Bài giảng học phần Vi sinh vật học đại cương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

52
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vi sinh vật học đại cương gồm có những nội dung chính sau: Đại cương về vi sinh vật; Đối tượng và nhiệm vụ của vi sinh vật học; hình thái câu tạo của vi sinh vật; sinh lý học vi sinh vật; di truyển học vi khuẩn; virus; ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đối với vi sinh vật; sự phân bố của vi sinh vật trong tự nhiên. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng học phần Vi sinh vật học đại cương

VI SINH VẬT HỌC ĐẠI CƯƠNG CHƯƠNG 1: (01 tiết) MỞ ĐẦU I. Đại cương về vi sinh vật 1.1. Vi sinh vật (Micro oganism): Là tên chung dung đề chỉ tất cả các loại sinh vật nhỏ bé, muốn nhìn thấy chúng phải sử dụng kính hiển vi 1.2. Các nhóm vi sinh vật chủ yếu: - Vi khuẩn : Bacteria - Tảo: Algae - Nấm men: Levuve - Động vật nguyên sinh: Protozoa - Nấm mốc: Molds - Virut: virus 1.3. Phân loại vi sinh vật học: Theo các nhóm vi sinh vật: Vi khuẩn học: Bacteriology; virus học: Virology... + Theo phương hướng ứng dụng: Y sinh vật học, Thú y vi sinh vật học, Vi sinh vật nước/ nông nghiệp/ không khí... + Trong nông nghiệp có thể phân ra: Vi sinh vật học đất/ lâm nghiệp/ thú y... 2. Đối tượng và nhiệm vụ của vi sinh vật học 2.1. Đối tượng - Nghiên cứu các đặc điểm cơ bản về hình thái, cấu tạo, sinh lý, sinh học, di truyền…của các nhóm vi sinh vật thường gặp trong tự nhiên - Nghiên cứu vai trò nhiều mặt của các vi sinh vật này, khai thác mặt lọi, hạn chế do vi sinh vật gây ra - Trên cơ sở nghiên cứu các đặc điểm sinh vât, hoá học của các nhóm vi sinh vạ, tìm giải pháp để nuôi cấy thích hợp nâng cao hiệu quả và ứng dụng của vi sinh vât trong cuộc sống. 1
2.2. Nhiệm vụ cơ bản của nghiên cứu vi sinh vật học - Nghiên cứu về vi sinh vật để tìm ra phương pháp phòng, trị, chẩn đoán... - Nghiên cứu về vi sinh vật tăng cường mặt tích cực áp dụng rộng rãi trong cuộc sông trên rất nhiều lĩnh vực... CHƯƠNG 2 (05 tiết) HÌNH THÁI CÂU TẠO CỦA VI SINH VẬT 1. Hình thái- kích thước và cấu tạo của vi sinh vật 1.1. Vi khuẩn ( Bacteria) - Là những sinh vật mà cơ thể chi gồm một tế bào, có hình thái và dặc tính sinh vật riêng, có thể nuôi cấy trong các môi trường nhân tạo và quan sát được trên kính hiển vi bình thường - Một số có khả năng gây bệnh rộng rãi cho sinh vật nói chung - Đa số sống họại sinh trong tự nhiên, một số loài có khả nàng tiết ra chất kháng sinh như Bacillus subtilis tiết subtilin, hoặc Bacillus brevis tiết Tirotoxin... - Vi khuẩn có hình thái nhất định do màng vi khuẩn quyết định, một số không có màng nên không có hình thái nhất định 1.1.1. Phương pháp nghiên cứu hình thái- cấu tạo vi sinh vật a) Phương pháp soi tươi Làm giọt ép từ bệnh phẩm hay canh khuẩn .. .quan sát được hình thái, sự di động b) Phương pháp nhuộm - Là phương pháp rất cơ bản trong nghiên cứu vi sinh vật: Nhuộm đơn, kép, gram và các phương pháp đặc biệt khác...quan sát được hình thái và tính bắt màu, nhân giáp mô, hạt nhiễm sắc, lông vsv... * Nhuộm đơn: Thường dùng đỏ fucsin kiềm, xanh methylen -Nhỏ thuốc nhuộm lên tiêu bản để yên 1-2 hoặc tới 10 phút (tuỳ thuốc nhuộm) -Rửa nước, để khô hoặc thấm hoặc sấy khô tiêu bản * Nhuộm kép + Nhuộm gram - Nhỏ 1-2 giọt dung dịch tím gentian lên tiêu bản, để yên 1-2 phút 2
