Giáo trình vi sinh vật học đại cương phần 1 nguyễn thị liên (chủ biên), nguyễn quang tuyên

Theo thuyết tế bào không sinh mệnh của Su-khô-chép thì trong thiên nhiên cũng có loại sinh vật không có tế bào như những chất kết tinh của chất đản bạch và những thể qua lọc của vi khuẩn

GIÁ0 DỤC yfK Đ^ ° TẠ0

16644 y t r ư ờ n g đ ạ i h ọ c n o n g l â m t h a i n g u y ê n

NGUYỄN THỊ LIÊN (CHỦ BIÊN) - NGUYỄN QUANG TUYÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO■ ■ •

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠ I HỌC N Ô N G LÂM

NGUYỄN THỊ LIÊN - NGUYỄN q u a n g t u y ê n

Chủ biên NGUYỄN THỊ LIÊN

GIAO TRINH

VI SINH VẬT HỌC DẠI CƯ0NG

DAI HOC THAI NGUYÊN

PHỒNG m ơ ọ n

NHÀ XUẤT BẢN NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI - 2004

LỜI NÓI ĐẨU

Giáo trìnli vi sinh vật học đại cương được biên soạn làm tủi liệu giáng dạy, học lập clio giảng viên, sinh viên dại học, cao dẳng chuyên ngành

chăn nuôi - tliú V và sinh viên ngành sư phạm kỹ tliuật nông ngliiệp thuộc các trường đại học N ông ngliiệp, đồng thời có th ể dùng làm tài liệu tham kháo clio các cán bộ làm công tác nghiên cíni vi sinh vật.

Vi sinli vật học đại cương trang bị cho sinh viên những hiểu biết cơ bàn

về đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh lý, sinh hoá, di truyền của các nhóm

vi sinh vật thường gặp trong tự nhiên và trong cơ th ể người, động vật như: vi khuẩn, virút, nấm men, nấm mốc Ngoài ra, môn học còn nghiên cứu rác độnq cùa các nhân tô' ngoại cánh tới vi sinli vật, nghiên cứu những m ặt có

lợi và có hại của vi sinh vật trong đời sống, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp Qua chương trình cùa môn học, sinh viên d ễ được trang bị những

kiến thức cơ bản đ ể hiểu rỗ, giải tlúch được các hiện tượng và ứng dụng của

vi sinli vật trong học tập, nghiên cứu váo thực tiễn sản xuất Môn học này còn làm tiền đề, cơ sở đ ể sinh viên tiếp thu kiến thức của các môn chuyên

ngành khác như: vi sinh vật học chăn nuôi, vi sinh vật liọc thú y, truyền nhiễm

Giáo trình được biên soạn lần đầu tiên nên không tránh khỏi sai sót,

chúng tôi mong nhận được ỷ kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp và bạn

đọc đ ể cuốn giáo trình được hoàn thiện hơn.

Tập thể tác giả

Chương 1

GIỚI THIỆU MÔN HỌC• ■

l l ễ ĐỊNH NG H ĨA ĐẠI CƯƠNG VỂ VI SINH VẬT

Trong nghiên cứu người ta phân loại vi sinh vật thành 6 nhóm chủ yếu sau đây:

- Vi khuẩn: Bacteria - Tảo: Algae

- Nấm men: Levuve - Động vật nguyên sinh: Protozoa

- Nấm mốc: Molds - Virút: Virus

1.1.4 Phân loại vi sinh vật học

Vi sinh vật học phát triển rất nhanh và đã dẫn đến tạo thành các lĩnh vực khác nhau Căn cứ vào đặc điểm và tính chất của vi sinh vật, hiện nay người ta phân loại vi sinh vật học thành các lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu sau đây:

- Vi khuẩn học: Bacteriology

- Nấm học: Micology

- Tảo học: Algology

- Virút học: Virology

Dựa vào phương hướng ứng dụng, vi sinh vật học còn được phân chia thành:

- Vi sinh vật học y học

- Vi sinh vật học thú y

- Vi sinh vật học công nghiệp

- Vi sinh vật học nông nghiệp

- Vi sinh vât học nước

- Vi sinh vât học chăn nuôi

- Vi sinh vật học lâm nghiệp

- Vi sinh vật học thú y

- Vi sinh vật học thuỷ sản

- Vi sinh vật học lương thực, thực phẩm

1Ế2Ể ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN c ứ u VÀ NHIỆM v ụ CỦA VI SINH VẬT HỌC

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu của vi sinh vật học

- Vi sinh vật học nghiên cứu các đặc điểm cơ bản về hình thái, cấu tạo, sinh lý, sinh hoá, di truyền của các nhóm vi sinh vật thường gặp trong tự nhiên

- Nghiên cứu vai trò to lớn về nhiều mặt của các nhóm vi sinh vật trong tự nhiên và trong nông nghiệp, tìm cách khai thác một cách đầy đủ nhất các tác dộng tích cực của

vi sinh vật cũng như tìm phương pháp ngăn chặn một cách hiệu quả nhất các tác động

có hại của chúng

- Trên cơ sở nghiên cứu các đặc điểm sinh thái học và sinh vật học của các nhóm

vi sinh vật, xây dựng cơ sở cho việc tìm kiếm các kỹ thuật nuôi trổng có lợi nhất đối với hoạt động của vi sinh vật, nhằm nâng cao không ngừng sản lượng và phẩm chất hàng hoá nông nghiệp

1.2.2 Nhiệm vụ cơ bản của vi sinh vật học

- Vi sinh vật học bảo vệ sức khoẻ của người và gia súc bằng cách nghiên cứu nguyên nhân sinh bệnh, tìm ra và đem áp dụng những phương pháp chẩn đoán vi sinh vật, những phương pháp phòng bệnh đặc hiệu và điều trị bệnh truyền nhiễm để ngăn ngừa và phòng trừ dịch tễ, giảm nhẹ sự thiệt hại về người và gia súc, tiến tới thanh toán hoàn toàn dịch bệnh

- Vi sinh vật học góp phần phát triển nền kinh tế quốc dân, phát triển, bảo vệ đàn gia súc, tránh thiệt hại về kinh tế Do đó tăng mức sinh sản, tăng sản lượng, năng suất chăn nuôi

- Tãng sản lượng ngành trồng trọt bằng những ứng dụng trong quy hoạch sản xuất nông nghiệp, bố trí cây trồng, trong việc tác động các yếu tố kỹ thuật, biện pháp kỹ thuật canh tác dể nâng cao tính chống chịu của cây đối với vi sinh vật gây bệnh

- ứng dụng trong chế biến, bảo quản thực phẩm, chế biến thức ăn cho gia súc (bia, rượu, ủ thức ăn gia súc )

1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIEN c ủ a VI SINH VẬT HỌC

1.3ềl Những khái niệm về vi sinh vật dưới thời thượng cổ và trung cổ

- Từ thời thượng cổ con người đã biết ủ phân, trồng xen cây họ đậu với các loại cây trồng khác, loài người đã biết ứng dụng những hiện tượng vi sinh vật trong thực tế Cách đây trên 4000 năm họ đã biết gây men để nấu rượu, làm bánh mỳ, biết cất giữ lâu ngày những thực phẩm động vật hay thực vật Nhưng bản chất của các hiện tượng này thì chưa giải thích được

Lịch sử cũng còn ghi lại những trang khủng khiếp về thảm họa của bệnh truyền nhiễm, như một số bệnh sau:

+ Bệnh dịch hạch: như dòng nước lũ, nhiều nãm cuốn đi dân số của từng thành phố, từng quốc gia Ở thời đại đế quốc Đông La Mã, chỉ trong vòng 50 năm dân ở vùng Đại Trung Hải đã mất đi gần 100 triệu người Đến đầu thế kỷ XV 1/4 dân số châu Âu bị chết

Trước nhũng bệnh do vi sinh vật gây ra, loài người thời thượng cổ và trung cổ cho rằng đó là sự trừng phạt của thượng đế thánh thần v.v và những côn trùng, động vật như

ruồi, bọ, chim đều là những quá trình 'Tựsinh" của các vật chất mà ra.

Đế đấu tranh giành sự sống, qua nhiều năm con người đã có những kinh nghiệm phòng bệnh như:

- Thời thượng cổ: người ta đã biết chủng đậu bằng cách lấy vẩy đậu mùa của người

mắc bệnh gói lại, sấy khỏ trên ống khói rồi nghiền nhỏ bỏ vào mũi người khoẻ để phòng bệnh đậu mùa

- Thổ dân Châu Phi đã biết tiêm chủng để phòng bệnh viêm màng phổi cho bò bằng

cách: lấy kiếm chọc vào phổi con mắc bệnh đã bị giết, để cho dịch phổi ngấm ướt mũi kiếm rồi đem mũi kiếm đó rạch vào da chân con vật khoẻ để tạo miễn dịch

1.3.2 Thời kỳ phát minh ra kính hiển vi - phát hiện và phân loại vi khuẩn học

(giai đoạn hình thái từ th ế kỷ XVI ỉ đến cuối th ế k ỷ XIX)

Do sự phát triển của mậu dịch, đòi hỏi cần phải cải tiến các dụng cụ quang học như: ống nhòm, ống đo để dùng vào hàng hải nên kính hiển vi đã được phát minh

Kính hiển vi được phát minh vào khoảng nãm 1609 cùng một lúc do hai ông: Jansen (Hà lan) tổ hợp nhiều kính trong một ống và ông Galile (Ý) đã căn cứ vào nguyên lý khoa học phát minh ra kính hiển vi đầu tiên

Năm 1676 Liuoenhốc (Leeuwenhock) (1632-1723) đã phát minh ra kính hiển vi có độ phóng đại gấp 300 lần và chính ông là người đầu tiên sử dựng kính hiển vi để nghiên cứu

vi sinh vật Ông là thuỷ tổ của nguyên sinh động vật học và vi sinh vật học Kính hiển vi ông dùng xem vi khuẩn là một kính lồi hai mặt rất đơn giản, tiêu cự ngắn, đặt giữa hai đĩa kim khí, tiêu bản xem để vào trong giọt nước hay trong ống thuỷ tinh mỏng đặt ở một điểm của giá kim khí, có thể di chuyển đến tiêu điểm bằng cách vặn ốc, phóng đại được

300 lần Ông đã sử dụng kính hiển vi này để xem các loại vi sinh vật trong phân người và súc vật, quan sát nước ao tù, các dung dịch ngâm các chất hữu cơ, bựa răng, nước hạt tiêu

