Giáo trình Vi sinh đại cương (Nghề: Dịch vụ thú y - Cao đẳng): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

Giáo trình Vi sinh đại cương phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Đại cương về vi sinh vật học; Hình thái, cấu tạo các nhóm vi sinh vật; Sinh lý học của vi sinh vật; Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật;...Mời các bạn cùng tham khảo!

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP

(Ban hành kèm theo Quyết định Số:…./QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày… tháng… năm 2017

của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2017

i

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Đây là giáo trình nội bộ của Trường Cao đẳng Cộng Đồng Đồng Tháp nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo Nội dung của giáo trình đã được xây dựng trên

cơ sở thừa kế những nội dung bài giảng đang giảng dạy ở nhà trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ cho đội ngũ giáo viên và học sinh – sinh viên trong nhà trường

Mọi mục đích lệch lạc hoặc sử dụng với ý đồ kinh doanh thiếu lành mạnh

sẽ bị nghiêm cấm

ii

LỜI GIỚI THIỆU

Để nâng cao nhu cầu đào tạo, nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập, việc biên soạn giáo trình cho các môn học là một yêu cầu cấp thiết Trên cơ sở chương trình khung của Bộ Lao Động Thương Binh và Xã Hội đã ban hành và những kinh nghiệm đã rút ra từ thực tế đào tạo, Trường Cao Đẳng Cộng Đồng Đồng Tháp tổ chức biên soạn chương trình, giáo trình một cách khoa học, hệ thống và cập nhập những kiến thức thực tiễn phù với đối tượng ngành nghề đào tạo

Giáo trình Vi sinh đại cương là môn khoa học nghiên cứu những quy luật

chung nhất về vi sinh vật có liên quan đến ngành nghề chăn nuôi và thú y Giáo

trình cung cấp những kiến thức cơ bản cho làm cơ sở để sinh viên tiếp thu kiến

thức các môn học chuyên ngành như Vi sinh thú y, Chẩn đoán, Bệnh truyền nhiễm

Trong quá trình thực hiện cũng không thể tránh khỏi những sai sót Chúng tôi mong nhận được sự ủng hộ và đóng góp ý kiến của các đọc giả để xuất bản lần sau được hoàn thiện tốt hơn

Nội dung giáo trình gồm 7 chương:

Chương 1 Đại cương về vi sinh vật học

Chương 2 Hình thái, cấu tạo các nhóm vi sinh vật

Chương 3 Sinh lý học của vi sinh vật

Chương 4 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật

Chương 5 Virus học

Chương 6 Di truyền học của vi khuẩn

Chương 7 Sự phân bố của vi sinh vật trong tự nhiên

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn những tác giả (phần tài liệu tham khảo)

đã có những công trình nghiên cứu, biên soạn những giáo trình, sách, bài báo và tài liệu quý giá về lĩnh vi sinh vật học

Cảm ơn Sở Lao Động Thương Binh và Xã Hội, Trường CĐCĐ Đồng Tháp cùng khoa Nông Nghiệp Thủy Sản, Bộ môn CNTY đã hướng dẫn, giúp đỡ để chúng tôi hoàn thành nhiệm vụ

