Dinh dưỡng ở vi sinh vật

Nội dung chuyên đề: Dinh dưỡng ở vi sinh vật
Người viết: Ngô Thị Phương Thanh – Chuyên Yên Bái.
I. Các chất dinh dưỡng của vi sinh vật
1. Các chất dinh dưỡng cần thiết
1.1. Nguyên tố đa lượng
C, H, O, N, P, S và K. Các nguyên tố này có mặt trong tất cả các hợp chất
(như protein, axit nucleic…) cấu tạo nên tế bào, cơ thể vi sinh vật. Riêng các
nguyên tố C, H, O, N chiếm tới 90% đến 96% toàn bộ chất khô của tế bào.
1.2. Nguyên tố vi lượng
Gồm các nguyên tố mà vi sinh vật cần với hàm lượng rất nhỏ nhưng không
thể thiếu cho sự tăng trưởng, sinh sản của vi sinh vật. Các nguyên tố đó tham gia
vào cấu tạo enzim, hoạt hóa enzim…đóng vai trò quan trọng trong các quá trình
chuyển hóa. Ví dụ như: Mo, Mn...
Lượng các nguyên tố cần ở các vi sinh vật khác nhau là không giống nhau.
Trong các điều kiện nuôi cấy khác nhau, tương ứng với các giai đoạn phát triển
khác nhau, lượng các nguyên tố cần trong cùng một loài vi sinh vật cũng không
giống nhau.
1.3. Nhu cầu về chất sinh trưởng của vi sinh vật
Một số vi sinh vật muốn phát triển cần phải được cung cấp những chất sinh
trưởng nhất định gọi là nhân tố sinh trưởng. Nhân tố sinh trưởng là những chất hữu
cơ cần thiết cho hoạt động sống của một loài vi sinh vật nào đó mà chúng không tự
tổng hợp được từ các chất khác. Như vậy những chất được coi là nhân tố sinh
trưởng của loại vi sinh vật này hoàn toàn có thể không phải là nhân tố sinh trưởng
đối với một loại vi sinh vật khác.
Vi sinh vật tự dưỡng và một số vi sinh vật dị dưỡng (như Escherichia coli)
thậm chí có thể sinh trưởng mà không cần bất kỳ nhân tố sinh trưởng nào. Mặt
khác, cùng một loài vi sinh vật nhưng nhu cầu đối với nhân tố sinh trưởng cũng
thay đổi tuỳ theo điều kiện môi trường. Ví dụ Mucor rouxii khi sinh trưởng trong
điều kiện kị khí thì cần thiamin (B1) và biotin (H), nhưng trong điều kiện hiếu khí
thì lại tự tổng hợp được các vitamin này. Thông thường, bổ sung vào môi trường

các chất hữu cơ như cao nấm men, cao thịt, dịch đun động thực vật (nhộng, giá
đỗ…) là có thể đáp ứng được nhu cầu về nhân tố sinh trưởng.
Nhân tố sinh trưởng đối với một loại vi sinh vật nào đó có thể là một trong
các chất sau đây: các gốc kiềm purin, pirimidin và các dẫn xuất của chúng, các axit
béo và các thành phần của màng tế bào, các vitamin thông thường...
Câu hỏi vận dụng
Câu 1: Nêu khái niệm vi sinh vật nguyên dưỡng, vi sinh vật khuyết dưỡng. Làm
thế nào để nhận ra được vi sinh vật khuyết dưỡng. Hiểu về vi sinh vật khuyết
dưỡng có ứng dụng gì trong thực tiễn.
Trả lời:
- Khái niệm
+ Vi sinh vật nguyên dưỡng là vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp các nhân tố sinh
trưởng cho chu kỳ sống của chúng.
+ Vi sinh vật khuyết dưỡng là vi sinh vật không có khả năng tổng hợp được nhân
tố sinh trưởng (1 hoặc nhiều) cho chu trình sống của chúng.
- Phương pháp
+ Tạo các môi trường nuôi cấy trong đó mỗi môi trường nuôi cấy thiếu một nhân
tố sinh trưởng. Ở những môi trường nuôi cấy mà không thấy xuất hiện khuẩn lạc
của vi sinh vật thì sẽ biết được vi sinh vật khuyết dưỡng về nhân tố sinh trưởng đó.
- ứng dụng
+ Sử dụng vi sinh vật khuyết dưỡng người ta có thể xác định được loại thực phẩm
giàu chất dinh dưỡng nào hoặc nghèo chất dinh dưỡng nào.
+ Hiểu được vi sinh vật khuyết dưỡng về nhân tố sinh trưởng nào mà người ta có
thể tạo môi trường nuôi cấy thích hợp cho vi sinh vật phục vụ cho sản xuất sinh
khối vi sinh vật.
Câu 2. Nuôi vi khuẩn lactic trên các môi trường tổng hợp khác nhau chứa một
dung dịch cơ sở (CS), rồi bổ sung thêm các thành phần, người ta thu được các kết
quả sau:
Môi trường 1: CS + axit folic + piridoxin: không mọc
Môi trường 2: CS + riboflavin + piridoxin: không mọc
Môi trường 3: CS + axit folic + riboflavin + piridoxin: mọc