để tìm nguyên nhân tại sao hạt tiêu có sức nóng Ông đã tìm ra tại sao trong miệng của

người có nhiều vi sinh vật như: cầu khuẩn, trực khuẩn và xoắn khuẩn Ông đã viết: "Tôi

thấy trong miệng tôi có nhiều vi sinh vật tí hon hoạt động, chúng nhiều hơn so với cả Vương quốc Hà Lan hợp nhất" Với quan sát và phát hiện của mình Liuoenhốc đã trình

bày vấn đề đó trong nhiều tiểu phẩm Những tiểu phám này đã được tập hợp lại trong tác

phẩm "Phát hiện của Liuoenhốc vê những bí m ật của giới tự nhiên" xuất bản năm 1695

Trong tác phẩm này ông đã ghi chép tỉ mỉ tất cả những điều quan sát được về vi sinh vật Tuy nhiên mãi đến 150 năm sau, vi sinh vật mới được chú ý

Có thể nói Liuoenhốc là nhà vi sinh vật học tài nhất thời ấy Ông tìm ra vi khuẩn trong nhiều loại nước Năm 1680, mô tả men trong rượu bia Năm 1681, tìm ra vi khuẩn

và xoắn khuẩn ưong miệng và ruột

Sau sự phát minh ra kính hiển vi là thời kỳ áp dụng vào việc mô tả vi sinh vật cũn°

là thời kỳ mà người ta biết dùng kính hiển vi vào việc kiểm tra các loài vi khuẩn trong phạm vi hẹp, phạm vi hình thái học, thời kỳ này kéo dài từ thế kỷ XVII đến cuối thế kỷ XIX; chỉ đến khi Pasteur bắt đầu chỉ đạo việc nghiên cứu bất cứ loài vi khuẩn nào về tính chất sinh vật học của nó thì mới chuyển sang thời kỳ vi sinh vật học

Trong thời kỳ dài kiểm tra vi khuẩn bằng kính hiển vi, do phương pháp nghiên cứu hình thái vi sinh vật một cách thuần tuý chưa tiến bộ cho nên không đưa ra được một phương pháp phân loại vi khưẩn có căn cứ khoa học, cách phân loại lúc bấy giờ rất hỗn tạp, các nhà khoa học tự nhiên chỉ đem tất cả các loài vi khuẩn tập trung lại một cách hỗn loạn Từ 1830 - 1860, khoa phân loại học được hình thành sau khi đã vận dụng phương pháp nghiên cứu so sánh giữa các cơ thể

Cuối th ế kỷ XIX, do sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật phục vụ cho công nghiệp tư bản chủ nghĩa, khoa học vi sinh vật học cũng thu được những tiến bộ lớn lao Thời kỳ này vấn đề cơ bản của vi sinh vật học là nghiên cứu quá trình truyền nhiễm

và tìm phương pháp ngăn ngừa bệnh truyền nhiễm xảy ra Những đóng góp xây dựng cho sự phát triển của vi sinh vật học ở giai đoạn này tập trung nhất vào các công trình của nhà bác học Pháp L Pasteur

* P astơ (Louis Pasteur) 1822-1895: Ông là nhà vi sinh vật học có tiếng tăm nhất

thế giới lúc bấy giờ Ông là nhà vi sinh vật học thú y, là người đã mở đầu cho giai đoạn mới trong lịch sử phát triển vi sinh vật học Đó là thời kỳ sinh lý học, đưa vi sinh vật học phát triển đến chỗ thành một môn khoa học độc lập

Những công trình đầu tiên của Pasteur nhằm giải quyết vai trò của vi sinh vật trong các quá trình lên men Ông đã chứng minh được bản chất của sự lên men (lên men rượu, sữa ) là do tác động của men đặc hiệu Ông đã nghiên cứu và nhận thấy quá trình chuyển nước nho thành rượu vang là nhờ tác dụng của nấm men Ông đã tìm cách phòng ngừa sự hoá chua của rượu và xác định nguyên nhân rượu đã biến thành dấm là kết quả hoạt động của một loại vi sinh vật khác Nghiên cứu của Pasteur không những có tác dụng lớn đến kỹ thuật chế biến rượu mà còn giải quyết một cách cơ bản một trong những quá trình sinh lý quan trọng, đó là quá trình hô hấp Ông đã chỉ rõ lên men là một quá trình hô hấp yếm khí

Trong khi nghiên cứu quá trình lên men, Pasteur đã tìm ra một nguyên tắc đơn giản nhưng rất có giá trị: khi rượu đã đủ ngon rồi thì chỉ cần đun nóng lên và giữ trong thùng kín là có thể bảo quản được khá lâu Phương pháp khử trùng Pasteur này có tác dụng to lớn đối với công nghiệp thực phẩm và đặt cơ sở cho các phương pháp khử trùng trong y học

Pasteur đã chứng minh được sự sai lầm của thuyết "ngẫu sinh":

Thuyết ngẫu sinh cho rằng: sinh vật tự nhiên phát sinh Động vật và thực vật là do sự

tổ hợp tự nhiên của các nhân tố và những chất thượng đẳng

V í dụ: Xác sư tử sinh ra ong và mật.

Chuột sinh ra từ giẻ rách và hạt lên men

Pasteur đã làm một loạt thí nghiệm như sau:

- T hí nghiệm 1: lọc không khí qua bông (len) có nhiều vi khuẩn nằm trên bông lọc,

lấy một ít chất trên bông lọc cấy vào dịch bồi dưỡng đã khử trùng thấy vi khuẩn mọc rất nhanh, mạnh

1.3.3 G iai đoạn vi sinh vật học

- T hí nglỉiệm 2.Ế lấy nước thối dun khứ trùng, giữ nước đó một thời gian, nếu nước

không bị bụi ớ không khí vào thì không bị nhiễm trùng

Qua những thí nghiệm này Pasteur đã chứng minh rằng: chỉ có vi khuẩn cho vào mòi trường mới sinh sỏi nảy nở được và ông đã kết luận: sinh vật không thê tự hhiên phát sinh dưới bất cứ một điều kiện nào và sinh mệnh tất nhiên phải liên quan đên sự tồn tại của tế bào, tế bào chí có thể do tế bào sinh ra

Theo Pasteur thì vi khuẩn có tính chất cố định, không thay đổi, sự phát siíihẽ bệnh truyền nhiễm là do tác động duy nhất của vi khuẩn (quan điểm này chưa hoàn toàn đúng

vì tác động gây bệnh còn phụ thuộc vào yếu tô cơ thể và •ngoại cánh - quan điểm của Paplop)

Quan điếm của Pasteur cho rằng sinh vật không thể tự nhiên phát sinh được dưới bất

cứ một điều kiện nào, quan điểm này trái với quan điểm của Su-khô-chép Theo thuyết

tế bào không sinh mệnh của Su-khô-chép thì trong thiên nhiên cũng có loại sinh vật không có tế bào như những chất kết tinh của chất đản bạch và những thể qua lọc của vi khuẩn (như vi khuẩn lao), những chất đó sinh ra tế bào Trong những điều kiện nhất định nào đó, do những biến đổi phức tạp của vật chất, sinh vật có thể từ trong những vật chất không có sinh mệnh tự sinh ra

- Năm 1857 Pasteur đã xác định rằng lên men lactic là do vi khuẩn lactic đảm nhiệm

- Nãm 1863 ông đã chứng minh bệnh nhiệt thán là do một loại vi khuẩn gây ra Ông lấy máu cúa con vật chết vì bệnh than cấy vào chất dịch nuói dưỡng đã vô trùng, một vài ngày sau chất dịch đó đục lên, khi đem soi trên kính hiển vi thấy có vi khuấn Ông lấy một giọt dịch nuôi xát vào da con vật khác thì thấy con vật đó mắc bệnh than và chết, ông đã xác định được vi khuẩn là nguồn gốc gây bệnh than

Ngày 30 tháng 4 năm 1878, trong báo cáo đọc tại Viện hàn lâm khoa học Pháp, Pasteur chỉ ra rằng có những bệnh nhiễm trùng, bệnh lây truyền mà nguyên nhân chỉ là những vi sinh vật Lần đầu tiên vai trò của vi sinh vật trong nguyên nhân gây bệnh ờ người và động vật đã được khẳng định

Ỏ miền Nam nước Pháp và Italia, tằm thường bị bệnh rất nghiêm trọng Qua nghiên cứu Pasteur thấy rằng bệnh này do một loại vi sinh vật gây ra Để tránh lây lan ông đã đề xuất phòng bệnh bằng phương pháp cách ly, phương pháp này có hiệu quả Nó đã giải quyết được vấn đề lớn trong nghề nuôi tằm lúc bấy giờ Từ nghiên cứu này Pasteur đã ứng dụng vào việc chữa bệnh cho người và gia súc Từ đó phương pháp cách ly để tránh

sự lây lan của bệnh tật đã trớ thành một phương pháp phòng bệnh rất quan trong có khả nãng phòng chống bệnh Ong đã đề xuất phương pháp làm yếu vi khuẩn nhiệt thán ở nhiệt độ 42-43'’C và làm vacxin chống bệnh nhiệt thán, cứu nguy cho nhiều đàn gia súc của nước Pháp lúc bấy giờ đang bị dịch than gây chết hàng loạt Pasteur đã làm thí

nghiệm tiêm phòng vacxin cho cừu vào năm 1881 ớ nông trường Paifo, ỏng chọn 50 con cừu, 25 con được tiêm chủng vacxin, số còn lại được tiêm vi khuẩn sống chưa làm yếu Thí nghiệm đạt kết quả là: 25 con được tiêm chủng vacxin vẫn sống khoẻ mạnh, còn 25 con kia đều bị chết Pasteur cũng đã nghiên cứu bệnh dịch tả gà Ông đã chứng minh bệnh do một loại virút gây nên Pasteur đã tìm cách cấy virút đó ở phòng thí nghiệm và sau đó c h ế thành vacxin phòng bệnh dịch tả gà Kết quả nghiên cứu của ông tạo ra cơ sở cho phương pháp phòng bệnh bằng tiêm phòng vacxin.