- Rửa nước nhanh, vẩy nước đi - Nhỏ dung dịch Lugol, để yên 1 phút ( Tiêu bản bắt màu nâu đen) - Rửa nước nhanh, vẩy nước đi - Nhỏ cồn Axeton thật nhanh - Rửa nước nhanh, vẩy nước đi - Nhỏ 1 giọt íucsin kiềm hay Safranin để yên 1 phút - Rửa nước - Làm khô tiêu bản bằng giấy thím hoặc hơ nóng tiêu bản ròi đem soi kính * Kết quả: Vk gram dương bắt màu tím Vk gram âm bắt màu đỏ + Nhuộm Giemsa - Làm tiêu bản máu, sau đó cố định bằng cổn nguyên chất trong 10 phút sau - rửa bằng nước cất trung tính - Nhỏ dung dịch giemsa( 1/20 hay l/10...,uỳ theo công thức đã xác định) cho ngập chỗ phết kính để 20-30 phút - Rửa nước nhanh - Sấy khô xem kính * Kết quả: Hồng cầu và hạt nhỏ BCĐN toan tính màu hồng NSC của BC và nhiễm sắc động vật màu xanh Nhân BC và hạt nhỏ của BCĐN trung tính màu tím. Vk màu tím. Ngoài ra nhuộm kép còn các phưcmg pháp như Vrait (Wright), Zinnenxon, Hiss.. c) Phương pháp quan sát dưới kính hiển vi điện tử Với phưong pháp nhuộm âm bản và nhuộm trên những lát cắt cực mỏng của vi khuẩn sau đó quan sát dưới kính hiển vi điện tử để nghiên cứu cấu tạo tùng bộ phận của vk. 1.1.2. Các dạng hình thái và kích tliước của vi khuẩn - Cầu khuẩn (Coccus) 3
- Trực khuẩn (Bacillus, Bacterium) - Cầu trực khuẩn (Cocco- bacillus) - Xoắn khuẩn (Spirillum) - Phẩy khuẩn (Vibrio) Kích thước vk thay đổi tuỳ loài, tính bằng Micromet 1.2.1.1. Cầu khuẩn (Coccus) - Thường là hình cầu hoặc bầu dục, có loại dẹp, dài hay nhọn đầu (phế cầu) - Kích thước 0,3- 3 µ, trong mủ có đường kính khoảng 0,8- 2 µ - Dựa vào sự sắp xếp chia ra: Tứ cầu, song cầu, liên cầu, tụ cầu, bát cầu ... a) Đơn cầu: Thường đứng riêng lẻ từng tế bào, đa số sống hoại sinh trong đất, nước và không khí như: Micrococcus agilis; Micrococcus roseus... b) Song cầu khuẩn (Diplococcus): Do 2 cầu khuẩn tập hợp lại, một số loài gây bệnh thường gặp như: Màng não cầu (Meningococcus), Lậu cầu khuẩn (Gonococcus)... c) Tứ cầu khuẩn (Tetracoccus) Gồm 4 cầu khuẩn hợp lại, do kết quả phân chia của 2 mặt, sống hoại sinh, loài gây bệnh cho đv như: Tetracoccus homani d) Bát cầu khuẩn(Sarcina) Gồm những tụ cầu tụ lại với nhau thành đám thành 8 hoặc 16 do sự phân chia 3 mặt của tế bào, tồn tại nhiều trong tự nhiên như: Sarcina lutena, Sarcina aurantiaca... e) Liên cầu khuẩn (Streptococcus) - Cầu khuẩn tụ lại thành chuỗi như dây xích do sự phân chia liên tục một mặt của tế bào. - Liên cầu sinh mủ Streptococcus pyogenes; Liên song cầu khuẩn Streptodiplococcus... g) Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) - Tập trung thành chùm, không định hình, do sự phân chia nhiều mặt của tế bào 4
- Đa số sống hoại sinh, một số gây bệnh như: Staphylococcus pyogenes 1.1.2.2. Trực khuẩn ( Bacillus, Bacterium) - Gồm những vi khuẩn hình que, gậy, dài, mỏng khác nhau - Kích thước 0,5-1 µ x 1-4 µ, gồm nhiều loại: - Hai đầu tròn: E.coli; Sal... - Hai đầu vuông : Bacillus anthracis - Hai đầu phình to như quả chùy: Corynebactrium diphteriae - Hai đầu nhọn và phình ở giữa : Bacillus fusiformis 1.1.2.3. Cầu trực khuẩn (Coco- bacillus) - Là vk trung gian giữa cầu khuẩn và trực khuẩn, hình trứng, kt 0,25- 0,3µx0,4-1,5 µ. Vd: Pasteurella.... 1.1.2.4. Xoắn khuẩn (Spỉrillum ) - Có hình xoắn như lò xo, nhiều dạng dày, thưa... kt 0,5-3µx5 - 40µ - Gram (+), di động nhờ tiên mao ở đỉnh VD: Leptospira icterohaemorrhagiae ; Leptospira canicola ; L.ponoma 1.1.2.5. Phẩy khuẩn (Vibrỉo) - Là những vk có hình que uốn cong như dấu phẩy, lưỡi liềm - Sống hoại sinh, một số gây bệnh –phẩy khuẩn tả: Vibrio cholerace, kt 0,4-5µ. 1.2.. Cấu tạo tế bào vi khuẩn * Màng tê bào (Membrane) Màng gồm 2 lớp: Lớp màng ngoài và lớp màng NSC a) Màng ngoài + Là lớp vỏ tế bào , dai chắc, kích thước thay đổi tuỳ loài - Vi khuẩn gr (+), kích thước 20-80 nm - Vi khuẩn gr (-), kích thước 10-15 nm + Khối lượng màng chiếm 10- 20% khối lượng khô của tb * Nhiệm vụ của màng ngoài - Là khung tạo hình thái, có cấu trúc cứng chịu được áp suất nội tế bào, giúp vi khuẩn chịu được tác nhân lý, hoá, cơ học... - Là yếu tố kháng nguyên thân (O) 5
