Vị trí của vi khuẩn trong sinh giới
Chiều tiến hoá
• https://www.youtube.com/watch?v=OBej7rFyN
7U
• https://www.youtube.com/watch?v=7wWY9FC
5biQ
CII: Vi khuẩn - bacteria
I. Đặc điểm hình thái
I.1. Hình dạng I.2. Kích thước I.3. Cấu tạo
II. Đặc điểm sinh lý
II.1. Sinh sản II.2. Tạo bào tử
III. Ứng dụng
I.1. Hình dạng vi khuẩn
Đơn cầu khuẩn Monococcus
Song cầu khuẩn Diplococcus
Liên cầu khuẩn Steptococcus
Cầu khuẩn Coccus
Tứ cầu khuẩn Tetracoccus
Bát cầu khuẩn Sarcina
Tụ cầu khuẩn Staphylococcus
Trực khuẩn
Không sinh bào tử
Sinh bào tử
Bacterium
Bacillus
Clostridium
Xoắn khuẩn
Vibrio
Spirillum
I.2. Kích thước
Cầu khuẩn: Đường kính 1-2µm Trực khuẩn: dài 1-5 µm
đường kính 0,5-1 µm
Xoắn khuẩn: vibrio 1-3 µm spirillum 5-30 µm
I.3. Cấu tạo tế bào
1. Nguyên sinh chất
a. Vật chất di truyển
b. Riboxom
2. Màng nguyên sinh chất
3. Thành tế bào
4. Màng nhầy
5. Tiên mao
6. Nhung mao
7. Pili
a. Vật chất di truyền
Nhân: - Nhân dạng nguyên
thuỷ, không có màng nhân
- Gồm 1 sợi AND kép, mạch vòng khép kín - Chứa phần lớn thông tin di truyền quy định câú trúc và chức năng của tế bào
a. Vật chất di truyền
• Plasmid: •
- Cấu trúc là một sợi AND dạng vòng khép kín, chứa 5-100 gen
• Có thể mang những gen quy định độ bền của VK với chất kháng sinh, kim loại nặng, khả năng sản xuất chất độc, enzyme…
• Có thể chuyển từ VK này sang
vi khuẩn khác
b. Riboxom
Trung tâm tổng hợp protein cho tế bào Riboxom VK có kích thước 70 S, được hình thành từ hai tiểu phần có kích thước 30 S và 50 S Riboxom 70S = tiểu phân 30S + tiểu phân 50S 21protein + 16S rARN 34 protein + 23S rARN
+ 5S rARN
đơn vị đo là Svedberg,
2. Màng nguyên sinh chất ( cytoplasmic membrane)
Phospholipit
Cấu tao: cấu tạo bởi 2 lớp Phospholipid chiếm 30-40% khối lượng, và các
protein chiếm 60-70% khối lượng màng tế bào
Chức năng: ØLớp bán thấm chọn lọc, khống chế sự qua lại các chất dinh dưỡng, sản phẩm trao đổi chất ØDuy trì áp suất thẩm thấm trong tế bào ØSinh tổng hợp thành phần của thành tế bào và lớp màng nhầy capsule ØLà nơi tiến hành quá trình phosphoryl oxy hóa và quá trình phosphoryl hóa quang hợp (ở vi khuẩn quang tự dưỡng)
Cơ chất
Tốc độ thấm quan màng TB
100
Nước Glixerol Trytophan Glucose Ion clorua cl- Ion kali K+ Ion natri Na+
0,1 0,001 0,001 0,000001 0,0000001 0,00000001
3. Thành tế bào (cell wall)
Chức năng
+ Tạo lớp vỏ vững chắc bảo vệ tế bào + Duy trì hình dạng của tế bào + Hỗ trợ chuyển động của tiên mao
Phân loại
Dựa vào khả năng bắt màu của thành tế bào của các loại vi khuẩn trong
phương pháp nhuộm Gram mà phân tế bào thành hai loại
Vi khuẩn Gram dương Vi khuẩn Gram âm
3. Thành tế bào (cell wall)
peptidoglycan
VK + VK G -
Màng nguyên sinh chất
Thành tế bào vi khuẩn Gram dương
Thành tế bào vi khuẩn Gram âm
