đề cương vi sinh chương 2, 3

:Vinh sinh vật chỉ thị : là VSV đại diện cho những VSV gây bệnh là nguồn ô nhiễm VSV cho các môi trường như đất , nước, không khí, thực phẩm . trong đk thông thường, để xác định chỉ tiêu ô nhiễm vi sinh ng ta khảo sát các nhóm : Ecoli Là trực khuẩn đại tràng, sống trong đường ruột của người , ko gây bệnh nhưng ở 1 sô đk nhất định có khả năng gây nhiều loại bệnh khác nhau Chiếm 80% tổng số VSV trong ruột người và luôn giữ thế cân bằng sinh thái trong ruột Bởi vậy lượng ecoli vươtj quá mức cho phép thì MT đó đã bị ô nhiễm Nước được gọi sạch khi chỉ số ecoli từ 05 (số ecoli1lit nước) (theo tiêu chuẩn quốc tế) Total coliform (tổng số Vk dạng coli) : nói lên số lượng VK dạng coli có chung 1 số tính chất về nuôi cấy ,.. Fecal coliform : số lượng VK dạng coli có trong phân người và 1 số động vật Streptococcus là loại liên cầu khuẩn bao gồm nhiều loại khác nhau có khả năng gây nhiều loại bệnh ở người như : viêm đường hô hấp, viêm tai giữa, viêm khớp. thường có nhiều trong phân , bởi vậy sự có mặt của nhóm này ở 1 lượng quá mức qui định ngoài nói lên sự ô nhiễm của vi sinh còn nói lên khả năng bị ô nhiễm của môi trường . Clostridium : là 1 nhóm vi khuẩn kị khí có trong phân người và động vật Nấm: :Phát triển trong vùng nước tù. Có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí ko quang hợp và là loài hóa dị dưỡng. Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nươc thải .Cùng vs VK chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có tr nước thải.Nấm có thể phát triển trong điều kiện độ ẩm thấp và pH. Ko có sự hiện diện của nấm thì chu trình C chậm và các chất hữu cơ tích tụ trong MT.Nấm men phân hủy các chất hữu cơ bị hạn chế n có thể lên men đc 1 số đường.. trong đk kỵ khí và phát triển tang sinh khối trong đk hiếu khí. Nấm mốc là vi nấm dạng sợi sinh sản bằng bào tử hoặc khuẩn ty. Nấm men đơn tính, phát triển theo kiểu chồi, thỉnh thoảng có thể tồn tại ở dạng ty khuẩn giả Tảo Nguyên sinh động vật

:Vinh sinh vật chỉ thị : là VSV đại diện cho những VSV gây bệnh là nguồn ô nhiễm VSV cho các môi trường như đất , nước, không khí, thực phẩm trong đk thông thường, để xác định chỉ tiêu ô nhiễm vi sinh ng ta khảo sát các nhóm :

Ecoli

- Là trực khuẩn đại tràng, sống trong đường ruột của người , ko gây bệnh nhưng ở 1 sô đk nhất định có khả năng gây nhiều loại bệnh khác nhau

- Chiếm 80% tổng số VSV trong ruột người và luôn giữ thế cân bằng sinh thái trong ruột

- Bởi vậy lượng ecoli vươtj quá mức cho phép thì MT đó đã bị ô nhiễm

- Nước được gọi sạch khi chỉ số ecoli từ 0-5 (số ecoli/1lit nước) (theo tiêu chuẩn quốc tế)

- Total coliform (tổng số Vk dạng coli) : nói lên số lượng VK dạng coli có chung 1 số tính chất về nuôi cấy ,

- Fecal coliform : số lượng VK dạng coli có trong phân người và 1 số động vật

Streptococcus

- là loại liên cầu khuẩn bao gồm nhiều loại khác nhau có khả năng gây nhiều loại bệnh ở người như : viêm đường hô hấp, viêm tai giữa, viêm khớp

