Phân loại xạ khuẩn

Chúng có khuẩn lạc khô và đa số có dạng hìnhphóng xạ actino- nhưng khuẩn thể lại có dạng sợi phân nhánh như nấm myces.. Các chuỗi bào tử trần có thể chỉ là 1 bào tử như ở Thermoactinomyc

Trang 1

Phân loại xạ khuẩn

Bởi:

Nguyễn Lân Dũng

Phân loại xạ khuẩn

Xạ khuẩn là nhóm vi khuẩn đặc biệt Chúng có khuẩn lạc khô và đa số có dạng hìnhphóng xạ (actino-) nhưng khuẩn thể lại có dạng sợi phân nhánh như nấm (myces)

Vì xạ khuẩn có cấu trúc nhân nguyên thuỷ như mọi vi khuẩn khác, chiều ngang

của sợi cũng nhỏ như vi khuẩn, cho nên có tài liệu gọi chúng là nấm tia là không hợp lý Xạ khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên Số lượng đơn vị sinh khuẩn lạc (CFU- colony-forming unit) xạ khuẩn trong 1g đất thường đạt tới hàng triệu.

Trên môi trường đặc đa số xạ khuẩn có hai koại khuẩn ty: khuẩn ty khí sinh (aerialmycelium) và khuẩn ty cơ chất (substrate mycelium) Nhiều loại chỉ có khuẩn ty cơ

chất nhưng cũng có loại (như chi Sporichthya) lại chỉ có khuẩn ty khí sinh Giữa

khuẩn lạc thường thấy có nhiều bào tử màng mỏng gọi là bào tử trần (conidia hayconidiospores) Nếu bào tử nằm trong bào nang (sporangium) thì được gọi là nangbào tử hay bào tử kín (sporangiospores) Bào tử ở xạ khuẩn được sinh ra ở đầu một

số khuẩn ty theo kiểu hình thành các vách ngăn (septa) Các chuỗi bào tử trần có thể

chỉ là 1 bào tử (như ở Thermoactinomyces, Saccharomonospora, Promicromonospora, Micromonospora, Thermomonosspora ),có thể có 2 bào tử (như ở Microbispora), có thể là chuỗi ngắn (như ở Nocardia, Pseudonocardia, Streptoverticillium, Sporichthya, Actinomadura, Microtetraspora, Streptoalloteichus, Glycomyces, Amycolata, Amycolatopsis, Catellatospora, Microellobosporia ), có thể là chuỗi dài (như ở Streptomyces,Saccharopolyspora, Actinopolyspora, Kibdelosporangium, Kitasatosporia, Saccharothrix, nhiều loài ở Nocardia, Nocardioides, Pseudonocardia, Amycolatopsis, Streptoverticillium ), có thể các bào tử trần nằm trên bó sợi (synnema), tương tự bó sợi của nấm (như ở Actinosynnema, Actinomadura ) Các chuỗi bào tử có

thể thẳng, có thể xoắn, có thể ở dạng lượn sóng, có thể mọc đơn hay mọc vòng Cáccuống sinh bào tử (sporophore) và cuống sinh nang bào tử (sporangiophorres) có thểriêng rẽ, có thể phân nhánh Các đặc điểm hình thái này rất quan trọng khi tiến hànhđịnh tên xạ khuẩn

Xạ khuẩn thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương, thường có tỷ lệ GC trong ADN cao hơn55% Trong số khoảng 1000 chi và 5000 loài sinh vật nhân sơ đã công bố có khoảng

100 chi và 1000 loài xạ khuẩn Xạ khuẩn phân bố chủ yếu trong đất và đóng vai trò rấtquan trọng trong chu trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên Chúng sử dụng acid humic

và các chất hữu cơ khó phân giải khác trong đất Mặc dù xạ khuẩn thuộc nhóm sinhPhân loại xạ khuẩn

1/36

Trang 2

vật nhân sơ nhưng chúng thường sinh trưởng dưới dạng sợi và thường tạo nhiều bào tử.

Thậm chí một số loại xạ khuẩn còn hình thành túi bào tử như chi Streptosporangium, Micromonospora và bào tử di động như chi Actinoplanes, Kineosporia.

Trước đây, vị trí phân loại của Xạ khuẩn luôn là câu hỏi gây nhiều tranh luận giữa cácnhà Vi sinh vật học ,do nó có những đặc điểm vừa giống Vi khuẩn vừa giống Nấm Tuynhiên, đến nay, Xạ khuẩn đã được chứng minh là Vi khuẩn với những bằng chứng sauđây:

1 Một số xạ khuẩn như các loài thuộc chi Actinomyces và Nocardia rất giống với các loài vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus và Corynebacterium.

