Bài giảng vi sinh vật thực phẩm nguyễn thị thanh hải (cập nhật năm 2015)

PHÂN LOẠI - HÌNH THÁI CẤU TẠO VSVA/ PHÂN LOẠI VSV • Dựa vào cấu tạo tế bào: - Tế bào nhân nguyên thủy: nhan chua co mang te bao chat Bacteria , xạ khuẩn, Cyanobacteria, Myxobacteria,

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

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 dạng thuần chủng trên môi trường thạch

3 Khi đưa các tác nhân gây bệnh vào cơ thể khỏe

mạnh phải gây 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

vật : Hộp lồng mang tên ông là hộp Petri

Nuôi cấy trên môi trường dịch thể

Sambeclanh (Shamberland) 1884: phễu lọc vi khuẩn.

1884 - Hans Christian Gram đưa ra phương pháp nhuộm

phân biệt vi khuẩn Gram (G- G+)

MỐI LIÊN QUAN GIỮA NGÀNH VSV VÀ

PHÂN LOẠI - HÌNH THÁI CẤU TẠO VSV

A/ PHÂN LOẠI VSV

• Dựa vào cấu tạo tế bào:

- Tế bào nhân nguyên thủy: nhan chua co mang te bao chat

( Bacteria , xạ khuẩn, Cyanobacteria, Myxobacteria, Spirochaete,

Ricketsiae, Mycoplasma, Chlamydia)

Vi khuẩn cổ (Archaea): Methanobacteria, Hallobacteria,

Thermobacteri,

- Tế bào nhân thật (Eucariotic): te bao da co co nhan hoan chinh

Vi nấm: nấm sợi, Nấm men

Tảo đơn bào, Nguyên sinh động vật

- VSV chua có cấu tạo tế bào:

chung co cau tao don gian, vo protein bao boc xung qunh soi

acid nucleic ( virus)

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 vi khuan.

- Dựa vào đặc tính sinh hóa: khả năng chuyển hóa của vk sinh ra

một số thành phần như Indol, enzyme ngoai bao…

* Phan loai hien dai: gene: G + C; mARN, so sanh so (do tuong

dong dac tinh)

Nuoi cay 01 te bao vi khuan (nhin thay

qua kinh hien vi) tren moi truong thach

dac se tao ra 01 khuan lac ma chung

ta nhin thay bang mat thuong.

Khuan lac: colony - colonies

* 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

• Cầu khuẩn (cocus):

- Truc khuan: hinh que, 1 so nhom co kha nang di

dong (co tien mao), co bao tu), G+/ G

Trong TP thuong gap:

Bacillus: hinh que, G+, hieu khi, co bao tu

Clostridium: hinh que, G+, ki khi bat buoc, co bao

tu

Pseudomonas, Proteus, Salmonella… hinh que, G

-, ho hap tuy tien-, khong bao tu-, co kha nang di

dong

• Xoan khuan:

Vibrio: phay khuan, song trong nuoc, di

dong

Spirilum: xoan nhieu vong

• Phương pháp nghiên cứu hình thái VSV:

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

- Quan sát TB nhuộm:

+ Nhuộm đơn: dùng 1 loại thuốc nhuộm và thấy rõ được

hình dạng của vi sinh vật

+ Nhuộm kép: dùng >2 loại thuốc nhuộm Nhuộm kép có

thể thấy rõ các cơ quan khác nhau của 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

Tien mao

1 THÀNH TẾ BÀO VI KHUẨN

(CELL MEMBRANE)

Cấu tạo thành TB vi khuẩn Gram dương

• Cau tao thanh TB vi khuan Gram duong

gom:

- Peptidoglycan day (luoi murein):

NAM, NAG, tetrapeptid

NAG va NAM lien ket voi nhau boi lien

ket beta 1,4 glucozid; giua cac acidamin

lien ket voi nhau boi lien ket peptid

- Acid techoic: ribitol/ glycerol phosphat

lien ket lap lai

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 alanine.)

