Giáo trình Vi sinh vật học nông nghiệp (Giáo trình cao đẳng sư phạm): Phần 1

Nhờ kĩ thuật nhiễu xạ tia Rơnghen và việc sử dụng máy tính điện tử, người ta biết rõ được cấu trúc không gian của các hợp chất cao phân tử có ý nghĩa quan trọng trong hoạt động sống prot

VI SINH VẬT HỌC NÔNG NGHIỆP

In 500 cuôn, khô 17 X 24cm, tại Công ty cô p h ầ n KOV.

Sô đãng kí KHXB: 30-2007/CXB/244-120/ĐHSP, kí ngày 4/1/2007

In xong và nộp lưu chiêu th á n g 4 n ãm 2007.

NÓI ĐẦU

Theo Quyết định của Bộ Giáo dục và Đào tạo, năm học 2002 -2003 đưa môn học Vi sinh vật học Nông nghiệp vào khung chương trình đào tạo cho hệ Cao đẳng Sư phạm khối kĩ thuật trong toàn quốc

Giáo trình Vi sinh vật học Nông nghiệp được biên soạn chù yếu dùng cho các trường Cao đẳng Sư phạm thuộc khối kĩ thuật nông nghiệp làm tài liệu giảng dạy và học tập đồng thời có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ làm công tác nghiên cứu về lĩnh vực vi sinh vật

Giáo trình Vi sinh vật học Nông nghiệp trang bị những kiến thức cơ bản nhất cho giáo sinh về vi sinh vật nông nghiệp Ngoài phần đại cương, còn giới thiệu khái quát về thành tựu cùa công nghệ sinh học vi sinh vật trong lĩnh vực nông, lâm, ngư nghiệp và xử lí phế thải chống ô nhiễm môi trường Trên cơ sở đó các chuyên ngành trong khối nông, lâm, ngư nghiệp sẽ đi sâu vào phần vi sinh vật chuyên khoa cùa ngành mình ờ giai đoạn sau hoặc ờ bậc cao hơn

Giáo trình được phân công biên soạn như sau :

1 PGS.TS Nguyễn Xuân Thành biên soạn các chương 1, 3 , 4 , 5 , 6, 7, 10

2 GS.TS Nguyễn Như Thanh biên soạn các chươns 2 3, 6 , 8

3 GS.TSKH Dương Đức Tiến biên soạn chương 9

Khi biên soạn giáo trình Vi sinh vật học Nông nghiệp, chúng tôi cố gắng thể hiện tính cơ bản, tính khoa học, tính hiện đại và tính hệ thống của môn học, nhưng do phải hoàn thành gấp trong một thời gian ngấn hơn nữa đây lại là lần đầu biên soạn một tài liệu dùng chung cho các trường Cao đẳng Sư phạm khối kĩ thuật trong toàn quốc cho nên khôn° tránh khỏi những sai sót

Trong quá trình biên soạn giáo trình này, chúng tôi nhận được nhiều

ý kiến đóng góp của các cán bộ giảng dạy môn Vi sinh vật ở các trường Đại học và Cao đẳng trong khối nông - lâm - ngư nghiệp, chúng tòi xin chân thành cảm ơn, rất mong được sự cộng tác và đóng góp ý kiến cùa các cán bộ giảng dạy, sinh viên cùng bạn đọc trong quá trình sử dụng tài liệu này đê giúp chúng tôi hoàn thiện giáo trình, làm cơ sờ cho việc biên soạn giáo trình các môn học về lĩnh vực vi sinh vật sau này được tốt hơn

C h ú n g tôi xin chán thành tiếp thu và cả m ơn.

C Á C T Á C G I Ả

+ Sự phân bố cùa v s v trong tự nhiên và trong nông nghiệp (NN).

+ Vai trò của v s v trong tự nhiên, trong NN và trong hoạt động cùa con người

+ Nauồn gốc lịch sử của môn học v s v

+ Những thành tựu của công nghệ vi sinh

+ Thành tựu của công nghệ VI sinh

+ Vai trò cùa v s v trong NN và hoạt động sống của con người

lớp băng dày 50m với nhiệt độ -1 9 0 ° c , một số giống v s v khác lại GÓ thể sống

được ở điều kiện nhiệt độ > + 100°c.

+ Thế giới huyền ảo của v s v được phát hiện do nhà bác học nổi tiếng người

Hà Lan Leeuwenhoek A v (1632-1723) với dụng cụ tự ch ế tạo là kính hiển vi nguyên thuỷ

+ Để góp phần vào việc hình thành môn học v s v , nhà bác học vĩ đại người Pháp là Pasteur (1822-1895) đã có nhiều công trình nghiên cứu cả về lí thuyết, cũng như về thực tiễn, đặc biệt các công trình nghiên cứu chế tạo vacxin phòng chống các bệnh hiểm nghèo

+ v s v xâm nhập vào mọi lĩnh vực hoạt động sống của con người, chúng ta nắm chắc những quy luật phát sinh, phát triển và hoạt động sống cùa v s v , nhằm khai thác những mặt tích cực và ngăn chặn những tác hại của nó đế phục vụ đắc lực cho hoạt động sống của con người Bằng các thành tựu của công nghệ sinh

học v s v thực sự đã và đang có nhiều triển vọng trong thế kỉ XXI - thế kỉ của

công nghệ sinh học

I Ể ĐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM v ụ CỦA VI SINH VẬT HỌC NÔNG NGHIỆP

1 Khái niệm

Xung quanh ta ngoài các sinh vật lớn có thể nhìn thấy được bằng mất còn có

vô vàn các sinh vật nhỏ bé, muốn thấy chúng phải sử dụng kính hiển vi Người ta

gọi chúng là v s v

Đ ịnh nghĩa : v s v là những cơ thể vô cùng nhỏ bé, mà mắt thường không

nhìn thấy được, chỉ có thế quan sát được bằng kính hiển vi

Môn khoa học nghiên cứu về hoạt động sống cùa v s v được gọi là v s v học

C ông nghệ Víẻ sin h Ể- Là ngành công nghệ nhằm khai thác tốt nhất khả nãng

kì diệu của cơ thể v s v Nhiệm vụ của công nghệ vi sinh là tạo ra được điểu kiện thuận lợi cho các v s v hoạt động với hiệu suất cao nhất, phục vụ cho việc làm tăng cùa cải vật chất xã hội, đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người và cân bằng môi trường sinh thái

v s v bao gồm nhiều nhóm khác nhau : virus, vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men nấm mốc, vi khuẩn lam, tảo

v s v phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên : trong đất, trong nước, trong không khí, trong cơ thể các sinh vật khác và trong cả các loại lương thực, thực phẩm, các hàng hóa khác, trên các cơ chất hữu c ơ

2 Lĩnh vực và các chuyên khoa vi sinh vật

v s v học phát triển rất nhanh và đã dần đến việc hình thành các lĩnh

vực khác nhau : Vi khuẩn học (bơcterriologx), Nấm học (mycology), Tảo học

(phvcology), Virus học (virology) Việc phân chia các lĩnh vực còn có thế dựa

vào các hướng ứng dụng, do vậy v s v còn được chia thành các chuyên khoa :

Y v s v học, Thú y VSV học, v s v công nghiệp, v s v NN, v s v không khí, v s v

học nước Gần đây còn phát triển các lĩnh vực mới như v s v học phóng xạ Địa

v s v học, v s v học vũ trụ

Ngav trong v s v NN cũng có rất nhiều chuyên ngành : v s v đất v s v trồng trọt, v s v trong bảo vệ thực vật, v s v xử lí ô nhiễm môi trường, v s v chãn nuôi,

v s v thú y, v s v thuỷ hải sản, v s v học lâm nghiệp

Ngoài ra v s v còn được chia theo hệ sinh thái ể từ thấp đến cao, từ chua đến kiềm, từ lạnh đến nóng, từ yếm khí đến hảo khí

3 Nội dung của môn học Vi sinh vật học Nông nghiệp

+ Tìm hiểu các quy luật về sự phát sinh, phát triển và tiến hóa cùa v s v , về hình thái, cấu tạo, sinh lí, sinh hóa, di truyền của các nhóm v s v thường gặp trong tự nhiên và trong NN

+ Nghiên cứu vai trò to lớn về nhiều mặt cùa các nhóm v s v trong tự nhiên

và trong nông nghiệp, trên cơ sờ đó đi tìm kiếm các biện pháp, các phương pháp nhằm khai thác một cách đầy đù nhất những tác động tích cực của v s v và ngãn chặn một cách hiệu quả nhất các tác động có hại của chúng

+ Nắm được nguyên lí cơ bản của công nghệ vi sinh, bản chất của từng loại chế phẩm v s v , quy trình công nghệ, hiệu quả tác dụng và cách sử dụng cùa từna loại chế phẩm dùng trong lĩnh vực NN và xử lí phế thải nông, công nghiệp chông ô nhiễm môi trường

+ Định hướng trong nghiên cứu về các lĩnh vực của công nghệ vi sinh, để tạo

ra nhiều loại chế phẩm v s v hữu ích ứng dụng trong sản xuất NN phục vụ đắc lực cho hoạt động sống của con người

4 Yêu cầu của môn học v s v học Nông nghiệp

Sau khi học xong môn học này, giáo sinh phải hình thành được các năng lực

cơ bản sau :

4.1 V é kiến thức

+ Hiểu ý nghĩa, vai trò cùa v s v trong sản xuất NN và đời sống xã hội đặc biệt trong tương lai khi công nghệ sinh học phát triển

+ Nắm vững về đặc điểm hình thái, cấu tạo tế bào và hoạt động sống rất đa dạng của v s v , sự khác nhau giữa cơ thể v s v và cơ thể sống bậc cao về cấu tao cũng như hoạt động sống.

