓ dïng ®Ó l¾p míi. 3. Néi dung cña ®Ò tµi T×m hiÓu kh¸i qu¸t vÒ ®Æc ®iÓm vµ c¸c ®iÒu kiÖn sèng cña vi khuÈn, c¸c t¸c ®éng cña m«i tr−êng ®èi víi ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn cña vi khuÈn. Tr×nh bµy nguyªn t¾c chung cña m¹ch ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é tñ nu«i cÊy. Khoa C¬ ®iÖn -2- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  4. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 Giíi thiÖu mét sè s¬ ®å ®iÒu khiÓn thùc tÕ ®ang ®−îc sö dông vµ nh÷ng phô kiÖn quan träng ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é. TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é trong tñ nu«i cÊy vi khuÈn. 4. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu - Nghiªn cøu theo ph−¬ng ph¸p lý thuyÕt - Nghiªn cøu theo ph−¬ng ph¸p øng dông - Nghiªn cøu theo ph−¬ng ph¸p chuyªn gia Ch−¬ng 1 T×m hiÓu ®Æc ®iÓm, ®iÒu kiÖn sinh sèng cña vi khuÈn vµ t¸c ®éng cña m«i tr−êng ®èi víi sù ph¸t triÓn cña vi khuÈn Khoa C¬ ®iÖn -3- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  5. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 1.1. Kh¸i niÖm chung Xung quanh ta ngoµi c¸c sinh vËt lín mµ chóng ta cã thÓ nh×n thÊy ®−îc cßn cã v« vµn c¸c sinh vËt nhá bÐ, muèn nh×n thÊy chóng ph¶i dïng kÝnh hiÓn vi. Ng−êi ta gäi chóng lµ vi khuÈn. Vi khuÈn sèng ë kh¾p mäi n¬i trªn Tr¸i §Êt: tõ ®Ønh nói cao cho ®Õn tËn ®¸y biÓn s©u, trong kh«ng khÝ, trong ®Êt, trong hÇm má, trong s«ng ngßi, ao hå, trªn da, trong tõng bé phËn cña c¬ thÓ ng−êi, ®éng vËt, thùc vËt, trong c¸c s¶n phÈm l−¬ng thùc, thùc phÈm, vËt liÖu, hµng hãa... ngay c¶ ë trong nh÷ng n¬i mµ ®iÒu kiÖn sèng t−ëng chõng nh− hÕt søc phøc t¹p vµ kh¾c nhiÖt nhÊt mµ vÉn thÊy cã sù ph¸t triÓn cña vi khuÈn. Ch¼ng h¹n nh− vi khuÈn Pseudomonas bathycetes chóng cã thÓ sèng ®−îc d−íi ®¸y ®¹i d−¬ng, n¬i mµ cã ¸p suÊt lªn tíi 1000 atm vµ nhiÖt ®é th−êng xuyªn chØ vµo kho¶ng 30C. Vi khuÈn Sulfolobus acidorcaldrius ph¸t triÓn mét c¸ch b×nh th−êng trong nhiÖt ®é kho¶ng tõ 85 – 900C. Vi khuÈn Thiobacillus ferroxidans ph¸t triÓn trong c¸c dung dÞch ë má s¾t cã ®é pH = 1 - 2. Vi khuÈn Streptococcus faecalis l¹i cã thÓ ph¸t triÓn tèt ë m«i tr−êng cã ®é PH = 10 - 11. Vi khuÈn −a mÆn thuéc c¸c chi Halobacterium, Halococcus ph¸t triÓn ®−îc trong c¸c dung dÞch b·o hßa muèi (32% NaCl). Cã c¶ nh÷ng vi khuÈn cã kh¶ n¨ng ®ång hãa dÇu má, phenol, khÝ thiªn nhiªn... Ng−êi ta ®· lµm thÝ nghiÖm vµ tÝnh to¸n ®−îc r»ng trong 1gam ®Êt lÊy ë tÇng canh t¸c th−êng cã kho¶ng tõ 1 - 22 tØ con vi khuÈn, 0.5 - 14 triÖu x¹ khuÈn, 3 - 50 triÖu vi nÊm, 10 - 30 ngh×n vi t¶o... vµ trong 1m3 kh«ng khÝ ë phÝa trªn chuång gia sóc th−êng cã tõ 1 - 2 triÖu vi sinh vËt, trªn ®−êng phè cã kho¶ng 5000 vi sinh vËt sinh sèng, nh−ng ®Æc biÖt trªn mÆt biÓn chØ cã kho¶ng tõ 1 - 2 vi sinh vËt sinh sèng mµ th«i. §Æc biÖt lµ kÓ tõ ®Çu thËp kû 70 cña thÕ kû XX ng−êi ta ®· b¾t ®Çu thùc hiÖn thµnh c«ng thao t¸c di truyÒn ë vi khuÈn. §ã lµ viÖc chuyÓn mét gen hay mét nhãm gen tõ mét vi khuÈn hay mét tÕ bµo c¸c vi khuÈn bËc cao (nh− Khoa C¬ ®iÖn -4- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  6. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 ng−êi, ®éng vËt, thùc vËt) sang tÕ bµo cña vi khuÈn kh¸c. Vi khuÈn mang gen t¸i tæ hîp nhiÒu khi ®· mang l¹i nh÷ng lîi Ých rÊt to lín bëi v× cã thÓ s¶n sinh ë quy m« c«ng nghiÖp nh÷ng s¶n phÈm tr−íc ®©y ch−a ®−îc t¹o thµnh bëi vi khuÈn. 1.2. §Æc ®iÓm chung cña vi khuÈn 1.2.1. KÝch th−íc nhá bÐ M¾t con ng−êi khã thÊy ®−îc râ nh÷ng vËt cã kÝch th−íc nhá kho¶ng 1mm. VËy mµ vi khuÈn th−êng ®−îc ®o b»ng micromet. ChÝnh v× vi khuÈn cã kÝch th−íc nhá bÐ cho nªn diÖn tÝch bÒ mÆt cña vi khuÈn hÕt søc lín. Ch¼ng h¹n nh− sè l−îng cÇu khuÈn chiÕm thÓ tÝch 1cm3 cã diÖn tÝch bÒ mÆt lµ 6m2. 