Năm 1880, Pasteur đến thăm một em bé trai chết vì bệnh dại, cái chết đến với em bé rất kinh khung, em đã bị điên dại một cách rất thương tâm Pasteur đã dày công nghiên cứu về bệnh dại Khi nghiên cứu về bệnh dại ông đã gặp phải loại vi sinh vật không nhìn thây trong kính hiển vi thường, nhưng áp dụng phương pháp giảm độc, ông đã tạo ra được giống virút dại cố định để chế vacxin phòng dại Ông là người đầu tiên nghiên cứu chế được vacxin dại Ông lấy não chó dại, nghiền nát rồi đem tiêm vào não thỏ và rồi từ não thỏ này truyền sang não thỏ khác, cứ như thế nhiều lần, thu được mầm bệnh dại cố định đối với thỏ Não thỏ này được làm khô bằng Potat 14 ngày thì mầm bệnh yếu đi và không gây được bệnh dại cho chó

Ngày 6 tháng 7 năm 1885, Pasteur dùng vacxin dại của mình chế để tiêm cho người

Bé gái Joseph 9 tuổi bị chó dại cắn nhiều vết sâu, là nạn nhân đầu tiên đã được Pasteur cứu sống

Bệnh nhân tiếp theo là chú bé Jupille, 15 tuổi, cũng được cứu sống Tiếng đồn lan

xa, từ nhiều nước trên thế giới, các bệnh nhân bị chó dại cắn đã đến với Pasteur Đây là một cống hiến to lớn của ông cho nhân loại và công trình nghiên cứu vacxin phòng dại

đã đưa Pasteur đến đính cao vinh qưang trong cuộc đời khoa học của ông

Timiriadep viết về Pasteur như sau: "Cuộc đời của nhà khoa học vĩ đại đã để lại những ảnh hướng chưa từng có đối với đời sống nhân loại v ề y học, từ sau khi loài người nguyên thuỷ tìm cách thoát ra khỏi những uy hiếp của dã thú trong rừng sàu, trên lịch sử chưa từng có nhũng tiến bộ nào có ý nghĩa quyết định như công trinh nghiên cứu của Pasteur"

* Cốc (Robert Kock) 1843-1910: đồng thời với Pasteur, nhà bác học Đức là Kock

đã có những cống hiến lớn cho thú y và nhân y

Năm 1876 ông đã phát hiện ra trực khuẩn nhiệt thán hình thành nha bào

Năm 1882 ông phân ly được vi khuẩn lao người và lao bò (gọi là trực khuẩn Kock)

và phát minh ra khuẩn tố lao Tuberculin dùng để chẩn đoán bệnh lao của súc vật

Năm 1884 ông phán ly được vi khuẩn tả Ông là người sáng lập ra phương pháp vi sinh vật học, phát minh ra phương pháp dùng môi trường đặc: gelatin, huyết thanh đặc, khoai tây để nuôi cấy vi sinh vật Ông còn tìm ra cách dùng thuốc nhuộm Anilin để nhuộm vi khuẩn (1877) và dùng kính hiển vi để nhiếp ảnh

Bên cạnh những phát hiện mới về vi khuẩn gây bệnh và phương pháp vi sinh vật học, ông còn mang tính bảo thủ trong học thuyết đơn hình thái (học thuyết vĩnh viễn bất biến của hình thái vi khuẩn) Do những quan niệm sai lầm về tính bất biến vĩnh viễn của vi khuẩn gây bệnh nên ông đã nhận định sai rằng: vi khuẩn lao của bò hoàn toàn không có hại đối với người.

Trong 10 nãm sau học trò của Kock đã phát hiện các bệnh bạch hầu, uốn ván, dịch hạch, xác định và phát hiện những bệnh vi khuẩn chính nguy hiểm nhất đối với gia súc

về mặt kinh tế, năm 1842 bệnh tỵ thư và lợn đóng dấu, năm 1887 bệnh tụ huyết trùng ở

dê và cừu, nãm 1888 bệnh xạ khuẩn, nãm 1895 bệnh độc thịt, năm 1896 bệnh sẩy thai truyền nhiễm của bò

* M etsnhicôp (M etchnikov 1845-1916, Nga):

Qua nhiều năm nghiên cứu ỏng sáng tạo ra thuyết miễn dịch thực bào, cho rằng phản ứng thực bào trong cơ thể biểu hiện sự bảo vệ cơ thể đối với sự xâm nhập của vi khuẩn Metsnhicôp đem so sánh sinh lý học và bệnh lý học, tiến hành nghiên cứu rất tỷ

mỷ các giai đoạn tiến hoá khác nhau của động vật, quá trình dinh dưỡng của tế bào trong

cơ thể

Trong thời kỳ đầu phát triển vi sinh vật học, ông đề xướng vấn đề biến dị của vi sinh vật và chứng minh rằng có thể dùng điều kiện cải biến ngoại giới để cải biến khả năng, phẩm chất của vi khuẩn và cơ thể để đạt được sự di truyền, biến dị vĩnh viễn

Đối lập với thuyết miễn dịch thực bào của Metsnhicỏp có thuyết miễn dịch dịch thể của ông Nutan đề ra năm 1888, căn cứ vào khả năng diệt khuẩn của dịch thể, của máu, khả năng bảo hộ của thể dịch là do sự xuất hiện trong huyết thanh những chất gọi là kháng thể, tác động đặc hiệu đối với vi khuẩn Ông còn nghiên cứu sâu trực khuẩn sữa chua (Bacterium - lactic axit) ứng dụng trong công nghiệp và công nghệ chế biến sữa

1.3.4 Thời kỳ phát hiện và nghiên cứu virút

Đến cuối thế kỷ thứ XIX, khoa học đã tìm được vi khuẩn gây bệnh đối với nhiều bệnh truyền nhiễm Tuy vậy vẫn còn nhiều bệnh chưa tìm được nguyên nhân vi sinh vât thí dụ như bệnh đậu mùa, bệnh dại, bệnh cúm

- Năm 1892: Ivanôpski (Ivanovski 1864 - 1920, Nga) là người đầu tiên phát hiện ra virút: Khi nghiên cứu bệnh đốm thuốc lá ông đã tìm ra virút đốm thuốc lá, lấy lá có bệnh ngâm nước, lấy nước đó tiêm cho lá khác thì gây được bệnh nhưng nhìn không thấy trong kính hiển vi và không nuôi cấy được, đem nước đó lọc qua ống lọc mà vi khuẩn không thể qua được, dùng nước lọc tiêm thì cũng truyền được bệnh lần đầu tiên ỏng chứng minh có virút

- Năm 1939: kính hiển vi điện tử được phát minh có độ phóng đại hàn° chục vạn lần

đã giúp đỡ các nhà vi sinh vật học rất nhiều trong việc nghiên cứu các cấu trúc vi thể của

vi khuẩn và virút

1.3.5 Giai đoạn hiện đại của sự phát triển vi sinh vật học

Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành khoa học chính xác và sự ra đời của hàng loạt các phương tiện nghiên cứu mới đã đưa đến những tiến bộ có tính chất nhảy vọt trong sinh học nói chung và trong vi sinh vật học nói riêng

- N hờ có kính hiển vi điện tử phân biệt được hai điểm cách nhau 10A°, loài người có thể thấy được rõ ràng từng cấu trúc của virútế

- Nhờ có máy siêu âm phá vỡ tế bào và màng tách từng cấu trúc tế bào, người ta có thể nắm được từng loại cấu trúc xây dựng nên tế bào vi sinh vật

- Nhờ máy siêu ly tâm có thể làm lắng được các hạt từ 10-15 milimicron đến 300 milimicron để đo kích thước của virút

- Nhờ các phương pháp phân tích nhanh chóng và hiện đại (như điện tử, sắc ký, quang phổ tử ngoại, quang phổ phát xạ, quang phổ hồng ngoại, cộng hưởng từ hạt nhân ) Ngưòi ta có thể làm thuần khiết và định lượng từng nhóm hợp chất hoá học chứa trong tế bào vi sinh vật hoặc các sản phẩm trao đổi chất mà vi sinh vật đã tích lũy trong môi trường xung quanh

- Dùng kính hiển vi hiện đại, hiển vi huỳnh quang, vạn năng, hồng ngoại, tử ngoại

và dùng phương pháp quay phim khoa học để nghiên cứu tác dụng gây bệnh của vi khuẩn trong tế bào, rút ngắn thời gian nghiên cứu từ 20 phút xuống còn 1-2 phút

- Nhờ kỹ thuật nhiễm xạ tia Rentgen và việc sử dụng máy tính điện tử người ta biết

rõ được cấu trúc không gian của các hợp chất cao phân tử có ý nghĩa quan trọng trong hoạt động sống (protit, axit nucleic)

Trong những năm gần đây, người ta đã thực hiện thành công kỹ thuật di truyền trong sản xuất các sản phẩm sinh học từ vi sinh vật, đó là việc cấy chuyển gen mã hoá một đặc tính sinh học nào đó vào vi khuẩn để buộc chúng sản xuất ra một sản phẩm sinh học nào

đó Có thể kể đến kích tố sinh trưởng bò và kích tố sinh trưởng lợn đã được sản xuất nhờ

vi khuẩn E.coli hoặc nấm men Saccharomyces được cấy gen mã hoá việc sinh kích tố và được nuôi cấy bằng con đường công nghiệp

Riêng về lĩnh vực vi sinh vật học nông nghiệp, những tiến bộ về sinh học của sinh học phân tử, của tin học đã có ảnh hưởng rất lớn, có ý nghĩa sâu sắc trong thực tiễn

- Nghiên cứu cơ chế phân tử của các quá trình miễn dịch và các khả năng nâng cao tính miễn dịch của gia súc, cây trồng, nghiên cứu khả năng sản xuất và sử dụng các chế phẩm vi sinh vật ở quy mô công nghiệp như sinh khối giàu protein, vitamin, một số axit

amin không thay thế, các thể kháng sinh nhằm phục vụ cho công nghiệp hoá nền chăn nuôi, thuý sán Hiện nay nhiều nước vẫn tiếp, tục triển khai công nghệ sản xuất sinh khối

vi sinh vật - protein đơn bào từ các nguyên liệu rẻ tiền phong phú là phụ phẩm ngành công nông nghiệp như: bã mía, rơm rạ, dịch kiềm suníit, rỉ đường, parafin và khí đốt

để dùng làm nguồn thức ăn bổ sung đạm trong chăn nuôi

- Trong trồng trọt và lâm nghiệp, nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ phức tạp giữa cày trồng, đất đai cùng với hệ vi sinh vật có ích nhằm xây dựng các chương trình điều khiển tối ưu cơ chế cô định N2 phân tử, khả năng tách các gen tổng hợp men Nitrogenaza ở vi sinh vật và đưa vào bộ máy di truyền của các cơ thể khác với mơ ước một lúc nào đó chúng ta có những giống cây con có khả nãng cố định N2 của khí quyến

* Vi sinh vật là một đối tượng rất quan irọng trong nền công nghệ sinh học đê phục

vụ ngày càng đắc lực cho sản xuất và đời sông loài người

Chưong 2

HÌNH THÁI CẤU TẠO CỦA VI SINH VẬT■ ■

2.1 HÌNH TH ÁI - KÍCH THƯỚC VÀ CÂU TẠO CÚA VI KHUẨN

2.1.l ẽ Khái niệm vi khuẩn (Bacteria)