+ Nắm vững một số nhóm v s v chính có ý nghĩa trong sản xuất NN, cơ chê hoạt động của chúng, những ứng dụng chính trong sản xuất, ch ế biến và bảo quản sản phẩm NN

4.2 V ề k ĩ n ă n g

+ Biết liên hệ, vận dụng được vào việc học tập các học phần về kĩ thuật nống - lâm - ngư nghiệp để hiểu được những ứng dụng chính của v s v trong lĩnh vực đó.+ Biết lựa chọn những nội dung thích hợp vào việc xây dựng bài giảng về kĩ thuật nông - lâm - ngư nghiệp ở THCS

4.3 Vẻ th á i độ

+ Yêu thích môn v s v với mong muốn khám phá những đặc tính còn tiềm án

của thế giới kì diệu v s v

+ Có năng lực tự học, tự nghiên cứu để nâng cao hiểu biết của bản thán về lĩnh vực v s v và ứng dụng v s v trong NN

II L Ị C H SỬ P H Á T T R IỂ N K H O A H Ọ C VI SINH V Ậ T

Lịch sử phát triển của v s v có thê chia ra 4 giai đoạn :

1 Giai đoạn trưổc khi phát hiện ra thê giới vi sinh vật

Từ nãm 372 - 287 trước Công nguyên, nhà triết học cổ Hi Lạp (theo Phrastes) trong tập “Những quan sát về cây cối” đã eoi cây họ Đậu như vật bói

bổ lại sức lực cho đất Nhận xét này đã được nhiều người cổ La Mã quan tâm Vào những năm 30 trước Công nguyên, họ đã đề nghị luân canh giữa cây hòa thảo với cây họ Đậu

Nhìn chung trước thế kỉ XV, tất cả những sự kiện xảy ra trong tự nhiên và trong cuộc sống, con người đều cho là do “đấng tối cao” tạo dựng Tuy nhiên khi

đó con người đã biết áp dụng một số quv luật tất yếu cúa thiên nhiên vào trona cuộc sông như : ủ men nâu rượu, xen canh hoặc luân canh giữa cây hòa thảo với câv họ Đ ậ u

Mãi đến giữa thế kỉ XV, bác sĩ nổi tiếng người Ý Đ Fracastoro (1483 - 1553) nghiên cứu bệnh truyền nhiễm ờ người đã kết luận :

“ Nguồn gốc của bệnh truyền nhiễm là do sự bẩn thiu gây ra nó được truyền

từ người này sang người khác qua một môi giới, mà môi giới này từ trước đên nay loài người còn chưa biết đến” Nhờ có phát minh của Fracastoro, mà sau đó

nhiều nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu để tìm hiếu về “mói giới".

2 Giai đoạn phát minh ra kính hiển vi

Giữa thế kỉ XVII, chù nghĩa tư bản bắt đầu phát triển mạnh Do yêu cầu cùa ngành hàng hái kĩ thuật quang học được chú ý nhiều Trên cơ sờ phát triển cùa quang học, kính hiển vi đã xuất hiện Leeuwenhoek A v (1632 - 1723) với kính hiển vi tự chế tạo có độ phóng đại 160 lần, lần đầu tiên đã phát hiện thế giới

v s v Quan sát nước ao tù, các dung dịch nước ngâm, các chất hữu cơ, bựa răng, Leeuwenhoek thấy ờ đâu cũng có những sinh vật nhỏ bé Rất đỗi ngạc nhiên với hiện tượng quan sát trên, ông đã viết : “Tôi thấy trong bựa rãng ờ miệng tồi có rất nhiều sinh vật tí hon hoạt động Chúng nhiểu hơn so với cả Vương quốc Hà Lan hợp nhất” Quan sát và phát hiện cùa ông đã trình bày trong nhiều tiểu phẩm Những tiểu phẩm này được tập hợp lại trong tác phẩm của Leeuwenhoek

có tiêu đề : “Nhữns bí mật của thế giới tự nhiên” xuất bản nãm 1695 Để ghi nhận công lao to lớn của Leeuwenhoek, loài người đã tôn ỏng là Cha của

v s v học Người đấu tiên phát hiện ra một thế giới mới đó là “th ế g iớ i h u yền ảo

của V SV ".

3 Giai đoạn hình thành khoa học vi sinh vật

Đến thế kì XIX, cùng với sự phát triển cùa chù nghĩa tư bản, các ngành khoa học kĩ thuật nói chung và ngành v s v nói riêng phát triển mạnh Những đóng góp xây dựng cho sự phát triển của v s v ờ giai đoạn nàv tập trung nhất ờ các công trình cùa nhà bác học vĩ đại naười Pháp là Pasteur (1822-1895) Các công trình cúa ông có giá trị lớn cả về lí thuyết cũng như thực tiễn Nhữna công trình đầu tiên cùa Pasteur nhằm giải quyết vấn đề vai trò cùa v s v trons các quá trình lên men Nghiên cứu của Pasteur chẳng những có tác dụng lớn đến kĩ thuật chế biến rượu, mà còn giài quyết một cách cơ bản một quá trình sinh lí quan trọng, như là quá trình hò hấp Ong đã chi rõ : Lên men chính là một quá trình hô hấp yếm khí N shièn cứu cùa ông đã bác bò quan điểm hóa học đơn thuần cùa Liebis thời bấy giờ Trong khi nghiên cứu quá trình lên men, Pasteur đã tìm ra một phương pháp đơn siản nhưng rất có giá trị : khi rượu đã đủ ngon rồi thì chì cần đun nóng lèn và giữ trong thùng kín là có thể bảo quản được khá lâu Phươno pháp khừ trùng Pasteur nàv không những có tác dụ n 2 to lớn đối với côn° n°hê

thực phẩm mà còn đặt cơ sở cho các phương pháp khử trùng trong y học Pasteur

đã xác định rằng lên men lactic là do vi khuẩn lactic đảm nhiệm Năm 1863, Pasteur đã chứng minh bệnh nhiệt thán là do một loại vi khuẩn gây nên

ở miền Nam nước Pháp và Italia, những con tằm thường bị bệnh rất nghiêm trọng Qua nghiên cứu, Pasteur thấy bệnh này do một loại v s v gây ra Để tránh lây lan ông đã đề xuất phòng bệnh bằng phương pháp cách li Phương pháp này

có hiệu quả Nó đã giải quyết được vấn đề lớn trong nghề nuôi tằm thời bấy giờ

Từ nghiên cứu này Pasteur đã ứng dụng vào việc chữa bệnh cho người và gia súc Phương pháp cách li để tránh sự lây lan của bệnh tật đã trở thành phương pháp phòng bệnh rất quan trọng Pasteur sau khi nghiên cứu bệnh đậu mùa ờ gà nhận thấy nếu đem virus đã làm yếu đi và tiêm vào gà một số lượng nhất định, thì nó

sẽ tạo cho gà có khả năng chống bệnh Từ thí nghiệm ờ gà, ông đã đề xuất phương pháp làm yếu vi khuẩn gây bệnh nhiệt thán ở nhiệt độ 42 - 43°c và làm vacxin chống bệnh nhiệt thán Pasteur đã làm thí nghiệm tiêm phòng vacxin cho cừu vào năm 1881 ở nông trường Paifo Thí nghiệm đạt được kết quả là 25 con được tiêm chùng vacxin vẫn sống khoẻ mạnh Trong lúc đó 25 con không tiêm chủng bị chết Pasteur cũng đã nghiên cứu bệnh dịch tả gà Ông đã chứng minh bệnh do một loại virus gây nên Pasteur đã tìm cách cấy virus ấy ở trong phòng thí nghiệm và sau chế thành vacxin phòng bệnh dịch tả gà Kết quả nghiên cứu của ông tạo cơ sờ cho phương pháp phòng bệnh bằng tiêm phòng vacxin Pasteur

đã dày công nghiên cứu về bệnh dại Đây là một cống hiến rất to lớn của ống cho nhân loại Kết quả vào ngày 6/ 7/ 1885 đã đi vào lịch sử của loài người, đó là Pasteur đã chữa thành công cho một em bé bị chó dại cắn bằng vacxin phòng chống bệnh dại

Mesnhicôp (1845-1916) đã phát hiện bạch cầu và nhiều tế bào khác có khả năng tiêu hoá một số vi khuẩn Qua nhiều nãm nghiên cứu ông đã đưa ra một học thuyết sinh lí học về miễn dịch, đó là học thuyết miễn dịch thực bào Ông là người đầu tiên căn cứ vào tác dụng đối kháng giữa các v s v với nhau và phát triển thành lí luận về chất kháng sinh và cách sừ dụng chúng để chống vi khuán gây bệnh

Ivanôpxki (1864-1920), nhà thực vật học người Nga, năm 1892 khi nghiên cứu bệnh đốm lá ờ cây thuốc lá đã khảng định bệnh này do một loại v s v rất nhò

bé gây ra Nó bé hơn vi khuấn rất nhiều lần, do đó kính hiển vi thường không nhìn thấy và nó được gọi là vi khuán qua màng lọc hav virus Phát hiện của Ivanôpxki đã mở rộng thêm lĩnh vực nghiên cứu cùa loài người đối với v s v

4 Giai đoạn hiện đại

Với sự phát triển nhanh chóng cùa các ngành khoa học 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 v s v nói riêng

Nhờ có kính hiển vi điện tử, loài người có thể thấy được rõ từng cấu trúc của virus Nhờ có máy siêu âm phá vỡ tế bào và màng, tách từng cấu trúc của tế bào, người ta có thể nắm được từng loại cấu trúc xây dựng lên cơ thể v s v Nhờ các phương pháp phân tích nhanh chóng và hiện đại (như điện tử, sắc kí, quang phổ

từ ngoại, quang phổ phát xạ, quang phổ hồng ngoại, cộng hường từ hạt nhân ), người ta có thể làm thuần khiết và định lượng từng nhóm hợp chất hóa học chứa

trong tê bào v s v hoặc trong các sản phẩm trao đổi chất, mà v s v đã tích luỹ lại trong môi trường xung quanh Nhờ kĩ thuật nhiễu xạ tia Rơnghen và việc sử dụng máy tính điện tử, người ta biết rõ được cấu trúc không gian của các hợp chất cao phân tử có ý nghĩa quan trọng trong hoạt động sống (protein, axit nucleic), v s v học ngoài ý nghĩa quan trọng đối với các ngành khoa học như đã trình bày ờ trên, nó còn trờ thành một mô hình lí tưởng đối với việc nghiên cứu các quy luật cơ bản về sự sống Sự biến đổi di truyền ờ vi khuẩn nhờ tiếp thu axit dezoxyribonucleic (ADN) cùa một vi khuẩn khác gọi là hiện tượng biến nạp

(tranformation) (Griffith E.J (1928), Avery O.T) Hiện tượng chuyển vật chất di

truyền từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác nhờ thực khuẩn (bacteriophage) làm trung gian gọi là hiện tượng tải nạp (transduction) (Zinder N.D và Lederberg