- Đối vi khuẩn gây bệnh màng tế bào có vai trò quan trọng là yếu tố độc lực... * Vai trò của màng vi khuẩn trong nhuộm gram - Do vi khuẩn gr (-) và gr (+) có nhiều đặc điểm khác nhau nên có tính quan trong trong nhuộm màu. - Môt số sự sai khác như: Khác nhau về điểm đẳng điện, chiều dày màng tế bào, hiện tượng co NSC, hàm lượng các amin và a.amin, tính kháng axit.... b) Màng nguyên sinh chất(Cytoplasmic membrane; Protoplasmic membrane) - Nằm dưới màng ngoài, bọc khối NSC và nhân, độ dày 5-10 nm, chiếm 10-15 % kl tế bào vi khuẩn và gồm 3 lớp: Ngoài cùng và trong cùng là 2 lớp protein, giữa là lớp phospholipit... - Nhiệm vụ màng nguyên sinh chất + Duy trì áp suất thẩm thấu của tế bào + Tích luỹ chất dinh dưỡng trong tế bào và thải sp TĐC ra ngoài tế bào + Là nơi xảy ra quá trình sinh tổng hợp một số tp của tế bào( màng tế bào và giáp mô) + Chứa enzim + Nhiệm vụ trong phân chia tế bào + Tham gia TĐC và năng lượng... c) Nguyên sinh chất (Cytoplasm) - Là tp chính của tế bào vi khuẩn, là khối keo bán lỏng chứa 80-90 % nước còn lại là Lipoprotein - Hệ keo có tính dị thể, luôn biến đổi phụ thuộc vào môi trường và hoạt động của tế bào - Khi tế bào non NSC cấu tạo đồng nhất, bắt màu giống nhau khi nhuộm/ khi già khác nhau do xuất hiện mesosome, không bào, hạt dự trữ, hạt sắc tố... d) Nhân (Nucleus) - Là bộ phận chính cùa tế bào vi khuẩn chứa nhiều AND chiếm 1-2% kl khô cùa tế bào vi khuẩn nên có tính ưa kiềm đối với các thuốc nhuộm kiềm - Không phân hoá thành khối rõ rệt như nấm, tảo…Cấu trúc chứa ADN của vi khuẩn là thể nhân. - Trong quá trình phân bào nhân phân chia - Chức năng của nhân: Điều khiển tổng hợp protit và di truyền 6
e) Giáp mô (Capsule) - Một số vi khuẩn tạo giáp mô do màng vi khuẩn sinh ra - Cấu tạo giáp mô gồm nước và nhiều gốc đường - Kích thước giáp mô tuỳ thuộc loài vi khuẩn và điểu kiện sống, thường vài µ - Vai trò giáp mô giúp đề kháng, tích luỹ dinh dưỡng, vi khuẩn sinh giáp mô trong môi trường nuôi cấy tạo nên các khuẩn lạc khác nhau :R, M, S f) Nha bào (Spore) Một số vi khuẩn có khả năng hình thành nha bào, là hình thức tiềm sinh cùa vi khuẩn và giúp vi khuẩn chống lại các điều kiện bất lợi của ngoại cảnh tác động * Sự hình thành nha bào trải qua 3 giai đoạn - Tế bào dinh dưỡng dán mất nước, NCS được kết lại trong tế bào vi khuẩn gọi là vùng bào sinh - NSC dần mất nước, hình thành kết cấu đồng nhất và trong suốt (tiền nha bào) - Hình thành lớp màng bao bọc gổm 3 lớp: lớp màng ngoài; lớp vỏ bào tử; lớp màng trong - Thời gian hình thành nb trung bình 18 h, NB tồn tại lâu dài * Cấu trúc nha bào: được hình thành bởi nhiều lớp, nước trong NB ở dạng liên kết * Sức đề kháng của nha bào: + Với nhiệt độ: Một số đun sôi sau 5 ngày mới tiêu diệt được - Ở 180°c Nb vi khuẩn Cl.botulinum chịu được trong 10 phút - Ở đk nhiệt độ thấp và khô Nb tồn tại lâu - Với hoá chất và các loại bức xạ phải với nồng độ cao, cường độ mạnh. * Lý do sự đề kháng cao của NB + Nước trong NB ở dạng liên kết, không gây biến tính protit khi nhiệt độ cao + Trong NB có một lượng lớn Ca++ và a.dipicolinic, khi protein trong NB kết hợp với dipicolinat canxi thành chất có tính ổn định cao với nhiệt độ + Các enzim va hoạt chất sinh hoc khác nhau trong NB tồn tai dưới dạng không hoạt động hạn chế sự TĐC với NB với môi trường + Các a.amin có chứa S và đặc biệt là Xystin giúp NB đề kháng cao với tia cực tím 7
+ Với cấu trúc nhiều màng bao bọc và tính ít thẩm thấu của các lớp màng làm cho chất hoá học và thuốc sát trùng khó tác động tới NB... * Sự nảy mầm của nha bào - Khi gặp điều kiện thuận lợi về ngoại cảnh NB nảy mầm - NB hút nước trương to và dài ra.. .vỏ NB phân đôi, teo dần đi, màng bọc tan đi vi khuẩn xuất hiện và nhân đôi như thường lệ - Thời gian từ 10 phút đến vài giờ, đây là sư đổi mới và nâng cao sư sống của vi khuẩn * Vị trí NB: có thể nằm ở giữa thân vi khuẩn hoặc đầu... h) Tiên mao và khả năng di động của vi khuẩn Là những vi khuẩn có lông (tiên mao- ílagellar) mảnh nhỏ, chỉ một vài µ giúp vi khuẩn di động * Cấu tạo lông vi khuẩn - Là những sợi NSC rất mảnh xoắn lại với nhau, lông cố định với