1.2.2. HÊp thu nhiÒu, chuyÓn hãa nhanh Vi khuÈn tuy cã kÝch th−íc nhá bÐ nhÊt trong sinh giíi nh−ng n¨ng l−îng hÊp thu vµ chuyÓn hãa cña chóng cã thÓ v−ît xa c¸c sinh vËt bËc cao. Ch¼ng h¹n nh− vi khuÈn Lactic trong 1 giê cã thÓ ph©n gi¶i mét l−îng ®−êng Lactoz¬ nÆng h¬n 1000 - 10000 lÇn khèi l−îng cña chóng. NÕu tÝnh sè μl O2 mµ mçi mg chÊt kh« cña c¬ thÓ vi khuÈn tiªu hao trong mét giê th× ë m« l¸ hoÆc m« rÔ thùc vËt lµ 0.5 - 4, ë tæ chøc gan vµ thËn ®éng vËt lµ 10 - 20, ë vi khuÈn thuéc chi Pseudomonas lµ 1200, ë vi khuÈn thuéc chi Azotobacter lµ 2000. N¨ng lùc chuyÓn hãa sinh hãa m¹nh mÏ cña vi sinh vËt dÉn ®Õn nh÷ng t¸c dông lín lao cña chóng trong thiªn nhiªn còng nh− trong c¸c ho¹t ®éng sèng cña con ng−êi. 1.2.3. Sinh tr−ëng nhanh, ph¸t triÓn m¹nh So víi c¸c sinh vËt kh¸c th× vi sinh vËt nãi chung vµ vi khuÈn nãi riªng cã tèc ®é sinh tr−ëng vµ sinh s«i n¶y në cùc lín. Ch¼ng h¹n nh− vi khuÈn Escherichia coli trong c¸c ®iÒu kiÖn thÝch hîp th× cø kho¶ng 12 - 20 phót l¹i ph©n chia mét lÇn. NÕu lÊy thêi gian thÕ hÖ lµ 20 phót th× mçi giê ph©n chia 3 lÇn, 24 giê ph©n chia 72 lÇn, tõ mét tÕ bµo ban ®Çu sÏ sinh ra 5 × 1021 tÕ bµo t−¬ng ®−¬ng víi kho¶ng 4722 tÊn. Tuy nhiªn trong thùc tÕ kh«ng thÓ t¹o ra ®−îc c¸c ®iÒu kiÖn sinh tr−ëng lý t−ëng nh− vËy ®−îc cho nªn sè l−îng vi Khoa C¬ ®iÖn -5- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  7. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 khuÈn thu ®−îc trong 1ml dÞch nu«i cÊy th−êng chØ ®¹t tíi møc ®é 108 - 109 tÕ bµo. 1.2.4. N¨ng lùc thÝch øng m¹nh vµ dÔ ph¸t sinh biÕn dÞ N¨ng lùc thÝch øng cña vi khuÈn v−ît rÊt xa so víi ®éng vËt vµ thùc vËt. Trong qu¸ tr×nh tiÕn hãa l©u dµi vi khuÈn ®· t¹o cho m×nh nh÷ng c¬ chÕ ®iÒu hßa trao ®æi chÊt ®Ó thÝch øng ®−îc nh÷ng ®iÒu kiÖn sèng rÊt bÊt lîi. Sù thÝch øng cña vi khuÈn nhiÒu khi v−ît xa trÝ t−ëng t−îng cña con ng−êi. PhÇn lín vi khuÈn cã thÓ gi÷ nguyªn søc sèng ë nhiÖt ®é cña nit¬ láng (-1960C), thËm chÝ ë nhiÖt ®é cña hidr« láng (-2530C), mét sè vi khuÈn cã thÓ sinh tr−ëng ë nhiÖt ®é 2500C, thËm chÝ 3000C. Mét sè vi khuÈn cã thÓ thÝch nghi víi nång ®é 32% NaCl. Vi khuÈn Thiobaccillus thioxidans cã thÓ sinh tr−ëng ë pH = 0.5 trong khi vi khuÈn Thiobacillus denitrificans l¹i thÝch hîp víi ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn ë pH = 10,7. Vi khuÈn Micrococus radidurans cã thÓ chÞu ®−îc c−êng ®é bøc x¹ tíi 750.000 rad. Vi khuÈn rÊt dÔ ph¸t sinh biÕn dÞ bëi v× th−êng lµ ®¬n bµo, ®¬n béi, sinh s¶n nhanh, sè l−îng nhiÒu, tiÕp xóc trùc tiÕp víi m«i tr−êng sèng. TÇn sè biÕn dÞ th−êng lµ 10- 5- 10-10. 1.2.5. Ph©n bè réng, chñng lo¹i nhiÒu Vi khuÈn ph©n bè ë kh¾p mäi n¬i trªn Tr¸i §Êt. Chóng cã mÆt trªn c¬ thÓ ng−êi, ®éng vËt, thùc vËt, trong ®Êt, trong n−íc, trong kh«ng khÝ, trªn mäi ®å dïng, vËt liÖu, tõ biÓn kh¬i cho ®Õn nói cao, tõ n−íc ngÇm cho ®Õn n−íc biÓn... Trong ®−êng ruét cña ng−êi sè l−îng vi khuÈn Bacteroides fragilis cao nhÊt chóng ®¹t tíi sè l−îng 1010 - 1011/g ph©n, gÊp 100 - 1000 lÇn sè l−îng vi khuÈn Escherichia coli. ë ®é s©u 10000m cña §«ng Th¸i B×nh D−¬ng n¬i hoµn toµn tèi t¨m, l¹nh lÏo vµ cã ¸p suÊt rÊt cao ng−êi ta ph¸t hiÖn thÊy cã kho¶ng 1 triÖu ®Õn 10 tØ vi khuÈn/ml chñ yÕu lµ vi khuÈn l−u huúnh. 1.3. §iÒu kiÖn sinh sèng cña vi khuÈn Khoa C¬ ®iÖn -6- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  8. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 §iÒu kiÖn sinh sèng cña vi khuÈn ë ®©y lµ c¸c chÊt dinh d−ìng vµ nguån thøc ¨n cña chóng. 