J.1952) Riêng về lĩnh vực v s v học NN, đã bị ảnh hườna rất lớn những tiến bộ

cùa sinh học phân tử của tin học, công nghệ sinh học Người ta đã và đang chú ý nhiều đến hàng loạt các vấn đề có ý nghĩa sâu sắc, rộnơ lớn trong thực tiễn như : nghiên cứu cơ chế phàn tử cùa các quá trình miễn dịch và các khả nãng sản xuất,

sử dụng các chế phẩm v s v ở quy mô công nghiệp như sinh khối giàu protein, vitamin, một sỏ axit amin không thay thế, các thể kháng sinh nhằm phục vụ cho công nghiệp hóa nền chăn nuôi, thuỷ hải sản Trong trồng trọt và lâm nghiệp đã nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ phức tạp giữa cây trồng và đất đai cùng với hệ

v s v có ích nhằm xây dựng các chương trình điều khiểu tối ưu cho quần lạc nông, lâm nghiệp, bào vệ môi trường và hệ sinh thái Như vậy rõ ràng v s v là một đối tượng rất quan trọng trong công nghệ sinh học để phục vụ ngàv càng đắc lưc cho sản xuất và đời sons cùa loài người

III THÀNH T ự u CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VI SINH VẬT

1 Giai đoạn nghiên cứu cơ bản

Đầu thế kỉ XIX nhiều công trình khoa học được ra đời, trong đó phải kể đến các công trình nghiên cứu của nhà bác học nổi tiếng người Pháp đó là Pasteur (1822-1895), tiếp đó là Ivanôpxki (1864), Hellrigel và Uynfac (1886) Vinagratxki, Beyjerinh, Kock, Frank Những công trình nghiên cứu cùa họ là

cơ sớ cho sự phát triển của công nghệ vi sinh Nhờ đó một loạt các loại chế phấm

v s v ra đời, như Pasteur đã chỉ ra rằng v s v đóng vai trò quyết định trong quá trình lên men Kết quả nghiên cứu của Pasteur đã làm cơ sở cho sự phát triển của công nghiệp lên men và sản xuất dung môi hữu cơ như : axeton, etanol, butanol, isopropanol

2 Giai đoạn sản xuất và ứng dụng công nghệ vi sinh vật

Cuối thế kí XIX đầu thế kí XX, Pasteur đã chế thành công vacxin phòng bệnh dại (1885) ; năm 1886 Hellrigel và Uynfac đã tìm ra cơ chế của quá trình

cố định nitơ phân tử ; năm 1895 - 1900 Anh, Mĩ, Ba Lan và Nga bắt đầu sản xuất chế phấm v s v cố định nitơ phân từ ; năm 1907 ớ Mĩ người ta gọi ch ế phấm

v s v này được gọi là “những chí nitơ năm 1900 - 1914 nhiều nước trên thế giới sản xuất chế phẩm v s v như : Canada, Tân Tây Lan, Áo Theo Fred và c ộ n 2

sự, thì trong thời gian này có 10 nhà máy xí nghiệp sản xuất chế phẩm v s v cố định nitơ phán tử, trong đó có 9 xí nghiệp ờ châu Âu và 1 xí nghiệp ở Tân Tây Lan Từ nãm 1964 vấn đề cô định nitơ phân tử được coi là một trong hai vấn đề quan trọng nhất của chương trình sinh học quốc tế (IBP)

Nhờ có chương trình trên nhiều loại chế phẩm v s v ra đời, chúng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực NN như chế phẩm v s v đồng hoá nitơ phân tử ; chế phẩm v s v đa chức nãng ; chế phám v s v dùng trong bảo vệ thực vật ; vacxin phòng chống các loại bệnh cho người, gia súc gia cầm ; chế phẩm v s v xử lí ỏ nhiễm mỏi trường

Ở Việt Nam việc nghiên cứu về chế phám v s v được tiến hành từ những năm đầu cùa thập kí 60, mãi đến những năm 80 mới được đưa vào các chương trình khoa học cấp Nhà nước như : “Sinh học phục vụ N N ” giai đoạn 1982-1990 ; chương trình "Công nghệ sinh học" KC.08 giai đoạn 1991-1995 :

chương trình "Công nghệ sinh học phục vụ phát triển nông, lâm nghiệp bển vững, bảo vệ môi trường và sức khoẻ con người" KHCN.02 giai đoạn 1996-2000 và chương trình "Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ sinh học" giai đoạn sau 2000 Ngoài các chương trình Quốc gia nhiều Bộ, Ngành cũng triển khai nhiều đề tài, dự án cấp Bộ về vấn đề này.

Trong chăn nuôi và ngư nghiệp, v s v cũng có tác dụng rất to lớn ơ vật nuôi như gà, lợn trâu, bò, tôm, cá thường có một hệ v s v rất phong phú Hệ v s v này đã giúp cho quá trình đồng hóa các chất dinh dưỡng và thải loại các chất cặn bã trong quá trình sống

Từ sơ sinh đến trưởng thành, các loại vật nuôi lúc nào cũng có liên quan mật thiết với hoạt động của các loài v s v , kể cả các loài có lợi cũng như có hại Nhân dân ta đã có nhiều kinh nghiệm trong quá trình ủ chua thức ăn gia súc và làm men rượu phục vụ chăn nuôi Cho nấm men vào thức ãn đã làm cho thức ăn có lượng dinh dưỡng cao hơn mùi, vị thơm ngon hơn và kết quả là vật nuôi chóng lớn hơn Thèm 6 -15% nấm men vào thức ăn nuôi lợn, làm tãng trọng được

10 - 20% , hạ thấp 10 - 16% chi phí so với đối chứng, lkg nấm men dùns nuôi

sà có thể thèm được 30 - 40 quả trứng Nhiều nơi người ta còn dùng nấm men để nuôi cá bò sữa và ong mật Nhiều nước trên thế giới đã xây dựng những xí nghiệp sản xuất sản phẩm nấm men phục vụ cho NN ơ Liên Xô (cũ) năm 1968

đã xây dựng một nhà máy sản xuất nấm men từ paraíin với công suất 12000 tấn/ nãm Nhật Bản nãm 1970 sản xuất nấm men ờ các nhà máy công nghiệp đã có sản lượng 50000 tấn/năm

Trong chăn nuôi, một trons những vấn đề lớn là làm thế nào để phòng chống được các bệnh truyền nhiễm Môn v s v thú y cùng môn Dịch tễ học đề ra những phương pháp đề phònơ dịch bệnh cùa súc vật có thể lây sana người như bệnh dại hoặc nhiệt thán, lao

Quá trình thu hoạch, bảo quản chế biến thành hàna hóa trong NN cũno liên quan đến các tác động cùa v s v Nông sản có thể m an s theo nhiều loại

v s v từ đồng ruộng vào trong kho Thu hoạch đ ú n 2 lúc, trong điều kiện khỏ ráo, không làm nông sản bị sây sát, giập nát sẽ làm cho nhiều loại v s v gây hại không có điểu kiện phát triển, phẩm chất nôns sản không bị ảnh hườno có thê cất giữ lãu dài

Thịt, sữa, trứng, cá là sản phẩm NN quý Bảo quản, c h ế biến những sản phẩm này bao giờ cũng phải lưu ý đến hoạt động các v s v , đặc biệt là các v s v

gây thối

IV VAI T R Ò C Ủ A VI SINH V Ậ T

Nhà bác học nổi tiếng người Pháp đã nói : “Mặc dù v s v gây lên các bệnh hiểm nghèo và rất hiểm nghèo cho người và động thực vật, nhưng chúng ta không nên tức giận chúng vì nếu không có v s v , thì không có cuộc sống trên Trái Đất như ngày nay và cũng không có các nhà bác học về V SV”

v s v có hai vai trò thuận và nghịch khác nhau :

1 Vai trò thuận

+ v s v tham gia vào quá trình hình thành đất trổng trọt, chúng phân huỷ, chuyển hóa các hợp chất bền vững thành các hợp chất đơn giản hơn và các chất dinh dưỡng dễ tiêu cung cấp cho cây trồng

+ v s v tham gia vào việc khép kín vòng tuần hoàn các vật chất và giữ cân bằng sinh thái trong tự nhiên

+ Một số chủng giông v s v tiết ra chất kháng sinh, vitamin, chất kích thích sinh trướng Chính vì vậy, nó còn được áp dụng trong các quy trình công nghệ để sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin và chất kích thích sinh trưởng

+ Một số chủng giống v s v có khả năng đồng hóa nitơ không khí làm giàu dinh dưỡng nitơ cho đất, cung cấp dinh dưỡng nitơ cho cây trổng

+ Một sô' chủng giống v s v trong tế bào có chứa tinh thể diệt côn trùng Người ta dùng các chúng giống v s v này vào trong quy trình công nghệ đế sản xuất chế phẩm v s v dùng trong bảo vệ thực vật để diệt côn trùng có hại

+ v s v còn phân huỷ các chất độc hại, các phế thải công, NN, làm sạch môi trường

2 Vai trò nghịch

+ v s v gây ra các bệnh cho người, động và thực vật, chúng phá huỷ mùa màng trong quá trình sản xuất, chế biến, bảo quản lương thực và thực phẩm.+ v s v còn phá huỷ các công trình xây dựng, cầu cống, các di tích lịch sử gây nhiều phiền nhiễu trong hoạt động sống của con người

Vì vậy, v s v có mặt ờ mọi nơi, thâm nhập vào mọi hoạt động sống của chúng ta Nắm vững hoạt động của chúng, chúng ta có thể đề ra các biện pháp làm cho chúng trở thành vũ khí sắc bén trong công cuộc chinh phục và cải tạo thiên nhiên để phục vụ con người.