- thường có nhiều trong phân , bởi vậy sự có mặt của nhóm này ở 1 lượng quá mức qui định ngoài nói lên sự ô nhiễm của vi sinh còn nói lên khả năng bị ô nhiễm của môi trường

Clostridium : là 1 nhóm vi khuẩn kị khí có trong phân người và động vật

Nấm: :Phát triển trong vùng nước tù Có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí ko quang hợp và là

loài hóa dị dưỡng Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nươc thải Cùng vs VK chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có tr nước thải.Nấm có thể phát triển trong điều kiện độ ẩm thấp và

pH Ko có sự hiện diện của nấm thì chu trình C chậm và các chất hữu cơ tích tụ trong MT.Nấm men phân hủy các chất hữu cơ bị hạn chế n có thể lên men đc 1 số đường trong đk kỵ khí và phát triển tang sinh khối trong đk hiếu khí Nấm mốc là vi nấm dạng sợi sinh sản bằng bào tử hoặc khuẩn ty Nấm men đơn tính, phát triển theo kiểu chồi, thỉnh thoảng có thể tồn tại ở dạng ty khuẩn giả

Tảo

Nguyên sinh động vật

Câu 5 : nguyên nhân của vấn đề ô nhiễm vi sinh : môi trường có tồn tại nhiều vi sinh vật gây

bệnh gọi là ô nhiễm vi sinh vật

- Vấn đề chất thải của bệnh viện :

+là nơi tập trung cá loại vi sinh vật do người bệnh mang vào

+không chỉ tập trung trên cơ thể bệnh nhân mà còn nhân lên trong các phòng xét nghiệm vi trùng

+VSV tập trung ở nguồn rác thải bệnh viện

- Vấn đề chất thải sinh hoạt và vẹ sinh đô thị

Câu 4

+rác tràn ngập khắp mọi nơi : rác thải trong hoạt của con người, chất thải của gia đình ,

trường học luôn chứa rất nhiều các loại VSV khác nhau

Câu 6: khả năng chuyển hóa của các hợp chất cacbon trong tự nhiên

1- Vai trò của SV trong vòng tuần hoàn C

- C trong tnhien tồn tại ở nhiều loại hợp chất từ vô cơ -> hữu cơ

- Luôn chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác

- Khép kín 1 chu trình chuyển hóa trong vòng tuần hoàn C trong tự nhiên

- Vsv đống vai trò quang trọng trong 1 vòng chuyển hóa

- C thực vật C động vật

Chất hữu cơ tr đất

VSV

CO2

- C hữu cơ trong động thực vât trả lại môi trường khi chúng chết đi

- C hữu cơ trong MT này được phân hủy thành CO2 nhờ Vsv

- CO2 đc vxv tái sử dụng tạo thành các hợp chất C phức tạp

- Con người và động thực vật hấp thụ nguồn dinh dưỡng này để tạo thành hợp chất C cần

thiết Sau khi chết lai trả lại vào mt dưới dang C hữu cơ Cứ như vậy khép kín chu trình C

2- Phân giải zenlulozo

a- Phân giải xenlulozo tự nhiên

- Là thành phần chỉ yếu của màng TB TV

- 90% trọng lượng khô cây bông, 40-50% cây gỗ nói chung

- Tích lũy trong đất do : sản phẩm thực vật : thân, rễ lá … - rác do con người

- Dạng sợ, mạch thẳng

- Cấu trúc baacj2,3 phức tạp , liên kết trùng lặp nhiều lần =>khó bị phân giải

b- Cơ chế

- Hệ enzim phân hủy xenlulozo của VSV :

C1: xenlobiohydrolaza Cắt đứt các liên kết hidro

C2 : + endo-glucoza

+ exo-gluconaza

Cắt đứt liên kết β-1,4 ->những chuỗi dài Phân giải các chuổi dài -> disaccarit gọi là xenlobioza β-glucosidaza Phân hủy xenlobioza thành glucoza

