zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN: VI SINH HỌC

Chia sẻ: Lee Won Bin Lê Tuấn Anh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:28

Báo xấu

391
lượt xem 99
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước rất nhỏ muốn thấy rõ được chúng người ta phải sử dụng kính hiển vi. Vi sinh vật được đo bằng micromet hoặc bằng nanomet

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN: VI SINH HỌC

Vi Sinh học ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN: VI SINH HỌC Câu 1: Khái niệm vi sinh vật? Vị trí của vi sinh vật trong sinh giới? 1. Khái niệm vi sinh vật: Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước rất nhỏ muốn thấy rõ được chúng người ta phải sử dụng tới kính hiển vi. Vi sinh vật thường đo bằng micromet (µm) hoặc bằng nanomet (nm). Các vi sinh vật thường là đơn bào hoặc đa bào nhưng có cấu trúc đơn giản và rất kém phân hoá. Khác với các tế bào động vật và thực vật, các tế bào vi sinh vật có khả năng sống, phát triển và sinh sản một cách độc lập trong tự nhiên. Trong hệ thống phân loại tổng quát, vi sinh vật được chia thành các nhóm là vi sinh vật nhân nguyên thủy (gồm có vi khuẩn, xạ khuẩn, vi khuẩn lam và vi khuẩn nguyên thủy); vi sinh vật nhân thật (gồm có vi nấm, tảo và một số nguyên sinh động vật); và virus (virus là nhóm vi sinh vật đặc biệt chưa có cấu tạo tế bào và là các vi sinh vật có mức độ tiến hoá thấp nhất). 2. Vị trí của vi sinh vật trong sinh giới: Vi sinh vật phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất và rất đa dạng về chủng loài. Tuy nhỏ bé nhất trong sinh giới nhưng năng lực hấp thu và chuyển hóa của vi sinh vật v ượt xa các sinh vật bậc cao và chúng có tốc độ tăng trưởng và sinh sôi nảy nở cực kì l ớn. Trong quá trình ti ến hóa lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hòa trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất bất lợi. Năng lực thích ứng của vi sinh vật vượt r ất xa so v ới động vật và thực vật. Vi sinh vật rất dễ phát sinh biến dị bởi vì thường là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống. Do vậy mà vi sinh vật có vai trò quan trọng trong thiên nhiên cũng như trong hoạt động sống của con người. Trong sinh giới, ngoài virus là nhóm vi sinh vật chưa có cấu trúc tế bào ra, tất cả các vi sinh vật khác trên Trái đất này được phân bố thuộc hai nhóm lớn: Nhóm nhân sơ (Prokaryote): bao gồm vi khuẩn (theo nghĩa rộng gồm vi khuẩn (Bacteria), xạ khuẩn (Actinomycetes), xoắn thể (Spirochaeta), vi khuẩn cực nhỏ (Rickettsia, Mycoplasma, Chlamydia) và vi khuẩn lam (Cyanobacteria). Nhóm sinh vật nhân thực (Eukaryote): bao gồm vi nấm (nấm men, nấm mốc, nấm nhầy), động vật nguyên sinh, vi tảo,... Câu 2: Đặc điểm hình thái, cấu tạo tế bào các nhóm vi sinh vật (vi khuẩn, vi khuẩn c ổ, xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc) và các hình thức sinh sản (nấm men, nấm mốc)? 1. Đặc điểm hình thái, cấu tạo tế bào các nhóm vi sinh vật: * Vi khuẩn: Vi khuẩn có đường kính dao động từ 0,2-2,0μm, chiều dài cơ thể khoảng 2,0-8,0μm. Vi khuẩn có ba hình dạng chủ yếu là hình cầu, hình que và hình xoắn. - Vi khuẩn hình cầu (cầu khuẩn) tùy theo phương hướng của mặt phẳng phân cắt và cách liên kết mà ta có song cầu khuẩn, liên cầu khuẩn, tứ cầu khuẩn hay tụ cầu khuẩn. - Vi khuẩn hình que (trực khuẩn) cũng có dạng đơn, dạng đôi hay dạng chuỗi. Made in 49B2 ENV 1
Vi Sinh học - Vi khuẩn hình xoắn (còn gọi là xoắn khuẩn) có các dạng hình dấu phẩy (phẩy khuẩn), hình xoắn thưa (xoắn khuẩn), hình xoắn khít (xoắn thể). Ngoài ra còn các hình dạng khác nh ư hình khối vuông, khối tam giác, vi khuẩn dạng sợi. Về mặt cấu trúc, tế bào vi sinh vật nhân nguyên chia thành ba phần: Phần vỏ bao gồm bao nhày, thành tế bào và màng tế bào chất. Phần tế bào chất bao gồm hệ gen của tế bào, riboxom và các thành phần khác. Phần gắn vào mặt ngoài tế bào có tiên mao và khuẩn mao. - Tiên mao (roi) là những sợi lông dài mọc ở mặt ngoài của vi khuẩn có tác dụng giúp cho chúng di chuyển trong môi trường lỏng. Đường kính của tiên mao thường là khoảng 20nm nên không thể quan sát dưới kính hiển vi thường. - Khuẩn mao là những sợi lông rất ngắn (7-9nm), rỗng giữa (đường kính 2-2,5nm), s ố lượng rất nhiều (250-300 sợi/tế bào), bản chất protein, mọc trên bế mặt tế bào vi khuẩn. Khuẩn mao có chức năng giúp cho vi khuẩn báo giữ vào bề mặt cơ chất. Khuẩn mao còn giúp cho tế bào tăng bề mặt hấp thu chất dinh dưỡng. - Bao che bên ngoài tế bào vi khuẩn có hai lớp màng chính, từ ngoài vào trong lần lượt là thành tế bào và màng nguyên sinh chất. Một số lớn vi khuẩn còn có một lớp dịch nhày bao bọc bên ngoài thành tế bào. - Hầu hết vi khuẩn đều có một lớp vật chất dạng keo bên ngoài thành tế bào được gọi là bao nhày. Bao nhày thường có chiều dày lớn hơn 0.2μ nên có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi thường khi nhuộm bằng mực tàu. Bao nhày có công dụng bảo vệ vi khuẩn tránh bị thương tổn khi khô hạn, tránh khỏi hiện tượng thực bào của bạch cầu và là nơi tích lũy chất dinh dưỡng của vi khuẩn. - Thành tế bào vi khuẩn có chiều dày khác nhau tùy theo loài dao đ ộng từ 10-18nm. Thành tế bào có chiếm trọng lượng từ 10-20% trọng lượng khô của vi khuẩn. Cấu tạo hoá học của thành tế bào bao gồm hai chất dị cao phân tử là polisacarit và peptidoglycan. Thành tế bào có độ rắn chắc nhất định để duy trì hình dạng của tế bào, cần thiết cho quá trình phân c ắt bình thường của tế bào và bảo vệ tế bào đối với một số điều kiện bất lợi như giúp tế bào đề kháng với các lực tác động bên ngoài. Thành tế bào cho phép các chất dinh dưỡng đi qua nhưng lại có thể ngăn cản sự xâm nhập của một số chất có hại đối với tế bào. - Màng tế bào chất có chiều dầy khoảng 5-10nm và chiếm khoảng 10-15% trọng l ượng tế bào. Màng nguyên sinh chất có cấu tạo bởi 2 lớp photpholipit, chiếm khoảng 30-40% khối lượng màng và các protein nằm phía trong, phía ngoài hay xuyên qua màng chiếm 60-70 % khối lượng màng. Màng nguyên sinh chất có các chức năng sau: Khống chế sự vận chuy ển trao đổi ra, vào tế bào của các chất dinh dưỡng, các sản phẩm trao đ ổi chất; Duy trì một áp suất thẩm thấu bình thường bên trong tế bào; Là nơi sinh tổng hợp của các thành phần tế bào (peptidoglycan, LPS, axit teicoic) và các polime của vỏ nhầy; Là nơi tiến hành các quá trình photphoryl oxy hóa và photphoryl quang hợp; Là nơi tổng hợp nhiều loại enzim như β- galactozidaza, các enzim liên quang đến tổng hợp thành tế bào, vỏ nhầy, các protein của chuỗi hô hấp; Cung cấp năng lượng cho sự vận động của tiêm mao. - Tế bào chất là thành phần chủ yếu của tế bào vi khuẩn. Thành phần hoá học chủ yếu của tế bào chất là lipoprotein. Trong tế bào chất có chứa riboxome, mezoxome, không bào các hạt chất dự trữ, các hạt sắc tố và thể nhân của vi khuẩn. Tế bào chất có ba nhiệm vụ chính: Made in 49B2 ENV 2