Hướng dẩn ôn tập

+ Nắm được thuật ngữ, định nghĩa : Vi sinh v ậ t ; Vi sinh vật học

+ Sự phân bố của v s v trong tự nhiên và các lĩnh vực, chuyên khoa v s v

+ Nội dung của môn học và yêu cầu cùa môn học

+ Lịch sử cùa môn học v s v và những thành tựu cùa công nghệ vi sinh

+ Công nghệ sinh học v s v Những thành tựu của công nghệ vi sinh hiện nay

và trong tương lai

+ Vai trò của v s v trong hoạt động sống cùa con người

C h ư ơ n g 2

VIRUS HỌC

M ụ c tiêu

+ Nắm vững tính chất, hình thái cấu trúc của hạt virus

+ Hiếu biết các phương pháp nuôi cấy virus động vật và virus thực vật

+ Biết vận dụng các nhân tô' vật lí, hoá học, sinh học để sát trùng, tiêu độc.+ Hiểu được các giai đoạn của quá trình nhân lén của virus

+ Nắm được hiện tượng cản nhiễm interferon và biết vận dụng trong phòng chống bệnh virus

+ Các phương pháp nuôi cấy virus

+ Các giai đoạn quá trình nhân lên của virus

+ Virus thực vật và các virus liên kết với tế bào chú

+ Hiện tượng cản nhiễm và interferon

+ Phân loại virus

T ó m tắ t nội d u n g ch ư o n g 2

+ Virus là loại sinh vật cực kì bé nhò, lọt qua được lưới lọc vi khuán nho nhất, có khả nãng gây bệnh cho động vật và thực vật Nhờ kính hiến vi điện tư người ta có thế biết được kích thước và cấu trúc cơ bản cùa hạt virus Virus có 2 thành phần chính là l o i j m t j i u c l e i c nằm ớ giữa hạt virus, mỏi loại virus chi có thể chứa một trong hai loại axit nucleic là ADN hoặc ARN, bao quanh lõi axit nucleic là lớp protein capsit Sự tập hợp cùa những lớp protein này quyết định

những cấu trúc hình học của capsit như capsit đối xứng xoắn ốc, capsit đối xứng hình khối và hình thái phức tạp Ngoài ra một số virus còn có thêm cấu trúc đặc biệt như lớp vỏ bọc ngoài (envelop) hoặc enzym hoặc tiểu thể bao hàm (inclusion).

+ Các yếu tố vật lí, hoá học, sinh học đều có ảnh hưởng tới virus như diệt virus, làm bất hoạt virus, làm yếu, làm nhược độc virus, tuỳ theo yêu cầu cùa nghiên cứu mà người ta tác động các yếu tố này lên virus

+ Do virus là loại kí sinh bắt buộc, nên phải nuôi cấy virus trên các môi trường tổ chức sống, virus động vật có thể nuôi cấy trên động vật thí nghiệm, trên phôi thai gà đang phát triển và trên tế bào tổ chức Phương pháp nào cũng có

ưu, nhược điểm của nó Trong 3 phương pháp thì phương pháp nuôi cấy tế bào tổ chức có nhiều ưu điểm hơn Còn virus thực vật người ta nuôi cấy trẽn các cây cảm thụ được trồng riêng

+ Quá trình nhân lên của virus trong tế bào cảm thụ gồm 5 giai đoạn : giai đoạn hấp phụ, giai đoạn xâm nhập, giai đoạn tổng hợp các thành phần cùa virus, giai đoạn lắp ráp hạt virus mới và giai đoạn giải phóng virus ra khòi tế bào để tiếp tục xâm nhập vào các tế bào lành Trong 5 giai đoạn thì giai đoạn tổng hợp virus là phức tạp nhất

+ Yếu tố gây hiện tưgng cản nhiễm là interferon, do tế bào sản sinh ra khi

tế bào cảm thụ với virus, tác dụng cùa interferon là chống virus ờ bên trong tế bào, nên có thê ứng dụng hiện tượng cản nhiễm interferon như một kĩ thuật gây miễn dịch

I L Ị C H SỬ N G H IÊ N cứu VIRUS

Virus là phần tử rất nhỏ, có đặc trưng của sự sống, không giống bất kì một

v s v nào, có đặc tính riêng, đại diện cho vật chất sống thấp nhất trong thế giới

Với thí nghiệm nổi tiếng của Ivanôpxki (Ivanovski) người Nga nãm 1892 khi nghiên cứu tác nhàn gây bệnh đốm lá cây thuốc lá ông nhận thấy chúng có

thể qua được lưới lọc vi khuẩn (Chamberland filter), ông gọi sinh vật này là “vi

khuẩn qua lọc" và sinh vật qua lọc này có thè gây bệnh cho cây lành

Nãm 1898 Bâyjơrin (Beijerinck) cũng lặp lại thí nghiệm này và xác nhận tác nhân gây bệnh đốm lá cày thuốc lá không phải là do một loại v s v thông thườno

Ông cho rằng đó là “chất dịch có hoạt tính truyền nhiễm”- chất dịch này nếu đem truyền cho cây thuốc lá bình thường thì cây sẽ bị bệnh giống như những cây

bệnh lúc đầu quan sát được - ông dùng tiếng La Tinh là virus (mầm độc) để gọi

mầm bệnh này Thuật ngữ virus có từ bấy giờ

Cũng vào nãm 1898 Lôfle và Frôsơ (Loefler & Frosch) đã phát hiện ra nguyên nhân gây bệnh lở mồm long móng là một sinh vật qua được lọc vi khuẩn nhỏ nhất, đây là virus động vật đầu tiên được phát hiện

Sau đó, trong vòng vài chục nãm, nhiều virus cúa động vật, thực vật và ngay

cả virus của vi khuẩn, của nấm, của nguyên sinh động vật cũng được phát hiện

Cho đến nay đã có hàng ngàn loại virus đã được xác định, chúng là nguyên nhân chủ yếu gây ra các bệnh truyền nhiễm ờ người, động vật và thực vật

Chỉ trong một thời gian ngắn, virus học đã phát triển rất nhanh chóng, nhờ

sự phát minh ra kính hiển vi điện tử, sự hoàn thiện về kĩ thuật nuôi cấy tế bào

tổ chức, sự phát hiện ra cấu trúc phân tử ADN Đó là những điều kiện thuận lợi đặt nền móng cho việc nghiên cứu virus học về lí thuyết cơ bản cũng như về ứng dụng

Các bệnh truyền nhiễm do virus gây ra đang là mục tiêu nghiên cứu quan trọng nhất trong y học, thú y học và bảo vệ thực vật

II TÍNH C H Ấ T C Ủ A VIRUS

Virus là phần tử dưới tế bào, có cấu trúc độc lập, có kích thước cực kì nhỏ

bé, có thê lọt qua các lưới lọc vi khuẩn, vì thê không thể quan sát thấy virus qua kính hiển vi quang học Virus bắt buộc phải sống kí sinh trong tế bào sống Virus là yếu tố gây nhiễm trùng kí sinh bắt buộc trong tế bào chủ thích nghi, vì virus không có ATP, không có đủ enzym để tự nhân lên, nên virus phải nhờ vào

sự chuyển hoá của tế bào Vì vậy, mà virus và tế bào sống có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Virus có thể gây bệnh hầu hết cho các loài sinh vật

Các tín h chấ t của virus

ẳ-1 Virus có kích thước nhỏ bé từ hàng chục đến hàng trăm nanomet (nanomet, nm ; lnm = 10 6mm) nhưng vẫn có khả năng biểu hiện những tính chất cơ bản của sự sống, như gây nhiễm cho tế bào và duy trì nòi giống qua các thế hộ mà vẫn giữ được tính ổn định về mọi đặc tính sinh học của virus trong tế bào cám thụ

2 Virus không có cấu tạo tế bào, chi là vật chất sống đơn giản chứa một loại axit nucleic (ADN hoặc ARN) và được bao bọc bằng một lớp protein, lớp này có nhiệm vụ bảo vệ axit nucleic với những tác động bên ngoài và giúp cho virus bám vào tế bào.

3 Khi virus đã xâm nhập vào trong các tế bào, hệ thống thông tin di truyền ớ trong axit nucleic của virus điều hành sự tổng hợp các thành phần cấu tạo nên virus

4. Virus không có trao đổi chất, không có enzym hô hấp và chuyển hoá, vì vậy virus bắt buộc phải sống kí sinh nội bào, nếu tách khỏi tế bào chú virus không tồn tại được

5Ễ Virus không nhân lên trong môi trường dinh dưỡng bình thường Môi trường dinh dưỡng cùa virus là : các hợp chất của axit amin, môi trường tổng hợp nhân tạo, môi trường tế bào tổ chức sống

6 Virus có khả năng tạo thành tinh thể

III HÌNH THÁI, K Í C H T H Ư Ớ C C Ủ A VIRUS

Virus chưa có cấu tạo tế bào, mỗi virus không thể gọi là một tế bào mà được gọi là một hạt virus hay virion Đó là một virus thành thục có cấu trúc hoàn chinh Virus có nhiều dạng hình thái khác nhau

1 Dạng hình cầu đối xứng xoắn

Dạng thường hay gặp, đa số các virus gây bệnh cho người và động vật thuộc dạng này như virus cúm, virus quai bị, virus ung thư ở người và gia cầm, kích thước từ 100 - 150nm (hình ld, e)

2 Dạng hình que đối xứng xoắn

Gồm hầu hết các virus gây bệnh cho thực vật như : virus đốm lá cây thuốc lá, virus đốm khoai tây kích thước từ 15 X 250nm (hình lc)

3 Dạng hình khối đối xứng xoắn

Gồm các virus có nhiều góc cạnh, có cấu tạo phức tạp như : virus đậu mùa, virus khối u của người và động vật, virus đường hô hấp, kích thước từ

30 - 300nm (hình la f)

4 Dạng hình tỉnh trùng

Gồm hai phần : phần đầu có dạng hình khối 6 cạnh, phần sau là đuôi có dạng

hình que gọi là thực khuẩn thể (phage, bacteriophage) có kích thước biến động

Hình ỉ : Hình thái của một so virus

Đối xứng 20 mật : a) virus polio, mụn cơm Adeno Rota ; b) H erpesvirus.

Đôì xứng xoán ốc : c) TMV ; d)V ưus cúm : e) Sởi, quai bị á cúm ; f) Dại.

Đôì xứng không rõ ràng hoặc phức tap : g) P oxvirus ; h) Các pliage T.

IVễ CÂU TRÚC CỦA VIRUS (hình 2)

Cấu trúc cơ bản cùa virus bao gồm hai thành phần chính :

1 Axit nucleic (phần ruột)

Nằm ớ giữa hạt virus tạo thành lõi hay hệ gen cúa virus, chứa axit nucleic, mỗi loại virus đều phải có một trong hai axit nucleic hoặc ADN hoặc ARN

Những virus có cấu trúc ADN phần lớn mang ADN sợi kép, còn virus mang ARN thì chủ yếu ờ dạng sợi đơn Axit nucleic là vật liệu được mã hóa mang thông tin di truyền của virus, hầu hết các virus thực vật chứa ARN, virus gây bệnh cho người và động vật một số chứa ADN, một số chứa ARN, còn thực

khuẩn thể (phage) thì luôn luôn chứa ADN.

