TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – HÀ LAN BÀI GIẢNG
VI SINH VẬT
Người biên soạn: ThS. Trần Thị Xuân An
hướng ứng dụng.
Tuỳ theo đối tượng nghiên cứu vi sinh vật học đã hình thành các chuyên
khoa: Virut học (Virology), Vi khuẩn học (Bacteriology), Nấm học (Mycology),
Tảo học (Algology)...
Tuỳ theo hướng ứng dụng đã hình thành các lĩnh vực như: vi sinh vật học
nông nghiệp, vi sinh vật học công nghiệp, y vi sinh vật học, thú y vi sinh vật học, vi
sinh vật học nước, vi sinh vật học không khí, vi sinh vật học phóng xạ, địa vi sinh
vật học, vi sinh vật học vũ trụ... Ngay trong vi sinh vật học nông nghiệp cũng có
nhiều chuyên ngành khác nhau như: vi sinh vật trồng trọt, vi sinh vật đất, vi sinh vật
trong bảo vệ thực vật, vi sinh vật chăn nuôi, vi sinh vật thuỷ sản, vi sinh vật học lâm
nghiệp, vi sinh vật học lương thực, thực phẩm...
Tuỳ theo tính chất của ngành khoa học cũng hình thành các chuyên khoa
như: tế bào học vi sinh vật, sinh lý học vi sinh vật, di truyền học vi sinh vật ...
Mỗi một lĩnh vực đều có đối tượng cụ thể riêng cần đi sâu, tuy nhiên trong
lĩnh vực nông nghiệp nhiệm vụ của vi sinh vật học như sau:
- Nghiên cứu các đặc điểm cơ bản về hình thái, cấu tạo, sinh lý, sinh hoá, di
truyền ... của các nhóm vi sinh vật thường gặp trong tự nhiên để tìm hiểu các quy
luật phát sinh, phát triển và tiến hoá của chúng.
- Nghiên cứu vai trò to lớn về nhiều mặt của các nhóm vi sinh vật trong tự
nhiên và trong nông nghiệp, tìm cách khai thác một cách triệt để các tác động tích
2
cực của vi sinh vật cũng như tìm cách ngăn chặn một cách hiệu quả nhất các tác
động có hại của chúng.
- Trên cơ sở nghiên cứu các đặc điểm sinh thái học và sinh vật học của các
nhóm vi sinh vật, xây dựng cơ sở cho việc tìm kiếm các kỹ thuật nuôi trồng có lợi
nhất đối với hoạt động của vi sinh vật nhằm nâng cao không ngừng sản lượng và
phẩm chất hàng hoá nông nghiệp.
III. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và trong nền kinh tế quốc dân:
Trong thiên nhiên, vi sinh vật giữ những mắt xích trọng yếu trong sự chu
tan các kim loại quý từ quặng nghèo hoặc từ các bãi chứa xỉ quặng.
Đối với sản xuất nông nghiệp, vi sinh vật có vai trò rất to lớn:
- Vi sinh vật sống trong đất và nước tham gia tích cực vào quá trình phân giải
xác hữu cơ, biến chúng thành CO
2
và các hợp chất vô cơ dùng làm thức ăn cho cây
trồng.
- Các vi sinh vật cố định nitơ biến khí nitơ (N
2
) trong không khí thành hợp
chất nitơ (NH
3
, NH
4
+
) cung cấp cho cây trồng.
- Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất khó tan chứa P, K, S và tạo
ra vòng tuần hoàn trong tự nhiên.
- Vi sinh vật còn tham gia vào quá trình hình thành mùn trong đất, đây là kho
dự trữ thức ăn cho cây trồng và là yếu tố kết dính để tạo ra cấu tượng của đất. Đất
3
có cấu tượng là đất có đủ điều kiện thích hợp về độ ẩm, về không khí, về chất hữu
cơ đối với cây trồng.
- Vi sinh vật sản sinh ra nhiều chất hoạt động sinh học (các axit amin, enzim,
chất kháng sinh, các độc tố, ...). Các chất này tích luỹ trong vùng rễ cây trồng làm
tăng cường sự phát triển của loài cây phù hợp với khu hệ vi sinh vật này và làm hạn
chế sự phát triển của loài cây khác.
- Vi sinh vật giúp cây trồng tiêu thụ các sản phẩm trao đổi chất do cây tiết ra
xung quanh bộ rễ, hạn chế sự đầu độc trở lại đối với cây trồng.
- Vi sinh vật còn giúp cho một số vật nuôi như trâu, bò, lợn, gà, tôm, cá,
học đã tiến hành quan sát và nghiên cứu một số vi sinh vật gây bệnh và sáng tạo ra
một số phương pháp mới nghiên cứu vi sinh vật. Người có nhiều đóng góp cho sự
phát triển khoa học vi sinh vật là nhà khoa học người Pháp Louis Pasteur (1822 –
4
1895), các công trình nghiên cứu của ông có giá trị cả về lý thuyết cũng như thực
tiễn. Về công nghiệp, ông đã đề ra các cơ sở hợp lý, vững chắc cho các quá trình lên
men. Về nông nghiệp, lý luận của ông cùng với sự phát triển của T. Schloesing,
H.Hellriegel, S.N. Vinogradskii... đã vạch ra cho các nhà nông học những ánh sáng
mới về các nhiệm vụ và phương pháp cơ bản.