D-Acid techoic

Cấu tạo thành TB vi khuẩn Gram âm

Cấu tạo thành tế bào vi khuẩn Gram âm

• Cau tao thanh TB vk G-:

- PG mong: cau tao tuong tu nhu o thanh TB

vk G+ (NAG, NAM, tetrapeptid)

-phospholipid, chen giua la cac protein

- Mang ngoai lipopolisaccharid: lipid A (noi

doc to), loi polysaccharid, khang nguyen O)

Dua vao cau tao thanh TB VK, giai thich tai sao VK

G+ co mau tim va G-co mau do trong nhuom

Gram?

THÀNH TẾ BÀO (Cell wall)

• Chức năng: Thành tế bào (cell wall)

- 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

luong lớn

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

tính mẫn cảm với Thực khuẩn thể (virus cua vi

khuan) (bacteriophage/ phage).

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.

+ 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.

• Trong TBC xay ra cac phan ung trao doi chat,

trao doi nang luong cua TB

4 NHÂN (Nuclear body)

Thể nhân trong tế bào vi khuẩn Escherichia coli

cung la AND xoan

kep, vong kin có khả

năng sao chép độc

lập.

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 day (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 )

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.

3 Vỏ bào tử:

Chiếm thể tích lớn trong bào tử, chứa PG ít liên kết

chéo, dipicolinate- Ca, không chứa acid teichoic.

4 Lõi bào tử:

Gồm thành bào tử, màng bào tử, bào tử chất, vùng

nhân Đặc điểm lõi là hàm lượng nước tự do rất thấp

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

Sự phân chia của vi khuẩn

D/ HÌNH THÁI CẤU TẠO VSV NHÂN THẬT

Nấm men Saccharomyces cerevisiae

bào,

đa bào

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

Không

di động

Bào tử vô tính

Tảo Đơn

bào,

đa bào

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

Hầu hết không di động

Sắc tố quang hợp

Hầu hết

di động

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

ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA NẤM MEN

- Thuộc nhóm vsv nhân thật (có màng nhân)

- 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

- Lên men rượu, bia, nước giải khát lên men khac

- San xuat protein don bao

- Nuoi trong thuy san, chan nuoi gia suc

Nuoi cay nam men tren ri duong, ba mia – thu nhan sinh khoi

TB nam men

Cau tao TB vi khuan Cau tao TB nam men

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

• 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 co gan ribosome 80S

(lam nhiem vu tong hop va van chuyen protein) và loại

trơn (lam nhiem vu tong hop va van chuyen glucid va

- Đa số sinh sản bằng bào tử

- Thích hợp với môi trường giàu đường, bột, pH

VSV CHƯA CÓ CẤU TẠO TẾ BÀO:

VIRUS; VIRION; VIROIT

Hình thái phagơ T2

Bacteriophage/ phage/ the thuc khuan/ virus cua vi khuan

Co cau tao gom: vo protein; loi acid nucleic

- Viroit : Là những phân tử ARN đơn,dạng vòng, trần

không có vỏ capsit, sự nhân lên của chúng phụ thuộc

vào hệ enzim cuả tế bào chủ, gây nhiều bệnh ở thực

vật.

Viroit (ARN) Bệnh hình thoi ở khoai tây

- Prion : Là phân tử protêin, không chứa lõi axitnuclêic, nếu có thì rất

ngắn, không đủ để mã hoá loại phân tử protêin nào Prion gây 1 số

bệnh nguy hiểm cho người và động vật, liên quan đến thần kinh.

PrP bình thường PrP

Biến đổi cấu trúc

Bệnh Sars

BệnhAIDS Bệnh cúm gà

*tác nhân gây bệnh là gì?

 Tác nhân : 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 khuẩnDịch lọc

Phết lên lá cây lành

Lá cây bị bệnh

* 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 khuẩnDịch lọc

Nuôi trên môi trường thạchKhông thấy khuẩn lạc

Phết lên lá cây lành

Lá cây bị bệnh

Trong tế bào chủ, virus là thể sống

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

chỉ gồm 2 phần chính : vỏ protêin và lõi acid 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 có bộ máy chuyển hóa dinh dưỡng riêng biệt

- 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 với cơ thể vật chủ.

Virus dại

Virus HIV

Phagơ T2Virus khảm

thuốc lá

Virus bại liệt

II HÌNH THÁI VÀ CẤU TẠO :

 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