Trong dạng virus hình que, axit nucleic sắp xếp như một mạch xoắn vòng, giống như hình lò xo xoắn ốc

Trong dạng virus hình khối, hình cầu và phần đầu của phage thì axit nucleic

nằm cuộn tròn chính giữa trông như cuộn len rối

Axit nucleic của virus chỉ chiếm từ 1-2% khối lượng của hạt virus, nhưng nó

có chức năng đặc biệt quan trọng :

+ Các axit nucleic mang mật mã di truyền đặc trưng cho từng virusỗ

+ Axit nucleic quyết định khả năng gây nhiễm trùng cùa virus trong tế bào cảm thụ

+ Axit nucleic quvết định chu kì nhàn lên cùa virus trong tế bào cảm thụ.+ Axit nucleic m ans tính bán kháng nguyên đặc hiệu cùa virus

+ Protein capsit m an2 tính kháno nguvên đặc hiệu của virus

2.1 Capsit đối xứ n g h ình xoắn ốc

Những protein định hình cho capsit đối xứng hình xoắn ốc, nó kéo dài từ đầu này đến đầu kia còn các capsome sắp xếp bên ngoài theo sát từns vòns một tạo thành hình ông xoắn, do vậy virus có dạng hình que Ví dụ như virus đốm lá thuốc lá (TMV) là virus trần và cấu trúc nucleocapsit hình xoắn ốc trông giôn° như một bắp ngô mà lõi là axit nucleic, hạt là capsome

Tập hợp capsit bao quanh lõi axit nucleic cùa virus được sọi là nucleocapsit

đó chính là thành phần cấu trúc cùa virus dạng trần hay virus chưa hoàn chỉnh

Đại diện kiểu cấu trúc xoắn có các loại : virus dại, virus cúm, virus sởi, các

loại virus Newcastle.

2ệ2 Capsit đôi x ứ n g h ìn h kh ố i

Nhiều virus thoạt trông có dạng hình cầu, nhưng thực chất virus là một hình khối đa diện có nhiều góc cạnh đối xứng nhau rõ rệt, nhân là axit nucleic nằm cuộn tròn chính giữa, còn capsome sắp xếp chặt chẽ tạo thành các mặt đa diện bao xung quanh Các capsome đối xứng nhau qua mặt cắt của khối đa diện theo một quy luật nhất định

Đại diện kiểu cấu trúc khối có các loại : virus đường hô hấp, virus đường ruột, virus khối u

2.3 H ìn h th á i p h ứ c tạp hoặc đối x ứ n g hỗn hợp

Một số virus có cấu trúc phức tạp hoặc đối xứng giữa hình xoắn ốc và hình khối Số lớn virus thuộc loại này là virus gây bệnh đậu mùa Hình thái virus đậu mùa giống như là viên gạch với những ống nhỏ hoặc thể sợi bám quanh virus

Virus có đối xứng hỗn hợp điên hình đó là virus T (phage hay gọi là thực khuẩn thể), nó gây nhiễm vào vi khuẩn Escherichia coli và tạo ra những phage của coli Hầu hết virus của vi khuẩn có đối xứng hình khối, nhưng đối với phage

T có thêm một số phân tử :

+ Đầu phage có đối xứng đa giác, có dạng hình lăng trụ 6 cạnh, vỏ đầu có

cấu tạo bằng protein, bên trong có chứa phân tử ADN hình xoắn kép

+ Phần cổ là cấu trúc nối liền đầu virus và đuôi có hình xoắn ốc chung quanh

một lõi sợi rỗng, nhờ đó phân tử ADN của phage có thể gây nhiễm vào vi khuấn + Phần cuối là đuôi của phage có hình đa giác và những sợi mảnh ờ đuôi

phage có chức phận hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn trong quá trình gây nhiễm cùa phaẹe vào vi khuẩn.

3 Cấu trúc riêng

3.1 Cấu trúc bọc ngoài hay vỏ bọc ngoài (envelop)

Một số virus bên ngoài capsit còn có một màng bao, gọi là envelop, 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 tế bào chất của vật chủ nhưng đã bị virus cải tạo thành và mang tính kháng nguyên đặc trưng cho virus, màng bao có thể bị các dung môi hoà tan virus phá huỷ

Cấu trúc vỏ bọc ngoài của virus có một số chức năng sau :

+ Tham gia vào sự hấp phụ của virus trên các vị trí thích hợp của tế bào cảm thụ, như chất hemagglutinin của virus cúm

+ Tham gia vào giai đoạn lắp ráp và giải phóng của virus ra khỏi tế bào.+ Vò bọc ngoài giúp cho virus giữ được tính ổn định về kích thước

+ Tạo nên các kháng nguyên đặc hiệu trên bể mặt virus

3.2 E nzym

Trong thành phần cấu trúc của virus có một số enzym, đó là những enzym cấu trúc, chúng gắn với cấu trúc của hạt virus hoàn chỉnh Các enzym cấu trúc thường gặp là Neuraminidaza, ADN và ARN polimeraza, men sao chép ngược (reverse transcriptase)

'M ỗi enzym cấu trúc có những chức năng riêng trong chu kì nhân lên của virus trong tế bào cảm thụ và chúng cũng mang tính kháng nguyên riêng đặc hiệu ờ mỗi virus

3.3Ỗ Tiểu th ê bao hàm (in clusion)

Trong tế bào động vật và thực vật bị nhiễm virus, có thể xuất hiện những hạt nhỏ trong nhân hoặc trong bào tương tế bào, có kích thước lớn và bắt màu đặc trưng nên có thể nhuộm và quan sát trên kính hiển vi quang học được, đổng thời dựa vào đó có thể chẩn đoán gián tiếp sự nhiễm virus trong tế bào Bản chất của các hạt này có thê là do các hạt virus không giải phóng khỏi tế bào hoặc có thể

do thành phần cấu trúc của virus chưa được lắp ráp thành hạt virus mới, cũng có thể là các hạt phản ứng của tế bào khi nhiễm virus, những hạt đó gọi là tiểu thể bao hàm hay thê ẩn nhập (inclusion) Ví dụ, trong nguyên sinh chất tế bào của người mắc bệnh đậu mùa có tiểu thê bao hàm Guarnieri ; ờ gà mắc bệnh đậu có tiểu thể bao hàm Bollinge ; trong nguyên sinh chất tế bào thần kinh trung ương của người mắc bệnh dại có tiểu thể bao hàm Nêgri

V SỨC ĐỂ KHÁNG CỦA VIRUS

Do virus có cấu tạo hóa học đon giản, vì vậy một số yếu tố hóa học đều có thể tác động tới axit nucleic, protein và lipit của virus, làm bất hoạt virus như muối các kim loại nặng, các chất oxy hóa mạnh, các chất sát trùng chứa clo anđehit, phenol và các chế phẩm cùa nó, có thể làm đông vón hoặc biến tính thành phần protein cùa virus Do vậy, những chất sát trùng này thường được sử

dụng trong nghiên cứu về virus như khử trùng, tiêu độc, tẩy uế, thanh lí các ổ dịch do virus gây ra.

1.6 Độ p H

Hoạt tính của virus phụ thuộc rất nhiều vào pH của môi trường, tùy theo từng loại virus mà nó có sức chịu đựng khác nhau với các độ pH khác nhau, đa số virus chịu được ở độ pH từ 5 đến 9, nếu ở độ pH trên hoặc dưới ngưỡng nàv đều

có tác dụng làm bất hoạt virus do protein của vỏ capsit bị giải thể, nhân axit nucleic của virus không được bảo vệ

2 Yêu tô vật lí

2.1 N h iệt độ

Khả năng chịu nhiệt của virus tùy thuộc vào từng loại, ở nhiệt độ cao làm đông vón protein của capsit nên virus không hấp thụ vào tế bào được, không thực hiện được quá trình nhân lên của virus Đa sô' virus dễ dàng bị bất hoạt ờ

35 - 60°c trong vòng 5 - 3 0 phút, một số virus có thể chịu được ờ nhiệt độ từ

65 - 8 0 ° c trong thời gian 30 phút Tất cả các virus đều ưa nhiệt độ thấp, nhiệt độ càng thấp, sức đề kháng của virus càng bền hơn, ờ nhiệt độ -70 c đên -196 c (nitơ lỏng) virus vẫn đảm bảo được hoạt tính, do đó phương pháp bảo quản virus tốt nhất là phương pháp đông khô hay phương pháp làm lạnh đột ngột ở -70 c sau đó bảo quản ở tủ lạnh -20°c Các phương pháp này cho phép giữ được hoạt tính cùa virus trong vòng nhiều nãm

2.2ể Tia xạ, tia X , tia cực tím và m ộ t sô ion

Những tia này có thể làm bất hoạt virus, tia X xuyên mạch vào các môi trường xung quanh axit nucleic bời các tia electron tới các phần tử và phá hủy

nó Trong đó chính những tia X trực tiếp tác dụng vào axit nucleic và phá vỡ cầu nôi đường và photphat u v cũng có tác dụng trực tiếp vào axit nucleic ờ bướcsóng 2600Ả, làm thay đổi cấu trúc phân từ axit nucleic và từ đó virus khôngnhân lên được

3 Chât kháng sinh

Tất cả các chất kháng sinh hầu như không có tác dụng đối với virus, vì vậy người ta không dùng kháng sinh để điều trị các bệnh virusỗ Chì có chất Actinomyxin D có ảnh hường tới quá trình trùng hợp protein của virus

4 Yếu tô sinh học

Nếu virus được nuôi cấy vào động vật cảm thụ, virus sẽ nhân lên nhanh, mạnh và độc lực của virus được tăng cường Nếu virùs nuôi cấy vào động vật không cảm thụ thì virus sẽ không nhân lên được hoặc nhân lên rất ít (đối với một

số virus) Nếu cứ nuôi cấy tiếp đời qua động vật không cảm thụ này nhiều lần thì độc lực cùa virus tãng dần đối với động vật không cảm thụ, nhưng độc lực lại giảm dần đối với vật chủ chính, người ta gọi là quá trình làm nhược độc, ứng

dụng tính chất này đê ch ế tạo các vacxin nhược độc.

VI NUÔI CẤY VIRUS

Có các phương pháp nuôi cấy virus như sau :

1 Nuôi cấy trên động vật thí nghiệm

Đây là phươns pháp cổ điển, đã được sử dụng từ lâu và ngày nay còn được ứng dụng để phàn lập virus, nghiên cứu bệnh lí tác dụng aây bệnh trên cơ thể

trên các tổ chức riêng biệt và những đặc tính sinh học của virus Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm : mất nhiều thời gian, không kinh tế, dễ gây ó nhiễm và làm lây lan bệnh.