Đồng Tháp, ngày… tháng năm 2017

Chủ biên Nguyễn Thị Mỹ Linh

iii

MỤC LỤC

NỘI DUNG Trang

LỜI GIỚI THIỆU ii

CHƯƠNG 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT HỌC 1

1 Đối tượng của vi sinh vật học 1

2 Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và trong đời sống 2

2.1 Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên 2

2.2 Vi sinh vật trong đời sống 3

3 Tính chất chung của vi sinh vật 4

3.1 Kích thước nhỏ bé 4

3.2 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh 4

3.3 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh 4

3.4 Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị 5

3.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều 5

3.6 Là sinh vật xuất hiện đầu tiên trên trái đất 5

4 Lịch sử phát triển của vi sinh vật 6

4.1 Giai đoạn sơ khai của vi sinh vật 6

4.2 Giai đoạn sau khi phát minh ra kính hiển vi (Phát hiện ra KHV) 6

4.3 Giai đoạn vi sinh vật học thực nghiệm với Pasteur 6

4.4 Giai đoạn sau Pasteur và vi sinh học hiện đại 7

CHƯƠNG 2 HÌNH THÁI, CẤU TẠO CỦA CÁC NHÓM VI SINH VẬT 9

1 Nhóm vi khuẩn 9

1.1 Hình thái và kích thước vi khuẩn 9

1.2 Cấu trúc tế bào vi khuẩn 14

2 Một số nhóm vi khuẩn đặc biệt 24

2.1 Xạ khuẩn 24

2.2 Mycoplasma và dạng L của vi khuẩn 25

3 Nấm men 27

3.1 Hình thái nấm men 27

3.2 Cấu tạo nấm men 27

4 Nấm mốc 31

4.1 Hình thái nấm mốc 31

4.2 Cấu tạo của nấm mốc 32

iv

5 Thực hành (xem bài 1, 2, 4 phần hướng dẫn thực hành) 34

CHƯƠNG 3 SINH LÝ HỌC CỦA VI SINH VẬT 35

1 Dinh dưỡng ở vi sinh vật 35

1.1 Nước 35

1.2 Các chất hữu cơ 36

1.3 Các chất vơ cơ (khoáng) 38

2 Nguồn thức ăn của vi sinh vật 38

2.1 Nhu cầu về thức ăn của vi sinh vật 38

2.2 Nguồn dinh dưỡng Nitơ 40

2.3 Nguồn dinh dưỡng khoáng 40

3 Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật 41

3.1 Sinh trưởng, sinh sản và phát triển của vi khuẩn 41

3.2 Phương pháp nghiên cứu sự phát triển của vi khuẩn 41

3.3 Các phương pháp định lượng vi khuẩn 44

3.4 Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật 45

4 Thực hành (xem bài 3 và 5 phần hướng dẫn thực hành) 48

CHƯƠNG 4 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT 49

1 Yếu tố vật lý 49

1.1 Độ ẩm 49

1.2 Nhiệt độ 50

1.3 Ấp suất thẩm thấu 51

1.4 Sóng siêu âm 51

1.5 Tia bức xạ 52

2 Yếu tố hóa học 52

2.1 pH môi trường 52

2.2 Oxy 53

2.3 Các chất diệt khuẩn (sát trùng) 53

3 Ảnh hưởng của các yếu tố sinh học 54

3.1 Chất kháng sinh 54

3.2 Kháng thể 57

3.3 Các chất tiêu độc và khử trùng 57

4 Thực hành (xem bài 2 và 6, phần hướng dẫn thực hành) 59

CHƯƠNG 5: VIRUS HỌC 60

1 Đặc tính chung của virus 60

v

2 Hình dạng và cấu tạo của virus 61

2.1 Hình dạng và kích thước của virus 61

2.2 Cấu tạo virus 64

2.3 Các dạng đối xứng của virus 68

3 Hệ thống phân loại virus 70

3.1 Hệ thống phân loại theo các thứ bậc 70

3.2 Hệ thống phân loại Baltimore 72

4 Sự nhân lên của virus 73

4.1 Sự sao chép và nhân lên của virus 73

4.2 Sự sao chép của thể thực khuẩn (phage) 74

5 Ứng dụng của thực khuẩn thể trong đời sống 76

6 Thảo luận: Phương pháp chẩn đoán virus học 77

CHƯƠNG 6 DI TRUYỀN HỌC CỦA VI KHUẨN 80

1 Đặc điểm chung về sự di truyền ở vi sinh vật 80

2 Sinh sản của vi sinh vật 83

2.1 Sự sinh sản ở vi sinh vật nhân nguyên (vi khuẩn) 83

2.2 Sự sinh sản ở vi sinh vật nhân thật (vi nấm) 86

3 Đột biến ở vi sinh vật 90

3.1 Định nghĩa 90

3.2 Tính vô hướng của đột biến 90

3.3 Nguyên nhân của đột biến 90

3.4 Tần số đột biến trong thiên nhiên 90

3.5Tác nhân gây đột biến ở vi sinh vật 90

3.6 Sự biểu hiện của các tính trạng đột biến 91

3.7 Lợi ích của đột biến 91

CHƯƠNG 7 SỰ PHÂN BỐ CỦA VI SINH VẬT TRONG TỰ NHIÊN 92

1 Hệ vi sinh vật trong đất 92

2 Hệ vi sinh vật trong nước 94

2.1 Sự phân bố vi sinh vật trong môi trường nước 94

2.2 Vi sinh vật gây bệnh trong nước 95

3 Hệ vi sinh vật trong không khí 96

4 Tác động của các yếu tố sinh vật học 98

4.1 Quan hệ cộng sinh 98

4.2 Quan hệ tương hỗ 98

vi

4.3 Quan hệ đối kháng 99

4.4 Quan hệ ký sinh 99

5 Thực hành: (xem bài 5, phần hướng dẫn thực hành) 99

PHẦN HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH 100

BÀI 1 CÁC QUY TẮC AN TOÀN TRONG PHONG THÍ NGHIỆM VI SINH 100

BÀI 2 TRANG THIẾT BỊ - DỤNG CỤ - CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG 102

BÀI 3 PHA CHẾ MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG 107

BÀI 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN SÁT TẾ BÀO VI SINH VẬT 112

BÀI 5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP VI SINH VẬT 121

Bài 6 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SỐ LƯỢNG TẾ BÀO VI SINH VẬT 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:

- Vị trí của môn học: môn học cơ sở Nội dung môn học bao gồm những kiến thức

mô tả về hình dạng và cấu trúc, các đặc điểm biến dưỡng, và các đặc điểm di truyền của vi sinh vật Các tính chất này được sử dụng làm cơ sở cho sự phân loại

và định danh, cũng như cho quá trình phân lập và chẩn đoán vi sinh vật Vai trò của chúng trong quá trình sinh bệnh cho người và động thực vật, cũng như các lợi ích của vi sinh vật đối với môi trường và các sinh vật vật khác cũng được giải

Mục tiêu của môn học/mô đun:

Sau khi học xong học phần này sinh viên được trang bị:

+ Trình bày được cấu tạo, đặc điểm sinh trưởng và phát triển, đặc điểm sinh lý và

di truyền của vi sinh vật;

+ Vận dụng được các kiến thức để giải thích các cơ chế sinh bệnh của vi sinh vật bệnh; nuôi cấy, phân lập, chẩn đoán vi sinh vật;

+Các từ chuyên ngành tiếng Anh, hiểu tên vi sinh vật (cấu trúc theo tiếng La tinh);

- Về kỹ năng:

+ Có kỹ năng thực hành cơ bản trong nghiên cứu vi sinh vật

viii

+ Nêu được đặc điểm hình thái, cấu tạo của các nhóm vi sinh vật

+ Xác định được nhu cầu dinh dưỡng, nguồn thức ăn cho các loài vi sinh vật Ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống

+ Đánh giá được các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng vi sinh vật

+ Có kỹ năng xác định tính di truyền ở các nhóm vi sinh vật

+ Xác định hệ vi sinh vật trong tự nhiên

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Có ý thức về lợi ích của việc học tập, từ đó có thái độ học tập đúng đắn; ý thức

tự học hỏi nâng cao trình độ

+ Có khả năng thích ứng với môi trường làm việc trong phòng thí nghiệm; ý thức những nguy cơ và rủi ro trong công việc liên quan vi sinh vật học, và xử lý/giải quyết các vấn đề phát sinh

III Nội dung môn học:

1 Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

SốTT Tên chương, mục

Thời gian (giờ)

Tổng số Lýthuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

4 Chương 4: Ảnh hưởng của các

yếu tố môi trường đến sự sinh

trưởng của vi sinh vật

ix

1

CHƯƠNG 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT HỌC

MH11-01

Giới thiệu: Là môn học đại cương nên người học cần nắm vững đặc điểm

hình thái, cấu tạo, tính chất lý hóa của mỗi đối tượng đồng thời nghiên cứu phương pháp để phát triển vi sinh vật có lợi phát triển và tìm cách để ức chế, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật có hại trong cuộc sống

Mục tiêu:

- Kiến thức: Trình bày được những khái niệm cơ bản về vi sinh vật học và vai trò của vi sinh vật học, ứng dụng vi sinh vật vào đời sống con người

- Kỹ năng: Có kỹ năng thực hành cơ bản trong nghiên cứu vi sinh vật

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có ý thức về lợi ích của việc học tập, từ đó

có thái độ học tập đúng đắn; ý thức tự học hỏi nâng cao trình độ

1 Đối tượng của vi sinh vật học

Xung quanh chúng ta, ngoài các sinh vật lớn mà chúng ta có thể nhìn thấy được, còn có vô vàn vi sinh vật nhỏ bé, muốn nhìn thấy chúng phải sử dụng kính hiển vi, người ta gọi chúng là vi sinh vật

Vi sinh học (microbiology) là ngành khoa học nghiên cứu về:

- Cấu tạo và đời sống của vi sinh vật

- Đa dạng sinh học và sự tiến hóa của vi sinh vật

- Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên, trong đời sống của động vật, thực vật và con người