Vi khuẩn là nhũng vi sinh vật mà cơ thể chỉ có một tế bào, vi khuẩn có hình thái và đặc tính sinh vật riêng, vi khuán có thê nuôi cây trong các mỏi trường nhân tạo (thạch, nước thịt ) và quan sát được ở kính hiển vi thường

- Một số vi khuẩn có khá năng gây bệnh cho người, động vật và thực vật

- Một số vi khuẩn có khả năng tiết chất kháng sinh như Bacillus subtilis tiết Subtilin, Bacillus brevis tiết Tirotroxin Đa số vi khuẩn sống hoại sinh trong tự nhiên

Vi khuẩn có hình thái nhất định, hình thái này do màng vi khuẩn quyết định, trừ một

số vi khuẩn không có màng nén không có hình thái nhất định

2.1Ể2 Phương pháp nghiên cứu hình thái - cấu tạo vi khuẩn

Có 3 phương pháp nghiên cứu vi khuẩn sau đây:

2.1.2.1 Phương ph áp soi tươi

Làm giọt ép từ canh khuẩn hay từ bệnh phám rồi quan sát dưới kính hiển vi quang học có thể biết được hình thái, kích thước, tính chất di động của vi khuấn, phương pháp này bước đầu phân biệt, nhận dạng được hình thái của vi khuẩn

2.1.2.2 Phương ph áp nhuộm và soi dưới kính hiển vi quang học

Là phương pháp không thể thiếu được trong quá trình xét nghiệm vi khuẩn Bằng nhiều phương pháp nhuộm khác nhau như phương pháp nhuộm đơn, nhuộm kép đã giúp cho việc quan sát hình thái và cho biết tính chất bắt mầu gram của vi khuẩn

- Ngoài ra người ta còn sử dụng nhiều phương pháp nhuộm đặc biệt khác, kỹ thuật nhuộm đặc biệt này không những cho phép quan sát được hình thái vi khuẩn mà còn quan sát được các cấu tạo khác của vi khuẩn như các hạt nhiễm sắc, hình thể của nhân vi khuẩn, giáp mô và nha bào

- N huộm đơn:

Thường dùng các màu đỏ íucxin (kiềm Thionin), xanh methylen Nhỏ thuốc nhuộm lên tiêu bản, để 1-2-10 phút tuỳ theo loại thuốc nhuộm Rửa nước, để vòi nước chảy từ từ xuống một đầu phiến kính, cầm hơi nghiêng đến khi nước trong là được Thấm khô bằng giấy thấm đặc biệt, hay sấy khố bằng hơi nóng

- N huộm kép:

1- Phương pháp gram:

1 Nhỏ một giọt dung dịch tím gentian hoặc kết tinh tím trên tiêu bản, để 1-2 phút

2 Rửa nước nhanh, vẩy nước đi

3 Nhỏ dung dịch lugol, để lphút (tiêu bản có màu nâu đen)

4 Rửa nước nhanh, vẩy nước đi

5 Nhỏ cồn Axeton thật nhanh để tẩy màu từ đầu phiến kính, đặt nghiêng, để cồn chảy qua chỗ phết, đến khi cồn không còn nhuộm màu nữa

6 Rửa nhanh bằng nước

7 Nhỏ một giọt dung dịch đỏ fucxin hay saữanin để lphút

8 Rửa nước đến khi nước trong không còn màu

9 Thám khỏ hay sấy khô trong tù ấm

Vi khuẩn gram dương ( g r +) nhuộm màu tím

Vi khuẩn gram âm (gr ~) nhuộm màu đỏ

Chú ý:

- Tẩy không kỹ sẽ nhầm vi khuẩn gram âm với vi khuẩn gram dương

- Tẩy quá lâu thì vi khuẩn gram dương sẽ mất màu tím - khi nhuộm fucxin sẽ chuyển sang màu đỏ

- Khi nhuộm đỏ fucxin hay saữanin không nên dùng thứ quá đặc hay quá lâu vì màu

đỏ có thể ảnh hưởng tới màu tím của vi khuẩn nhuộm gram

- Thuốc nhuộm không để quá lâu, phải sạch không cặn

- Vi khuẩn già gram dương để lâu trong môi trường thì nhuộm gram không rõ

2- Phương pliủp nhuộm Giemsa:

- Tiêu bản máu làm xong cố định bằng cồn nguyên chất trong 10 phút rồi rửa bằng nước cất trung tính

- Nhỏ dung dịch giemsa (1/20 hay 1/10 tuỳ theo công thức đã xác định) cho ngập chỗ phết để 20-30 phút (phiến đồ cũ để 1 giờ).

- Rửa nước nhanh

- Sấy khô xem kính

Hồng cầu và hạt của bạch cầu đa nhân toan tính có màu hồng Nguyên sinh chất của bạch cầu và nhiễm sắc động vật nhuộm màu xanh, nhân bạch cầu, hạt nhỏ của bạch cầu

đa nhân trung tính và huyết tiêu bản màu tím, vi khuẩn màu tím

Ngoài ra nhuộm kép còn có phương pháp: Vrait (Wight), Zinnenxơn nhuộm giáp

mỏ, nha bào, lông vi khuẩn

2.1.2.3 Phương ph áp quan sát dưóỉ kính hiển vi điện tử

Bằng phương pháp nhuộm âm bản và nhuộm trên các lát cắt cực móng của vi khuẩn rồi quan sát dưới kính hiển vi điện tử cho phép thấy được các vi cấu trúc bên trong từng

bộ phận của vi khuẩn

2.1.3ề Các dạng hình thái và kích thước của vi khuẩn

Cãn cứ vào hình thái bên ngoài, người ta phân loại vi khuẩn thành 5 loại hình khác nhau đó là:

1 Cầu khuẩn (Coccus)

2 Trực khuẩn (Bacillus, Bacterium)

3 Cầu trực khuẩn (Cocco - Bacillus)

4 Xoắn khuẩn (Spirillum)

5 Phẩy khuẩn (Vibrio)

Kích thước của vi khuẩn cũng thay đổi theo loài, chiều dài từ 1-10|_1, chiều ngang từ 0,2-10*1

1 micron (ụ.) = —ỉ— (mm) hay 1 ụ = 10"3 mm

100

2.1.3.1 Cầu khuẩn ịcoccus)

Cầu khuẩn phần lớn có dạng như quả cầu, ít khi hoàn toàn tròn, thường hình bầudục, cũng có thứ dẹp, dài hay nhọn đầu (phế cầu) kích thước 0,3-3fj., trong mủ nó cóđường kính 0,8-l,2|i C ầu khuẩn đứng riêng lẻ hay tập hợp lại, cách tập hợp tuỳ theo lốisinh trướng hay sự phân bào, khi đứng cạnh ghép với nhau thì hai mặt đối diện thườngdeo xuống nên cầu khuẩn thành hình bầu d ục

Dựa vào sự sắp xếp thứ tự của cầu khuẩn mà người ta phân loại cầu khuẩn về hình thái học như sau:

i I

a) Đơn cấu khuẩn (M icrococcus)

Thường đứng riêng lẻ từng tế bào một, đa số sống hoại sinh trong đất, nước và không khí như:

- Micrococcus agilis

- Micrococcus roseus

b) Song cầu khuẩn (Diplococcus)

Gồm hai cầu khuẩn tập hợp lại do kết quả phân chia của một mặt tế bào, khi đứng cạnh nhau thường hai mặt đối diện dẹp xuống, nên cầu khuẩn thành hình bầu dục, một

số song cầu khuẩn có khả năng gây bệnh như: Song cầu khuẩn phế viêm, (Pneumococcus), màng não cầu (Meningococcus), lậu cầu (Neissria gonorrhoeae)

c) T ứ cầu khuẩn (Tetracoccus)

Gồm 4 cầu khuẩn tập hợp lại do kết quả phân chia của hai mặt, tứ cầu khuẩn thường sông hoại sinh, song cũng có loại có khả năng gây bệnh cho động vật như: Tetracoccus homari

cl) Bát cầu khuẩn (Sarcina)

Gồm những tụ cầu khuẩn tập hợp thành đống hình vuông từng đám 8 hoặc 16 đơn vị chồng chất lên nhau do kết quả phân chia 3 mặt tế bào Trong không khí thường gặp một

số loại như: Sarcina lutea, Sarcina aurantiaca Khi cấy vào môi trường đặc chúng phát triển thành những khuẩn lạc có màu vàng

e) Liên cấu khuẩn (Streptococcus)

Gồm nhiều cầu khuẩn xếp thành chuỗi như dây xích do kết quả của sự phân chia liên tục một mặt tế bào cầu khuẩn

Ví dụ: liên cầu khuẩn sinh mủ: Streptococcus pyogenes

Trong loại này còn có liên song cầu khuẩn (song cầu khuẩn tập hợp từng đôi một thành chuỗi)

Ví dụ: Streptodi plococcus

f) Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus)

Cầu khuẩn tập trung thành chùm, không định hình như chùm nho, do sự phân chia

về mọi mật của tế bào Đa số tụ cầu sống hoại sinh một số có thể gây bệnh cho người và động vật như: Staphylococcus aureus, Staphylococcus épidermidis Tụ cầu khuẩn sinh

mủ Staphylococcus pyogenes

Đa số tụ cầu sống hoại sinh, một số gây bệnh cho người và động vật

Cầu khuẩn nói chung không có tiên mao nên không có khá nãng di động, riêng 2 giống Planococcus và Planosarcina có tiên mao và c á khả năng di động Khi nhuộm màu

đa số cầu khuẩn bắt mầu gram dương

2.1.3.2 Trực khuẩn (Bacillus, Bacterium )

Gồm những vi khuẩn có hình que, gậy nhỏ, dày mỏng, dài ngắn khác nhau Kích thước trực khuẩn khoảng 0,5-1 X 1-4 11 Căn cứ vào hình dạng của trực khuẩn chia ra làm

4 loại sau:

a) Loại 2 đầu tròn

Ví dụ: - Trực khuẩn ruột già: Escherichia coli

- Trực khuẩn thương hàn: Salmonella

b) Loại 2 đẩu vuông

Trực khuẩn nhiệt thán: Bacillus anthracis

c) Loại 2 đầu phình to như quả chuỳ liay quả tạ

Ví dụ: Trực khuẩn bạch hầu: Corynebacterium diphteriae.

d) Loại 2 đầu nhọn pliình giữa

Ví dụ: Trực khuẩn hình thoi: Bacillus fusiformis.

