20
Chương 2
Cấu trúc và chức năng của tế bào vi sinh vật
I. Sinh vật nhân sơ
1. Các phương pháp và kỹ thuật nghiên cứu
1.1. Phương pháp quan sát tế bào
Nhờ kính hiển vi quang học (kính hiển vi thường) với độ phóng đại
1500 - 2000 lần, đặc biệt nhờ kính hiển vi điện tử thường (TEM) và kính
hiển vi điện tử quét (SEM) mà khoa học có thể thấy được tế bào, cấu trúc
siêu hiển vi của vi khuẩn với đường kính khoảng 1μm.
- Quan sát vi sinh vật trên tiêu bản sống: vi sinh vật ở giữa lam và
lamella, nhuộm mực nho để thấy rõ màng nhầy (capsule), đây là phương
pháp hay dùng cho những vi sinh vật nuôi cấy trên môi trường lỏng với
kính hiển vi thường, quan sát được khả năng vận động của chúng.
Bảng 2.1: Một số phương pháp nhuộm màu và nguyên tắc sử dụng
Phươg pháp nhuộm màu Nguyên tắc sử dụng
+Nhuộm đơn (xanh
methylene, carbolfuchsin,
tinh thể tím, safranin…)
Dung dịch rượu hoặc nước của các kiềm, dùng để
quan sát hình dạng vi sinh vật, cách sắp xếp tế bào
Với các phản ứng khác nhau với thuộc nhuộm có thể
phân biệt được chúng
Chia các vi khuẩn thành 2 nhóm lớn: Gram dương giữ
màu tinh thể tím, Gram âm mất màu khi tẩy do đó sẽ
nhuộm màu phụ hồng safranin
+Nhuộm phân ly

- Gram


làm phồng tiên mao rồi sau đó nhuộm bằng
carbolfuchsin 21
- Quan sát vi sinh vật trên tiêu bản cố định và nhuộm màu: Phương
pháp nhuộm Gram và Ziehl - Nielsen cho phép nhận biết 2 nhóm vi khuẩn
Gram dương va Gram âm, hình dạng của bào tử, các vật thể ẩn nhập như
hạt dự trữ polyphosphate (hạt dị nhiễm sắc, hạt volutin), các giọt mỡ,
glycogen… Những tiêu bản cố định này được quan sát ở bội giác lớn X 90
hoặc X 100 (bội giác dùng dầu, vật kính có vòng đen). Tham gia vào cơ
chế nhuộm màu có cấu trúc của thành tế bào và bản chất các hợp chất của
sinh chất khác nhau ở hai loại vi khuẩn. Để quan sát những cấu trúc siêu
hiển vi người ta dùng kính hiển vi điện tử TEM và SEM, có thể thấy được
những cấu tạo rất nhỏ với độ lớn vài nanometre. Những vi khuẩn Gram
+

có mối liên hệ chủng loại phát sinh gần gũi nhau, ở đây người ta chia
thành hai nhóm phụ: nhóm có hàm lượng (G + X)% cao hơn 50% như các
Actinomycetales, Corynebacterium, Cellulomonas… và nhóm có (G +
X)% thấp hơn 50% như Clostridium, Bacillus, Staphylococcus,… Những
vi khuẩn Gram
-
có mối quan hệ chủng loại phát sinh cách xa nhau và ở
đây người ta phân ra rất nhiều nhóm phụ.
Bảng 2.2: Một số tính chất khác biệt giữa vi khuẩn Gram dương và
Gram âm
Tính chất Gram dương Gram âm
Phản ứng với hóa chất
nhuộm Gram

Mẫn cảm với lysozyme rất mẫn cảm, dễ bị tan
với enzyme này
ít mẫn cảm (cần phải
xử lý để phá lớp màng
ngoài của
peptidoglucan)
Mẫn cảm với Penicillin và
sulfonamide
cao thấp 22
Mẫn cảm với
Streptomycine,
Chloramphenicol,
Tetracycline
thấp cao
Kết hợp với thuốc nhuộm
kiềm
cao, chặt chẽ thấp, lỏng lẻo
Mẫn cảm với các chất tẩy
anionic
cao thấp
Chống chịu với muối Natri cao thấp
Chống chịu với khô hạn cao thấp
1.2. Phương pháp tách ly các thành phần của tế bào
Khi cần nghiên cứu các thành phần riêng biệt của tế bào, người ta
phải tách ly các thành phần này nhờ siêu âm, enzyme làm tan thành, các
kháng sinh tác động vào thành, dùng áp suất thẩm thấu gây co nguyên
sinh, dùng sức ép cơ học, dùng siêu li tâm hoặc li tâm trong đường

giống Haloarcula, một loại "vi khuẩn" ưa mặn thuộc vi sinh vật cổ.