Môi trường 4: CS + axit folic + riboflavin: không mọc
a.Cho biết các chất thêm vào môi trường cơ sở có vai trò như thế nào với vi khuẩn
lactic?
b. Người ta muốn định lượng hàm lượng axit folic trong cao nấm men bằng cách
sử dụng chủng vi khuẩn trên. Có thể sử dụng môi trường nào?
Trả lời:
a. Các chất thêm vào môi trường CS là nhân tố sinh trưởng của vi khuẩn lactic, vì
thiếu 1 trong 3 hợp chất trên vi khuẩn lactic không thể phát triển được.
b. Vì trong cao nấm men có axit folic nên có thể sử dụng môi trường 2 khi đó môi
trường nuôi cấy có đủ các nhân tố sinh trưởng thì vi khuẩn sẽ phát triển.
Câu 3. Để nghiên cứu tác động của tryptophan lên sinh trưởng của vi trùng thương
hàn, người ta cấy song song dịch huyền phù vi sinh vật này lên môi trường dinh
dưỡng không chứa tryptophan và môi trường dinh dưỡng có chứa 30mg/l
tryptophan. Sau 24 giờ nuôi ở nhiệt độ phù hợp người ta chỉ thấy có sự sinh trưởng
của vi khuẩn trên môi trường có chứa tryptophan.
a. Tryptophan là loại hợp chất gì đối với trùng thương hàn?
b. Từ vi khuẩn thương hàn bằng cách chiếu tia tử ngoại (UV) với liều lượng hạn chế
người ta thu được chủng 2 có khả năng tự tổng hợp được tryptophan. Vì sao?
c. Để xác định nhu cầu tryptophan đối với vi trùng thương hàn có người nói nên sử
dụng chủng 2 có đúng không?
Trả lời:
a. Tryptophan là nhân tố sinh trưởng của vi trùng thương hàn, vì thiếu hợp chất này
chúng không phát triển được.
b. Đã tạo chủng đột biến có khả năng tự tổng hợp được tryptophan
c. Không nên sử dụng chủng 2 mà phải dùng chủng 1 là chủng khuyết dưỡng với
tryptophan.
Câu 4
a. Vi khuẩn lactic chủng 1 tự tổng hợp được axit folic và không tự tổng hợp được
pheninalanin, còn vi khuẩn lactic chủng 2 thì ngược lại. Có thể nuôi 2 chủng này
trên môi trường thiếu axit folic và pheninalanin nhưng đủ các chất dinh dưỡng
khác được không? vì sao?

b. Để vi khuẩn của chủng tụ cầu vàng sinh trưởng phát triển bình thường cần có
nhân tố sinh trưởng là tiamin (VTM B1). Khi nuôi chủng tụ cầu vàng trong môi
trường gồm nước, muối khoáng và nước thịt, chúng vẫn sống được. Hãy cho biết
môi trường trên là môi trường gì? Giải thích tại sao chủng tụ cầu vàng lại sống
được trên môi trường đó
Trả lời:
a. Hai chủng vi khuẩn lactic 1 và 2 là chủng vi khuẩn khuyết dưỡng. Khi nuôi
trong cùng một môi trường không có nhân tố sinh trưởng là axit foclic và
pheninalanin, chúng có thể phát triển được...
b. Môi trường nuôi chủng tụ cầu vàng là môi trường bán tổng hợp vì thành phần
của môi trường này gồm có muối khoáng và nước thịt.
- Tiamin là nhân tố sinh trưởng của tụ cầu vàng, tuy nhiên trong nước thịt đã có
nhân tố sinh trưởng nên chủng tụ cầu vàng này vẫn sống được trong môi trường
gồm có muối khoáng và nước thịt.
2. Các nguồn dinh dưỡng thường sử dụng trong nuôi cấy vi sinh vật.
2.1. Nguồn thức ăn cacbon của vi sinh vật
Căn cứ vào nguồn thức ăn cacbon người ta chia sinh vật thành các nhóm tự
dưỡng và dị dưỡng. Tuỳ nhóm vi sinh vật mà nguồn cacbon được cung cấp có thể
là các chất vô cơ (CO2...) hoặc chất hữu cơ (C6H12O6…).
Thường sử dụng cacbohydrat làm nguồn cacbon khi nuôi cấy phần lớn các
vi sinh vật dị dưỡng.
Ví dụ: Xenlulo được đưa vào các môi trường nuôi cấy vi sinh vật phân giải
xenlulo dưới dạng giấy lọc, bông hoặc các dạng xenlulo; Trong công nghiệp lên
men, rỉ đường là nguồn cacbon rẻ tiền và rất thích hợp cho sự phát triển của nhiều
loại vi sinh vật khác nhau.
Ngoài ra, người ta có thể sử dụng các nguồn hữu cơ khác như lipit, protein
làm nguồn cacbon.
Ví dụ: Khi sử dụng lipit, parafin, dầu mỏ... làm nguồn cacbon nuôi cấy một
số loài vi sinh vật, phải thông khí mạnh để tạo từng giọt nhỏ có thể tiếp xúc được
với thành tế bào của vi sinh vật.

Các hợp chất hữu cơ chứa cả C và N (pepton, nước thịt, nước chiết ngô,
nước chiết nấm men, nước chiết đại mạch, nước chiết giá đậu...) có thể sử dụng
vừa làm nguồn C vừa làm nguồn N đối với vi sinh vật.
2.2. Nguồn thức ăn nitơ của vi sinh vật
Nguồn nitơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật là NO 3- và NH4+. NH4+ sau khi
được tế bào hấp thu có thể được trực tiếp sử dụng, còn NO 3- sau khi được hấp thụ
cần khử thành NH4+ rồi mới được vi sinh vật sử dụng.
Muối nitrat là nguồn thức ăn nitơ thích hợp đối với nhiều loại tảo, nấm sợi
và xạ khuẩn nhưng ít thích hợp đối với nhiều loại nấm men và vi khuẩn. Thường
sử dụng muối NH4NO3 để làm nguồn nitơ cho nhiều loại vi sinh vật.
Nguồn nitơ dự trữ nhiều nhất trong tự nhiên chính là nguồn khí nitơ tự do
(N2) trong khí quyển.
Vi sinh vật còn có khả năng đồng hoá rất tốt nitơ chứa trong các thức ăn hữu cơ.
Nguồn nitơ hữu cơ thường được sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật là pepton
loại chế phẩm thuỷ phân không triệt để của một nguồn protein nào đấy.
2.3. Nguồn thức ăn khoáng của vi sinh vật
Khi tạo các môi trường tổng hợp (dùng nguyên liệu là hoá chất) bắt buộc
phải bổ sung đủ các nguyên tố khoáng cần thiết. Nhu cầu khoáng của vi sinh vật
cũng không giống nhau đối với từng loài, từng giai đoạn phát triển.
II. Phân loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật
Kiểu nuôi cấy chỉ chứa một loại vi sinh vật được gọi là nuôi cấy thuần khiết,
còn nuôi cấy hỗn hợp là kiểu nuôi cấy chứa nhiều hơn một loại vi sinh vật. Các
bước cần thiết cho nuôi cấy vi sinh vật như sau:
- Chuẩn bị môi trường nuôi cấy phù hợp với vi sinh vật, giúp cho sự sinh trưởng
tốt nhất.
- Tiệt trùng môi trường nuôi trước đó để loại bỏ các sinh vật sống không mong
muốn có sẵn trong môi trường nuôi cấy.
- Cấy vi sinh vật vào môi trường đã chuẩn bị.
Thông thường môi trường nuôi cấy được chuẩn bị trong các bình nuôi phổ
biến như ống nghiệm, bình tam giác, đĩa petri, nồi lên men… Môi trường dinh
dưỡng thường khác nhau về tỷ lệ thành phần các chất dinh dưỡng. Ngoài ra về