Cùng thời với Pastuer, nhà bác học Kock (1842 – 1910) người Đức cũng có
nhiều cống hiến lớn trong việc phát triển của vi sinh vật học. Ngoài ra các nhà bác
học Nga như Mesnhicốp (1845 – 1916), Ivanôpxki (1864 – 1920) cũng có nhiều
công trình nghiên cứu về vi sinh vật có kết quả.
Có thể nói rằng: trong giai đoạn này vi sinh vật học đã được các nhà nghiên
cứu trên thế giới đặc biệt quan tâm, có nhiều công trình nổi tiếng góp phần đưa vi
sinh vật học thành một ngành khoa học hoàn chỉnh và được phân hoá thành nhiều
chuyên ngành khác nhau.
4. Giai đoạn hiện tại:
Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành khoa học chính xác và sự ra đời
của hàng loạt các phương tiện nghiên cứu mới đã đưa đến những tiến bộ có tính
chất nhảy vọt trong sinh học nói chung và trong vi sinh vật học nói riêng.
Từ địa vị một ngành khoa học ứng dụng, vi sinh vật học đã trở thành một
ngành khoa học cơ bản có nhiều đóng góp to lớn đối với sự phát triển chung của
khoa học cũng như nền kinh tế quốc dân.
Virut thiếu hụt (defective virus).
Giả Virut (Pseudovirion).
I. Hình thái, kích thước của virut:
Virut chưa có cấu tạo tế bào, mỗi virut không thể gọi là một tế bào mà được
gọi là hạt virut hay virion. Đây là một virut có cấu trúc hoàn chỉnh.
Virut có các hình thái sau:
- Hình cầu: phần lớn các virut gây bệnh cho người và động vật có dạng này.
Ví dụ: virut cúm, quai bị, ung thư ở người và động vật. Dạng này có kích thước 100
– 150 nm.
- Hình que: gồm hầu hết các virut gây bệnh cho thực vật như virut đốm thuốc
lá, virut đốm khoai tây... Dạng này có kích thước 15 x 250 nm.
- Hình khối: gồm các virut có nhiều góc cạnh, có cấu tạo phức tạp như: virut
đậu mùa, virut khối u ở người và động vật, virut đường hô hấp. Dạng này có kích
thước 30 – 300 nm.
- Dạng tinh trùng (nòng nọc): gồm 2 phần đầu và đuôi, phần đầu có hình
khối 6 cạnh, phần đuôi có dạng hình que. Đặc trưng cho dạng này là virut ký sinh
trên vi khuẩn (Thực khuẩn thể = Bacteriophage = Phage), có kích thước 47 – 104 x
10 – 225 nm.
II. Cấu trúc của virut:
Gồm 2 phần: vỏ protein và lõi axit nucleic. Một số virut bên trong vỏ protein
xen lẫn với axit nucleic còn có một lượng nhỏ protein, người ta gọi protein này là
protein trong, còn protein vỏ là protein ngoài.
1. Vỏ capxit (Capside):
6
Bao quanh lõi axit nucleic là lớp vỏ capxit có bản chất là protein.
Capxit được tạo thành từ những đơn vị hình thái (Capsomer). Mỗi capsomer là tập
hợp các phân tử protein có phân tử lượng từ 18.000 – 38.000. Mỗi Capsit do hàng
chục đến hàng trăm capsomer tạo thành. Các capsomer được sắp xếp đều đặn, trật
tự và đối xứng nhau qua trục tưởng tượng chính giữa virut.
+ Mang mật mã di truyền đặc trưng cho từng virut.
+ Quyết định khả năng gây nhiễm của virut trong tế bào cảm thụ.
+ Quyết định chu kỳ nhân lên của virut trong tế bào cảm thụ.
+ Mang tính bán kháng nguyên đặc hiệu của virut.
3. Cấu trúc riêng:
a. Cấu trúc bọc ngoài hay vỏ bọc ngoài (Envelop):
7
Một số virut bên ngoài vỏ capxit còn có 1 màng bao, cấu tạo bởi lipit và
lipoprotein, trên màng bao còn có thể có thêm gai nhú (spike) bám xung quanh.
Màng này thực chất là màng nguyên sinh chất của tế bào chủ đã bị virut cải tạo
thành và mang tính kháng nguyên đặc trưng cho virut. Cấu trúc này thường gặp ở
virut đậu mùa, virut HIV.
Chức năng của vỏ bọc ngoài:
- Tham gia vào sự hấp phụ của virut trên các vị trí thích hợp của tế bào
cảm thụ.
- Tham gia vào giai đoạn lắp ráp và giải phóng virut ra khỏi tế bào cảm
thụ.
- Giúp virut giữ kích thước ổn định.
