Giáo trình Vi sinh vật đại cương (Nghề: Bảo vệ thực vật - Trung cấp) - Trường Trung cấp nghề GDTX Hồng Ngự

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Vi sinh vật đại cương (Nghề: Bảo vệ thực vật - Trung cấp) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được hình dạng các loại vi sinh vật thường gặp trong thực phẩm, thực vật. Giải thích được một số hiện tượng biến đổi trong lương thực, thực phẩm và ảnh hưởng thay đổi đối với động thực vật do vi sinh vật. Trình bày được các phương pháp định tính, định lượng vi khuẩn, nấm men, nấm mốc.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vi sinh vật đại cương (Nghề: Bảo vệ thực vật - Trung cấp) - Trường Trung cấp nghề GDTX Hồng Ngự

SỞ LAO ĐỘNG – THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI ĐỒNG THÁP TRƯỜNG TCN - GDTX HỒNG NGỰ GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: VI SINH VẬT ĐẠI CƯƠNG NGÀNH/NGHỀ: BẢO VỆ THỰC VẬT TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-TCNGDTX ngày tháng năm của Hiệu trưởng trường TCN – GDTX Hồng Ngự Đồng Tháp, năm 2019 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI GIỚI THIỆU Vi sinh vật đóng vai trò vô cùng quan trọng trong thiên nhiên cũng như trong cuộc sống của con người. Nó biến đá mẹ thành đất trồng, nó làm giàu chất hữu cơ trong đất, nó tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Nó là các khâu quan trọng trong chuỗi thức ăn của các hệ sinh thái. Nó đóng vai trò quyết định trong quá trình tự làm sạch các môi trường tự nhiên. Từ xưa, con ngưòi đã biết sử dụng vi sinh vật trong đời sống hàng ngày. Các quá trình làm rượu, làm dấm, làm tương, muối chua thực phẩm , đểu ứng dụng đặc. tính sinh học cua các nhóm vi sinh vật. Khi khoa học phát triển, biết rõ vai trò của vi sinh vật, thì việc ứng dụng nó trong sản xuất và đòi sống ngày càng rộng rãi và có hiệu quả lớn. Ví dụ như việc chế vacxin phòng bệnh, sản xuất chất kháng sinh và các dược phẩm quan trọng khác... Đặc biệt trong bảo vệ môi trường, người ta đã sử dụng vi sinh vật làm sạch môi trưòng, xử lý các chất thải độc hại. Sử dụng vi sinh vật trong việc chế tạo phân bón sinh học, thuốc bảo vệ thực vật không gây độc hại cho môi trường, bảo vệ cân bằng sinh thái. Trong thiên nhiên ngoài những nhóm vi sinh vật có ích như trên, còn có những nhóm vi sinh vật gây hại. Ví dụ như các nhóm vi sinh vật gây bệnh cho người, động vật và thực vật, các nhóm vi sinh vật gây ô nhiễm thực phẩm, ô nhiễm các nguồn nước, đất và không khí... Nếu nắm vững cơ sở sinh học của tất cả các quá trình có lợi hay có hại trên, ta sẽ đưa ra được những biện pháp khoa học để phát huy những mặt có lợi và hạn chế những mặt gây hại của vi sinh vật, đặc biệt là trong bảo vệ môi trường, bảo vệ thực vật. Đó cũng là mục đích của môn học này. Do đó, để đáp ứng công tác giảng dạy môn học này trong các trường có đào tạo nghề Bảo vệ thực vật trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp thì giáo trình Vi sinh vật đại cương đã được biên soạn nhằm từng bước thống nhất nội dung dạy và học môn học này. Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới phù hợp với ngành nghề đào tạo mà không trái 1
với quy định của chương trình khung đào tạo. Giáo trình Vi sinh vật đại cương đã tích hợp những kiến thức, kỹ năng cần có của mô đun, được phân bố giảng dạy trong thời gian 60 giờ và bao gồm 2 chương: Chương 1: Các nhóm vi sinh vật Chương 2: Quá trình sinh lý vi sinh vật Để hoàn thiện giáo trình này chúng tôi đã nhận được sự chỉ đạo, hướng dẫn của Sở Lao động – Thương binh và Xã hội. Trong quá trình biên soạn giáo trình này, chúng tôi đã khảo sát thực tế ở nhiều địa phương. Ngoài ra còn cập nhật những Qui chuẩn Việt Nam. Đối tượng học là học sinh vừa tốt nghiệp THCS với khả năng nhận thức và tư duy chậm nên cách viết ngắn gọn, dễ dàng tiếp thu, sử dụng cân xứng giữa lý thuyết và kỹ năng thực hành. Giáo trình là cơ sở cho các giáo viên soạn bài giảng để giảng dạy, là tài liệu nghiên cứu và học tập của học sinh học nghề “Bảo vệ thực vật”. Tuy nhiên thực tế sản xuất luôn biến động, những quy trình kỹ thuật thì liên tục thay đổi vì vậy khi biên soạn chúng tôi gặp phải những khó khăn nhất định. Xong tập thể biên soạn cũng đã cố gắng để biên soạn giáo trình này bám sát chương trình đào tạo. Giáo trình thể hiện đầy đủ nội dung cần truyền đạt cho học sinh, ngoài ra còn có nội dung mở rộng để người học củng cố kiến thức phục vụ tốt hơn quá trình sản xuất. …………., ngày……tháng……năm 2019 Tham gia biên soạn 1. Phan Thị Lài 2. Nguyễn Thị Quế Phương 3. Nguyễn Thị Huyền Trang 4. Nguyễn Phước Triển 2
MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU........................................................................................1 CHƯƠNG 1: CÁC NHÓM VI SINH VẬT.................................................5 1. Nhóm vi sinh vật có lợi...............................................................................5 2. Nhóm vi sinh vật có hại.............................................................................28 CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH SINH LÝ CỦA VI SINH VẬT....................45 1. Quá trình dinh dưỡng của vi sinh vật........................................................45 2. Quá trình hô hấp của vi sinh vật................................................................53 3. Ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến hoạt động của vi sinh vật.............54 4. Quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật...................................57 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................73 1
DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Hình dạng một số chi vi khuẩn thuộc dạng cầu khuẩn.......................6 Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc của tế bào vi sinh vật nhân nguyên.............................8 Hình 1.3: Sơ đồ cho thấy sự khác biệt trong cấu tạo vách tế bào vi khuẩn.....11 Hình 1.4: Vị trí tiên mao trên tế bào vi khuẩn..................................................14 Hình 1.5: Sự nhân đôi của vi khuẩn..................................................................18 Hình 1.6: Hình thái và cấu tạo tế bào của nấm men.........................................20 Hình 1.7: Hình thái và cấu tạo tế bào của nấm mốc.........................................24 Hình 1.8: Sinh sản ở nấm mốc (A) Sinh sản vô tính, (B) Sinh sản hữu tính.....26 Hình 1.9: Xạ khuẩn.............................................................................................30 Hình 1.10: Túi trứng của tuyến trùng và trứng chứa con non sắp nỡ..............43 Hình 2.1: Đường con sinh trưởng của vi sinh vật.............................................58 Hình 2.2: Nuôi cấy liên tục trong Chemostat và Turbidostat...........................60 Hình 2.3: Môi trường nuôi cấy vi sinh vật tổng hợp.........................................62 Hình 2.4: Sơ đồ một lam đếm hồng cầu (hematocytometer).............................64 Hình 2.5: Phương pháp lọc màng để xác định số lượng vi sinh vật.................65 2
Hình 2.6: sơ đồ miêu tả cách đếm vi khuẩn bằng phương pháp pha loãng......66 Hình 2.7: Nguyên tắc phương pháp đo độ đục của huyền phù vi khuẩn .........68 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: VI SINH VẬT ĐẠI CƯƠNG Mã môn học: MH10 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: - Vị trí: Môn học vi sinh đại cương là môn học thuộc khối kiến thức kỹ thuật cơ sở trong danh mục các môn học, môn học bắt buộc của nghề Chế biến thực phẩm, chế biến và bảo quản thuỷ sản, bảo vệ thực vật, thú y. - Tính chất: Vi sinh đại cương là môn học tích hợp lý thuyết với thực hành. Môn học bố trí trước các môn học chuyên môn nghề. - Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Giúp người học có được những kiến thức và hình thành những kỹ năng cần thiết về lĩnh vực Vi sinh vật trên thực vật, ý thức chủ động đảm bảo an toàn và có trách nhiệm trong nghề nghiệp. Mục tiêu của môn học: - Về kiến thức: Trình bày được hình dạng các loại vi sinh vật thường gặp trong thực phẩm, thực vật. Giải thích được một số hiện tượng biến đổi trong lương thực, thực phẩm và ảnh hưởng thay đổi đối với động thực vật do vi sinh vật. Trình bày được các phương 3