trạng thái môi trường nuôi cấy có hai dạng phổ biến là dạng rắn và dạng lỏng, dạng
lỏng thường được áp dụng cho hệ thống nuôi cấy liên tục trong công nghiệp.
* Căn cứ vào thành phần môi trường ta có 4 loại môi trường nuôi cấy: môi
trường tự nhiên, môi trường tổng hợp, môi trường bán tổng hợp và môi trường
sống. Các loại môi trường này khác nhau rất nhiều về hình thức và thành phần tùy
theo loài vi sinh vật cần nuôi cấy cũng như tùy thuộc vào mục đích của công tác
nuôi cấy.
1. Môi trường nuôi cấy tự nhiên
Môi trường thuộc nhóm này được phân lập ra dựa trên kinh nghiệm hơn là
dựa vào sự hiểu biết về thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật nuôi cấy. Các
môi trường tự nhiên được dùng phổ biến là: sữa, nước thịt bò, nước các loại rau củ
hoặc ngũ cốc … Các loại môi trường này thường chứa đựng nhiều chất hữu cơ và
vô cơ tan trong nước có thể đáp ứng yêu cầu về dưỡng chất của một số lớn vi sinh
vật (không phải là tất cả).
Ưu điểm: Dễ chuẩn bị và có thể sử dụng cho nhiều mục đích thông thường
trong nghiên cứu vi sinh vật.
Nhược điểm của loại môi trường tự nhiên là không biết chính xác thành
phần dinh dưỡng cũng như thành phần dinh dưỡng của những lần chuẩn bị khác
nhau sẽ rất khác nhau. Do đó kết quả nuôi cấy của các lần chuẩn bị môi trường
khác nhau có thể sẽ không giống nhau.
2. Môi trường nuôi cấy tổng hợp
Để khắc phục nhược điểm của môi trường nuôi cấy tự nhiên, người ta đã
thiết lập các môi trường nuôi cấy tổng hợp, trong đó các thành phần dinh dưỡng
của môi trường được xác định rõ về số lượng và chất lượng.
Ưu điểm của các loại môi trường nuôi cấy tổng hợp là ta có thể biết rõ cũng
như điều khiển thành phần dinh dưỡng của môi trường một cách dễ dàng. Với biện
pháp tăng thêm hoặc bỏ bớt chất dinh dưỡng trong môi trường, chúng ta có thể biết
rõ tác động của chất dinh dưỡng đối với vi sinh vật. Ngoài ra, đây là loại môi
trường rất chính xác nhờ đó tránh được sự thay đổi trong các lần chuẩn bị môi
trường, cũng như sẽ là môi trường rất tốt cho các loại vi sinh vật đã được biết rõ
nhu cầu dinh dưỡng của chúng.

Nhược điểm của môi trường tổng hợp là giá thành cao, chuẩn bị khá phức
tạp và mất thời gian hơn đối với môi trường tự nhiên và chỉ sử dụng cho từng loài
vi sinh vật xác định được nhu cầu dinh dưỡng. Trường hợp vi sinh vật chưa xác
định, không thể nuôi cấy trên môi trường loại này một cách bảo đảm.
Kiểu môi trường này thích hợp sử dụng trong phạm vi phòng thí nghiệm.
3. Môi trường nuôi cấy bán tổng hợp
Môi trường nuôi cấy bán tổng hợp là môi trường nuôi cấy tự nhiên được bổ
sung thêm với một số chất dinh dưỡng được xác định.
Ví dụ: khi nuôi cấy vi khuẩn Xanthomonas campestris pv. oryzae người ta
thường dùng môi trường tự nhiên. Tuy nhiên trong lúc cần phân lập và tách dòng
vi khuẩn từ một tế bào thì vi khuẩn này mọc không được tốt trên môi trường đó.
Để thực hiện công tác này người ta phải thêm vào môi trường một số lượng rất nhỏ
Fe. Vi khuẩn sẽ mọc thành các khuẩn lạc rất tốt trên môi trường mới này.
4. Môi trường nuôi cấy sống
Dùng để nuôi cấy một số vi sinh vật đặc biệt có tính kí sinh bắt buộc. Ví dụ:
Virut không nuôi cấy được trên môi trường nuôi cấy nhân tạo, do đó cần nuôi cấy
chúng trên sinh vật đang sống.
Ví dụ: đối với virut gây bệnh đậu mùa, người ta nuôi cấy chúng trên con bò
còn sống và sau đó thu thập virut trên con bò ấy để làm vacxin chủng bệnh đậu
mùa. Phần lớn các virut ký sinh trên động vật chúng ta phải nuôi cấy trong phôi
của trứng gà lộn hoặc trên chuột, thỏ…
* Các loại môi trường chuyên dụng dùng cho các mục đích khác nhau như:
- Môi trường chọn lọc: dùng cho sinh trưởng của một loại vi sinh vật bởi vì
có chứa hóa chất ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật khác.
Ví dụ: đưa bicromat kali vào môi trường để ức chế vi khuẩn nhằm phân lập
xạ khuẩn dễ dàng hơn.
- Môi trường làm giàu: Dùng cho sinh trưởng của một loại vi sinh vật, vì
có chứa hóa chất rất cần cho sự sinh trưởng của vi sinh vật ấy. Vi sinh vật này có
thể rất hiếm trong tự nhiên. Việc sử dụng môi trường này có thể tạo điều kiện cho
chúng sinh trưởng tốt hơn lấn át các vi sinh vật khác, tới nồng độ quan sát được
hoặc có thể phân lập được.