Phương pháp này dùng huyễn dịch bệnh phẩm nghi có virus tiêm cho động vật cảm thụ, sau một thời gian động vật cảm thụ sẽ có các biểu hiện lâm sàng Căn cứ vào bệnh cảnh lâm sàng và mổ khám xem các bệnh tích đặc trưng, có thể kết luận sự có mặt cùa virus Nếu trường hợp bệnh cảnh lâm sàng không bộc lộ

ra, người ta dùng các phản ứng huyết thanh để xác định hiệu giá kháng thể có trong máu qua đó chứng minh sự có mặt của virus

Tùy từng loại virus mà lựa chọn đúng động vật cảm thụ Ví dụ : Virus toi gà

(N ew castle) dùng gà giò, virus viêm não dùng chuột nhắt trắng, virus cúm dùng

sóc, virus dịch tả lợn dùng lợn choai

Tùy theo tính chất gây bệnh của virus và tùy theo mục đích cùa công việc nghiên cứu mà lựa chọn đường tiêm thích hợp nhất Ví dụ : Với virus đường hô hấp (virus cúm) thì giỏ vào mũi, hoặc tiêm vào khí quản ; với virus hướng thần kinh (virus dại, virus viêm não) thường tiêm vào não ; virus hướng thượng bì (virus đậu) thì sát lên da hoặc các lỗ chân lông, virus hướng phủ tạng thì tiêm vào xoang bụng hoặc dưới da, hoặc tiêm bắp thịt

Phương pháp tiêm truyền virus qua động vật còn dùng để chế tạo các loại vacxin hay các kháng nguyên chẩn đoán

2 Nuôi cấy trên phôi thai gà đang phát triển

Đa số virus có thể phát triển trên phôi gà, do đó phương pháp này được sử dụng đế phân lập, kiểm nghiệm, định loại, chế tạo kháng nguyên và các loại vacxin Đây là phương pháp thuận lợi, tiết kiệm và cho kết quả nhanh chóng, có thể cùng một lúc cấy lên hàng loạt phôi gà và thu được một lượng virus khá lớn.Tùy thuộc vào loại virus mà chọn tuổi phôi thích hợp và lựa chọn đường tiêm vào các tổ chức khác nhau của phôi

Với virus cảm nhiễm đường hô hấp thì tiêm vào túi niệu hoặc túi ối, với virus hướng da thì tiêm vào màng niệu đệm, còn đối với virus hướng thần kinh thì tiêm vào túi lòng đỏ, màng niệu đệm hoặc vào não

Dựa vào các biến đổi đại thể của các tổ chức phôi mà đánh giá sự phát triển của virus Ví dụ : Tiêm virus đậu gà vào màng niệu đệm sẽ tạo nên nhiều nốt đậu

đục màu trắng, màng niệu đệm dày lên hoặc khi tiêm virus N ew castle vào túi

niệu sau 24 - 48 giờ có xuất huyết trên phôi, phôi có thể bị phù

Ngoài đường tiêm thích hợp, phải chọn liều tiêm phù hợp Có 2 loại liều tiêm :+ Liều tiêm thực tế (ml), thông thường tiêm 0,2 ml/phôi.

+ Liều tiêm cần thiết biểu thị bằng nồng độ pha loãng của virus theo chỉ số LD50 (Lethal dosis) tức liều tối thiểu gây chết 50% hoặc theo chỉ số ID50 (Infection dosis) tức liều gây nhiễm 50%

3 Nuôi cấy trên môi trường tê bào tổ chức

Đây là phương pháp khoa học tiên tiến được sử dụng rộng rãi trong y học và thú y học để nghiên cứu các virus như nuôi cấy phân lập, giám định, chuẩn độ, xác định tính chất huyết thanh học, quan sát hình thái siêu cấu trúc của virus và đặc biệt dùng môi trường tế bào tổ chức để chế tạo các vacxin virus

Với nhiều loại virus, sự nhân lên của chúng tiến triển song song với sự thoái hóa của các tế bào nuôi, một số virus gây bệnh cho tế bào rất đặc trưng Những biến đổi có tính chất đặc trưng đó, gọi là sự hủy hoại cùa tế bào CPE (Cytopathie Effect) hoặc các ổ tế bào bị hoại tử Mỗi ổ tế bào bị hoại tử đó được gọi là một đơn vị plaque (Plaque Forming Unit = PFU) có thê đánh giá được khối lượng virus gây nhiễm bằng số các đon vị plaque có xuất hiện Có những tế bào bị nhiễm virus chưa đến mức bị chết, nhưng chức nãng của tế bào này đã bị thay đổi

Căn cứ vào CPE khi quan sát trên kính hiển vi quang học, có thể đánh giá

được kết quả nuôi cấy virus, CPE có những bệnh tích đặc trưng sau :

+ T ế bào bị co tròn, nguyên sinh chất bị mất, chỉ còn nhân

+ Tạo nên sự dung bào (cytolysis), tế bào co tròn, nguyên sinh chất mất, nhân bị vỡ tan

+ Tạo nên các cầu nối giữa các tế bào (syncytium), giữa tế bào lành và tế bào

bị nhiễm có nhiểu các cầu nối, tạo thành từng đám tê bào

+ Tạo nên các hợp bào : Các tế bào hợp lại chung một màng có rất nhiều nhân

+ Tạo nên các tiểu thể bao hàm trong nhân, trono nguyên sinh chất

+ Đê tạo nên các tế bào nuôi, người ta thường dùng các tế bào lấy từ các mô của người và động vật cho vào môi trường dinh dưỡng và để ớ nhiệt độ thích hợp thì các tế bào này sẽ sống và bắt đầu phân chia, cứ sau một thời gian lại rừa và thèm dung dịch dinh dưỡng mới thì các tế bào sẽ phân chia không ngừng, sử dụng các tế bào đó để nuôi cấy virus

Môi trường dinh dưỡng có hai loại :

+ Môi trường dinh dưỡng tự nhiên bao gồm huyết thanh động vật, nước ép bào thai và dung dịch muối đệm (dung dịch Hanks)

+ Môi trường dinh dưỡng trùng hợp là môi trường có đủ các thành phần axit amin, gluxit, lipit, nguyên tố vi lượng và 5% huyết thanh bê, ví dụ như môi trường Parker (còn gọi là môi trường 199), môi trường LHS (Lacta albumin hiđrolysat serum)

4ẽ Nuôi cấy virus gây bệnh thực vật

Để nuôi cấy virus gây bệnh thực vật, người ta dùng các cây cảm thụ trồng

riêng trong nhà kính, thường nuôi trên các cây trổng được một nãm Các cây này được trồng theo nhiều đợt và tiến hành cấy truyền virus từ đợt cây đã hết thời kì sinh dưỡng sang đợt cây mới còn non

Có nh iều p h ư ơ n g p h á p nhiễm virus vào cày :

Đối với virus đốm lá cây thuốc lá, thì ép lá thuốc, rồi lọc qua lọc vi khuẩn, lấy dịch lọc tiêm vào cây lành Đối với cây có nhựa, thì lấy nhựa của cây chứa virus tiêm trực tiếp vào cây lành

Đối với những virus chỉ lan truyền trong thiên nhiên nhờ côn trùng, thì người

ta lợi dụng vòi của các côn trùng này chọc thủng màng kitin của tế bào và truyền virus vào trong

Ngoài ra còn dùng phương pháp ghép cành của cây bị bệnh vào gốc cây lành.Nhiều loại virus còn có thể nhân lên trên các bộ phận tách rời của thực vật như lá, mẩu thân, vỏ rễ, thường người ta phải cho thêm chất dinh dưỡng vào các

bộ phận tách rời này

VIIẻ Q U Á TR ÌN H N H Â N L Ê N C Ủ A VIRUS T R O N G T Ê B À O C Ả M T H Ụ

Virus chỉ có thể nhân lên trong tế bào cảm thụ, nhờ hoạt động của tế bào mà virus thực hiện sự tổng hợp các thành phần của chúng và lắp ráp thành các hạt virus mới

Quá trình nhân lên bắt đầu từ lúc virus hấp phụ lên bề mặt của tế bào, cho đến lúc virus được trường thành chui ra khỏi tế bào

Toàn bộ quá trình nhân lên của virus chia 5 giai đoạn :

1 Giai đoạn hấp phụ của virus lên bể mặt tế bào

Các hạt virus nằm trong dung dịch bao quanh tế bào luôn luôn ở trạng thái chuyển động, chúng va chạm lên bề mặt tế bào, giúp virus tìm tới tế bào cảm thụ, trên bề mật tế bào cảm thụ lại có những thụ thể (receptor) đặc hiệu để cho các vị trí cấu trúc đặc hiệu trên bề mặt hạt virus gắn vào thụ thể Người ta gọi

những thụ thể (receptor) đặc hiệu là điểm thụ cám Điểm thụ cảm này có thành

phần hoá học giống hệt như thành phần hoá học trụ đuôi của virus

Quá trình hấp phụ của virus vào tế bào quyết định bới tần sô va chạm ngảu nhiên giữa hạt virus với tế bào thụ cảm Nếu tần số va chạm ngẫu nhiên càng lớn, thì sự tiếp xúc càng lớn và ngược lại

2 Giai đoạn xâm nhập của virus vào tẽ bào

+ Trụ đuôi của virus tiết ra lizozymlaza để dung giải thành tế bào tại điểm

thụ cảm, sau đó trụ đuôi của virus co lại xuyên qua màng tế bào và bơm axit nucleic vào trong tế bào thụ cảm, còn vỏ capsit nằm phía bên ngoài Bằng phương pháp đánh dấu các chất đồng vị phóng xạ, người ta chỉ thấy có ruột của virus vào gây nhiễm, phần vỏ capsit không có tác dụng gì trong quá trình nhân lên cùa virus trong thế bào thụ cảm

+ Ở một sô loại virus, vì không có cơ quan đặc biệt để bơm axit nucleic vào trong tế bào thụ cảm, khi đó virus phải tiết ra lượng lizozymlaza nhiều hơn để dung giải điểm thụ cảm to hơn, sau đó cả hạt virus chui tọt vào bên trong tế bào thụ cảm

+ Ỏ một số tế bào tự mọc ra các chân giả bao vây lấy virus, rối khép lại, đưa virus vào bèn trong tế bào theo kiểu amíp bắt mồi, người ta gọi hiện tượng này là

ấm bào (pinocvtose) hoặc nhờ vỏ capsit co bóp, bơm axit nucleic qua vách tế bào, xâm nhập vào trong tế bào thụ cảm

+ Sau khi virus vào tế bào, virus không tự lột vỏ được, mà phải nhờ tế bào tiết ra enzym decapsidaza để cời vỏ capsit của virus và axit nucleic của virus được giải phóng

3ẽ Giai đoạn tổng hợp các thành phần của virus

N say sau khi virus xâm nhập vào trong tế bào vật chù, sự tổng hợp protein ADN hoặc ARN đặc trưna của tế bào bị đinh chi hoàn toàn và thay vào đó là quá trình sinh tons hợp các thành phần cùa virus, dưới sự chi huv của mật mã ơen cua virus Virus có 2 thành phần chính đó là axit nucleic và protein capsit do đó

phải thực hiện hai quá trình sinh tổng hợp axit nucleic để làm nguyên liệu của nhân virus và sinh tổng hợp protein tạo nên vò capsit.