24
3. Sơ đồ cấu tạo tế bào vi khuẩn
Nhờ kính hiển vi điện tử khoa học đã biết rất rõ các tổ chức dưới
mức tế bào của vi khuẩn như lớp màng nhầy, thành tế bào, màng sinh chất,
chất nguyên sinh và các thành phần quan trọng khác. Hình 2.2: Mô hình và sơ đồ cấu trúc tế bào vi khuẩn
1. Thành tế bào, 2. Màng sinh chất, 3. Thể nhân, 4. Mexosome, 5.
Chất dự trữ, 6. Sinh chất, 7. Bào tử, 8. Tiên mao, 9. Khuẩn mao, 10.
Khuẩn mao giới tính, 11. Bao nhầy, 12. Tầng dịch nhầy, 13. Ribosome,
14. Thể ẩn nhập, 15. Plasmid.
3.1. Màng nhầy (capsule)
Nhiều vi khuẩn được bao bọc bên ngoài bàng một lớp màng nhầy có
bản chất hóa học là polysaccharide của một loại gốc đường
(homopolysaccharide) hoặc của nhiều gốc đường khác nhau
(heteropolysaccharide), ở một số vi khuẩn trong vỏ này còn chứa một ít
lipoprotein. Khi làm khô, người ta xác định được 90 - 98% trọng lượng
của màng nhầy là nước.
Màng nhầy có tác dụng hạn chế khả năng thực bào, do đó tăng
cường độc lực đối với vi khuẩn gây bệnh, do cấu trúc hóa học của màng
nhầy là polysaccharide và ít lipoprotein nên có liên quan đến tính kháng
nguyên của vi khuẩn gây bệnh. Mặt khác, khi môi trường nghèo chất dinh
dưỡng màng nhầy có thể cung cấp một phần các chất sống cho tế bào,
trong trường hợp đó màng nhầy teo đi. Một khuẩn lạc gồm các vi khuẩn

qua màng có lỗ nhỏ hơn đường kính tế bào, hoặc đưa tế bào vào môi
trường ưu trương để gây co nguyên sinh… rồi sau đó qua siêu ly tâm,
người ta có thể thu được lớp thành tế bào khá tinh khiết. Thành tế bào của
các vi sinh vật cổ rất khác biệt với thành tế bào của vi khuẩn và hoàn toàn
khác với cơ thể nhân chuẩn.
Đối với vi khuẩn, thành tế bào chiếm khoảng 20 - 30% trọng lượng
khô của tế bào, đặc biệt ở Corynebacterium diphteria thành tế bào chiếm
tới 76 - 78% trọng lượng khô của tế bào. Thành tế bào vi khuẩn Gram
dương dày 150 - 800A
0
Còn ở vi khuẩn Gram âm lớp thành murein mỏng
hơn: từ 50 - 180A
0
.
Hợp chất cơ bản của thành tế bào vi khuẩn là hai chất dị cao phân tử
(heteropolyme): glucopeptid và acid teichoid. Glucopeptid (hay còn gọi là
peptidoglucan, mucopeptid, murein) là khung rắn chắc giữ vững hình dạng
vi khuẩn, khi thủy phân glucopeptid ta sẽ đựoc 2 hợp chất với số phân tử 26
Gram như nhau là: N-acetyl glucosamin và acid N- acetyl muramic, chúng
liên kết với nhau qua liên kết 1,4 ß glucozid.
Enzyme lysozim cắt liên kết glucozid giữa C
1
còn lại của acid N-
acetyl muramic và C
4
còn lại của N-acetyl glucosamin (liên kết ß – 1,4).
Các gốc N- acetyl muramic liên kết với nhau qua dây nối peptid, tạo ra

