Vi sinh vật ( phần 9 )
Vai trò của vi sinh vật trong đời sống và sản xuất
1. Vi khuẩn có ích và vi khuẩn gây hại
Vi khuẩn có thể có ích hoặc có hại cho môi trường và động vật, kể cả con
người. Vai trò của vi khuẩn trong gây bệnh và truyền bệnh rất quan trọng.
Một số là tác nhân gây bệnh (pathogen) gây ra các bệnh như: uốn ván, sốt
thương hàn, giang mai, tả, bệnh lây qua thực phẩm và lao. Nhiễm khuẩn
huyết, là hội chứng nhiễm khuẩn toàn cơ thể gây sốc và giãn mạch, hay
bộ phận gây ra bởi các vi khuẩn như streptococcus, staphylococcus hay
nhiều loài Gram âm khác.
Một số nhiễm khuẩn có thể lan rộng ra khắp cơ thể và trở thành toàn thân.
Ở thực vật, vi khuẩn gây đốm lá, cháy lá và héo cây. Các hình thức lây
nhiễm gồm qua tiếp xúc, không khí, thực phẩm, nước và côn trùng. Vật
chủ (host) bị nhiễm khuẩn có thể trị bằng thuốc kháng sinh, được chia
làm hai nhóm là diệt khuẩn (bacteriocide) và kìm khuẩn (bacteriostasis),
với liều lượng mà khi phân tán vào dịch cơ thể có thể tiêu diệt hoặc kìm
hãm sự phát triển của vi khuẩn.
Trong đất, các vi sinh vật sống trong nốt rễ (rhizosphere) biến nitơ thành
ammoniac bằng các enzyme của chính mình. Một số khác lại dùng phân
tử khí nitơ làm nguồn đạm cho mình, chuyển nitơ thành các hợp chất của
nitơ; quá trình này gọi là quá trình cố định đạm. Nhiều vi khuẩn được tìm
thấy sống cộng sinh trong cơ thể người hay các sinh vật khác. Ví dụ như
sự hiện diện của các vi khuẩn cộng sinh trong ruột già giúp ngăn cản sự
phát triển của các vi sinh vật có hại.
Vi khuẩn có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ một cách đáng kinh
ngạc. Một số nhóm vi sinh "chuyên hóa" đóng một vai trò rất quan trọng
trong việc hình thành các khoáng chất từ một số nhóm hợp chất hữu cơ.
Ví dụ, sự phân giải cellulose, một trong những thành phần chiếm đa số
trong mô thực vật, được thực hiện chủ yếu bởi các vi khuẩn hiếu khí
thuộc chi Cytophaga. Khả năng này cũng được con người ứng dụng trong
công nghiệp và trong cải thiện sinh học (bioremediation). Các vi khuẩn

Ngăn ngừa dịch
bệnh
Các bệnh côn trùng có thể giúp phòng trừ
các dịch
bệnh phá hoại mùa màng.
Cố định nitơ
Một vài vi khuẩn biến đổi nitơ bầu khí
quyển thành

ra một dạng mà thực vật có thể dễ dàng
sử dụng.
Sự sống sót của
các loài nhai lại
Các vi sinh vật tiêu hoá cellulose trong
ruột trâu bò, cừu cho phép động vật sử
dụng thức ăn mà nó
không thể tiêu hoá bằng cách khác.
Các chuỗi thức
ăn thuỷ sinh
Các vi sinh vật quang hợp ở nước cung
cấp năng lượng và dinh dưỡng để tự
chúng duy trì và nuôi

sống các tất cả các sinh vật tiêu thụ thuỷ
sinh.
Các chuỗi thức
ăn trong đất
Sự phân huỷ của VSV cung cấp các chất
dinh dưỡng cho các sinh vật quang hợp
mà nó hỗ trợ các chuỗi

X
ử lý rác thải sinh
học
Các VSV được dùng để làm sạch các cặn
bã dầu và

phân huỷ các độc tố và các phế liệu
công nghiệp.
Công nghệ sinh
học
Cho phép các nhà khoa học tạo ra các nòi
VSV mới

có các đặc tính độc đáo có thể dùng
trong sản xuất insulin hoặc các chế
phẩm y-sinh học khác
Sản xuất thực
phẩm
Yaourt, phomat và nhiều thức ăn khác
được 'rippen'
bằng sự lên men vi sinh vật.
SX hoá chất
c/nghiệp
Cồn, các amino acid, vitamin, các enzyme
hữu ích
Protein đơn bào
Bổ sung thực phẩm hứa hẹn cứu đói khắp
toàn cầu.