Đây là giai đoạn phức tạp nhất của quá trình nhân lên cùa virus, nó phụ thuộc vào loại axit nucleic của virus và kết quả cuối cùng là để tổng hợp được axit nucleic và các thành cấu trúc khác của virus Sau đây là ví dụ về 3 loại virus

có 3 loại axit nucleic khác nhau :

3.1 Virus có a xit nucleic là A D N hai sợi

Từ khuôn mẫu ADN của virus tổng hợp nên mARN, phục vụ cho việc tổng hợp nên ADN polimeraza và ADN mới

Từ ADN mới được tổng hợp, mARN được tổng hợp để tham gia tổng hợp nên protein capsit và các thành phần cấu trúc khác của virus

3.2 V irus có a xit nucleic là A R N m ột sợi dương

ARN của virus đổng thời là mARN để tổng hợp nên ARN polimeraza và ARN mới của virus, mARN này cũng dùng để tổng hợp nên capsit của virus

3.3 Virus có axit nucleic là A R N , n h ư n g có enzym sao chép ngược

Enzym sao chép ngược là ADN polimeraza phụ thuộc vào ARN hay còn gọi

là reverse transcriptaza viết tắt là RT

Từ ARN của virus tổng hợp nên ADN trung gian, ADN này tích hợp vào nhiễm sắc thể của tế bào vật chủ ADN trung gian là khuôn mẫu đế tổng hợp nên ARN virus và đây cũng là mARN để tổng hợp nên các thành phần cấu trúc khác của virus

4 Giai đoạn lắp ráp các thành phần virus (assembly) và giải phóng ra ngoài

Giai đoạn này thường xảy ra ỡ gần màng tế bào, axit nucleic và protein được tổng hợp ờ các nơi khác nhau trong tế bào, chúng được chuyến dịch lại gần nhau

và kết hợp với nhau tạo thành virus hoàn chỉnh

Nhờ enzym cấu trúc cùa virus hoặc enzym cua tế bào cảm thụ giúp cho các thành phần cấu trúc của virus được lắp ráp theo khuôn mẫu cùa virus gâv bệnh tạo thành những hạt virus mới

Các hạt virus mới được giải phóng ra ngoài theo 2 cơ chế :

+ Cơ chế nổ tung : Các hạt virus cùng một lúc tiết ra lizozymlaza để duna giải toàn bộ thành tế bào, sau đó virus ồ ạt cùng một lúc chui ra khỏi tế bào đẽ tiếp tục xâm nhập vào các tế bào lành

+ Cơ chế từ từ : Các hạt virus cùng một lúc tiết ra lizozymlaza để dung giải một vài điểm trên thành tế bào chủ, sau đó lần lượt các hạt virus chui ra qua điểm đã dung giải đó.

VIII THỜ I KÌ T I Ể M T À N G H A Y THỜI KÌ ủ B ỆN H C Ủ A VIRUS

Thời kì tiềm tàng hay thời kì ủ bệnh của virus được tính từ khi axit nucleic xâm nhập vào trong tế bào kí chủ (tế bào thụ cảm) đến khi hạt virus đầu tiên chui

ra khỏi tê bào Tuỳ từng loại virus khác nhau mà có thời kì tiềm tàng hay thời kì

ủ bệnh khác nhau và mức độ nhân tạo hạt virus mới cũng khác nhau

IX HIỆN TƯ Ợ N G C Ả N N H IE M v à i n t e r f e r o n

1ề Hiện tượng cản nhiễm (Interference)

Năm 1937, Findlay và Maccallum gây nhiễm cho khỉ bằng virus sốt thung lũng Rit (Ript), sau đó gây nhiễm tiếp cho khỉ này bằng virus sốt vàng với liều gây chết, nhưng khỉ không chết Trong khi đó nếu chi gây nhiễm bằng virus sốt vàng cho khỉ, thì khỉ sẽ chết Như vậy có một cơ chế nào đó mà virus sốt thung lũng Rit đã ngăn cản virus sốt vàng gây bệnh

Nãm 1957, Isac và Lindenman gây nhiễm virus cúm bất hoạt vào phôi thai

gà đang phát triển, sau đó lại gây nhiễm tiếp bằng virus cúm cường độc, thì virus cúm cường độc này không thê nhân lên được trong phôi thai gà Như vậy, virus cúm bất hoạt đã hình thành một chất có khả năng ngãn cản sự gây nhiễm của virus cúm cường độc

Người ta gọi hiện tượng trên là hiện tượng cản nhiễm (interference) Hiện tượng cản nhiễm là một hiện tượng xuất hiện nhanh khi hai virus cùng xâm nhiễm vào tế bào, theo một thứ tự nhất định, virus thứ nhất sẽ ngãn cản trong một thời gian sự nhân lên của virus thứ hai

Có thể ứng dụng hiện tượng cản nhiễm như là một kĩ thuật gây miễn dịch, các virus độc lực yếu có thể sử dụng để ngăn ngừa sự xâm nhiễm sau này của virus có độc lực mạnh hơn

Đôi khi virus lại tự cản lại chính nó trong quá trình nhân lên bằng cách vừa sản xuất ra nhiều virus mới, vừa kích thích tế bào sản xuất ra interferon chống lại

sự xâm nhập của các virus con cháu vào các tế bào khác, gọi là hiện tượng tự cản nhiễm

Cũng có trường hợp, khi virus vào trước lại kích thích làm tăng sự gây nhiễm của virus vào sau gọi là hiện tượng tăng nhiễm Ví dụ, trong môi trường tế bào

tinh hoàn lợn một lớp, virus New castle không gây hủy hoại tế bào, nhưng nếu

cấy virus dịch tả lợn vào môi trường này trước 5 ngày, rồi tiếp sau đó cấy virus

Newcastle, thì virus này làm hủy hoại tế bào Như vậy virus dịch tả lợn làm tăng

sự gây nhiễm của virus Newcastle.

2 Interferon

Interferon bản chất là protein do tế bào sản xuất ra khi tế bào cảm thụ với virus, chất này có đặc tính bằng mọi con đường có thể ức ch ế sự hoạt động cùa mARN, do vậy interferon được sử dụng như một chất điều trị không đặc hiệu cho mọi nhiễm trùng do virus

Interferon chỉ có tác dụng chống virus ở bên trong tế bào, không có tác dụng chống virus bên ngoài tế bào, interferon không trực tiếp mà gián tiếp tác động lên virus

Tác dụng chống virus của interferon thực chất không phải là ngăn cản sự hấp phụ của virus lên màng tế bào cũng như ngăn cản sự xâm nhập của virus vào tế bào, interferon không có tác dụng giải thể virus

R u ộ t

Hình 2 ệ Hình thái và cáu tạo virus hại lá thuốc lá (xem hình m àu trang 361)

Sau khi nhiễm virus, tế bào bị cảm ứng và sản sinh ra interferon Interferon không có tác dụng bảo vệ tế bào mẹ mà chỉ bảo vệ các tế bào bèn cạnh, ơ các tê bào này, virus vẫn hấp phụ lên màng tế bào và xâm nhập vào bên trong tê bào, nhưng đến giai đoạn sao chép thông tin của virus thì interferon có tác dụng ức chế, kìm hãm sự tổng hợp mARN của virus mARN của virus không được tổng hợp thì sự chuyển hóa axit nucleic và protein cùa virus cũng không tiến hành được, do đó không có hạt virus mới được giải phóng ra.

2ệ Dựa vào tính chất dịch tễ và tính lãm sàng của bệnh

Bệnh do virus đường hô hấp ;

Bệnh do virus đường r u ộ t ;

Bệnh do virus hướng b ì ;

Bệnh do virus hướng thần kinh ;

Bệnh do virus hướng nội tạng

3 Dựa vào cấu trúc và đặc điểm sinh học

Bảng 1 : Phân loại virus

Họ virus

Kiểu đòi xứng của virion

Đường kính cũa virion

Vò bọc của

virion

Dạng và cấu trúc của axit nucleic

VỊ trí nhân lên của virus trong

Papovaviridae Khối 45-55 Không ADN Nhân

Aviadenovirus

Rhinovirus

Orbivirus (Rotaviru)

T ogaviridae

Rubivirus

Orthomyxoviridae

Pneumovirus

Retroviridae Khối 100 Có ARN Nguyên

Lentivirinae

Spumavirinae

Rhabdoviridae

Sigmavirus

Bunyavirudae

Sợi đơn

Nguyên sinh chất

H ưóng dẫn ôn tậ p

+ Hãy nêu các tính chất chung cùa virus ?

+ Trình bày cấu trúc chung và cấu trúc riêng cúa virus ?

+ Các nhân tố vật lí hoá học, sinh học có ảnh hướng tới virus như thế nào ? ứng dụng của nó ?

+ Nêu các phương pháp nuôi cấy virus, những thuận lợi và khó khăn cúa các phương pháp này ?

+ Các giai đoạn trong quá trình nhân lên của virus, giai đoạn nào là quan trọng ?

+ Hiện tượng cản nhiễm là gì ? ứng dụng hiện tượng nàv trong thực tế ?

C h ư ơ n g 3

M ụ c tiêu

+ Nắm vững các dạng hình thái cơ bản cùa vi khuấn

+ Nắm vững đặc điếm cấu tạo chung và cấu tạo đặc biệt cùa vi khuẩn

+ Nắm được đặc điểm hình thái cơ bản của xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc

tảo, Ricketxi, M ycoplasm a, Clamidia và vai trò của chúng trong tự nhiên.