Ví dụ: trong cát có rất ít vi sinh vật phân giải dầu mỏ so với các vi sinh vật
khác. Để phân lập, người ta dùng dầu mỏ là nguồn cacbon duy nhất. Sau một thời
gian ủ, số lượng các vi sinh vật phân giải dầu mỏ sẽ tăng lên.
- Môi trường phân hóa: Môi trường có chứa thuốc nhuộm hoặc các hợp
chất khác có thể tác động khi vi sinh vật thực hiện quá trình trao đổi chất, làm nổi
bật đặc điểm đặc trưng giúp chúng ta định loại được vi sinh vật đó một cách dễ
dàng.
Ví dụ: một loại thuốc nhuộm hydrocacbon nhạy cảm với pH sẽ làm đổi màu
khi vi khuẩn chuyển hóa đường sản sinh ra các sản phẩm thải có tính axit.
* Căn cứ vào trạng thái của môi trường, người ta chia thành môi trường đặc
và môi trường lỏng.
- Môi trường đặc: là loại môi trường được làm đông đặc lại nhờ có bổ sung
thêm thạch (agar), gelatin hay silica gel.
- Môi trường lỏng là các môi trường không bổ sung các chấy làm đông đặc
môi trường. Để thông khí phải dùng tới máy lắc hay các nồi lên men có hệ thống
thổi khí vô trùng và hệ thống khuấy đảo làm tan đều bọt khí. Môi trường lỏng
ngoài việc sử dụng trong nghiên cứu tại phòng thí nghiệm còn được sử dụng rộng
rãi trong sản xuất lớn tại các nhà máy lên men công nghiệp.
Câu hỏi vận dụng
Câu 5. Làm thế nào để nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường đặc?
- Để nuôi cấy VSV trên môi trường đặc, người ta thêm vào môi trường lỏng
1.52% thạch – aga. Đây là loại polisaccarit phức tạp chiết rút từ tảo đỏ ở biển và
có một số ưu điểm phù hợp với việc nuôi cấy VSV.
- Thạch không bị VSV phân giải, nóng chảy ở 100 oC, đông đặc khi để nguội
40- 40oC.
Câu 6. Người ta cấy vi khuẩn Proteus vulgaris trên các môi trường lỏng có thành
phần tính theo đơn vị g/l:
NH4Cl – 1; FeSO4.7H2O - 0,01 ; K2HPO4 – 1; CaCl2 - 0,01; MgSO4.7H2O - 0,2;
H2O - 1 lít; Các nguyên tố vi lượng (Mn, Mo,Cu, Zn): mỗi loại 2. 10-5

Bổ sung thêm vào mỗỗi loại mỗi trường:

Các loại môi trường
M1
M2
Glucose
0
5g
Axit nicotinic 0
0
Cao nấm men 0
0
Chất bổ sung

M3
5g
0,1mg
0

M4
5g
0
5g

Sau 24h nuôi trong tủ ấm ở nhiệt độ phù hợp, người ta thấy có sự sinh
trưởng của vi khuẩn trên các môi trường M3, M4 còn trên môi trường M1 và M2
không có vi khuẩn phát triển.
- Các môi trường M1, M2, M3 và M4 thuộc loại môi trường gì?
- Nêu vai trò của axit nicotinic đối với vi khuẩn Proteus vulgaris?
- Vai trò của cao nấm men trong môi trường nuôi cấy là gì?
Trả lời:
- M1: MT tối thiểu.
- M2, M3: MT tổng hợp.
- M4: MT bán tổng hợp.
- Axit nicotinic là nhân tố sinh trưởng vì thiếu nó (môi trường M1, M2) vi khuẩn
không phát triển.
- Cao nấm men: giàu các hợp chất vitamin ( nhất là vitamin nhóm B) và các axit amin
quan trọng khác trong đó có thành phần axit nicotinic, do đó cũng đóng vai trò cung
cấp nhân tố sinh trưởng cho vi sinh vật
III. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật
1. Phương pháp nghiên cứu virut.
* Môi trường nuôi cấy virut
- Nuôi cấy trong cơ thể sinh vật là vật chủ của virut.
- VR không nuôi cấy được ở trong các môi trường khác: vì virut thiếu các enzim
dành cho chuyển hóa vật chất, không có riboxom và các thành phần khác của bộ
máy tổng hợp protein, nên phải dựa hoàn toàn vào tế bào chủ => VR sống kí sinh
nội bào bắt buộc.
* Ứng dụng:

- Nuôi cấy virut nhằm phục vụ các công tác như nghiên cứu để sản xuất vacxin, sử
dụng virut trong kĩ thuật di truyền với vai trò là vectơ chuyển gen…
* Chu trình nhân lên của virut: Gồm 5 giai đoạn: Hấp phụ, xâm nhập, sinh tổng
hợp, lắp ráp và phóng thích.
Câu hỏi vận dụng
Câu 7. Năm 1957, Franken và Conrat đã tiến hành thí nghiệm chứng minh vật chất
di truyền của virut là axit nucleic như thế nào?
Trả lời:
- Thí nghiệm của franken và conrat:
+ Chọn 2 chủng virut A và B đều có khả năng gây bệnh khảm thuốc lá, nhưng khác
nhau ở các vết tổn thương trên lá.
+ Tách lõi ARN ra khỏi vỏ protein của hai chủng virut A và B.
+ Lấy axit nucleic của chủng A trộn với protein của chủng B →virut lai.
+ Cho nhiễm chủng virut lai vào cây → cây bị bệnh.
+ Phân lập từ lá cây bị bệnh sẽ được chủng virut A.
Câu 8. Có một loài virut gây bệnh mới được phát hiện, virut này có thể nuôi cấy
trong phòng thí nghiệm bằng cách cho lây nhiễm vào các tế bào vi khuẩn. Hãy mô
tả thí nghiệm dùng để xác định xem virut này có vật chất di truyền là ADN hay
ARN trên cơ sở sử dụng phương pháp dùng đồng vị phóng xạ.
Trả lời:
- Tiến hành nuôi cấy vi khuẩn trên hai môi trường:
+ Môi trường 1: được bổ sung uracil (U) đánh dấu phóng xạ.
+ Môi trường 2: được bổ sung thymine (T) đánh dấu phóng xạ.
- Rồi cho virut lây nhiễm vào vi khuẩn ở hai môi trường. Sau khi virut đã lây
nhiễm vào tế bào vi khuẩn và tạo ra các hạt virut mới, thu các hạt virut được tổng
hợp mới (từ các vết tan).
- Xác định xem mẻ nuôi cấy trong môi trường nào phát xạ. Nếu virut chứa ARN
thì các virut thu được tử mẻ nuôi cấy trong môi trường 1 sẽ phát phóng xạ, trong
khi các virut thu được ở môi trường 2 thì không. Nếu virut chứa ADN thì virut thu
được từ mẻ nuôi cấy trong môi trường 2 sẽ phát phóng xạ, trong khi các virut thu
được từ môi trường 1 thì không.

