vi sinh vật có cấu tạo đơn bào

Trong nhóm myxobacteria, các tế bào vi khuẩn có thể dính lại với nhau để tạo thànhđám và có thể biệt hóa tạo thành thể quả... • Vách có thể cản trở sự xâm nhập của một số chất có phân tử

VI KHUẨN GRAM

ÂM

• Murein ở vi khuẩn Gram dương nhiều hơn rất nhiều

so với vi khuẩn Gram âm

HÌNH DẠNG VI KHUẨN

HÌNH DẠNG VI KHUẨN

• Cầu khuẩn (coccus)

– Khi phân chia theo một phương và dính nhau gọi là song

(streptococcus)

– Phân chia theo ba phương và dính với nhau ta có 4 cầu

khuẩn (tetracoccus)

– Phân chia theo ba phương và dính với nhau ta có 8 cầu

khuẩn (sarcina) hoặc phân chia theo nhiều phương ta có

tụ cầu khuẩn (Staphylococcus)

HÌNH DẠNG VI KHUẨN

(Liên cầu khuẩn)

Staphylococcus

(Tụ cầu khuẩn)

Enterococcus faecalis

Streptococcus pyrogenes

Streptococcus epidermis

Streptococcus faecalis Streptococcus pneumonia

Streptococcus pyogenes

Streptococcus pneumonia

Oenococcus Enterococcus

– Trực khuẩn Gram âm , sống kí sinh trong đường tiêu

hóa: E.co li ; Salmonella; Shigella.

– Trực khuẩn Gram âm , sống hoại sinh trong đất nước :

Pseudomonas.

Trực khuẩn ( Baccille )

micromet.

• * Bacillus : trực khuẩn , G + ,

sinh bào tử Chiều ngang bào tử

không vượt quá chiều ngang của

tế bào vi khuẩn, do đó khi có bào

tử , tế bào vi khuẩn không thay

đổi hình dạng thường thuộc loại

hiếu khí hay kỵ khí tùy ý.

Bacillus Clostridium

• * Clostridium: trực khuẩn,

G+, sinh bào tử, bào tử

thường to hơn chiều

ngang của tế bào, do đó

làm tế bào có hình dùi

trống ( nếu bào tử nằm ở

đầu) hay hình thoi ( nếu

bào tử nằm ngay giửa),

thường thuộc loại kị khí

bắt buộc.

Bacillus anthracis Clostridium tetanii

Bacillus thuringensis

Enterobacterium :

• Trực khuẩn, G-, không sinh bào tử,

thường có tiêm mao.Gồm giống:

Shigella, Salmonella, Escherichia

• Vi khuẩn di động bị thu hút hay đẩy ra bởi một số kích thích, hoạt độngnày được gọi là tính hướng động (taxes) chẳng hạn như hóa hướngđộng (chemotaxis), quang hướng động (phototaxis), cơ hướng động

(mechanotaxis) và từ hướng động (magnetotaxis) Trong nhóm

myxobacteria, các tế bào vi khuẩn có thể dính lại với nhau để tạo thànhđám và có thể biệt hóa tạo thành thể quả

Salmonella enteridis Salmonella typhi

Brucella

Listeria monocytogenes

Yersina pestic

Pseudomonas

Khuẩn lạc

lên, G+, di động được nhơ có

một hay nhiều tiêm mao mọc

ở đỉnh.

Campylobacter

• * Phẩy khuẩn: (Vibrio - từ

chữ “Vibriae”có nghĩa là

dao động), gồm các vi

khuẩn có có dạng que uốn

cong nên có dạng dấu

phẩy, có 1 tiêm mao, điển

hình là giống Vibrio.

Vibrio cholera

Helicobacter pylori (xoắn khuẩn)

Listeria monocytogenes

Ví dụ một số loại vi khuẩn gây mất vệ sinh an toàn thực phẩm

Salmonella Shigella E.coli Vibrio

Listeria Staphytococcus Campytobacter Clostridium

Họ Prevotella:sâu miệng ,sưng

nứơu

Campylobacter trong thực phẩm ,lây nhiễm đường ruột hay có thể gây tổn thương thần kinh trầm trọng

Vi khuẩn Bacillus thuringiensis

lam thuốc trừ sâu Khuẩn metan –nguồn khí đot dưới đáy nước

Khuẩn Thuring –trừ sâu sinh học Ralstonia metallidurans- biến đất thành vàng

CẤU TẠO TẾ BÀO PROCARYOTE

• 1 Màng nhày

• 2 Thành tế bào -Cell wall.