- Tạo nên kháng nguyên đặc hiệu trên bề mặt virut.
b. Enzim:
Trong thành phần cấu trúc của virut có 1 số enzim, đây là những enzim cấu
trúc, chúng gắn với cấu trúc của hạt virut hoàn chỉnh. Thường gặp là enzim
Neuraminidaza, ADN và ARN polymeraza, enzim sao chép ngược.
c. Tiểu thể bao hàm (Inclusion):
Trong các tế bào động vật, thực vật bị nhiễm virut có thể xuất hiện những hạt
nhỏ trong nhân hoặc trong nguyên sinh chất. Bản chất của những hạt này là do các
hạt virut không giải phóng khỏi tế bào, hoặc do thành phần cấu trúc của virut chưa
được lắp ráp thành các hạt virut mới. Tiểu thể bao hàm có hình dạng và kích thước
đặc biệt, có tính chất bắt màu đặc trưng cho từng loại virut cho nên nó có ý nghĩa
lớn trong chẩn đoán bệnh.
+ Đối với virut có axit nucleic là ARN một sợi dương thì ARN của virut
đồng thời là mARN để tổng hợp nên ARN polymeraza và ARN mới của virut,
mARN này cũng dùng để tổng hợp nên capxit của virut.
+ Đối với virut có axit nucleic là ARN nhưng có enzim sao chép ngược:
enzim sao chép ngược là ADN polymeraza phụ thuộc vào ARN hay còn gọi là
Reverse transcriptaza (RT). Từ ARN của virut tổng hợp nên ADN trung gian, ADN
này tích hợp vào nhiễm sắc thể của tế bào chủ. ADN trung gian là khuôn mẫu để
tổng hợp nên ARN của virut và đây cũng là mARN để tổng hợp nên các thành phần
cấu trúc khác của virut.
- Giai đoạn lắp ráp các thành phần của virut: Giai đoạn này thường xảy ra ở
gần màng tế bào, axit nucleic và protein được tổng hợp ở các nơi khác nhau trong tế
bào sẽ chuyển dịch lại gần để kết hợp với nhau thành virut hoàn chỉnh.
- Giai đoạn giải phóng các hạt virut ra khỏi tế bào: Virut có thể phá vỡ thành
tế bào sau vài giờ tới vài ngày tuỳ chu kỳ nhân lên của từng loại virut. Quá trình phá
vỡ có thể theo nhiều cơ chế khác nhau:
+ Dưới tác dụng của enzim, màng tế bào bị phá vỡ hoàn toàn và tất cả virut
ồ ạt chui ra khỏi tế bào để tiếp tục xâm nhập vào tế bào khác.
+ Virut tiết ra một số enzim chọc thủng một số lỗ trên màng tế bào và virut
theo các lỗ đó chui từ từ ra khỏi tế bào. Trong trường hợp này tế bào không bị phá
huỷ chỉ bị tổn thương nhẹ, chức năng của tế bào vẫn giữ vững trong một thời gian.
+ Quá trình nhân lên của vi rut đã tạo ra một số lượng lớn trong tế bào chủ
làm cho màng tế bào phải chịu một sức tải quá lớn, nên bị phá vỡ và virut chui ra
khỏi tế bào.
+ Một số loại virut còn có thể truyền từ tế bào bị nhiễm sang tế bào lành mà
không cần chui ra môi trường bên ngoài (nhóm virut Herpes và nhóm virut đậu
mùa). Giữa tế bào bị nhiễm và tế bào lành xuất hiện những cầu nối nguyên sinh
chất, các hạt virut có thể truyền qua các cầu nối này như chạy trong ống dẫn mà
không cần chui ra khỏi tế bào.
IV. Hiện tượng sinh tan (Lysogenie):
Trong một số trường hợp, hệ gen của virut xâm nhập vào hệ gen của tế bào
tế bào, do tế bào sản sinh ra nhằm chống lại bất kỳ tác động của các thông tin ngoại
lai khác.
Interferon chỉ có tác dụng chống virut ở bên trong tế bào, không có tác dụng
chóng virut bên ngoài tế bào. Interferon không có tác dụng bảo vệ tế bào mẹ mà chỉ
bảo vệ các tế bào bên cạnh. Ở các tế bào này virut vẫn hấp phụ lên tế bào và xâm
nhập vào trong tế bào nhưng đến giai đoạn sao chép thông tin của virut thì
interferon có tác dụng ức chế, kìm hãm sự tổng hợp ARN thông tin, do đó không
tổng hợp được protein và axit nucleic của virut.
V. Phân loại virut:
Việc phân loại virut thường được thực hiện ngay sau khi phát hiện ra căn
bệnh chủ yếu của các bệnh virut thực vật và virut động vật có xương sống. Tuỳ
thuộc vào mức độ phát minh và nghiên cứu về virut mà hệ thống phân loại virut đã
được làm lại nhiều lần và ngày càng đi tới hoàn thiện. Các căn cứ để phân loại như:
10
dựa vào cơ thể bị bệnh do virut, dựa vào phương thức và cơ chế truyền lây của
virut, dựa vào tính chất dịch tễ và tính lâm sàng của bệnh, dựa vào cấu trúc và đặc
điểm sinh học. Năm 1987 Uỷ ban quốc tế về phân loại virut đã đưa ra 2 hệ thống
phân loại virut động vật và virut thực vật.