1.3.1. Thµnh phÇn tÕ bµo vµ c¸c chÊt dinh d−ìng cña vi khuÈn C¸c chÊt dinh d−ìng ®èi víi vi khuÈn lµ bÊt kú chÊt nµo ®−îc vi khuÈn hÊp thô tõ m«i tr−êng xung quanh vµ ®−îc chóng sö dông lµm nguyªn liÖu ®Ó cung cÊp cho c¸c qu¸ tr×nh tæng hîp t¹o ra c¸c thµnh phÇn cña tÕ bµo hoÆc ®Ó cung cÊp cho qu¸ tr×nh trao ®æi n¨ng l−îng. Qu¸ tr×nh hÊp thô c¸c chÊt dinh d−ìng ®Ó tháa m·n mäi nhu cÇu sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn cña vi khuÈn. Kh«ng ph¶i mäi thµnh phÇn cña m«i tr−êng nu«i cÊy vi khuÈn ®Òu ®−îc coi lµ chÊt dinh d−ìng. Mét sè chÊt r¾n cÇn thiÕt cho vi khuÈn nh−ng chØ lµm nhiÖm vô b¶o ®¶m c¸c ®iÒu kiÖn thÝch hîp vÒ thÕ oxy hãa - khö, vÒ pH, vÒ ¸p suÊt thÈm thÊu, vÒ c©n b»ng ion... ChÊt dinh d−ìng ph¶i lµ nh÷ng hîp chÊt cã tham gia vµo c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt néi bµo. Thµnh phÇn hãa häc cña tÕ bµo vi khuÈn quyÕt ®Þnh nhu cÇu dinh d−ìng cña chóng. Thµnh phÇn hãa häc cÊu t¹o bëi c¸c nguyªn tè C, H, O, N, c¸c nguyªn tè kho¸ng ®a l−îng vµ c¸c nguyªn tè kho¸ng vi l−îng. ChØ riªng c¸c nguyªn tè C, H, O, N, P, S, K, Na ®· chiÕm ®Õn 98% khèi l−îng kh« cña tÕ bµo vi khuÈn E.coli. L−îng chøa c¸c nguyªn tè ë c¸c vi khuÈn kh¸c nhau lµ kh«ng gièng nhau. ë c¸c ®iÒu kiÖn nu«i cÊy kh¸c nhau, c¸c giai ®o¹n kh¸c nhau, l−îng chøa c¸c nguyªn tè cïng loµi vi khuÈn còng kh«ng gièng nhau. Trong tÕ bµo vi khuÈn c¸c hîp chÊt ®−îc chia thµnh: n−íc vµ c¸c muèi kho¸ng, c¸c chÊt h÷u c¬. + N−íc vµ muèi kho¸ng N−íc chiÕm ®Õn 70 - 90% khèi l−îng c¬ thÓ cña vi khuÈn. TÊt c¶ c¸c ph¶n øng x¶y ra trong tÕ bµo cña vi khuÈn ®Òu ®ßi hái cã sù tån t¹i cña n−íc. Yªu cÇu cña vi khuÈn ®èi víi n−íc ®−îc biÓu thÞ mét c¸ch ®Þnh l−îng b»ng ®é ho¹t ®éng cña n−íc (ký hiÖu lµ aw) trong m«i tr−êng. §é ho¹t ®éng cña n−íc cßn ®−îc gäi lµ thÕ n¨ng cña n−íc (ký hiÖu lµ pw): Khoa C¬ ®iÖn -7- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  9. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 p aw = p0 Trong ®ã p lµ ¸p lùc h¬i cña dung dÞch, p0 lµ ¸p lùc h¬i n−íc. Ch¼ng h¹n nh− n−íc nguyªn chÊt cã aw = 1, n−íc biÓn cã aw = 0.980, m¸u ng−êi cã aw= 0.995. PhÇn n−íc cã thÓ tham gia vµo c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt cña vi khuÈn ®−îc gäi lµ n−íc tù do. §a phÇn n−íc trong tÕ bµo vi khuÈn tån t¹i ë d¹ng n−íc tù do. N−íc kÕt hîp lµ phÇn n−íc liªn kÕt víi c¸c hîp chÊt h÷u c¬ cao ph©n tö trong tÕ bµo (protein, lipit, hidrat cacbon...). N−íc liªn kÕt mÊt kh¶ n¨ng hßa tan vµ l−u ®éng. Muèi kho¸ng chiÕm kho¶ng 2 - 5% khèi l−îng kh« cña tÕ bµo. Chóng th−êng tån t¹i d−íi d¹ng c¸c muèi sunphat, photphat, cacbonat, clorua... Trong tÕ bµo chóng th−êng ë d¹ng c¸c ion. D¹ng cation ch¼ng h¹n nh− Mg2+, Ca2+, K+, Na+... D¹ng anion ch¼ng h¹n nh− HPO42-, SO42-, HCO3-, Cl-... C¸c ion trong tÕ bµo vi khuÈn lu«n tån t¹i ë nh÷ng tØ lÖ nhÊt ®Þnh nh»m duy tr× ®é pH vµ lùc thÈm thÊu thÝch hîp cho tõng lo¹i vi khuÈn. + ChÊt h÷u c¬ ChÊt h÷u c¬ trong tÕ bµo vi khuÈn chñ yÕu cÊu t¹o bëi c¸c nguyªn tè C, H, O, N, P, S... Riªng 4 nguyªn tè C, H, O, N ®· chiÕm tíi 90 - 97% toµn bé chÊt kh« cña tÕ bµo. §ã lµ c¸c nguyªn tè chñ chèt ®Ó cÊu t¹o nªn protein, axit nucleic, lipit, hidrat cacbon. Trong tÕ bµo vi khuÈn c¸c hîp chÊt ®¹i ph©n tö th−êng chiÕm tíi 96% khèi l−îng kh«, c¸c chÊt ®¬n ph©n tö chØ chiÕm cã 3.5% cßn c¸c ion v« c¬ chØ chiÕm cã 1%. D−íi ®©y lµ b¶ng tæng kÕt thµnh phÇn hãa häc cña mét tÕ bµo vi khuÈn do nhµ khoa häc F.C.Neidhardt tæng kÕt n¨m 1987. B¶ng 1.1 Ph©n tö % Khèi l−îng Sè ph©n tö/ tÕ bµo Sè lo¹i ph©n tö Khoa C¬ ®iÖn -8- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  10. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 kh« (1) N−íc - 1 Tæng sè c¸c ®¹i ph©n tö 96 24.609.802 kho¶ng 2500 Protein 55 2.350.000 kho¶ng 1850 Polisaccarit 5 4.300 2 (2) Lipit 9.1 22.000.000 4 (3) AND 3.1 2.1 1 ARN 20.5 255.500 kho¶ng 660 Tæng sè c¸c ®¬n ph©n tö 3.5 kho¶ng 350 Axit amin vµ tiÒn thÓ 0.5 kho¶ng 100 §−êng vµ tiÒn thÓ 2 kho¶ng 50 Nucleotit vµ tiÒn thÓ 0.5 kho¶ng 200 C¸c ion v« v¬ 1 18 Tæng céng 100 Trong ®ã: (1) lµ khèi l−îng kh« cña 1 tÕ bµo vi khuÈn E.coli ®ang sinh tr−ëng m¹nh lµ 2.8 × 10 −13 g; (2) lµ Pepidoglican vµ glicogen; (3) lµ 4 lo¹i photpholipit, mçi lo¹i cã nhiÒu nhãm kh¸c nhau phô thuéc vµo thµnh phÇn axit bÐo. 1.3.2. Nguån thøc ¨n cacbon cña vi khuÈn §èi víi vi khuÈn nguån cacbon ®−îc cung cÊp cã thÓ lµ chÊt v« c¬ (CO2, NaHCO3, CaCO3...) hoÆc chÊt h÷u c¬. Gi¸ trÞ dinh d−ìng vµ kh¶ n¨ng hÊp thô c¸c nguån thøc ¨n cacbon kh¸c nhau phô thuéc vµo 2 yÕu tè: mét lµ thµnh phÇn hãa häc vµ tÝnh chÊt sinh lÝ cña nguån thøc ¨n nµy, hai lµ ®Æc ®iÓm sinh lÝ cña tõng lo¹i vi khuÈn. Ng−êi ta th−êng sö dông ®−êng ®Ó lµm thøc ¨n cacbon khi nu«i cÊy phÇn lín c¸c vi khuÈn dÞ d−ìng. CÇn chó ý ®−êng ®¬n ë nhiÖt ®é cao cã thÓ bÞ chuyÓn hãa thµnh lo¹i hîp chÊt cã mµu tèi gäi lµ ®−êng ch¸y rÊt khã hÊp thô. Trong m«i tr−êng kiÒm sau khi khö trïng ®−êng cßn dÔ bÞ axit hãa vµ lµm biÕn ®æi pH m«i tr−êng. §Ó tr¸nh c¸c hiÖn t−îng nµy khi khö trïng m«i tr−êng chøa ®−êng ng−êi ta th−êng chØ hÊp ë ¸p lùc 0.5 atm (112.50C) vµ duy tr× trong 30 phót. Víi c¸c lo¹i ®−êng ®¬n tèt nhÊt lµ nªn sö dông ph−¬ng ph¸p hÊp gi¸n Khoa C¬ ®iÖn -9- Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  11. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 ®o¹n hoÆc läc riªng dung dÞch ®−êng (th−êng dïng nång ®é 20%) b»ng nÕn läc hoÆc mµng läc vi khuÈn sau ®ã míi dïng thao t¸c v« trïng ®Ó bæ sung vµo c¸c m«i tr−êng ®· khö trïng. Khi chÕ t¹o c¸c m«i tr−êng chøa tinh bét tr−íc hÕt ph¶i hå hãa tinh bét ë nhiÖt ®é 60 - 700C sau ®ã ®un s«i råi míi ®−a ®i khö trïng ë nåi hÊp ¸p lùc Xenluloz¬ ®−îc ®−a vµo c¸c m«i tr−êng nu«i cÊy, vi khuÈn ph©n gi¶i Xenluloz¬ d−íi d¹ng giÊy läc, b«ng hoÆc c¸c lo¹i bét Xenluloz¬. Khi sö dông lipit, parafin, dÇu má... §Ó lµm nguån cacbon nu«i cÊy mét sè lo¹i vi khuÈn ph¶i th«ng khÝ m¹nh ®Ó cho tõng giät nhá cã thÓ tiÕp xóc ®−îc víi thµnh tÕ bµo tõng vi khuÈn. §Ó nu«i cÊy c¸c lo¹i vi khuÈn ng−êi ta th−êng dïng nång ®é ®−êng lµ 0.5 - 0.2%. HÇu hÕt c¸c vi khuÈn chØ ®ång hãa ®−îc c¸c lo¹i ®−êng ë d¹ng ®ång ph©n D. C¸c chÊt h÷u c¬ chøa c¶ C vµ N (pepton, n−íc thÞt, n−íc chiÕt ng«, n−íc chiÕt ®¹i m¹ch, n−íc chiÕt gi¸ ®Ëu... ) cã thÓ sö dông võa lµm nguån C võa lµm nguån N ®èi víi vi khuÈn. Ph¹m vi ®ång hãa c¸c nguån thøc ¨n cacbon cña tõng loµi vi khuÈn cô thÓ rÊt kh¸c nhau: cã thùc nghiÖm cho thÊy loµi vi khuÈn Pseudomonas cepacia cã thÓ ®ång hãa trªn 90 lo¹i nguån thøc ¨n cacbon kh¸c nhau, trong khi ®ã c¸c vi khuÈn sinh metan chØ cã thÓ ®ång hãa ®−îc CO2 vµ vµi lo¹i hîp chÊt chøa 1C hoÆc 2C. Víi vi khuÈn dÞ d−ìng nguån thøc ¨n cacbon lµm c¶ hai chøc n¨ng: nguån dinh d−ìng vµ nguån n¨ng l−îng. NhÊt lµ c¸c vi khuÈn g©y bÖnh sèng trong m¸u, trong c¸c tæ chøc hoÆc trong ruét cña ng−êi vµ ®éng vËt muèn sinh tr−ëng ®−îc ngoµi nguån cacbon h÷u c¬ cßn cÇn ph¶i ®−îc cung cÊp mét l−îng nhá CO2 th× míi ph¸t triÓn ®−îc. 1.3.3. Nguån thøc ¨n nit¬ cña vi khuÈn Khoa C¬ ®iÖn - 10 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  12. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 Nguån nit¬ dÔ hÊp thô nhÊt ®èi víi vi khuÈn lµ NH3 vµ NH+4. NhiÒu khi ®Ó nu«i cÊy vi khuÈn b»ng nguån nit¬ lµ Urª ng−êi ta ph¶i bæ sung thªm muèi amon (nh− amon sunphat ch¼ng h¹n). Së dÜ nh− vËy lµ bëi v× cã thøc ¨n nit¬ dÔ hÊp thô cho vi khuÈn ph¸t triÓn ®· th× míi cã thÓ s¶n sinh ra ®−îc Ureaza ®Ó thñy ph©n Urª. Còng cã lo¹i vi khuÈn së dÜ kh«ng ph¸t triÓn ®−îc trªn m«i tr−êng chØ cã nguån thøc ¨n nit¬ lµ muèi amon kh«ng ph¶i lµ kh«ng ®ång hãa ®−îc muèi nµy mµ lµ do chóng ®ßi hái ph¶i ®−îc cung cÊp thªm mét vµi lo¹i axit amin kh«ng thay thÕ nµo ®ã. Vi khuÈn cã kh¶ n¨ng ®ång hãa rÊt tèt nit¬ chøa trong c¸c thøc ¨n h÷u c¬. C¸c thøc ¨n nµy sÏ võa lµ nguån cacbon võa lµ nguån nit¬ cung cÊp cho vi khuÈn. Nguån nit¬ h÷u c¬ th−êng ®−îc sö dông ®Ó nu«i cÊy vi khuÈn lµ Pepton lo¹i chÕ phÈm thñy ph©n kh«ng triÖt ®Ó cña mét nguån protein nµo ®Êy. §èi víi ®a sè vi khuÈn ng−êi ta th−êng nu«i cÊy cã nh÷ng thµnh phÇn sau: pepton (5g), cao thÞt (3g), NaCl (8g), n−íc cÊt (1000ml). NÕu lµm m«i tr−êng ®Æc th× bæ sung thªm 15 - 20g th¹ch. 