bài giảng vi sinh vật thực phẩm

PHÂN LOẠI - HÌNH THÁI CẤU TẠO VSVA/ PHÂN LOẠI VSV • Dựa vào cấu tạo tế bào: - Tế bào nhân nguyên thủy: Bacteria, xạ khuẩn, Cyanobacteria, Myxobacteria, Spirochaete, Ricketsiae, Mycoplas

Bài giảng

VI SINH VẬT THỰC PHẨM

Giảng viên: Nguyễn Thị Thanh Hải

Chủ đề 1:KHÁI QUÁT VỀ KHOA HỌC

VI SINH VẬT VÀ ỨNG DỤNG

- Khả năng hấp thu, chuyển hóa nhanh

- Khả năng sinh trưởng, phát triển nhanh

- Dễ thích nghi và phát sinh biến dị

- Phân bố rộng, chủng loại nhiều.

MỞ ĐẦU

• Lịch sử phát triển ngành vsv học

- Giai đoạn chưa biết đến sự tồn tại của vsv: trước thế kỷ 15

- Giai đoạn hình thái học: thế kỷ 15

- Giai đoạn sinh lý – sinh hóa vsv: cuối thế kỷ 17

- Giai đoạn hiện đại: Thế kỷ 20

Leeuwenhoek (1632-1723) Pasteur (1822-1895)

Kính hiển vi của Leeuwenhoek

Bút tích miêu tả vi sinh vật

của Leeuwenhoek Thí nghiệm bình cổ cong để phảnđối thuyết tự sinh (Pasteur)

Robert Koch

(1843-1910)

Vi khuẩn lao chụp qua kính hiển vi

Elie Metchnikoff (1845-1916)

Alexander Fleming

(1881-1955) Nấm Penicillium sản sinh

penicillin

Niên biểu một số cống hiến quan trọng của L Pasteur

về vi sinh vật học

Nguyên lý của Kock về các tác nhân gây bệnh

1 Vi sinh vật gây bênh phải có mặt trong các cơ thể bị bênh, nhưng không có mặt ở các cơ thể khỏe mạnh

2 Phải phân lập đựợc các tác nhân gây bệnh từ cơ thể ở dạngthuần chủng trên môi trường thạch

3 Khi đưa các tác nhân gây bệnh vào cơ thể khỏe mạnh phảigây đựợc bệnh điển hình như ở cơ thể mà nó đựợc lấy ra

4 Phải phân lập lại được tác nhân gây bệnh từ các cơ thể

nhiễm này

1887 R.J Petri Tìm ra dụng cụ dùng phân lập vi sinh

Sambeclanh (Shamberland) 1884: phễu lọc vi khuẩn.

1884 - Hans Christian Gram đưa ra phương pháp nhuộm

MỐI LIÊN QUAN GIỮA NGÀNH VSV VÀ

Chủ đề 2: HÌNH THÁI - CẤU TẠO

TẾ BÀO VI SINH VẬT

PHÂN LOẠI - HÌNH THÁI CẤU TẠO VSV

A/ PHÂN LOẠI VSV

• Dựa vào cấu tạo tế bào:

- Tế bào nhân nguyên thủy: (Bacteria, xạ khuẩn, Cyanobacteria, Myxobacteria, Spirochaete, Ricketsiae, Mycoplasma,

Chlamydia)

Vi khuẩn cổ (Archaea): Methanobacteria, Hallobacteria,

Thermobacteri,

- Tế bào nhân thật (Eucariotic): Vi nấm: nấm sợi, Nấm men

Tảo đơn bào, Nguyên sinh động vật

- VSV không có cấu tạo tế bào:

Giới Ngành Lớp Bộ

Họ Giống Loài Chủng

PHÂN LOẠI - HÌNH THÁI CẤU TẠO VSV

* Phân loại truyền thống

- Dựa vào hình thái, cấu tạo của vi sinh vật:

Vd: hình thái VK: cầu, que, xoắn; có/ không có tiên mao, có/ không có bào tử…; tế bào G + / G -

- Dựa vào đặc tính sinh trưởng, phát triển của vsv: khả năng sinh trưởng của vk ở các điều kiện khác nhau(t 0 , pH, nồng

độ muối, O 2…… ), hình dạng, kích thước, màu sắc khuẩn lạc

- Dựa vào đặc tính sinh hóa: khả năng chuyển hóa của vk sinh ra một số thành phần như Indol, enzyme…

* Phân loại theo phương pháp hiện đại:

Phân loại phân tử: so sánh acid nucleic

Phân loại số: so sánh sự tương đồng giữa các đặc tính quan sát được với nhau

B/ HÌNH THÁI TẾ BÀO VI KHUẨN

Ba hình thái chủ yếu của vi khuẩn: cầu khuẩn, trực khuẩn, xoắn khuẩn

• Phương pháp nghiên cứu hình thái VSV:

- Quan sát TB sống: chỉ thấy sơ bộ hình dạng tế bào vsv.

Nhuộm Gram: phân biệt vk Gram dương màu tím và

vk Gram âm màu đỏ.

C/ CẤU TẠO TẾ BÀO VI KHUẨN

1 THÀNH TẾ BÀO VI KHUẨN

(CELL MEMBRANE)

Cấu tạo thành TB vi khuẩn Gram dương

Peptidoglycan là loại

polyme xốp, khá bền vững, cấu tạo bởi 3 thành phần: N-Acetylglucosamine

(NAG)

Acid N-Acetylmuramic (NAM)

Tetrapeptid (L- alanine, glutamate,

meso-diaminopimelate, và

D-alanine.)

Acid techoic

Cấu tạo thành TB vi khuẩn Gram âm

Cấu tạo thành tế bào vi khuẩn Gram âm

THÀNH TẾ BÀO (Cell wall)

• Chức năng: Thành tế bào (cell wall)

- giúp duy trì hình thái của tế bào

- hỗ trợ sự chuyển động của tiên mao (flagellum)

- giúp tế bào đề kháng với áp suất thẩm thấu

- hỗ trợ quá trình phân cắt tế bào

- cản trở sự xâm nhập của một số chất có phân tử

lớn

- liên quan đến tính kháng nguyên , tính gây bệnh,

tính mẫn cảm với Thực khuẩn thể

(bacteriophage).

2 MÀNG TẾ BÀO CHẤT (Cytoplasmic membrane, CM)

MÀNG TẾ BÀO CHẤT (Cytoplasmic membrane, CM)

Chúng cấu tạo bởi 2 lớp

lượng của màng Đầu

phosphat của PL tích điện,

phân cực, ưa nước ; đuôi

hydrocarbon không tích

điện, không phân cực, kỵ

nước.

MÀNG TẾ BÀO CHẤT (Cytoplasmic membrane, CM)

Chức năng chủ yếu :

+ Màng ngăn có khả năng vận chuyển các chất.

+ Nơi bám cho các protein làm nhiệm vụ vận chuyển các chất, enzyme xúc tác cho phản ứng tạo năng lượng sinh học.

+ Bảo toàn năng lượng: nơi tạo ra và sử dụng lực di chuyển proton.

3 TẾ BÀO CHẤT (Cytoplasma)

• Tế bào chất (TBC-Cytoplasm) là phần vật chất

dạng keo nằm bên trong màng sinh chất, chứa tới 80% là nước Trong tế bào chất có protein, acid nucleic, hydrat carbon, lipid, các ion vô cơ và

nhiều nhiều chất khác có khối lượng phân tử thấp

4 NHÂN (Nuclear body)

Thể nhân trong tế bào vi khuẩn Escherichia coli

Thể nhân vi khuẩn chưa có màng nhân nên không có hình dạng

cố định, và vì vậy còn được gọi là vùng nhân .