11
BÀI 3. HÌNH THÁI VÀ CẤU TẠO CỦA CÁC NHÓM VI
SINH VẬT
Vi sinh vật gồm 2 nhóm:
Vi sinh vật nhân nguyên thuỷ (Procaryotes) gồm:
- Vi khuẩn cổ (Archaebacteria).
* Xoắn khuẩn (Spirillum): có kích thước từ 0,5 -3,0 x 5,0 – 40 µm, gồm
những vi khuẩn có hình xoắn,ví dụ:
- Spirochaeta/Borrelia: vòng xoắn thưa, không đều, không quy tắc.
- Treponema: nhiều vòng xoắn sát nhau, cuộn đều đặn, có quy tắc
(Treponema pallidum: xoắn khuẩn giang mai).
12
- Leptospira: vòng xoắn hơi sát nhau, xếp lộn xộn.
* Phẩy khuẩn (Vibrio): gồm những vi khuẩn hình que, uốn cong như dấu
phẩy.
2.Cấu tạo tế bào vi khuẩn:
a. Màng tế bào:
*Vỏ nhầy/Dịch nhầy (Capsule)-Giáp mô: Một số vi khuẩn bên ngoài
được bao bọc bởi một lớp vỏ nhầy hay dịch nhầy. Đó là một lớp vật chất dạng keo,
có độ dày bất định. Kích thước và thành phần hoá học của lớp vỏ nhầy thay đổi tuỳ
từng loại vi khuẩn.
+ Chức năng:
- Góp phần bảo vệ tế bào vi khuẩn (bảo vệ tế bào vi khuẩn tránh bị tổn
thương khi gặp khô hạn, giúp cho vi khuẩn đề kháng mạnh hơn với những điều kiện
bất lợi, giúp vi khuẩn chống lại hiện tượng thực bào của bạch cầu).
- Là nơi dự trữ thức ăn (khi thiếu thức ăn vi khuẩn có thể sử dụng vỏ
nhầy như là nguồn dinh dưỡng).
- Là nơi tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất (vi khuẩn sắt tích luỹ
Fe(OH)
2
, đây là sản phẩm sinh năng lượng của vi khuẩn sắt).
- Giúp vi khuẩn bám vào bề mặt của giá thể.
+ Thành phần hoá học của vỏ nhầy:
Nước chiếm chủ yếu (98%). Phần còn lại là chất hữu cơ với thành phần
chủ yếu là polysaccharit, ngoài ra còn có polypeptit, protein.
*Thành tế bào (Cell – wall): Chiếm 25 – 30% khối lượng khô của tế
Gram dương Gram âm
-Peptidoglycan
(glycopeptit,
peptit,mucopeptit,
murein)
95 5 – 10
- Axit teichoic 5 0
- Lipit (Lipoit) 0 20
- Lipoprotein Không có hoặc rất ít 50
- Polysaccharit 0 20
Glycopeptit được tạo nên từ các chuỗi polysaccharit nối với nhau bằng cầu
nối peptit, các chuỗi này được tạo nên từ nhiều loại đường khác nhau gắn với các
đường amin (N-acetyl glucozamin, Galactozamin, Axit-N-Acetylmuramic).
*Màng nguyên sinh chất: dày khoảng 4 – 5 nm.
+ Chức năng của màng nguyên sinh chất:
- Duy trì P
tt
bình thường bên trong tế bào.
- Khống chế (Điều hoà) sự vận chuyển các chất dinh dưỡng và các sản
phẩm trao đổi chất ra hay vào tế bào.
- Là nơi sinh tổng hợp các thành phần của tế bào.
- Là nơi tổng hợp nhiều loại enzim.
- Có nhiệm vụ trong sự phân chia tế bào cùng với mezoxom.
+ Thành phần hoá học của màng nguyên sinh chất: Màng này được
cấu tạo bởi 2 lớp photpholipit (chiếm 30 – 40% khối lượng) và các protein nằm ở
phía trong, phía ngoài hay xuyên qua màng (chiếm 60 – 70% khối lượng). Sự phân
bố của photpholipit và protein khác nhau ở từng vùng: có vùng nhiều, vùng ít, chính
vì thế đã tạo ra lỗ hổng trên màng nguyên sinh chất, những lỗ hổng này có chứa một
loại protein đặc biệt gọi là permeaza.
Ngoài 2 thành phần chính là protein và photpholipit, trên màng nguyên sinh
trao đổi chất.
c. Thể nhân:
Vi khuẩn chưa có nhân thật, mới chỉ có thể nhân. Thể nhân của vi
khuẩn là 1 nhiễm sắc thể duy nhất cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép còn gắn với
màng nguyên sinh chất. Nhiều vi khuẩn còn chứa ADN ngoài nhiễm sắc thể. Đó là
những sợi ADN kép, dạng vòng kín, có khả năng sao chép độc lập và gọi là plasmit.
- Về hình dạng: thể nhân có hình cầu, kéo dài như hình que hay hình
quả tạ, hình chữ V.