C1 C2 β-glucosidaza

Xenluloza tự nhiên >xenluloza vô định hình ->xeluloza ->glucoza

c- VSV phân hủy xeluloza

- Nhiều nhóm vsv phân hủy đc xenluloza

- Vi nấm phân hủy mạnh nhất

- Hầu hết các loài thuộc chi Tricoderma đều có khả năng phân hủy xenluloza : nấm mốc

- Các giống có khả năng phân hủy khác : aspergillus; fusarium , mucor

- Nhiều loại VK k tiết đủ 4 loại ezim để phân hủy nên VK phân hủy rất yếu

+ Nhóm VK háo khí : pseudomonas , xenllulomonas , achromobacter

+ nhóm Vk kị khí : clostridium , cầu khuẩn thuộc chi Ruminococcus

- Xạ khuẩn cũng có khả năng phân hủy xeluloza : chi Streptomyces

2 – Sự phân giải tinh bột

a- Tinh bột trong tự nhiên

- là chất dự trữ chủ yếu của thực vật

- trong TB tồn tại ở dạng tinh bột

- khi TV chết đi thì vsv sẽ phân giải thành hợp chất đơn giản

- gồm: amilo chiếm 10-30% - amylopectin chiếm 30-70%

b-Cơ chế của quá trình phân giải tinh bột

b- VSV phân giải tinh bột

- Vi nấm : chi

Aspergillus, Fusarium, Rhizopus…

- Vi khuẩn : chi

Bacillus , Cytophaga, Pseudomonas

- Xạ khuẩn 1 số loài có khả năng phân hủy tinh bột

3- Sự phân giải đường đơn

a- Quá trình lên men etylic (đòi hỏi có ự tham gia của photphat vô cơ)

Enzim của VSV pyruvate decaboxylaza

Glucoza  fyruvat + cacboxyl axetaldehyt -rượu etylic + CO2

(embden-mayerhof) tiamin pirophotphat khử

- Phương trình: 2 CH6H12O6 + 2 H3PO4  2 CO2 + C2H5OH + 2 H2O + fructoza 1,6 diphotphat

- Nhiều loài có khả năng lên men rượu : mạnh nhất là nấm men : Saccharomyces cerevisae 

dùng để sản xuất rượu bia

b- Quá trình lên men lactic ( lên men đồng hình và lên men dị hình)

• Lên men đồng hình

(embden-mayerhof)

Glucoza - ax pyruvic - ax lactic

- Nhóm vi khuẩn : Lactobacterium và Streptococcusc

• Lên men dị hình

Con đường pentozophotphat

C6H12O6  CH3CHOHCOOH +CH3CHOOH + CH3CH2OH +

CH2OHCHOHCH2OH + CO2 + Q

- ứng dụng muối dưa, hoa quả, làm sữa chua…

c- sự phân giải đường nhờ quá trình oxy hóa ( chu trình crebs nhờ vsv háo khí)

d- sự cố định CO2 (là quá trình quang hợp của cây xanh)

Câu 7 : Khả năng chuyển hóa các hợp chất Nito trong tự nhiên của VSV

1, Vòng tuần hoàn Nito trong tự nhiên

α-amilaza Tác động vào liên kết 1,4glucozit , cắt phân

tử TB thành nhiều đoạn ngắn (mantotrioza

β-amilaza Cắt đứt lk 1,4glucozit ơt cuối phân tử TB-> sp

là disaccarit mantoza

Amilo 1,6glucosidaza Cắt đứt lk 1,6glucozit tại chỗ phân nhánh của

amilopectin

glucoamilaza Cắt cả 2 đoạn liên kết 1,4 và 1,6glucozit

Phân giải TB -> glucoza và oligosaccarit

- Trong cơ thể sinh vật Nito tồn tại dưới dạng chất đạm hữu cơ như protein, axit amin.

- Khi sinh vật chết đi, lượng hữu cơ này tồn tại trong đất.

- Dưới tác dụng của VSV hoại sinh, protein được phân giải thành axit amin.