• 3 Màng tế bào chất – Cell membrane

• 4.Tế bào chất gồm: mesosome, ribosome, không bào,hạt

1 Vỏ nhầy (capsule) và dịch nhầy

Nhiều vi khuẩn được bao bọc bên ngoài bằng một lớp vỏ nhầy

có bản chất hóa học là polysaccharit

Ý nghĩa sinh học của vỏ 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)

Vỏ nhầy ở vi khuẩn Acetobacter xylinum

Acetobacter xylinum có vỏ nhầy cấu tạo bởi cellulose

.Người ta dùng vi khuẩn này nuôi cấy trên nước dừa

để chế tạo ra Thạch dừa.

Leuconostoc mesenteroides

2 Vách tế bào ( cell wall )

• Ngoại trừ nhóm Mycoplasma và Archéobacteries , phần lớn các vi khuẩn đều

có một vách cứng.

• Chức năng:

• Giúp cho tế bào giữ đƣợc hình dạng ổn định và bảo vệ tế bào tránh đƣợc tác động li giải của áp suất thẩm thấu, bảo vệ cho tế bào chống lại với các cơ chất độc, nó cũng là nơi chịu tác động của nhiều chất kháng sinh.

• Tham gia vào khả năng gây bịnh của chúng (nội độc tố ).

• Liên quan đến tính kháng nguyên ( kháng nguyên O)

• Vách có thể cản trở sự xâm nhập của một số chất có phân tử lớn, tính mẫn cảm với Thực khuẩn thể (bacteriophage).

Cấu tạo Vách tế bào G +

• Vách tế bào G+ được tạo thành từ một lớp đồng dạng duy nhất là peptidoglycan kết hợp với acid techoic.

• Acid techoic vừa được nối với peptidoglycan, vừa được nối với lipid của mng tế bào chất,

Cấu tạo vách tế bào vi khuẩn Gram dương

Cấu tạo Vách tế bào G

-• Cấu tạo vách tế bào Gram âm phức tạp hơn, gồm:

• Lớp peptidoglycan mỏng.

• Không có acid techoic

• Lớp màng ngoại vi (membrane externe).

• Trên màng ngoại vi có các đại phân tử lipopolysaccarid ( LPS) Những đại phân tử phức tạp nầy chứa đồng thời lipid và glucid; nó gồm 3 phần: lipid A, polisaccarid central (polisaccarid lỏi) và chuổi O hay kháng thể O (chaine lateral O) LPS có thể tác động như một nội độc tố ở tế bào Vikhuẩn G-

Gram dương Gram âm

3 Màng tế bào chất (plasma membrane):

Màng tế bào chất ( Cytoplasma membranne

• 3 Là nơi khu trú các enzime của các quá trình biến dưỡng quan trọngnhu quá trình dinh dưỡng, hô hấp , quang tổng hợp, tổng hợp lipid và cáccấu phần của vách tế bào.

• 4 Là nơi mang những phân tử chất nhận “recepteur” cho phép vi khuẩnnhận ra và đáp ứng lại các cơ chất hóa học hiện diện trong môi trường sốngcủa chúng

4 Tế bào chất Mesosome :

Là những thể hình cầu giống như

bong bóng nằm gần vách ngăn

ngang và chỉ xuất hiện khi tế bào

phân chia Mesosome có đường

kính khoảng 2.500A0, gồm nhiều

lớp màng bện lại với nhau Chiều

dầy của mỗi màng khoảng 75A0

Mesosome liên kết chặt chẻ với thể

nhân của vi khuẩn và có vai trò

quan trọng trong hình thành vách

ngăn ngang khi tế bào phân chia

Người ta tìm thấy trong mesosome

nhiều hệ thống enzime vận chuyển

điện tử nên có ý kiến cho rằng

mesosome tham gia vào hoạt động

hô hấp của tế bào (có thể so sánh

với ti thể của nhóm tế bào

Eucaryote )

Ribosome:

• Cấu tạo của ribosome gồm 2 tiểu thể có kích thước khácnhau Tiểu thể lớn có hằng số lắng là 50 S ( S là đơn vị Svedberg, 1S = 10-