- Về cấu trúc: thể nhân không có màng nhân nhưng giới hạn giữa
nhân và nguyên sinh chất rất rõ. Thể nhân là 1 cấu trúc sợi nhỏ có đường kính 3 – 8
nm, đó là 1 nhiễm sắc thể duy nhất của tế bào, cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép còn
gắn với màng nguyên sinh chất. Nhiễm sắc thể có chiều dài 0,25 – 3,0 µm, chứa 6,6
– 13 x 10
6
cặp bazơN, nếu mở vòng xoắn ra thì sợi dài 1mm, đó chính là 1 sợi ADN
có dạng vòng tròn và chỉ là 1 phân tử ADN đóng kín.
Trong quá trình phân chia tế bào, nhân phân chia bằng cách cắt đôi,
không có sự gián phân bởi vi khuẩn chỉ có 1 nhiễm sắc thể duy nhất.
d. Tiên mao (Flagella) và khuẩn mao (tiêm mao – Pili):
Tiên mao là những sợi lông dài, uốn khúc, mọc ở mặt ngoài một số vi
khuẩn và có tác dụng giúp vi khuẩn có thể chuyển động trong môi trường lỏng (100
µm/s).
Ngoài tiên mao, trên cơ thể vi khuẩn còn có 1 bộ phận phụ khác hình
sợi, rất ngắn và rất mảnh gọi là tiêm mao (Pili) hay khuẩn mao (Fimbria). Đường
15
kính của Pili khoảng 20 – 80 nm, dài khoảng 0,3 – 0,4 µm. Dựa vào chức năng
người ta chia ra 2 loại Pili;
- Pili chung: dùng để bám giữ, giúp cho vi khuẩn bám chắc hơn trên
bề mặt cơ chất. Mỗi tế bào vi khuẩn có hàng trăm pili. Các pili chung có cấu tạo từ
protein có tên là pilin và nó là một kháng nguyên. Đây không phải là cơ quan vận
khuẩn vượt qua được những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh, nó thường được sinh
ra trong những điều kiện bất lợi của môi trường như: thiếu dinh dưỡng, nhiệt độ, pH
không thích hợp, môi trường tích luỹ nhiều sản phẩm trao đổi chất bất lợi ...
Bào tử có tính kháng nhiệt, kháng bức xạ, kháng hoá chất, kháng P
tt
.
Ví dụ: bào tử vi khuẩn gây ngộ độc thịt Clostridium botulinum chịu được 100
o
C
trong 5 – 9,5 giờ, 121
o
C trong 10 phút; Trong dung dịch phenol 5% tế bào dinh
dưỡng chết nhanh nhưng bào tử sống được 25 ngày, trong dung dịch HgCl
2
1% tế
bào dinh dưỡng chết ngay nhưng bào tử tồn tại được 2 giờ. Bào tử có sức sống rất
lâu, từ vài năm đến vài chục năm, ví dụ bào tử của Bacillus subtilis có sức sống từ
200 – 300 năm, có những bào tử tồn tại được 500 – 1000 năm trong đất đá trầm tích
dưới đáy các hố sâu, thậm chí có những bào tử trong các tiêu bản khảo cổ cách đây
3000 năm mà vẫn duy trì được sức sống.
3. Sinh sản của vi khuẩn:
Vi khuẩn sinh sản vô tính bằng cách trực phân nhờ vách ngăn ngang. Từ 1 tế
bào mẹ phân cắt thành 2 tế bào con. Tế bào con được hình thành sau một thời gian
16
sinh trưởng lại tiến hành phân cắt. Tuỳ từng loài vi khuẩn và điều kiện sống, cứ
khoảng 10 đến 30 phút lại cho ra 1 thế hệ.
4. Phân loại vi khuẩn:
Việc phân loại vi khuẩn nói riêng và vi sinh vật nói chung gặp khá nhiều khó
khăn vì số lượng vi sinh vật quá nhiều mà sự khác biệt giữa chúng lại quá lớn, có sự
khác biệt khá lớn giữa sơ đồ phân loại vi sinh vật so với động vật và thực vật.
- Họ (family): thường có tên tận cùng là -aceae. Ví dụ:
Chlorobiaceae.
- Bộ (order): thường có tạn cùng là –ales. Ví dụ: Pseudomonadales.
Trên bộ còn có lớp, ngành, giới.
Các đơn vị dưới loài gồm có: thứ, dạng và một đơn vị gọi là chủng hay nòi.
17
- Thứ (variety) chỉ một nhóm nhất định trong một loài. Ví dụ:
Mycobacterium tuberculosis var. bovis (vi khuẩn lao bò), Mycobacterium
tuberculosis var. avium (vi khuẩn lao gia cầm), Mycobacterium tuberculosis var.
hominis (vi khuẩn lao người).
- Dạng (type hoặc forme): chỉ nhóm nhỏ dưới thứ. Ví dụ: người ta căn cứ vào
những đặc tính khác nhau về phản ứng huyết thanh mà chia phế cầu khuẩn thành 80
dạng khác nhau như Streptococcus pneumoniae tip 14.