2 Xạ khuẩn giống vi khuẩn ở chỗ không có nhân thật, chúng chỉ chứa nhiễm sắc chấtphân bố dọc theo các sợi hoặc các tế bào

3 Đường kính của sợi xạ khuẩn và bào tử giống với ở vi khuẩn Đồng thời sợi xạkhuẩn thường không chứa vách ngăn

4 Xạ khuẩn là đích tấn công của các thực khuẩn thể giống như vi khuẩn, trong khi

đó, nấm không bị tấn công bởi thực khuẩn thể

5 Xạ khuẩn thường nhạy cảm với các kháng sinh có tác dụng lên vi khuẩn, nhưng lạithường kháng với những kháng sinh tác dụng lên nấm như các polyen

6 Xạ khuẩn không chứa chitin, chất có mặt trong sợi và bào tử của nhiều nấm, màkhông có ở vi khuẩn Đồng thời giống như phần lớn vi khuẩn, xạ khuẩn không chứacellulose

7 Tương tự với vi khuẩn, xạ khuẩn nhạy cảm với phản ứng acid của môi trường, đặcđiểm này không có ở nấm

8 Các đặc điểm về sợi và nang bào tử kín(sporangium) của chi Actinoplanes cho thấy

có thể chi này là cầu nối giữa vi khuẩn và các nấm bậc thấp

Xạ khuẩn thuộc về lớp Actinobacteria, bộ Actinomycetales, bao gồm 10 dưới bộ, 35 họ,

110 chi và 1000 loài Hiện nay, 478 loài đã được công bố thuộc chi Streptomyces và hơn

500 loài thuộc tất cả các chi còn lại và được xếp vào nhóm xạ khuẩn hiếm

Phân loại xạ khuẩn

2/36

Trang 3

3/36

Trang 4

Chuỗi bào tử trên cuống sinh bào tử dạng xoắn

Bào tử xạ khuẩn

4/36

Trang 5

Sự hình thành hai loại khuẩn ty sau khi bào tử xạ khuẩn nẩy mầm

5/36

Trang 6

Sợi bào tử và chuỗi bào tử trần

6/36

Trang 7

Một số dạng bào tử ở xạ khuẩn (SV tự chú thích từng hình)

7/36

Trang 8

Một số dạng nang bào và nang bào tử ở xạ khuẩn

8/36

Trang 9

Một số dạng chuỗi bào tử ở xạ khuẩn (SV tự chú thích từng hình)

Đặc điểm của khuẩn ty khí sinh và khuẩn ty cơ chất được trình bày trong sơ đồ sau đây:Phân loại xạ khuẩn

9/36

Trang 10

10/36

Trang 11

11/36

Trang 12

12/36

Trang 13

13/36

Trang 14

14/36

Trang 15

15/36

Trang 16

Để phân loại xạ khuẩn người ta sử dụng các tiêu chuẩn như trình tự rADN 16S, lai ADN,hình thái, sinh lý sinh hóa và hóa phân loại Hiện nay, đại đa số các nhà khoa học đồng ývới quan niệm hai chủng được coi là hai loài riêng biệt nếu chúng giống nhau dưới 70%khi tiến hành lai ADN Keswani và cộng sự đã chứng minh rằng nếu sự tương đồng giữahai trình tự rADN 16S là 98.6% thì xác suất để mức độ giống nhau trong phép lai ADNthấp hơn 70% sẽ là 99% Vì thế giá trị tương đồng 98.6% của trình tự rADN 16S đượccoi là ngưỡng để phân biệt hai loài khác nhau Tuy nhiên, cũng có nhiều nhà khoa họclấy giá trị này là 98%.

16/36

Trang 17

Đặc biệt hóa phân loại là rất quan trọng trong việc phân loại xạ khuẩn Chúng rất cóích trong phân loại ở mức độ đến chi Đó là những đặc điểm sau: đường, loại acetyl,acid mycolic trong thành tế bào, menaquinone, phospholipid, acid béo và tỷ lệ GC trongADN.