Màng sinh chất của vi khuẩn và các vi sinh vật cổ có thể thấy được
nhờ co nguyên sinh, lớp màng này dưới kính hiển vi đối pha là lớp có độ
dày khoảng 7,5nm, nằm ngay dưới lớp thành hoặc các lớp màng ngoài, nó
bao bọc toàn bộ khối chất nguyên sinh. Khoa học gọi nó là màng cơ sở vì
có cấu tạo giống hầu hết các màng trong tế bào như màng nhân, màng ty
thể, lục lạp, màng lưới nội chất, màng bào tương…
Phân tích hóa sinh cho thấy màng sinh chất gồm 3 loại phân tử: lipid
(chủ yếu ở dạng phospholipid - chiếm khoảng 30 - 40%), protein (gồm rất
nhiều hệ enzyme, trong đó có các hệ permease, thành phần protein này có
thể chiếm tới 60 - 70%) và một ít hợp chất glucid.Các phospholipid có thể
là phosphatidiglycerol và/hoặc là phosphatidylethanolamin. Các
phospholipid dưới kính hiển vi điện tử gồm 2 lớp nằm ở giữa, trong suốt
trong khi các lớp protein bên ngoài có màu đậm tối.
Các phân tử phospholipid có đầu ưa nước (hydrophyle) gồm có
choline - phosphate và glycerol còn đuôi kỵ nước (hydrophone) là các
phân tử acid béo.
Do cấu trúc các phân tử phospholipid như trên nên chúng phải sắp
xếp các đuôi kỵ nước với nhau và đầu ưa nước quay ra phía ngoài và phía
trong sinh chất, chính cách sắp xếp này có lợi nhất cho chức năng vận
chuyển các chất (đưa các dòng proton nhờ các enzyme), chức năng hô
hấp…
Chức năng chủ yếu của màng sinh chất là tấm bình phong ngăn trở
dòng các chất ra cũng như cho đi qua các hợp chất từ phía ngoài vào. Nó
đảm bảo tế bào hấp thụ được các chất dinh dưỡng, các nguyên tố có lợi
cho quá trình trao đổi chất. Nó lựa chọn cho đi qua cả các phân tử chất
hữu cơ loại nhỏ đồng thời ngăn cản các hợp chất phân tử lớn. Đối với các
phân tử bé kị nước như O
2
, N
2

làm chức năng tương tự như màng trong của ty thể.
3.4. Sinh chất và Ribosome
Sinh chất của cơ thể nhân sơ gồm có 80 - 90% là nước, nước có thể
ở trạng thái tự do (chiếm phần lớn) làm nhiệm vụ hòa tan các chất và tạo
nên dung dịch keo với các chất cao phân tử. Nước ở trạng thái kết hợp
(chiếm phần nhỏ) thường liên kết trong các vi cấu trúc như protein, lipid
và hydratcarbon. Phần còn lại của sinh chất là lipoproteid (chiếm 10 -
20%). Hệ keo của sinh chất bao gồm 2 pha: pha thứ nhất là dung dịch
muối khoáng và các hợp chất hòa tan có bản chất là lipoproteid, pha thứ 2
là pha huyền phù gồm các hạt nucleoprotein, lipid và nhiều loại hạt có
kích thước rất khác nhau.
Khi còn non, đang sinh trưởng, chất nguyên sinh có cấu tạo đồng
nhất và bắt màu giống nhau. Khi trưởng thành, trong chất nguyên sinh
xuất hiện các vật thể ẩn nhập, không bào khí làm cho sinh chất có dạng
huyền phù lổn nhổn, bắt màu không đồng đều và có tính chiết quang khác
nhau. Sinh chất của vi khuẩn có pH bình thường là 7 - 7,2. Để nghiên cứu
sinh chất, người ta dùng siêu li tâm cao tốc để tách chất nguyên sinh và
các cấu trúc siêu hiển vi riêng ra.
* RNA và Ribosome
Một tế bào vi khuẩn chứa trung bình khoảng 18.000 ribosome, hạt
70S (S là chữ đầu của Sverberg - 10
-3
cm/giây trong siêu li tâm) với đương
kính từ 10 - 30nm, trọng lượng phân tử 3.10
6
daltons. Mỗi ribosome, khi
giảm nồng độ Mg
2+
của dung dịch sẽ tách ra thành 2 tiểu phần trong siêu li
tâm: tiểu phần lớn (50S) và tiểu phần be (30S). tiểu phần lớn liên kết với

(vật thể ẩn nhập) có thể thấy dưới kính hiển vi. Các chất dự trữ carbon o vi
khuẩn thường thấy là glycogen, tinh bột, poly-
β
- hydroxy butyrate…
Các hạt dự trữ carbon dễ dàng nhìn thấy khi nhuộm bằng dung dịch
có iod, hợp chất này nhuộm các chất đang trung hợp (polymer) không
phân nhánh của glucose (tinh bột) thành màu xanh thẩm và các
hydratcarbon phân nhánh (glucogen) thành đỏ nâu. Các hợp chất poly-
β
-
hydroxy butyrate được nhuộm màu bởi Soudan đen như màu các giọt mỡ.
- Các hạt dị nhiễm sắc (metachomatic granulation) hay hạt volutin
được tìm thấy lần đầu ở xoắn khuẩn Spirillum volutans. Chúng bắt màu với
thuốc nhuộm kiềm như xanh methylene, xanh toluidine thành màu đỏ tía
trong khi sinh chất của vi khuẩn lại có màu xanh. Các hạt volutin có dạng
hình tròn, đường kính có thể đạt tới 0,3μm, có thể tan trong nước nóng 80
0
C,
trong dung dịch kiềm hoặc dung dịch NaCl 5%, trong dung dịch HCl
1N…không tan trong rượu, ester, chlorofor. Hạt volutin là những hạt dự trữ
polyphosphate vô cơ.
- Các vi khuẩn Chromatium, Beggiatoa có thể tích lũy lưu huỳnh
bên trong tế bào do oxy hóa H
2
S giải phóng ra S.
Các vi khuẩn oxy hóa sắt có thể tích lũy sắt trong sinh chất dưới
dạng Fe
3
O
4