Câu 9. Chứng minh phagơ chỉ đưa axit nucleic vào mà không đưa vỏ protein.
Trả lời:
Sử dụng phương pháp đánh dấu phóng xạ, dùng virut có lõi axit nucleic P 32,
vỏ S35 cho tấn công Ecoli. Khi virut nhân lên trong tế bào chủ thì thế hệ virut con
mang vỏ protein mới không chứa chất đồng vị phóng xạ => chỉ có axit nucleic P 32
trong tế bào vi khuẩn, vỏ nằm ngoài thành tế bào chủ.
Câu 10. Bằng cách gây đột biến, người ta có thể tạo ra các tế bào hồng cầu của
người mang thụ thể CD4 trên bề mặt. Điều gì sẽ xảy ra nếu đưa các tế bào này vào
bệnh nhân nhiễm HIV?
Trả lời:
- Virut chỉ xâm nhập vào tế bào nếu chúng tìm được thụ thể phù hợp. Trong quá
trình biệt hoá từ tế bào gốc, tế bào hồng cầu bị mất nhân, tức là không có ADN.
Nếu virut xâm nhập vào tế bào hồng cầu thì không nhân lên được. Đây có thể là
một giải pháp chống HIV trong tương lai.
Câu 11. Vacxin là gì? Cơ chế tác động của vacxin.
+ Vacxin là những vi sinh vật gây bệnh đã được làm suy yếu, tiêm vào cơ thể,
vacxin đóng vai trò kháng nguyên kích thích các tế bào tủy xương tăng cường sản
xuất bạch cầu limpho. Các bạch cầu có chức năng sản xuất kháng thể đặc hiệu
chống lại kháng nguyên gây bệnh. Phản ứng được ghi nhớ trong tế bào tủy xương.
+ Khi có vi sinh vật thực sự xâm nhập vào cơ thể thì tế bào nhớ nhanh chóng sản
xuất ra một số lượng lớn bạch cầu limpho → sản xuất ra nhiều kháng thể tiêu diệt
kháng nguyên gây bệnh.
Kháng nguyên + kháng thể → phản ứng miễn dịch đặc trưng.
2. Phương pháp nghiên cứu các vi sinh vật khác
a. Phương pháp tạo chủng vi sinh vật thuần khiết
- Để tách một tế bào vi sinh vật ra và nuôi cấy thành một chủng thuần khiết hiện
nay người ta sử dụng phương pháp Roberkoch.
- Roberkoch là người sáng lập ra phương pháp tách biệt vi khuẩn bằng cách dùng
môi trường đặc.
- Các bước:

Bước 1: Chế tạo môi trường dinh dưỡng thích hợp: môi trường có pha thêm thạch
hoặc gelatin.
Bước 2: Pha loãng mẫu trong nước vô trùng rồi cấy lên môi trường đặc.
Bước 3: Nuôi cấy mẫu ở nhiệt độ thích hợp từ một tế bào sinh sản tạo khuẩn lạc là
những đốm nhỏ, mỗi khuẩn lạc gồm nhiều cá thể bắt đầu từ một tế bào ban đầu.
- Dựa vào khuẩn lạc người ta có thể:
+ Đếm khuẩn lạc xác định số lượng vi khuẩn ban đầu.
+ Tách biệt từng loại vi khuẩn để nghiên cứu riêng.
Bước 4: Dùng đũa cấy vô trùng cấy khuẩn lạc sang môi trường mới là ống thạch
để nghiêng được chủng vi sinh vật thuần khiết.
* Ứng dụng:
- nhờ phân lập mà ta thu được các chủng vi sinh vật thuần khiết từ môi trường tự
nhiên hoặc từ các ống giống đã bị nhiễm các vi sinh vật khác.
- Nhờ các chủng vi sinh vật thuần khiết mà ta nghiên cứu được các mặt hình thái,
sinh lý, sinh hóa, di truyền của vi sinh vật để chủ động ứng dụng vào sản xuất.
Câu hỏi vận dụng
Câu 12. Dưới kính hiển vi người ta có thể quan sát được 1 đơn vị diện tích chứa
trung bình 50 tế bào nấm men. Sau 4 giờ dung dịch được pha loãng 10 lần. Người
ta lại làm tiêu bản hiển vi như cách làm ban đầu. Lần này trên 1 đơn vị diện tích
trung bình có 80 tế bào. Hãy cho biết thời gian thế hệ là bao nhiêu giờ? (nguồn: đề
Yên Bái 2010 – 2011)
Trả lời:
Áp dụng công thức: Nt = N0. 2x
 Dung dịch pha loãng 10 lần => số tế bào sau 4 giờ trên 1 đơn vị diện tích là:
Nt = 80 x 10 = 800 =>50. 2x = 800 => x = 4 (thế hệ)
Thời gian thế hệ là: 4 giờ : 4 = 1 giờ
Từ 5 tấn tôm nguyên liệu mới nhập về, nhân viên phòng TN đã lấy 1 kg mẫu đem xác định vi
sinh vật.

Câu 13. Có 250 g nguyên liệu được đem nghiền nát trong máy chuyên dụng sau đó
được bổ sung nước cất vô trùng cho đủ 500 ml
Nhân viên phòng thí nghiệm chuẩn bị 5 ống nghiệm, mỗi ống chứa 9ml nước cất
vô trùng.

