Bài 21. Trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật

a) Các kiểu dinh dưỡng

• Quang tự dưỡng: Sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng, CO₂ làm nguồn carbon (tảo, vi khuẩn lam).
• Hóa tự dưỡng: Sử dụng hóa năng từ các hợp chất vô cơ (vi khuẩn nitrat, vi khuẩn lưu huỳnh).
• Quang dị dưỡng: Sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng, carbon hữu cơ làm nguồn carbon.
• Hóa dị dưỡng: Sử dụng hóa năng từ hợp chất hữu cơ (nấm, động vật nguyên sinh, hầu hết vi khuẩn).

b) Hô hấp và lên men

• Hô hấp hiếu khí: Sử dụng O₂ làm chất nhận electron cuối cùng, tạo nhiều ATP.
• Hô hấp kỵ khí: Không sử dụng O₂, sử dụng chất nhận electron khác (nitrate, sulfate).
• Lên men: Phân giải glucose không hoàn toàn, tạo ít ATP (lên men lactic, lên men rượu).

a) Định nghĩa

• Sinh trưởng là sự tăng kích thước và số lượng tế bào của quần thể vi sinh vật.

b) Đường cong sinh trưởng

• Pha lag: Tế bào thích nghi, chưa phân chia.
• Pha log (cấp số nhân): Phân chia nhanh, số lượng tăng theo cấp số nhân.
• Pha ổn định: Số tế bào mới = Số tế bào chết.
• Pha suy thoái: Tế bào chết nhiều hơn sinh ra.

c) Các yếu tố ảnh hưởng

• Nhiệt độ: Mỗi VSV có nhiệt độ tối thiểu, tối ưu, tối đa.
• pH: Ảnh hưởng đến hoạt động enzyme.
• Nồng độ oxy: Hiếu khí, kỵ khí, hiếu khí tùy ý.
• Nồng độ chất dinh dưỡng: Ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng.

a) Sinh sản vô tính

• Phân đôi: Vi khuẩn chia thành 2 tế bào con giống hệt (20-30 phút/lần).
• Nảy chồi: Tế bào mẹ tạo chồi, chồi phát triển thành tế bào mới (nấm men).
• Phân thể: Thân nấm mốc tạo bào tử phân tán (sporangiospore).
• Bào tử đốt: Một số nấm tạo bào tử trên đốt sợi nấm.

b) Sinh sản hữu tính

• Tiếp hợp: Hai tế bào vi khuẩn trao đổi DNA qua cầu nối pili.
• Biến nạp: Vi khuẩn nhận DNA từ môi trường.
• Biến hướng: Bacteriophage truyền DNA giữa các vi khuẩn.

c) Bào tử

• Bào tử sinh sản: Sinh sản, phân tán (nấm, tảo).
• Bào tử nghỉ: Chịu đựng điều kiện bất lợi, nảy sinh khi điều kiện thuận lợi.

a) Nhiệt độ

• Vi sinh vật ưa lạnh: 0-20°C (vi khuẩn lạnh, tải)
• Vi sinh vật ưa ấm: 20-40°C (hầu hết vi khuẩn, nấm)
• Vi sinh vật ưa nhiệt: 40-80°C (Archaea ưa nhiệt)

b) Oxy

• Hiếu khí (Aerobic): Cần O₂ sống (vi khuẩn A. niger).
• Kỵ khí (Anaerobic): O₂ là độc (vi khuẩn C. botulinum).
• Hiếu khí tùy ý (Facultative): Sống cả có và không có O₂ (E. coli).

c) pH

• Vi sinh vật ưa axit: pH < 5 (một số nấm, vi khuẩn lactic).
• Vi sinh vật trung tính: pH 5-8 (hầu hết vi khuẩn).
• Vi sinh vật ưa kiềm: pH > 8 (Archaea).

a) Trong thực phẩm

• Lên men tạo sữa chua, phô mai, nước tương, bánh mì.
• Bảo quản thực phẩm (muối, đường tạo môi trường ưu trương).

b) Trong y học

• Sản xuất kháng sinh, vaccine, vitamin.
• Điều trị bệnh (vi khuẩn probiotic).

c) Trong nông nghiệp

• Vi khuẩn cố định nitơ.
• Làm phân compost.
• Thức ăn chăn nuôi.