Nhũng trực khuẩn hay gặp thuộc các giống sau:

* Bacỉllus (viết tắt Bac)

Là trực khuẩn gram dương, hiếu khí, sinh nha bào, chiều ngang của nha bào không vượt quá chiều ngang của tế bào vi khuẩn do đó khi có nha bào, tế bào vi khuẩn không

biên đổi hình dạng như hình thoi, hình vợt, hình dùi trống Clostridium là vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có nhiều loại gây bệnh cho người và động vật như:

- Vi khuẩn uốn ván: Clostridium tetani

- Vi khuẩn ung khí thán: Clostridium chauvoei

- Vi khuẩn độc thịt: Clostridium botulinum

Có loài rất có ích như Clostridium pasteurianum (vi khuẩn cố định nitơ)

* Corynebacterium

Vi khuẩn không sinh nha bào, hình dạng kích thước thay đổi khá nhiều tùy giống, khi nhuộm màu thường tạo thành các đoạn nhỏ bắt màu khác nhau

V í dự: Corynebacterium diphtheriae (bạch bầu) thường bắt màu sẫm ở 2 đầu làm

cho tế bào vi khuẩn có hình dạng giống như quả tạ

Có loại gây bệnh cho gia súc như: Trực khuẩn đóng dấu lợn (Erysipelothrix rhusiopathiae)

2.1.3.3 Cầu trực khuẩn (Cocco-Bacilỉus)

Là loại vi khuẩn trung gian giữa cầu khuẩn và trực khuẩn, vi khuẩn có hình quả

trứng, hình bầu dục, kích thước khoảng: 0,25-0,3 X 0,4-1,5 |I.

V í dụ: ở Vi khuẩn tụ huyết trùng (Pasteurella multocida).

2.1.3.4 Xoắn khuẩn (Spirillum )

Có hình xoắn như cái vặn nút chai, như cái lò xo tuỳ theo cách sắp xếp của những vòng xoắn ốc, có những loại xoắn khuẩn sau đây:

- Spirochaeta hay Borrelia: vòng xoắn thưa không đều, không có quy tắc

V í dụ: Borrelia gallinarum.

- Treponema: nhiều vòng xoắn sát nhau, cuộn đều đặn có quy tắc

V í dụ: Treponema cuniculi.

- Leptospira: vòng xoắn hơi sát nhau, sắp xếp lộn xộn

Ví dụ: Leptospira ictero - haemorragiae.

Xoắn khuẩn gồm tất cả các vi khuẩn có từ 2 vòng xoắn trở lên, gram dương, di động được nhờ một hay nhiều tiên mao ở đỉnh Kích thước: 0,5-3 X 5-40 |i

2.1.3.5 Phẩy khuẩn (Vibrio)

Là tên chung để chỉ các vi khuẩn có hình que uốn cong' lên, có hình như dấu phẩy hình lưỡi liềm, đứng riêng lẻ hoặc nối liền với nhau thành hình chữ s hoặc số 8

- Phẩy khuẩn phần lớn sống hoại sinh, một số ít có khả năng gây bệnh như phẩy khuẩn tả (Vibrio cholerae) Phẩy khuẩn tả bắt màu gram âm

Kích thước của phẩy khuẩn: 0,4 X 1,5 |0

2.1.4 Cấu tạo của tê bào vi khuân

- Chuyển động dòng nội bào

- Không có lưới nội bào

- Không có ty lạp thể,có Mezosome

- Không có lục lạp

- Không chuyển động dòng nội bào Các phần tử nhỏ Không có Glycopeptit màng Có Glycopeptit màng

* Cấu trúc từ ngoài vào trong của tế bào vi khuẩn có 3 phần: màng - nguyên sinh chất - nhân, một số vi khuẩn có giáp mô, nha bào, lông.

2.1.4.1 M àng tè bào (Menibrane)

Màng tế bào nằm trong lớp vỏ nhầy hay giáp mô Màng tế bào vi khuẩn gồm 2 lớp màng: lớp màng ngoài và lớp màng nguyên sinh chất

ơ) M àng ngoài:

- Là lớp vỏ tế bào, có tính dai chắc, đàn hồi, kích thước thay đổi tuỳ loại vi khuẩn.

+ Vi khuẩn gram dương: kích thước 20 - 80 nm

+ Vi khuẩn gram âm: kích thước 1 0 - 1 5 nm

- Khối lượng của chúng có thể chiếm 10-20% khối lượng khô của tế bào

* Cấu tạo của màng ngoài:

ở vi khuẩn gram dương:

- Màng có cấu tạo cơ bản là glycopeptit (còn gọi là: Mucopeptit, Peptidoglycan, Murein), hàm lượng glycopeptit chiếm 95%

- Glycopeptit được tạo nên từ các chuỗi polysaccarit, các chuỗi này được cấu tạo từ nhiều loại đường khác nhau gắn với các đường amin

+ N - axetyl glucozamin (AG)

+ Galactozamin

+ Axit - N - Axetylmuramic (AAM)

Các mạch peptit đều tương đối ngắn, hầu hết gồm có alanin, lyzin, axit D glutamic, glyxin và axit diaminopumelic, axit này và AAM là một yếu tố đặc hiệu của màng tế bào vi khuẩn

Ở vi khuẩn gram âm:

Cấu trúc màng của các vi khuẩn gram âm rất phức tạp, ngoài glycopeptit còn có thêm các cấu trúc lipit và polypeptit nữa v ề mặt hoá học màng của các vi khuẩn gram

Những chất này tạo nên nội độc tố của vi khuẩn gram âm Phần lipit của lipopolysaccarit là nội độc tố gây sốt, ỉa chảy, phá huỷ hồng cầu.

Ví dụ: như các vi khuẩn đường ruột.

* Nhiệm vụ của màng ngoài:

- Là khung giữ thể hình cho tế bào vi khuẩn vì màng có cấu trúc cứng chịu được áp suất

nội tế bào (khoảng 25 atm), giúp cho vi khuẩn chống lại được các tác nhân lý, hoá học có hại ở bén ngoài như: không bị vỡ hoặc bị phá khi bị xử lý bằng các thuốc tẩy mạnh)

- Điều tiết sự xâm nhập đối với một số chất Ngăn ngừa sự thất thoát của các enzym,

sự xâm nhập của các chất hoá học hoặc enzym từ bên ngoài vào gây hại cho tế bào có thể bảo vệ tế bào khỏi các chất có hại như muối mật, enzym tiêu hoá, lyzozym, chất kháng sinh, protein của tế bào bạch huyết rất độc đối với tế bào vi khuẩn gram dương, ở vi khuẩn gram âm chức năng trên được thực hiện bởi màng ngoài

- Là nòng cốt của kháng nguyên thân (kháng nguyên O)

+ ở vi khuẩn gram dương: Cấu trúc polyozit của glycopeptit quyết định tính chất đặc hiệu về miễn dịch của kháng nguyên

+ Ở vi khuẩn gram âm: Màng tạo thành kháng nguyên o , kháng nguyên này có tầm quan trọng trong công tác chẩn đoán

- Ớ các vi khuẩn gây bệnh màng tế bào có vai trò nhất định trong khả năng gây bệnh của vi khuẩn vì một số thành phần của màng mang tính chất độc, do đó gây nên hội chứng lâm sàng của các bệnh nhiễm khuẩn như nội độc tố của các trực khuẩn gram âm

- Có vai trò quyết định đến tính bắt màu thuốc nhuộm khi dùng phương pháp nhuộm gram, vì thể mà vi khuẩn có thể là vi khuẩn gram dương hoặc vi khuẩn gram âm, Vi khuẩn gram âm và vi khuẩn gram dương có nhiều đặc điểm không giống nhau

Lipoprotein

Polysaccarit Phản tử protein

Glycopeptit Màng nguyên sinh chất

Hình 3: Cấu tạo của vi khuẩn E coli ịgr-)

* Vai trò của màng vi khuẩn Vong phương pháp nhuộm gram

Việc phân biệt ra 2 loại vi khuẩn gram dương (+) và vi khuẩn gram âm (-) được đề xuất nãm 1889 bởi nhà vi khuẩn học Đan Mạch Christian Gram

Vi khuẩn gram âm và vi khuẩn gram dương có nhiều đặc điểm khác nhau, có thể nêu một số sai khác chủ yếu như sau:

- Tác dụng của tripxin, pepxin Có sức đề kháng khá lớn Có sức đề kháng khá nhỏ

- Tác dụng của dung dịch kiềm mạnh (NaOH 1%) Không bị hoà tan Bị hoà tan

- Quan hệ với thuốc nhuộm Triphenylmethane Mẩn cảm ít mẫn cảm

- Quan hệ với Lyzozim (Lyzozime) Mần cảm ở nhiều loại Chỉ mẫn cảm sau khi đã

xử lý màng tế bào

- Chiểu dày màng tế bào Khá dày: 20-80 nm Mỏng hơn: 10-15 nm

- Hiện tượng co nguyên sinh chất Xảy ra khó khăn Xảy ra dễ dàng

- TỈ lệ ARN/ADN trong tế bào Khoảng 8/3 Khoảng 1/1

- Các axit amin thơm và axit amin chứa s trong

màng tế bào

Thấp: 0-2% Cao: 10-20%

- Hàm lượng glucozamin trong màng tế bào Cao: 10-20% Thấp-ễ 0-5%

- Hàm lượng polysaccarit trong màng tế bào Khoảng 30-60% Khoảng 1-5%

- Số loại axit amin trong màng tế bào 4-5 loại 17-18 loại

- Tính thấm của thuốc nhuộm vào tế bào sống Khá cao Thấp

- Tính mẫn cảm đối với sức căng bề mặt Biểu hiện rõ Biểu hiện không rõ

Màng tế bào vi khuẩn có vai trò quyết định tính chất bắt màu gram, bởi vì nguyên sinh chất của mọi vi khuẩn đều bắt màu gram âm, mặc dầu ở các vi khuẩn có nguồn gốc

là vi khuẩn gram dương Nếu nguyên sinh chất còn lại một số mảnh glycopeptit thì độ dương tính của gram mạnh hay yếu liên quan đến số lượng còn lại ít hay nhiều của các mảnh này

Cơ chế nhuộm gram đã được nghiên cứu nhiều nhưng cho đến nay vẫn chưa được giải quyết một cách triệt để Cơ chế nhuộm gram còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố lý, hoá học của tế bào vi khuẩn

Có nhiều giả thiết về cơ chế nhuộm gram nhưng có 2 giả thiết được chú ý nhiều nhất

(1) Giả thiết hoá học:

Giả thiết này cho rằng ở vi khuẩn gram dương, trong tế bào có những chất đặc biệt

mà ở vi khuẩn gram âm không có hoặc có rất ít, đó là protein kiềm, muối, magie và axit

nucleic Khi nhỏ Crystal violet rồi xử lý bằng lugol, các chất trên thấm vào trong tế bào

và tạo với các chất đặc biệt có trong tế bào thành một phức hợp protein ribonucleat magie iod pararosanilin Chất này cố định thuốc nhuộm trong tế bào, thuốc nhuộm này bền vững và không bị hoà tan trong cồn hoặc axeton, vì thế khi tẩy màu, vi khuẩn gram dương vẫn giữ được màu tím của Crystal violet, cuối cùng khi nhỏ íucxin, do tế bào đã nhuộm màu tím nên không bắt màu hồng của íucxin nữa

(2) Giả thiết về cấu trúc màng:

Tính chất bắt màu gram là do tính thấm của màng tế bào quyết định, tính thấm này mạnh ở các vi khuẩn gram âm, nó cho phép cồn và axeton lôi kéo được thuốc đã nhuộm trong tế bào ra ngoài Giả thiết này có giá trị hơn, vì nó phù hợp với cấu trúc hoá học của màng tế bào vi khuẩn gram âm và gram dương

Tuy nhiên mức độ bền vững của thuốc nhuộm với nguyên sinh chất tế bào còn phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy, thành phần dinh dưỡng của mỏi trường và thời gian nuối cấy

V í dụ: Vi khuẩn Clostridium chauvoei bắt màu gram dương trong canh trùng non,

gram âm trong canh trùng già

b) M àng nguyên sinh chất (Cytoplasm ic membrane; Pvotoplasmic m em brane)

- Bên dưới lớp màng ngoài là lớp màng nguyên sinh chất (màng tế bào chất) Lớp

màng này bao bọc toàn bộ khối nguyên sinh chất và nhân Dưới kính hiển vi điện tử có thể quan sát thấy màng nguyên sinh chất có độ dày 5-10 nm và chiếm 10-15% khối lượng của tế bào vi khuẩn

* Cấu tạo của lớp màng nguyên sinh cliất:

Màng nguyên sinh chất cấu tạo bởi 3 lớp Ngoài cùng và trong cùng là 2 lớp phân tử protein, ở giữa là lớp photpholipit Lớp photpholipit lại gồm 2 lớp phân tử:

- Một lớp có gốc quay vào trong

- Một lớp có gốc quay ra ngoài

H ình 4 Cấu tạo của lớp màng nguyên sinh chất

Sự phân bố protein và photpholipit ở màng nguyên sinh chất khác nhau ở từng vùng,

có những vùng nhiều protit, ít photpholipit và ngược lại Sự phân bố đó tạo ra các lỗ hổng trên màng nguyên sinh chất, chứa một loại protein đặc biệt có tác dụng vận chuyển dinh dưỡng gọi là các permeaza (men vận chuyển) hay protein vận chuyển

- Photpholipit thường gặp ở màng nguyên sinh chất của vi khuẩn là: Cardiolipit; Photphattidil glyxerol; Phophattidiletanolamin; Axit photphattidic; đôi khi là Lexitin

- Phần protein: chứa đủ các loại axit amin thường gặp Protein của màng nguyên sinh chất tồn tại dưới 2 dạng: dạng protein và dạng enzym

Ngoài 2 thành phần chính là photpholipit và protein, trong màng nguyên sinh chất của vi khuẩn còn chứa một ít các thành phần khác là:

+ Hydratcacbon: 2-5%

+ Một số ít glycolipit

+ Một lượng nhỏ ARN (axit ribonucleic)

* N hiệm vụ của màng nguyên sinh chất:

Màng nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn đảm nhiệm các chức năng sau đây:

- Duy trì áp suất thẩm thấu của tế bào

- Đảm bảo việc chủ động tích luỹ các chất dinh dưỡng trong tế bào và thải các sản phẩm trao đổi chất ra ngoài tế bào

- Là nơi xảy ra quá trình sinh tổng hợp một số thành phần của tế bào, nhất là các thành phần của màng tế bào và giáp mô

- Là nơi chứa một số enzim, đặc biệt là các enzim chuyển hoá hô hấp, các xytocrom, các enzim của các chu trình tricacboxyl Mặt khác nó cũng là nơi chứa các cơ quan con của tế bào như ribỏxỏm, mêzôxỏm

- Nhiệm vụ trong phân chia tế bào: người ta thấy các mezôxôm và màng nguyên sinh chất chỉ đạo việc phân chia tế bào vi khuẩn Nó có một sự liên kết không đổi giữa nhân và màng nguyên sinh chất qua khâu trung gian là mezốxôm Trong quá trình phân chia tế bào các mezôxỏm lớn dần lên cùng với thể tích của nhân, nhiễm sắc thể tách đôi, các mezôxôm đồng thời cũng tách đôi, chúng xa dần nhau và kéo theo nhân tách xa nhau và giữa tế bào xuất hiện một vách ngăn, quá trình phân chia kết thúc

- Tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng do màng nguyên sinh chất có chứa men photphorin, men này có tính chất vận chuyển điện tử

2.1.4.2 Nguyên sinh chất (cytoplasm)

Nguyên sinh chất là phần chính của tế bào vi khuẩn Đây là một khối chất keo bán lỏng chứa 80-90% nước, phần còn lại chủ yếu là lipoprotein

- Hệ keo của nguyên sinh chát có tính chất dị thể, gồm nhiều hướng phân tán, các hạt keo có kích thước và bán chất rất khác nhau Trạng thái phân tán của keo luôn luôn biến đổi phụ thuộc vào điểu kiện môi trường và hoạt động sống của tế bào.

- Khi tế bào còn non, nguyên sinh chất có cấu tạo đồng nhất, bắt màu giống nhau khi nhuộm màu Khi già do xuất hiện không bào và các thể ẩn nhập mà nguyên sinh chất có dạng lổn nhổn, bắt màu không đều và có tính chiết quang khác nhau

- Trong nguyên sinh chất của các vi khuẩn trưởng thành người ta quan sát thấy nhiều

cơ quan con khác nhau như: mezỏxôm, không bào, hạt dự trữ, hạt sắc tô và các cấu trúc cua nhân

o) M ezôxôm (Mesosome)

- Lả một thể hình cầu, trông giống như cái bong bóng, nằm ở gần vách ngãn ngang

và chí xuất hiện khi tế bào phân chia

- Mezỏxôm có đường kính khoảng 2500A", gồm nhiều lớp màng bện chặt lại với nhau, chiều dày mỗi màng vào khoảng 72A°

- Mezôxỏm có vai trò quan trọng trong quá trình phân chia tế bào và hình thành vách ngăn ngang để tạo ra 2 tế bào mới Trong mezỏxôm có nhiều hệ thống men vận chuyển điện tử và liên quan mật thiết với nucleotit của tế bào

- Trong mỗi tế bào có từ 1-2 mezôxốm

b) Ribôxôm (Ribosom e)

- Gồm màng lưới nội chất và những hạt nhỏ có kích thước khoảng 250A" Tên gọi

riboxom có nghĩa là thể ribonucleic Vì trong riboxom có chứa một lượng lớn ARN

- Riboxom chứa khoảng 40-60% ARN, 35-60% protein

- Một ít lipit và một số men như ribonucleaza, lexinamino peptidaza p galactozidaza

- Một sô' ít chất khoáng, ribôxôm nằm chủ yếu trong nguvên sinh chất một phần nhỏ bám trên màng nguyên sinh chất

Mezỏxôm

- Riboxom tồn tại dưới dạng hạt gồm 2 tiểu thể (hạt dưới đơn vị):

+ Tiểu thể lớn: có hằng số sa lắng 50S (S là đơn vị Svedberg, 1S = 10'1'1 cm/s)

+ Tiểu thể nhỏ: hằng số sa lắng 30S Cả hai tiểu thể có hằng số sa lắng 70S Hai riboxom dính liền với nhau có hằng số sa lắng là 100 s

- Mỗi tế bào có khoảng 10.000 riboxom (trong tế bào E coli đang phát triển mạnh

có 15.000 riboxom)

- Riboxom là trung tâm tổng hợp protein của tế bào, nhưng không phải mọi riboxom đều tham gia vào quá trình này Số riboxom tham gia tổng hợp protein không quá 5-10%

tổng số riboxom có trong tế bào Những riboxom "hoạt động" này ở những dạng tập hợp

gồm vài riboxom gọi là polyriboxom hay polyxom

c) Các hạt khác

* Các hạt dự trữ liay th ể vùi

Trong nguyên sinh chất của vi khuẩn ngoài các cơ quan con ra còn thường gặp các loại hạt khác có hình dạng và kích thước không giống nhau Chúng không phải là cơ quan ổn định của vi khuẩn Nhiều hạt được nguyên sinh chất sử dụng như các chất dự trữ, chúng thường được hình thành khi tế bào tổng hợp thừa các chất loại đó và được sử dụng khi thiếu thức ăn Hạt dự trữ có một số loại sau:

- Hạt hydratcacbon: là các hạt tinh bột, glucozen hoặc các chất tương tự Khi thiếu thức ãn, vi khuẩn sẽ sử dụng các hạt này làm nguồn năng lượng và nguồn thức ăn cacbon

- Volutin (hạt dị nhiễm sắc): chúng có đặc tính bắt màu khác với tế bào chất (Ví dụ: nhuộm xanh methylen chúng bắt màu đỏ, tế bào chất bắt màu xanh) Nói chung vi khuẩn chỉ tích luỹ volutin trong các điều kiện dinh dưỡng bất thường (Ví dụ: khi không

có lưu huỳnh trong môi trường)

* Không bào:

- Là một tổ chức có hình cầu hoặc bầu dục bao bọc bởi một lớp màng không bào

(tonoplast) có cấu trúc hoá học là lipoprotein, trong không bào chứa đầy dịch muối khoáng và các chất hữu cơ

- Không bào có tác dụng trong việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào, là nơi chứa sản phẩm của quá trình trao đổi chất Có tác giả cho rằng không bào là cơ quan con cần thiết

và ổn định của tế bào, cũng có tác giả cho rằng không bào chỉ là một cấu trúc tạm thời sinh

ra dưới ảnh hưởng của các sản phẩm trao đổi chất và của điều kiện ngoại cảnh

2.1.4.3 Nhản

Nhân là một bộ phận của tế bào vi khuẩn, chứa rất nhiều AND (chiếm 1-2% khối lượng khô của tế bào), ADN là chất đặc trưng của nhân tế bào vi khuẩn, vì có nhiều axit này nên nhân có tính ưa kiềm đối với các thuốc nhuộm kiềm

a) Cấu trúc của nhân vi khuẩn

- Nhân tế bào vi khuẩn không phân hoá thành khối rõ rệt như nhân của tế bào nhiều vi

sinh vật khác như nấm men, nấm mốc, tảo Cấu trúc chứa ADN của vi khuẩn chưa phải

là nhân thực sự (nucleus) mà là thể nhân (nucleoid nuclear body), thể nhân được coi như nhiễm sắc thể cấu tạo bởi ADN xoắn kép rất dài, quan sát vi cấu trúc của thể nhân thấy:+ Thể nhân có hình cầu, kéo dài như hình que, hình quả tạ hay chữ V