Lấy 1ml dịch nghiền cho vào ống nghiệm thứ nhất rồi lắc đều ống nghiệm, sau đó
lại hút 1 ml huyền phù từ ống nghiệm 1 cho vào ống nghiệm 2 và tiếp tục làm như
thế cho tới khi 1 ml huyền phù từ ống nghiệm 4 được cho vào ống nghiệm 5.
Lấy 3 hộp petri mỗi hộp cho vào 1 ml huyền phù từ ống nghiệm 5 để nuôi cấy với
mục đích xác định vsv tổng số.
Kết quả đĩa 1 có 78 khuẩn lạc, đĩa 2 có 57 khuẩn lạc, đĩa 3 có 60 khuẩn lạc, hãy
cho biết
a. Mục đích của việc sử dụng 5 ống nghiệm nói trên.
b. So sánh mật độ vi khuẩn giữa các ống nghiệm.
c. Số vi khuẩn có trong 1 kg tôm nguyên liệu.
d. Nhân viên thu mẫu nhưng để qua đêm mới làm thì kết quả kiểm nghiệm còn ý
nghĩa không? Tại sao.
Trả lời:
a. việc sử dụng 5 ống nghiệm nước cất nhằm mục đích pha loãng VSV từ mẫu ban
đầu.
b.mật độ vi khuẩn của ống nghiệm sau bằng 1/10 mật độ ở ống nghiệm liền trước
c. ở VSV qua quá trình nuôi cây bằng phương pháp pha loãng 1 khuẩn lạc có
nguồn gốc từ 1 VK
- số VK trong 1ml huyền phù từ ống nghiệm 5 là (78 + 57 + 60)/3 = 65
- Số VK có trong 1 ml dịch nghiền là 65 x 105
- Số VK có trong 250 g mẫu là 65 x 105 x 500
- số VK có trong 1 kg mẫu là 65 x 105 x 500 x 4
d. Nếu không bảo quản lạnh, thời gian giữ mẫu qua đêm kết quả kiểm tra không
còn ý nghĩa. Số VSV đếm được có thể tăng nhiều so với thời điểm lấy mẫu
Câu 14.
Từ một dịch nuôi phagơ T4 (lây nhiễm vi khuẩn E. coli) có mật độ chưa biết (ống
), người ta tiến hành pha loãng theo dãy như hình dưới đây. Từ ống cuối (ống
), dùng pipet hút ra 3 lần, mỗi lần 0,1 mL (mililít) rồi tiến hành cấy trải trên 3 đĩa
Petri chứa môi trường giàu dinh dưỡng. Qua đêm, người ta xác định được số lượng
vết tan trên 3 đĩa Petri lần lượt là 11, 12 và 16. Giả sử mỗi vết tan tương ứng với

một phagơ T4, thì mật độ phagơ T4 trong 1,0 mL dịch nuôi ban đầu (ống ) là bao
nhiêu? Nêu cách tính. (Đề QG 2013)
0,1 mL

ỐỐng 

0,1 mL

1,0 mL

9,9 mL
mỗi
trường
lỏng

9,9 mL
mỗi
trường
lỏng

ỐỐng 

ỐỐng 

3,1 mL

9,0 mL
mỗi
trường
lỏng

ỐỐng 

0,1 mL

6,9 mL
mỗi
trường
lỏng

ỐỐng 

Trả lời:
- Mức pha loãng từ ống  đến ống  là:
10-2 x 10-2 x 10-1 x 3,1 x 10-1 = 3,1 x 10-6
- Nếu coi mỗi vết tan tương ứng với 1 (đơn vị lây nhiễm) phagơ T4 thì từ kết quả
thí nghiệm xác định được mật độ phagơ trong ống  là:
Số tế bào trung bình (11, 12, 16) x 101 = 13 x 10
Vậy mật độ của phagơ T4 ở ống  là:
[13x10/3,1] x 106  4,2 x 107 phagơ / ml
b. Phương pháp nhuộm màu tế bào sinh vật
Phương pháp được sử dụng khi muốn xác định hình dạng tế bào, nhận biết vi
khuẩn gram dương, vi khuẩn gram âm hoặc quan sát NST qua tiêu bản tế bào vi
sinh vật…v.v…
* Phương pháp nhuộm đơn tế bào
Chuẩn bị: thuốc nhuộm xanh metilen, fucshin, dung dịch nấm men.
Cách tiến hành:
Bước 1: Dùng que cấy lấy một ít dịch nấm men cho vào ống nghiệm có sẵn 5ml
nước, khuấy đều
Bước 2: Dùng que cấy lấy một giọt dung dịch này cho lên lam kính → hong khô.
Bước 3: Dùng pipet nhỏ một giọt fucshin vào vị trí đã nhỏ giọt dung dịch khô.
Bước 4: Để 1 phút rồi nghiêng phiến kính đổ fucshin đi.
Bước 5: Rửa nhẹ tiêu bản → hong khô, soi kính.

* Phương pháp nhuộm Gram
Chuẩn bị: Dung dịch tím kết tinh, dung dịch lugol, dung dịch tẩy màu: cồn 95 o;
dung dịch nhuộm bổ sung fucshin.
- Đèn cồn, lam kính, lamen, kính hiển vi, que cấy.
Cách tiến hành
Bước 1: Chuẩn bị vết bôi: dùng que cấy vô trùng lấy một ít vi khuẩn từ thạch (sau
khi cấy 24 giờ) hoà vào một giọt nước cất ở giữa phiến kính, làm khô trong không
khí.
Bước 2: Cố định tế bào: hơ nhanh vết bôi trên ngọn lửa đèn cồn 2-3 lần.
Bước 3: Nhuộm bằng dung dịch tím kết tinh trong 1 phút, rửa nước, thấm khô.
Bước 4: Nhuộm lại bằng dung dịch lugol trong 1 phút, rửa nước, thấm khô => iot
tạo phức với tím kết tinh -> giúp bền màu
Bước 5: Nhỏ dịch tẩy màu (cồn), giữ khoảng 30 giây (cho đến khi vừa thấy mất
màu), rửa nước, thấm khô. => gram – không màu; gram + màu tím.
Bước 6: Nhuộm bổ sung bằng dung dịch fucshin đỏ trong 2-3 phút, rửa nước, để
khô trong không khí.
Bước 7: Soi kính: dùng vật kính dầu 100´.
Kết quả: G + màu tím, Gram – màu đỏ
Giải thích: bản thân PG không bị nhuộm màu, nhưng ngăn cả sự thất thoát của tím
kết tinh. Khi tẩy bằng cồn, G+ do có thành dày nên giữ được màu, G- lớp PG
mỏng nên khi tẩy cồn làm mất màu, màu hồng của G – là màu của thuốc nhuộm bổ
sung
Câu 15. Nêu cơ sở hóa học của phương pháp nhuộm Gram? Ý nghĩa của phương
pháp nhuộm Gram?
Trả lời:
- Phương pháp nhuộm Gram là phương pháp nhuộm kép. Một lần nhuộm bằng
thuốc nhuộm màu tím, một lần bằng thuốc nhuộm màu đỏ.
- Cơ sở hóa học: Do cấu tạo thành TB VK Gram (–) và Gram (+) khác nhau nên
bắt màu thuốc nhuộm khác nhau.