Vi sinh vật học đại cương, nghiên cứu những quy luật chung nhất về vi sinh vật Đối tượng nghiên cứu của vi sinh vật học là vi khuẩn, xạ khuẩn (Actinomycetes), virus, Bacteriophage (thể thực khuẩn), nấm, tảo, nguyên sinh động vật Vi sinh vật (microorganism) là những sinh vật có kích thước rất nhỏ phải dùng kính hiển vi mới quan sát được Vi sinh vật có kích thước nhỏ bé được đo bằng micromet (µm) hoặc bằng nanomet (nm)

- Vi sinh vật thường là đơn bào hoặc đa bào

- Cấu trúc đơn giản và kém phân hóa

- Vi sinh vật có khả năng sống, phát triển và sinh sản độc lập trong tự nhiên

Vi sinh vật tuy có kích thước nhỏ bé và có cấu trúc cơ thể tương đối đơn giản nhưng chúng có tốc độ sinh sôi nẩy nở rất nhanh chóng và hoạt động trao đổi chất

2

vô cùng mạnh mẽ Vi sinh vật có thể phân giải hầu hết tất cả các loại chất có trên thế giới, kể cả những chất rất khó phân giải, hoặc những chất gây hại đến nhóm sinh vật khác Bên cạnh khả năng phân giải, vi sinh vật còn có khả năng tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp, trong điều kiện nhiệt độ, áp suất bình thường

Phân loại theo hệ thống sinh giới của vi sinh vật

Theo Linneaus (Thủy Điển) là người đầu tiên đề xướng sử dụng tiếng Latinh làm tên chung của từng loài sinh vật

Chữ đầu tiên viết hoa chỉ tên chi (genus), chữ sau không viết hoa chỉ tên loài (species), tên khoa học được in nghiêng

Ví dụ: Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli, Rhizobium, Vibrio

cholera, Closstridium tetanus

2 Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và trong đời sống

2.1 Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên

Trong thiên nhiên, vi sinh vật giữ những mắt xích trọng yếu trong sự chu chuyển liên tục và bất diệt của vật chất, nếu không có vi sinh vật hay vì một lý do nào đó mà hoạt động của vi sinh vật bị ngừng trệ dù chỉ trong thời gian ngắn, có thể nó sẽ làm ngưng mọi hoạt động sống trên trái đất Thật vậy người ta đã tính

toán nếu không có vi sinh vật hoạt động để cung cấp CO2 cho khí quyển thì đến một lúc nào đó lượng CO2 sẽ bị cạn kiệt, lúc bây giờ cây xanh không thể quang

Hình 1.1: Chuỗi thức ăn trong tự nhiên

Ví dụ: chuỗi thức ăn trong tự nhiên

- Vi sinh vật là nhóm phân hủy xác bã động thực vật

- Tham gia vào quá trình tổng hợp

3

hợp được, sự sống của các loài sinh vật khác không tiến hành bình thường được,

bề mặt trái đất sẽ trở nên lạnh lẽo

Vi sinh vật còn là nhân tố tham gia vào việc giữ gìn tính bền vững của các hệ sinh thái trong tự nhiên

2.2 Vi sinh vật trong đời sống

Vai trò ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống được ứng dụng vào trong các lĩnh vực sau như

- Trong công nghiệp: nghiên cứu các quá trình vi sinh vật áp dụng trong công

nghiệp như: lên men thực phẩm (rượu, bia, mì chính, sản xuất nấm men…) sản xuất các sản phẩm y dược (kháng sinh, vitamin), sản xuất hoá chất (acetone, cồn, axit hữu cơ ) sản xuất enzyme, sản xuất phân bón

- Trong nông nghiệp: nghiên cứu các vi sinh vật phục vụ cho nông nghiệp

như: vi sinh vật trong bảo vệ thực vật, vi sinh vật đất, vi sinh vật trong chế biến bảo quản, vi sinh vật ứng dụng trong chăn nuôi

Đối với sản xuất nông nghiệp, vi sinh vật có vai trò rất lớn, vi sinh vật tham gia vào việc phân giải các hợp chất hữu cơ, chuyển hóa các chất khoáng, cố định nitơ phân tử để làm giàu thêm dự trữ nitơ của đất

- Trong chăn nuôi và ngư nghiệp: Trong chăn nuôi một vấn đề lớn là làm thế

nào để phòng chống được các bệnh truyền nhiễm, môn vi sinh vật thú y đã cùng môn dịch tễ học đã đề ra những biện pháp phòng dịch bệnh của súc vật và một số bệnh có thể lây sang người, như dại, lao, nhiệt thán,

- Trong y học: nghiên cứu các vi sinh vật gây ra bệnh truyền nhiễm cho người,

các phương pháp chẩn đoán, phòng và trị bệnh Ví dụ: Ứng dụng trong việc sản xuất kháng sinh trong điều trị bệnh nhiễm trùng, sản xuất vắc – xin phòng ngừa dịch bệnh

- Trong khai thác nguyên liệu: sử dụng vi khuẩn tỏng khai thác quặng đồng

sulfic (Thiobacillus) loại vi sinh vật này có khả năng oxy hóa lưu huỳnh thành axit

sulfuric, khả năng phân hủy cellulose thành các sản phẩm đường, methan, aceton…

- Trong công tác bảo vệ môi trường: Ứng dụng vi sinh vật trong tuần hoàn

các chất trong tự nhiên, trong xử lý nước thải, rác thải Tham gia vào quá trình tự làm sạch của môi trường đất, nước, không khí

Ngoài ra còn rất nhiều môn học chuyên ngành khác như vi sinh vật học lâm nghiệp, vi sinh vật học thuỷ sản, vi sinh vật học vũ trụ, địa vi sinh vật học…vi sinh vật học phát triển rất nhanh đã dẫn đến hình thành các lĩnh vực chuyên sâu khác nhau: vi khuẩn học, nấm học, tảo học, virus học

4

3 Tính chất chung của vi sinh vật

Vi sinh vật (microoganisms) là tên gọi chung để chỉ tất cả các sinh vật có hình

thể nhỏ bé, chỉ có thể thất được dưới kính hiển vi Virus là nhóm vi sinh vật nhỏ bé tới mức chỉ có thể quan sát được dưới kính hiển vi điện tử Virus chưa có cấu trúc

tế bào

Các sinh vật khác thường là đơn bào hoặc đa bào nhưng có cấu trúc đơn giản

và chưa phân hóa thành các cơ quan sinh dưỡng Giữa các nhóm sinh vật có mối quan hệ mật thiết với nhau Chúng có những đặc điểm chung sau đây

3.1 Kích thước nhỏ bé

Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet (1mm= 1/1000mm hay 1/1000 000m) Virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet (1nn=1/1000 000mm hay 1/1000 000 000m)

Kích thước càng bé thì diện tích bề mặt của vi sinh vật trong 1 đơn vị thể tích

càng lớn Chẳng hạn đường kính của 1 cầu khuẩn (Coccus) chỉ có 1mm, nhưng nếu

xếp đầy chúng thành 1 khối lập nhưng có thể lích là 1cm3 thì chúng có diện tích bề mặt rộng tới 6 m2 !