+ Không có màng nhân, nhưng giới hạn giữa thể nhân và nguyên sinh chất rất rõ rệt Thể nhân tiếp xúc trực tiếp với tế bào chất

+ Có một cấu trúc sợi nhỏ có đường kính từ 3-8 nm, đó là nhiễm sắc thể độc nhất của tế bào, cấu tạo bởi một sợi ADN xoắn, nếu mớ vòng xoắn ra thì sợi dài khoảng

1 mm, đó chính là một sợi ADN có dạng vòng tròn và chỉ là một phân tử ADN đóng kín

b) Sự phân chia cửa nhân vi khuẩn

- Trong quá trình phân bào, nhân vi khuẩn phân chia đơn giản bằng cách cắt đôi,

không có sự gián phân bởi vì vi khuẩn chỉ có 1 nhiễm sắc thể duy nhất

- Sự cắt đôi của nhân liên quan tới sự tăng lên của màng nguyên sinh chất và mezôxôm Theo Jacob và Ryter nhiễm sắc thể phải nối với màng tế bào Ở điểm tiếp xúc

sự chỉnh lý giữa sự sao chép của ADN và sự phát triển của tế bào đã được thực hiện

- Sự phân chia của nhân thường trước sự phân chia của nguyên sinh chất do đó ở một giai đoạn nhất định của sự phát triển, một vi khuẩn có thể có 4 nhân, do vi khuẩn này đã

có 2 tế bào con và sắp sửa phân chia

1— ^( T ì

c) Chức năng của nhân vi khuẩn

- Điều khiển việc tổng hợp protit

- Di truyền mọi tính chất của tế bào cho thê hệ sau

2.1.4.4 G iáp mô (Capsule)

- Một số vi khuẩn ở bên ngoài màng tế bào còn được bao bọc một lớp vỏ nhầy hay dịch nhầy, ở điều kiện bình thường xung quanh tế bào có lớp chất nhầy bám vào và luôn toả ra trong môi trường trọng lượng phân tử cao Khi chất nhầy đó nhiều và đặc lại thì thành giáp mô, cũng do chất nhầy đó mà trong môi trường nước có những sợi, như vậy giáp mô do màng vi khuẩn sinh ra

Một số vi khuẩn tuy không có giáp mô nhưng tế bào vẫn được bao bọc bởi một lớp dịch nhầy, không có giới hạn nhất định và không có cấu trúc nhất định

a) Cấu tạo của giáp mô

Trong giáp mô: Nước chiếm: 98%, còn lại là polysaccarit - các chất đa đường gồm:

- Đồng đa đường: là hợp chất cao phân tử chứa cùng một gốc đường homopolysaccarit; loại homopolysaccarit được biết nhiều nhất là dextran

- Dị đa đường (Hetero polysaccarit): là tập hợp của nhiều gốc đường khác nhau

Vỏ nhầy của Streptococcus mutans chứa glycan (còn gọi là dextran), đây là loại homosaccarit, hoặc có thể là heterosaccarit như trong vỏ nhầy của Streptococcus pneumoniae typ VI chứa galactoza, glucoza, ramnoza

- Kích thước của giáp mô thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào loài vi khuẩn và điều kiện sống Giáp mô có kích thước lớn hơn 0,2 |A, có khi dày đến 10-20|_1, có trường hợp kích thước của giáp mô vượt quá đến 20 lần kích thước của tế bào

V í dụ: Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides (loài vi khuẩn thường gặp ở các nhà

máy đường),giáp mô có kích thước từ 10-20(J

- Không phải loại vi khuẩn nào cũng có giáp mô và sự xuất hiện giáp mô chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường sống Có vi khuẩn khi phát triển trên môi trườno chứa ít N 2 sẽ tạo thành vỏ nhầy dày hơn so với khi phát triển trên mồi trường nhiều N2 như vi khuẩn Azotobacter chroococum - cố định đạm)

- Có vi khuẩn chỉ hình thành giáp mô sau khi đã xâm nhập vào cơ thể người và động vật như: cầu khuẩn phổi chỉ tạo ra vỏ khi vi khuẩn ớ trong cơ thể người hoặc động vật sống, ra khỏi cơ thể hoặc được sống trong môi trường nhân tạo, vi khuẩn mất khả năng

sinh vỏ nhưng vẫn sống, vẫn sinh sản Trực khuẩn nhiệt thán Bacillus anthracis chỉ hình thành giáp mô khi đã xâm nhập vào cơ thể ký chủ.

b )T á c dụng của giáp mô vi khuẩn

- Giáp mỏ giúp cho vi khuẩn đề kháng mạnh hơn với những điều kiện bất lợi, ớ các

vi khuẩn gây bệnh giáp mỏ có vai trò làm tăng cường sức gây bệnh, giúp cho vi khuẩn chống lại hiện tượng thực bào của bạch cầu (vi khuẩn có giáp mô khó bị thực bào, khó bị bạch cầu bao trùm và tiêu diệt), đồng thời mang tính chất kháng nguyên, nó là yếu tố độc lực của vi khuẩn Khi vi khuẩn mất khả nãng hình thành vỏ nhầy nó sẽ nhanh chóng

bị bạch cầu tiêu diệt Mất vỏ được coi là hình thức biến dị và thấy vi khuẩn đó mất tính gây bệnh, v ỏ làm hạn chế tác động của một số yếu tố lý hoá tác hại tới vi khuẩn như thuốc kháng sinh

- Vỏ vi khuẩn còn mang tính kháng nguyên đặc hiệu Trong thực tế dựa vào kháng nguyên vỏ để phân loại vi khuẩn thành nhiều typ Ví dụ phân loại cầu khuẩn phổi thành

85 typ khác nhau về kháng nguyên vỏ

- Giáp mô còn là nơi tích luỹ các chất dinh dưỡng, khi chất dinh dưỡng trong môi trường cạn dần, vi khuẩn sẽ tiêu thụ đến các chất dinh dưỡng dự trữ chứa trong vỏ làm cho vỏ nhầy tiêu biến dần đi v ỏ nhầy còn là bộ phận tích luỹ một số chất cần thiết như

vi khuán sắt tích luỹ hydroxit sắt trong vỏ nhầy

- Vỏ nhẩy giúp cho vi khuẩn bám vào các giá thể trong nước như rễ cây, tảng đá, mặt răng v ỏ nhầy còn là dịch đệm giữa tẽ bào và môi trường, ngăn cản chất dinh dưỡng không bị thất thoát

Vỏ nhầy vi khuẩn ít bắt màu Để quan sát vỏ, phải nhuộm vỏ theo kỹ thuật đặc biệt hoặc làm cho vỏ phình to ra

Vi khuẩn có giáp mô khi sinh trưởng và phát triển trên môi trường đặc sẽ tạo ra những khuẩn lạc (conlonies) khò, nhám, xù xì gọi là khuẩn lạc dạng R (từ chữ tiếng Anh

"Rough" /à xù xì) Vi khuẩn không có giáp mỏ sẽ tạo thành khuẩn lạc trơn, ướt, bóng gọi

là khuẩn lạc dạng s ("Sm ooth!': trơn bóng) Vi khuẩn có lớp dịch nhầy rất nhầy sẽ tạo ra

những khuẩn lạc nhớt dạng M (Mucoid: nhầy nhớt) Trong điều kiện nào đó vi khuẩn có thể chuyển từ khả năng tạo khuẩn lạc dạng R sang khuẩn lạc dạng s và ngược lại

c) Sự gây hại của vỏ nhầy trong công nghiệp, trong sản xuất thực phẩm

- Tích luỹ chất nhầy ớ các thiết bị, dụng cụ lọc, ống dẫn

- Làm biến đổi chất lượng sản phẩm: sữa bị dính quánh do Alcaligenes viscolactic dịch đường bị biến thành lớp dịch nhầy do nhiễm Leuconostoc mesenteroides bánh mỳ nhiễm Bac subtilis bị keo dính

2.1.4.5 N ha bào - nội bào tử (S pore)

Một sô' vi khuẩn, thường là các vi khuẩn gram dương như giống trực khuẩn Bacillus

và Clostridium trong những giai đoạn phát triển nhất định có thể hình thành trong tế bào nhũng thể hình tròn hay bầu dục gọi là bào tử hay nha bào (Spore)

Nha bào là một hình thức tiềm sinh của vi khuẩn, nó giúp cho vi khuẩn vượt qua được những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh, nha bào thường được sinh ra trong những điều kiện khó khăn như: môi trường nghèo nàn, chất dinh dưỡng thiếu, nhiệt độ, độ pH không thích hợp, môi trường tích luỹ nhiều sản phẩm bất lợi

a) Sự hìnli thành nha bào

Trong điều kiện phát dục không bình thường một số loại vi khuẩn hình thành nha bào qua 3 giai đoạn:

l ỗ T ế bào dinh dưỡng dần dần mất nước, nguyên sinh chất được kết lại tại một điểm nào đó trong tế bào vi khuẩn gọi là vùng bào sinh

2 Nguyên sinh chất dần dần mất nước, hình thành kết cấu đồng nhất và trong suốt (tiền nha bào)

3 Hình thành lớp màng bao bọc gồm 3 lớp: lớp màng ngoài, lóp vỏ bào tử, lớp màng trong

Thời gian hình thành nha bào trung bình 48 giờ và tồn tại lâu dài

V í dụ: nha bào nhiệt thán tồn tại trong đất 18 năm; màng tế bào vi khuẩn bọc ngoài

nha bào trong vài giờ hay trong vài ngày tuỳ theo điều kiện sẽ tan rã, nha bào từ đó không có gì bao bọc và sống tiềm tàng hàng năm

b ) Cấu trúc của nha bào

Quan sát dưới kính hiển vi điện tử thấy:

- Nha bào được cấu trúc bởi nhiềụ lớp màng khác nhau bao bọc, nhũng lớp màng này kết thành những lớp đồng tâm và rất riêng lẻ

- Tiếp xúc với nguyên sinh chất của nha bào là một lớp mỏng gọi là màng nha bào, tương ứng với màng nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn ở thể sinh trưởng

- Sau đó là vách nha bào được bao bọc bởi một lớp dày gọi là vỏ v ỏ này không bắt màu thuốc nhuộm

- Xung quanh vỏ có hai lớp bao: bao trong và bao ngoài, đó là những lóp đề kháng mạnh, hai lớp này quyết định tính không thấm các nhân tố hoá học và quyết định tính đề