+ VK Gram (-): Có lớp peptidoglucan mỏng, nằm giữa lớp màng sinh chất và
màng ngoài. Màu tím kết tinh dễ dàng bị rửa trôi khỏi tế bào chất và TB có màu
hồng hoặc đỏ của thuốc nhuộm bổ sung.
+ VK Gram (+): có thành TB dày, được tạo thành từ peptidoglucan. Hợp chất này
giữ màu tím kết tinh trong tế bào chất. Việc rửa cồn không loại bỏ được tím kết
tinh, ngăn chặn màu hồng hoặc đỏ.
- Ý nghĩa:
+ sinh học: Phân loại được vi khuẩn dựa trên sự khác biệt về thành phần thành tế bào.
+ thực tiễn: Ứng dụng điều trị. Phần lipit của lớp LPS trong thành của vi khuẩn Glà độc, gây sốt hoặc gây sốc; màng ngoài giúp bảo vệ tế bào khỏi hàng rào bảo vệ
của cơ thể. Vi khuẩn G- có xu hướng kháng lại kháng sinh tốt hơn vi khuẩn G+ do
lớp màng ngoài ngăn cản thuốc vào trong tế bào.
c. Phương pháp nuôi cấy vi sinh vật
Điểm phân biệt
Đặc điểm

Mục đích
Kết quả

Nuôi cấy không liên tục
Môi trường nuôi cấy:
không bổ sung thêm chất
dinh dưỡng không lấy đi
các chất tạo thành.
Nghiên cứu quá trình sinh
trưởng của vi sinh vật.
Xảy ra pha suy vong. Tuy
nhiên, một số tế bào có
thể hình thành bào tử.

Nuôi cấy liên tục
Liên tục bổ sung chất dinh
dưỡng và lấy đi các sản
phẩm tạo thành.
Thu nhận sinh khối, sản
xuất chất kháng sinh…
Không xảy ra pha suy
vong.

Câu 16. Nuôi vi khuẩn E.coli trong môi trường có cơ chất là gluco cho đến khi
đang ở pha log, đem cấy chúng sang các môi trường sau:
- Môi trường 1: có cơ chất là gluco.
- Môi trường 2: có cơ chất là manto.
- Môi trường 3: có cơ chất là gluco và manto.
Các môi trường đều trong hệ thống kín. Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn
E.coli gồm những pha nào trong từng môi trường nói trên? Giải thích.

Trả lời:
- Các môi trường đều trong hệ thống kín, có nghĩa là cơ chất chỉ được cung cấp
một lần và chất thải không được lấy ra.
- Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn trong hệ thống kín gồm 4 pha: pha lag, pha
log, pha cân bằng, pha suy vong.
- Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn tương ứng với các môi trường như sau:
+ Môi trường 1: cơ chất là gluco, đường cong sinh trưởng gồm 3 pha: pha log, pha
cân bằng, pha suy vong. Vì môi trường cũ và mới đều có cơ chất là gluco, mà ở
môi trường cũ vi khuẩn đang ở pha log, nên cấy sang môi trường gluco mới, vi
khuẩn không phải qua giai đoạn thích ứng với cơ chất mới nên không có pha lag.
+ Môi trường 2: Đường cong sinh trưởng gồm đầy đủ cả 4 pha: pha lag, pha log,
pha cân bằng, pha suy vong. Vì manto là cơ chất mới, nên vi khuẩn phải trải qua
giai đoạn thích ứng, tiết ra các enzim phân giải cơ chất mới nên có pha lag.
+ Môi trường 3: Đường cong sinh trưởng gồm 1 pha lag, 2 pha log, 1 pha cân
bằng, 1 pha suy vong. Vì vi khuẩn đang ở pha log trong môi trường gluco ban đầu
được cấy sang môi trường mới có đồng thời hai cơ chất gluco và manto thì vi
khuẩn sẽ sử dụng gluco trước, nó sẽ sinh trưởng theo pha log, khi sử dụng hết
gluco thì chúng phải thích ứng với cơ chất mới nên các pha tiếp theo là pha lag,
pha log, pha cân bằng và pha suy vong.
IV. Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật
1. Dinh dưỡng Cacbon
Vi sinh vật có thể được chia thành các loại khác nhau về kiểu dinh dưỡng.
Các cơ thể hấp thu năng lượng từ ánh sáng được gọi là quang dưỡng và các cơ thể
hấp thu năng lượng từ các hợp chất hóa học được gọi là hóa dưỡng. Các cơ thể chỉ
cần các hợp chất vô cơ như CO2 làm nguồn cacbon được gọi là tự dưỡng. Trái lại
các cơ thể dị dưỡng đòi hỏi ít nhất một chất dinh dưỡng hữu cơ như glucô để hình
thành các hợp chất hữu cơ khác. Kết hợp các khả năng trên về nguồn năng lượng và
nguồn cacbon người ta chia các hình thức dinh dưỡng thành 4 kiểu được tóm tắt ở sơ
đồ dưới đây:
Hóa học

Nguồn năng lượng

Ánh sáng

HÓA DƯỠNG

QUANG DƯỠNG

Nguồn Cacbon

Nguồn Cacbon

Chất hữu cơ
HÓA DỊ DƯỠNG

Nấm, động vật
nguyên sinh,
phần lớn vi
khuẩn không
quang hợp.

