งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

Nutrient and Growth of Microorganisms Thanut Amatayakul AIT 101 Microbiology Faculty of Agricultural Product Innovation and Technology Srinakharinwirot.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "Nutrient and Growth of Microorganisms Thanut Amatayakul AIT 101 Microbiology Faculty of Agricultural Product Innovation and Technology Srinakharinwirot."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Nutrient and Growth of Microorganisms Thanut Amatayakul AIT 101 Microbiology Faculty of Agricultural Product Innovation and Technology Srinakharinwirot University

2 Outline Nutrients : Carbon, energy, electron Others nutrients and function Growth factors Nutrients uptake Environmental Effects on Microbial Growth Microbial growth Growth and Growth curve Culture media

3 Nutrients nutrition – กระบวนการซึ่งสารเคมี ( สารอาหาร ) จาก สิ่งแวดล้อมถูกใช้เพื่อกิจกรรมการดำรงชีพของเซลล์ เชื้อจุลินทรีย์ essential nutrients - เป็นสารอาหารที่มีความจำเป็นต่อ การดำรงชีพของเชื้อจุลินทรีย์ Two categories of essential nutrients: –macronutrients – มีความต้องการในปริมาณมาก และมี บทบาทในโครงสร้างและการทำงานของเซลล์ proteins, carbohydrates – micronutrients or trace elements – เซลล์มีความต้องการ น้อย เกี่ยวข้องกับการทำงานของเอ็นไซม์ และโครงสร้าง ของโปรตีน manganese, zinc, nickel

4 Nutrients Inorganic nutrients– อะตอมหรือโมเลกุลที่มีอะตอม ของธาติอื่นๆนอกจากคาร์บอนและไฮโดนเจน –metals and their salts (magnesium sulfate, ferric nitrate, sodium phosphate), gases (oxygen, carbon dioxide) and water Organic nutrients- สารอาหารประกอบขึ้นจากอะตอม ของคาร์บอนและไฮโดรเจน ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็น ผลิตภัณฑ์จากสิ่งมีชีวิต –methane (CH 4 ), carbohydrates, lipids, proteins, and nucleic acids

5 ส่วนประกอ บหลักของ เซลล์ แบคทีเรีย riology.net/nutgro.htm l มีน้ำเป็น ส่วนประกอบหลัก กว่า 70%

6 แหล่งของคาร์บอน พลังงาน และ อิเล็คตรอน carbon AutotrophsCO 2 sole or principal biosynthetic carbon Source HeterotrophsReduced, preformed, organic molecules from other organisms Energy PhototrophsLight ChemotrophOxidation of Organic or inorganic compounds electron LithotrophsReduced inorganic molecules OrganotrophsOrganic molecules

7

8 Nutrients and Function in microbial cell N เป็นส่วนประกอบของ DNA, RNA, ATP โครงสร้างของโปรตีน อาจสร้างขึ้นเองหรือๆ ได้มาในรูป (NO 3 -, NO 2 -, or NH 3 ) เมื่อเข้าไปใน เซลล์จะอยู่ในรูป NH 3 เพื่อการสร้าง amino acids O เป็นส่วนประกอบหลักของโครงสร้างไขมัน โปรตีน คาร์โบไฮเดรต สามารถได้มาจาก inorganic salt หรือ organic H เป็นส่วนประกอบในโครงสร้างสารอินทรีย์ ควบคุม pH สร้าง H bond และเป็นแหล่งของ พลังงานในกระบวนการ oxidation reduction หรือ ขกระบวนการหายใจ

9 Nutrients and Function in microbial cell P เป็นส่วนประกอบของ nucleic acid และ ATP S เป็นส่วนประกอบของโปรตีน สร้างพันธะ disulfide ทำให้เกิดโครงสร้างโปรตีน K มีความจำเป็นในการสร้างโปรตีนและหน้าที่ของ เยื่อหุ้มเซลล์ Na มีความสำคัญกับการถ่ายเทสาร Ca ทำให้ผนังเซลล์และ endospore มีความแข็งแรง Mg เป็นส่วนประกอบของคลอโรฟิล Fe ส่วนประกอบของโปรตีนในกระบวนการหายใจ (co-factor) Zinc, copper, nickel, manganese, etc.