Plasmid Màng tế bào Thành tế bào

Nhiễm thể/Chromosome

5 VỎ NHẦY

• Vỏ nhầy hay Giáp mạc (Capsule) gặp ở một số loài vi khuẩn với các mức độ khác nhau:

-Vỏ nhầy mỏng ( Vi giáp mạc, Microcapssule)

-Vỏ nhầy (Giáp mạc, Capsule)

-Khối nhầy ( Zooglea)

Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides

• Thành phần chủ yếu của bao nhầy là polysaccarid, ngoài

ra cũng có polypeptid và protein Trong thành phần

polysaccarid ngoài glucose còn có glucosamin, ramnose, acid 2-keto-3-deoxygalacturonic, acid uronic, acid pyruvic, acid acetic

• Ý nghĩa sinh học (chức năng) của bao nhầy là:

-Bảo vệ vi khuẩn trong điều kiện khô hạn, bảo vệ vi khuẩn

tránh bị thực bào (trường hợp Phế cầu khuẩn-Diplococcus pneumoniae)

-Cung cấp chất dinh dưỡng cho vi khuẩn khi thiếu thức ăn

-Là nơi tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất (dextran, xantan )

-Giúp vi khuẩn bám vào giá thể ( trường hợp các vi khuẩn

gây sâu răng như Streptococcus salivarrius, Streptococcus mutans )

Vi khuẩn Acetobacter xylinum có bao nhầy

cấu tạo bởi cellulose Người ta dùng vi khuẩn này nuôi cấy trên nước dừa để chế tạo ra Thạch dừa (Nata de coco).

6 Tiên mao và khuẩn mao

- Xác định trực tiếp vi khuẩn có tiên mao: quan sát tươi trên kính hiển vi.

- Xác định gián tiếp: Cấy que cấy đầu nhọn có vi khuẩn vào môi trường thạch đứng chứa 0.4% thạch (agar-agar) Nếu thấy vết cấy lan nhanh ra xung quanh thì chứng tỏ là

vi khuẩn có tiên mao, có khả năng di động.

Cấu tạo chủ yếu của tiên mao:

- Thể nền

- Bao hình móc

- Sợi: flagellin

• Các chi vi khuẩn thường có tiên mao là Vibrio, Spirillum, Pseudomonas, Escherichia, Shigella, Salmonella, Proteus Ở các chi Clostridium, Bacterium,Bacillus, .có loài có tiên mao có loài không Ở cầu khuẩn chỉ có 1 chi (Planococcus) là có

tiên mao

Tiên mao ở VK Gram dương Tiên mao ở VK Gram âm

Tiên mao vi khuẩn Gram âm

Khuẩn mao và Khuẩn mao giới

Khuẩn mao ở vi khuẩn E.coli

Khuẩn mao (hay

Tiêm mao, Nhung

mao , Fimbriae) là

những sợi lông rất

mảnh, rất ngắn mọc

quanh bề mặt tế bào

nhiều vi khuẩn Gram

âm, số lượng khoảng

250-300 sợi/ vi khuẩn

7 BÀO TỬ (SPORE)

CẤU TẠO CỦA BÀO TỬ

1 Bao ngoài:

Nằm ngoài cùng, là phần sót lại của TB mẹ, khi có khi không Thành phần chủ yếu là lipopolisacharid, acid amin, có tính thẩm thấu kém

2 Áo bào tử:

Cấu tạo protein đặc hiệu bào tử đề kháng cao với lisozyme, proteinase, chất hoạt động bề mặt và chống tia cực tím.