Cấu tạo lớp peptidoglucan
CÊu t¹o: - 2 ®ường: + N-axetylglucosamin (G) + N-axetylmuramic axit (G) - 4 axit amin + L-alanin + D-alanin + D-glutamic axit + Diaminopimelic axit (DAP) hoÆc lysin
Liên kết mạch peptido-glucan
Vi khuẩn Gram dương
Vi khuẩn Gram âm
Gram dương Gram âm
Tỷ lệ đối với khối lượng khô %
Thành phần Peptidoglucan 30-95 5-20
Axit teichoic Cao 0
Lipid Hầu như không có 20
Protein Không có hoặc ít Cao
Phương pháp nhuộm Gram
4. Màng nhầy (Capsule)
• Một số tế bào có lớp màng nhầy bao bọc ngoài
cùng
• Màng nhầy được cấu tạo từ polysaccharide, một
số có màng nhầy chứa protein
+ Bacillus anthracis tạo màng nhầy chứa D-
glutamic axit
• Chức năng:
- Bảo vệ vi khuẩn trong điều kiện khô hạn, bảo vệ vi khuẩn tránh thực khuẩn bào - Cung cấp dinh dưỡng cho vi khuẩn khi
thiếu thức ăn - Bám dính, liên kết
5. Tiên mao và khả năng di chuyển của vi khuẩn
Một số loài vi khuẩn có khả năng di chuyển - Di chuyển trên bề mặt
5. Tiên mao
• Cấu tạo
• Chức năng
monotrichou
s
amophitrichous
Lophotrichous
Peritrichous
• Hình dạng: sợi dài • Vị trí:
6. Nhung mao (Fimbria)
Có cấu trúc tương tự tiên mao nhưng không có vai trò trong cơ chế di chuyển của vi khuẩn
Nhung mao: - Số lượng: từ một vài đến vài trăm - Vị trí: có thể ở đầu hoặc xung quanh - Ngắn hơn tiên mao - Có bản chất protein - Dùng để liên kế tế bào với vật chủ hoặc
các bề mặt
7. Pili
Sinh sản và Phát triển
Sinh sản vô tính: chủ yêú là
phân đôi tế bào
Tốc độ sinh sản trung bình từ
2—30 phút/ lần
• Vi khuẩn sinh sản chủ yêú bằng hình thức tự phân đôi tế
bào, hình thành 2 tế bào con giống tế bào mẹ
• Một số quá trình sinh sản của vi khuẩn có sự thay đổi
tính trạng di truyền; tổ hợp (conjugation) có thể trao đổi DNA cho nhau thông quan câù pili được thiết lập
Bào từ (Endospore)
Một số loài vi khuẩn có khả năng hình thành bào tử Đặc tính: bền với các tác nhân nhiệt, không dễ bị phân huỷ ngay cả với các nhân hoá học
Sự khác nhau giữa tế bào sinh dưỡng và bào tử
Tính chất Tb sinh dưỡng Endospore
Hoạt lực enzyme Trao đổi chất Tổng hợp chất cao phân tử Độ bền nhiệt Độ bền phát xạ Độ bền tác nhân hoá học Tác động của lysozyme Hàm lượng nưóc Cao Cao Cao Thấp Thấp Thấp Nhạy 80-90% Thấp Thấp Không Cao Cao Cap Thấp 10-25%
Quá trình nảy mầm
Endospore khi gặp điều kiện thuận lợi có thể chuyển hoá thành
tế bào sinh dưỡng theo 3 giai đoạn
- Hoạt hoá: bào tử gặp điều kiên thuận lợi, (nhiệt độ, môi
trường dinh dưỡng thuận lợi)
- Nảy mầm: Các màng cứng bao bọc quanh bào tử bị phân
huỷ bởi các enzyme
- Phát triển: tế bào hút nước, trương nở. Quá trình tổng hợp
RNA, DNA, protein được khỏi động. Tế bào nhú lên khỏi vỏ học, và bắt đầu phân chia
sporulation:
free spore release
DNA becomes more dense