Vi Sinh học Tạo ra các phân tử ban đầu hoặc các chất liệu kiến trúc cần thiết cho quá trình tổng hợp của tế bào; Cung cấp năng lượng cho tế bào; Chứa đựng các chất bài tiết của tế bào. - Thể nhân là cơ sở vật chất chứa đựng thông tin di truyền của vi khuẩn. Thể nhân c ủa vi sinh vật nhân nguyên chưa có màng nhân nên còn được gọi là nhân sơ hay nhân nguyên thuỷ. Thể nhân có hình dạng bất định và là một nhiễm sắc thể duy nhất có cấu tạo bởi một sợi ADN xoắn kép. - Nha bào là bộ phân lưu tồn đặc biệt, được hình thành ở những giai đoạn phát triển nhất định của một số loài vi khuẩn G+ phần lớn là vi khuẩn hình que. Nha bào không thấm nước và thường được phân biệt dựa trên vị trí của chúng trong tế bào vi khuẩn trước khi chúng đ ược phóng thích ra ngoài. Nha bào không có nhiệm vụ sinh sản mà có khả năng đ ề kháng đ ược với những điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, tính axit cao, bức xạ, hóa chất và các chất tẩy trùng. * Vi khuẩn cổ: Vi khuẩn cổ là nhóm vi khuẩn lâu đời nhất trong nhóm vi sinh vật nhân nguyên. Chúng có những sai khác rỏ rệt về cấu tạo thành tế bào và đặc tính sinh hóa so với nhóm vi khuẩn th ật. Vi khuẩn cổ sống trong các điều kiện môi trường rất đặc biệt mà các sinh vật bình thường không thể chịu đựng được. - Vi khuẩn sinh metan là vi khuẩn kị khí bắt buộc. Vi khuẩn sinh mêtan thường thấy trong nền đáy các thuỷ vực nước ngọt và lợ mặn, trong đường ruột của đ ộng vật và trong các nguồn chất thải động vật. Vi khuẩn mêtan có khả năng sử dụng H 2 làm nguồn năng lượng và CO2 làm nguồn cacbon để thực hiện quá trình trao đổi chất. Sản phẩm của quá trình trao đổi chất là khí metan được tích tụ trong môi trường. Vi khuẩn sinh khí mêtan có nhiều tiềm năng được sử dụng để tạo năng lượng sinh học từ chất thải nông nghiệp. - Vi khuẩn ưa mặn là nhóm vi khuẩn có thể phát triển ở 4-5M NaCl (khoảng 25%) và ở độ mặn thấp hơn 3M NaCl thì chúng không phát triển được. Thành tế bào, ribosom và các enzim của nhóm vi khuẩn này đều được cân bằng bởi ion Na+. - Vi khuẩn ưa nhiệt là nhóm vi khuẩn đòi hỏi nhiệt độ rất cao (từ 80-105°C) đ ể phát triển. Các enzim và các mang chất ở nhóm vi khuẩn này đều được cân bằng ở nhi ệt đ ộ cao. Hầu hết vi khuẩn thuộc nhóm này còn đòi hỏi nguyên tố lưu huỳnh để phát triển. Cho nên nhóm vi khuẩn ưa nhiệt thường xuất hiện ở những nơi có nhiệt độ cao và giàu lưu huỳnh như miệng núi lửa, các thuỷ vực nước nóng hoặc ở đáy các đại dương. * Xạ khuẩn: Xạ khuẩn là nhóm lớn vi khuẩn G+, hiếu khí, sống hoại sinh và có cấu tạo dạng sợi phân nhánh. Xạ khuẩn phân bố rất rộng rãi trong đất, tham gia vào quá trình chuyển hoá tự nhiên của nhiều hợp chất trong đất. Trước đây xạ khuẩn được xếp chung nhóm với nấm do chúng có hình thức phát tri ển dạng sợi phân nhánh. Ngày nay xạ khẩn được xếp vào nhóm vi khuẩn thật do chúng có nhiều đặc điểm giống với vi khuẩn và khác với nấm như sau: - Có giai đoạn đa bào và đơn bào. - Kích thước rất nhỏ. - Thể nhân là nhân nguyên thủy. - Vách tế bào không chứa celluloze hoặc kitin. Made in 49B2 ENV 3
Vi Sinh học - Không có giới tính. - Sống hoại sinh hoặc ký sinh. * Nấm men: Nấm men là tên gọi thông dụng để chỉ một nhóm vi nấm cơ thể đơn bào, nhân có màng nhân, sinh sản chủ yếu theo kiểu nảy chồi.Nấm men không phải là một nhóm nấm riêng biệt mà thuộc nhiều nhóm khác nhau trong giới nấm. Nấm men có thể thuộc về 3 lớp nấm là n ấm túi (Ascomycetes), nấm đảm (Basidiomycetes) và nấm bất toàn (Deuteromycetes). Nấm men là nấm đơn bào, có nhân thật, thường có hình bầu dục, tuy nhiên tùy loài mà tế bào nấm men có thể có hình cầu, hình trứng, hình elip... Kích thước tế bào nấm men lớn gấp 10 lần vi khuẩn, đường kính khoảng từ 1-5µm và dài khoảng 5-30µm (hình 28). Các loài nấm men có khuẩn ti hoặc khuẩn ti giả. Thành tế bào dày khoảng 25nm, cấu tạo bởi glucan hoặc kitin, khoảng 10% protein (một phần là các enzim) và một lượng nhỏ lipit. Màng tế bào chất cấu tạo chủ yếu là protein (50% khối lượng khô), còn lại là lipit (40%) và một ít polisaccarit. Khác v ới vi khuẩn, nấm men đã có nhân phân hóa, nhân có màng nhân, lổ thủng và nhân con. Trong tế bào nấm men có các cơ quan nhỏ như ti thể, lưới nội chất, bộ máy Golgi... Ti thể của nấm men cũng giống như các nấm sợi và các sinh vật có nhân khác. Ti thể nấm men có dạng hình c ầu, hình bầu dục hay hình sợi được bao bởi hai lớp màng, giữa hai lớp màng là cơ chất bán lỏng. Từ lớp màng trong lại tạo ra vô số những vách nối vào phía trong gọi là vách ngang đ ể tăng diện tích bề mặt của màng. Ti thể là trung tâm tạo năng lượng của tế bào. Trong ti thể còn gặp cả một lượng nhỏ DNA, gọi là DNA của ti thể. Bộ máy Golgi gồm những tui, những không bào cấu tạo bởi các lớp màng xếp song song hình cung. Bộ máy Golgi tham gia vào hoạt động bài tiết các chất cặn bã, các chất độc hại ra khỏi tế bào. Lưới nội chất là hệ thống các ống, các xoang phân nhánh với cấu trúc màng tương tự như màng sinh chất. Trên màng lưới nội chất có rất nhiều ribosome- cơ quan tổng hợp ra protein của tế bào. * Nấm mốc: Nấm mốc là tất cả các nấm không phải là nấm men và không sinh mũ nấm. Tuy nhiên ở tất cảc các giai đoạn chưa sinh mũ nấm thì khuẩn ti thể (hệ sợi nấm) của nấm l ớn vẫn đ ược coi là nấm mốc. Nấm mốc còn được gọi là nấm sợi mọc trên thực phẩm, chiếu, quần áo, giày dép, sách vở. Nhiều nấm mốc ký sinh trên người, động vật và thực vật gây ra các bệnh nguy hiểm. Một số nấm mốc có khả năng sinh ra độc tố. Nấm mốc thường tạo thành những khối sợi có nhánh gọi là khuẩn ti hay là (sợi nấm). Sợi nấm là một ống hình trụ dài, thường phân nhánh, có loại có vách ngăn ngang như các lớp nấm bậc cao (Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes) hoặc không vách ngăn thuộc về các nấm bậc thấp như Oomycetes và Zygomycetes. Nấm mốc cấu trúc tương tự cấu trúc của tế bào nấm men. Ở một số loài nấm, khuẩn ti không có vách ngăn bên trong và có nhiều nhân. Khuẩn ti ở các loài nấm có vách ngăn có th ể chứa một, hai nhân hoặc nhiều nhân. Bên ngoài có thành tế bào thường cấu tạo bởi chitin hoặc cellulozơ hoặc cả hai. Tế bào chất có nhân phân hóa. Màng nhân có cấu tạo hai l ớp, trên màng có nhiều lỗ nhỏ. 2. Các hình thức sinh sản: * Sinh sản của nấm men: + Sinh sản vô tính Made in 49B2 ENV 4
Vi Sinh học - Nảy chồi: Nảy chồi là hình thức sinh sản vô tính phổ biến nhất gặp ỏ hầu hết nấm men. Ở điều kiện thuận lợi nấm men sinh sôi nảy nở rất nhanh. Khi một chồi xuất hiện các enzim thủy phân sẽ làm phân giải phần polisacarit của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ. Vật chất mới được tổng hợp sẽ được huy động đến chồi và làm chồi phình to dần lên khi đó sẽ xuất hiện vách ngăn giữa chồi và tế bào mẹ. Thành phần của vách ngăn cũng t ương tự như thành tế bào. Sau đó chồi tách khỏi tế bào mẹ. - Phân cắt: Lối phân cắt ở các tế bào nấm men cũng tương tự như ở vi khuẩn. Tế bào dài ra, ở giữa mọc ra vách ngăn chia tế bào ra thành hai phần tương đương nhau mỗi tế bào con có một nhân. Hình thức sinh sản này thường gặp ở nấm men Schizosaccharomyces. - Sinh sản bằng bào tử: Bào tử áo như ở nấm men Candida albicans là bào tử đặc biệt hình thành từ một hoặc vài tế bào trên sợi nấm, thường mọc ở đỉnh của các khuẩn ti gi ả. Bào tử áo có vách dày nên có khả năng chịu đựng được điều kiện môi trường khắc nghiệt và sẽ nảy mầm cho ra sợi nấm mới khi gặp điều kiện thuận lợi. + Sinh sản hữu tính: Sinh sản hữu tính ở nấm men thường ít xảy ra so với sinh sản vô tính, tuy nhiên nh ờ có sinh sản hữu tính mà các hiện tượng tái tổ hợp các đặc điểm di truy ền xảy ra. Ở nấm men có hình thức sinh sản hữu tính bằng bào tử nang. Bào tử nang được hình thành do s ự ti ếp n ối c ủa hai tế bào khác giới, chổ tiếp nối sẽ tạo một lỗ thông và qua đó nguyên sinh chất có thể đi qua để tiến hành phối chất và nhân cùng đi qua để tiến hành phối nhân. Qua phân bào giảm nhi ễm sẽ tạo thành các tế bào con. * Sinh sản của nấm mốc: + Sinh sản vô tính: Nấm mốc sinh sản chủ yếu bằng hình thức vô tính bằng các hình thức sau: - Bào tử đính (bào tử cành): được sinh ra trên một sợi nấm gọi là đài/cành. - Bào tử kín: bào tử được chứa trong túi (hay bọc) sinh ra trên một sợi nấm. - Bào tử đốt: bào tử được hình thành do sự phân đốt ở khuẩn ti dinh dưỡng. + Sinh sản hữu tính: Nấm mốc cũng có hình thức sinh sản hữu tính nhưng không phổ biến. Thường gặp nhất là hình thức sinh sản bằng bào tử tiếp hợp. Câu 3: Cấu tạo tế bào vi khuẩn Gram âm (G-), Gram dương (G+) và sinh trưởng của vi khuẩn (trong nuôi cấy tĩnh)? Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng? 1. Cấu tạo tế bào vi khuẩn Gram âm (G-), Gram dương (G+): Vi khuẩn Gram âm (G-), Gram dương (G+) có cấu tạo chung của vi khuẩn, tuy nhiên cần chú ý một số đặc điểm cấu tạo sao đây: - Vi khuẩn G- thường có khuẩn mao, tuy nhiên chỉ một số vi khuẩn G+ mới có khuẩn mao. - Thành tế bào của vi khuẩn G+ cấu tạo bởi lớp peptidoglycan dày bao bên ngoài màng tế bào chất. Axit teicoic là một thành phần đặc trưng của tế bào vi khuẩn G+. Trong khi vi khuẩn G- lại không có axit teicoic. Do tích điện âm Axit teicoic giúp cho việc vận chuy ển các ion dương vào, ra tế bào và giúp tế bào dự trữ photphat. Ngoài ra axit teicoic còn liên quan đ ến Made in 49B2 ENV 5