10 Growth Factors: Essential Organic Nutrients สารอินทรีย์ที่ไม่สามารถผลิตขึ้นได้โดย เชื้อจุลินทรีย์เนื่องจากไม่มีกลไกทางด้าน พันธุกรรมหรือกระบวนการเมตาบอลิซึมที่ สามารถใช้ในการสร้างได้ จำเป้นต้องได้รับจากสิ่งแวดล้อม –essential amino acids ( สร้างโปรตีน ), purines and Pyrimidines ( สังเคราะห์สารพันธุกรรม ) vitamins

11

12 Nutrients Uptake Passive transport –does not require energy; substances exist in a gradient and move from areas of higher concentration towards areas of lower concentration – diffusion – osmosis – diffusion of water – facilitated diffusion – requires a carrier Active transport – requires energy and carrier proteins; gradient independent – active transport – group translocation – transported molecule chemically altered – bulk transport – endocytosis, exocytosis, pinocytosis

13 13 Environmental Effects on Microbial Growth  Temperature  pH  Osmotic pressure  Oxygen classes

14 14 Temperature Minimum Temperature: Temperature below which growth ceases, or lowest temperature at which microbes will grow. Optimum Temperature: Temperature at which its growth rate is the fastest. Maximum Temperature: Temperature above which growth ceases, or highest temperature at which microbes will grow.

15 15 Temperature and Microbial Growth Cardinal temperatures – minimum – optimum – maximum Temperature is a major environmental factor controlling microbial growth.

16 16 Classification of Microorganisms by Temperature Requirements

17 17

18 18

19 19 pH and Microbial Growth pH – measure of [H + ] each organism has a pH range and a pH optimum acidophiles – optimum in pH range 1-4 alkalophiles – optimum in pH range lactic acid bacteria – 4-7 Thiobacillus thiooxidans – fungi – 4-6 internal pH regulated by BUFFERS and near neutral adjusted with ion pumps Human blood and tissues has pH

20 20 pH and Microbial Growth The acidity or alkalinity of an environment can greatly affect microbial growth. Most organisms grow best between pH 6 and 8, but some organisms have evolved to grow best at low or high pH. The internal pH of a cell must stay relatively close to neutral even though the external pH is highly acidic or basic. – Acidophiles : organisms that grow best at low pH ( Helicobacter pylori, Thiobacillus thiooxidans ) – Alkaliphiles : organismsa that grow best at high pH ( Vibrio cholera) – Most of pathogenic bacteria are neutrophiles

21 21

22 22 Osmotic Effects on Microbial Growth Osmotic pressure depends on the surrounding solute concentration and water availability Water availability is generally expressed in physical terms such as water activity (a w ) Water activity is the ratio of the vapor pressure of the air in equilibrium with a substance or solution to the vapor pressure of pure water ( aw 1.00). a w = P solu P water

23 23 Environmental factors and growth 1. Osmotic Effect and water activity organisms which thrive in high solute – osmophiles organisms which tolerate high solute – osmotolerant organisms which thrive in high salt – halophiles organisms which tolerate high salt – halotolerant organisms which thrive in high pressure – barophiles organisms which tolerate high pressure – barotolerant

24 24

25 25 Halophiles and Related Organisms In nature, osmotic effects are of interest mainly in habitats with high salt environments that have reduced water availability Halophiles : have evolved to grow best at reduced water potential, and some (extreme halophiles e.g. Halobacterium, Dunaliella ) even require high levels of salts for growth. Halotolerant : can tolerate some reduction in the water activity of their environment but generally grow best in the absence of the added solute Xerophiles : are able to grow in very dry environments

26 26

27 27 Classification of organisms based on O 2 utilization Utilization of O 2 during metabolism yields toxic by-products including O 2 -, singlet oxygen ( 1 O 2 ) and/or H 2 O 2. Toxic O 2 products can be converted to harmless substances if the organism has catalase (or peroxidase) and superoxide dismutase (SOD) SOD converts O 2 - into H 2 O 2 and O 2 Catalase breaks down H 2 O 2 into H 2 O and O 2 Any organism that can live in or requires O 2 has SOD and catalase (peroxidase)

28 28 Classification of organisms based on O 2 utilization Obligate (strict) aerobes require O 2 in order to grow Obligate (strict) anaerobes cannot survive in O 2 Facultative anaerobes grow better in O 2 Aerotolerant organisms don’t care about O 2 Microaerophiles require low levels of O 2

29 29 Oxygen and Microbial Growth Aerobes : – Obligate : require oxygen to grow – Facultative : can live with or without oxygen but grow better with oxygen – Microaerphiles : require reduced level of oxygen Anaerobes : – Aerotolerant anaerobes : can tolerate oxygen but grow better without oxygen. – Obligate : do not require oxygen. Obligate anaerobes are killed by oxygen

30 30

31 31 Test for Oxygen Requirements of Microorganisms Thioglycolate broth : contains a reducing agent and provides aerobic and anaerobic conditions a)Aerobic b)Anaerobic c)Facultative d)Microaerophil e)Aerotolerant

32 32

33 33 Toxic Forms of Oxygen and Detoxifying EnzymesHydrogenperoxide Superoxide

34 34 Environmental factors and growth 4. Oxygen anaerobes lack superoxide dismutase and/or catalase anaerobes need high -, something to remove O 2 chemical: thioglycollate; pyrogallol + NaOH H 2 generator + catalyst physical: removal/replacement