3.2 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh

Tuy vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé nhưng chúng lại có năng lực hấp thu

và chuyển hoá vượt xa các sinh vật khác Chẳng hạn 1 vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải được một lượng đường lactose lớn hơn 100-10 000 lần so với khối lượng của chúng

Tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần so với trâu bò

3.3 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh

Chẳng hạn, 1 trực khuẩn đại tràng (Escherichia coli) trong các điều kiện thích

hợp chỉ sau 12-20 phút lại phân cắt một lần

Nếu lấy thời gian thế hệ là 20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 làn, sau 24 giờ phân cắt

72 lần và tạo ra 4 722 366 500 000 000 000 000 000 tế bào (4 722 366 1017), tương đương với 1 khối lượng 4722 tấn

Trong nồi lên men với các điều kiện nuôi cấy thích hợp từ 1 tế bào có thể tạo ra sau 24 giờ khoảng 100 000 000 - 1000 000 000 tế bào Thời gian thế hệ của nấm

men dài hơn, ví dụ với men rượu (Saccharomyces cerevisiae) là 120 phút Với nhiều vi sinh vật khác còn dài hơn nữa, ví dụ với tảo tiểu cầu ( Chlorella ) là 7 giờ,

với vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ Có thể nói không có sinh vật nào có tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh như vi sinh vật

5

3.4 Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị

Trong quá trình tiến hoá lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất khác nhau, kể cả những điều kiện hết sức bất lợi mà các sinh vật khác thường không thể tồn tại được

Có vi sinh vật sống được ở môi trường nóng đến 130ºC, lạnh đến 0-5ºC, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, ngọt đến nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 hoặc cao đến 10,7, áp suất cao đến trên 1103 at hay có độ phóng xạ cao đến 750 000 rad Nhiều vi sinh vật có thể phát triển tốt trong điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có loài nấm sợi có thể phát triển dày đặc trong bể ngâm tử thi với nồng độ Formol rất cao

Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống do đó rất dễ dàng phát sinh biến dị Tần số biến dị thường ở mức 10-5 - 10-10

3.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều

Vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái đất, trong không khí, trong đất, trên núi cao, dưới biển sâu, trên cơ thể, người, động vật, thực vật, trong thực phẩm, trên mọi đồ vật

Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc thực hiện các vòng tuần hoàn hoá học (biogeochemical cycles) như vòng tuần hoàn C, vòng tuần hoàn n, vòng tuần hoàn P, vòng tuần hoàn S, vòng tuần hoàn Fe

sinh-địa-Trong nước vi sinh vật có nhiều ở vùng duyên hải (littoral zone), vùng nước nông (limnetic zone) và ngay cả ở vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone) Trong không khí thì càng lên cao số lượng vi sinh vật càng ít Số lượng vi sinh vật trong không khí ở các khu dân cư đông đúc cao hơn rất nhiều so với không khí trên mặt biển và nhất là trong không khí ở Bắc cực, Nam cực

3.6 Là sinh vật xuất hiện đầu tiên trên trái đất

Trái đất hình thành cách đây 4,6 tỷ năm nhưng cho đến nay mới chỉ tìm thấy dấu vết của sự sống từ cách đây 3,5 tỷ năm Đó là các vi sinh vật hoá thạch còn để lại vết tích trong các tầng đá cổ

Vi sinh vật hoá thạch cổ xưa nhất đã được phát hiện là những dạng rất giống với Vi khuẩn lam ngày nay Chúng được J.William Schopf tìm thấy tại các tầng đá

cổ ở miền Tây Australia Chúng có dạng đa bào đơn giản, nối thành sợi dài đến vài chục mm với đường kính khoảng 1-2 mm và có thành tế bào khá dày

Trước đó các nhà khoa học cũng đã tìm thấy vết tích của chi Gloeodiniopsis có niên đại cách đây 1,5 tỷ năm và vết tích của chi Palaeolyngbya có niên đại cách đây 950 triệu năm

6

4 Lịch sử phát triển của vi sinh vật

4.1 Giai đoạn sơ khai của vi sinh vật

Từ thời thượng cổ người ta đã biết ủ phân, trồng xen cây họ đậu với cây trồng khác, ủ men, nấu rượu, nhưng chưa giải thích được bản chất của các biện pháp nhưng người ta chưa giải thích được bản chất của các biện pháp là dovi sinh vật mãi đến khi kính hiển vi quang học ra đời, những hiểu biết về vi sinh vật dần dần được phát triển, mở ra trước mắt nhân loại một thế giới mới, thế giới của những vi sinh vật vô cùng nhỏ bé nhưng vô cùng phong phú

Con người đã thấy được tác hại của bệnh cây Đối với bệnh ''rỉ sắt'' ở thời Aristote người ta xem như là do tạo hóa gây ra

Ở Hy Lạp bấy giờ người ta cho rằng cây bị bệnh là do đất xấu, phân xấu, chủ yếu là do trời đất

Trung Quốc cách đây 4000 năm đã thấy đề cập đến kỹ thuật nấu rượu Như vậy

vi sinh vật đã được ứng dụng vào sản xuất, phục vụ cuộc sống từ rất lâu

1664 – Robert Hooke lần đầu tiên mô tả tế bào Năm 1673 - Người đầu tiên phát hiện vi sinh vật và miêu tả hình thái vi sinh vật là Antonie Van Leeuwenhook (Hà Lan, 1632-1723) Phát minh của Leewenhoek củng cố quan niệm về khả năng tự hình thành của vi sinh vật Thời gian này người ta cho rằng sinh vật quan sát được

là từ các vật vô sinh, thịt, cá sinh ra dòi và sau đó người ta cho ra đời thuyết tự sinh (hay thuyết ngẫu sinh)

4.2 Giai đoạn sau khi phát minh ra kính hiển vi (Phát hiện ra vi sinh vật)

Leewenhoek là người đầu tiên phát hiện ra vi sinh vật nhờ phát minh ra kính hiển vi Ông là một thương nhân buôn vải, muốn tìm hiểu cấu trúc của sợi vải ông

đã chế tạo ra các thấu kính và lắp ráp chúng thành một kính hiển vi có độ phóng đại 160 lần, Ông đã quan sát nước ao tù, nước ngâm các chất hữu cơ, bựa răng, Leewenhoek nhận thấy ở đâu cũng có những sinh vật nhỏ bé Rất ngạc nhiên trước những hiện tượng quan sát được ông viết ''Tôi thấy trong bựa răng của miệng của tôi có rất nhiều sinh vật tý hon hoạt động, chúng nhiều hơn so với vương quốc