tính kháng sinh.
- Một số sắc tố tạo thành màu đặc trưng của khuẩn lạc như
zeaxanthine (carotenoid), sắc tố vàng ở Staphylococcus aureus;
xanthophyll và sarcinaxanthine (carotenoid) là loại sắc tố đỏ ở Sarcina.
- Sắc tố pyocyanine xanh pyoverdine xanh lục huỳng quang ở P.
aeruginosa.
- Dẫn xuất sắc tố pyrolic đỏ ở Serratia marcescens.
3.7. Không bào khí
Đây là một loại túi chứa đầy khí thường gặp ở nhiều loài thuộc 3
nhóm vi khuẩn quang hợp: vi khuẩn lam (Cyanobacteria), vi khuẩn tía và
vi khuẩn lục. Không bào khí giúp vi khuẩn quang hợp trôi lơ lửng trong
nước và nổi lên mặt nước.
31
3.8. Chất nhân của vi khuẩn
DNA của tế bào vi khuẩn chiếm khoảng 1 - 2% trọng lượng khô của
chúng, đó là hợp chất chứa thông tin di truyền chủ yếu của tế bào.
Chất nhân của vi khuẩn không có màng bọc, hình dạng rất khác
nhau và chỉ có 1 sợi gồm 2 mạch DNA. Chiều dài của nó trong tế bào
E.coli đo được là 1mm, tức là gấp 500 - 1000 lần chiều dài của vi khuẩn.
Vòng thể nhiễm sắc được định vị tại một điểm trên màng sinh chất lúc sắp
phân chia. Độ lớn DNA vào khoảng 5.10
6
pb (cặp base nitơ) với trọng
lượng phân tử vào khoảng 3.10
9
dalton (4,5.10
8

1
và HLP
1
, những protein liên kết DNA này có chức năng điều
hòa không đặc hiệu trong quá trình sao mã.
Sự có mặt của các protein trên làm cho cấu trúc thứ cấp DNA của E.
coli vững chắc hơn.
Mặc dù chỉ có một thể nhiễm sắc đối với một tế bào vi khuẩn, nhưng
trong môi trường nuôi cấy liên tục khi có sự sinh sản nhanh, có thể dẫn tới
sự có mặt của 2 thậm chí 4 thể nhiễm sắc trong một tế bào vi khuẩn đang
phân chia.
- Ba loại DNA polymerase đã được chiết từ E. coli:
+ DNA polymerase I: làm chức năng khôi phục, sửa chữa bổ sung,
xúc tác bổ sung desoxyribonucleotide vào đầu của chuỗi DNA. Phản ứng
chỉ xảy ra khi DNA đã được đinh vị ở màng sinh chất. 32
+ DNA polymerase II có hoạt tính ngoài nhân, nó cần thiết cho hoạt
động của RNA
m
.
+ DNA polymerase III là loại có hoạt tính nhất trong 3 loại
polymerase.
- Các DNA-ligase xúc tác hình thành các đầu nối 2 mạch DNA - cầu
phosphodiester giữa nhóm hydroxyl 3' ở đầu mạch và nhóm phosphate 5'
ở đầu mạch kia. DNA-ligase có thể thực hiện các chức năng sau:
+ Sửa chữa, cắt bỏ một đoạn của mạch trong DNA xoắn kép.
+ Đóng và tạo thành vòng các phân tử DNA xoắn kép mạch thẳng.
+ Hàn các đoạn DNA trong quá trình tái tổ hợp di truyền.