13 cm/ giây) Tiểu thể nhỏ có hằng số lắng 30 S Ribosome gồm 2 tiểu thể

có hằng số lắng 70 S Hai ribosome dính với nhau có hằng số lắng 100S

Có thể thực hiện sự liên kết hoặc tách các tiểu thể nầy bằng cách thay đổinồng độ ion Mg++ trong môi trường

• Thành phần hóa học của ribosome gồm 40 60 % ARN, 60

-35 % protein, ngoài ra còn chứa một ít lipid, một số enzime nhưribonucleaza một số chất khoáng (giàu Mg 2+ , ít Ca 2+)

• Ribosome là trung tâm tổng hợp protein của tế bào , nhưngchỉ khoảng 5 - 10 % tổng số ribosome có trong tế bào tham gia hoạt độngnầy Các ribosome hoạt động nầy ở dạng tập hợp gồm vài ribosome gọi làpoliribosome Trong poliribosome các ribosome liên kết nhau nhờ sợi ARNthông tin

• * Không bào (vacuole) :

• Quan sát dễ dàng trong thời kỳ sinh trưởng mạnh nhất của tế bào.Có vai tròtrong điều chỉnh áp lực thẩm thấu trong tế bào Vacuole được bao bọc bởimàng lipoprotein , được gọi là màng tonoplasm , bên trong chứa các chấtthải và các chất độc hại được tạo thành trong quuá trình hoạt động sống của

tế bào

• *Không bào khí (vacuole gaseuse):

• Thường hiện diện trong một số các vi khuẩn lam, vi khuẩn quang hợp màutía và màu lục, và một vài loại vi khuẩn sống trong nước như :Halobacteries, Thiothrix Những vi khuẩn nầy nổi trên mặt nước nhờ vàokhông bào khí của nó

•

• * Sắc tố : Sắc tố ỏ vi sinh vật có 2 loại:

• - sắc tố ở vi sinh vật không quang dưỡng : có vai trò bảo vệ

• - sắc tố ở vi sinh vật quang dưỡng: có vai trò trong quang hợp

• Các thể hạt ( Thể vùi – Inclusion)

• **Các hạt hạt tinh bột, glycogen : Nhiều loại vi khuẩn thuộc họEnterobacteriaceae hoặc thuộc giống Clostridium thường tích lủy trong tếbào các hạt bắt màu xanh ( tinh bột), đỏ – xanh, đỏ - nâu ( glycpgen) khinhuộm với Iod Khi thiếu thức ăn , vi khuẩn sẽ sử dụng các hạt nầy làmnguồn năng lượng và nguồn carbon

• ** Các hạt mở: Đó là các hạt poli hydroxybutyrate (PHB ) Nguồn dự trửcarbon và nặng lượng của tế bào.Có thể quan sát ở kính hiển vi thường khinhuộm tế bào với Soudan đen

• **Các hạt volutin : còn gọi là hạt dị nhiễm sắc (granules

métachromatique) vì khi nhuộm với Bleu methylen nó có màu đỏ Đó là các hạt polyphosphate, nguồn dự trử phosphate của tế bào.

• ** Các hạt cyanophycine và carboxysome : ở vi khuẩn lam Cyanobacteries

có hai thể hạt phân biệt:

• **Hạt cyanophycine là đại phân tử polypeptid cấu tạo từ acid aspartic vàarginin là nguồn dự trử nitơ của vi khuẩn

• **Carboxysomes: : hiện diện ở vi khuẩn lam (cyanobacteries) và vi khuẩnnitrat và vi khuẩn Thiobacilles Hạt có kích thước khoảng 100n.m, chứaribulose - 1,5 -bisphosphate carboxylase

• ** Hạt lưu huỳnh Một số vi khuẩn như Beggiatoa , Thiothrix có chứa trong

tế bào các hạt S, là sản phẩm của quá trình oxyt hóa các chất H2 S và cáchơp chất sulfit, sulphat Đây là nguồn dự trử năng lượng của tế bào

• ** Tinh thể oxalat calci: Trong vi khuẩn Chromatim okenii có một tinh thểhình thoi, bản chất là chất vô cơ, oxalat calci , là sản phẩm dị hóa củachúng

