Những yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật

Trong môi trường tự nhiên thì vi sinh vật phát triển theo từng môi trường nhất định, nhưng nếu bạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm thì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh trưởng của vi sinh vật.

Yếu tố môi trường

Nhiệt độ

Hầu hết các vi sinh vật phát triển tốt ở nhiệt độ bình thường. Tuy nhiên, một số vi khuẩn phát triển ở nhiệt độ khắc nghiệt hơn mà tại đó ít sinh vật bậc cao hơn có thể sống sót. Tùy thuộc vào phạm vi nhiệt độ ưa thích của chúng, vi khuẩn được chia thành ba nhóm:

• Psychrophiles (vi sinh vật yêu lạnh) tìm thấy chủ yếu ở độ sâu của đại dương, trong băng và tuyết và ở vùng bắc cực, có nhiệt độ tăng trưởng tối ưu giữa 0 ° C và 15 ° C và nhiệt độ tăng trưởng tối đa không quá 20 ° C.
• Mesophiles (vi khuẩn có nhiệt độ vừa phải) được tìm thấy trong nước, đất và trong các sinh vật bậc cao, là loại vi khuẩn phổ biến nhất được nghiên cứu. Nhiệt độ tăng trưởng tối ưu của chúng dao động trong khoảng từ 25 ° C đến 40 ° C. Nhiệt độ tối ưu cho nhiều vi khuẩn gây bệnh là 37 ° C, do đó các mesophiles là loại vi khuẩn gây bệnh phổ biến của chúng ta.
• Các chất kích thích nhiệt (các vi khuẩn ưa nhiệt) có khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ cao với độ tối ưu trên 60 ° C. Một số sinh vật phát triển ở nhiệt độ gần điểm sôi của nước và thậm chí trên 100 ° C khi chịu áp lực. Hầu hết các thermophile không thể phát triển dưới 45 °C

Áp suất thẩm thấu

Vi khuẩn chứa khoảng 80-90% nước và nếu được đặt trong dung dịch có nồng độ chất tan cao hơn sẽ mất nước gây co rút tế bào (co thắt). Tuy nhiên, một số vi khuẩn đã thích nghi rất tốt với nồng độ muối cao mà chúng thực sự cần chúng để tăng trưởng. Những vi khuẩn này được gọi là halophiles à được tìm thấy trong salterns hoặc trong  vùng biển khắc nghiệt như biển Chết.

Yếu tố hóa học tác động đến vi sinh vật

Nồng độ pH

Hầu hết vi khuẩn phát triển tốt nhất trong môi trường có dải pH trung lập giữa pH 6,5 và 7,5. Những loài vi sinh vật phát triển ở mức độ ph được phân loại là acidophiles (acid-loving) hoặc alkalinophiles (base-loving). Acidophile phát triển ở pH giá trị dưới 4 với một số vi khuẩn vẫn hoạt động ở độ pH 1.

Vi khuẩn Alkalinophilic thích giá trị pH 9-10 và hầu hết không thể phát triển trong các giải pháp với độ pH ở hoặc dưới trung tính.

Thông thường trong quá trình phát triển của vi khuẩn, các axit hữu cơ được giải phóng vào môi trường, làm giảm độ pH của nó và do đó gây trở ngại hoặc ức chế hoàn toàn sự phát triển hơn nữa. Mặc dù các thành phần phổ biến như pepton và axit amin có hiệu ứng đệm nhỏ.

Muối phosphate là các chất phổ biến nhất được sử dụng bởi vì chúng giúp tăng  phạm vi tăng trưởng của hầu hết các vi khuẩn, không độc và cung cấp một nguồn phốtpho, một yếu tố dinh dưỡng thiết yếu. Tuy nhiên, nồng độ phosphate cao có nhược điểm là nó có thể dẫn đến hạn chế dinh dưỡng nghiêm trọng do sự kết tủa của các phốt phát kim loại không hòa tan (như sắt) trong môi trường.

Oxy

Các vi sinh vật sử dụng oxy cho các mục đích tiết kiệm năng lượng được gọi là aerobes, nếu chúng cần oxi cho sự trao đổi chất của chúng, chúng được gọi là aerobes bắt buộc. Các dòng aerobes có khuynh hướng bị bất lợi vì ôxy kém hòa tan trong nước.

Thông thường, vi khuẩn hiếu khí vẫn giữ được khả năng phát triển không có oxy, chúng được gọi là anaerobes facultative. Những vi khuẩn không thể sử dụng oxy và trong thực tế có thể bị tổn hại bởi nó được gọi là kỵ khí bắt buộc.

Các nhóm khác bao gồm: các vi khuẩn có khả năng chịu đựng chỉ có một dải nồng độ oxy hẹp thường thấp hơn nồng độ khí quyển và do đó thường khó trồng trong phòng thí nghiệm, và vi khuẩn aerotolerant phát triển trong sự hiện diện của oxy nhưng không yêu cầu nó.

Cac-bon đi-ô-xít

Trong các chất chuyển hóa tự dưỡng, vi khuẩn khai thác các nguồn năng lượng khác nhau và giảm năng lượng, chúng sử dụng để giảm CO2 thành các hợp chất hữu cơ.

Sodium hydrogencarbonate thường được thêm vào môi trường nuôi cấy nếu CO2 tự dưỡng các vi sinh vật cố định sẽ được trồng, và ủ được thực hiện trong bầu khí quyển chứa carbon dioxide trong các mạch kín hoặc khí giàu carbon dioxide được lưu thông qua bình.

Trong khi một số chemoautotrophs hiếu khí, sử dụng oxy làm chất nhận điện tử cuối cùng và lấy năng lượng từ sự hô hấp của các electron vô cơ khác nhau, các vi sinh vật khác tham gia hô hấp kỵ khí, sử dụng một thiết bị chấp nhận điện tử vô cơ khác với oxy.

Các vi sinh vật dị dưỡng cũng cần carbon dioxide. Nhiều vi khuẩn sống trong máu, mô hoặc đường ruột được thích nghi với hàm lượng carbon dioxide cao hơn so với không khí bình thường.

Do đó, những vi khuẩn này được ủ trong  không khí chứa 10% carbon dioxide. Vi khuẩn phototrophic là bắt buộc các anaerobes và sử dụng năng lượng từ ánh sáng cho một loạt các phản ứng chuyển đổi carbon dioxide thành triosephosphate và các thành phần tế bào khác.

Mặc dù carbon dioxide được tái chế hơn là đồng hóa, gần như tất cả các tế bào đang phát triển đều có yêu cầu tuyệt đối đối với một pCO đầy đủ . Do đó, điều quan trọng cần lưu ý là việc loại bỏ carbon dioxide, ví dụ như hấp thu KOH, ức chế sự phát triển của gần như tất cả các vi khuẩn.

Nước

Ngược lại với các sinh vật cao hơn, sự trao đổi chất của microorgansims phụ thuộc vào sự hiện diện của nước lỏng. Các yêu cầu của vi sinh vật đối với nước có sẵn khác nhau rất nhiều. Để so sánh hàm lượng nước có sẵn của chất rắn và dung dịch, hoạt độ nước hoặc độ ẩm tương đối là các thông số hữu ích.

Đó là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến việc nuôi cấy vi sinh vật.