Vi Sinh học kháng nguyên bề mặt và tính gây bệnh của một số vi khuẩn G+. Chúng còn gọi là thụ thể hấp phụ đặc biệt đối với một số thể thực khuẩn. Vi khuẩn G- có thành tế bào với cấu trúc khá phức tạp. Trong cùng là một lớp PG mỏng. Cách một lớp không gian chu chất là lớp màng ngoài. Màng ngoài có cất trúc gần giống với màng tế bào chất nhưng photpholipit hầu như chỉ gặp ở lớp trong, còn lớp ngoài là Lipopolisaccarit. Lipopolisaccarit dầy khoảng 8-10nm có chứa lipit A là nội độc tố của vi khuẩn. Lớp Lipopolisaccarit ở vi khuẩn G- còn có chứa kháng nguyên O quyết định nhiều đặc tính huyết thanh của các vi khuẩn có chứa Lipopolisaccarit và là vị trí gắn (thụ thể) của thể thực khuẩn. Đặc biệt, màng ngoài của một số vi khuẩn G- còn có một số loại protein bao gồm protein cơ chất, protein màng ngoài và lipoprotein. Các protein ở vi khuẩn G- đã đ ược chứng minh là có khả năng chống lại sự tấn công của các vi khuẩn khác. - Ở vi khuẩn G- và G+ đều có lớp không gian chu chất nằm ở giữa thành tế bào và l ớp màng tế bào chất. Ngoài ra, ở giữa lớp màng ngoài và lớp PG mỏng ở thành tế bào chất của cả vi khuẩn G- cũng có một lớp không gian chu chất. Trong lớp này có nhiều thành phần nh ư proteinaza, nucleaza, protein vận chuyển qua màng, protein thụ thể làm chổ bám của thể thực khuẩn). Thành tế bào vi khuẩn G+ có thể bị phá hủy hoàn toàn để trở thành thể nguyên sinh khi chịu tác động của lizozim (có trong lòng trắng trứng, nước mắt, nước muối, đuôi của thể thực khuẩn. Thành phần tế bào vi khuẩn G- có sức đề kháng lớn hơn với lizozim do đó bị phá hủy ít hơn. 2. Sinh trưởng của vi khuẩn (trong nuôi cấy tĩnh): Nuôi cấy tĩnh là phương pháp nuôi cấy mà trong suốt thời gian đó ta không thêm vào chất dinh dưỡng cũng không loại bỏ đi các sản phẩm cuối cùng của trao đổi chất (quần th ể t ế bào bị giới hạn trong một khoảng không gian nhất định). Sự sinh trưởng trong một "hệ thống đóng" hay "hệ kín" như vậy tuân theo những quy luật bắt buộc không những đối với các cơ thể đơn bào mà cả đối với các cơ thể đa bào. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của logarid số lượng tế bào theo thời gian gọi là đ ường cong sinh trưởng. Quá trình sinh trưởng của tế bào vi sinh vật trong hệ kín trải qua các giai đoạn: - Pha lag (pha mở đầu = pha tiềm tàng): Pha này tính từ lúc bắt đầu nuôi c ấy đ ến khi vi khuẩn đạt được tốc độ sinh trưởng cực đại. Trong pha lag, vi khuẩn chưa phân chia (nghĩa là chưa có khả năng sinh sản) nhưng thể tích và khối lượng tế bào tăng lên rõ rệt do quá trình tổng hợp các chất, trước hết là các cao phân tử (protein, enzym, acid nucleic...) diễn ra mạnh mẽ. - Pha logarid (pha log): Trong pha này vi khuẩn sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa, nghĩa là sinh khối và số lượng tế bào tăng theo phương trình "N = No.2ct" hay "X= Xo.eut". Kích thước của tế bào, thành phần hóa học, hoạt tính sinh lý... nói chung không thay đổi theo thời gian. Tế bào ở trạng thái động học và được coi như là "những tế bào tiêu chuẩn". - Pha ổn định (pha cân bằng): Trong pha này quần thể vi khuẩn ở trạng thái cân b ằng động học, số tế bào mới sinh ra bằng số tế bào cũ chết đi. Kết quả là số tế bào sống không tăng cũng không giảm. Tốc độ sinh trưởng phụ thuộc vào nồng độ cơ chất. Cho nên khi gi ảm nồng độ cơ chất (trước khi cơ chất bị cạn hoàn toàn) tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn cũng giảm. Do đó việc chuyển từ pha log sang pha ổn định diễn ra dần dần. Made in 49B2 ENV 6
Vi Sinh học - Pha tử vong: Trong pha này số lượng tế bào có khả năng sống giảm theo lũy thừa (mặc dù số lượng tế bào tổng cộng có thể không giảm). Đôi khi các tế bào bị tự phân nhờ các enzym của bản thân. Ở các vi khuẩn sinh bào tử quá trình phức tạp hơn do sự hình thành bào tử. (*) Sinh trưởng kép: Khi chuyển các tế bào đang sinh trưởng logarid vào môi trường mới khác với môi trường trước đó ta vẫn thấy có sự xuất hiện pha lag. Nguyên nhân c ủa pha lag trong trường hợp này chính là sự thích ứng của vi khuẩn với điều kiện nuôi c ấy mới; s ự thích ứng đó có liên quan đến việc tổng hợp các enzym mới mà trước đây tế bào chưa cần. Các enzym mới này được tổng hợp nhờ sự cảm ứng của các cơ chất mới. Đặc trưng của hiện tượng sinh trưởng kép là đường cong sinh trưởng gồm hai pha lag và hai pha log. Sau khi kết thúc pha log thứ nhất tế bào lại mở đầu pha lag thứ hai và tiếp tục pha log thứ hai. Hiện tượng sinh trưởng kép thường gặp khi nuôi cấy vi khuẩn trong môi tr ường chứa nguồn carbon gồm một hỗn hợp của hai chất hữu cơ khác nhau. Hiện tượng sinh tr ưởng kép không chỉ hạn chế ở các nguồn carbon và năng lượng mà thấy ở các nguồn nitơ và phôtpho. Sinh trưởng kép là hiện tượng phổ biến và có thể giải thích bằng cơ chế kiềm chế nói chung và đặc biệt bằng hiệu ứng glucose. 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng vi khuẩn: Quá trình sinh trưởng và trao đổi chất của khuẩn cũng như vi sinh vật có liên quan liên quan chặt chẽ với các điều kiện của môi trường bên ngoài. Các điều kiện này bao gồm hàng loạt các yếu tố khác nhau, tác động qua lại với nhau. Đa số các yếu tố đó đều có một đặc tính tác dụng chung biểu hiện ở ba điểm hoạt động: tối thiểu (vi khuẩn bắt đầu sinh trưởng và mở đầu các quá trình trao đổi chất), tối thích (vi khuẩn sinh trưởng với tốc độ cực đại và biểu hiện hoạt tính trao đổi chất, trao đổi năng lượng lớn) và cực đại (vi khuẩn ngừng sinh tr ưởng và thường chết). Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên vi khuẩn có thể là thuận lợi hoặc bất lợi. Ảnh hưởng bất lợi sẽ dẫn tới tác dụng ức khuẩn hoặc diệt khuẩn. Do tác dụng ức khuẩn c ủa y ếu tố môi trường, tế bào ngừng phân chia, nếu loại bỏ yếu tố này khỏi môi trường vi khuẩn lại tiếp tục sinh trưởng và phát triển. Khi có mặt chất diệt khuẩn, trái l ại vi khuẩn ngừng phát triển, sinh trưởng và chết nhanh chóng. Một số yếu tố chủ yếu là hóa chất thể hiện tác dụng ức khuẩn hoặc diệt khuẩn tùy theo nồng độ. Tác dụng kháng khuẩn của các yếu tố bên ngoài chịu ảnh hưởng của một số điều kiện như tính chất và cường độ tác dụng của bản thân yếu tố đó, đặc tính loài và trạng thái sinh lí của tế bào và đặc tính của môi trường. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi khuẩn như sau: + Yếu tố vật lý: - Độ ẩm: Hầu hết các quá trình sống của vi khuẩn có liên quan đến nước do đó độ ẩm là một yếu quan trọng của môi trường. Đa số vi khuẩn thuộc nhóm sinh vật ưa nước nghĩa là chúng cần nước ở dạng tự do, dễ hấp thụ. Khi thiếu nước sẽ xảy ra hiện tượng loại n ước khỏi tế bào vi khuẩn, trao đổi chất bị giảm và tế bào chết. Một số khuẩn cầu G- rất mẫn cảm với sự khô hạn, bị chết trong môi trường thiếu nước sau vài giờ. - Nhiệt độ: Hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn có thể coi là kết quả c ủa các ph ản ứng hóa học. Vì các phản ứng này phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ nếu y ếu tố nhiệt độ ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình sống của tế bào. Tế bào thu được nhiệt chủ yếu từ môi tr ường bên ngoài, một phần cũng do cơ thể thải ra do kết quả của trao đ ổi chất. Hầu h ết t ế bào sinh Made in 49B2 ENV 7