H ìn h 6 Vị trí và cấu trúc của nha bào vi khuẩn

Các loại nha bào của vi khuẩn Cấu trúc của nha bào vi khuẩn

1 Nha bào ở giữa 1 Bao ngoài 4 Màng nha bào 7 Nguyên sinh chất

2 Nha bào ở gần cuối 2 Bao trong 5 Vách nha bào

c) Cấu tạo hoá học cửa nha bào

- Các lớp bao và màng của nha bào:

+ Cấu tạo cơ bản là protein chứa nhiều glyxin, tiroxin, đặc biệt là xystin

+ Keratin: có nhiều cầu disufua, những cầu này quyết định tính chất của nha bào như sự đề kháng đối với các nhân tố lý hoá học

- Nguyên sinh chất nha bào: chứa ít nhất một nhiễm sắc thể, một số riboxom, nhiều enzym chuyển hoá ở trạng thái không hoạt động, khi vi khuẩn nảy mầm thì những enzym này mới hoạt động

- Nha bào còn chứa một lượng lớn Ca, Mg và axit dipicolinic (5-12% khối lượng khô nha bào, axit này không bao giờ có trong tế bào dinh dưỡng, nó được hình thành trong quá trình nha bào hoá và mất đi khi nảy mầm)

- Lượng nước trong nha bào rất thấp, tồn tại dưới dạng nước liên kết

d) Sức đ ể kháng của nha bào

* Với nhiệt độ:

+ ở một số vi khuẩn ưa nhiệt thì đun sôi 5 ngày mới diệt được nha bào, ợ nhiệt độ 18CTC nha bào của Clostridium botulinum chịu được 10 phút

+ Trong điều kiện nhiệt độ thấp và sự khô cạn, nha bào có thể sống được thời gian dài

V í dụ: Nha bào nhiệt thán sống 18 năm hoặc lâu hơn nữa ở trạng thái tiềm sinh.

* Với hoá chất, các loại bức xạ: cùng nồng độ, thời gian có thể dễ dàng giết tế bào

dinh dưỡng của vi khuẩn nhưng không giết được nha bào

V í dụ: dung dịch fenol 5%: T ế bào dinh dưỡng của vi khuẩn chết rất nhanh, nhưng

nha bào sống tới 25 ngày

HgCl2 1%: Nha bào sống được trên 2 giờ, còn tế bào dinh dưỡng của vi khuẩn thì chết ngay

Một vài dẫn liệu về sự sống của nha bào như sau:

Nhà sinh vật học Liên x ỏ Omelianki (1911) tìm thấy nha bào của vi khuẩn trên xác một con voi ma mút vùi sâu trong băng tuyết cách đây hàng nghìn nãm

- Mây-e (nhà khoa học Mỹ) gần đây đã tìm thấy nha bào vi khuẩn dưới đáy một lớp băng dày 30 m đã có tối thiểu là 3000 năm trước

- 1972 nhà địa hoá học Liên Xô Tsudinop tìm thấy nha bào của một loại vi khuẩn trên một lớp quặng kali sống tiềm tàng cách đây trên 250 triệu năm

Khi đưa các nha bào này vào môi trường dinh dưỡng và điều kiện thích hợp, thì chúng nảy mầm và phát triển nhanh

* Thời gian tồn tại của nha bào rất lâu, thực tê'coi là vĩnh cỉtti

Sở dĩ nha bào có sự đề kháng cao và sống lâu do các nguyên nhân:

- Nước trong nha bào phần lớn ở trạng thái liên kết, do đó không có khả năng làm biến tính protein khi tăng nhiệt độ

- Trong nha bào có một lượng lớn ion Ca++ và axit dipicolinic Protein trong nha bào kết hợp với dipicolinat canxi thành một phức chất có tính ổn định cao với nhiệt độ

- Các enzym và hoạt chất sinh học khác trong nha bào đều tồn tại dưới dạng không hoạt động làm hạn chế sự trao đổi chất của nha bào với môi trường

- Sự có mặt của các axit amin có chứa lưu huỳnh, đặc biệt là xystin giúp nha bào đề kháng với tia cực tím

- Với cấu trúc có nhiều màng bao bọc và tính ít thẩm thấu của các lớp màng, làm cho các chất hoá học và các chất sát trùng khó có thể tác động với nha bào

Nha bào cũng có thể bị phá huỷ bởi một vài chất hoá học Trong thực tế, các dụng

cụ phẫu thuật, dụng cụ nội soi, kim, bơm tiêm, thuốc, dịch truyền phải đảm bảo không còn vi khuẩn sống và bào tử Để loại bỏ bào tử thường tiến hành theo các cách: sấy hấp bằng hơi nước nóng 120°c trong 30 phút, sấy khô bằng không khí nóng 170°c trong 60 phút hoặc bằng phương pháp Tyndall

e) S ự nảy mầm của nha bào

Khi gập điều kiện thuận lợi như nhiệt độ, ẩm độ, pH, dinh dưỡng, nha bào sẽ nảy mầm và phát triển thành vi khuẩn thể dinh dưỡng mới

- Nha bào hút nước, trương lén, dài ra, mất tính trong suốt và khó bắt màu, màng nứt

ra hoặc bị phân huỷ dưới tác dụng của các enzym chứa trong nha bào, vi khuẩn non làm nứt bọc thoát ra ở một đầu hoặc ở giữa nhân nha bào v ỏ nha bào phân đôi, teo dần đi, màng bọc tan đi rồi thành vi khuẩn mới, sau đó vi khuẩn phân chia bằng cách phân đôi như thường lệ

- Thời gian chuyển từ nha bào sang thể dinh dưỡng từ 10 phút đến vài giờ

Sự nảy mầm của nha bào là hình thức đổi mới và nâng cao sự sống của tế bào vi khuẩn

f ) Vị trí của nlia bào

- Nha bào thường gặp ở các giống vi khuẩn gram dương thuộc giống Bacillus và

2.1.4.6 Tiên mao và khả năng di động của vi khuẩn

Một số loại vi khuẩn có khả năng di động một cách chủ động là nhờ những cơ quan đặc biệt gọi là tiên mao (ílagellar) như: Vi khuẩn Salmonella suipestiíer, Bacillus subtilis Flagellar có nguồn gốc từ tiếng la tinh: ilagellum, nghĩa là cái roi hay còn gọi

là lông (tricha, trichos) Lông vi khuẩn mảnh, có kích thước dài 6-9 ịx (có khi dài đến 80-

90 1^), rộng: 0,01-0,05 |i

a ) Câu tạo của lông

- Lông của vi khuẩn là những sợi nguyên sinh chất rất mảnh xoắn lại với nhau Lông xuất phát từ lớp ngoại nguyên sinh chất (excytoplasm) rồi xuyên qua màng nguyên sinh chất và màng tế bào ra ngoài ở gốc lông có một hạt nhỏ gọi là hạt gốc Hạt gốc có đường kính là 40A°, nó nằm ở mặt trong màng nguyên sinh chất

- Lông cố định vào tế bào vi khuẩn nhờ 1 cái móc (crochel) có đường kính lớn hơn đường kính của sợi lông môt ít và có cấu tạo là protein Trên móc này mang 4 vòng nhẫn

khác nhau (nhẫn L, p, s, M) xuyên qua 4 vòng nhẫn là thanh lõi, đoạn dài mang 4 vòng nhẫn này gọi là thể gốc, thể gốc của các vi khuẩn gr+ chỉ có một đôi vòng nhẫn.

H ìn h 7 Sơ đổ cấu tạo của móc tiên mao ở vi khuẩn

b ) Thành phần liná học của lông vi khuẩn

- Lông vi khuẩn cấu tạo chủ yếu là protein (gọi là ílagellin) có khối lượng phân tử 30.000-40.000 Flagellin của lông là cơ sở của kháng nguyên H (H-antigene) ờ vi khuẩn Khi trong huyết thanh của động vật có kháng thể H tương ứng sẽ xảy ra sự kết dính các lông của vi khuẩn lại với nhau tạo nên phản ứng ngưng kết)

- Thành phần hoá học của lông: protein: 98%; hydrat C: 0,2%:; Lipit: 0,1%

c) Vị trí và sô' lượng lông

Vị trí sắp xếp và số lượng lỏng trên thân vi khuẩn thay đổi tuỳ từng loại vi khuẩn.+ Có nhiều loại vi khuẩn không có lông (atricha)

+ Có loại chỉ có một lông ở một đầu: đơn mao (monotricha)

+ Có loại mỗi đầu có một lỏng: song mao hay lưỡng mao (amphotricha)

+ Có loại ở mỗi đầu hoặc ở hai đầu có một chùm mao (lophotricha) hoặc lưỡng chùm mao (dilophotricha)

+ Lông mọc khắp cơ thể: chu mao (peritricha)

Đơn mao Chùm mao Chu mao

Vibrio Pseudomonas Chromatium (/[

2) Thiospirillium Spirillum 3)

H ình 8 Vị trí sắp xếp của tiên mao và kiểu di động của vi khuẩn

d )T á c dụng của tiên mao

- Vị trí phân bố của lỏng trên thân vi khuẩn quyết định đặc tính của vi khuẩn Tốc

độ di động của những vi khuẩn có lông mọc ở một đầu có khả năng di động nhanh,

mạnh và theo một đường rõ rệt (60 |i/s - 200 |j./s) V í dụ: Vibrio.

- Vi khuẩn có chùm mao di động chậm hơn và không theo một quy định nhất định nào, di động lung tung tứ phía

- Sự có mặt và vị trí sắp xếp của lông trên tế bào vi khuẩn là một tiêu chuẩn quan trọng trong chẩn đoán, phân biệt, định tên của một số loại vi khuẩn

- Thành phần Flagellin của lông là kháng nguyên H ở vi khuẩn Trong huyết thanh động vật tồn tại kháng thể H tương ứng sẽ xảy ra hiện tượng kết dính các lông vi khuẩn lại với nhau tạo nên phản ứng ngưng kết

Để phân biệt vi khuẩn có lông, có thể thực hiện một trong các cách sau:

+ Cấy vi khuẩn vào ống môi trường thạch mềm, rồi quan sát hiện tượng vi khuẩn mọc lan rộng ra xa đường cấy

+ Quan sát vi khuẩn di động bằng kính hiển vi tụ quang nền tối (nền đen)

+ Nhuộm lông theo kỹ thuật đặc biệt rồi quan sát ở kính hiển vi thường

2.1.4.7 Các Pili của vi khuẩn

Ngoài lông ra ở nhiều vi khuẩn còn có một bộ phận phụ khác hình sợi rất ngắn và rất mảnh gọi là tiêm mao (Pili, íimbriae)