35 35 Special Culture Techniques Candle Jar Candle Jar

36 36 Special Culture Techniques Gas Pack Jar Is Used for Anaerobic Growth

37 37 The Study of Microbial Growth Microbial growth occurs at two levels: growth at a cellular level with increase in size, and increase in population Division of bacterial cells occurs mainly through binary fission (transverse) – parent cell enlarges, duplicates its chromosome, and forms a central transverse septum dividing the cell into two daughter cells

38 Bacterial growth

39 Cell devision

40

41

42

43 43

44 44 The Population Growth Curve In laboratory studies, populations typically display a predictable pattern over time – growth curve. Stages in the normal growth curve: 1.Lag phase – “flat” period of adjustment, enlargement; little growth 2.Exponential growth phase – a period of maximum growth will continue as long as cells have adequate nutrients and a favorable environment 3.Stationary phase – rate of cell growth equals rate of cell death caused by depleted nutrients and O 2, excretion of organic acids and pollutants 4.Death phase – as limiting factors intensify, cells die exponentially in their own wastes

45

46

47 Culture Media

48 48 Culture Media: Composition Culture media supply the nutritional needs of microorganisms ( C,N, Phosphorus, trace elements, etc) – defined medium : precise amounts of highly purified chemicals – complex medium (or undefined) : highly nutritious substances. In clinical microbiology, – Selective : contains compounds that selectively inhibit – Differential: contains indicator – terms that describe media used for the isolation of particular species or for comparative studies of microorganisms.

49 49 Chemical Composition of Culture Media 1.Synthetic Media Chemically defined Contain pure organic and inorganic compounds Exact formula (little variation) 2.Complex or Non-synthetic Media Contains at least one ingredient that is not chemically definable (extracts from plants and animals) No exact formula / tend to be general and grow a wide variety of organisms

50

51

52 52 Selective Media Contains one or more agents that inhibit the growth of a certain microbe and thereby encourages, or selects, a specific microbe. Example: Mannitol Salt Agar [MSA] encourages the growth of S. aureus. MSA contain 7.5% NaCl which inhibit the growth of other Gram +ve bacteria

53 53 Growth of Staphylococcus aureus on Mannitol Salt Agar results in a color change in the media from pink to yellow.

54 54 Differential Media Differential shows up as visible changes or variations in colony size or color, in media color changes, or in the formation of gas bubbles and precipitates. Example: Spirit Blue Agar to detect the digestion of fats by lipase enzyme. Positive digestion (hydrolysis) is indicated by the dark blue color that develops in the colonies. Blood agar for hemolysis (α,β,and γ hemolysis), EMB, MacConkey Agar, …etc.

55 55

56 56 Enrichment Media Is used to encourage the growth of a particular microorganism in a mixed culture. Ex. Manitol Salt Agar for S. aureus Blood agar, chocolate agar, Slenite F broth

57 Example of Microbial Culture collection

58 the roles played by microbial culture collections: (i) to collect,maintain and dispatch microbial cultures, (ii) to collect culture data and make them accessible to the microbiological research community via printed or online catalogues., (iii) to act as safely deposits of microorganisms with restricted distribution, (iv) to provide identification services, (v) to serve as repositories for valuable cultures., (vi) to organize training courses and workshops (vii) to carry out research related mainly to taxonomy and microbiological preservation, (viii) to provide general advice in the field of microbiology

59 TNCC ศูนย์เก็บรักษาจุลินทรีย์แห่งประเทศไทย (TNCC) จัดตั้งขึ้นในปลายปี 2543 หลังจากที่ได้มีการ เตรียมการมาเป็นเวลา 5 ปี มีการดำเนินงานใน ระยะแรกโดยความร่วมมือของหน่วยงานหลัก 4 แห่งที่มีศักยภาพในด้านการเก็บรักษาจุลินทรีย์, มี ความพร้อมในด้านห้องปฏิบัติการ และบุคคลากรที่ มีความเชี่ยวชาญในการเก็บเชื้อจุลินทรีย์ รวมทั้งยัง มีความพร้อมในการที่จะรองรับกิจกรรมทางด้านการ เก็บรักษาจุลินทรีย์ของประเทศ หน่วยงานดังกล่าว นี้ได้แก่ – หน่วยเก็บรักษาจุลินทรีย์เฉพาะทาง ของศูนย์พันธุ วิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (BCC), – หน่วยเก็บรักษาจุลินทรีย์ทางการแพทย์ กรมวิทยาศาสตร์การแพทย์ (DMST), – หน่วยเก็บรักษาจุลินทรีย์ทางการเกษตร กรมวิชาการ เกษตร (DOA) และ – ศูนย์จุลินทรีย์ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แห่งประเทศไทย (TISTR)


ดาวน์โหลด ppt Nutrient and Growth of Microorganisms Thanut Amatayakul AIT 101 Microbiology Faculty of Agricultural Product Innovation and Technology Srinakharinwirot.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google