Vi Sinh học dưỡng của vi sinh vật bị chết ở nhiệt độ cao protein bị biến tính, một hoặc hàng lo ạt enzim b ị bất hoạt. Sự chết của vi khuẩn ở nhiệt độ cao cũng có thể còn là hậu quả của sự bất hoạt hóa ARN và sự phá hoại màng tế bào chất. Nhiệt độ thấp có thể làm bất hoạt quá trình vận chuyển các chất hòa tan qua màng tế bào chất. - Áp lực và áp suất thẩm thấu: Áp lực, áp suất thẩm thấu và áp suất thủy tĩnh có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của tế bào vi khuẩn. Màng tế bào chất của vi khuẩn là bán thấm do các hiện tượng thẩm thấu và việc điều chỉnh thẩm áp đều có liên quan đến màng này. Trong môi trường ưu trương tế bào mất khả năng rút nước và các chất dinh dưỡng hòa tan bao quanh nên tế bào chịu trạng thái khô sinh lí, bị co sinh chất và có thể bị chết nếu kéo dài. Ngược l ại khi cho vi khuẩn vào dung dịch nhược trương nước sẽ xâm nhập tế bào, áp lực bên trong sẽ tăng lên. Tuy nhiên do có thành tế bào cứng ở vi khuẩn không xảy ra vỡ sinh chất như ở tế bào thực vật. - Âm thanh: Sóng âm thanh, đặc biệt trong vùng siêu âm (trên 20kHz) có ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của vi khuẩn. Các tế bào sinh dưỡng bị chết nhanh chóng, tế bào non mẫn cảm hơn so với tế bào già. Mẫn cảm nhất đối với tác dụng của siêu âm là các vi khuẩn hình sợi, ít mẫn cảm hơn là trực khuẩn và có sức đề kháng cao nhất là các cầu khuẩn. Đặc biệt, siêu âm hầu như không ảnh hưởng gì lên các tế bào vi khuẩn kháng axit. Do tác dụng c ủa siêu âm mà độ nhớt của môi trường tăng lên, xuất hiện các chất nâng cao sức căng bề mặt và trong chất nguyên sinh hình thành các bọt khí nhỏ. Kết quả là tế bào bị hủy hoại. - Sức căng bề mặt: Khi sinh trưởng trong môi trường dịch thể vi khuẩn chịu ảnh hưởng của sức căng bề mặt của môi trường. Những thay đổi mạnh mẽ sức căng bề mặt có thể làm ngừng sinh trưởng và làm tế bào chết. Khi sức căng bề mặt thấp, các thành phần c ủa t ế bào chất bị tách khỏi tế bào. Điều này chứng tỏ màng tế bào chất bị tổn thương. Sức căng bề mặt tác dụng thể hiện trong việc làm thay đổi các đặc tính bề mặt của vi khuẩn, tr ước h ết là nâng cao tính thấm của tế bào. Sức căng bề mặt thấp còn ngăn cản vi khuẩn gắn vào bề mặt cứng, tránh cho chúng khỏi cạnh tranh sinh trưởng. - Các tia bức xạ: Các tia có thể gây những biến đổi hóa học là ánh sáng mặt trời, tia t ử ngoại, tia X, tia gamma và tia vũ trụ. Ánh sáng mặt trời có thể gián tiếp tác đ ộng lên t ế bào do làm biến đổi môi trường. Tia tử ngoại có tác dụng mạnh nhất ở bước sóng 260nm, đây là vùng hấp thụ cực đại của acid nucleic và nucleoprotein gây dimer hóa thimine, dẫn đ ến ức chế s ự nhân đôi của ADN. Nhưng sau khi chiếu tia tử ngoại, nếu đưa vi khuẩn ra ánh sáng ban ngày thì vi khuẩn có thể phục hồi khả năng sinh trưởng và phân chia. Hiện tượng này gọi là quang tái hoạt (photoreactivation). + Yếu tố hóa học: - Ảnh hưởng của pH môi trường: pH của môi trường có ý nghĩa quyết định đối với sự sinh trưởng của nhiều vi sinh vật. Các ion H+ và OH- là hai ion hoạt động lớn nhất trong tất cả các ion. Những biến đổi về nồng độ của chúng dù nhỏ cũng có ảnh hưởng mạnh mẽ đ ến vi sinh vật. Cho nên việc xác định pH thích hợp và việc duy trì pH cần thiết trong thời gian sinh trưởng của tế bào là rất quan trọng. Giới hạn pH hoạt động đối với vi sinh vật ở trong khoảng 4-10. Đa số vi khuẩn sinh trưởng tốt ở pH = 7, các vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn n ốt s ần, x ạ khuẩn, vi khuẩn phân giải urê ưa môi trường hơi kiềm, một số vi khuẩn chịu axit, một số khác Made in 49B2 ENV 8
Vi Sinh học ưa axit, chúng có thể sinh trưởng ở pH < 1. pH của môi trường không những ảnh hưởng mạnh đến sinh trưởng mà còn tác động sâu sắc đến các quá trình trao đổi chất. - Oxy: Oxy có vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sống của vi sinh vật. Tùy thuộc vào nhu cầu đối với oxy mà người ta chia vi sinh vật thành các nhóm sau đây: Hiếu khí bắt buộc; Hiếu khí không bắt buộc; Vi hiếu khí; Kị khí chịu dưỡng; Kị khí. - Các chất diệt khuẩn (sát trùng): thường sử dụng là phenol và các dẫn xuất của phenol, alkol, halogen, kim loại nặng, H2O, xà phòng, thuốc nhuộm và các chất tẩy rửa tổng hợp của các muối ammon bậc bốn. + Yếu tố sinh học: Trong các yếu tố sinh học ảnh hưởng có hại lên các quá trình sống của vi sinh vật cần kể đến kháng thể và kháng sinh. Chất kháng sinh có thể có từ nhiều nguồn gốc khác nhau như tổng hợp hoá học, chiếc xuất từ thực vật, động vật nhưng chủ yếu là được tổng hợp từ vi sinh vật. Đây là các chất đặc hiệu mà ở nồng độ thấp cũng có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật một cách chọn lọc. Kháng thể là những chất có sẵn trong máu hoặc được xuất hiện khi có kháng nguyên xâm nhập vào cơ thể, có khả năng liên kết đặc hiệu với các kháng nguyên để làm mất hoạt lực của kháng nguyên. Trong số các yếu tố sinh học có ảnh hưởng có hại đến vi sinh vật còn có các các chất kích thích hoặc kiềm hãm do vi sinh vật sinh ra như vitamin, enzim và kháng sinh. Có ý nghĩa đặc biệt là vitamin. Một số vi sinh vật thuộc nhóm tảo biển, vi khuẩn và nấm không th ể t ự tổng hợp vitamin nên chúng cần được cung cấp vitamin nhờ các cơ thể khác. Trong khi đó một số tảo, vi khuẩn và nấm (nhất là nấm men) lại đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp vitamin. Câu 4: Các kiểu dinh dưỡng (quang dưỡng, hóa dưỡng) của vi sinh vật? Căn cứ vào dạng năng lượng sử dụng người ta có thể phân chia làm các kiểu dinh dưỡng của sinh vật: 1. Quang dưỡng: - Quang tự dưỡng (photoautotrophic) hay quang dưỡng vô cơ (photolithotrophic): Là cơ chế chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng trao đổi chất (ATP) và chất có tính khử (NADPH2). CO2 là nguồn carbon chủ yếu, H2O hay H2S là chất cho điện tử. Có thể gặp những vi khuẩn quang hợp thải oxy giống như cây xanh, đại diện là các loài vi khuẩn lam (Spirulina, Anabaena, Nostoc,...). Các tảo đơn bào quang hợp không thải oxy như các vi khuẩn lục thuộc họ Chlorobacteriaceae (Chlorobium, Thiosulfatophilum...), đây là những vi khuẩn quang dưỡng vô cơ kị khí với H2S hoặc S2O32- làm chất cho điện tử. Các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía thuộc bộ Thiorhodobacteriales như Chromatium, những vi khuẩn này có khả năng phát triển trên môi trường muối vô cơ như nhiều loại cây xanh, đây là những vi khuẩn kị khí quang dưỡng vô cơ khi có mặt trong môi trường S hoặc H2S. - Quang dị dưỡng (photoheterotrophic) hay quang dưỡng hữu cơ (photoorganotrophic): Là cơ chế sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng và hợp chất hữu cơ làm nguồn carbon, có th ể gặp cơ chế này ở các vi khuẩn màu tía không lưu huỳnh thuộc bộ Athiorhodobacteriales, họ Athiorhodaceae, các loài thuộc giống Rhodospirillum. Những vi khuẩn này thiên về vi hiếu khí, Made in 49B2 ENV 9
Vi Sinh học là những vi khuẩn quang dưỡng hữu cơ, không có khả năng phát triển với H2S là chất cho electron độc nhất, chất cho electron của chúng là Acetate, succinate hay hydro. 2. Hóa dưỡng: - Hóa dưỡng vô cơ (Chemolithotrophic) hay hóa tự dưỡng (Chemoautotrophic): Là cơ chế sử dụng năng lượng được tạo thành từ các phản ứng hóa học và CO 2 làm nguồn carbon. Năng lượng có được là nhờ oxy hóa các hợp chất vô cơ như NH4+, NO2-, H2, H2S, S, S2O3, Fe,... Các vi khuẩn ở cơ chế này hình thành một nhóm rất hạn chế tham gia vào các chu trình vật chất sống ở trong đất và nước như Hydrogenomonas oxy hóa hydro, Nitrosomonas oxygen hóa NH3, Nitrobacter oxygen hóa nitrite, Thiobacillus oxygen hóa các hợp chất khử của lưu huỳnh... - Hóa dị dưỡng (Chemoheterotrophic) hay hóa dưỡng hữu cơ (Chemoorganotrophic): Là cơ chế gặp ở các vi khuẩn, vi nấm, động vật nguyên sinh, động vật, chúng sử dụng năng lượng hóa học và một cơ chất hữu cơ làm nguồn carbon chủ yếu. Một nhóm l ớn các vi khuẩn hóa dưỡng hữu cơ là những vi sinh vật gây bệnh rất được chú ý trong Y học, các vi khuẩn tạp nhiễm vào thức ăn, các vi khuẩn được sử dụng trong công nghiệp để tổng hợp các chất kháng sinh, các loại vitamin, các amino acid... Câu 5: Hình dáng, kích thước, cấu tạo, cấu trúc của virus và hoạt động của virus? 1. Hình dáng, kích thước virus: Virus là một dạng sống đơn giản nhất hiện nay chỉ chứa một loại nucleic acid nên hệ gen của chúng là ADN hoặc ARN, sống kí sinh bắt buộc trong tế bào chủ được gọi là hạt virus hay virion. Virus có kích thước rất nhỏ dao động từ 5-300nm nên không không thể quan sát thấy virus qua kính hiển vi quang học. Muốn quan sát hình thái và đo kích thước virus phải s ử d ụng kính hiển vi điện tử và các kĩ thuật phụ trợ. Virus có bốn hình dạng chủ yếu là hình khối, hình khối cầu, hình que và hình tinh trùng (hay hình nòng nọc). 