melitoli…
Plasmid là phân tử DNA vòng kín 2 mạch, hiếm thấy 2 mạch thẳng,
nằm ngoài thể nhiễm sắc, có kích thước nhỏ (bằng khoảng 1/100 thể
nhiễm sắc của vi khuẩn, gần giống một prophage), có khả năng tự nhân
lên độc lập với tế bào và chúng được phân sang các tế bào con khi nhân
lên cùng với sự nhân lên của tế bào. Các plasmid có thể tăng lên hoặc
giảm đi khi có yếu tố bất lợi như nhiệt độ, thuốc màu, kháng sinh, các chất
dinh dưỡng… Các plasmid có thể ở trạng thái cài vào thể nhiễm sắc, có
khả năng tiếp hợp hoặc không tiếp hợp, có thể có một hoặc nhiều bản sao
cùng loại ngay trong một tế bào vi khuẩn.
Các plasmid không phải là yếu tố nhất thiết phải có đối với sự sống
tế bào, nhưng khi có mặt, chúng đem lại cho tế bào nhiều đặc tính chọn
lọc quý giá như có thêm khả năng phân giải một số hợp chất, chống chịu
với nhiệt độ bất lợi, chống chịu với các kháng sinh… Thường thì các
plasmid nhân lên khi tế bào nhân lên hay tế bào tiếp hợp, nhưng không có
nghĩa sự nhân lên của plasmid phụ thuộc vào sự nhân lên của tế bào. trong
trương hợp cùng nhân lên, chắc phải có cơ chế kiểm soát đảm bảo đồng
thời sự nhân lên, số lượng bản sao và sự phân chia đồng đều các bản sao
cho hai tế bào con, cho đến nay cơ chế này còn chưa sáng tỏ. Có những
plasmid có thể chuyển từ tế bào cho sang tế bào nhận nhờ tiếp hợp (tiếp
hợp được), ngược lại có plasmid không tiếp hợp được. Các plasmid qua tụ
cầu khuẩn Staphylococcus chỉ có thể chuyển sang tế bào nhận nhờ tải nạp.
Một số plasmid (ví dụ yếu tố giới tính F) có thể xâm nhập vào thể
nhiễm sắc ở vị trí đặc biệt có trật tự nucleotide bổ trợ với đoạn nucleotide
trên plasmid, những site như vậy gọi là những yếu tố gia nhập (IS), những
IS này gồm khoảng 1000bp và thấy ở E. coli như IS 1 (768bp) và IS 2
(1327bp). Như vậy, các yếu tố gia nhập (yếu tố điền vào - IS) là đoạn
nucleotide nhỏ (700 - 1500bp) thường chỉ mã hóa sự chuyển vị
(transposition) (tạo ra các site - tự cắt đứt trước của DNA).
Các yếu tố di truyền vận động (Transposon - Tn) là những đoạn

cùng một nghĩa, chúng khác với nhung mao (pili) là những sợi mảnh
và ngắn hơn nhiều, thường có xung quanh tế bào Gram âm và ít thấy ở
tế bào vi khuẩn Gram dương. Người ta chia nhung mao (pili hoặc
fimbria) làm 2 loại: loại nhung mao phổ thông (Type I) và loại nhung
mao giới tính (Type II). Loại nhung mao phổ thông phân bố với số
lượng lớn trên bề mặt tế bào vi khuẩn (vài trăm), người ta cho rằng
loại nhung mao này có liên quan đến tính chất kết dinh máu của vi
khuẩn, loại nhung mao này ngắn hơn nhung mao giới tính (loại II có
thể dài tới 10μm), số lượng nhung mao giới tính rất ít, khoảng 1 - 4, ở
đầu cùng có chổ phình ra, nhung mao loai II có vai trò quan trọng
trong quá trình tiếp hợp (conjugation) giữa 2 tế bào vi khuẩn.
Trong số các sợi (tiêm mao và nhung mao) trên bề mặt tế bào vi
khuẩn thì tiên mao được nghiên cứu kỹ hơn và người ta chia chúng
làm 2 nhóm phân bố: phân bố ở cực (polaire) và phân bố xung quanh
(peritriche).
Sự chuyển động của tế bào vi khuẩn có thể đạt tới 10μm/s (tức
là trong 1 giây vi khuẩn có thể đi được khoảng cách dài gấp 10 lần nó)
nên đòi hỏi một năng lượng rất lớn (khoảng 2% năng lượng trao đổi
chất của tế bào). Bộ máy xoay tiên mao ở gốc nằm trong màng sinh 35
chất và thành tế bào gồm 2 vành khuyên, vành trong gồm 16 đơn phần
protein có thể dịch chuyển rất nhanh nhờ dòng proton (H
+
) đi vào.
Cách sắp xếp tiên mao là một tiêu chuẩn trong phân loại hình
thái (Morphology taxonomy) vi khuẩn:
- Đơn mao ở cực (Monotriche polaire hay parapolaire) đặc trưng
cho nhiều loài Vibrio hoặc chùm mao ở cực (Lophotriche) đặc trung cho