1= Chi; 2=Loại thành tế bào ; 3=Thành phần đường ; 4=Loại peptido glycan ; 5=Acidmycolic

6=Thành phần acid béo ; 7=Mena quinon chủ yếu ; 8=Loại phospho-lipid ; 9=Tỷ lệmol GC trong ADN (%)

17/36

Trang 18

18/36

Trang 19

Các số liệu trên được lấy từ sách Bergey’s manual systematic of bacteriology và sách Identification manual of actinomycetes.

Thành tế bào: Theo Lechevalier và Lechevalier, thành tế bào xạ khuẩn được chia thành

8 loại dựa trên các đặc điểm về thành phần acid amin, đặc biệt là acid diaminopimelic,lysine và thành phần đường trong thành tế bào, cụ thể là

Tất cả các loại thành tế bào đều chứa alanine, acid glutamic, glucosamine và acidmuramic

A2pm: Acid diamino pimelic có thể gồm các đồng phân quang học LL- A2pm,

DL-A2pm (meso- A2pm), DD- A2pm Ngoài ra còn có OH- A2pm khi có thêm nhóm OHgắn vào vị trí C thứ 4

Lys: Lysine

Orn: Ornitin

A2bu: acid diamino butyric

Gly: glycin

*Glycin nằm trong mối liên kết giữa hai mạch tetrapeptid

19/36

Trang 20

** Glycin thay thế L- alanin ở vị trí đầu tiên trong mạch tetrapeptid

Asp: Asparagin

Ara: Arabinose

Gal: Galactose

*** Trong xạ khuẩn chứa acid mycolic như Nocardia và Mycobacterium, thành tế bào

chứa arabinogalactan, là hợp chất được tổng hợp từ arabinose và galactose

Trang 21

Dấu phẩy (‘): alanine ở vị trí thứ nhất trong mạch tetrapeptid đã được thay thế bởiglycine.

Ví dụ: Loại peptidoglycan của chi Actinoplanes là A1γ’ có nghĩa là: Hai mạch

tetrapeptid liên kết với nhau ở vị trí acid amin số 3 và 4, mối liên kết này là trực tiếp và

acid amin ở vị trí số 3 là meso- A2pm

Thành phần acid béo:

21/36

Trang 22

(v): ít hơn 5%

Thành phần menaquinone:

Xạ khuẩn chỉ chứa menaquinone, không chứa ubiquinone Ký hiệu 8(H2) hayMK-8(H2) chỉ menaquinone chứa một trong số tám đơn vị isoprene bị hydro hóa.Thành phần phospholipid:

22/36

Trang 23

Tất cả các loại đều chứa phosphatidylinositol

Vị trí phân loại của Xạ khuẩn

Dưới bộ Micrococcineae

Họ Micrococcaceae Các chi: Micrococcus, Arthrobacter, Kocuria, Nesterenkonia, Renibacterium, Rothia

Họ Bogoriellaceae Chi: Bogoriella

Họ Brevibacteriaceae

23/36

Trang 24

Chi: Brevibacterium

Họ Cellulomonadaceae Chi: Cellulomonas

Họ Dermabacteraceae Các chi: Dermabacter, Brachybacterium

Họ Dermacoccaceae Các chi: Dermacoccus, Demetria, Kytococcus

Họ Dermatophilaceae Chi: Dermatophilus

Họ Intrasporangiaceae Các chi: Intrasporangium, Janibacter, Terrabacter, Terracoccus, Tetraphaera

Họ Jonesiaceae Chi: Jonesia

Họ Microbacteriaceae

Các chi: Microbacterium, Agrococcus, Agromyces, Clavibacter, Cryobacterium, Curtobacterium, Frigoribacterium, Leifsonia, Leucobacter, Rathayibacter

Họ Promicromonosporaceae Chi: Promicromonospora

Họ Rarobacteraceae Chi: Rarobacter

Họ Sanguibacteraceae Chi: Sanguibacter

Incertae sedis (chưa xác định)Phân loại xạ khuẩn

24/36

Trang 25

Các chi : Beutenbergia, Ornithinicoccus, Kineococcus Dưới bộ Corynebacterineae

Họ Corynebacteriaceae Các chi: Corynebacterium, Turicella

Họ Dietziaceae Chi: Dietzia

Họ Gordoniaceae Chi: Gordonia

Họ Mycobacteriaceae Chi: Mycobacterium

Họ Nocardiaceae Các chi: Nocardia, Rhodococcus

Họ Tsukamurellaceae Chi: Tsukamurella

Incertae sedis (chưa xác định)

Các chi : Skermania, Williamsia Dưới bộ Micromonosporineae

Trang 26

Các chi: Propionibacterium, Friedmaniella, Luteococcus, Microlunatus, Propioniferax, Tessaracoccus