maturation; resistance develops
Ca2+ incorp, SASP & dipicolinic acid production, coat layers form
engulfment
forespore
cortex is peptidoglycan exosporium is thin protein covering
(Madigan et al., Fig. 4.51)
Sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường đặc
•Trong môi trường đặc -> hình thành các khuẩn lạc (colony) •Khuẩn lạc là tập hợp các tế bào vi sinh vật được sinh ta từ một tế bào ban đầu •Dựa vào đặc điểm, hình thái của VSV, chia khuẩn lạc thành các dạng
Dạng S (smooth): khuẩn lạc có bề mặt nhẵn, mịn, mép đều Dạng R (rough): khuẩn lạc khô, nhăn nheo, xù xì
Dạng G (glossy): khuẩn lạc bóng Dạng M: khuẩn lạc dạng nhày
ü Phân biệt KL dựa
trên: • kích cỡ • màu sắc • hình thái • cách mọc ü Đặc của trưng khuẩn lạc có thể thay đổi theo: • Ngày ủ • Nhiệt độ nuôi
môi
•
cấy Loại trường…
43
Khuẩn lạc
Hộp Petri
• Sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường lỏng
Bình tam giác
Máy lắc ổn nhiệt
Thiết bị lên men 100 L
Thiết bị lên men 2L
• Sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường lỏng
• Trong môi trường lỏng vi khuẩn có thể phát triển trên bề mặt tạo
màng, huyền phù hoặc lắng cặn
• Sự phát triển tuân theo sơ đồ
𝑁 = 𝑁! 𝑥 2"
No: Số tế bào ban đầu N: Số tế bào sau n lần phân chia
log𝑁 = log𝑁! + nlog2
n: số lần phân chia
𝑛 =
logN − log𝑁# log2
v =
=
" $
%#&’ ( %#&)! ($($")%#&,
v: số lần phân chia trong 1h – Hằng số phân chia Hằng số phân chia: phụ thuộc loài vi sinh vật và điều kiện nuôi cấu
g =
- .
g: thời gian thế hệ (h)
𝑁 = 𝑁! 𝑥 2./
Thời gian phân chia ngắn -> vsv phát triển nhanh
population growth: • in most prokaryotes: individual cell grows then divides in two → growth (increase in biomass) and increase in cell numbers are normally linked
• growth is often expressed as an increase in cell
numbers
growth rate = change in cell number (or cell mass) / time
generation time (g) = time for formation of two cells from
one = doubling time
• if generation time remains constant (i.e., number of cells doubles during each unit time period), then exponential growth
e.g., 1 →2 → 4 → 8 → 16 → 32 → 64 → 128 → etc
direct microscopic count:
Petroff-Hauser counting chamber
• requires at least 106 cells/mL • counts all cells (a total count)
• without special stains, cannot distinguish between live
and dead cells
viable count:
• only those cells that are viable and able to grow and
form colonies under the provided conditions are counted • results reported as colony forming units/mL (CFU/mL)
protocol for serial dilution and viable count of a sample:
measuring culture turbidity:
Một số ứng dụng
Sử dụng làm tác nhân xử lý nước thải, rac thải Sử dụng trong sản xuất thực phẩm Sử dụng trong công nghệ sinh học, dược phẩm
1. 2. 3. .............