Các VSVsinh trưởng trên các hợp chất

này cung cấp khoảng 10% lượng đồng
được khai thác.
Xử lý nước thải
Hoạt động VSV giúp làm sạch nước thải
và giết các

sinh vật gây bệnh trước khi đưa trả lại
môi trường.
Các nguồn năng
lượng
Khí methane tự nhiên và ethanol là hai
sản phẩm chất

đốt của các VSV sinh trưởng bằng cách
biến đổi sinh học biến các phế thải
thành nhiên liệu.
*Các mô hình cho nghiên cứu cơ bản
Khám phá Các đóng góp của vi sinh vật
DNA là vật chất
di truyền
Các vi khuẩn và virus đã cung cấp công
cụ cho các thí nghiệm chứng minh vật
chất di truyền là DNA.
Cơ chế biểu hiện
gene
Các vi khuẩn và virus đã được dùng để
tìm hiểu cách

thức thông tin mã hoá trong các gene
tạo ra các protein đặc thù mà từ đó hình

Các enzyme vi khuẩn cung cấp cơ chế mà
các nhà khoa học lợi dụng để chuyển
các gene từ sinh vật

này sang sinh vật khác, qua đó mở ra
cánh cửa cho kỹ thuật di truyền và các
đại lộ mới cho nghiên cứu di truyền cơ
bản.
Đặc điểm của vi khuẩn
1
. Đặc điểm sinh sản
Vi khuẩn sinh sản bằng cách chia đôi (binary fission) hay trực phân
(amitosis). Mặc dù không có hình thức sinh sản hữu tính (chỉ là sinh sản
cận hữu tính, parasexual reproduction), các biến đổi di truyền vẫn xảy ra
trong từng tế bào vi khuẩn thông qua các hoạt động tái tổ hợp di truyền.
Có ba kiểu tái tổ hợp di truyền đã được phát hiện ở vi khuẩn:

+ Biến nạp (transformation): chuyển DNA trần từ một tế bào vi khuẩn
sang tế bào khác thông qua môi trường lỏng bên ngoài, hiện tượng này
gồm cả vi khuẩn chết.
+ Tải nạp (transduction): chuyển DNA vi khuẩn từ tế bào sang tế bào
khác thông qua thể thực khuẩn (bacteriophage).
+ Giao nạp hay tiếp hợp (conjugation): chuyển DNA từ vi khuẩn này
sang vi khuẩn khác thông qua ống tiếp hợp hay lông giới tính (pilus).
Sau khi nhận được DNA từ một trong những kiểu trao đổi thông tin di
truyền nói trên, vi khuẩn sẽ tiến hành phân chia và truyền bộ gene tái tổ
hợp cho thế hệ sau.
2. Các quá trình trao đổi chất
Có rất nhiều kiểu trao đổi chất khác nhau ở vi khuẩn. Vi khuẩn dị dưỡng
(heterotroph) phải dựa vào nguồn carbon hữu cơ bên ngoài, trong khi các

không sử dụng oxy nhưng vẫn có thể mọc khi có ôxy - vi khuẩn chịu oxy
(aerotolerant). Những vi khuẩn có thể mọc tốt trong môi trường khắc
nghiệt đối với con người được gọi là extremophile. Một số vi khuẩn sống
trong suối nước nóng - vi khuẩn chịu nhiệt (thermophile); một số khác
sống trong hồ nước rất mặn - vi khuẩn chịu mặn (halophile); trong khi đó
có loài lại sống trong môi trường acid hay kiềm - vi khuẩn chịu axit
(acidophile) hay vi khuẩn chịu kiềm (alkaliphile) và còn một số sống dưới
lớp băng hà trong dãy núi Alpes - vi khuẩn chịu hàn (psychrophile).
3. Di động
Vi khuẩn di động nhờ vào tiên mao (flagellum), trượt (bacterial gliding)
hay thay đổi sức nổi (buoyancy). Nhóm xoắn khuẩn (spirochaete) có các
cấu trúc tương tự tiên mao gọi là sợi trục (axial filament). Chúng có một
thể xoắn ốc đặc biệt quay tròn khi di chuyển.
Tiên mao của vi khuẩn được sắp xếp theo nhiều cách. Vi khuẩn có thể có
một tiên mao ở mỗi cực của tế bào, hay có thể có một nhóm nhiều tiên
mao ở một đầu. Nhiều vi khuẩn (như E. coli) có hai kiểu di động khác
nhau: di động tiến tới (bơi) và quay vòng.
Vi khuẩn di động khi bị thu hút hay đẩy ra bởi một số tác nhân kích thích,
hoạt động này được gọi là tính hướng động (taxes), chẳng hạn như: hóa
hướng động (chemotaxis), quang hướng động (phototaxis), cơ hướng
động (mechanotaxis) và từ hướng động (magnetotaxis).
4. Các nhóm phân loại và đặc điểm nhận biết
Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau . Đa số có hình que, hình cầu,
hay hình xoắn; các vi khuẩn có hình dạng như vậy được gọi theo thứ tự là
trực khuẩn (bacillus), cầu khuẩn (coccus), và xoắn khuẩn (spirillum). Một
nhóm khác nữa là phẩy khuẩn (vibrio) có hình dấu phẩy. Hình dạng
không còn được coi là một tiêu chuẩn định danh vi khuẩn, tuy nhiên có
rất nhiều chi được đặt tên theo hình dạng (ví dụ như Bacillus,
Streptococcus, Staphylococcus) và nó là một điểm quan trọng để nhận
dạng các chi này.