Các giai đoạn hình thành bào tử

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH BÀO TỬ

- Hình thành búi chất nhiễm sắc, AND nhân đôi

- Tb phân cắt không đối xứng hình thành vùng nhỏ (tiến bào tử)

- Tiền bào tử hình thành 2 lớp màng, tăng tính kháng bức xạ

- Vỏ sơ khai hình thành, tích lũy dipicolinat canxi, tính chiết quang tăng

- Kết thúc việc hình thành áo bào tử, vỏ bào tử

- Bào tử thành thục và có tính kháng nhiệt

- Bào nang vỡ ra hình thành bào tử

Trong thực phẩm quan tâm 2 nhóm VK có bào tử đều là trực khuẩn G+

Bacillus

Clostridium

Bào tử Clostridium Bào tử Bacillus

Sự phân chia của vi khuẩn

D/ HÌNH THÁI CẤU TẠO VSV NHÂN THẬT

Nấm men Saccharomyces cerevisiae

Một số tạo nang

Hầu hết

di động

Dị dưỡng hóa năng bằng cách hấp phụ hạt dinh dưỡng

Đơn bào

Nguyên

sinh động

vật

Sắc tố quang hợp

Hầu hết không di động

Tự dưỡng quang năng bằng cách hấp phụ dinh dưỡng hòa tan

Đơn bào,

đa bào Tảo

Bào tử vô tính

Không

di động

Dị dưỡng hóa năng bằng cách hấp phụ dinh dưỡng hòa tan

Đơn bào,

đa bào Nấm

Các đặc trưng khác

Di động Kiểu dinh dưỡng

Sắp xếp TB

Một số đặc trưng phân biệt Nấm, Tảo và Nguyên sinh động vật.

ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA NẤM MEN

- Thuộc nhóm vsv nhân thật

- Đa số cấu tạo dạng hình cầu hoặc bầu dục

- Đa số sinh sản theo hình thức nảy chồi

- Thích hợp với môi trường giàu đường, có độ ẩm

CẤU TẠO TẾ BÀO NẤM MEN

• Cấu tạo tế bào:

- Thành tế bào: 90% là hợp chất glucan và mannan, phần còn lại là protein, lipit và glucozamin Trên thành

tế bào có nhiều lỗ, qua đó các chất dinh dưỡng được hấp thu và các sản phẩm của quá trình trao đổi chất được thải ra.

- Màng nguyên sinh chất: dày khoảng 8 nm có cấu tạo tương tự như màng nguyên sinh chất của vi khuẩn.

- Tế bào chất của nấm men cũng tương tự như tế bào chất của vi khuẩn, độ nhớt của tế bào chất cao hơn của nước

800 lần.

• Nhân tế bào nấm men là nhân điển hình, có màng nhân, bên trong là chất dịch nhân có chứa hạch nhân

Hạch nhân có cấu tạo nhiễm sắc thể điển hình Số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào nấm men khác nhau tuỳ loại nấm men

Ở Saccharomyces serevisiae là nhóm nấm men phân bố rộng rãi nhất, thể đơn bội của nó có n = 17 nhiễm sắc thể, thể lưỡng bội có 2n = 34 Ngoài nhiễm sắc thể ra, trong nhân tế bào S serevisiae còn có từ 50 đến 100 plasmic có cấu tạo là

1 m, có khả năng sao chép độc lập.

• Riboxom gồm hai loại :

- 80S gồm 60S và 40S nằm trong tế bào chất, một số khác gắn với mạng lưới nội chất

- 70S là loại riboxom có trong ti thể.

• Ngoài các cơ quan trên, nấm men còn có không bào và các hạt dự trữ như hạt Volutin, có vai trò dự trữ năng lượng cho nhiều quá trình sinh hoá học của tế bào Ngoài ra còn có các hạt dự trữ khác như glycogen và lipit Một số nấm men

có khả năng hình thành một lượng lớn lipit.

• Một số cơ quan khác:

- Ty thể: Ty thể được coi là trung tâm năng lượng của tế bào vì là

nơi chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượng tế bào có thể sử dụng được là ATP

Thiết đồ cắt ngang của một ty thể, cho

thấy: (1) màng trong, (2) màng ngoài,

(3) mào ty thể, (4) chất nền

Lớp ngoài của ti thể bao gồm hai màng có chức năng khác biệt

nhau: màng ngoài ti thể và màng trong ti thể Lớp màng trong tạo

thành các nếp gấp tăng diện tích cần thiết cho quá trình hô hấp hiếu khí và tổng hợp ATP, Ty thể

có chứa các ribosome 70S và vật chất di truyền riêng cho chúng DNA của ty thể có dạng vòng kín.