dụ trong phenol có thể vẫn sống trong 15 ngày, trong HgCl
2
1% tồn tại 36
trong 2 ngày. Thời gian để hình thành bào tử khác nhau tùy loài (từ vài giờ
đến 20 giờ).
Khi đưa bào tử vào môi trường thuận lợi để phát triển, bào tử sẽ có
hàng loạt thay đổi tích cực và mọc mầm, quá trình mọc mầm gồm 3 giai
đoạn chủ yếu: hoạt hóa, nứt vỏ và mọc ra. muốn quan sát được bào tử
người ta dùng phương pháp nhuộm đơn hoặc kép.
4. Xạ khuẩn và vi khuẩn nội bào
Những vi khuẩn thuộc bộ Actinomycetales (nhóm bậc thấp và bậc
cao) là những vi khuẩn có hình sợi Gram dương, sợi có thể phân nhánh,
thường gặp chúng trong đất và nước. Nhưng xạ khuẩn rất gần với nấm về
hình dạng hệ sợi phát triển trong cơ chất như bộ "rễ" hấp thụ chất dinh
dưỡng, hệ sợi mặt có chất tạo nên khung của khuẩn lạc và hệ sợi khí sinh
tận cùng bằng những cuống mang bào tử. Đó là những loài thuộc giống
Streptomyces, một giống đã khai thác được khoảng 50% số kháng sinh
hiện biết, đường kính sợi khoảng 1- 2μm (nhỏ hơn nhiều so với đường
kính sợi nấm 7 - 9μm). Xạ khuẩn cũng giống như vi khuẩn là chưa có
nhân được bao bọc bằng màng, thành tế bào xạ khuẩn khong chứa
cellulose hay chitine mà chứa hợp chất điển hình của vi khuẩn là
glucopeptide. Xạ khuẩn cũng có quá trình sinh sản phân bào theo kiểu
amitose (phân bào không tơ), loại vi khuẩn này cũng chưa có giới tính,
nghĩa là chưa có sự phân hóa thành tế bào đực, cái và có thể hình thành
hợp tử từng phần nhờ tiếp hợp, tải nạp và biến nạp, xạ khuẩn cũng bị
phage tấn công và gọi là Actinophage.
Streptomyces là một giống xạ khuẩn bậc cao được Waksman và

cách chia đôi khi ở trong tế bào động vật.
- Chlamydia là một giống của Chlamydiaceae, thuộc bộ
Chlamydiales, là những vi khuẩn ký sinh bắt buộc, Gram âm và có nhiều
điểm giống Rickettsia, trong động vật có xương sống chúng không tạo ra
ATP riêng mà sử dụng ATP của vật chủ, kích thước của chúng rất nhỏ
(0,3 - 0,45μm) vì thế trong một thời gian dài trước đây người ta coi chúng
là một loại virus (virus kiềm tính Van Royen).
- Mycoplasma thuộc họ Mycoplasmaceae, họ độc nhất của bộ
Mycoplasmales (đôi khi là Mycoplasmatales - Freundt, 1955). Chúng là
những vi khuẩn không có thành tế bào, thân mềm dễ biến hình, bất động.
Trong bộ Mycoplasmales có các dạng vi khuẩn Mycoplasma dạng L và
PPLO. Đây là những vi khuẩn thuộc Tenerecutes, lớp Mollicutes, đó là lớp
vi khuẩn tiêu giảm thành, vi khuẩn có kích thước nhỏ nhất khoa học hiện
biết (0,1 - 0,3μm) vì vậy chúng dễ qua màng lọc vi khuẩn, chúng là tác
nhân gây các bệnh hô hấp, tiết niệu - sinh dục.
5. Vi sinh vật cổ (Archaea)
Các vi sinh vật cổ mà trước đây gọi là các vi khuẩn cổ
(Archaeobacteria) là nhóm cơ thể nhân sơ có sớm nhất (khoảng 4 tỷ năm
trước đây), được Woese R. và Woese C.R. tách ra thành một nhánh tiến
hóa riêng. Những cơ thể còn lại hiện nay thường sống trong các điều kiện
khác thường.
Những nghiên cứu gần đây về nhiệt độ và pH tối ưu của vi khuẩn ưa
nhiệt và Archaea cho phép chia vi sinh vật cổ thánh 2 nhóm: Crenarchaeota và
Euryarchaeota. Nhóm Crenarchaeota là những vi sinh vật cổ kị khí bắt buộc,
ưa nhiệt và ưa acid (Thermoacidophiles, Thermophiles anaerobies stricts). 38
Nhóm Euryarchaeota là những vi sinh vật cổ ưa mặn, sinh methane
(methanogenes) và một vài loài kị khí ưa nhiệt.