Hà Lan hợp nhất''

4.3 Giai đoạn vi sinh vật học thực nghiệm với Pasteur

Đến thế kỷ XIX cùng với sự phát triển của chủ nghĩa tư bản, các ngành khoa học kỹ thuật nói chung và vi sinh vật học nói riêng, phát triển mạnh mẽ, nhiều nhà khoa học đã quan sát và nghiên cứu về một số vi sinh vật gây bệnh và sáng tạo ra một số phương pháp mới để nghiên cứu về vi sinh vật

7

Đóng góp cho sự phát triển của vi sinh vật ở giai đoạn này phải kể đến nhà bác học người Pháp Pasteur (1822-1895) Với công trình nghiên cứu của mình ông đã đánh đổ học thuyết tự sinh, nhờ chế tạo ra bình cổ ngỗng

Ông đã chứng minh thuyết tự sinh là không đúng bằng các thí nghiệm sau:

TN1: Dùng một cái bình chứa nước thịt đun sôi, để nguội sau một thời gian thì nước thịt đục, quan sát thấy có vi sinh vật

TN2: Tiến hành như thí nghiệm thứ nhất nhưng sau đó ông bịt kín miệng bình lại, để một thời gian nước thịt không bị vẩn đục Lúc này mọi người phản đối, họ nói không có không khí nên vi sinh vật không phát triển được, chưa thuyết phục được họ ông làm thí nghiệm tiếp theo

TN3: Ông uốn cổ bình giống như hình cổ ngỗng kéo dài ra cho thông với không khí, sau khi đun sôi để một thời gian nước thịt không bị đục, khi đó người ta mới công nhận bác bỏ thuyết tự sinh

4.4 Giai đoạn sau Pasteur và vi sinh học hiện đại

Tiếp theo sau Pasteur là Koch (Robert Koch 1843-1910), là người có công trong việc phát triển các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Ông đề ra phương pháp chứng minh một vi sinh vật là nguyên nhân gây ra bệnh truyền nhiễm mà ngày nay mọi nhà nghiên cứu bệnh học phải theo và gọi là quy tắc Koch Ngày 24-3-1882, Koch công bố công trình khám phá ra vi trùng gây bệnh

lao và gọi nó là Mycobacterium tuberculosis, là một bệnh nan y thời đó Khám phá

này mở đường cho việc chữa trị bệnh ngày nay

Kế đó học trò của Koch là Petri (Juliyes Richard Petri, 1852- 1921) chế ra các dụng cụ nghiên cứu vi sinh vật mà ngày nay còn dùng tên của ông để đặt cho dụng

cụ ấy: đĩa Petri Ông cũng nêu ra các biện pháp nhuộm màu vi sinh vật

Ivanopxki, 1892 và Beijerrinck, 1896 là những người phát hiện ra virus đầu tiên trên thế giới khi chứng minh vi sinh vật nhỏ hơn vi khuẩn, qua được lọc bằng sứ

xốp, là nguyên nhân gây bệnh khảm cây thuốc lá Bác sĩ người Anh Alexander

Fleminh (1881-1955) Phát hiện ra chất kháng sinh Năm 1928 tách được chủng nấm sinh chất kháng sinh

Eduerd Buchner (1860-1917), 1897 chứng minh vai trò của enzim trong quá trình lên men rượu

Hiện nay còn nhiều nhà bác học nghiên cứu sâu về:

- Công nghệ enzim  mũi nhọn của công nghệ sinh học

- Bản chất sự sống của vi sinh vật ở mức phân tử và dưới phân tử

8

- Kỹ thuật cấy mô và tháo lắp gen ở vi sinh vật

- Ứng dụng kỹ thuật vi sinh vật để điều trị bệnh ở người, gia súc, cây trồng và bảo vệ môi trường

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1:

1 Nghiên cứu vi sinh vật là nghiên cứu những đối tượng nào?

2 Vi sinh vật có vai trò gì trong tự nhiên và đời sống con người

3 Trình bày các đặc điểm chính về các giai đoạn phát triển của vi sinh vật học

Hình 1.2: Các nhà khoa học trong lĩnh vực vi sinh vật (Phạm Hồng Sơn)

9

CHƯƠNG 2 HÌNH THÁI, CẤU TẠO CỦA CÁC NHÓM VI SINH VẬT

MH11-02

Giới thiệu:Vi sinh vật (microorganism) là những sinh vật có kích thước rất

nhỏ phải dùng kính hiển vi mới quan sát được Vi sinh vật thường là đơn bào hoặc

đa bào Cấu trúc đơn giản và kém phân hóa Hình dạng kích thước khác nhau tùy loài

Mục tiêu:

- Kiến thức: Trình bày được hình thái và hoạt động của vi sinh vật nhân nguyên, phân biệt hình thái giữa các nhóm của chúng

- Kỹ năng: Nêu được đặc điểm hình thái, cấu tạo của các nhóm vi sinh vật

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có ý thức về lợi ích của việc học tập, từ đó

có thái độ học tập đúng đắn; ý thức tự học hỏi nâng cao trình độ

1 Nhóm vi khuẩn

Vi khuẩn (Bacteria) là những vi sinh vật mà cơ thể chỉ gồm một tế bào Chúng

có hình dạng và kích thước thay đổi tùy theo từng loại, chiều dài khoảng 1-10 m chiều ngang khoảng 0,2 - 10 m Vi khuẩn có hình thái riêng, đặc tính sinh vật học riêng

Cấu tạo chưa hoàn chỉnh (chưa có nhân thật) Nhân tế bào chỉ gồm một chuỗi ADN không có thành phần protein không có màng nhân Một số có khả năng gây

bệnh cho người, động vật, và thực vật, một số có khả năng tiết kháng sinh (Bacillus

subtillis) đa số sống hoại sinh trong tự nhiên Dựa vào hình thái bên ngoài của vi

khuẩn, người ta chia vi khuẩn ra làm 6 loại hình thái khác nhau: cầu khuẩn, trực khuẩn, cầu trực khuẩn, phẩy khuẩn, xoắn khuẩn, xoắn thể

1.1 Hình thái và kích thước vi khuẩn

1.1.1 Cầu khuẩn (Coccus)

Cầu khuẩn là những vi khuẩn có dạng hình cầu, tuy nhiên có loại không thật

giống với hình cầu, thường có hình bầu dục như lậu cầu khuẩn Neisseria

gonohoeae, bắt màu Gram âm hoặc có dạng hình ngọn lửa nến như Streptococcus pneumoniae, bắt màu Gram dương