1.3.4. Nguån thøc ¨n kho¸ng cña vi khuÈn Khi sö dông c¸c m«i tr−êng thiªn nhiªn ®Ó nu«i cÊy vi khuÈn ng−êi ta th−êng kh«ng cÇn thiÕt bæ sung c¸c nguyªn tè kho¸ng. Trong nguyªn liÖu dïng lµm c¸c m«i tr−êng nµy (khoai t©y, n−íc thÞt, s÷a, huyÕt thanh, pepton, gi¸ ®Ëu...) th−êng cã chøa ®ñ c¸c nguyªn tè kho¸ng cÇn thiÕt ®èi víi vi khuÈn. Ng−îc l¹i khi lµm c¸c m«i tr−êng tæng hîp (dïng nguyªn liÖu hãa chÊt) b¾t buéc ph¶i bæ sung ®ñ c¸c nguyªn tè kho¸ng cÇn thiÕt. Nh÷ng nguyªn tè mµ vi khuÈn ®ßi hái ph¶i ®−îc cung cÊp víi liÒu l−îng lín gäi lµ c¸c nguyªn tè ®a l−îng. Cßn c¸c nguyªn tè kho¸ng mµ vi khuÈn chØ ®ßi hái víi nh÷ng liÒu l−îng rÊt nhá gäi lµ c¸c nguyªn tè vi l−îng. Nång ®é cÇn thiÕt cña tõng nguyªn tè vi l−îng trong m«i tr−êng th−êng chØ vµo kho¶ng 10-6 - 10-8 M. Hµm l−îng c¸c chÊt kho¸ng chøa trong nguyªn Khoa C¬ ®iÖn - 11 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  13. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 sinh chÊt vi khuÈn th−êng thay ®æi tïy lo¹i, tïy giai ®o¹n ph¸t triÓn vµ tïy ®iÒu kiÖn nu«i cÊy. Thµnh phÇn kho¸ng cña tÕ bµo vi khuÈn kh¸c nhau th−êng lµ chªnh lÖch nhau rÊt nhiÒu. Ch¼ng h¹n nh− theo nghiªn cøu cña Mesrobiana vµ Peunesko n¨m 1963 cho biÕt thµnh phÇn kho¸ng ë mét sè vi khuÈn g©y bÖnh lµ (% chÊt kho¸ng): P2O5 4.93-74. 8 Na2O 0.2-28.08 K2O 2.4-39.8 Cl 0.03-43.69 SO3 0.5-28.8 MgO 0.12-12.0 CaO 0.3-14.0 1.4. T¸c ®éng cña m«i tr−êng ®èi víi ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn cña vi khuÈn Sinh tr−ëng, ph¸t triÓn vµ trao ®æi chÊt cña vi khuÈn liªn quan chÆt chÏ víi c¸c ®iÒu kiÖn cña m«i tr−êng. C¸c ®iÒu kiÖn nµy bao gåm hµng lo¹t c¸c yÕu tè kh¸c nhau, t¸c ®éng qua l¹i víi nhau. §a sè c¸c yÕu tè ®ã ®Òu cã mét ®Æc tÝnh t¸c dông chung biÓu hiÖn ë ba ®iÓm ho¹t ®éng: cùc tiÓu, tèi thÝch vµ cùc ®¹i. Tèi thÝch C−êng ®é ho¹t ®éng sèng Cùc ®¹i Cùc tiÓu C−êng ®é t¸c dông cña m«i tr−êng H×nh 1.4a. §å thÞ biÓu diÔn t¸c dông cña m«i tr−êng lªn vi khuÈn Víi t¸c dông tèi thiÓu cña yÕu tè m«i tr−êng vi khuÈn b¾t ®Çu sinh tr−ëng vµ më ®Çu c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt, víi t¸c dông tèi thÝch vi khuÈn sinh tr−ëng, víi tèc ®é cùc ®¹i vµ biÓu hiÖn ho¹t tÝnh trao ®æi chÊt, trao ®æi n¨ng l−îng lín nhÊt, víi t¸c dông cùc ®¹i vi khuÈn ngõng sinh tr−ëng vµ th−êng bÞ chÕt. T¸c ®éng cña m«i tr−êng lªn vi khuÈn cã thÓ lµ thuËn lîi hoÆc bÊt lîi. T¸c ®éng bÊt lîi sÏ dÉn ®Õn t¸c dông øc khuÈn hoÆc diÖt khuÈn. Do t¸c dông Khoa C¬ ®iÖn - 12 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  14. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 øc khuÈn cña yÕu tè m«i tr−êng, tÕ bµo ngõng ph©n chia, nÕu lo¹i bá yÕu tè nµy khái m«i tr−êng vi khuÈn l¹i tiÕp tôc sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn. Khi cã mÆt chÊt diÖt khuÈn, vi khuÈn ngõng sinh tr−ëng, ph¸t triÓn vµ chÕt nhanh chãng. Sù chÕt cña tÕ bµo th−êng kh«ng x¶y ra ngay mét lóc trong quÇn thÓ mµ diÔn ra dÇn dÇn, cã thÓ biÓu diÔn b»ng ®−êng cong tö vong logarit d−íi ®©y (H×nh 1.4b, 1.4c). 