CO2
HÓA TỰ DƯỠNG

Chất hữu cơ
QUANG DỊ DƯỠNG

Các vi khuẩn
oxi hóa hidro,
vi khuẩn nitrat
hóa, vi khuẩn
sắt, vi khuẩn
oxi hóa lưu
huỳnh.

CO2
QUANG TỰ DƯỠNG

Vi khuẩn
không chứa
lưu huỳnh
màu lục, màu
tía

Vi khuẩn lam,
tảo đơn bào,
vi khuẩn lưu
huỳnh màu
lục, màu tía.

a. Các con đường trao đổi chất cơ bản ở vi sinh vật tự dưỡng
* Quang tự dưỡng (quang hợp):
Quang hợp là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ
từ các nguyên liệu vô cơ.
Quá trình quang hợp ở vi khuẩn tương tự như ở thực vật, cũng gồm hai pha:
pha sáng (pha quang photphoril hóa) và pha tối (pha cố định CO2).
Ở pha sáng: năng lượng ánh sáng được truyền sang ATP; electron từ nguồn
vô cơ (chất cho e) truyền sang NAD+, khử NAD+ thành NADH. Tuy nhiên vi khuẩn quang hợp
được chia thành hai loại: vi khuẩn quang hợp th ải oxi và vi khu ẩn quang h ợp khỗng th ải oxi. S ự khác
nhau giữa hai loại quang hợp này được thể hiện trong bảng sau:

Tiêu
biệt

chí

phân QUANG TỰ DƯỠNG
Quang hợp thải oxi

Quang hợp không thải oxi

Đại diện

Vi khuẩn lam, tảo lục

Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục,
màu tía

Sắc tô quang hợp

Chlorophin a

Khuẩn diệp lục

Quang hệ II

Có

Không

Chất cho electron H2O

H2S hoặc S

Giải phóng oxi
Sản phẩm
thành

Có

Không

tạo ATP và NADH

ATP

Quang hợp thải oxi ở vi khuẩn lam và tảo lục giống như ở thực vật, phương
trình tổng quát có dạng như sau: CO2 + H2O (ánh sáng)  (CH2O) + O2.
Quang hợp không thải oxi đã được Van Niel chứng minh năm 1931 và đưa ra
phương trình chung: CO2 + 2H2A (ánh sáng)  (CH2O) + H2O + 2A.
Trong đó: H2A là chất cho điện tử, ở vi khuẩn lưu huỳnh là H 2S, do đó khi oxi hóa
H2S sẽ dẫn đến giải phóng S hoặc H2SO4:
CO2 + 2H2S (ánh sáng)  (CH2O) + H2O + 2S
2CO2 + H2S + 2H2O (ánh sáng)  2(CH2O) + H2SO4
Ngoài ra nhóm vi khuẩn này còn có thể dùng S làm chất cho điện tử:
3CO2 + 2S + 5H2O (ánh sáng)  3(CH2O)+ 2H2SO4.
Năng lượng thu được từ quá trình quang photphoril hóa được vi sinh vật tự
dưỡng dùng để cố định CO2 ở pha tiếp theo.
* Hóa tự dưỡng:
Hóa tự dưỡng là quá trình sử dụng năng lượng hóa học từ các chất vô cơ như
H2S, NH3, Fe2+... để tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ là CO2. Kiểu dinh dưỡng này
chỉ có ở một số sinh vật nhân sơ.
Phương trình tổng quát:
A (Chất vô cơ) + O2 -> AO2 + Q
CO2 + RH2 + Q -> chất hữu cơ
Phân biệt các nhóm vi khuẩn hóa tổng hợp

Nhóm
vi Đặc điểm
khuẩn hóa
tự dưỡng
Nhóm
khuẩn

Phương trình tổng quát

vi Oxi hóa H2S tạo ra 2H2S + O2 -> 2H2O + 2S + Q
lấy năng lượng rồi sử

Vai trò

Góp
làm

phần
sạch

năng lượng
từ các hợp
chất chứa
lưu huỳnh

dụng một phần 2S + 2H2O + 3O2 -> 2H2SO4 + Q
nhỏ năng lượng đó
CO2 + 2H2S + Q -> 1/6C6H12O6 + H2O + 2S
để tổng hợp chất
hữu cơ.

môi trường
nước

Nhóm
vi
khuẩn lấy
năng lượng
từ các hợp
chất chứa
nitơ

Vi khuẩn nitrit 2NH3 + 3O2 -> 2HNO2 + 2H2O + Q.
hóa(nitrosomanas:
CO2 + 4H + Q -> 1/6C6H12O6 + H2O
oxi hóa NH3 thành
axit nitrơ để lấy
năng lượng.

Đảm
bảo
chu
trình
tuần hoàn
vật
chất
trong
tự
nhiên.

Nhóm
vi
khuẩn lấy
năng lượng
từ các hợp
chất chứa
sắt

Oxi hóa Fe2+ thành 4FeCO3 + O2 + 6H2O -> 4Fe(OH)3+ 4CO2+ Q.
Fe3+ để lấy năng
CO2 + 4H + Q -> 1/6C6H12O6 + H2O
lượng.

Vi khuẩn nitrat 2HNO2 + O2 -> 2HNO3 + Q.
6 – 7 % hóa (nitrobacter): CO + 4H + Q -> 1/6C H O + H O
2
6 12 6
2
năng lượng oxi hóa HNO2
giải phóng thành HNO3.
được
sử
dụng
để
tổng
hợp
đường.

Nhóm
khuẩn
hidro

Một phần năng
lượng được sử
dụng để tổng hợp
chất hữu cơ.

Tạo
Fe(OH)3
lắng đọng 
mỏ sắt.

vi Oxi hóa H2 và sử dụng một phần năng lượng được sử dụng để tổng hợp chất hữu
cơ.

b. Các con đường trao đổi chất cơ bản ở vi sinh vật dị dưỡng
* Hóa dị dưỡng