+ Vận dụng những hiểu biết về đặc điểm, hình thái cấu tạo của các nhóm v s v

để có thể giúp ích trong chẩn đoán phát hiện bệnh và xử lí, tiêu độc mầm bệnh.+ Hiểu biết những lợi ích của các nhóm v s v đã học để có thể vận dụng những hiểu biết này vào thực tế đời sống

N ội du ng

+ Các dạng hình thái, cấu trúc, chức năng của tế bào vi khuẩn

+ Đặc điểm, vai trò, cấu tạo của tế bào xạ khuẩn

+ Đặc điểm, hình thái, cấu tạo của tế bào nấm men và vai trò của chúng trong tự nhiên

+ Đặc điểm, hình thái, cấu tạo cúa tế bào nấm mốc và vai trò cùa chúng trong tự nhiên

+ Đặc điếm, hình thái, cấu tạo của tế bào vi khuấn lam, tế bào tảo, vai trò và giá trị dinh dưỡng của chúng

+ Đặc điểm, hình thái của nhóm vi khuẩn nguyên thuỷ Ricketxi, M ycoplasma,

Clamidia.

T ó m tắ t nội d u n g ch ư ơ n g 3

Vi khuẩn là những sinh vật đơn bào, không có màng nhân, về hình thái bén

ngoài có thể chia chúng làm 5 loại : cầu khuấn, trực khuẩn, cầu trực khuấn, xoắn khuẩn và phẩy khuẩn Những trực khuẩn thường gặp là B acterium : trực khuấn

Gram âm, hiếu khí, không sinh nha bào ; Bacillus : trực khuẩn Gram dương, hiêu khí, có nha bào ở giữa vi khuẩn ; còn Clostridium là trực khuẩn Gram dương,

kị khí, sinh nha bào ờ đầu, ở giữa, ở gần đầu, nha bào lớn hơn thân vi khuẩn, nên làm biến dạng hình thái vi khuẩn

Cấu trúc vi khuẩn gồm có vách tế bào là bộ khung bảo vệ, giữ cho hình thái

vi khuẩn không bị thay đổi, cấu trúc và thành phần hoá học của vách giữ vai trò

là kháng nguyên, có khả nãng gây bệnh và có vai trò nhất định trong phương pháp nhuộm Gram Màng nguyên sinh chất có nhiệm vụ duy trì áp suất thẩm thấu, tích luỹ chất dinh dưỡng, tổng hợp enzvm và các thành phần khác, đồng thời tham gia vào hiện tượng phân chia tế bào Trong nguyên sinh chất có chứa mezoxom, riboxom, các hạt chất dự trữ và không bào, trong đó riboxom là trung tâm tổng hợp cùa tế bào Vi khuẩn là loại v s v có nhân nguyên thuỷ gọi là thể nhàn, đây là một nhiễm sắc thể duy nhất cấu tạo bời một ADN xoắn kép, nó là

cơ sờ vật chất chứa thông tin di truyền của vi khuẩn

Ngoài các cấu trúc cơ bản trên, một số vi khuẩn còn có thêm : giáp mô là lớp dịch nhày bao quanh vách tế bào, có chức năng chống thực bào, là yếu tố độc lực

và có khả năng làm tãng tính gây bệnh Lông vi khuẩn giúp cho vi khuẩn di động, năng lực di động của vi khuẩn phụ thuộc vào vị trí phân bố của lông, còn pili chung là cơ quan bám, nó giúp cho vi khuẩn bám chắc hơn trên bề mặt cơ chất và pili giới tính tham gia vào vận chuyển chất liệu di truyền sang vi khuẩn cái Khi điều kiện sống không thuận lợi vi khuẩn hình thành nha bào; cấu trúc và thành phần hoá học đặc biệt làm cho nha bào có tính đề kháng cao đối với các nhân tố vật lí, hoá học; còn khi điều kiện thuận lợi, nha bào nảv mầm thành tế bào dinh dưỡng

Xạ khuẩn là một nhóm vi khuẩn thật, Gram dương, hiếu khí, có cấu tạo dạng sợi phân nhánh, có hệ khuẩn ty phát triển, có vai trò quan trọng trong công nghiệp, NN, trong V học, thú y học, trong bảo vệ thực vật

Nấm mốc là tên chung để chì tất cả các nhóm nấm không phải là nấm men

và cũng không phải là các nấm lớn có mũ nấm, chúng có khả năng phân giải mạnh mẽ các họp chất hữu cơ phức tạp nên có nhiều ứng dụng trong đời sống.Tuy vậy xạ khuẩn và nấm mốc cũng sinh ra chất độc gây hại cho mùa màng gây tổn thất về lưons thực, thực phẩm, dụng cu gây ra một số bệnh nguy hiểm cho người và gia súc

Vi khuẩn lam và tảo có chứa chất diệp lục tố, nên có khả nãng quang hợp Chúng có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều protein, axit amin, vitamin và nhiều yếu tố sinh trường khác Tảo có ý nghĩa quan trọng trong quá trình hình thành và cải tạo đất, là nguồn thức ãn tốt cho thuỷ sản.

Nấm men là nhóm v s v đơn bào, có kích thước lớn, cấu tạo hoàn chỉnh, sinh sản bằng phương pháp nảy chổi Nấm men được dùng nhiều trong công nghệ chế tạo các hợp chất hữu cơ quan trọng và để sản xuất sinh khối làm giàu protein cho các phế phụ phẩm của công, NN dùng cho chăn nuôi

I VI K H U Ẩ N

1 Hình thái của vi khuẩn (hình 3)

Vi khuẩn (Bacteria) là những sinh vật đơn bào, hạ đẳng, không có màng nhân (Prokaryote); chúng có cấu trúc và hoạt động đơn giản hơn nhiều so với các tế bào có màng nhân (E ukaryote) Tuy nhiên có một số chức nãng cùa vách

tế bào và sự vận chuyển vật chất di truyền cùa vi khuấn thì phức tạp không kém các sinh vật phát triển

Dựa theo hình thái bên ngoài có thể chia vi khuẩn làm 5 loại hình khác nhau : cầu khuẩn, trực khuẩn, cầu trực khuấn, xoắn khuẩn và phấy khuẩn

1.1 Cầu k h u ẩ n (Coccus, cocci) (hình 3.1 - 3.5)

Là những vi khuẩn có hình cầu, tuy nhiên có nhiều loại có thể là hình tròn,

hlnh bầu dục như lậu cầu khuẩn Neisseria G onorrhoeae, hoặc hình ngọn nến như phế cầu khuẩn Strepíococcus pneum oniae.

Kích thước của cầu khuẩn thay đổi trong khoảng từ 0,5 - l,0 ^ m , c^m đoc là: micromet hay micron, lịim = 10 3mm)

Cầu khuẩn được chia ra thành các giống chính sau đây :

1.1.1 Giống đơn cầu khuẩn 0m icrococcus, m icrococci)

Thường đứng riêng lẻ từng tế bào một, đa số sống hoại sinh trong đất nước

và không khí như M ierococcus agilis, M icrococcus roseus, M icrococcus luteus.

ỉ ị 2 Giống song cầu khuẩn (D iplococcus, dỉplococci)

Là những cầu khuẩn đứng thành từng đôi, một số loại D iplococcus có kha nãng gây bệnh như não mô cầu khuẩn (N eisseria m eningitidis), lậu cầu khuẩn

(Neisseria gonoirhoeae).

1.1.3 Giống liên cầu khuẩn (Streptococcus, streptococci)

Là những cầu khuẩn đứng thành từng chuỗi dài như liên cầu khuẩn sinh mủ

(Streptococcus pyogenes) Trong giống này còn có loại liên song cầu khuẩn

(,Streptodiplococcus) tức song cầu khuẩn tập hợp từng đôi một thành từng chuỗi

dài Đây là loại vi khuẩn gây bệnh thường hay gặp

1.1.4 Giống tứ cầu khuẩn Ợ eĩracoccus, tetracocci)

Là những cầu khuẩn đứng thành từng nhóm bốn tế bào một Tứ cầu khuẩn thường sống hoại sinh, song cũng có loài có khả nãng gây bệnh cho động vật như

Tetracoccus liomari.

1.1.5 Giống bát cầu khuẩn (Sơrcina)

Là những cầu khuẩn đứng thành những khối gồm 8 hoặc 16 tế bào Trong

không khí thường gặp một số loài như Sarcina hitea, Sarcina aurantiaca.

1.1.6 Giống tụ cầu (Staphylococcus, staphylococci)

Là những cầu khuẩn đứng thành từng đám giống như chùm nho Đa số tụ cầu

sống hoại sinh, một số có thể gây bệnh cho người và động vật như Taphylococcus

aureus, Staphylococcus epidermidis.

I 2 Trực k h u ẩ n (B a c illu s, B acterium ) (hình 3.6)

Là tên chung đê chì các loài vi khuẩn có hình que, hình gậy, đầu tròn hay đầu vuông, kích thước cùa trực khuẩn 0,5 - 1 X 1 - 5|im Những trực khuẩn hay gặp thuộc các giôno sau :

1.2.1 Bacillus, bacilli (viết tắt là Bac)

Là trực khuẩn Gram dương, sống hiếu khí, sinh nha bào, chiều ngang của nha bào không vượt quá chiều ngang của vi khuẩn, do đó khi có nha bào, tế bào

vi khuẩn không thay đổi hình dạng, ví dụ : trực khuẩn nhiệt thán (Bacillus

anthracis).

1.2.2 Bacterium , bacteria (viết tắt là Bact)

Là trực khuẩn Gram âm, sống hiếu khí, khôno sinh nha bào, thường có lôno

ờ quanh thân vi khuẩn, có nhiều loại Bacterium gây bệnh cho người và gia súc như trực khuẩn đường ruột, ví dụ : Salmonella, Escherichia, Shigella, Proteus.

1.2.3 Clostridium , clostridia (Viết tắt là Cl)

Là trực khuẩn Gram dương, hai đầu tròn, sống kị khí, kích thước khoảng0,4 - 1 X 3 - 8|am, sinh nha bào, chiểu ngang của nha bào thường lớn hơn chiều ngang của vi khuẩn, do đó khi mang nha bào thì vi khuẩn bị biến đổi hình dạng như hình thoi, hình vợt, hình dùi trống Có nhiều loại gây bệnh cho người và

động vật như trực khuẩn uốn ván (Clostridium tetani), trực khuẩn ung khí thán

(Clostridium chauvoei) trực khuẩn gây bệnh ngộ độc thịt (C lostridium botulinum), trực khuẩn hoại thư sinh hơi (Clostridium perfringens), nhưng cũng

có loài rất có ích như trực khuẩn cố định nitơ (Clostridium p a steu rianum).

Pasteurella

Staphylococcus

Sarcina Spirochete

0 2 ) U 9

Vibrio denit rificenf