100 LogN Vi khuÈn sèng sãt (%) 80% Sinh tr−ëng 50 b×nh th−êng øc khuÈn 80% DiÖt khuÈn 80% 15 20 0 5 10 Thêi gian t¸c dông cña yÕu tè H×nh 1.4b H×nh 1.4c T¸c dông øc khuÈn vµ diÖt Tèc ®é chÕt cña vi khuÈn tïy theo khuÈn cña yÕu tè m«i tr−êng thêi gian t¸c dông cña diÖt khuÈn Mét sè yÕu tè, chñ yÕu lµ c¸c hãa chÊt, cã thÓ t¸c dông øc khuÈn hoÆc diÖt khuÈn tïy theo nång ®é. T¸c dông kh¸ng khuÈn cña c¸c yÕu tè m«i tr−êng chÞu ¶nh h−ëng cña mét sè ®iÒu kiÖn nh− tÝnh chÊt vµ c−êng ®é t¸c dông cña b¶n th©n yÕu tè, ®Æc tÝnh cña vi khuÈn vµ tÝnh chÊt cña m«i tr−êng. 1.4.1. C¬ chÕ t¸c dông cña c¸c yÕu tè m«i tr−êng lªn vi khuÈn C¸c yÕu tè m«i tr−êng bªn ngoµi t¸c dông lªn tÕ bµo thuéc ba lo¹i: YÕu tè vËt lý (®é Èm, nhiÖt ®é, tia bøc x¹...), yÕu tè hãa häc (pH m«i tr−êng, thÓ oxi hãa khö, c¸c chÊt diÖt khuÈn) vµ c¸c yÕu tè sinh häc (chÊt kh¸ng sinh). Dï lµ yÕu tè nµo nh−ng khi t¸c dông bÊt lîi lªn tÕ bµo th× th−êng g©y tæn h¹i ®Õn c¸c cÊu tróc quan Khoa C¬ ®iÖn - 13 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  15. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 träng cho sù sèng cña tÕ bµo. Nh÷ng tæn h¹i ®ã dÉn ®Õn ph¸ hñy chøc phËn ho¹t ®éng cña c¸c cÊu tróc vµ lµm tÕ bµo chÕt. Chõng nµo tÕ bµo cã thÓ sèng sãt chÝnh lµ do chóng ®· thÝch øng víi yÕu tè ®· cho b»ng nh÷ng thay ®æi vÒ sinh lý hoÆc di truyÒn. Nh÷ng t¸c dông cã h¹i cña c¸c yÕu tè bªn ngoµi tÕ bµo vi khuÈn thÓ hiÖn ë nh÷ng biÕn ®æi sau: + Ph¸ hñy thµnh tÕ bµo. + BiÕn ®æi tÝnh thÊm cña mµng tÕ bµo chÊt: mét sè chÊt kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i x©m nhËp tÕ bµo. Nh−ng vÉn g©y t¸c dông kh¸ng khuÈn. + Thay ®æi ®Æc tÝnh keo cña nguyªn sinh chÊt: c¸c yÕu tè vËt lý hay hãa häc ®Òu cã thÓ g©y nªn t¸c dông nµy. + K×m h·m ho¹t tÝnh. + Hñy ho¹i c¸c qu¸ tr×nh tæng hîp. 1.4.2. T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè vËt lý + §é Èm: hÇu hÕt c¸c qu¸ tr×nh sèng cña vi khuÈn cã liªn quan ®Õn n−íc do ®ã ®é Èm lµ yÕu tè quan träng cña m«i tr−êng. §a sè vi khuÈn thuéc c¸c sinh vËt −a n−íc nghÜa lµ chóng cÇn n−íc ë d¹ng tù do, dÔ hÊp thô. + NhiÖt ®é: ho¹t ®éng trao ®æi chÊt cña vi khuÈn cã thÓ coi lµ kÕt qu¶ cña c¸c ph¶n øng hãa häc. V× c¸c ph¶n øng nµy phô thuéc chÆt chÏ vµo nhiÖt ®é nªn yÕu tè nhiÖt ®é râ rµng ¶nh h−ëng s©u s¾c ®Õn c¸c qu¸ tr×nh sèng cña tÕ bµo. TÕ bµo thu ®−îc nhiÖt chñ yÕu tõ m«i tr−êng bªn ngoµi, mét phÇn còng do c¬ thÓ th¶i ra do kÕt qu¶ cña ho¹t ®éng trao ®æi chÊt. Ho¹t ®éng cña vi khuÈn bÞ giíi h¹n trong m«i tr−êng chøa n−íc ë d¹ng cã thÓ hÊp thô. Vïng nµy cña n−íc n»m ë 20 ®Õn kho¶ng 1000 gäi lµ vïng sinh ®éng häc. HÇu hÕt tÕ bµo sinh d−ìng cña vi khuÈn chÕt ë nhiÖt ®é cao do protein bÞ biÕn tÝnh. Vi khuÈn chÕt ë nhiÖt ®é cao còng cã thÓ cßn lµ hËu qu¶ cña kh«ng ho¹t hãa ARN vµ sù ph¸ ho¹i mµng tÕ bµo chÊt. ë nhiÖt ®é thÊp cã thÓ lµm ngõng qu¸ tr×nh vËn chuyÓn c¸c chÊt hßa tan qua mµng tÕ bµo chÊt do thay ®æi h×nh kh«ng gian cña mét sè permeaza chøa Khoa C¬ ®iÖn - 14 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  16. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 trong mµng hoÆc ¶nh h−ëng ®Õn viÖc h×nh thµnh vµ tiªu thô ATP cÇn cho qu¸ tr×nh vËn chuyÓn chñ ®éng c¸c chÊt dinh d−ìng. Vi khuÈn th−êng chÞu ®ùng ®−îc nhiÖt ®é thÊp. ë nhiÖt ®é d−íi ®iÓm b¨ng hoÆc thÊp h¬n chóng kh«ng thÓ thùc hiÖn ho¹t ®éng trao ®æi chÊt râ rÖt. NhiÖt ®é thÊp cã thÓ coi lµ yÕu tè øc khuÈn nÕu lµm l¹nh kh¸ nhanh. Trong tr−êng hîp lµm l¹nh dÇn dÇn xuèng d−íi ®iÓm b¨ng cÊu tróc cña tÕ bµo bÞ tæn h¹i do c¸c tinh thÓ b¨ng ®−îc t¹o thµnh nh−ng kÝch th−íc nhá, do ®ã tÕ bµo kh«ng bÞ ph¸ hñy. Giíi h¹n gi÷a nhiÖt ®é cùc tiÓu vµ nhiÖt ®é cùc ®¹i lµ vïng nhiÖt sinh tr−ëng cña vi khuÈn. Giíi h¹n nµy rÊt kh¸c nhau gi÷a c¸c lo¹i vi khuÈn, t−¬ng ®èi réng ë c¸c vi khuÈn ho¹i sinh, nh−ng rÊt hÑp ë c¸c vi khuÈn g©y bÖnh. Tïy theo quan hÖ víi vïng nhiÖt cã thÓ chia vi khuÈn thµnh mét sè nhãm sau: - Vi khuÈn −a l¹nh (Psychrophilic) sinh tr−ëng tèt nhÊt ë nhiÖt ®é d−íi 200C, th−êng gÆp trong n−íc biÓn, c¸c hè s©u vµ suèi n−íc l¹nh, ch¼ng h¹n vi khuÈn ph¸t