Họ Nocardioidaceae Các chi: Nocardioides, Aeromicrobium, Hongia, Kribbella, Marmoricola

Dưới bộ Pseudonocardineae

Họ Pseudonocardiaceae

Các chi: Pseudonocardia, Actinobispora, Actinopolyspora, Amycolatopsis, Kibdelosporangium, Prauserella, Saccharomonospora, Saccharopolyspora, Thermocrispum

Họ Actinosynnemataceae Các chi: Actinosynnema, Actinokineospora, Saccharothrix

Các chi: Kutzneria, Streptoalloteichus Dưới bộ Streptosporangineae

Họ Streptosporangiaceae

Các chi: Streptosporangium, Acrocarpospora, Herbidospora, Microbispora, Microtetraspora, Nonomuraea, Planomonospora, Planotetraspora

Họ Nocardiopsaceae Các chi: Nocardiopsis, Thermobifida

Họ Thermomonosporaceae Các chi: Thermomonospora, Actinocorallia, Actinomadura, Spirillospora

Dưới bộ Glycomycineae

Họ Glycomycetaceae Chi: Glycomyces

26/36

Trang 27

Dưới bộ Streptomycineae

Họ Streptomycetaceae Các chi: Streptomyces, Kitasatospora Dưới bộ Frankineae

Họ Frankiaceae Chi: Frankia

Họ Acidothermaceae Chi: Acidothermus

Họ Geodermatophilaceae Các chi: Geodermatophilus, Blastococcus

Họ Microsphaeraceae Chi: Microsphaera

Họ Sporichthyaceae Chi: Sporichthya

Chi: Cryptosporangium

Bộ Bifidobacteriales

Họ Bifidobacteriaceae Các chi: Bifidobacterium, Gardnerella Dưới lớp Acidimicrobidae

Bộ Acidimicrobiales

Họ Acidimicrobiaceae

27/36

Trang 28

Chi: Acidimicrobium Dưới lớp Coriobacteridae

Bộ Sphaerobacteriales

Họ Sphaerobacteriaceae Chi: Sphaerobacter

Mô tả một số chi thường gặp:

Chi Rhodococcus:

Phát triển dưới dạng que hoặc khuẩn ty cơ chất phân nhánh Ở tất cả các chủng, chutrình sống (morphogenetic) đều bắt nguồn từ giai đoạn hình cầu hoặc que ngắn Bằngcách phân đoạn, các tế bào hình cầu sẽ tạo thành dạng que rồi dạng sợi, sợi phân nhánh

và hệ sợi Một số chủng còn tạo khuẩn ty khí sinh phân nhánh hoặc bó sợi (synnemata).Chúng không có khả năng chuyển động cũng như không hình thành bào tử hay nội bàotử

Gram dương Acid-alcohol fast (nhuộm kháng acid-cồn) ở một số giai đoạn phát triển.Hiếu khí Hóa dị dưỡng hữu cơ Catalase dương tính Hầu hết các chủng đều mọc tốttrên các môi trường tiêu chuẩn ở 30oC, số khác cần thiamin cho sinh trưởng Khuẩnlạc có thể sần sùi hoặc trơn nhẵn, có màu vàng sẫm, kem, vàng, vàng da cam, đỏhoặc không màu Arylsulfatase âm tính, nhạy cảm với lysozyme, không phân hủy đượcPhân loại xạ khuẩn

28/36

Trang 29

casein, cellulose, chitin, elastin hay xylan Có thể sử dụng được rất nhiều loại hợp chấthữu cơ làm nguồn cacbon và nguồn năng lượng.

Thành tế bào chứa lượng lớn acid meso- diaminopimelic (meso-DAP), arabinose và

galactose Chứa diphosphatidylglycerol, phosphatidylethanolamin, phosphatidylinositolmannoside Thành phần menaquinone chính là MK-8(H2) và MK-9(H2) Chứa lượnglớn acid tuberculostearic mạch thẳng, không bão hòa và acid mycolic với 32-66 cacbon,với nhiều nhất bốn liên kết đôi Tỷ lệ mol G+C trong ADN là 63-72%

Có nhiều trong đất và phân gia súc Một số chủng gây bệnh cho người và động vật

Loài chuẩn: Rhodococcus rhodochrous

Chi Nocardioides:

Sợi sơ cấp phân nhánh trên bề mặt, sau đó xâm nhập vàp trong thạch rồi đứt đoạn thànhdạng que hay cầu hay không đều Sợi khí sinh có thể thưa thớt, phân nhánh hoặc khôngsau đó cũng đứt thành những mẩu ngắn hoặc dạng que Những mẩu này sẽ là nguồngốc của những sợi mới Không có tế bào di động Khuẩn lạc nhão Gram dương Khôngnhuộm kháng acid ( Non-acid fast ) Catalase dương tính Hiếu khí bắt buộc Hóa dịdưỡng hữu cơ Mọc dễ dàng trên các môi trường tiêu chuẩn Nhạy cảm với thực khuẩnthể đặc hiệu Acid amin chính trong thành tế bào là L-DAP và glycine Không chứa acidmycolic Phospholipid chủ yếu là phosphatidylglycerol và acylphosphatidlyglycerol.Acid béo chiếm ưu thế là 14-methylpentadecanoic Thành phần menaquinone chính làMK-8(H4) Tỷ lệ mol G+C trong ADN từ 66,1-72,7% Có nhiều trong đất

Loài chuẩn: Nocardioides albus

Chi Pseudonocardia:

Sợi khí sinh và sợi cơ chất đều sinh bào tử dạng chuỗi Sợi phân đoạn, thường có dạngzich-zac với xu hướng phồng lên ở ngọn hoặc ở giữa Sợi kéo dài bằng cách nảy chồi.Các đoạn sợi có chức năng của bào tử hoặc biến đổi thành bào tử Thành sợi có hai lớp.Gram dương Không có giai đoạn di động Hiếu khí Sinh trưởng trên nhiều loại môitrường hữu cơ hoặc tổng hợp Ưa ấm hoặc ưa nhiệt

Loài chuẩn: Pseudonocardia thermophila

29/36

Trang 30

Chi Saccharopolyspora:

Sợi cơ chất phát triển mạnh, phân nhánh, đứt thành các đoạn dạng que với kích thước1x5μm, chủ yếu ở những phần già hơn của khuẩn lạc Khuẩn ty khí sinh phân đoạn tạocác chuỗi bào tử Gram dương Không nhuộm kháng acid Hiếu khí Khuẩn lạc mỏng,nhô lên, hơi nhăn, sợi khí sinh ít, thường tạo thành chùm, chủ yếu ở những phần già Cóthể sử dụng nhiều loại chất hữu cơ như nguồn cacbon và năng lượng duy nhất, có thểphân giải adenine, kháng nhiều loại chất kháng sinh nhưng nhạy cảm với lysozym Tỷ

lệ mol GC trong ADN là 77%

Loài chuẩn: Saccharopolyspora hirsute

Chi Intrasporangium:

Sợi phân nhánh, có xu hướng đứt thành nhiều đoạn có kích thước và hình dáng khácnhau Không bao giờ có sợi khí sinh Các túi bào tử hình oval hay hình quả chanh đượctạo thành ở giữa hoặc/và ở đầu sợi Các bào tử không di động Gram dương Khôngnhuộm kháng acid Hóa dị dưỡng hữu cơ Catalase dương tính Hiếu khí Mọc tốt nhất

ở 28-37oC, không mọc được ở 45oC Sinh trưởng tốt hơn trên các môi trường chứapeptone và cao thịt Tỷ lệ mol GC trong ADN là 68,2% Thành tế bào chứa L-DAP vàglycine Thành phần phospholipid chủ yếu là một loại phospholipid chứa glucosaminchưa biết Thành phần acid béo chủ yếu là các acid béo mạch thẳng bão hòa và khôngbão hòa Menaquinone chính là MK-8

Loài chuẩn: Intrasporangium calvum

Chi Actinopolyspora:

Hệ sợi phân nhánh, hình thành rất nhiều sợi khí sinh có đường kính khoảng 1 μm Sợi

cơ chất hầu hết không đứt đoạn Cuống sinh bào tử chứa 20 hoặc hơn bào tử dạng quengắn hoặc dạng cầu với vỏ nhẵn hình thành trên sợi khí sinh theo chiều hướng gốc Sợi

cơ chất không sinh bào tử Gram dương Nhuộm kháng acid Thành tế bào chứa DAP, arabinose và galactose Không chứa acid mycolic Hiếu khí Hóa dị dưỡng hữu

meso-cơ Tỷ lệ mol GC trong ADN là 64,2%

Loài chuẩn: Actinopolyspora halophila

30/36

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	173,12 KB