Kích thước của cầu khuẩn thay đổi trong khoảng 0,5 - 1 m (1 m =10-3 mm) Gồm các dạng

10

+ Đơn cầu khuẩn (Micrococcus): Thường đứng riêng rẽ từng tế bào một, đa

số sống hoại sinh trong đất, nước, không khí như: M agillis, M roseus, M luteus + Song cầu khuẩn (Diplococcus): Cầu khuẩn được phân cắt theo một mặt

phẳng xác định và dính với nhau thành từng đôi một, một số loại có khả năng gây

bệnh như lậu cầu khuẩn gonococcus

+ Liên cầu khuẩn (Streptococcus): cầu khuẩn phân cắt bởi một mặt phẳng xác định và dính với nhau thành một chuỗi dài Streptococcus lactis vi khuẩn lên men lactic, Streptococcus pyogenes liên cầu khuẩn sinh mủ

+ Tứ cầu khuẩn (Tetracoccus) Cầu khuẩn phân cắt theo hai mặt phẳng trực

giao và sau đó dính với nhau thành từng nhóm 4 tế bào, tứ cầu khuẩn thường sống

hoại sinh nhưng cũng có loại gây bệnh cho người và động vật như Tetracoccus

homari

+ Bát cầu khuẩn (Sarcina): Cầu khuẩn phân cắt theo 3 mặt phẳng trực giao

và tạo thành khối gồm 8, 16 tế bào Hoại sinh trong không khí như Sarcina urea có khả năng phân giải ure khá mạnh Sarcina putea, Sarcina aurantica

+ Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus): Phân cắt theo các mặt phẳng bất kỳ và

dính với nhau thành từng đám như hình chùm nho, tụ cầu khuẩn không có tiên mao roi nên không có khả năng di động, khi nhuộm màu đa số cầu khuẩn bắt màu Gram

dương Đa số sống hoại sinh một số gây bệnh như Staphylococcus aureus - tụ cầu

vàng

Hình 2.1: Hình dạng cầu khuẩn (Phạm Hồng Sơn)

11

1.1.2 Trực khuẩn (Bacillus, Bacterium)

Trực khuẩn là tên chung để chỉ những vi khuẩn có dạng hình que, hình gậy, kích thước của vi khuẩn khoảng 0,5-1 x 1-4m, có những chi thường gặp như:

- Bacillus (Bac)

+ Là trực khuẩn Gram dương,

+ Sống yếm khí tuỳ tiện, sinh nha bào, chiều ngang của nha bào không vượt quá chiều ngang của tế bào vi khuẩn, do đó khi vi khuẩn mang nha bào vẫn không thay đổi hình dạng

+ Ví dụ: Trực khuẩn gây bệnh nhiệt thán Bacillus anthracis, trực khuẩn cỏ khô Bacillus subtillis Bacillus subtillis là một trực khuẩn có lợi trong hệ vi khuẩn

đường ruột, chúng ức chế sự phát triển các vi sinh vật có hại đối với đường tiêu hoá

Hình 2.2: Các hình dạng của cầu khuẩn (Phạm Hồng Sơn)

Tụ cầu khuẩn

Hình 2.3: Các dạng trực khuẩn

12

- Bacterium

+ Là trực khuẩn Gram âm

+ Sống hiếu khí tuỳ tiện không sinh nha bào, thường có tiên mao ở xung quanh thân

+ Có nhiều loại Bacterium gây bệnh cho người và gia súc như, Salmonella,

Escherichia, Shigella, Proteus

+ Clostridium là loại vi khuẩn kỵ

khí bắt buộc,

+ Có nhiều loại gây bệnh cho người

và gia súc như: Clostridium tetani,

Clostridium chauvoei (ung khí thán),

Clostridium pasteurianum (vi khuẩn cố

định nitơ) Clostridium tetani nha bào có

trong đất và những nơi ẩm ướt dơ bẩn,

nha bào tồn tại rất lâu, nếu chúng xâm

nhập vào vết thương sẽ phát triển, sinh

độc tố thần kinh gây co cứng gọi là bệnh uốn ván

- Bacillus (Viết tắt là Bac) Bacterium (viết tắt là Bact)

- Clostridium

Hình 2.4: Trực khuẩn

Hình 2.5: Trực khuẩn có nha bào

13

Ví dụ: vi khuẩn uốn ván (Clostridium tetani) khi mang nha bào có hình dùi trống, hình đinh ghim Trực khuẩn ung khí thán (Clostridium chauvoei), trực khuẩn gây bệnh ngộ độc thịt (Clostridium botulinum), trực khuẩn hoại thư sinh hơi (Clostridium perfringens), nhưng cũng có trực khuẩn có ích như trực khuẩn

cố định nitơ (Clostridium pasteurianum)

- Corynebacterium

+ Vi khuẩn không sinh nha bào, có hình dạng và kích thước thay đổi khá nhiều tùy từng giống,

+ Khi nhuộm màu vi khuẩn thường tạo thành các đoạn nhỏ bắt màu khác nhau

+ Ví dụ: Corynebacterium diphtheriae (gây bệnh bạch hầu) bắt màu hai đầu hình quả tạ, Erysipelothrix rhusiopathiae gây bệnh đóng dấu heo, gây viêm da và

tổ chức dưới da

- Pseudomonas

+ Là trực khuẩn Gram âm, không có bào tử

+ Có 1 tiên mao hoặc 1 chùm tiên mao ở đầu

+ Thường sinh sắc tố

+ Thường gặp ở thủy hải sản Ví dụ: Xanthomonas, Photobacterium

1.1.3 Cầu trực khuẩn (Cocco-Bacillus)

- Là những vi khuẩn trung gian giữa cầu khuẩn và trực khuẩn

- Vi khuẩn có hình bầu dục, hình trứng, kích thước khoảng 0,25-0,3 x 0,4 - 1,5 m Vi khuẩn sống hiếu khí, bắt màu gram âm (-), có hình trứng hoặc bầu dục

- Một số bắt màu tập trung ở hai đầu (vi khuẩn lưỡng cực) Ví dụ: vi khuẩn

gây bệnh tụ huyết trùng: Pasteurella Vi khuẩn gây sẩy thai truyền nhiễm Brucella

1.1.4 Phẩy khuẩn (Vibrio)

+ Là tên chung để chỉ những vi khuẩn hình que uốn cong lên, có hình giống hình dấu phẩy, hình lưỡi liềm,

