Nuôi cấy tĩnh (nuôi cấy không liên tục) là phương
pháp nuôi cấy mà trong suốt thời gian đó ta không thêm vào chất dinh dưỡng cũng
không loại bỏ đi các sản phẩm cuối cùng của trao đổi chất (quần thể tế bào bị giới hạn trong một
khoảng không gian nhất định). Sự sinh trưởng trong một “hệ thống đóng” hay “hệ kín”
như vậy tuân theo những quy luật bắt buộc không những đối với các cơ thể đơn
bào mà cả đối với các cơ thể đa bào.
Đồ thị biểu diễn sự phụ
thuộc của logarid số lượng tế bào theo thời gian gọi là đường cong sinh trưởng
(hình 4.1).
Quá trình sinh trưởng của
tế bào vi sinh vật trong hệ kín trải qua các giai đoạn :
1. Pha lag (pha mở đầu =
pha tiềm tàng)
Pha này tính từ lúc bắt
đầu nuôi cấy đến khi vi khuẩn đạt được tốc độ sinh trưởng cực đại. Trong pha
lag vi khuẩn chưa phân chia (nghĩa là chưa có khả năng sinh sản) nhưng thể tích
và khối lượng tế bào tăng lên rõ rệt do quá trình tổng hợp các chất, trước hết
là các cao phân tử (protein, enzyme, acid nucleic...) diễn ra mạnh mẽ.
Độ dài của pha lag phụ
thuộc trước hết vào tuổi của ống giống và thành phần môi trường. Thông thường tế
bào càng già thì pha lag càng dài. Rõ ràng nguyên nhân của pha lag là sự khác
biệt giữa các tế bào ở pha ổn định (hoặc bào tử) với các tế bào đang sinh trưởng
logarid. Trong pha lag diễn ra việc xây dựng lại các tế bào nghỉ thành các tế
bào sinh trưởng logarid (hoặc sinh trưởng theo lũy thừa).
Khi chuyển các tế bào
đang sinh trưởng logarid vào môi trường mới khác với môi trường trước đó ta vẫn
thấy có sự xuất hiện pha lag. Nguyên nhân của pha lag trong trường hợp này
chính là sự thích ứng của vi khuẩn với điều kiện nuôi cấy mới; sự thích ứng đó
có liên quan đến việc tổng hợp các enzyme mới mà trước đây tế bào chưa cần. Các
enzyme mới này được tổng hợp nhờ sự cảm ứng của các cơ chất mới.
Ví dụ: Nếu chuyển các tế
bào đang sinh trưởng logarid từ môi trường
khoáng - glucose sang môi trường khoáng - maltose ta sẽ thấy xuất hiện pha lag,
đây là thời gian cần cho việc hình thành enzyme maltase (α- glucozidase).
2. Pha logarid (pha log)
Trong pha này vi khuẩn
sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa, nghĩa là sinh khối và số lượng tế bào
tăng theo phương trình:
N = No.2ct
hay
X= Xo.eut
Kích thước của tế bào,
thành phần hóa học, hoạt tính sinh lý... nói chung không thay đổi theo thời
gian. Tế bào ở trạng thái động học và được coi như là “những tế bào tiêu chuẩn”.
3. Pha ổn định (pha cân
bằng)
Trong pha này quần thể
vi khuẩn ở trạng thái cân bằng động học, số tế bào mới sinh ra bằng số tế bào
cũ chết đi. Kết quả là số tế bào sống không tăng cũng không giảm. Tốc độ sinh
trưởng phụ thuộc vào nồng độ cơ chất. Cho nên khi giảm nồng độ cơ chất (trước
khi cơ chất bị cạn hoàn toàn) tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn cũng giảm. Do đó
việc chuyển từ pha log sang pha ổn định diễn ra dần dần.
Nguyên nhân tồn tại của
pha ổn định rõ ràng là do sự tích lũy sản phẩm độc của trao đổi cơ chất (các loại
rượu, acid hữu cơ) và việc cạn chất dinh dưỡng (thường là chất dinh dưỡng có nồng độ thấp nhất).
Nguyên nhân thứ nhất rất
phức tạp và khó phân tích, nguyên nhân thứ hai đã được nghiên cứu kĩ hơn.
4. Pha suy vong
Trong pha này số lượng
tế bào có khả năng sống giảm theo lũy thừa (mặc dù số lượng tế bào tổng cộng có
thể không giảm). Đôi khi các tế bào bị tự phân nhờ các enzyme của bản thân. Ở
các vi khuẩn sinh bào tử quá trình phức tạp hơn do sự hình thành bào tử.
Thực ra chưa có một qui
luật chung cho pha tử vong. Sự chết của tế bào có thể nhanh hay chậm, có liên
quan đến sự tự phân hay không tự phân.
Do sức sống lớn bào tử bị chết chậm nhất (trong những điều kiện thích hợp như
khô và nhiệt độ thấp bào tử có thể có khả năng sống vài trăm năm). Nguyên nhân
của pha tử vong chưa thật rõ ràng, nhưng có liên quan đến điều kiện bất lợi của
môi trường. Trong trường hợp môi trường tích lũy các acid nguyên nhân của sự chết
tế bào tương đối dễ hiểu. Nồng độ chất dinh dưỡng thấp dưới mức cần thiết cho hậu
quả làm giảm hoạt tính trao đổi chất, phân hủy dần dần các chất dự trữ và cuối
cùng dẫn đến sự chết của hàng loạt tế bào. Ngoài đặc tính của bản thân chủng vi
khuẩn, tính chất của các sản phẩm trao đổi chất tích lũy lại cũng ảnh hưởng đến
tiến trình của pha tử vong.
Một số enzyme thể hiện
hoạt tính xúc tác cực đại trong pha tử vong như deaminase, decarboxylase, các
amylase và protease ngoại bào. Ngoài chức phận xúc tác một số quá trình tổng hợp
những enzyme nói trên chủ yếu xúc tác cho quá trình phân giải.
Tốc độ tử vong của tế
bào có liên quan trực tiếp đến thực tiễn vi sinh vật học và kĩ thuật, đó là vấn
đề bảo quản các chủng vi sinh vật quan trọng về mặt lí thuyết (các chủng và các
biến chủng đặc biệt) và kĩ thuật (các chủng sinh chất kháng sinh, amino acid,
vitamin... với sản lượng cao). Ngoài khả năng sống ta còn cần bảo quản cả các đặc
tính di truyền của vi khuẩn với nhiều phương pháp bảo quản khác nhau, nhưng tất
cả đều nhằm làm giảm trao đổi chất đến tối thiểu chủ yếu bằng cách giảm nhiệt độ
và độ ẩm
3 nhận xét:
Theo em thấy hình 4.1 của a không chính xác lắm, vì ở mỗi giai đoạn chuyển tiếp giữa các pha có một số tế bào bước qua pha mới, trong khi một số khác vẫn nằm ở pha cũ nên đường con sinh trưởng sẽ giống hình trong bài 25 SH CB.
Cảm ơn em nhé, tại anh kiếm chưa ra hình như SGK thôi :).
Cảm ơn nhiều bài viêt của Bạn!
Đăng nhận xét