- Chủng hay nòi (Strain): chỉ một chủng, nòi vi sinh vật của một loài mới
được phân lập thuần khiết từ một cơ chất nào đó. Các cá thể cùng một loài nhưng
được phân lập từ những nơi khác nhau không giống nhau hoàn toàn được gọi là
chủng hay nòi khác nhau và được ký hiệu bằng những con số, những chữ viết tắt
theo qui ước riêng của người nghiên cứu. Ví dụ: Staphylococcus aureus ATCC
1259.
Từ trước đến nay đã có nhiều hệ thống phân loại vi khuẩn khác nhau, tuy
nhiên có hai hệ thống phân loại được sử dụng chủ yếu, đó là hệ thống phân loại của
D. N Bergey và của N.A. Craxilnhicop.
II.Xạ khuẩn (Actinomycetes):
Xạ khuẩn là một nhóm vi khuẩn thật (Eubacteria) phân bố rộng rãi trong tự
nhiên: trong đất, nước và trong các cơ chát hữu cơ. Phần lớn xạ khuẩn bắt màu
Gram dương, hiếu khí, hoại sinh, có cấu tạo dạng sợi như nấm nhưng lại có kích
thước và cấu tạo tế bào tương tự như vi khuẩn.
Xạ khuẩn là vi sinh vật quá độ giữa vi khuẩn và nấm vì nó có đặc điểm vừa
giống vi khuẩn lại vừa giống nấm.
Xạ khuẩn giống vi khuẩn ở những đặc điểm sau:
o
. Thành tế bào được tạo thành từ
protein, lipit, mucopolysaccharit, ngoài ra còn chứa cả photpho và axit teichoic. Bên
ngoài thành tế bào còn có thể có vỏ nhầy cấu tạo từ polysaccarit và thường rất
mỏng.
- Màng nguyên sinh chất: dầy khoảng 7,5 – 10 nm, có cấu tạo và chức năng
tương tự như màng nguyên sinh chất ở vi khuẩn. Chức năng chủ yếu của màng
nguyên sinh chất xạ khuẩn là điều hoà sự hấp thu chất dinh dưỡng vào tế bào và
tham gia vào quá trình hình thành bào tử.
- Nguyên sinh chất và nhân của xạ khuẩn cũng tương tự như ở vi khuẩn.
Khi nuôi cấy xạ khuẩn trên môi trường đặc, xạ khuẩn cũng tạo thành khuẩn
lạc. Khuẩn lạc của xạ khuẩn thường rắn chắc, xù xì, có dạng phấn, không trong
suốt, có các nếp toả ra theo hình phóng xạ. Đường kính khuẩn lạc khoảng 0,5 – 2,0
mm và có nhiều mầu sắc khác nhau như đỏ, da cam, vàng, lam hồng, nâu, tím...
2. Sinh sản của xạ khuẩn:
Xạ khuẩn sinh sản bằng cách hình thành bào tử. Bào tử được hình thành trên
các nhánh phân hoá của khuẩn ty khí sinh, gọi là cuống sinh bào tử hay sợi bào tử.
Cuống sinh bào tử dài ngắn khác nhau tuỳ thuộc vào từng loài, có loài dài 20 –
30nm, nhưng cũng có loài dài tới 100 – 200 nm. Cuống sinh bào tử có thể thẳng,
lượn sóng, xoắn lò xo hay xoắn ốc, chúng có thể phân bố theo kiểu đơn, mọc đối,
mọc vòng hay mọc thành chùm. Một số xạ khuẩn còn sinh ra túi bào tử, bên trong
có chứa bào tử túi.
Bào tử xạ khuẩn được hình thành theo 3 phương thức:
+ Phát triển toàn bộ: toàn bộ hay một bộ phận của thành khuẩn ty tạo ra
thành của bào tử.
+ Phát triển trong thành: thành bào tử sinh ra từ tầng nằm giữa màng nguyên
sinh chất và thành khuẩn ty.
+ Phát triển bào tử nội sinh thật: thành khuẩn ty không tham gia vào quá
trình hình thành bào tử.
Bào tử trần (conidiospore) của xạ khuẩn có thể có hình tròn, hình bầu dục,
, B
12
), một số các axit hữu cơ như axit lactic, axit axetic và nhiều axit amin
như axit glutamic, metionin, tryptophan, lizin.
- Xạ khuẩn còn sinh ra nhiều enzim như proteinaza, amylaza, xenlulaza,
kitinaza.
- Một số còn có khả năng tạo thành những chất kích thích sinh trưởng thực
vật.
4. Phân loại xạ khuẩn:
Trước thế kỷ XIX người ta xếp xạ khuẩn vào nấm. Về sau người ta mới xếp
chúng vào vi khuẩn thật vì xạ khuẩn có nhân nguyên thuỷ.
Năm 1978 Gibbens và Murray chia các vi khuẩn nhân nguyên thuỷ thành 4
ngành: ngành Gracilicutes (gồm các vi khuẩn G
-
), ngành Tenericutes (gồm xạ
khuẩn và các vi khuẩn G
+
), ngành Mendosicutes (gồm các vi khuẩn mà thành tế bào
không chứa peptidoglican) và ngành Mollicutes (gồm các vi khuẩn chưa có thành tế
bào).