• ** Tinh thể diệt côn trùng : xuất hiện ở vi khuẩn Bacillus thuringensis.Trong giai đoạn hình thành bào tử, xuất hiện một tinh thể hình thoi , bảnchất là alkaloid , một chất độc đối với côn trùng

5 Thể nhân( nucleotid) :

• Nhân của vi khuẩn không phân hóa thành khối rỏ rệt , không

có màng nhân bao bọc và không có tiểu hạch, thoi vô sắc như nhân của tếbào Eucaryote

• Dưới kính hiển vi điện tử, người ta phát hiện nhân của vikhuẩn chỉ là một nhiễm sắc thể vòng được cấu thành từ 2 mạch phân tửAND xoắn lại với nhau Sợi AND này rất dài với 2 đầu mút khép kín, vàđược cuộn thành nhiều búi, nằm trong một vùng đặc biệt của tế bào chất ,được gọi là Vùng nhân ( Nuclear region ) hay còn được gọi đó là Thể nhân( nuclear body ) Thể nhân không nằm lơ lửng trong tế bào chất mà xuấtphát từ chổ lõm của màng tế bào chất là mesosome Sự kết hợp nầy giữ vaitrò quan trọng trong sự tách rời hai nhiễm sắc thể con khi tế bào vi khuẩnphân đôi

6 Plasmid

• Đặc biệt ở một số vi khuẩn , ngoài sợi nhiễm sắc thể vòngduy nhất , trong tế bào chất còn xuất hiện một hay nhiều phân tử ANDvòng, xoắn kép , chúng có kích thước nhỏ hơn nhiều so với nhiễm sắc thể,được gọi là các plasmid Chúng tự nhân đôi độc lập với nhiễm sắc thể và ditruyền cho các thế hệ sau

• Plasmid không cần thiết cho sự sống còn của tế bào vikhuẩn, tuy nhiên nó làm cho vi khuẩn có thêm những đặc tính mà plasmidqui định Plasmid có thể di chuyển từ tế bào nầy sang tế bào khác qua hiệntương giao phối của vi khuẩn

• Plasmid có nhiều loại, có tên gọi liên quan đến tính trạng mà

nó qui định :

• Yếu tố F: plasmid qui định tính trạng phái tính của vi khuẩn

• Yếu tố R: plasmid qui định tính trạng đề kháng với kháng sinh ở vi khuẩn

7 Tiêm mao ( flagella)

• Một số vi khuẩn có khả năng di động được là nhờ những cơ quan đặc biệt gọi là tiêm mao.Đó là những sợi nguyên sinh chất mảnh, chiều rộng chỉ khoảng 0,01-0,05 m m, còn chiều dài thay đổi tùy theo loài khoảng 6-9 m m.

• Số lượng tiêm mao của vi khuẩn không ổn định mà tuỳ thuộc vào từng loại vi khuẩn và điều kiện nuôi cấy.

• Tiêm mao có nguồn gốc từ chất nguyên sinh, bản chất tiên mao là một loại protein, gọi là flagellin Flagellin của lông là

cơ sở của kháng nguyên H ( H- antigen).

• Căn cứ vào số lượng và cách sấp xếp, người ta chia vi khuẩn có tiêm maothành 4 nhóm:

• * Vi khuẩn có tiêm mao trên một đầu gọi là monotrichia (đơn mao) ,như loại Pseudomonas

• *Vi khuẩn có một túm tiêm mao trên một đầu của tế bào, gọi làlophotrichia, ( chùm mao) , thường gặp ở Chlomatium, Pseudomonas

• *Vi khuẩn có một tiêm mao hay một bó tiên mao phân bố ở hai đầu của tếbào, gọi là amphitrichia, thường gặp ở Spirillium

• *Vi khuẩn có tiêm mao phân bố khắp cơ thể , gọi là peritrichia, thường gập

ở Enterobacteriaceae, bacillaceae

Các kiểu sấp xếp của tiêm mao

Các kiểu sắp xếp của tiêm mao

Pili giới tính

• Có số lượng thay đổi từ 1-10 trên mỗi tế bào, đó là những phụ bộ tương tư , nhưng khác với fimbriae, những pili thường dầy hơn fimbriae(khoản từ 9-10 nm) Nó xác định tính di truyền bởi những nhân tố phái tính và cần thiết cho sự giao phối ở vi khuẩn Ở một vài phage,trong đầu chu kì sinh sản ,chúng có thể cố định trên pili sinh dục và bơm acid nucleic của mình vào tế bào chất của vi khuẩn qua đường pili sinh dục này