- Axit amin được nhóm VSV amon hóa phân giải thành NH3 hoặc NH4+

- NH4+ VK nitrat hóa NO3-phản nitrat hóa nito phân tử

- Nito cố định lại trong tế bào vi khuẩn và tế bào TV sau đó chuyển hóa thành dạng Nito phân tử

CHC trong đất

VSV

NO3

-2, Amon hóa

*Amon hóa Ure

- Ure chiếm 2.2% nước tiểu người và động vật

- Trong ure chứa 46.6% Nito

- Cơ chế: Dưới tác dụng của enzym ureaza của VSV, ure sẽ bị thủy phân muối

cacbonat amoni NH3

Axit uric, xiananit canxi khi vào đất ure NH3

• Một số loại vsv có khả năng amon hóa ure : planosarcina ureae, Micrococcus ureae, bacillus amylovorum, Proteus vulgaris,….

• Đa số vsv phân giải ure thuộc nhóm háo khí hoặc kị khí

• pH thích hợp : trung tính hoặc hơi kiềm

*Amon hóa protein

- Protein là thành phần quan trọng trong tế bào sinh vật ,chưa tới 15 – 17 % nito.

- Sự amôn hóa protein là quá trình chuyển hóa protein thành các chất đơn giản N hoặc

N dưới tác dụng của vi sinh vật

- Nguồn cung cấp protein : xác các loại động vật , thực vật ,vi sinh vật

- Cơ chế: Protein được biến đổi nhờ hệ enzym proteaza của vsv gồm : proteinaza và peptidaza

Cụ thể :

Protein chuỗi polipeptit và oligopeptit

Axit amin một phần bị vsv hấp thụ

N + piprevar

- 1 số loại VSV sinh ra chất độc đối với con người và động vật

- Ảnh hưởng của tỉ lệ C:N trong đất đối với VSV phân hủy protein:

o Tỉ lệ này quá cao, đất ít đạm vsv sẽ ăn hết đạm của cây trồng

o Tỉ lệ này quá thấp, đạm thừa, quá trình phân hủy sẽ chậm lại

o Tỉ lệ thích hợp là C:N = 20

- Một số nhóm vsv có khả năng amon hóa protein:

o Vi khuẩn : Bacillusmycoides, B mesentericus, B subtilis …

o Xạ khuẩn : Streptomyces rimosus, S griseus,….

o Vi nấm : Aspergillus oryzae, A flavus, A.niger, Penicilliun camemberti,…

- Ngoài protein và ure, nhiều loài vsv có khả năng amon hóa kitin, kitin là thành phần

vỏ nhiều loài côn trùng và giáp xác ,hệ enzym có gồm emzym kitinaza và kitobiaza

3, Quá trình nitrat hóa

Quá trình nitrat hóa Gồm 2 giai đoạn :

- Giai đoạn nitrit hóa : oxi hóa N thành N

- Giai đoạn nitrat hóa : oxi hóa N thành N

*Giai đoạn nitrit hóa:

Phương trình :

CO(N + 2 O (NC

(NC 2 N + C + O

Enzym proteinaza Enzym peptidaza

Khử amin NH3

Enzym deaminaza

• Ammon bị oxy hóa thành nitrit bởi chủng vi khuẩn Nitrosomonas

N + N + O + 2 + năng lượng

- Năng lượng này dùng để đồng hóa C thành cacbon hữu cơ.

- Enzym xúc tác cho quá trình này là các enzym của quá trình hô hấp háo khí

- Các vi sinh vật thực hiện quá trình này chủ yếu thuộc loại vsv tự dưỡng.

Một số nhóm vi khuẩn nitrit hóa : Nitrosomonas, nitrzocystis, nitrozolobus, nitrosospira

*Giai đoạn nitrat hóa:

- Là quá trình oxy hóa N thành N thực hiện bởi nhóm vi khuẩn nitrat.

- Là những vi sinh vật tự dưỡng có khả năng oxy hóa Ntạo ra năng lượng sử dụng để đồng hóa C tạo thành đường.