Năm 1977 và 1980 Woese và cộng sự chia vi khuẩn nhân nguyên thuỷ thành
2 giới: giới Vi khuẩn thật (Eubacteria) tương đương với 3 ngành Gracilicutes,
Tenericutes và Mollicutes theo Gibbens và Murray, giới Vi khuẩn cổ
(Archaebacteria) tương đương với ngành Mendosicutes.
Theo hệ thống phân loại của Bergey (Bergey
,
s Manual of Systematic
Bacteriology, 1994) thì xạ khuẩn có mặt trong tập 2 và tập 4.
-Trong tập 2 có chi Mycobacterium (thuộc họ Mycobacteriaceae) và 9 chi
thuộc Nocardioform actinomycetes ( Nocardia, Rhodococcus, Nocardioides,
Vi khuẩn lam phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đa số sống trong nước ngọt,
một số phân bố ở vùng nước mặn giàu chất hữu cơ hoặc trong nước lợ. Một số vi
khuẩn lam sống cộng sinh (Anabaena azollae cộng sinh trong khoang khí dưới
phiến lá bèo hoa dâu).
Vi khuẩn lam có hình dạng và kích thước rất khác nhau, chúng có thể là đơn
bào, tập đoàn hoặc là dạng sợi đa bào.
Tế bào dinh dưỡng của vi khuẩn lam có thể có hình cầu, hình elip rộng, hình
elip kéo dài, hình quả lê, hình trứng, hình thoi, hình ống. Có tế bào đường kính chỉ
khoảng 1 µm, nhưng cũng có tế bào chiều ngang của sợi vượt quá 30 µm.
Tế bào vi khuẩn lam gần với cấu tạo tế bào vi khuẩn G
-
. Thành tế bào khá
dày phân thành 2 tầng, tầng ngoài là tầng lipopolisacarit, tầng trong là tầng
glicopeptit. Nhiều vi khuẩn lam bên ngoài có vỏ nhầy cấu tạo từ polisaccarit.
Bộ phận thực hiện quá trình quang hợp trong tế bào vi khuẩn lam được gọi là
tilacoid (Thylakoids), chúng có số lượng nhiều, có dạng bản, xếp song song hay có
dạng uốn khúc nằm ở gần màng tế bào chất. Chức năng hấp thụ ánh sáng là nhờ sắc
tố phicoxianin màu lam và phicoeritrin màu đỏ.
Các chất dự trữ gặp trong tế bào vi khuẩn lam là glicogen, volutin
(poliphotphat), xianophixin. Trong tế bào vi khuẩn lam có những cơ quan khá đặc
21
trưng, đó là tế bào dị hình (heterocyst), bào tử nghỉ (akinete), tảo đoạn
(hormogonia), vi tiểu bào nang (mannocyst), hạt sinh sản (gonidium).
- Bào tử nghỉ là loại tế bào nằm ở đầu hoặc ở giữa sợi, có thành dày, màu
thẫm và có tác dụng chống chịu cao đối với các điều kiện bất lợi của môi trường
sống.
- Tảo đoạn là chuỗi các tế bào ngắn, được đứt ra từ sợi vi khuẩn lam.
- Vi tiểu bào nang là các túi nhỏ sinh ra từ bên trong tế bào mẹ do sự co
nguyên sinh.
- Hạt sinh sản là một tế bào có màng nhầy, được tách ra từ sợi vi khuẩn lam
loại có kích thước 0,6 x 1,2 µm, loại lớn nhất đạt 0,8 x 2,0 µm.
- Tế bào có hình thái biến hoá, có thể có hình que, hình cầu, hình song cầu,
hình sợi ...Trong tế bào chủ, Ricketxi thường tụ tập thành từng khối dày đặc.
- Sinh sản bằng cách phân cắt thành 2 phần bằng nhau.
- Dưới kính hiển vi điện tử, Ricketxi có thành tế bào, màng nguyên sinh chất
và các thể trung tâm hình sợi gọi là chất nhân. Ricketxi chứa khoảng 30% protein,
ngoài ra còn có khá nhiều lipit trung tính, photpholipit và hydratcacbon. Hàm lượng
ADN chiếm khoảng 9% so với khối lượng khô của tế bào. Hàm lượng ARN thay
đổi tuỳ theo loài nhưng thường gấp 2 – 3 lần so với ADN. Ricketxi có chứa
22
Riboxom và các yếu tố cần thiết khác đối với quá trình sinh tổng hợp protein.
Chúng có khả năng dự trữ năng lượng trong ATP và có hệ thống enzim Cytocrom
nhưng không tự tổng hợp và tích luỹ được axit amin cần thiết cho chúng.
Vật chủ của Ricketxi là các động vật có chân đốt như ve, bét, bọ, rận..., các
động vật nhỏ bé này sẽ truyền mầm bệnh qua động vật và người như bệnh sốt phát
ban, bệnh sốt Query (Q).
Theo hệ thống phân loại của Bergey (1994) thì Ricketxi thuộc bộ
Rickettsiales, trong bộ này có 3 họ với 14 chi: họ Rickettsiaceae có 8 chi, họ
Bartonellaceae có 2 chi và họ Anaplasmataceae có 4 chi.