2. Cấu tạo virus: Virus có cấu tạo rất đơn giản, bao gồm lõi là acid nucleic, tức genome nằm ở phía trong còn phía ngoài được bao bọc bởi vỏ protein, vỏ protein bảo vệ genome khỏi sự tác động của các yếu tố môi trường. Ở một số virus còn có một số phân tử các. - Axit nucleic (lõi): Axit nucleic là cơ sở lưu trữ, tái tạo mọi thông tin di truyền, vì vậy là thành phần quan trọng của mọi virus. Virus có nhiều loại hình axit nucleic và là cơ sở phân tử để phân loại virus. Các loại hình axit nucleic của virus được phân biệt dựa trên mấy điểm chủ yếu sau đây: AND hay ARN; Chuỗi đơn hay chuỗi xoắn kép; Dạng sợi, dạng vòng kín hay dạng vòng hở; Hệ gen là một, hai hay nhiều thành phần. - Vỏ protein (capsit): Capsit mang các thành phần kháng nguyên và có tác dụng bảo vệ lõi axit nucleic. Capsit cấu tạo bởi các đơn vị phụ gọi là hạt capsit hay capsome. Các capsome có thể do một chuỗi polypeptit tạo thành hoặc có thể tạo thành từ các đơn phân monomer protein đồng nhất, mà mỗi đơn phân này cấu tạo từ nhiều chuỗi polypeptit. Lõi và vỏ virus hợp lại tạo thành một nucleocapsit, đó là kết cấu cơ bản của mọi virus. - Màng bao: Một số virus bên ngoài capsit còn có một màng bao cấu tạo bởi photpholipit hay glycoprotein. Màng bao thường là màng nhân, màng tế bào chất hoặc là màng của các không bào của vật chủ bị virus cải tạo thành và mang tính kháng nguyên đặc trưng cho virus. 3. Cấu trúc virus: Made in 49B2 ENV 10
Vi Sinh học Virus có 3 kiểu cấu trúc: Hình trụ đối xứng xoắn; Hình khối và Cấu trúc phức tạp dạng phối hợp. - Cấu trúc hình khối: Capsid có cấu trúc hình khối đa diện như virus bại liệt, hình khối cầu như virus HIV. - Cấu trúc xoắn: Nucleocapsid dạng kéo dài. Các capsome sắp xếp xung quanh theo chiều xoắn của acid nucleic. Đa số virus có cấu trúc xoắn có vỏ ngoài bao bọc nucleocapsid xoắn. - Cấu trúc phức tạp: Cấu trúc hỗn hợp vùa dạng khối vừa dạng xoắn. Ví dụ phage có đầu dạng khối, đuôi dạng xoắn trông như con nòng nọc. 4. Hoạt động của virus: Virus gây ảnh hưởng lên tế bào. Virus có thể tác động lên tế bào theo 4 cách sau: - Gây chết tế bào: Kết quả của việc nhiễm virus là làm cho tế bào bị huỷ hoại, dẫn đến làm chết tế bào (CPE - Cytopathic effect). - Chuyển dạng: Tế bào bị nhiễm virus nhưng không chết mà chuyển từ trạng thái bình thường sang trạng thái đặc biệt, thành các tế bào u hoặc ung thư. - Nhiễm tiềm tàng: Virus tồn tại bên trong tế bào ở trạng thái hoạt động tiềm ẩn nhưng không ảnh hưởng rõ rệt đến chức năng của tế bào. - Gây ngưng kết hồng cầu: Một số virus trên bề mặt vỏ ngoài có chứa protein gây ngưng kết hồng cầu (Haemaglutinin) gắn trên bề mặt các tế bào nhiễm. Khi thêm hồng cầu vào thì hồng cầu sẽ bị kết dính bởi các tế bào nhiễm. Virus là tác nhân gây bệnh quan trọng cho người, động vật, cây trồng và vi sinh v ật. Đa số các bệnh thường gặp ở người là do virus. Hầu hết chúng gây bệnh ở thể nhẹ, bệnh nhân tự bình phục sau một thời gian nhất định. Nhiều loại tồn tại thầm lặng trong cơ thể. Chúng nhân lên nhưng không gây bất kỳ triệu chứng nào. Tuy nhiên việc nhiễm virus thường ở thể nhẹ, nhưng đôi khi có thể gây bệnh trầm trọng ở những người mẫn cảm bất thường. Một số do virus gây bệnh rất nặng và thường có tỷ lệ tử vong cao. Câu 6: Phân loại virus theo triệu chứng (theo quan điểm y học), theo hình thái, theo Baltimore) và các khoảng tổng hợp Axit nucleotitde ở virus? 1. Phân loại virus: Có nhiều đặc tính để phân loại virus. Phương cách mà các virus được nhận diện thay đổi rất nhanh. Ngày nay việc tìm trình tự gen thường được thực hiện sớm trong định danh virus. Dữ liệu về trình tự các gen là các những tiêu chuẩn phân loại tiến bộ và có thể cung cấp cơ sở cho các họ virus mới. + Theo triệu chứng: Việc phân loại virus cổ điển nhất là dựa trên những bệnh mà chúng gây ra, kiểu phân loại này thuận lợi cho các nhà lâm sàng, nhưng lại không làm hài lòng các nhà sinh học vì cùng một loại virus có thể xuất hiện ở nhiều nhóm khác nhau nếu chúng gây ra nhiều bệnh khác nhau tùy thuộc vào cơ quan bị tấn công, và một loại virus khác hoàn toàn không liên quan có thể gây ra những bệnh tương tự (ví dụ: nhiễm trùng đ ường hô hấp, viêm gan, khảm lá cà chua,...). + Theo hình thái: Có 3 dạng tồn tại của virus ở bên trong tế bào: - Viroid: Là những phân tử RNA kín, có tính cảm nhiễm cỡ 150 ribonucleotit, ở dạng trần không có vỏ capsid, mạch đơn được phát hiện năm 1971, là tác nhân gây bệnh nhỏ nhất mà con Made in 49B2 ENV 11
Vi Sinh học người đã biết (Bệnh cũ khoai tây hình thoi, bệnh lùn ở thực vật, bệnh hại cây d ừa...). Viroid thậm chí không mã hóa bất kì một protein nào và sự nhân lên của chúng phụ thuộc hoàn toàn vào sự hoạt động cuả enzym tế bào chủ - Prion: Chỉ chứa thành phần protein và không chứa một loại acid nucleic nào. Trong cơ thể bình thường có thể có sẵn các prion nhưng chúng không gây bệnh. Trong điều kiện nào đó prion có thể thay đổi cấu trúc và gây bệnh gây bệnh. Prion gây nhiều bệnh nguy hiểm ở động vật và người, gây thoái hóa hệ thần kinh trung ương và giảm sút trí tuệ như bệnh bò điên, bệnh kuru ở người. - Virion: Virion là các hạt virus được lắp ráp bên trong tế bào từ các cấu phần đặc biệt, mang bộ gene virus. Các virion không tự phát triển hay phân chia và được coi như giai đoạn ngoài tế bào của virus (extracellular phage). + Theo Baltimore: Năm 1971, David Baltimore đưa ra hệ thống phân loại virus dựa trên mối quan hệ giữa genom virus và mARN. Theo đó tất cả các virus đều được chia ra làm 6 nhóm hay 6 lớp, bất kể chúng là virus của động vật, thực vật hay vi sinh vật: - Lớp I: Virus có genom là ADN kép, mARN được tổng hợp giống như ở tế bào, tức là dùng sợi ADN, (-) làm khuôn. - Lớp II: Virus có genom là ADN đơn. Ở thời điểm đưa ra hệ thống phân loại, khoa học mới chỉ biết đến genom ADN đơn, dương, nên khi phát hiện ra genom ADN âm thì lớp II được tách ra là IIa và IIb. Đối với genom ADN đơn, muốn tổng hợp mARN phải qua giai đoạn t ổng hợp ADN kép trung gian, gọi là dạng sao chép (RF - replicative form). - Lớp III: Virus có genom ARN kép. Một trong hai sợi tương đương với mARN. - Lớp IV: Virus có genom ARN đơn, (+). Do có trình tự nucleotid trùng với trình tự nucleotid của mARN nên có thể dùng trực tiếp làm mARN. Lớp IV lại chia thành IVa và IVb dựa trên sự khác biệt về cơ chế biểu hiện và sao chép genom. - Lớp V: Virus có genom ARN đơn, (-). Do có trình tự nucleotid ngược với trình tự nucleotid của mARN, nên không thể dùng trực tiếp làm mARN. Lớp V cũng được chia thành Va và Vb dựa trên sự khác biệt về cơ chế biểu hiện và sao chép genom. - Lớp VI: Virus có genom là ARN. Trong quá trình biểu hiện và sao chép cần phải có giai đoạn tổng hợp phân tử ADN kép. Virus retro thuộc lớp này. Sự phân chia genom của virus dựa trên mARN: acid nucleic (genom) có trình tự nucleotid giống với trình tự của mARN, được quy ước là (+) hay genom (+). Ngược lại nếu có trình tự bổ sung với mARN được quy ước là (-) hay genom (-). Genom ADN đơn muốn tạo thành mARN phải qua dạng trung gian (RF). Tất cả virus ARN (+) ở lớp IV muốn tạo mARN. Đều phải phiên mã từ khuôn ARN (-). Câu 7: Khái niệm gây bệnh và các con đường lây nhiễm của virus, interferon (cơ chế tổng hợp và tác dụng). 1. Gây bệnh và các con đường lây nhiễm của virus: Virus là tác nhân gây bệnh quan trọng cho người, động vật, cây trồng và vi sinh v ật. Đa số các bệnh thường gặp ở người là do virus. Hầu hết chúng gây bệnh ở thể nhẹ, bệnh nhân tự bình phục sau một thời gian nhất định. Nhiều loại tồn tại thầm lặng trong cơ thể. Chúng nhân Made in 49B2 ENV 12
Vi Sinh học lên nhưng không gây bất kỳ triệu chứng nào. Tuy nhiên việc nhiễm virus thường ở thể nhẹ, nhưng đôi khi có thể gây bệnh trầm trọng ở những người mẫn cảm bất thường. Một số do virus gây bệnh rất nặng và thường có tỷ lệ tử vong cao. Virus vào cơ thể theo 4 con đường chính: Hít thở qua đường hô hấp; Ăn uống qua đường tiêu hoá; Xâm nhập qua da, vết xước niêm mạc, truyền máu, tiêm chích, phẫu thuật cấy ghép hay do côn trùng hoặc động vật cắn; Bẩm sinh do mẹ truyền qua nhau thai sang con... Cơ ch ế gây bệnh chủ yếu của virus là sự xâm nhập. Bệnh sinh ra do virus lan truy ền tr ực tiếp tới các mô và cơ quan trong cơ thể. Sự sinh sản của virus trong tế bào sẽ giết chết tế bào (tuy nhiên có trường hợp không giết tế bào). Tác động gây huỷ hoại tế bào được gọi là CPE (cytopathic effect) sẽ dẫn đến tổn thương và huỷ hoại chức năng của các mô và cơ quan, rồi từ đó bi ểu hiện ra các dấu hiệu, triệu chứng. Mầm bệnh virus có thể gây tổn thương hay làm hại tế bào chủ bằng nhiều hình thức: - Ức chế quá trình sao chép thông tin di truyền trong nhân tế bào chủ hoặc làm ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp protein dẫn đến những biến đổi về cấu trúc và chức năng của tế bào chủ. - Làm tổn thương nhiễm sắc thể của tế bào chủ, như trường hợp virus gây bệnh sởi Đức. - Protein và glycoprotein của virus làm thay đổi tính kháng nguyên bề mặt của màng tế bào chất và làm ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng miễn dịch của vật chủ. - Làm cạn kiệt nguồn vật chất cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào chủ do quá trình sao chép và sinh tổng hợp các thành phần của virus. - Tấn công cả hệ miễn dịch của tế bào chủ. - Gây viêm nhiễm tế bào chủ. - Liên kết các tế bào chủ lân cận lại với nhau tạo thành những tế bào đại phì có rất nhiều nhân và hậu quả là tế bào sẽ bị trương to và vở ra. - Làm cho các tế bào bình thường trở nên ác tính và cuối cùng hủy hoại tế bào chủ. Virus có các phương thức gây bệnh như sau: - Gây bệnh cấp tính. - Gây bệnh dai dẳng. - Gây bệnh theo định kỳ. - Gây bệnh âm ỷ tiềm tàng. - Gây bệnh ung thư. 2. Về Interferon: + Khái niệm: - Interferon là một nhóm các protein tự nhiên được sản xuất bởi các tế bào của hệ miễn dịch ở hầu hết các động vật nhằm chống lại các tác nhân ngoại lai như virus, vi khuẩn, kí sinh trùng và tế bào ung thư. Nó chỉ được tổng hợp khi có mặt các chất sinh interferon (còn gọi là interferonogen). Interferon thuộc một lớp lớn của glycoprotein được biết đến dưới cái tên cytokine (chất hoạt hoá tế bào). Interferon đóng vai trò quan trọng trong cửa ngõ miễn dịch, nó là hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại virus và sự phát triển bất thường của tế bào. Nó là một phần của hệ thống miễn dịch không đặc hiệu (non-specific immune system) và được Made in 49B2 ENV 13
Vi Sinh học kích hoạt bởi giai đoạn đầu của quá trình cảm nhiễm trước khi hệ miễn dịch đặc hiệu (specific immune system) có thời gian để phản ứng. - Interferon là một loại cytokine, được tế bào sản xuất ra khi tế bào cảm thụ với virus, chất này có đặc tính bằng mọi con đường có thể ức chế sự hoạt động của mARN, dẫn đến ức chế sự sinh sản của virus, ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển (sự phân hóa) của các tế bào khối u và tế bào bình thường nhất định nào đó, do vậy interferon được sử dụng như một chất điều trị không đặc hiệu cho mọi nhiễm trùng do virus. + Cơ chế hoạt động: Phần lớn ARN và ADN virus điều nhạy cảm với interferon nhưng cơ chế và cường đ ộ tác động thay đổi tùy loại virus. Interferon chỉ có tác dụng chống virus ở bên trong tế bào, không có tác dụng chống virus bên ngoài tế bào, interferon không trực tiếp mà gián tiếp tác động lên virus. Tác dụng chống virus của interferon thực chất không phải là ngăn cản sự hấp phụ của virus lên vách tế bào cũng như ngăn cản sự xâm nhập của virus vào tế bào, interferon không có tác dụng gi ải th ể virus. Interferon có thể tác dụng theo nhiều cơ chế khác nhau: - Ức chế sự gắn virus vào receptor ở bề mặt tế bào. - Ngăn cản sự thoát vỏ bọc của virus. - Ức chế sự tổng hơp mARN. - Sự mã hóa các protein virus,… Đối với nhiều virus, hiệu lực chính của interferon là ức chế sự tổng hợp protein virus. Sau khi nhiễm virus, tế bào bị cảm ứng và sản sinh ra interferon, interferon không có tác dụng bảo vệ tế bào mẹ mà chỉ bảo vệ các tế bào bên cạnh, ở các tế bào này virus vẫn hấp phụ lên vách tế bào và xâm nhập vào bên trong tế bào, nhưng đến giai đoạn sao chép thông tin c ủa virus thì interferon có tác dụng ức chế, kìm hãm sự tổng hợp mARN của virus, mARN của virus không được tổng hợp thì sự chuyển hóa axit nucleic và protein của virus cũng không tiến hành được, do đó không có hạt virus mới được giải phóng ra. + Vai trò tác dụng của interferon: Interferon đóng vai trò là hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại virus và sự phát triển bất thường của tế bào. Nhìn chung, Interferon có 7 hoạt tính sau: Kháng virus; Điều hòa miễn dịch; Chống tăng sinh khối; Kích thích sự biệt hóa tế bào; Điều hòa sinh trưởng tế bào; Giải độc; Kháng đột biến. Từ 7 hoạt tính này, con người đã vận dụng vào việc bào chế các loại thuốc chữa bệnh an toàn và hiệu quả. - Ứng dụng điều trị của Interferon đối với con người: Interferon đã đ ược sử dụng trong điều trị nhiều bệnh do vi rút gây nên. Hiện nay Interferon được sử dụng hiệu quả trong điều trị viêm gan C cấp và mãn, viêm gan B mãn, HIV,... - Ứng dụng trong thú y: Interferon được sử dụng như là tá dược trong vaccine; Interferon dùng chẩn đoán bệnh; Interferon dùng trong phòng, trị bệnh cho gia súc, gia cầm là một giải pháp thay thế kháng sinh an toàn và hiệu quả cao. Câu 8: Các khái niệm về trao đổi chất và năng lượng; sự vận chuyển các chất qua màng; các con đường oxy hóa yếm khí, hiếu khí và chuyển hóa năng lượng của Gluxit ở vi sinh vật? 1. Khái niệm về trao đổi chất và năng lượng: Made in 49B2 ENV 14
Vi Sinh học Cấu trúc và chức năng của một tế bào vi sinh vật liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến các phản ứng hóa học. Trao đổi chất là tổng các phản ứng hoá học do tế bào thực hiện gồm 2 loại: - Các phản ứng giải phóng năng lượng - Các phản ứng toả nhiệt. - Các phản ứng thu năng lượng - các phản ứng thu nhiệt. Đối với một số nhóm vi sinh vật thì nguồn năng lượng là chất dinh dưỡng đã được tế bào hấp thụ. Khi các liên kết hoá học trong các chất dinh dưỡng bị đ ứt, năng l ượng đ ược gi ải phóng ở dạng hoá năng và sẽ được tế bào hấp thu, thu nhận để sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau (tổng hợp các cấu trúc tế bào, tổng hợp các hợp chất cao phân tử, sử chữa và duy trì tế bào, sinh trưởng và sinh sản, di động, tiếp hợp...). Với một số nhóm vi sinh vật khác thì nguồn năng lượng lại là ánh sáng. Chúng chuyển hoá quang năng thành hoá năng đ ể s ử d ụng cho các quá trình trao đổi chất. - Quá trình chuyển hoá các chất dinh dưỡng và chế biến để tổng hợp ra các hợp ch ất riêng của tế bào được gọi là quá trình đồng hoá (còn gọi là quá trình trao đổi chất xây dựng hay trao đổi chất kiến tạo). - Ngược lại quá trình phân huỷ các thành phần của tế bào vi sinh vật đ ược gọi là quá trình dị hoá. - Hai quá trình trên tương tác với nhau và diễn ra đồng thời. Quá trình đồng hoá bao giờ năng lượng tự do của sản phẩm cũng lớn hơn năng lượng tự do của các chất phản ứng. Còn trong quá trình dị hoá, năng lượng tự do của các chất phản ứng bao giờ cũng lớn hơn năng lượng tự do của sản phẩm. Quá trình ôxi hoá - phân huỷ kèm theo sự giải phóng năng lượng cần thiết cho hoạt động sống gọi là quá trình trao đổi năng lượng. Ở tế bào vi sinh vật, số l ượng các chất d ự tr ữ thường rất nhỏ, do vậy chúng phải sử dụng chủ yếu các chất hấp thu từ môi tr ường xung quanh. 2. Sự vận chuyển các chất qua màng tế bào: Để tồn tại, sinh trưởng và phát triển, tế bào vi sinh vật phải thường xuyên trao đ ổi v ật chất và năng lượng với môi trường bên ngoài. Một mặt chúng nhận các chất dinh dưỡng cần thiết từ môi trường, mặt khác chúng thải ra các sản phẩm trao đổi chất. Giữa môi trường xung quanh và môi trường bên trong tế bào tồn tại một hàng rào thẩm thấu, hàng rào này chính là màng tế bào chất. Sự vận chuyển các chất qua màng tế bào vi sinh vật tuân theo một trong hai cơ chế: vận chuyển thụ động (khuếch tán đơn giản hay còn gọi là vận chuyển xuôi dòng) và vận chuyển chủ động (vận chuyển ngược dòng). - Theo cơ chế khuếch tán thụ động, chất hòa tan liên kết thuận nghịch vào một vị trí đặc biệt trên phân tử permease nằm ở bên trong màng (có thể ở các lỗ của màng), các phân tử đi từ màng nhờ sự chênh lệch nồng độ trong trường hợp các hợp chất không điện phân hay chênh lệch điện thế (trong trường hợp các ion) ở hai phía của màng. - Đa số các chất hòa tan qua màng do tác dụng của các cơ chế vận chuyển đặc biệt - cơ chế chủ động. Sự vận chuyển này được tiến hành ngược với gradien nồng độ nghĩa là theo kiểu "ngược dòng", năng lượng tiêu thụ có thể do ATP cung cấp. Những phân tử vận chuy ển sắp xếp trong màng liên kết với các phân tử chất hoà tan rồi chuyển chúng vào bề mặt bên Made in 49B2 ENV 15
Vi Sinh học trong của màng, từ đây các phân tử chất hòa tan được chuyển vào tế bào chất. S ự vận chuy ển đặc biệt các chất qua màng có thể cần hoặc không cần năng lượng của tế bào. 3. Các con đường oxy hóa yếm khí, hiếu khí và chuyển hóa năng lượng của Gluxit: Gluxit chiếm khoảng 10-30% chất khô, ở nấm thành phần này đến 40-60%. Trong số đó thì 2-5% là riboza (trong thành phần axit nucleic). Còn phần lớn là những polysaccaride thường gặp: hemixenlulose, glycogen, glycerin, dextran... Gluxit có giá trị lớn trong tế bào vi sinh vật, nó được dùng để tổng hợp protein và lipit, để làm vật liệu xây dựng tế bào và vật liệu năng lượng trong quá trình hô hấp. + Oxy hóa yếm khí Gluxit: - Con đường Embden Meyerhof Parnas (EMP) - (Hình 1) Con đường có thể được chia thành hai phần. Trong chặng mở đầu 6-carbon glucose được phosphoryl hoá hai lần, cuối cùng được chuyển thành fructo-1,6- bisphosphate. Các đường khác thường nhập vào con đường thông qua việc chuyển hoá thành gluco-6-phosphate hoặc fructo-6-phosphate. Chặng mở đầu này không sinh năng lượng, trái lại phải tiêu thụ hai phân tử ATP cho một phân tử glucose. Tuy nhiên, nhờ việc gắn phosphate vào mỗi đầu của đ ường mà các phosphate này sẽ được dùng để tạo thành ATP. Chặng 3-carbon của con đường bắt đầu khi enzyme fructo-1,6-bisphosphate aldolase xúc tác phân giải fructo-1,6-bisphosphate thành hai nửa, mỗi nửa đều chứa nhóm phosphate. Một trong các sản phẩm là glyceraldehyde-3-phosphate được chuyển trực tiếp thành pyruvate (acid pyruvic) trong quá trình gồm 5 bước. Sản phẩm thứ hai là dihydroxyacetone-phosphate có thể dễ dàng chuyển thành glyceraldehyde-3-phosphate, do đó cả hai nửa của fructo-1,6-bisphosphate đều được sử dụng trong chặng 3-carbon. Trước hết, glyceraldehyde-3-phosphate bị oxy hoá nhờ NAD+ là chất nhận electron, đồng thời một nhóm phosphate được gắn vào để tạo thành 1,3- bisphosphate glycerate là một phân tử cao năng. Sau đó phosphate cao năng ở carbon 1 đ ược chuyển cho ADP và xuất hiện ATP. Việc tổng hợp ATP nói trên được gọi là phosphoryl hoá ở mức độ cơ chất vì quá trình phosphoryl hoá ADP liên kết với sự phân giải ngoại năng của một phân tử cao năng. Một quá trình tương tự tạo thành một phân tử ATP thứ hai cũng nhờ phosphoryl hoá ở mức độ cơ chất. Nhóm phosphate trên 3-phosphorusglycerate được chuyển sang carbon 2 và 2- phosphorusglycerate bị loại nước để tạo thành một phân tử cao năng thứ hai là phosphorusenol pyruvate. Phân tử này chuyển nhóm phosphate sang ADP tạo thành một ATP thứ hai và pyruvate là sản phẩm cuối cùng của con đường. Con đường đường phân phân giải một glucose thành 2 pyruvate qua chuỗi phản ứng mô tả như trên. ATP và NADH cũng được tạo thành. Sản lượng của ATP và NADH có thể tính được khi xem xét hai chặng riêng rẽ. - Con đường Entner-Doudoroff (ED) - (Hình 2) Con đường Entner-Doudoroff mở đầu với các phản ứng chi như con đường pentose- phosphate tức là tạo thành gluco-6-phosphate và 6-phosphorus-gluconat. Tuy nhiên, sau đó 6- phosphorus-gluconat không bị oxy tiếp mà bị loại nước tạo thành 2-keto-3-deoxy-6- phosphorusgluconat (KDPG) là chất trung gian chủ yếu trong con đường này. KDPG sẽ bị phân giải bởi KDPG aldolase thành pyruvate (acid pyruvic) và glyceraldehyde-3-phosphate. Glyceraldehyde-3-phosphate được chuyển thành pyruvate ở phần cuối của con đường đường Made in 49B2 ENV 16
Vi Sinh học phân. Con đường Entner-Doudoroff phân giải glucose thành pyruvate (acid pyruvic), 1 ATP, 1 NADH và 1 NADPH. - Con đường Warburg-Diker-Horeker (WDH) - (Hình 3) Ở một số vi sinh vật vừa oxy hóa theo con đường EMP, ED còn đi theo cong đ ường WDH (Warburg-Diker-Horeker). Đặc biệt là ở chủng gluanobacteroxydas thì 100% đi theo con đường WDH... + Oxy hóa hiếm khí Gluxit: Từ pyruvate (acid pyruvic) ở giai đoạn oxy hóa yếm khí trong điều kiện hiếu khí tiếp tục oxy hóa hiếu khí tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Ở các chủng vi sinh vật khác nhau thì đi theo các con đường khácc nhau nhưng chủ yếu là oxy hóa trong chu trình Kreb. (Hình 4). Ý nghĩa: Hợp chất hữu cơ được oxy hóa và mạch cacbon được cắt dần thành CO 2. Các nguyên tử hidro trong hợp chất hữu cơ cũng được tách dần NADH 2 và FADH2 sau đó các điện tử và nguyên tử hidro được chuyển cho hệ E. oxy hóa - khử (E. hô hấp): e x hydro → E (tích lũy ATP) NADH2 → 3 ATP FADH2 → 2 ATP Câu 9: Các quá trình lên men vi sinh vật và ứng dụng? Quan hệ giữa lên men và hô hấp? 1. Các quá trình lên men vi sinh vật và ứng dụng: Các quá trình lên men phổ biến ở vi sinh vật như sau: - Lên men Ethanol: Hexose → 2 Ethanol + 2CO2 Vi sinh vật thực hiện: Nấm men, Zymomonas,... - Lên men Lactic đồng hình: Hexose → 2 Lactate + 2H+ Vi sinh vật thực hiện: Streptococcus, Một số Lactobacillus,... - Lên men Lactic dị hình: Hexose → Lactate + Ethanol + CO2 + H+ Vi sinh vật thực hiện: Leuconostoc, Một số Lactobacillus,... - Lên men Acid propionic: Lactatev → Propionat + Acetate + CO2 Vi sinh vật thực hiện: Propionibacterium, Clostridium propionicum,... - Lên men Acid hỗn hợp: Hexose → Ethanol + 2,3-Butandiol + Xucxinat + Lactate + Acetate + Focmat + H2 + CO2 Vi sinh vật thực hiện: Các vi khuẩn đường ruột Escherichia, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Enterobacter,... - Lên men Acid butiric: Hexose → Butirat + Acetate + H2 + CO2 Vi sinh vật thực hiện: Clostridium butyricum,... - Lên men Butanlo: Hexose → Butanol + Acetate + Aceton + Ethanol + H2 + CO2 Vi sinh vật thực hiện: Clostridium acetobutylicum,... - Lên men Caproat: Ethanol + Acetate + CO2 → Caproat + Butirat + H2 Vi sinh vật thực hiện: Clostridium kluyveri,... Fructose → 3 Acetate + 3H+ - Lên men Homoacetic: 4H2 + 2CO2 + H+ → Acetate + 2H2O - Lên men sinh Methane: Acetate + H2O → CH4 + HCO3- Made in 49B2 ENV 17
Vi Sinh học Vi sinh vật thực hiện: Methanothrix, Methanosarcina,... Có nhiều quá trình lên men được phân loại dựa trên cơ chất được lên men thay vì các sản phẩm. Chẳng hạn, nhiều vi khuẩn kị khí tạo thành bào tử (chi Clostridium) lên men các amino acid với sự sản sinh Acetate, amoniac và H2. Các loài Clostridium khác, như C. acidiurici và C. purinolyticum lên men các purin như xantin hoặc ađenin với sự tạo thành Acetate, focmat, CO 2, và amoniac. Còn những bọn kị khí khác thì lên men các hợp chất thơm. Ứng dụng của quá trình lên men vi sinh vật: + Lên men rượu: Ethanol là một trong số các sản phẩm lên men phổ biến nhất gặp ở vi sinh vật. Bản thân thực vật và nhiều loài nấm cũng tích lũy ethanol dưới các điều kiện kị khí. Vi sinh vật sản sinh ethanol chủ yếu là nấm men, đặc biệt là các chủng thuộc loài Saccharomyces cerevisiae. Giống như đa số nấm, nấm men là những cơ thể hô hấp hiếu khí, nhưng khi vắng mặt không khí chúng sẽ lên men hiđrat cacbon thành ethanol và CO2. Nhiều vi khuẩn kị khí và hiếu khí cũng tạo thành ethanol như các sản phẩm chính hoặc sản phẩm phụ khi lên men các hexose hoặc pentose. + Lên men lactic: Các vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriaceae. Mặc dù nhóm này không có sự giống nhau về hình thái và, bao gồm cả vi khuẩn hình que dài, hình que ngắn lẫn các vi khuẩn hình cầu, song về mặt sinh lý chúng có chung các đặc điểm khá đặc trưng. Tất cả các đại diện đều là các vi khuẩn gram dương, không tạo thành bào tử (tr ừ Sporolactobacillus) và không di động. Để thu năng lượng chúng hoàn toàn phụ thuộc vào các hiđrat cacbon và tiết ra acid lactic (lactate). Nhờ đặc tính bảo quản và khử trùng dựa trên nguyên tắc acid hóa mà các vi khuẩn lactic được sử dụng, trong nông nghiệp, trong nội trợ, trong ngành sản xuất và chế biến sữa,... 2. Quan hệ giữa lên men và hô hấp: Giữa lên men và hô hấp có mối liên hệ đặc biệt mật thiết. Mối liên hệ (Hình 5). Câu 10: Cơ chế quang hợp, các kiểu đồng hóa CO2 và cố định nitơ ở vi sinh vật? 1. Cơ chế quang hợp: + Pha sáng quang hợp: Pha sáng là giai đoạn đầu của quang hợp, giai đoạn này ánh sáng là nhân tố tr ực tiếp tham gia vào quang hợp nên gọi là pha sáng. Pha sáng xảy ra qua 2 giai đoạn: giai đoạn quang lý và giai đoạn quang hoá. - Giai đoạn quang lý: Nhờ tính chất quang hoá của ánh sáng và khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng của phân tử chlorophyll mà năng lượng của ánh sáng đ ược chuy ển sang năng lượng của điện tử trong các phân tử chlorophyll. Năng lượng này lại chuy ển đ ến 2 tâm quang hợp là l700 và l680 để thực hiện giai đoạn quang hoá tiếp. - Giai đoạn quang hoá: quang hoá là giai đoạn chuyển hoá năng l ượng của các đi ện t ử trong 2 tâm quang hợp đã được làm giàu bởi năng lượng ánh sáng thành năng l ượng ch ứa đ ựng trong các hợp chất giàu năng lượng là ATP và NADPH2. Giai đoạn quang hoá x ảy ra t ại 2 tâm quang hợp bởi 2 phản ứng quang hoá mà phần chính là quang phân ly nước và phosphoryl hoá. # Quang phân ly nước: Nhờ năng lượng ánh sáng với sự tham gia của sắc tố và hệ thống các chất oxi hoá trong lục lạp mà nước bị phân huỷ. 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Made in 49B2 ENV 18
Vi Sinh học # Phosphoryl hoá: Đây là quá trình tổng hợp ATP nhờ năng lượng của quá trình oxi hoá xảy ra trong chuỗi vận chuyển oxy quang hợp. ADP + H3PO4 → ATP + H2O Có 3 hình thức Phosphoryl hoá xảy ra: Phosphoryl hoá vòng; Phosphoryl hoá không vòng; Phosphoryl hoá hoá vòng giả. Kết quả chung của pha sáng là: 12H2O +18ADP +18H3PO4+12NADP+ → 18ATP + 12NADPH+H+ + 6O2 + 18H2O Pha sáng đã tạo ra ATP và NADPH + H+ cung cấp cho pha tối quang hợp. + Pha tối quang hợp Sau khi pha sáng tạo ATP và NADPH+H+, giai đoạn tiếp theo của quang hợp là sử dụng ATP và NADPH+H+ để khử CO2 tạo sản phẩm sơ cấp của quang hợp là C 6H12O6. Quá trình này không cần ánh sáng nên gọi là pha tối. Pha tối diễn ra nhiều con đường khác nhau, mỗi con đường đặc trưng cho một nhóm vi sinh vật. Có 3 con đường đồng hoá CO2 trong quang hợp: chu trình Calvin, chu trình Hatch-Slack và chu trình CAM. 2. Các kiểu đồng hóa CO2: + Chu trình Calvin: Đây là con đường đồng hoá CO2 phổ biến nhất do Calvin tìm ra. Chu trình xảy ra qua 3 giai đoạn chính: - Ribulozo 1,5dP tiếp nhận CO2 sau đó biến đổi thành 2 phân tử APG. - APG bị khử thành AlPG nhờ ATP và NADPH+H+ của pha sáng. - AlPG sẽ tái tạo lại Ribulozo 1,5dP đồng thời tạo nên sản phẩm của chu trình là C6H12O6. + Chu trình Hatch-Slack Đây là chu trình do hai nhà khoa học là Hatch và Slack nghiên cứu và phát hiện ra ngoài chu trình Calvin. Trong chu trình này, sản phẩm được tạo ra đầu tiên là axit oxaloaxetic, axit malic và axit aspartic. Các chất này đều chuyển hóa thành axit malic. Axit malic sẽ được đưa vào tế bào đ ể dự trữ. Khi nào cần cố định CO2, axit malic sẽ được decacboxyl hóa, CO2 được giải phóng và đi vào chu trình Calvin để tạo ra chất hữu cơ. + Chu trình CAM: Khác với chu trình Hatch-Slack, ở chu trình CAM, con đường đồng hoá CO2 xảy ra 2 giai đoạn được tách biệt nhau: - Giai đoạn Cacboxyl hoá APEP để tạo axit oxalo acetic, sau đó axit oxalo acetic bị khử thành axit malic. - Giai đoạn decacboxyl hoá axit malic để tạo CO2 và axit pyruvic. CO2 này tham gia vào chu trình Calvin để tạo ra C6H12O6 từ đó tạo tinh bột. 3. Cố định nitơ: Trong không khí có rất nhiều nitrogen phân tử, nhưng tuyệt đại đa số sinh vật không s ử dụng được nguồn nitrogen này. Chỉ có một số vi sinh vật là có thể hấp thụ được nitrogen. Qua hoạt động sống của chúng nitrogen sẽ được chuyển thành nitrogen hợp chất (protein và các sản phẩm thủy phân protein). Hoạt động này được gọi là sự cố định nitrogen phân tử. Quá trình cố định nitrogen có tác dụng rất lớn đến đời sống các sinh vật trên trái đ ất. Trên cơ bản trong nham thạch không chứa hợp chất nitrogen. Cho nên nguồn nitrogen trong đất Made in 49B2 ENV 19
Vi Sinh học hầu như hoàn toàn do tác dụng cố định nitrogen của vi sinh vật mà hình thành. Hàng năm cây trồng lại lấy đi một lượng nitrogen đáng kể. Hợp chất nitrogen được hình thành trong quá trình cố định này lại chính là nguồn nitrogen chủ yếu bổ sung cho đất. Quá trình cố định nitơ theo 2 hướng cơ bản: Con đường khử và con đường oxy hoá: + Con đường khử theo chuỗi biến hoá: N2 → HN=NH → H2N-NH2 → NH3 → NH4OH + Con đường oxy hoá: N2 → N2O → (HNO)2 → NH4OH Qua 2 hướng đó, người ta thu được kết quả sau: - Nếu nồng độ Oxy nhiều sẽ ức chế quá trình cố định nitơ phân tử. - Hiệu suất cố định nitơ phân tử của những vi sinh vật kỵ khí thường cao hơn nh ững vi sinh vật hiếu khí. - Tìm thấy hợp chất loại khử khi nuôi các vi sinh vật cố đinh nitơ phân tử. Qua đó cho thấy con đường khử có nhiều khả năng xảy ra hơn. Câu 11: Khái niệm di truyền, biến dị, đột biến, ngẫu phát? Các phương thức chuyển nguyên liệu di truyền ở vi sinh vật và ứng dụng của các quá trình đó? 1. Các khái niệm: - Di truyền là đặc tính chung của mọi sinh vật giữ lại và truyền cho con cháu những đặc điểm về cấu tạo và phát triển của tổ tiên, hay nói cách khác, là hiện tượng các cá thể trong một gia đình có những thuộc tính cấu tạo và phát triển giống tổ tiên, với cha mẹ ho ặc gi ữa con cái với nhau. - Biến dị là đặc tính chung của mọi sinh vật có thể mang những sự khác biệt về nhiều chi tiết tính trạng so với bố mẹ của chúng và với các cá thể khác cùng loài. Biến dị kiểu hình còn gọi là thường biến, là hiện tượng có sự khác biệt về cấu trúc cũng như đặc điểm phát triển giữa thế hệ con cái so với thế hệ bố mẹ cũng như giữa chúng với nhau dưới tác động của môi trường và không liên quan đến sự thay đổi vật chất di truyền. Khái niệm biến dị kiểu gen ở vi sinh vật thường là đơn bào. Khái niệm này phải đ ược hiểu rộng hơn và như là sự hình thành các biến chủng có thể là kết quả của đột biến (biến đổi cấu trúc genome sẵn có) hoặc của quá trình tiếp nhận vật chất di truyền từ bên ngoài (thường tiếp theo sau là quá trình tái tổ hợp thông tin di truyền vào genome nhiễm sắc thể). - Đột biến là sự hình thành các cá thể có những chi tiết (cấu trúc, phát triển) khác biệt so với thế hệ cha mẹ liên quan đến sự biến đổi vật chất di truyền. Biến dị này là những biến đổi đột ngột, xuất hiện một cách ngẫu nhiên, không dự tính trước được và không liên tục ở một số cá thể hiếm hoi (tần suất xuất hiện ở vi khuẩn: 10 -8 - 10-6) của một quần thể vi sinh vật. Chúng tương đối độc lập với môi trường chung quanh, có tính cố định, tính bền vững và tính di truyền. - Ngẫu phát hay là tính ngẫu nhiên của đột biến có nghĩa là sự hình thành biến chủng đột biến trước khi có những yếu tố chọn lọc tác động đến, mặc dù cũng có những đột biến do cảm ứng với các yếu tố chọn lọc. Đột biến này chủ yếu do quá trình hỗ biến (tautomer) c ủa các bazơ nitơ với hỗ biến là những đồng phân đặc biệt có khả năng phản ứng hai chiều. 2. Các phương thức chuyển nguyên liệu di truyền và ứng dụng: Made in 49B2 ENV 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.