N + N + năng lượng

- Nhóm vi khuẩn nitrat gồm 3 chi : Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococus.

- Ngoài ra còn có 1 số loại vsv cũng tiến hành quá trình nitrat : vi khuẩn, xạ khuẩn thuộc các chi Pseudomonas, Corynebacterium, Streptomyces…

4, Quá trình phản nitrat hóa và amon hóa nitrat

Quá trình phản nitrat gây bất lợi cho cây trồng.

Các enzym sử dụng trong quá trình khử nitrat : enzym nitrat reductaza và nitrit reductaza

Trong quá trình amon nitrat cung cấp N cho tế bào vi khuẩn để tổng hợp axit amin.

Một số nhóm vsv thực hiện quá trình phản nitrat :

• - Nhóm vsv tự dưỡng hóa năng : thibacillus denitrificans, Hydrogenomonas , …

• - Nhóm vsv dị dưỡng hóa năng : pseudomonas denitrificans, micrococus

denitrificans, bacillus licheniformis,….

5, Quá trình cố định nito trong phân tử

Con người, động vật, thực vật đều cần đạm nhưng không thể sữ dụng trực tiếp nito phân tử, chỉ có nhóm vsv cố định nito mới có thể sử dụng nguồn đạm dồi dào này và cung cấp đạm cho cây trồng.

 Cơ chế : khử thành N dưới tác dụng của enzym nitrogenaza do vi sinh vật sinh ra

+ 6e + 12ATP + 12O 2 N + 12ADP + 12P + 4

enzym nitrogenaza gồm 2 thành phần khác nhau: một phần gồm protein và Fe, một phần gồm protein, Fe, Mo.

*Cơ chế của vi khuẩn sống tự do trong đất:

- Electron của các chất khử đi qua phần thứ nhất và phần thứ hai sẽ được hoạt hóa có thế phản ứng với

- Cũng đi qua hai phần vào đực hoạt hóa, hydro được hoạt hóa nhờ các enzym của

hệ thống hydrogenaza,năng lượng cho quá trình là ATP.

- enzym nitrogenaza còn có khả năng xúc tác cho việc khử một số chất khác như: khử axetylen thành etylen.

Sơ đồ khử N2 thành NH3 của enzym nitrogenaza

Feredoxin

dạng oxy hoá ADP

electron ATP

Feredoxin

dạng khử ATP

N

*Cơ chế của VK sống cộng sinh với cây họ đậu:

• - Thực vật đóng vai trò hình thành leghemoglobin chất tham gia vận chuyển điện tử từ

quá trình quang hợp vào nitrogenaza của vi khuẩn

• Enzym nitrogenaza giống với vi khuẩn cố định nito tự do trong đất.

• Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ:

enzym nitrogenaza

NH3

N2

*1 số nhóm VSV cố định Nito

VK cố định Nito cộng sinh với cây họ đậu

Đặc điểm chung:

- Vi khuẩn cố định nitơ sống trong cộng sinh trong nốt sần cây họ đậu, đôi khi ở cả thân cây phần gần với đất.Sản phẩm của quá trình cố định nitơ được sử dụng một phần cho

vi khuẩn, một phần cho cây

- Vi khuẩn nốt sần thuộc loại háo khí, ưa pH trung tính or hơi kiềm Phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 28-30, độ ẩm 60-80%

Sự hình thành nốt sần và quan hệ cộng sinh:

- Quan hệ cộng sinh vi khuẩn với cây họ đậu tạo thành một thể sinh lí hoàn chỉnh

- Khả năng hình thành nốt sần phụ thuộc vào vi khuẩn trong đất và điều kiện ngoại cảnh

- Quan hệ cộng sinh của vi khuẩn cố định nitơ với cây họ đậu mang tính đặc hiệu Một loài vi khuẩn chỉ có thể cộng sinh với một hoặc một vài loài cây họ đậu

Ứng dụng của VK nốt sần:

- Được sử dụng trong sản xuất chế phẩm nitragin bón cho cây đậu

*VK cố định Nito sống tự do trong đất:

Azotobacter:

+ Được Beijerinck phát hiện năm 1901, là một loại vi khuẩn hiếu khí, không sinh bào tử, có khả năng cố định nitơ phân tử, có khả năng đồng hóa nhiều loại đường khác nhau.