vi khuẩn bằng một sợi móc - Thành phần của lông vi khuẩn chủ yếu là protein chiếm trên 98% ; hydrat c : 2% ; Lipit khoảng 0,1%, kl phân tử 30-40.000 - Vị trí lông vi khuẩn tuỳ loài: một lông ở đầu hoặc 2 lông 2 đầu hoặc mọc toàn thân. - Vị trí số lượng lông vi khuẩn liên quan rõ tới đặc tính, chẩn đoán, di động của vi khuẩn i) Các pili của vi khuẩn Ngoài lông một số còn bộ phận phụ khác gọi là tiêm mao(pili, íimbriae) đk 20-80 nm, dài 0,3-0,4 µ, Vi khuẩn gr (-) rõ, có từ 250- 400 lông/1 vi khuẩn và gồm 2 loại + Pili chung và pili giới tính (có từ 1-4 pili giới tính, chỉ có ở vi khuẩn gr(+) 2. Hình thái, cấu tạo của xạ khuẩn 2.1. Đặc điểm của xạ khuẩn (Actinomycestes) - Là nhóm vsv đơn bào, phân bố rộng trong tự nhiên - Là sinh vật quá độ giữa vi khuẩn và nấm 8
2.2. Vai trò của xạ khuẩn trong tự nhiên - Tác dụng trong sự hình thành đất, phân giải, chuyển hoá các chất tạo độ phì của đất - Nhiều giống Actinomycestes tạo ra kháng sinh, các VTM nhóm B và một số a. hữu cơ - Một số sinh ra men: proteaza, amylaza, kitilaza...và một số chất kích thích sinh trưởng ở thực vật - Một số sinh chất kìm hãm sinh trưởng ở thực vật, một số gây bệnh cho đv 2.3. Khuẩn ty xạ khuẩn - Có hệ khuẩn ty phát triển tốt, không có vách ngăn và phân nhánh, hình que hay hình cầu - Thành phần hoá học của màng khuẩn ty khí sinh chứa nhiều lipit, a.nucleic, men... - Các loại xạ khuẩn có khả năng phân nhánh - Cấu tạo tế bào xạ khuẩn giống vi khuẩn gồm: + Màng tế bào ( màng ngoài- màng NSC) + NSC và nhân của xạ khuẩn: tương tự vi khuẩn - Bào tử của xạ khuẩn hình thành trên các nhánh phân hoá của của khuẩn ty khí sinh - Bào tử hình thành theo 2 cách: Liên kết đoạn và sự cắt khúc 3. Nấm men (Yeast- Levuve) 3.1. Hình thái- kích thước - Có cấu tạo đơn bào, hình thái tuỳ thuộc loài, đk nuôi cấy, tuổi.. .hình trứng,tròn , bầu dục, ống.. .một số hình đặc biệt khác 9
- Kích thước trung bình 3-5 x 5-10µ 3.2. Cấu tạo nấm men - Gần giống tế bào vi khuẩn gồm: + Màng màng ngoài- màng NSC; + NSC có ty thể, riboxom, không bào và hạt dự trữ... + Nhân: đã có sự phân hoá, thuộc nhân thật, có kết cấu hoàn chỉnh, phân chia gián phân, nảy chồi 3.3. Phương thức sinh sản - Sinh sản vô tính có 2 cách nảy chồi và phân cắt - Sinh sản hữu tính bằng sự tiếp hợp của các tế bào nấm men 3.4. Vai trò của nấm men - Phân bố rộng - Được sử dụng rộng rãi trong nông- công nghiệp - Nhiều loại gây hại cho người và gia súc, phá hoại nông sản.... 4. Nấm mốc(Molds) 4.1. Hình thái và kích thước - Có hình sợi phân nhánh, cấu tạo gồm khuẩn ty và bào tử - Khuẩn ty (Hypha): lớn gấp 10 lần vi khuẩn, chiều ngang khoảng 3-10µ. - Khuẩn ty có nhiều hình dạng khác nhau: lò so, xoắn ốc, lá dừa... - Bào tử: khi nấm mốc trưởng thành xuất hiện khuẩn ty khí sinh và bào tử xuất hiện từ đó - Bào tử hình thái khác nhau (bút lông hay bàn tay...), tuỳ thuộc loài nấm 4.2. Sinh sản của nấm mốc - Sinh sản dinh dưỡng - Sinh sản vô tính - Sinh sản hữu tính 4.3. Vai trò của nấm mốc - Phân bố rộng rãi trong tự nhiên - Phân giải mạnh các hợp chất hữu cơ phức tạp 10
- Sản xuất các chế phẩm, men,kháng sinh...ứng rộng rộng rãi. Rất nhiều loại phá hoại nông sản phẩm, gây bệnh cho giới sinh vật và con người CHƯƠNG 3 (05 tiết) SINH LÝ HỌC VI SINH VẬT 1. Thành phần và dinh dưỡng vsv 1.1. Thành phần hoá học của tế bào vsv a) Nước: là tp chủ yếu, chiếm 70-80%, tham gia vào quá trình sống của tế bào, tồn tại ở 2 dạng: nước liên kết và nước tự do - Nước tự do: không tham gia vào các hợp chất của tế bào (khi sấy dễ bay hơi) - Nước liên kết: tham gia vào các hợp chất hữu cơ của tế bào (khó tách ra) b) Các chất khoáng: trong tế bào vsv chứa nhiểu ng/tố vi, đa lượng c) Các chất hữu cơ: - Protein: là thành phần chủ yếu của NSC, chiếm 50-80% chất khô của tế bào - A. nucleic: ARN ở trong tế bào chất, chiếm 3-13%; ADN ở trong