quang, vi khuÈn s¾c. Ho¹t tÝnh trao ®æi chÊt ë c¸c vi khuÈn nµy thÊp. Trong ®iÒu kiÖn phßng thÝ nghiÖm nhiÒu vi khuÈn −a l¹nh dÔ dµng thÝch øng víi nhiÖt ®é cao h¬n. - Vi khuÈn −a Êm (Mesophilic) chiÕm ®a sè, cÇn nhiÖt ®é trong kho¶ng 200C – 400C. Ngoµi c¸c d¹ng ho¹i sinh ta cßn gÆp c¸c loµi kÝ sinh, g©y bÖnh cho ng−êi vµ ®éng vËt, chóng sinh tr−ëng tèt nhÊt ë 370C øng víi nhiÖt ®é cña c¬ thÓ ng−êi vµ ®éng vËt. - Vi khuÈn −a nãng (Thermophilic) sinh tr−ëng tèt nhÊt ë 550C. Mét sè kh«ng sinh tr−ëng ë nhiÖt ®é d−íi +300C. NhiÖt ®é sinh tr−ëng cùc ®¹i cña c¸c vi khuÈn −a nãng dao ®éng gi÷a +750C vµ +800C. C¸c loµi Bacillus sèng trong ®Êt th−êng cã nhiÖt ®é sinh tr−ëng kh¸ réng (15 - 400C). Vi khuÈn E.coli cã nhiÖt ®é sinh tr−ëng 10 - 47.50C. Vi khuÈn g©y bÖnh lËu (Neisseria gonorrhoeae) ph¸t triÓn ë nhiÖt ®é 30 - 400C. Vi khuÈn Methylococus capsulatus sinh tr−ëng thÝch hîp ë 370C còng cßn cã thÓ sinh tr−ëng ë nhiÖt ®é 550C. Khoa C¬ ®iÖn - 15 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  17. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 ¸p lùc, ¸p suÊt thÈm thÊu vµ ¸p suÊt thñy tÜnh cã thÓ ¶nh h−ëng ®Õn cÊu tróc cña tÕ bµo vi khuÈn. + ¢m thanh: sãng ©m thanh, ®Æc biÖt trong vïng siªu ©m (trªn 20KHz), cã ¶nh h−ëng lín ®Õn sinh tr−ëng cña vi khuÈn. C¸c tÕ bµo sinh d−ìng bÞ chÕt nhanh trãng. TÕ bµo con mÉn c¶m h¬n nhiÒu so víi tÕ bµo giµ. + Søc c¨ng bÒ mÆt: khi sinh tr−ëng trong m«i tr−êng dÞch thÓ vi khuÈn chÞu ¶nh h−ëng cña søc c¨ng bÒ mÆt cña m«i tr−êng. Nh÷ng thay ®æi cña søc c¨ng bÒ mÆt cã thÓ lµ ngõng sinh tr−ëng vµ tÕ bµo cã thÓ bÞ chÕt. + C¸c tia bøc x¹: ¸nh s¸ng cã thÓ g©y ra nh÷ng biÕn ®æi hãa häc. Do ®ã, nh÷ng tæn th−¬ng sinh häc nÕu ®−îc tÕ bµo hÊp thô th× møc ®é g©y h¹i tïy thuéc vµo møc n¨ng l−îng trong l−îng tö ¸nh s¸ng ®−îc hÊp thô vµ møc n¨ng l−îng trong l−îng tö l¹i phô thuéc gi¸n tiÕp vµo chiÒu dµi sãng cña tia chiÕu. C¸c l−îng tö bøc x¹ g©y lªn nh÷ng biÕn ®æi hãa häc cña c¸c ph©n tö vµ nguyªn tö cã chiÒu dµi sãng kho¶ng 10000 A0. 1.4.3. T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè hãa häc Trong sè c¸c t¸c ®éng hãa häc ¶nh h−ëng ®Õn chøc phËn sèng cña tÕ bµo tr−íc hÕt ph¶i kÓ ®Õn nång ®é ion hidro (pH), thÕ oxi hãa khö (Eh) cña m«i tr−êng, c¸c chÊt s¸t trïng vµ c¸c chÊt hãa trÞ liÖu. + T¸c ®éng cña pH m«i tr−êng: pH cña m«i tr−êng cã ý nghÜa quyÕt ®Þnh ®èi víi sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn cña vi khuÈn. C¸c ion H+ vµ OH- lµ hai ion ho¹t ®éng lín nhÊt trong tÊt c¶ c¸c ion, nh÷ng biÕn ®æi dï nhá trong nång ®é cña chóng còng cã ¶nh h−ëng m¹nh mÏ. Cho nªn viÖc x¸c ®Þnh thÝch hîp ban ®Çu vµo viÖc duy tr× pH cÇn thiÕt trong thêi gian sinh tr−ëng cña tÕ bµo lµ rÊt quan träng. §a sè vi khuÈn sinh tr−ëng tèt nhÊt ë pH trung b×nh (7.0) nh− nhiÒu vi khuÈn g©y bÖnh (m«i tr−êng tù nhiªn lµ m¸u vµ b¹ch huyÕt m¸u cña c¬ thÓ ®éng vËt). + T¸c ®éng cña thÕ oxi hãa khö (Eh): biÓu thÞ møc ®é tho¸ng khÝ cña m«i tr−êng. Khoa C¬ ®iÖn - 16 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  18. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 + C¸c chÊt diÖt khuÈn ( s¸t trïng): th−êng dïng nhÊt lµ phenol vµ c¸c hîp chÊt cña phenol, c¸c ancohol, halogen, kim lo¹i nÆng, H2O2, c¸c thuèc nhuém, xµ phßng vµ c¸c chÊt röa tæng hîp cña muèi amon bËc bèn. 1.4.4. T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè sinh häc C¸c yÕu tè sinh häc t¸c ®éng cã h¹i lªn qu¸ tr×nh sinh sèng cña vi khuÈn ®ã lµ kh¸ng thÓ vµ chÊt kh¸ng sinh. 1.5. KÕt luËn Nh− vËy, qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ t×m hiÓu vÒ quy tr×nh nu«i cÊy vi khuÈn, c¸c ®iÒu kiÖn sinh sèng cña vi khuÈn chóng t«i ®−a ra mét sè kÕt luËn sau: + Vi khuÈn cã vai trß v« cïng to lín ®èi víi con ng−êi, ®éng vËt, thùc