GIẢNG VIÊN

PGS. TS. Nguyễn Đức Hoàng Trưởng Bộ môn Vi sinh Email: ndhoang@hcmus.edu.vn http://cbbiotec.vn/

PGS. TS. Phan Thị Phượng Trang

Phụ trách đào tạo NCS của Bộ môn Vi sinh Phó Giám đốc TT Khoa học và CNSH

TS. Trần Bích Thư

Giảng viên của BM Vi sinh

Trợ giảng: ThS. Đinh Thị Lan Anh

Email: dtlanh@hcmus.edu.vn

• “Microbiology is the study of microorganisms.

Microorganisms are all (single-celled) microscopic organisms and include the viruses, which are microscopic but not cellular”.

• “Microbial cells differ in a fundamental way from

the cells of plants and animals in that microorganisms are independent entities that carry out their life processes independently of other cells. By contrast, plant and animal cells are unable to live alone in nature and instead exist only as parts of multicellular structures, such as the organ systems of animals or the leaves of plants”.

Brock Microbiology of Microorganism (13th)

VI SINH VAÄT HOÏC CÔ SÔÛ

CHÖÔNG 1 Môû ñaàu CHÖÔNG 2 Teá baøo vi sinh vaät

Caùc ñaïi phaân töû sinh hoïc Sinh hoïc teá baøo vi sinh vaät

CHÖÔNG 3 Sinh lyù vi sinh vaät

Dinh döôõng vaø bieán döôõng Taêng tröôûng Kieåm soaùt taêng tröôûng Söï ña daïng veà phöông thöùc bieán döôõng

CHÖÔNG 4 Di truyeàn hoïc vi sinh vaät

Di truyeàn phaân töû Ñieàu hoøa söï theå hieän cuûa gen Viruùt vaø di truyeàn hoïc vi sinh vaät Kyõ thuaät di truyeàn vaø coâng ngheä sinh hoïc

CHÖÔNG 5 Tieán hoùa vaø ña daïng vi sinh vaät

Tieán hoùa vaø heä thoáng hoïc phaân töû vi sinh vaät Vi ruùt Vi khuaån Vi khuaån coå Vi sinh vaät nhaân thaät

CHÖÔNG 6 Sinh thaùi hoïc vi sinh vaät CHÖÔNG 7 Vi sinh vaät gaây beänh ôû ngöôøi Quan heä vaät chuû – kyù sinh Moät soá cô sôû mieãn dòch hoïc Vi sinh y hoïc Dòch teã hoïc vaø vi sinh vaät hoïc coäng ñoàng Beänh do vi sinh vaät

CHÖÔNG 8 ÖÙng duïng vi sinh vaät

Vi sinh vaät hoïc coâng nghieäp Coâng ngheä sinh hoïc phaân töû vi sinh vaät

Resources

Brock Biology of Microorganism

14th Ed, 2015

Madigan, Martinko, Bender, Buckley, Stahl

ASM Curriculum guidelines for undergraduate microbiology

http://www.asm.org/index.php/guidelines/curriculum-guidelines

ASM: American Society for Microbiology

Đánh giá

• 20% Quá trình (câu hỏi ngắn, tự luận, seminar)

• 20% Thi giữa kỳ • 60% Thi cuối kỳ

Chöông 1: Môû ñaàu

Vi sinh vaät hoïc

- Muïc tieâu:

+ nghieân cöùu ñôøi soáng, hoaït ñoäng cuûa teá baøo + söï ña daïng, söï tieán hoùa ôû vi sinh vaät + hoaït ñoäng trong töï nhieân + vai troø trong xaõ hoäi loaøi ngöôøi, cô theå con ngöôøi, ñoäng vaät vaø thöïc vaät - YÙ nghóa khoa hoïc cuûa vi sinh vaät hoïc:

+ coâng cụ, moâ hình öu vieät ñeå nghieân cöùu caùc quaù

trình soáng cuûa teá baøo

+ coù theå nuoâi ôû maät ñoä raát cao trong ñieàu kieän phoøng

thí nghieäm

+ thôøi gian theá heä ngaén, deã duøng trong caùc nghieân

cöùu sinh hoùa vaø di truyeàn

- YÙ nghóa thöïc tieãn: coù vai troø quan troïng trong y hoïc, noâng nghieäp vaø coâng nghieäp.

Ñaëc tính teá baøo ôû vi sinh vaät

- Nhöõng ñaëc ñieåm soáng cuûa teá baøo vi sinh vaät

+ Bieán döôõng + Sinh saûn + Phaân hoùa + Giao tieáp, ñaùp öùng thích nghi + Ña soá coù khaû naêng di ñoäng + Tieán hoùa vaø di truyeàn

- Chöùc naêng:

+ Chuyeån hoùa vaät chaát + Maõ hoùa thoâng tin

- Bieán döôõng cung caáp naêng löôïng ñeå teá baøo giöõ caáu truùc oån ñònh vaø toång hôïp caùc hôïp chaát ñeå caáu truùc thaønh phaàn cuûa teá baøo

Bieán döôõng

Ñaëc tính teá baøo ôû vi sinh vaät

Sinh saûn (taêng tröôûng)

Bieät hoùa

Ñaëc tính teá baøo ôû vi sinh vaät

Giao tieáp

Ñaëc tính teá baøo ôû vi sinh vaät

Di ñoäng

Tieán hoùa

Đặc điểm của tế bào vi sinh vật

Chöùc naêng teá baøo ôû vi sinh vaät

- Chöùc naêng:

+ Chuyeån hoùa vaät chaát + Maõ hoùa thoâng tin

- Bieán döôõng cung caáp naêng löôïng ñeå teá baøo giöõ caáu truùc oån ñònh vaø

toång hôïp caùc hôïp chaát ñeå caáu truùc thaønh phaàn cuûa teá baøo

Hai daïng teá baøo

- Teá baøo tieàn nhaân (prokaryote) - Teá baøo nhaân thaät (eukaryote) - Viruùt?

Ba giôùi sinh vaät

Theá giôùi sinh vaät goàm ba giôùi (trình töï nucleotide cuûa rRNA):

+ Vi khuaån (Bacteria) + Vi khuaån coå (Archaea) + Sinh vaät nhaân thaät (Eukarya)

Vi sinh vaät trong töï nhieân vaø chuûng thuaàn trong phoøng thí nghieäm

- Trong töï nhieân, söï taêng tröôûng vaø hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät coù quan heä chaëït cheõ vôùi caùc yeáu toá sinh thaùi.

- Haàu heát caùc kieán thöùc hieän coù veà vi sinh vaät döïa treân

caùc nghieân cöùu treân caùc chuûng thuaàn trong phoøng thí nghieäm.

Vi sinh vaät vaø con ngöôøi

- Ñaïi ña soá vi sinh vaät laø “baïn”:

+ Veà noâng nghieäp: coá ñònh ñaïm cho caây troàng; tuaàn hoaøn caùc chaát dinh döôõng trong ñaát; giuùp gia suùc tieâu hoùa coû, rôm thaønh thòt… + Veà thöïc phaåm: taïo caùc thöïc phaåm leân men (bia, röôïu, phoâmai, yaourt…); keùo daøi thôøi gian baûo quaûn; taïo caùc phuï gia thöïc phaåm… + Veà coâng nghieäp: taïo ra caùc dung moâi höõu cô, caùc chaát dinh döôõng, vitamin, sinh khoái… + Veà y teá: saûn xuaát khaùng sinh, giuùp oån ñònh heä vi khuaån ñöôøng ruoät + Veà moâi tröôøng: phaân huûy caùc chaát thaûi, caûi thieän moâi tröôøng bò oâ nhieãm thuoác tröø saâu, thuoác dieät coû… + Veà naêng löôïng: taïo khí methane duøng laøm nhieân lieäu; taïo H2 töø naêng löôïng aùnh saùng vaø caùc nguoàn naêng löôïng voâ cô, höõu cô duøng laøm nguoàn naêng löôïng taùi sinh cuûa töông lai. + Coù vai troø khoâng theå thieáu trong Coâng ngheä Sinh hoïc hieän ñaïi.

- Moät soâ ít vi sinh vaät laø “thuø”:

+ Gaây beänh treân ngöôøi + Gaây beänh treân vaät nuoâi + Gaây beänh treân caây troàng.

Impact

24. Because the true diversity of microbial life is

largely unknown, its effects and potential benefits have not been fully explored

25. Humans utilize and harness microbes and their

products

26. Microbes are essential for life as we know it and

the processes that support life

27. Microorganisms provide essential models that give us fundamental knowledge about life processes

Bối cảnh lịch sự phát triển Vi sinh vật học

Lòch söû nghieân cöùu vi sinh vaät

Lòch söû nghieân cöùu vi sinh vaät

The discovery of microorganisms

• Robert Hooke (1635- 1703): he illustrated fruiting structures of molds – the first known description of microorganisms in 1665

• Antoni van Leeuwenhoek (1632-

1723): the first person to see bacteria, the smallest microbial cells, in 1676 (khác nhau vì tài liệu tham khảo)

A replica of Antoni van Leeuwenhoek‘s microscope

A photograph of human bacteria taken by a Leeuwenhoek microscope

Leeuwenhoek‘s drawings of bacteria, published in 1648

• Ferdinand Cohn (1828-1898: endospore

(bacteria), laid the groundwork for a system of bacterial classification and devised man

• Developed highly effective methods for preventing the contamination of culture media (such as use of cotton for closing flasks and tubes)

Drawing by Ferdinand Cohn of the large filamentous sulfur oxidizing bacterium Beggiatoa

Pasteur and spontaneous Generation

Major advances in microbiology were made in the nineteenth century because of the interest in two major questions of the day:

(1) Does spontaneous generation occur?

(2) What is the nature of infectious disease?

From Optical Isomers and Fermentations

Pasteur (Chemist) discovered that the mold Aspergillus metabolized D-tartrate, which bent light to the right, but did not metabolize its optical isomer, L-tartrate.

Pasteur initiated studies on the mechanism of the alcoholic fermentation, which in the mid-nineteenth century was assumed to be a strictly chemical process

The yeast cells in the fermenting

broth were thought to be some sort of chemical substance

formed by the fermentation. However, microscopic

observations and other simple but rigorous experiments

convinced Pasteur that the alcoholic fermentation was catalyzed

by living microorganisms, the yeast cells. From these

foundational studies, Pasteur began a series of classic

experiments on spontaneous generation, experiments that are

forever linked to his name and to the science of microbiology.

Spontaneous Generation

The concept of spontaneous generation had existed since biblical

times and its basic tenet can be easily grasped.

If food or some other perishable material is allowed to stand for

some time, it putrefies. When examined microscopically, the

putrefied material is teeming with microorganisms. From where do

these organisms arise? Some people said they developed from

seeds or germs that entered the food from air. Others said they

spontaneous generation. Who was right?

arose spontaneously from nonliving materials, that is, by

Thí nghieäm phuû ñònh thuyeát VSV phaùt sinh ngaãu nhieân (Pasteur, 1864)

• Living organisms developed from seeds or germs that entered the food from air. • Pasteurization French 5-franc note

method • Vaccine

development (anthrax, fowl cholera and rabies)

Part of Pasteur institute

The medical and veterinary breakthroughs of

Pasteur were not only highly significant in their

own right but helped solidify the concept of the

germ theory of disease, whose principles were

being developed at about the same time by a

second giant of this era, Robert Koch.

Koch, Infectious Disease, and pure cultures

Proof that some microorganisms cause disease provided the greatest impetus for the development of microbiology as an independent biological science.

The German physician Robert Koch (1843–1910) was developed and given direct experimental support for the concept of infectious disease

Robert Koch

Qui taéc Koch veà phaân laäp vaø xaùc nhaän ñoäc löïc cuûa VSV gaây beänh (Koch, 1884)

- VSV nghi ngờ gây bệnh phải hiện diện trong tất cả các bệnh, và không có ở sinh vật khỏe mạnh. - Cần nuôi cấy VSV đối tượng trên môi trường vô trùng, tách khỏi cơ thể động vật.. - Tế bào từ dịch nuôi cấy VSV đối tượng cũng gây các triệu chứng bệnh tương tự đối với sinh vật khỏe. - Phân lập lại VSV gây bệnh, phải giống với vi sinh vật ban đầu.