nhân, chiếm 2- 5 % trọng lượng khô - Lipit: Cấu tạo bởi CHO là chính, tập trung ở lớp NSC và màng tế bào, tác dụng làm màng tế bào ít bị thẩm thấu và làm tăng sức chống đỡ của vsv với ngoại cảnh và là chất dự trữ trong tế bào. - Lipoit: gồm nhiều loại có hoạt tính sinh học cao và vai trò lớn trong hoạt động sống của tế bào. Các lipoit thường gặp như: Phospholipit, lipoproteit... - Gluxit: Cấu tạỏ bởi CHO, chiếm 12-18% khối lượng khô tế bào. Vai trò trong cấu tạo a. nucleic, cấu trúc thành tế bào, vỏ nhày... - Vitamin: Có vai trò quan trọng trong oxy hoá khử, hoạt hoá các a. amin, chất xúc tác sinh học, vai trò lớn trong cấu tạo nên các men... d) Men của vsv * Theo bản chất hoá học chia 2 loại: - Men đơn giản: lớp protit đơn giản, thuần tuý là a.amin - Men phức tạp: ngoài tp protein còn có tp không phải là protein * Theo vị trí men chia 2 loại: 11
- Ngoại enzim (exoenzin) vsv tiết ra ngoài cơ thể, phân tán trong môi trường - Nội enzim (endoenzin) vsv tiết ra trong tế bào, có thể ra ngoài tự do khi tế bào chết hay tự dung giải, tác dụng xúc tác sự chuyển hoá trong tế bào + Phân loại men vsv theo tác dụng + Men dinh dưỡng: gồm ngoại và nội enzim + Men hô hấp: + Men tác động gây bệnh e) Sắc tố Khuẩn lạc của nhiều vsv có màu sắc rõ rệt, tác dụng trong phân loại vsv 1.2. Các kiểu dính dưỡng của vsv Dinh dưỡng năng lượng ; kiến tạo và dinh dưỡng sinh trưởng cho vsv : các chất G, L, Pr cung cấp E và kiến tạo và sinh trưởng cho vsv a) Dinh dưỡng cacbon : - C chiếm trên 50% vck của tb vsv, là y/ tố đặc biệt quan trọng, gồm C hữu cơ và C vô cơ. Các vsv khác nhau sử dụng C khác nhau - Dị dưỡng C : sử dụng C trong tự nhiên từ các h/ chất h/ cơ và sinh năng lượng gồm : dị dưỡng C háo khí và yếm khí - Tự dưỡng C : Là những vsv sử dụng C từ tự nhiên, từ C vô cơ, quá trình này cần năng lượng, có thể trực tiếp từ AS mặt trời hoặc do oxy hoá hợp chất vô cơ - Tự dưỡng C quang năng: nhờ có sắc tố quang hợp + Nhóm tự dưỡng C quang năng vô cơ: sử dụng chất vô cơ ngoại bào làm nguồn cung cấp điện tử + Nhóm tự dưỡng C quang năng hữu cơ: sử dụng chất hữu cơ ngoại bào làm nguồn cung cấp điện tử - Tự dưỡng C hóa năng :gồm tự dưỡng vô cơ và h/cơ * Những điểm chú ý về dinh dưỡng C - Sự phân loại chỉ có tính tương đối, còn có loại hình trung gian - Số lượng chất h/cơ vsv sử dụng được rất lớn và có sự khác nhau giữa các vsv, phụ thuộc vào đặc tính vsv và chất h/cơ... - Ngoại cảnh ảnh hưởng lớn tới quá trình TĐC của vsv 12
b) Dinh dưỡng Nitơ : - Các Nitơ dễ hấp thụ ở dạng muối amon hữu cơ hơn vô cơ - Tuỳ theo nguồn nitơ sử dụng chia 2 nhóm + Vsv tự dưỡng amin: tổng hợp nitơ từ nguồn vô cơ hay h/ cơ chuyển thành dạng NH3 của cơ thể vsv + Vsv dị dưỡng amin: xây dựng cơ thể từ nguồn a.amin có sẵn, nguyên vẹn không qua NH3 c) Dinh dưỡng khoáng: Các ng/ tố đa lượng : P, K, Ca, S, Mg...và vi lượng : Mn, Cu, Co, Bo... có vai trò rất quan trọng trong cấu tạo tb vsv, các phản ứng men, sinh lổng hợp, hô hấp, hoạt hoá men của tb vsv... 2. Cơ chế vận chuyển thức ăn vào tb vsv Vsv nhận và thải thức ăn một cách chọn lọc và theo một số cơ chế sau: - Cơ chế khuyếch tán thụ động: các chất qua màng tb nhờ sự chênh lệch nồng độ hoặc điện thế giữa 2 phía của màng tb - Cơ chế vận chuyển tích cực: các chất qua màng tb phải liên kết với các phần tử v/chuyển đặc biệt nằm trong màng là men v/ chuyển permeaza...(có thể tốn hoặc không tốn năng lượng của tb) 3. Sinh trưởng và phát triển của vsv 3.1. Khái niệm: chỉ sự tăng vể số lượng và kích thước của vsv, liên quan rất nhiều yếu tố như nhiệt độ, ẩm độ, áp suất, dinh dưỡng... 3.2. Biểu đồ sinh trưởng của vsv - Thời gian thế hệ (tăng đôi) của nhiều loại vi khuẩn chỉ khoảng 30 phút - T/ bào vi khuẩn có kl khô khoảng 2,5 x 10-13 gr, thể tích khoảng 10-12 cm3 nếu có thế hệ là 30 phút thì sau 48 giờ có khoảng 1029 tế bào, kl khô khoảng 1010 tấn thể tích 1011 m3, thực tế không xảy ra vì đường cong sinh trưởng vsv theo 4 pha: Pha lag: Pha mở đầu, pha tiềm tàng Pha log: Pha luỹ thừa - tăng sl vsv Pha ổ định: số lượng cân bằng Pha tử vong : số lượng vsv giảm 13