+ Đứng riêng rẽ hay nối với nhau thành hình chữ S hay số 8, có tiên mao

Phần lớn sống hoại sinh, có một số loại gây bệnh như Vibrio cholerae

1.1.5 Xoắn thể (Spirillum)

Là nhóm vi khuẩn Gram âm hiếu khí hoặc vi hiếu khí, di động, có dạng xoắn,

xoắn khuẩn gây bệnh thuộc chi Campylobacter

14

Trước đây Campylobacter được xếp vào chi Vibrio về sau chúng được xếp vào nhóm Spirillum vì các vi khuẩn này khác biệt với nhóm phẩy khuẩn nhờ số

vòng xoắn đầy đủ

Về hình thái xoắn thể khác với nhóm xoắn khuẩn (Spirochaeta) do số vòng

xoắn ít hơn, vòng xoắn của xoắn thể không làm cho đường kính cơ thể tăng lên, xoắn thể không có cấu trúc sợi trục chu chất và lớp bao ngoài, vách tế bào cứng và

di động mạnh nhờ có lông roi ở cực tế bào

Campylobacter là những vi khuẩn Gram âm, có dạng chữ S hay dấu phẩy, có

một lông roi ở một cực hoặc hai cực, di động theo kiểu vặn nút chai, kích thước 0.2-0.8 x 0.5 –5.0 m nhưng đôi khi có dạng cầu khuẩn, thông thường không có

giáp mô, tuy có khi C jejuni lại thấy có giáp mô

1.1.6 Xoắn khuẩn (Spirochaeta)

Cấu trúc cơ bản của xoắn

khuẩn là màng tế bào chất của tế

bào kéo dài được bọc trong một

màng phức hợp bên ngoài vách tế

bào tạo thành ống tế bào chất, phía

ngoài được bao bọc bởi lớp vỏ

ngoài hay lớp bao nhầy

Khoảng không gian giữa

màng tế bào chất và lớp vỏ ngoài

này được gọi là không gian chu

chất Có tiên mao xuất phát từ hai

cực tế bào, những sợi tiên mao này

hướng vào giữa tế bào

Bắt màu Gram âm, nhưng thường khó bắt màu nên để quan sát xoắn khuẩn thường sử dụng các phương pháp nhuộm nhiễm bạc, hoặc quan sát tiêu bản sống dưới kính hiển vi nền đen

Xoắn khuẩn di động uốn khúc, vặn xoắn, uốn lượn, sinh sản bằng cách phân

chắt theo chiều ngang Leptospira canicola theo nước và thức ăn vào máu, gan,

thận gây loạn chức năng của các cơ quan này dẫn đến xuất huyết và vàng da

1.2 Cấu trúc tế bào vi khuẩn

Cấu trúc của tế bào vi khuẩn khác với tế bào của vi sinh vật khác Dựa vào cấu trúc có thể thấy được sự khác nhau giữa tế bào vi khuẩn và tế bào động thực vật theo bảng sau:

Hình 2.6: Các loại xoắn khuẩn

15

Thành phần Tế bào động vật và thực vật Tế bào vi khuẩn

- Nhiều nhiễm sắc thể hình que

- Có bộ máy phân bào

- Không có màng

- Một nhiễm sắc thể hình tròn

- Không có phân bào

Nguyên sinh chất Thường có lưới nội bào

Có ty thể Đôi khi có lục lạp Chuyển động dòng nội bào Ribosom 80S gắn vào lưới nội chất

70S gắn lưới nội chất

Không có lưới nội bào Không

có ty lạp thể có (Mesosom ) Không có lục lạp Không chuyển động dòng nội bào

70S trong bào quan Các phân tử nhỏ Không có glycopeptit màng Có glycopeptit màng

Tế bào vi khuẩn có những tính chất khác với các tế bào động vật, thực vật ở

chổ: nhân không có màng, chỉ là một nhiễm sắc thể, không có bộ máy phân bào,

lưới nội hạt, ty lạp thể và lục lạp, không có chuyển động dòng tế bào

Cấu trúc tế bào vi khuẩn gồm có thành phần bắt buộc (tất cả vi khuẩn) và thành phần không bắt buộc (tùy theo loại vi khuẩn)

+ Thành phần bắt buộc

1 Thành/vách tế bào (cell wall)

2 Màng tế bào (Cell membran)

4 Nhung mao (Pili hay Fimbriae)

5 Tiêm mao (Flagella)

Cấu trúc và chức năng các cấu tạo

1.2.1 Thành tế bào (Cell wall)

Hình 2.7: Cấu trúc tế bào vi khuẩn

16

Thành tế bào còn gọi là vách tế bào, chiếm 10-40% trọng lượng khô của tế bào, độ dày thành tế bào vi khuẩn Gram âm là 10nm, Gram dương là 14-18nm Thành tế bào là lớp cấu trúc ngoài cùng, có độ rắn chắc nhất định để duy trì hình dạng tế bào, có khả năng bảo vệ tế bào đối với một số điều kiện bất lợi Nồng

độ đường muối bên trong tế bào thường cao hơn bên ngoài tế bào (áp suất thẩm thấu tương đương với dung dịch glucose 10-20%) do đó tế bào hấp thu khá nhiều nước từ bên ngoài vào Nếu không có thành tế bào vững chắc thì tế bào sẽ bị phá

vỡ

Khi thực hiện co nguyên sinh rồi quan sát dưới kính hiển vi, thấy rõ lớp thành

tế bào Quan sát dưới kính hiển vi điện tử thấy rõ hơn Thành tế bào vi khuẩn G- và

G+ có sự sai khác về thành phần cấu tạo như sau:

Vi khuẩn Gram dương có thành phần cấu tạo cơ bản là pepidoglycan (PG) hoặc còn gọi là glucopeptit, murein, chiếm 95 % trọng lượng khô của thành Cấu trúc của PG gồm 3 thành phần: N acetylglucozamin, N acetylmuramic và galactozamin Thành tế bào vi khuẩn Gram dương chứa PG đầy đủ 4 lớp (chiếm

>50% trọng lượng khô của thành) Ngoài ra còn thấy thành phần acid teichoic (là các polime của glycerol và ribitol photphat), gắn với PG hay màng tế bào

Vi khuẩn Gram âm Vách vi khuẩn Gram âm gồm một màng ngoài và một khoang chu chất chứa 1-2 lớp PG (chiếm 5-10%) trọng lượng khô vách, giữa lớp

PG và màng ngoài có cầu nối lipoprotein Ngoài ra ở màng ngoài còn có thành

phần lipopolysaccharit (LPS) và các protein LPS chiếm 1-50% trọng lượng khô của vách Phần lipid của LPS là nội độc tố (gây sốt, tiêu chảy, phá hủy hồng cầu)

- Chức năng của thành tế bào:

+ Duy trì hình dạng của tế bào

Gram (+)

Gram (-)