Natto
Thành phần viên uống Tuần Hoàn Não Thái Dương: - Cao đặc đinh lăng (Extractum Polysciacis spissum). - Cao lá bạch quả (Extractum Folium Ginkgo). - Nattokinase ( đậu tương lên men)
Tcvn 7028 : 2002
Các chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi tiệt trùng
Tiêu chuẩn
Mức độ cho
phép
1. Tổng số VSV hiếu khí trong 1 mL/ sản phẩm
10
2. Coliforms, số VK trong 1 mL sản phẩm
0
3. E.coli, số VK trong 1 mL sản phẩm
0
4. Salmonella, số VK trong 25 mL sản phẩm
0
5. Staphylococcus aureus, số VK trong 1 mL sản phẩm
0
6. Clostridium perfringens, số VK trong 1 mL sản phẩm
0
Hệ thống phân loại vi khuẩn
Tiếng Anh
Tiếng Việt
Bacteria
domain
vực
Eubacteria
kingdom
Giới
Proteobacter ia
ngành
phylum/divisi on
lớp
class
bộ
order
họ
family
Gammaprote obacteria Enterobacter iales Enterobacter iaceae Escherichia
genus
chi/giố ng
coli
Loài
Species
•Loài:là đơn vị cơ bản của hệ thống các đơn vị phân loại kể trên. Nó tập hợp các cá thể sinh sống trong một khoảng không gian xác định, giống nhau về các dấu hiệu hình thái, sinh học và sinh thái.
•Giống/chi :bao gồm một hoặc là tập hợp của một số loài có nhiều đặc điểm chung và có điều kiện sống gần giống nhau. Tương tự như vậy, •Một giống hoặc tập hợp của một số giống gần gũi tạo thành một họ; một hoặc tập hợp của một số họ gần gũi-một bộ; một hoặc tập hợp của một số bộ gần gũi-một lớp; một hoặc một tập hợp của một số lớp gần gũi-một ngành; tập hợp của một số ngành gần gũi-một giới.
Một loài sinh vật được định danh theo nguyên tắc tên kép :
- gồm tên chi và tên loài, ví dụ : Bacillus subtilis. Trong đó tên chi đứng trước, tên loài đứng sau. Cả tên chi và tên loài đều viết nghiêng
- nếu chưa xác định hoặc vẫn còn những tranh luận về tên loài thì
sẽ thay tên loài bằng cụm ký tự : sp. vs : Bacillus sp. nếu nhiều loài thì thay thế bằng spp; Bacillus spp.
Tên chi có thể được viết tắt nếu xuất hiện nhiều lần trong cùng một bài viết. Khi cần viết tắt thì viết hoa chữ cái đầu của tên chi, sau đó đặt dấu chấm, tên loài vẫn viết thường và cách ra một ký tự, ví dụ: T. pallidum.
Dưới loài là chủng (strain), chủng là tập hợp các tế bào con cháu của một khuẩn lạc đơn độc từ một quần thể thuần khiết
Bacillus subtilis K59
B. subtilis K59
Isolation of microbes from soil: fungi, actinomycetes, other bacteria (left); streptomycetes (right)
Bioactive compounds from microbes (2002)
Antibiotics Other
Total
Actinomycetes
7900*
1220
9120
Other bacteria
1400
240
1640
Fungi
2600
1540
4140
Total
11,900
3000
14,900
*70% from Streptomyces spp.
Actinomycetes Other bacteria Fungi
Diminishing returns in finding useful natural products
Xạ khuẩn (actinomycete) còn gọi là nấm tia, hình dạng bên ngoài giống vi nấm
- Hệ sợi chia thành khuẩn
ty cơ chất và khuẩn ty khí sinh
- Khuẩn ty không có vách
ngăn
- Màu sắc khuẩn ty phong phú: trắng, vàng, đỏ, lục...
- Khi cạn kiệt dinh dưỡng, khuẩn ty khí sinh phân hoá thành bào tử cho phép tồn tại và phát tán
Cấu tạo tế bào: + Nhân nguyên thuỷ, chưa có màng nhân + Xạ khuẩn thuộc nhóm Gram dương
Xạ khuẩn phân bố rộng, thường tìm thấy trong đất, có khả năng phân huỷ nhiều loại cơ chất