• Lạp thể: Lạp thể có chứa sắc tố gọi là lục lạp Lục lạp có cấu trúc phức tạp và giữ vai trò quan trọng trong quang hợp

(1) Nhân, (2) Lỗ nhân, (3) Mạng lưới nội chất hạt (RER), (4) Mạng lưới nội chất trơn (SER), (5) Ribosome trên RER, (6) Các phân tử protein

được vận chuyển, (7) Túi tiết vận chuyển protein, (8) Thể Golgi , (9) Đầu

Cis của thể Golgi, (10) Đầu trans của thể Golgi, (11) Phần thân của thể

Golgi

• Mạng lưới nội chất (endoplasmic reticulum) là một hệ

thống các xoang và túi màng nằm trong tế bào vsv nhân thật Chúng có chức năng biến đổi protein (thường là gắn vào protein các gốc đường, hoặc lipid), vận chuyển các chất bên trong tế bào Có hai loại mạng lưới nội chất là loại có hạt (do có gắn ribosome)

và loại trơn (không có ribosome).

So sánh cấu tạo tế bào vi khuẩn và tế bào nấm men?

ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA NẤM MỐC

- Thuộc nhóm vsv nhân thật

- Cấu tạo hệ sợi khuẩn ty

- Đa số sinh sản bằng bào tử

- Thích hợp với môi trường giàu đường, pH thấp

- Một số chủng được nuôi cấy tách chiết enzyme,

ứng dụng nhiều trong CNCBTP

- Một số chủng gây bệnh cho người và động vật

VIRUS

I KHÁI NIỆM:

1 Sự phát hiện ra virus:

Thí nghiệm của Ivannopski thực hiện với bệnh khảm thuốc lá năm 1892

Lá cây bệnh Nghiền Dịch chiết

Lọc qua nến lọc vi khuẩn

Dịch lọc

Soi dưới kính hiển vi quang học

Không thấykhuẩn lạc

Phết lên lá cây lành

Lá cây bịbệnh

* Từ thí nghiệm trên, có nhận xét gì về kích thước ,cách dinh

dưỡng của virút và dự đoán cấu tạo chung của virus?

Lá cây bệnh Nghiền Dịch chiết

Lọc qua nến lọc vi khuẩn

Dịch lọc

Nuôi trên môi trường thạch

Không thấykhuẩn lạc

Phết lên lá cây lành

Lá cây bịbệnh

Trong tếbào chủ, virus làthể sống

Ngoài tếbào, virus khôngsống

2.Đặc điểm:

-Virus (mầm độc) có kích thước rất nhỏ <

200nm.(1nm = 10-6 mm)

-Virus là một thực thể sống chưa có cấu tạo tế bào,

cấu tạo chỉ gồm 2 phần chính : vỏ protêin và lõi axít nuclêic.

-Có hình thức sống kí sinh bắt buộc trong tế bào chủ

(Virus sống ngoài tế bào chủ được gọi là hạt virus hay virion).

- Không mẫn cảm với kháng sinh

- Virus cấu tạo đơn giản nên dễ biến chủng tạo chủng

mới và chúng có khả năng thích nghi tốt.

Virus viêm não

Phagơ T2

Virus khảm

thuốc lá

Virus bại liệt

II HÌNH THÁI VÀ CẤU TẠO :

1 Hình thái:

* hãy quan sát hình ảnh và nhận xét chung về hình thái của virus?

 Gồm 3 cấu trúc cơ bản:

- Cấu trúc xoắn: là 1 dạng ống hình trụ (vd: virus đốm thuốc lá).