0
C
Có quang hợp phức tạp Có thể -
Có thể sinh methane - +
Chu trình Calvin được sử
dụng khi cố định CO
2
Có thể -
Những vi sinh vật cổ (số liệu chủ yếu dựa trên methanogenes) là
những đơn bào nhỏ khoảng 1μm có thành tế bào gồm những hợp chất đặc
biệt (thay vì murein ở đây có acid talosaminuronic, ester của acid béo
mạch không thẳng và glycerol, sự phân nhánh của chuỗi dang ether (-O-)
mà không phải dạng ester (-CO-O-) (lipide ether-phytanyl), có nhiều liên
kết muối và hydro trong protein, có pseudouracil ở vị trí uracil trong
RNA
t
, không có dihydrouracil, thymine trong vòng bên của RNA
t
, chất
nhân phân tán trong sinh chất với lượng nhỏ (chỉ bằng khoảng 1/3 so với
chất nhân của E.coli). DNA của chúng giàu hàm lượng G + X (mối liên
kết 3 hydrrogen), ribosome loại cơ thể nhân sơ, có intron, có coenzyme
đặc biệt (M), hầu như không có sự ổn định về quinon và cytochrome.
Chính những đặc điểm đó đã giúp cho vi sinh vật cổ sống trong những
điều kiện khác thường: nhiệt độ cao (có loài sống được ở 250
0
C) dưới 265
atm, chống chịu với lysozyme…
Có 3 nhóm sinh lý và sinh thái quan trọng là:
* Các cơ thể sinh methane (methanogenes), đây có lẽ là nhánh cổ

4
+ CO
2
(ΔG
10
= -32,5 KJ/mol)
HCOOH + 3H
2
→ CH
4
+ 2H
2
O
CH
3
OH + H
2
→ CH
4
+ H
2
O (ΔG
10
= -112,5 KJ/mol)
CH
3
NH
2
+ H
2

+
2e
-

2e
-
2e
-
2e
-
CO
2
HCOOH HCHO CH
3
OH CH
4
acid formic H
2
O formandehyde methanol H
2
O
Trong khi đó, quá trình oxy hóa methane ở cơ thể dinh dưỡng
methane (methanotrophes) được thực hiện theo cơ chế như sau:
CO
2

CH
4
CH
3

Sulfolobus acidocaldaricus có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 90
0
C và
tối ưu là 75
0
C, ở pH tối ưu là 2,5.
Thermoplasma acidophilum có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 65
0
C
và tối ưu là 60
0
C, ở pH tối ưu là 1,5.
6. Nguyên tắc phân loại cơ thể nhân sơ
Cơ thể nhân sơ ngày càng được phát hiện nhiều hơn, vì vậy để nhận
biết và sử dụng chúng ta cần phải đặt tên cho nó và phải phân loại chúng.
Taxonomy là khoa học nghiên cứu sự đa dạng của vi sinh vật và mối
liên hệ vốn có tồn tại giữa chúng. Khoa học định loại này bao gồm 3 lĩnh
vực khác nhau: Classification (xếp loại), Nomenclature (đặt tên) và
Identification (nhận biết).
Bảng 2.4. Bảng định loại các nhóm lớn cơ thể nhân sơ
(Dựa chủ yếu vào Gergey's Manual, 1984, tên siêu giới đã được đề xuất)
Tên định loại Nhóm cơ thể

+ Siêu giói nhân sơ (Super
kingdom procaryote)
Cơ thể nhân chưa có màng
A. Giới vi khuẩn (Kingdom
Bacteria)
Cơ thể có thành tế bào với hợp chất murein
I. Ngành I: Gracilicutes Cơ thể nhân sơ có thành đặc trưng vi khuẩn

Archaea) Mendosicutes

Lớp 1: Archaea Cơ thể nhân sơ không có thành, hoặc có
thành với hợp chất đặc trưng
Pseudomurein, kiểu sinh lý rất đặc biệt.
Đã từng chiếm đa số trên hành tinh cách
đây 3 tỷ năm về trước, hiện nay chỉ còn lại
vài nhóm: Methanogens, Halophiles và
Thermoacidophiles…