+ Pha lag: tính từ khi nuôi cấy đến khi vsv phát triển tới cực đại về thể tích và khối taợng, số lượng vsv chưa phân chia. Pha này phụ thuộc rất lớn vào dinh dưỡng các pha khác và tuổi của ống giống + Pha log: Pha luỹ thừa - tăng sl vsv theo luỹ thừa + Pha ổn định: Số vsv sinh ra cân bằng số chết, cả sinh khối không tăng, không giảm + Pha tử vong: Số lượng tb sống giảm theo luỹ thừa, mặc dù số lượng tb tổng cộng không giảm 3.3. Ứng dụng sinh trưởng phát triển của vi khuẩn - Do sự phát triển của vi khuẩn phụ thuộc bản thân vi khuẩn và môi trường, tác động vào các quá trình để tăng cường hay hạn chế sự phát triển của vi khuẩn theo định hướng của con người, trong điều trị bệnh cho sinh vật nói chung - N/cứu đặc tính, hình thái của vsv - N/cứu việc bảo quản, cấy truyền vsv, sản xuất chế phẩm sinh học... - Trong sản xuất tăng cường vsv có lợi, tác động tăng hoặc giảm pha Lag hoặc pha Log đối với từng loại vi khuẩn CHƯƠNG 4 (tự đọc tài liệu) DI TRUYỂN HỌC VI KHUẨN 1. Đặc điểm và nhân tố di truyền của vi khuẩn 1.1. Đặc điểm di truyền của vi khuẩn - Các phân tử mang thông tin di truyền chứa trong một vùng xác định của tế bào - Phân bố theo một trình tự mạch thẳng, ở dạng đó chúng được truyền từ tế bào này sang tế bào kia khi tiếp hợp - Kích thước, cấu trúc nhỏ nghiên cứu gặp nhiều khó khăn 1.2. Nhân tố di truyền của vỉ khuẩn - Trong tế bào vi khuẩn chứa nhiễm sắc thể tham gia vào sự phân chia tế bào - Có thê thấy nhiều phần tử nhân (thể nhân, nhiễm sắc thể) trong một tế bào vi khuẩn vì các phần tử này phân chia liên tục nhanh hơn tế bào. 14
- Thể nhân (nhiễm sắc thể) là nhân tố di truyền của vi khuẩn, tế bào vi khuẩn chứa yếu tố nhân duy nhất là ADN, chiếm 2-4 % kl khô của tế bào, là cơ sở của những biến dị, đột biến di truyền... - Nhân tố di truyền ở vi khuẩn cũng như các sv khác là là ADN và ARN - ARN là nguyên liệu di truyền thứ cấp, tham gia vào quá trình phiên mã thông tin di truyền a) ADN thể nhiễm sắc - Chất nhân của vi khuẩn là một phân tử ADN xoắn kép dạng vòng 2 sợi khép lín, dài 1mm tạo nên thể nhiễm sắc của vi khuẩn - Thể nhiễm sắc gồm nhiều đoạn gọi là gen, mỗi gen là một chuỗi nucleotit có trật tự nhất định mã hoá cho một protein cụ thể, pr quyết dịnh một tính trang cụ thể -ADN của vi khuẩn sao chép theo cơ chế nửa bảo tồn, và tạo nên ADN mới giống như phân tử ADN xoắn kép ban đầu - Các ADN thể nhiễm sắc với các gen có chức năng tổng hợp protein thông qua ARN t. tin và v/chuyển b) ADN ngoài thể nhiễm sắc (các plasmid) * Plasmid: Là những phân tử ADN ngắn chỉ khoảng 5- đến 100 gen ngoài thể nhiễm sắc vi khuẩn , là những ADN có 2 sợi xoắn kép dạng vòng, độ dài khoảng 0,1-0,5% chiều dài của thể nhiễm sắc vi khuẩn * Epixom của vi khuẩn, di truyền ngoài thể nhiễm sắc: là những phân tử di truyền không phải là NST, tồn tại trong vi khuẩn có thể độc lập hoặc liên kết gắn với NST của vi khuẩn ... 2. Những hiện tượng di truyền của vi khuẩn 2.1. Đột biến a) Khái niệm: Là sự biến đổi đột nhiên một tính trạng di truyền được, trong một quần thể tế bào vi khuẩn đồng nhất xuất hiện một cá thể có tính trạng khác và truyền được tính trạng này cho các thế hệ sau tạo thành một clon, cá thể này gọi là biến chủng hay đột biến 15