- Cấu trúc khối : gồm 20 mặt, mỗi mặt là 1 tam giác đều (vd: Ađênô

- không có vỏ ngoài) , hình cầu (HIV- có vỏ ngoài)

- Cấu trúc hỗn hợp : “Đầu” là hình khối đa diện, “đuôi” hình trụ (vd: Phagơ T2 ), có 1đĩa gốc hình 6 cạnh có 1 lỗ ở giữa đường kính khoảng 8nm, đĩa gốc có 6 gai từ đó mọc ra 6 lông đuôi mảnh và dài chứa các thụ thể.

Cấu trúc xoắn

Cấu trúc khối

Cấu trúc hỗn hợp

Hình thái phagơ T2

2 Cấu tạo:

Vá(capsit) Pr«tªin

Lâi (ADN) Axit nuclªic

Lõi Capsit

Lõi (ARN)

Vỏ protein

Vỏ ngoài

Gaiglicoprotein

•Quan sát các hình vẽ

và cho biết cấu tạo

chung của virút?

•Virút có vỏ ngoài có

điểm khác biệt gì?

Virút có vỏ ngoài

Lâi Capsit

* Trình bày cấu tạo phần vỏ ngoài của virút? Chức năng và nguồngốc của vỏ ngoài?

vỏ ngoài Gai glicoprotein

Acid nucleic

Capsit (protein)

Vỏ ngoài

Gai glucoprotein

-Cấu tạo gồm 2 phần:

+ Lõi axit nuclêic : chỉ là 1 loại phân tử ADN hoặc ARN, mạch đơn hoặc mạch kép.

+ Vỏ protein (capside): Được cấu tạo từ nhiều phân tử protein

(capsome), vỏ mang thành phần kháng nguyên có tác dụng bảo vệ lõi.

- Một số virus có thêm vỏ ngoài cấu tạo bởi lipit kép và protein, trên

vỏ ngoài có các gai glicoprotein chứa các thụ thể giúp virus hấp phụ vào tế bào vật chủ (thực chất là màng sinh chất của vật chủ đã bị cải tạo kháng nguyên đặc trưng cho virus).

Capsome

Bộ gen của virút có thể là ARN

hoặc ADN , 1 SỢI HOẶC 2 SỢI

Bộ gen của sv nhân thật luôn

là ADN 2 SỢI

* hãy so sánh bộ gen của virút với bộ gen của sinh vật nhân thật?

HIV ađeno

Hình dạng

Đặc điểm

virút

ống trụ

ARN xoắn đơn

Các capsome ghép nhau

vòng xoắn

không

20 mặt, mỗi mặt là tam giác đều

ADN xoắn kép

Các chuỗi capsome

các tam giác đều hợp lại

không

Hình cầu 2 sợi ARN

đơn

Các cáp some ghép với

nhau

vỏ ngoài có gai

glicoprotein

“đầu” là khối đa diện, “đuôi”

hình trụ

AND xoắn kép

“Đầu” do các capsome  hình tam giác ghép lại

không

III PHÂN LOẠI VIRUS:

- Nếu xét về hình thái, có thể phân lọai virus như thế nào?

- Nếu căn cứ vào cấu tạo vỏ virus, phân lọai như thế nào?

- Nếu căn cứ vào lõi virus, phân lọai như thế nào?

- Nếu căn cứ vào dạng vật chủ kí sinh, người ta phân loại virus như thế nào?

Cấu trúc của một số virus

Dựa vào vật chủ, phân ra 3 loại virút:

1 Virút ở người và động vật: (lõi ADN hoặc ARN)

Vd: virút cúm

Virút HIVVirút gây bệnh đậu mùa

Virút gây bệnh chân, tay, miệng Virút gây bệnh thuỷ đậu

2 Virút ở vi sinh vật : (hầu hết chứa lõi ADN)

Phagơ T2 của E.coliBacterrio phage của vi khuẩn ở biển