Hình 2.8: Thành tế bào vi khuẩn

17

+ Duy trì áp suất thẩm thấu bên trong tế bào

+ Hỗ trợ sự chuyển động của tiên mao

+ Giúp tế bào đề kháng với các lực tác động bên ngoài

+ Cần thiết cho quá trình phân cắt bình thường của tế bào

+ Điều tiết sự xâm nhập của một số chất, ngăn cản sự thất thoát các enzyme,

sự xâm nhập của các chất hóa học hoặc enzyme từ bên ngoài gây hại tế bào, như muối mật, enzyme tiêu hóa, lysozim, chất kháng sinh

+ Có liên quan mật thiết đến tính kháng nguyên, của vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt liên quan đến nội độc tố của vi khuẩn Gram âm

+ Có vai trò trong việc bắt màu thuốc nhuộm khi nhuộm Gram

Vai trò của vách tế bào vi khuẩn trong nhuộm gram

Vi khuẩn được coi là gram dương nếu không bị tẩy màu khi xử lý bằng cồn hoặc axeton tức là vẫn giữ màu tím của cristal violet

Vi khuẩn được coi là gram âm thì khi được tẩy bằng cồn hoặc axeton bị mất màu tím của thuốc nhuộm thứ nhất và sau đó sẽ bắt màu của thuốc nhuộm thứ hai tức màu hồng của fuchsine hoặc safranin

- Chức năng:

+ Duy trì áp suất thẩm thấu tế bào

+ Khống chế sự vận chuyển, trao đổi ra vào tế bào của các chất dinh

dưỡng, các sản phẩm trao đổi chất

+ Duy trì một áp suất thẩm thấu bình thường bên trong tế bào

+ Là nơi sinh tổng hợp một số thành phần của tế bào như vách, giáp mô, do trong màng có chứa enzyme và ribosom

+ Là nơi tiến hành các quá trình photphoril oxy hoá và photphoril quang hợp

+ Là nơi tổng hợp nhiều loại enzyme

18

+ Cung cấp năng lượng cho hoạt động của tiên mao - Có quan hệ đến sự

phân chia tế bào

1.2.3 Tế bào chất (Cytoplasm)

+ Tế bào chất toàn bộ phần nằm trong màng tế bào trừ nhân Đây là vùng dịch thể dạng keo đồng nhất khi tế bào non và có cấu trúc lổn nhổn khi tế bào già Nguyên sinh chất có hai bộ phận chính:

+ Cơ chất tương bào: chủ yếu chứa các enzyme

+ Các cơ quan con: mesosom, ribosom, không bào, hạt sắc tố, chất dự trữ

- Mesosom: Là thể hình cầu giống như cái bong bóng, mesosom có đường xuất hiện khi tế bào phân chia Hình thành vách ngăn tế bào trong phân bào và là trung tâm hô hấp của tế bào vi khuẩn hiếu khí Trong mesosom có nhiều hệ thống enzym vận chuyển điện tử

- Ribosom: Ribosom có đường kính 15-20nm, hằng số lắng 70S (tiểu thể lớn 50S và tiểu thể nhỏ 30S) Ribosom chứa 40-60% ARN và 35-60% protein và một

ít lipid, một số men như ribonucleaza, và một ít chất khoáng Mỗi tế bào chứa khoảng 10.000 ribosom chiếm 40% trọng

- Các hạt dự trữ: Trong nguyên sinh chất thấy xuất hiện các hạt có hình dạng, kích thước và thành phần hóa học khác nhau Sự xuất hiện của các hạt này không thường xuyên, phụ thuộc vào điều kiện môi trường và giai đoạn phát triển của tế bào, đó là các hạt dự trữ hạt vùi không phải là các cơ quan con như ribosom, mesosom, Chúng thường được hình thành khi tế bào tổng hợp thừa các chất đó

và được sử dụng khi thiếu thức ăn

-Không bào: là một tổ chức có hình cầu, được bao bọc bởi một lớp màng, bên trong chứa đầy dịch tế bào Không bào có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào và là nơi chứa những sản phẩm trao đổi chất bất lợi

1.2.4 Thể nhân (nuclear body)

Thể nhân là một cấu trúc ADN kép, xoắn lại khép kín thành hình cầu, hình que, hình quả tạ hay hình chữ V Mang toàn bộ thông tin di truyền của tb vi khuẩn

Thể nhân là nhân nguyên thủy chưa có màng nhân, đặc trưng cho các cơ thể

thuộc giới Monera (hay Prokaryota) Thể nhân của vi khuẩn là một nhiễm sắc thể

duy nhất cấu tạo bởi một sợi ADN xoắn kép, rất dài và cuộn lại thành hình vòng tròn Nhân tế bào vi khuẩn không phân hóa thành khối rõ rệt còn gắn với màng tế bào chất Như vậy, phần lớn các tế bào của các vi sinh vật có nhân nguyên thủy là

tế bào đơn bội

19

Trong NST vi khuẩn ngoài ADN còn có protein và ARN Phần lớn protein

để cấu tạo nên enzyme ARN-polymeraza Phân tử ADN là những chuỗi xoắn kép, khép vòng dính với ARN ở giữa đầu mút của nhiều búi khác nhau

+ Giữ vai trò quan trọng đối với độc lực của vi khuẩn

+ Di ruyền tính đề kháng đối với kháng sinh, chất sát trùng

+ Di truyền độc lực của vi khuẩn: độc tố, biến dưỡng, yếu tố kết bám

+ Truyền cùng loài và khác loài

1.2.6 Vỏ nhầy/Bao nhầy

Một số loài vi khuẩn bên ngoài thành tế bào còn có chứa một lớp bao nhầy hay còn gọi là lớp giáp mô (vỏ nhầy) Đó là một lớp vật chất dạng keo, có độ dày bất định Vỏ nhầy có hai loại, vỏ nhầy lớn và vỏ nhầy nhỏ Vỏ nhầy lớn có chiều dày lớn hơn 0,2 m nên thấy được dưới kính hiển vi quang học Còn vỏ nhầy nhỏ

có chiều dày dưới 0,2 m, chỉ quan sát được qua kính hiển vi điện tử Một số vi khuẩn không có vỏ nhầy nhưng được bao phủ bởi một lớp dịch nhầy không giới hạn xác định và không có cấu trúc rõ ràng

Ví dụ: Chi Xanthomonas Một số vi khuẩn vỏ là lớp chất nhầy liên kết yếu,

lớp chất nhầy này có khi có kích thước rất lớn so với kích thước tế bào, ví dụ Leuconostoc mesenteroides trong hải sâm Một số khác lớp vỏ nhầy có liên kết vững chắc, dính sát vào vách tế bào, trong trường hợp này, vỏ nhầy được gọi là

Hình 2.9: Plasmid ở tế bào vi khuẩn