b) Các tính chất - Đột biến xảy ra ngẫu nhiên - Thường hiếm, tần xuất chỉ từ 1/1 o7 đến 109 có một tế bào đột biến - Có tính bền vững duy trì giữa các thế hệ - Có tính đặc hiệu: chỉ liên quan đến một tính trạng, không liên quan tới tính trạng khác - Có tính độc lập : xảy ra riêng rẽ d) Cơ chế của đột biến Là sự thay đổi trật tự của các nucleotit trong một đoạn gen. Có thể thay đổi một cặp bazơ khác hoặc bị chêm vào cặp khác trong quá trình sao chép e) Tác nhân gây đột biến : rất nhiều ng/nhân (vật lý, hoá học....) f) Kết quả : làm cho nhiều đặc tính và tính gây bệnh, sức kháng vsv thay đổi 2.3. Biến nạp a) Khái niệm: Là sự chuyển ADN tự do hoà tan dưới thể dung dich đươc giải phóng hay chiết rút ra từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận, đây là sự trao đổi tự do không có sự can thiệp của bất cứ nhân tố nào khác - ADN biến nạp có tính đặc hiệu ở chỗ nó chỉ tạo thành kiểu tế bào tương ứng với ADN gây biến nạp của tế bào đó Ví dụ : vi khuẩn dạng R + ADN của vi khuẩn dạng S tạo nên vi khuẩn dạng S... - Sự biến nạp còn có tính thuận nghịch: ADN của tế bào này gây biến nạp cho tế bào khác và ngược lại b/ Điều kiện cần thiết cho sự biến nạp - Phụ thuộc vào tính di truyền: có loài có có loài không... - Khả năng dung nạp ADN tự nhiên của các nòi trong các loài và biến nạp của chúng có sự khác nhau nhất định, phụ thuộc trạng thái sinh lý của tế bào... - Có thể sử dụng cá nhân tố lý, hoá học tăng khả năng dung và biến nạp ADN... - Ngoài ra còn phụ thuộc vào kích thước và số lượng ADN, số lượng tính trạng được di truyền, thành phần cũng như nhiệt độ môi trường... c) Các giai đoạn của quá trình biến nạp : gồm 4 giai đoạn - GĐ1- ADN của tế bào cho tiếp xúc với tế bào nhận và xảy ra hiện tượng liên kết ADN vối tế bào nhận 16
- GĐ2- Có sự xâm nhập của ADN vào tế bào - GĐ3- Xảy ra sự kết hợp của ADN gây biến nạp vứi đoạn ADN tương ứng của thể nhận - GĐ4- Qúa trình tái tổ hợp kết thúc xảy ra sự liên kết chặt chẽ vật chất di truyền của tế bào cho và nhận thành thể biến nạp d) Ứng dụng hiện tượng biến nạp trong nghiên cứu cấu trúc gen - Là phương tiện phân tích di truyền - Làm vô hoạt bằng đột biến nhiều enzim của vi khuẩn và tái tổ hợp bằng biến nạp - Phân tích những đặc tính và chức năng của vi khuẩn không thể nghiên cứu bằng sự tiếp hợp được - Phát hiện những gen kiểm soát sự hình thành giáp mô, sức đề kháng... 2.3. Sự tải nạp (Transduction) a) Khái niệm Là sự di truyền một mảnh nhỏ nguyên liệu di truyền (những đoạn ADN) từ một vi khuẩn cho đến một vi khuẩn nhận qua một vài trung gian là một phagiơ vi khuẩn (thực khuẩn thể) gọi là phagiơ vecto hoặc phagiơ tải nạp b) Cơ chế chung của tải nạp - Thực khuẩn thể và vi khuẩn tiếp xúc với nhau, virus phá vỡ tế bào vi khuẩn và lấy cắp ADN của vi khuẩn và đem cho vi khuẩn thể nhận - Mỗi loại phagiơ có đặc hiệu riêng với một loại vi khuẩn - Đoạn ADN của tế bào cho được gắn lên ADN của thực khuẩn thể bằng trao đổi chéo c) Các kiểu tải nạp: 2 kiểu * Tải nạp chung hay tải nạp không đặc hiệu gồm - Tải nạp hoàn toàn: là ADN của vi khuẩn cho có sự liên kết chéo với đoạn ADN tương đương và gắn vào hệ gen của vi khuẩn nhận, ADN được di truyền cho đời sau - Tải nạp hạn chế: không gắn kết ADN, không di truyền... * Tải nạp đặc hiệu: Là do phagiơ chỉ có khả năng tải nạp một tính trạng di truyền, do ADN của phagiơ tải nạp chỉ kết hợp với một đoạn xác định của hệ gen vi khuẩn 17
d) Ứng dụng của quá trình tải nạp - Giúp việc phân tích bản chất phức tạp của những vùng ADN riêng kiểm soát một tính trạng - Phát hiện được những hiện tượng tái tổ hợp xảy ra giữa 2 thể dị dưỡng không giống hệt nhau.... 2.4. Tiếp hợp a) Khái niệm: Là tình trạng 2 tế bào vi khuẩn tiếp xúc trực tiếp với nhau bằng pili sinh dục và vật liệu di truyền từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận qua cầu nối pili đó( cho là đực nhận là cái) b)Yếu tô giới tính F (Fertility- hữu thụ) - Yếu tố F có thể coi là một Epixom - Vi khuẩn đực có y/tố F gọi là F+; vi khuẩn cái không có y/tố này trước khi tiếp hợp gọi là F- - Có thể biến vi khuẩn đực thành vi khuẩn cái khi cho acridin hoặc muối coban vào canh khuẩn đực sau vài giờ ra đa số vi khuẩn cái - Yếu