+ Azotobacter chroococum có khả năng di chuyển lúc còn non, khi già hình thành nang xác có màu nâu or đen.

+ Azotobacter beijerinckii có khả năng di động hình thành nang xác có màu vàng

or nâu sáng.

+ Azotobacter vinelandi có khả năng di dộng và hình thành nang xác màu lục huỳnh quang.

+ Azotobacter được nghiên cứu để chế tạo phân vi sinh bón cho lúa

- Clostridium

Quá trình

quang hợp của

cây

của VK

Quá trình sinh

NL của VK ATP

NH3

+ Clostridium được phát hiện năm 1893, là một loại vi khuẩn kị khí sống tự do trong đất Có khả năng đồng hóa nhiều nguồn cacbon khác nhau như các loại đường rượu tinh bột

+ Clostridium phát triển ở pH=4,7-8,5 Bào tử chịu được nhiệt độ cao

*Nhóm vi tảo cố định Nito

- Một số loài tảo đơn có khả năng cố định nitơ như tảo lam tự do và tảo lam cộng sinh với bèo hoa dâu

Câu 8 : Khả năng chuyển hóa các hợp chất của P

1, Vòng tuần hoàn P trong tự nhiên

- Trong tự nhiên P nằm ở nhiều dạng hợp chất

- P hữu cơ có trong cơ thể sinh vật, được tích lũy trong đất khi sinh vật chết đi

- VSV phân hủy P hữu cơ tích lũy trong đất thành P vô cơ khó tan, 1 số ít dễ tan.

- VSV phân hủy tiếp thành muối axit photphoric dễ tan, cây trồng mới hấp thụ được và chuyển thành P hữu cơ.

- Động vật và con người sử dụng TV làm thức ăn, biến P hữu cơ TV thành P hữu cơ ĐV

- Lặp lại thành vòng tuần hoàn.

P vô cơ dễ tan

P vô cơ khó tan

P hữu cơ trong đất

Phân P

(chất bài tiết)

P hữu cơ TV

P hữu

cơ ĐV

2, Sự phân giải lân hữu cơ do VSV

- Hợp chất lân hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ xác động thực vật, phân xanh, phân chuồng,…

- Hợp chất lân hữu cơ quan trọng nhất được phân giải ra là nucleoprotit

- Nucleoprotit có trong thành phần nhân tế bào

- Nhờ VSV, nhóm này tách ra khỏi TB và đc phân giải thành protein và nuclein.

- Protein đi vào vòng chuyển hóa các hợp chất Nito

- Nuclein đi vào vòng chuyển hóa các hợp chất P

VSV tiết ra enzym photphataza để xúc tác cho quá trình phân giải

VK phân giải lân hữu cơ chủ yếu thuộc 2 chi Bacillus và Pseudomonas

Các loài có khả năng phân giải mạnh là B.megatherium, B mycoides, Pseudomonas sp.

3, Sự phân giải lân vô cơ của VSV

- Lân vô cơ được hình thành trong quá trình phân giải lân hữu cơ, phần lớn là muối photphat khó tan.

- Cơ chế: còn nhiều tranh cãi

- Các nhóm VSV phân giải P vô cơ mạnh là: Bacillus megatheriom, B butyricus, B.mycoides, Pseudomonas radiobacter,…

- Aspergillus niger phân giải lân vô cơ mạnh nhất

- 1 số xạ khuẩn cũng có thể phân giải lân vô cơ.

Câu 9 : Sự chuyển hóa của các hợp chất S

1, Vòng tuần hoàn S trong tự nhiên

Nucleoprotit

Axit Nucleic