Ảnh hưởng của các yếu tố hóa học đến sinh trưởng của vi sinh vật

III - ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ HOÁ HỌC ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT

1. Các chất dinh dưỡng chính

Vi sinh vật cũng cần tất cả các chất dinh dưỡng như các cơ thể sinh vật bậc cao, đó là những nguyên tố đại lượng, vi lượng tham gia cấu tạo nên các chất hữu cơ quan trọng nhất (cacbohiđrat, lipit, protein và axit nuclêic)...

a) Cacbon

Cacbon là một trong những yếu tố dinh dưỡng quan trọng nhất đối với sinh trưởng của vi sinh vật, là bộ khung cấu trúc của chất sống, cần cho tất cả các hợp chất hữu cơ tạo nên tế bào. Cacbon chiếm 50% khối lượng khô của một tế bào vi khuẩn điển hình. Vi sinh vật hoá dị dưỡng nhận được hầu hết cacbon từ các chất hữu cơ (protein, cacbohidrat và lipit). Vi sinh vật hoá tự dưỡng và quang tự dưỡng lại thu nhận cacbon từ cacbonic.

b) Nitơ, lưu huỳnh và phôtpho

Sự tổng hợp prôtêin đòi hỏi một lượng lớn nitơ và một phần lưu huỳnh. Trong tổng hợp ADN và ARN cũng cần nitơ, photpho tương tự như tổng hợp ATP. Nitơ chiếm khoảng 14% khối lượng khô của tế bào vi khuẩn, còn lưu huỳnh và photpho chiếm khoảng 4%.

Vi sinh vật sử dụng nitơ chủ yếu để tạo thành nhóm amin của các axit amin. Nhiều vi khuẩn phân giải các prôtêin thành axit amin rồi sử dụng các axit amin này để tổng hợp các prôtêin mới. Số khác sử dụng nitơ từ ion $NH_{4}^{+}$ trong một số chất hữu cơ của tế bào hoặc từ $NO_{3}^{-}$. Nhiều vi khuẩn, nhất là các vi khuẩn lam, có khả năng sử dụng $N_{2}$ trực tiếp từ khí quyển thông qua một quá trình gọi là cố định nitơ.

Lưu huỳnh được dùng để tổng hợp các axit amin chứa lưu huỳnh xistêin, mêtiônin.

Photpho cần cho tổng hợp axit nucleic và phôtpholipit của màng tế bào, cũng như tổng hợp ATP.

c) Ôxi

Nhu cầu ôxi của các vi sinh vật khác nhau:

- Vi sinh vật hiếu khí bắt buộc: chỉ có thể sinh trưởng khi có mặt ôxi (nhiều vi khuẩn, hầu hết tảo, nấm, động vật nguyên sinh).

- Vi sinh vật kị khí bắt buộc: chỉ có thể sinh trưởng khi không có mặt ôxi (vi khuẩn uốn ván, vi khuẩn sinh mêtan).

+ Vi sinh vật kị khí tùy tiện (hoặc không bắt buộc): có thể sử dụng ôxi để hô hấp hiếu khí, nhưng khi không có mặt ôxi có thể tiến hành lên men hoặc hô hấp kị khí (E.coli, nấm men bia).

- Vi sinh vật vi hiếu khí: có khả năng sinh trưởng trong nồng độ ôxi thấp hơn nồng độ ôxi khí quyển (vi khuẩn giang mai cần nồng độ ôxi < 2 – 10%, bị chết nồng độ ôxi của khí quyển < 20%).

d) Các yếu tố sinh trưởng

Đây là các chất hữu cơ quan trọng mà vi sinh vật không tổng hợp được và phải thu nhận trực tiếp từ môi trường, chẳng hạn các vitamin, axit amin, các bazơ purin và pirimidin.

Nhiều vi khuẩn có khả năng tổng hợp tất cả các vitamin, nhưng một số chủng tự nhiên bị đột biến mất khả năng tổng hợp một số vitamin nào đó. Tình hình cũng tương tự đối với các axit amin và bazơ nitơ. Do vậy, khi nuôi cấy cần phải bổ sung thêm các yếu tố sinh trưởng cho chúng.

2. Các chất ức chế sinh trưởng

Một số chất hoá học thường được dùng để ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật: