9/11/2013
LOGO
VI SINHVẬT HỌC (MICROBIOLOGY)
HỆ CAO ĐẲNG CHÍNH QUY
ThS. Nguyễn Thành Luân luannt@cntp.edu.vn
9/11/2013
1
Nội dung môn học
STT
TÊN CHƢƠNG
Số tiết
1 Chương 1: Mở đầu
2
2
6
Chương 2: Hình thái, cấu tạo và sinh sản của vi sinh vật
3
6
Chương 3: Dinh dưỡng và sinh trưởng ở vi sinh vật
4
6
Chương 4: Các quá trình trao đổi chất và trao đổi năng lượng ở vi sinh vật
2
9/11/2013
5
4
Chương 5: trình chuyển hóa các chất tự nhiên nhờ vi sinh vật
6 Chương 6: Miễn dịch
6
LOGO
Tài liệu học tập
1. Vi sinh vật học – Nguyễn Lân Dũng
– NXB Giáo Dục, 2009.
2. Vi sinh vật công nghiệp - Lê Xuân Phương - NXB xây dựng, Hà nội 2001
3
9/11/2013
1
LOGO
9/11/2013
Đánh giá học tập
Dự học ít nhất 75% (12/15 buổi) Được dự thi.
Cách đánh giá điểm:
- Bài tập, kiểm tra, tiểu luận: 30%
- Thi giữa kì: 0%
- Thi cuối kì: 70%
4
9/11/2013
LOGO
Đánh giá học tập
Đánh giá qua bài kiểm tra ngẫu nhiên trên
lớp (trước, giữa, sau giờ học) – 10%
Seminar cuối môn học – 10%
Báo cáo môn học – 10%
LOGO
Nhiệm vụ ngƣời học
2
LOGO
9/11/2013
Báo cáo tiểu luận 20%
Được chia thành các nhóm theo chủ đề lớn
GV giao (10% báo cáo Seminar nhóm + 10% báo cáo chủ đề dạng Report MS Word)
Viết theo cấu trúc yêu cầu, sử dụng ngôn ngữ
khoa học
Không sao chép lẫn nhau hoặc trên Internet Ít nhất 3 tài liệu nước ngoài đính kèm Không sử dụng wikipedia, google translate,
tuoitre, thanhnien online….
PHÂN CHIA NHÓM
Mỗi nhóm tối đa 3 thành viên (có nhóm
trưởng)
GV sẽ yêu cầu bất kỳ thành viên trong
nhóm báo cáo định kỳ
Yêu cầu nhóm báo cáo tiến độ làm việc
Điểm cá nhân = điểm nhóm
LOGO
YÊU CẦU CHỦ ĐỀ
Đăng ký và nộp chủ đề liên quan đến
chuyên ngành VSV
Chọn đối tượng cụ thể cho chuyên ngành
đó
Tìm hiểu các nghiên cứu và ứng dụng
mới về loài đó.
Tìm bài báo tiếng Anh hỗ trợ cho nghiên
cứu
Tóm tắt bài báo.
LOGO
3
LOGO
9/11/2013
Vị trí môn học
LOGO
Vị trí môn học
HÌNH THỨC THI CUỐI KỲ
Trắc nghiệm khách quan Bao gồm tất cả kiến thức đã học Có thể mở rộng các kiến thức trong quá
trình báo cáo seminar…
LOGO
4
LOGO
9/11/2013
LOGO
Chƣơng 1. MỞ ĐẦU
Khái niệm môn học
Vi sinh vật học là gì?
Microbiology = micro + bios + logos Là ngành khoa học nghiên cứu hình thái, cấu tạo, hoạt động sống của vi sinh vật.
VI SINH VẬT HỌC LÀ GÌ?
LOGO
Sinh học (biology) là một ngành khoa học nghiên cứu về cấu trúc, chức năng, sự phát triển, sự phân bố và quá trình sống của các sinh vật sống Vi sinh vật: là những sinh vật sống có kích thước rất nhỏ, chỉ quan sát được dưới kính hiển vi. Vi sinh vật học (microbiology) là ngành sinh học nghiên cứu về virus, vi khuẩn (bacteria) và các sinh vật cực nhỏ khác. Vi sinh vật học đại cương: nghiên cứu những qui luật chung nhất về vi sinh vật.
Nguồn: New Penguin English Dictionary, 2002
5
LOGO
9/11/2013
Rượu ngon nhờ VI SINH VẬT???
NẤM MEN
LOGO
LOGO
From the day you are born ………………..
6
LOGO
9/11/2013
To the day that you die ……….
LOGO
Hàng ngày chúng ta thƣờng gặp các vi sinh vật và các sản phẩm của chúng
LOGO
Vi sinh vật trên kênh thông tin đại chúng:
Bird flu
MAD COWS Disease
Typhoid
AIDS
7
LOGO
9/11/2013
Lịch sử phát triển vi sinh vật học
Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3
Giai đoạn 4
Vi sinh hiện đại
Vi sinh học thực nghiệm
Sau khi phát hiện kính hiển vi
Trước khi phát hiện kính hiển vi
Đặc điểm và thành tựu nổi bật ở mỗi giai đoạn?
LỊCH SỬ PHÁT HIỆN VI SINH VẬT
LOGO
LOGO
ẢNH HƯỞNG CỦA VI SINH VẬT TRONG LỊCH SỬ
• Kỹ thuật làm bia – cách nay 6000 năm • Các sản phẩm lên men từ sữa - 4000 năm • Bệnh dịch hạch – thế kỷ 13 • Bệnh đậu mùa – thế kỷ 15-17 • Bệnh bạch hầu, dịch tả, bệnh lỵ, thương hàn, họai thư – thế kỷ 17-19 • 1900 – Bệnh cúm, viêm phổi, bệnh lao và viêm dạ dày • 1920 – dịch cúm gia cầm • 1929 – chất kháng sinh đầu tiên –Penicillin • 1983 – Bệnh HIV
8
LOGO
9/11/2013
TRƯỚC KHI CÓ KÍNH HIỂN VI
Những trở ngại chính của quá trình nghiên cứu vi sinh vật • Không thể nhìn thấy VSV • Thiếu các kỹ thuật cơ bản • Thuyết tự sinh – Aristotle (384-322 B.C.)
SAU KHI PHÁT MINH RA KÍNH HIỂN VI
LOGO
Antonie van Leeuwenhoek (circa 1684)
“Wee animalcules”
BÀO TỬ VÀ SỰ TIỆT TRÙNG (Spores and sterilization)
John Tyndall chứng minh một vài vi sinh vật trong
bụi và không khí có khả năng chịu nhiệt cao. Ferdinand Cohn khám phá và mô tả nội bào tử Thuật ngữ “tiệt trùng” được giới thiệu có nghĩa là loại bỏ hoàn toàn tất cả các dạng sống bao gồm các nội bào tử
LOGO
9
LOGO
9/11/2013
SINH VẬT SINH TỰ NHIÊN & THUYẾT PHÁT SINH SINH VẬT
(VD: ruồi dấm sinh ra từ thịt hoặc nấm sinh
“Thuyết tự sinh” được tin tưởng rằng mọi sinh vật sống có thể sinh ra từ các thế lực sự sống hiện diện trong các vật chất không sống và phân hủy. ra từ gỗ mục)
Giả thuyết thay thế cho rằng các sinh vật sống
chỉ có thể sinh ra từ các dạng sống tồn tại trước đó được gọi là “Thuyết phát sinh sinh vật”
LOGO
Franco Redi (1668) chống lại thuyết tự sinh
Thí nghiệm của Redi
Ấu trùng của ruồi giấm
1745 -John Needham: canh dinh dưỡng trong
bình thóp cổ bịt kín
Điều kiện
Kết quả
Tất cả vi sinh đều phát triển
Canh dinh dưỡng được đun sôi sau đó cho vào bình thóp cổ được bịt kín
Vi sinh vật từ đâu đến?
Thuyết tự sinh hay Thuyết phát sinh sinh vật?
LOGO
10
LOGO
9/11/2013
Louis Jablot
Dịch chiết
LOGO
Franz Schultze and Theodor Schwann
VSV THỰC NGHIỆM VỚI LOUIS PASTEUR
LOGO
Louis Pasteur (1864) bác bỏ thuyết tự sinh
TN bình cổ ngổng
Ông là cha đẻ của ngành vi sinh vật học
11
LOGO
9/11/2013
SAU PASTEUR VÀ VSV HỌC HIỆN ĐẠI
• Koch (Robert Koch 1843-1910) - Phát triển các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật. - Phương pháp: chứng minh một vi sinh vật là nguyên nhân gây ra bệnh truyền nhiễm (quy tắc Koch) - Phát hiện bệnh lao do VK Mycobacterium tuberculosis
LOGO
TN bệnh Than – Qui tắc Koch
1. Chứng minh sự hiện diện của vi sinh vật trong động vật và
cây trồng mắc bệnh
2. Thu được chủng thuần khiết 3. Tiêm chủng cho vật chủ khỏe mạnh với chủng thuần khiết và
quan sát các triệu chứng bệnh đặc trưng.
4. Tái phân lập mầm bệnh nghi ngờ từ các vật chủ thử nghiệm
• Juliyes Richard Petri, 1852-1921
- Hộp lồng Petri - Các pp nhuộm màu vi sinh vật
LOGO
12
LOGO
9/11/2013
• Ivanopxki, 1892 và Beijerrinck, 1896
Phát hiện virus đầu tiên trên thế giới khi chứng minh vi sinh vật nhỏ hơn vi khuẩn, qua được lọc bằng sứ xốp, là nguyên nhân gây bệnh khảm cây thuốc lá.
Klug (1982) phát hiện ra cấu trúc đối xứng xoắn của virus gây bệnh khảm thuốc lá TMV
LOGO
Alexander Fleming (1881-1955)
Là người đầu tiên phát hiện ra chất kháng sinh, đó là Penicillin được sinh ra từ nấm Penicilium
LOGO
13
LOGO
9/11/2013
Watson and Crick (1953) phát hiện ra cấu trúc xoắn kép của phân tử DNA
LOGO
VI SINH VẬT HỌC HIỆN ĐẠI
Ngày nay vi sinh vật đã phát triển rất sâu
vào bản chất của sự sống ở mức độ phân tử và dưới phân tử
Kỹ thuật nuôi cấy mô và tháo lắp gen ở vi sinh vật và ứng dụng kỹ thuật tháo lắp này để chữa bệnh cho người, gia súc, cây trồng và đang đi sâu vào để giải quyết bệnh ung thư ở loài người.
LOGO
Đối tƣợng nghiên cứu của vi sinh vật học
Vi sinh vật
14
LOGO
9/11/2013
Một số hình ảnh về vi sinh vật
LOGO
Một số hình ảnh về vi sinh vật
LOGO
Một số hình ảnh về vi sinh vật
15
LOGO
9/11/2013
Một số hình ảnh về vi sinh vật
LOGO
Một số hình ảnh về vi sinh vật
LOGO
Một số hình ảnh về vi sinh vật
16
LOGO
9/11/2013
Vị trí phân loại của vi sinh vật
LOGO
Hệ thống phân loại 5 giới
Dựa vào: • Kiểu hình (Các đặc tính quan sát được) – Ví dụ: kích thước tế bào, cấu trúc, chức năng và hình thái học, quá trình chuyển hóa, các yêu cầu sinh lý, phương thức sinh sản … • Kiểu gen (Cấu trúc di truyền)
LOGO
Cây tiến hóa
17
LOGO
9/11/2013
- Trần thế Tương (1905-1988), 1979: Hệ thống phân
loại 6 giới và 3 nhóm giới
1. Giới virut (virus)
I. Nhóm giới sinh vật phi bào II. Nhóm giới sinh vật nhân nguyên thuỷ
(prokaryote) 2. Giới vi khuẩn (Bacteria) 3. Giới vi khuẩn lam (tảo lam) III. Nhóm giới sinh vật nhân thực 4. Giới thực vật (plantae) 5. Giới nấm (Fungi) 6. Giới động vật (Animalia)
Dựa vào trật tự các nucleotide của 16S rRNA hoặc 18S rRNA mà thể nhân sơ có 2 nhóm lớn khác biệt nhau: vi sinh vật cổ (Achaea) và vi khuẩn (bacteria)
(Carl R.Woose.1981; Thomas D.Brock và cộng sự, 1995)
LOGO
HT 3 nhóm giới: Archaea, Eubacteria, Eukaryote Phân loại theo mô hình tiến hóa dựa vào: - Kiểu gen – Có quan hệ di truyền với RNA ribosom - Cấu trúc lipid của màng tế bào - Tính nhạy với các chất kháng sinh
LOGO
18
LOGO
9/11/2013
Vị trí phân loại của vi sinh vật
Theo Woese (1980):
SV nhân thật (Eukaryote)
Vi khuẩn thật (Eubacteria)
Thứ tự rRNA 16S và 5S
Text
Vi khuẩn cổ (Archaebacteria)
LOGO
Vị trí phân loại của vi sinh vật
Dựa vào cấu trúc tế bào, sinh vật chia thành 2 nhóm
Prokaryote: nhân phân hóa chưa hoàn chỉnh
• Chưa có màng bao nhân • Chưa hình thành tiểu hạch • Trong nhóm này có: vi khuẩn, xạ khuẩn, niêm vi khuẩn, tảo
lam …
Eukaryote: Nhân phân hóa hoàn toàn, có màng nhân và tiểu
hạch. • Eukaryote đơn bào: nấm men, tảo đơn bào … • Eukaryote đa bào: nấm mốc, nấm bậc cao, thực vật, động vật.
VỊ TRÍ CỦA VI SINH VẬT TRONG SINH GIỚI
Thực vật
Nấm
LOGO
Động vật
ĐVNS
Vi tảo Vi nấm
Eukaryote
Achaea
Bacteria
Những nghiên cứu về đa dạng sinh học vi sinh vật cho biết có khoảng 110.000 loài vi sinh vật được mô tả (Hanhs Worth,1991)
Vi sinh vật Prokaryote
19
LOGO
9/11/2013
Nhân chuẩn, hiếu khí không quang hợp
ĐV ĐVNS Nấm
Mức tiến hoá cao
Sự tiến hoá của các nhóm vi sinh vật (Elinov N.P., 1989)
Nhân chuẩn, hiếu khí Quang hợp
Thực vật
Tảo
Nhân chuẩn, kị khí Quang hợp
Cộng sinh
Nhân chuẩn, kị khí Cổ xưa
Địa y
Nhân sơ, hiếu khí
Vk hiếu khí
Vk qh lục, tía
Vk lam
Nhân sơ, kị khí Quang hợp
Vk kị khí
Achaea
Nhân sơ, kị khí Cổ xưa
Phage
?
Các dạng vô bào
Virus
4 tỉ năm trước
3 tỉ năm trước
1,5 tỉ năm trước
Thời gian LOGO
NHÓM VI SINH VẬT NHÂN SƠ (PROKARYOTE)
LOGO
Archaea (Vi khuẩn cổ)
Methanococcus sp.
Thermal springs
Soda lakes
20
LOGO
9/11/2013
Bacteria
Escherichia coli
Endospore
NHÓM VI SINH VẬT NHÂN THỰC (EUKARYOTE)
LOGO
LOGO
Microalgae (vi tảo)
Giới nguyên sinh
21
LOGO
9/11/2013
Paramecium sp.
Fungi
Protista
Plantae
Animalia
NHÓM VI SINH VẬT PHI BÀO - VIRUS
• Chưa có tế bào, gồm protein và acid nucleic • Kích thước 0.01-0.2 um • Ký sinh ở mức độ phân tử • Không có sự chuyển hóa vật chất bên trong • Sử dụng bộ máy sinh sản của vật chủ để tự nhân lên bản thân
LOGO
LOGO
Một số tính chất chung của VSV
Kích thước nhỏ bé: đo kích thước bằng đơn vị
micromet (1m= 1/1000mm hay 1/1000 000m);
virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet
(1nm=1/1000 000mm hay 1/1000 000 000m).
Diện tích tiếp xúc bề mặt lớn.
22
LOGO
9/11/2013
KHV quang học
KHV điện tử
Phần lớn vi khuẩn
LOGO
Một số tính chất chung của VSV
Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh
Vd :
+ Vi khuẩn lactic: 1 giờ phân giải lactose >100-10 000
lần so với khối lượng của chúng.
+ Nấm men tốc độ tổng hợp protein của cao gấp 1000
lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần so với trâu
bò.
LOGO
Một số tính chất chung của VSV
Sinh trƣởng nhanh, phát triển mạnh
Escherichia coli: 12-20 phút /phân cắt
24 giờ phân cắt 72 lần và tạo ra 4 722 366. 1017 tế bào = 4722 tấn.
23
LOGO
9/11/2013
Một số tính chất chung của VSV
Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị
VSV có thể sống trong điều kiện: - T0C > 130oC - T0C < 0-5oC, - Mặn đến nồng độ 32% - pH > 0,5 hoặc <10,7 - P > 1103 at (lòng biển sâu)
Phân bố rộng rãi khắp nơi
LOGO
Vai trò của vi sinh vật
LOGO
Tác động tích cực của VSV
24
LOGO
9/11/2013
Hệ thống phân loại vi sinh vật
LOGO
Định danh và Phân loại vi sinh vật
LOGO
Luật danh pháp sinh vật
Bao gồm những qui tắc về đặt tên vi sinh vật
Hiện nay có 3 bộ luật danh pháp
Luật quốc tế danh pháp động vật (ICZN -
International Commission on Zoological of Nomenclature)
Luật quốc tế danh pháp thực vật (ICBN –
International Code of Botanical Nomenclature, ICBN)
Luật quốc tế danh pháp vi sinh vật (ICMN -
(International Code of Microbiological Nomenclature)
Luật danh pháp không có tính chất pháp lý, việc
tuân thủ dựa trên tính tự nguyện
25
LOGO
9/11/2013
ĐẶT TÊN CHO CÁC VI SINH VẬT ?
e.g. Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus S. aureus Staphylococcus sp. Staphylococcus spp.
Do • Sử dụng danh pháp kép • Giống (genus) và loài (species) • In nghiêng hoặc gạch dưới
LA plate
LOGO
Tính chất của tên khoa học
Tính duy nhất: Tên mỗi taxon là duy nhất, không
trùng với các tên khác.
Tính phổ cập: Để trao đổi thông tin, các nhà khoa
học buộc phải học tên khoa học của sinh vật. Tên
các loài sinh vật được gọi theo tiếng Latin.
Tính ổn định: Ủy ban Danh pháp Quốc tế đóng
vai trò giữ ổn định cho hệ thống danh pháp quốc tế.
LOGO
Tính chất của tên khoa học
1. Linneaus đề xướng, sử dụng tiếng Latinh để thống nhất gọi
tên từng loài.
2. Là danh pháp kép
a) Từ thứ nhất: là danh từ chỉ tên chi (động vật học gọi
giống), luôn luôn viết hoa và viết ở chủ cách.
b) Từ thứ hai: nói lên đặc điểm nào đó của loài để phân biệt với các loài cùng chi, không viết hoa (có thể là danh từ chỉ về tên người hay địa danh..).
c) Đôi khi, sau tên chi cần thiết phải dùng hai từ để diễn
đạt đủ ý về loài, thì hai từ đó phải nối với nhau bằng dấu gạch ngang
26
LOGO
9/11/2013
Tính chất của tên khoa học
d) Dùng 3 từ nhưng giữa từ thứ hai và thứ ba có viết chèn chữ viết tắt thứ bậc phân loại var. (varietas: thứ), f. (forma: dạng)
Ví dụ: Avicennia marina var. rhumphiana e) Một loài nào đó được xác định là có thực nhưng
chưa được giám định chính xác, chưa thể công bố tên thì người ta viết tên chi kèm chữ sp. (Acacia sp.)
f) Khi muốn ám chỉ nhiều loài cùng chi trong một quần xã thực vật nào đó chưa được xác định chính xác người ta ghi tên chi kèm chữ spp. (Acacia spp.)
LOGO
LOGO
27
LOGO
9/11/2013
SỰ KHÁC BIỆT TB NHÂN SƠ & TB NHÂN THỰC
LOGO
Yeast cells
Bacteria
100 um
30um
2um LOGO
CÁC ĐẶC ĐIỂM PHÂN BIỆT Đặc điểm
Prokaryotes
Eukaryotes
Kích thƣớc
Đường kính < 2um
10 - > 100um
Có nhân, màng nhân
Cấu trúc nhân và chức năng
Vùng nhân, chưa có màng nhân và hạch nhân
DNA
Nhiễm sắc thể dạng vòng đơn, không có histon
Một hoặc nhiều nhiễm sắc thể dạng thẳng có histon
Phân chia tế bào
Nguyên phân
Phân đôi và nảy chồi, không có quá trình nguyên phân
LOGO
Sinh sản
Quá trình phân đoạn không theo qui luật, không giảm phân
Có qui luật, phân chia giảm phân, toàn bộ nhiễm sắc thể
28
Vị trí của bộ gen Về mặt chức năng các gen liên quan thường tập trung thành cụm
Các gen liên quan không tập trung thành cụm
9/11/2013
CÁC ĐẶC ĐIỂM PHÂN BIỆT Đặc điểm
Prokaryotes
Eukaryotes
Cấu trúc tế bào chất và sự hình thành các cơ quan tử
Có các cơ quan tử, màng tế bào bao, màng lưới nội chất, thể Golgi
Không có các cơ quan tử, có thể có các màng nội bào đơn giản
Hệ thống hô hấp
Trong ty thể
Bên trong màng tế bào chất hoặc màng nội bào, không có ty thể
Bộ máy quang hợp
Trong các lục lạp
Trong màng nội bào hoặc nhiễm sắc thể
LOGO
Ribosomes
70S
80S and 70S
Thành tế bào
Phổ biến, chứa peptidoglycan
Chỉ có ở thực vật, tảo, nấm, không có ở động vật và nhiều protozoa
CÁC ĐẶC ĐIỂM PHÂN BIỆT
Đặc điểm
Prokaryotes
Eukaryotes
Nội bào tử
Có ở một vài loài
Không có
Không bào
Có ở một vài loài
Vận động tiên mao
Tiên mao siêu nhỏ và đơn giản
Tiên mao rất nhỏ hoặc lông mao
Vận động trượt
Không vận động bằng tiên mao
Năng lực của tế bào chất và vận động theo kiểu amoeboid
LOGO
KẾT THÚC CHƢƠNG I NHIỆM VỤ
Lịch sử ngành vi sinh vật học Vai trò của vi sinh vật trong đời sống Phân loại vi sinh vật Tính chất cơ bản của vi sinh vật Hệ thống phân loại tên VSV Phân biệt nhóm Prokaryote và Eukaryote
29
LOGO