vËt… trªn tr¸i ®Êt. Ch¼ng h¹n nh− chóng tham gia tÝch cùc vµo qu¸ tr×nh ph©n gi¶i c¸c x¸c h÷u c¬, c¸c phÕ th¶i c«ng nghiÖp. §Æc biÖt lµ vi khuÈn cã vai trß rÊt quan träng trong ngµnh n¨ng l−îng ®ã lµ viÖc chóng ®ãng gãp rÊt lín trong viÖc t¹o ra dÇu má, than ®¸ vµ khÝ ®èt… + Muèn cho vi khuÈn sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn ®−îc cÇn ph¶i nu«i cÊy trong c¸c m«i tr−êng thÝch hîp, m«i tr−êng lµ nh÷ng chÊt dinh d−ìng cÇn thiÕt ®−îc phèi hîp theo yªu cÇu sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn cña vi khuÈn ®èi víi ®iÒu kiÖn vµ hoµn c¶nh sèng. VÝ dô nh−: • M«i tr−êng dÞch thÓ hay m«i tr−êng láng lµ m«i tr−êng hîp thµnh do sù hoµ tan cña c¸c chÊt dinh d−ìng cÇn thiÕt ë trong n−íc, nh− m«i tr−êng n−íc thÞt, n−íc pepton, n−íc gan, n−íc d¹ dÇy, n−íc c¸c lo¹i th©n cñ (nh− ng«, ®Ëu nµnh, cµ rèt). • M«i tr−êng b¸n cè thÓ lµ m«i tr−êng n−íc cã cho thªm mét Ýt chÊt (th¹ch, keo) vµo ®Ó lµm cho m«i tr−êng s¸nh l¹i, m«i tr−êng nµy dïng ®Ó theo dâi sù di ®éng cña vi khuÈn, nã hîp víi ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn sinh lý cña vi khuÈn. • M«i tr−êng cè thÓ hay m«i tr−êng r¾n ®Æc nh− m«i tr−êng khoai t©y ®Ó nu«i cÊy vi khuÈn lao; m«i tr−êng láng thªm th¹ch ®Ó t¹o thµnh m«i tr−êng Khoa C¬ ®iÖn - 17 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  19. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 th¹ch ®Üa, th¹ch nghiªng dïng ®Ó ph©n lËp vµ xem h×nh th¸i c¸c khuÈn l¹c; m«i tr−êng gelatin ®Ó kiÓm tra xem vi khuÈn cã lµm tan ch¶y gelatin kh«ng. • M«i tr−êng tù nhiªn lµ c¸c m«i tr−êng mµ c¸c chÊt dinh d−ìng cã s½n trong thiªn nhiªn nh− m¸u, huyÕt th¹ch, n−íc tiÓu, n−íc trøng, khoai t©y… hay m«i tr−êng nh©n t¹o lµ hçn hîp cña nhiÒu chÊt dinh d−ìng cÇn thiÕt cho vi khuÈn nh− n−íc thÞt, n−íc thÞt gan… + Ngoµi ra ¸nh s¸ng còng rÊt cÇn thiÕt ®èi víi mét sè lo¹i vi khuÈn nh−ng trong qu¸ tr×nh nu«i cÊy nh©n t¹o ng−êi ta cã thÓ t¹o ra m«i tr−êng thÝch hîp cho vi khuÈn sinh tr−ëng. Nh−ng nhiÖt ®é th× do ®iÒu kiÖn khÝ hËu lu«n thay ®æi v× vËy khi nhiÖt ®é thay ®æi cã thÓ lµm cho vi khuÈn chÕt. Do ®ã nhiÖt ®é lµ rÊt cÇn quan t©m, trong nghiªn cøu, ch÷a trÞ vµ s¶n xuÊt th× viÖc duy tr× nhiÖt ®é nh»m duy tr× sù sèng cho vi khuÈn lµ vÊn ®Ò rÊt quan träng. Nh− vËy, tõ nh÷ng ph©n tÝch ë trªn chóng t«i thÊy ¸nh s¸ng, ®é Èm, m«i tr−êng ®· ®−îc c¸c nhµ vi sinh vËt nghiªn cøu vµ t¹o ra. Do ®ã trong ®Ò tµi nµy chóng t«i chØ quan t©m ®Õn nhiÖt ®é. Víi nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ t×m hiÓu vÒ vi khuÈn, t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu vµ t×m hiÓu mét sè tñ nu«i cÊy vi khuÈn ®ang ®−îc sö dông trong thùc tÕ, cô thÓ lµ ®ang ®−îng sö dông trong bÖnh viÖn B¹ch Mai. Ch−¬ng 2 Khoa C¬ ®iÖn - 18 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
  20. B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46 Giíi thiÖu chung vÒ tù ®éng ®iÒu khÓn nhiÖt ®é trong tñ nu«i cÊy vi khuÈn ®ang ®−îc sö dông hiÖn nay 2.1. Nguyªn lý cÊu t¹o chung H×nh d¸ng vµ cÊu t¹o bªn trong cña mét sè tñ nu«i cÊy vi khuÈn hiÖn nay ®ang ®−îc sö dông ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 2.1 sau: H×nh 2.1. S¬ ®å cÊu t¹o cña tñ nu«i cÊy vi khuÈn Trong ®ã: 1) Vá tñ: th−êng lµm b»ng t«n s¾t dµy cì 1,5mm, ë mÆt trong cã s¬n líp s¬n chÞu nhiÖt, mÆt ngoµi s¬n chèng rØ. Cã lo¹i lµm b»ng t«n thÐp kh«ng rØ. 2) Líp c¸ch nhiÖt: th−êng b»ng b«ng thuû tinh ®Ó c¸ch nhiÖt cho tñ víi m«i tr−êng ngoµi. 3) Cöa ngoµi b»ng t«n thÐp, xung quanh cã mét gio¨ng ami¨ng. 4) Cöa trong b»ng kÝnh chÞu nhiÖt cho phÐp nh×n thÊy vËt sÊy vµ c¸ch nhiÖt ra ngoµi. Khoa C¬ ®iÖn - 19 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học
207 tài liệu
1455 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2