8 Bào tử của vi khuẩn (spore)

• Một vài loại vi khuẩn có một cấu trúc đặc biệt gọi là bào tử Đây là một trạng thái tiềm sinh của vi khuẩn, nó phát triển trong tế bào dinh dưỡng của một vài giống vi khuẩn như: trực khuẩn Bacillus và Clostridium, cầu khuẩn Sporosarcina và các loài khác Bào tử có tính đề kháng mạnh với điều kiện khắc nghiệt của môi trường như : sức nóng, bức xạ tử ngoại, các hóa chất sát trùng và sự khô hạn.

• Khả năng thành lập bào tử của vi khuẩn là một đặc tính rất quan trọng trong vi sinh vật kỷ nghệ và trong y học Do tính chất đề kháng của bào tử mà một vài loài

vi khuẩn tạo bào tử trở thành tác nhân gây bịnh nguy hiểm do chúng rất khó bị tiêu diệt Bào tử có thể sống sót trong nước đun sôi 1 giờ hay hơn Phải xử dụng autoclauve để khử trùng các thiết bị trong nghiên cứu vi trùng Trong tự nhiên bào

tử là phương tiện gíúp tế bào tồn tại trong điều kiện thiếu nước và các chất dinh dưỡng.

• Các yếu tố sau đây giúp bào tử chống chịu với ngoại cảnh bất lợi:

• * Phức hợp acid dipicolinic-calcium có thể ổn định thành phần acidnucleic của bào tử

• * Nước trong bào tử ở trạng thái liên kết nên không có khả năng làm biếntính protein khi tăng nhiệt độ môi trường

• * Các enzime và các chất họat động sinh học trong bào tử đều tồn tại ởtrạng thái không hoạt động , do đó hạn chế sự trao đổi chất của bào tử đốivới môi trường ngoài

• * Với cấu trúc có nhiều lớp màng bọc và tính ít thấm của các lớp màng,làm cho các hóa chất độc , chất sát trùng khó có thể xâm nhập vào, và gâytác động đến bào tử

Bào tử của vi khuẩn (spore)

5 PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT

NGHIÊN CỨU

5.1 Phương pháp quan sát tế bào

Kinh hiển vi quang học có độ phóng đại 1500 đến 2500, đặc biệt nhờ kính hiển vi thường (TEM) và kính hiển vi điện tử quét (SEM) có thể thấy được tế bào, cấu trúc siêu hiển vi của vi khuẩn với đường kính khoảng 1µm

QUAN SÁT VI SINH VẬT TRÊN TIÊU BẢN

CỐ ĐỊNH, NHUỘM MÀU:

• Phương pháp nhuộm Gram cho biết nhận biết 2 nhóm

vi khuẩn Gram dương, Gram âm, hình dạng bào tử…

Các khâu của phương pháp nhuộm Gram

 Làm vệt mỏng huyền phù vi khuẩn Staphylococcus và E.coli,

cố định bằng hơi nóng, nhuộm màu đậm bằng tinh thể tím.

 Củng cố màu đậm bằng dung dịch chứa Iod (dd lugol)

 Tẩy màu bằng cồn nhẹ hoặc dung dịch cồn axeton cho tới khi tiêu bản không còn màu, sau đó rửa lại bằng nước Nếu soi

kính thấy cầu khuẩn Staphylococcus vẫn còn màu tím, trong

khi trực khuẩn mất màu.

 Nhuộm bổ sung bằng màu ít đậm hơn tinh thể tím như Safranin, đỏ Fuchsin, rửa nước, hong khô và soi kính Cầu khuẩn là vi khuẩn Gram dương (tím) trong khi trực khuẩn đường ruột là vi khuẩn Gram âm (đỏ)

PHƯƠNG PHÁP TÁCH LY CÁC THÀNH

PHẦN CỦA TẾ BÀO

Khi cần nghiên cứu các thành phần riêng biệt của té bào, người ta phải tách ly các thành phần này nhờ siêu âm, enzyme làm tan thành, các kháng sinh tác động vào thành, dung áp suất thẩm thấu gây co nguyên sinh, dung sức ép cơ học, siêu ly tâm hay ly tâm trong đường gradient