3. Clamidia (Chlamydia): Đây là loại vi khuẩn rất nhỏ bé, qua lọc, bắt màu
G
-
, có chu kỳ sống khá đặc biệt, ký sinh bắt buộc trong tế bào các sinh vật nhân
thật. Nhiều loài gây bệnh nguy hiểm cho người và động vật như bệnh mắt hột.
Clamydia khác virut ở các đặc điểm sau:
- Có cấu tạo tế bào.
- Có chứa cả 2 loại axit nucleic.
- Thành phần tế bào có chứa peptidoglican đặc trưng cho vi khuẩn G-.
- Có Riboxom.
- Có hệ thống enzim không hoàn chỉnh, thiếu enzim tham gia vào quá trình
mỏ.
a. Hình dạng, kích thước và cấu tạo tế bào nấm men:
- Nấm men có nhiều hình dạng khác nhau: hình cầu, hình trứng, hình ôvan,
hình elip, hình sao, hình thoi, hình lưỡi liềm, hình tam giác, hình chai, ... Có loài
nấm men có khuẩn ty giả, khuẩn ty này chưa thành sợi rõ rệt mà thực chất là do
nhiều tế bào nối với nhau thành chuỗi dài.
- Nấm men thường có kích thước lớn gấp 10 lần so với vi khuẩn, đa số có
kích thước trung bình từ 3 – 5 x 5 – 10 µm, một số có kích thước khá lớn như nấm
men lên men rượu (Saccharomyces cerevisiae) có kích thước 2,5 – 10 x 4,5 – 21
µm.
- Tế bào nấm men có cấu tạo gần giống với vi khuẩn, gồm các phần sau:
+ Thành tế bào: chiếm 25% khối lượng khô của tế bào, dầy khoảng 25
nm. Đa số được cấu tạo từ mannan và glucan, một số nấm men chứa kitin và
mannan. Ngoài ra trong thành tế bào còn có khoảng 10% protein và một lượng nhỏ
lipit, đôi khi còn có poliphotphat, sắc tố và ion vô cơ.
+ Màng nguyên sinh chất: có chiều dầy khoảng 7 – 8 µm, cấu tạo chủ
yếu từ protein (chiếm 50% khối lượng khô), lipit chiếm 40% và một ít polisaccarit.
Ngoài chức năng tương tự như màng nguyên sinh chất của vi khuẩn, màng nguyên
sinh chất của nấm men còn làm nhiệm vụ hoạt hoá ty thể.
+ Nguyên sinh chất: trong nguyên sinh chất của tế bào nấm men có ty
thể, không bào, riboxom, các hạt dự trữ. Ngoài ra một số loài còn có vi thể, đây là
thể hình cầu hay hình trứng, có đường kính 3 µm, được phủ bằng một lớp màng
mỏng dầy 7 nm. Vi thể có vai trò nhất định trong việc oxy hoá metanol.
* Ty thể là những thể hình cầu, hình que, hình sợi, có kích
thước khoảng 0,2 – 0,5 x 0,4 – 1 µm. ADN của ty thể là một phân tử dạng vòng,
chiếm 15 – 23% tổng lượng ADN của toàn bộ tế bào. Ty thể gồm 2 lớp màng: màng
ngoài và màng trong. Màng trong có hình lượn sóng hay hình răng lược để tăng
diện tích tiếp xúc, giữa 2 màng có các hạt nhỏ gọi là hạt cơ bản, bên trong ty thể là
dịch hữu cơ, ty thể chứa nhiều loại enzim khác nhau như oxidaza, xitocromoxidaza,
peroxidaza, photphataza. Ty thể được coi là trạm năng lượng của nấm men (Ty thể
con sẽ có 1 nhân.
- Sinh sản bằng bào tử:
+ Bào tử đốt: ở chi Geotrichum.
+ Bào tử bắn: ở chi Sporopolomyces.
+ Bào tử áo: ở loài Candida albicals.
* Sinh sản hữu tính: nấm men sinh sản hữu tính bằng cách hình thành bào
tử túi. Hình thức sinh sản này thường gặp ở các chi Saccharomyces,
Zygosaccharomyces, và nhiều chi khác thuộc bộ Endomycetales.
Bào tử túi (ascospore) được sinh ra trong túi (ascus), mỗi túi có 2, 4 hoặc 8
bào tử. Túi được hình thành do sự tiếp hợp của 2 tế bào nấm men. Khi 2 tế bào nấm
men khác giới (mang dấu + và dấu -) đứng gần nhau sẽ mọc ra mấu lồi. Chúng tiến
lại sát nhau và tiếp nối với nhau. Ở chỗ tiếp nối sẽ tạo ra một lỗ thông và qua lỗ
thông đó chất nguyên sinh và nhân có thể đi qua để phối chất và phối nhân. Sau đó
nhân phân cắt thành 2, 4, hoặc 8 nhân con, mỗi nhân con được bao bọc bởi nguyên
sinh chất rồi tạo thành màng dày bao xung quanh và tạo thành các bào tử túi. Tế bào
dinh dưỡng biến thành túi.
Chu kỳ sống của nấm men có thể phân ra thành 3 loại hình:
Copyright: Tài liệu đại học ©