tố F kích thích sự tiếp hợp * Trong các vi khuẩn đực F+ còn phân ra + Vi khuẩn đực Hfr ( High frequency recombinant): có y/tố giới tính F ở trạng thái liên kết với NST của vi khuẩn nên khi truyền y/ tố F cho vi khuẩn cái + Vi khuẩn đực trung gian: là một dạng của vi khuẩn đực Hfr chứa y/ tố giới tính thâm nhập, cấu tạo bằng một gen của NST ở gần điểm thâm nhập...có khả năng gây nhiễm cao c) Cơ chế của tiếp hợp (truyền vật chất di truyền) Quá trình được diễn ra theo các giai đoạn sau - GĐ 1- tiếp xúc ngẫu nhiên xuất hiện vài phút sau khi trộn vi khuẩn với nhau - GĐ 2- xảy ra sự liên kết cặp giữa tế bào nhận và tế bào cho - GĐ 3- các chromoxom của tế bào cho được chuyển sang tế bào nhận - GĐ 4- Quá trình tái tổ hợp giữa các NST của cho và nhận và cuối cùng là sự tái tạo NST trong những thế hệ sau, thể lai được hình thành * Sự tiếp hợp có thể xảy ra như: cắt khúc đoạn NST hoặc sao chép xen kẽ... 18
d) Các giai đoạn của sự tái tổ hợp Sự hình thành những thể tái tổ hợp diễn ra 2 g/đoạn - Sự sắp xếp NST ( Intergation): Khi NST được truyền đi thì có sự sắp xếp lại để hình thành nên NST mới mang những gốc Hfr và những gen có gốc của con cái - Sự phân tách các thể tái tổ hợp (Segregation): Mỗi vi khuẩn gồm 1-4 nhân...Số lượng vi khuẩn tái tổ hợp bắt đầu tăng ở phút thứ 120 sau khi tiếp hợp. CHƯƠNG 5 (07 tiết) VIRUS 1. Đặc tính chung của vr - Kích thước nhỏ bé, hàng chục, trăm nm - Không có cấu tạo tế bào - Tp hoá học đơn giản: chỉ gồm protein và a. nucleic - Không có khả năng sinh sản trong mt dinh dưỡng tổng hợp - Ký sinh nội bào - Một số vr động vật và thực vật có kn tạo thành tinh thể 2. Hình thái và kích thước của vr Có nhiều hình dạng: + Hình cầu (vr gây bệnh cho người và đv như: cúm, sởi, bại liệt, DT lợn, Trâu, bò..). + Que (tv); khối; hình tinh trùng.. .đặc trưng cho từng loài, một số có thể thay đổi trong đk khác nhau * Kích thước: vài chục (bại liệt, viêm não...) đến vài trăm nm (cúm, sởi, đậu...) , 3. Thành phần hoá học Có ct đơn giản chủ yếu là protein và a.nucleic Một số ít có ct phức tạp vỏ bọc ngoài còn có thêm lipit và hydratcacbon - Vỏ protein là tp cấu trúc chủ yêú của capxom và capxit, có nhiều chức năng quan trong, cấu trúc chặt chẽ bao vệ nhan vr... - Lõi a.nucleic: chỉ chứa AND hoặc ARN, vai trò lớn trong việc nhân lên của Vr 19
- Vỏ ngoài Lipit và hydratcacbon: nhạy cảm với ether và với các dung môi h/ cơ là y/tố quan trọng xác định đặc tính kháng nguyên của vrút 4. Sức đề kháng của vi rút 4.1. Yếu tố vật lý - Đối nhiệt độ cao đa số bất hoạt ở 55- 60°C/5- 30 phút, một số ít 65- 80°C/ 30 phút - Đối nhiệt độ thấp chịu rất tốt và bền vững tới âm lạnh sâu - 90°c - Tia bức xạ và âm thanh tác động và tiêu diệt rất mạnh 4.2. Yếu tố hoá học - pH: đa số vr chịu đc pH ở 5-9, ngoài phạm vi trên thường mất hoạt tính - Chất hoá học: + Một số muối (MgCl2 ; MgSO4; Na2S04...) làm tăng sức kháng của vr + Nhiều chất làm bất hoạt: chất oxy hoá mạnh, chất chứa clo, phenol... 4.3. Kháng sinh Hầu như không t/ dụng, chỉ một số ít như Actinomycin D, Riíamycin ảnh hưởng tới tổng hợp Protein và a. nucleic 4.4. Yếu tố sinh học - Những đv cảm thụ thì vr tăng nhanh và tăng độc lực - Những đv không cảm thụ thì vr không tăng nhanh và cong giảm độc lực ( c/ tạo vx nhược độc) -Một số men t/ dụng phân giải protein (tripxin, pepxin, proteaza....) có t/dụng giảm hoặc mất t/ dụng của vr 5. Sinh lý vi rút - Hoàn toàn khác vsv khác, không có quá trình TĐC và không tự sinh sản được phải dựa vào hệ thống tế bào sống - Khi ở đk môi trường ngoài như vật vô sinh, chỉ khi xâm nhập vào cơ thể vật chủ mới t/dụng * Các giai đoạn của quá trình nhân lên của vrút + Thòi kỳ bám và xâm nhập: vr xn vào các tế bào tương ứng và gắn vào tế bào đó tại thụ thể (receptor), sau đó tế bào nuốt theo kiểu ẩm bào. Vr có 2 thụ thể tế bào có trên 100 20