Sự xếp loại (Classification) thiết lập các nhóm định loại (các taxon)
căn cứ vào những tieu chuẩn hình thái và phân tử cấu tạo tế bào.
Sự đặt tên (Nomenclature) là đưa ra một tên cho một nhóm, một cá
thể theo nguyên tắc của Linaeus gồm 2 từ, một từ latin chỉ giống và từ kế
tiếp chỉ loài. Ví dụ tên của trực khuẩn cỏ khô là Bacillus subtilis.
Sự nhận biết (Identification) chỉ định các loài nghiên cứu vào một
trong các loại (các taxon) đã mô tả.
Phân loại học vi khuẩn ngày nay sử dung phương pháp định loại
hình thái (Taxonomy phenetic), hay sử dụng phương pháp định loại số
(Taxonomy numeric), phương pháp này sử dụng một lượng lớn các tính
trạng và so sánh các tính chất để rút ra sự giống nhau giữa hai cá thể, trong
đó chỉ số Jaccard là dễ hiểu và thông dụng nhất trong nghiên cứu đại
cương.
nS
+
S
AB
= hệ số giống nhau giữa A và B
S
AB

taxonomy), nhờ đó có thể tách các vi sinh vật cổ ra khỏi vi khuẩn và chứng
minh nó là nhánh tiến hoa độc lập khác xa xạ khuẩn. Các phương pháp
định loại sinh hóa (chimiotaxonomy) ngày nay đã được sử dụng rộng rãi,
như các hợp chất polymer của thành tế bào vi khuẩn (bao gồm vi khuẩn
Gram dương, Gram âm và Cyanobacteria) là peptidogulcan (murein), hợp
chất đặc trưng này không thấy ở nhóm vi khuẩn tiêu giảm thành
Mycoplasmes và ở các vi sinh vật cổ. Các vi sinh vật cổ có hợp chất thành
đặc trưng là pseudomurein, trong đó acid muramic được thay bằng acid
talosaminuromic.
Các mức đơn vị phân loại dùng trong vi sinh vật học là:
Clone
→
biotype
→
species
→
genus
→
familia
→
order
→
classe
→
division
→
kingdom
- Dòng tế bào (clone): là một quần thể vi khuẩn (hay vi sinh vật) có
được từ một tế bào bố mẹ ban đầu nhờ sự phân chia vô tính.
- Dạng (biotype): một nhóm cá thể có chung đặc điểm di truyền

- Nấm đơn bào hay nấm men.
- Nấm sợi hay nấm mốc.
1.1. Nấm men (Levures, Yeasts)
Nấm men là nhóm nấm cơ thể đơn bào, nhân chuẩn, hiển vi. Nấm
men có thể thuộc về 3 lớp nấm là nấm túi (Ascomycetes), nấm đảm
(Basidiomycetes) và nấm bất toàn (Deuteromycetes). Trong số 75.000 loài
nấm hiện biết thì có hơn 500 loài nấm men thuộc khoảng 50 giống. Nấm
men có hình trứng, quả dưa chuột đứng riêng lẻ hoặc tập hợp thành sợi dễ
gẵy, kích thước tế bào từ 7 - 10μm.
Trên môi trường sống, có những loại nấm men sinh các sắc tố đặc
trưng như đỏ, vàng… Nấm men sinh sản vô tính bằng đâm chồi hoặc phân
chồi, giữa quá trình này có thể sinh sản hữu tính. Nấm men có 3 dạng chu
trình sinh học:
- Chu trình đơn bội - lưỡng bội như loài Saccharomyces cerevisiae.
- Chu trình ưu thế lưỡng bội như loài Saccharomycodes ludgyzii.
- Chu trình ưu thế đơn bội như ở loài Schizosaccharomyces
octosporus.
Nhờ kính hiển vi điện tử khoa học đã thấy có sự khác nhau về thời
gian hình thành thoi vô sắc trong sinh sản vô tính ở nấm men phân đôi và
nấm men đâm chồi. 44
Nấm men nhân đôi thì trong chu kỳ phân bào cũng có các giai đoạn
G
1
, S, G
2
và M như sinh vật nhân chuẩn. Trong khi màng nhân chưa được
phát tán, các thoi vo sắc của mitose được hình thành trong nhân và thể

Con đường tiến hóa hình thành ty thể trong các cơ thể nhân chuẩn
hiếu khí được thúc đẩy nhanh hơn khi hàm lượng oxy trong khí quyển
tăng lên. Người ta cho rằng một con đường tiến hóa để hình thành ty thể
trong tế bào nhân chuẩn là do sự tiếp xúc của các vi khuẩn nội cộng sinh
(endosymbiotic bacteria), những tế bào nhân chuẩn mang trong mình vi
khuẩn hiếu khí nội cộng sinh, sau những thời kỳ nội cộng sinh kéo dài, có
sự chuyển gen từ vi khuẩn vào nhân và chỉ còn lại một số gen tự trị trong
ty thể, đó là tế bào nhân chuẩn hiếu khí mang ty thể như ngày nay.
Ngoài những cấu tạo đặc biệt của nấm men so với vi khuẩn, thành tế
bào của nấm cũng là một nét rất đặc trưng. Thành tế bào nấm có đến 80%