pháp định tính, định lượng vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. - Về kỹ năng: Tạo được môi trường dinh dưỡng và nuôi cấy vi khuẩn, nấm men, nấm mốc đồng thời định lượng, định tính được vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, đảm bảo an toàn vệ sinh và lao động và tính toán tỉ lệ chính xác - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Làm việc cẩn thận, tỉ mỉ, trung thực, chính xác và có tinh thần trách nhiệm cao. 4
Nội dung của môn học: Chương 1: Các nhóm vi sinh vật Mã chương: MH10-01 Mục tiêu: - Nêu được đặc tính về hình thái và cấu tạo và sự sinh trưởng của các nhóm vi sinh vật. thường gặp trong lương thực, thực phẩm như vi khuẩn, virut, xạ khuẩn, nấm men và nấm mốc, kí sinh trùng. Nhận dạng được các loại vi sinh vật qua hình ảnh trựcquan. - Phân biệt được hình thái và cấu tạo và sự sinh trưởng của các nhóm vi sinh vật.Sử dụng kính hiển vi, nồi thanh trùng dùng trong phân tích định tính hoặc định lượng tế bào vi sinh vật. Chuẩn bị được các loại môi trường dùng để phân tích định tính vi sinh vật. Thực hiện nuôi cấy các loại vi sinh vật theo đúng quy trình, đảm bảo chính xác, an toàn. Định tính, định lượng được vi sinhvật. - Hình thành tính cẩn thận, chính xác, tỉ mỉ và trung thực trong công tác thí nghiệm, kiểmnghiệm Nội dung chương: 1. Nhóm vi sinh vật có lợi 1.1.Vi khuẩn 1.1.1 Hình thái Vi khuẩn - đôi khi còn được gọi là vi trùng, là một nhóm vi sinh vật nhân sơ đơn bào có kích thước rất nhỏ; một số thuộc loại ký sinh trùng. Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, có kích thước nhỏ và thường có cấu trúc tế bào đơn giản không có nhân, bộ khung tế bào và các bào quan như ty thể và lục lạp. Theo hình dáng bên ngoài vi khuẩn được chia làm các loại: cầu khuẩn, trực khuẩn, phẩy khuẩn và xoắn khuẩn. 5
- Cầu khuẩn: Cầu khuẩn là loại vi khuẩn có dạng hình cầu nhưng cũng có nhiều loại không hẳn hình cầu, thí dụ như hình ngọn nến như phế cầu khuẩn. Kích thước của cầu khuẩn thường thay đổi trong khoảng 0,5 – 1 µm (1 micromet = 10-6 m). Tùy theo từng loài mà chúng có những dạng khác nhau. Đặc tính chung của cầu khuẩn: + Tế bào hình cầu có thể đứng riêng rẽ hay liên kết với nhau. + Có nhiều loài có khả năng gây bệnh cho người và gia súc. + Không có cơ quan di động. + Không tạo thành bào tử. + Cầu khuẩn thường không có tiên mao và không có khả năng di động. + Một số Chi (Giống) cầu khuẩn đặc trưng (Hình 1.1): Hình 1.1: Hình dạng một số chi vi khuẩn thuộc dạng cầu khuẩn. + Monococcus - đơn cầu khuẩn: thường đứng riêng rẽ từng tế bào một, đa số thuộc loại hoại sinh. Chúng thường có ở trong đất, nước và không khí. + Diplococcus - song cầu khuẩn: phân cách theo mặt phẳng xác định và dính với nhau thành từng đôi một. Một số có khả năng gây bệnh như giống Neisseria - gây bệnh lậu; Meningitidis gonorrhoeae - gây bệnh về não. 6
+ Tetracoccus - tứ cầu khuẩn: thường liên kết với nhau thành từng nhóm 4 tế bào một. Chúng thường gây bệnh cho người và một số gây bệnh cho động vật. + Streptococcus - liên cầu khuẩn: chúng phân cắt nhau theo một mặt phẳng xác định và dính với nhau thành từng chuỗi dài. + Sarcina phân cách theo 3 mặt phẳng trực giao nhau, tạo thành những khối từ 8 - 16 tế bào hoặc nhiều hơn. Trong không khí chúng ta thường gặp một số loài như Sarcinalutea, Sarcina auratiaca. Chúng thường nhiễm vào các môi trường trong phòng thí nghiệm và tạo thành màu vàng. + Staphylococcus - tụ cầu khuẩn: thường liên kết với nhau thành những đám trông như chùm nho. Chúng phân cách theo một mặt phẳng bất kỳ sau đó dính vào nhau thành từng đám như chùm nho. - Trực khuẩn: Trực khuẩn là tên chung chỉ tất cả các vi khuẩn có hình que. Kích thước thường từ (0,5 - 1,0) x (1- 4) µm. Thường gặp các loài trực khuẩn sau: + Bacillus: trực khuẩn gram +, sinh bào tử. Chiều ngang của bào tử không vượt quá chiều ngang của tế bào. Vì thế khi tạo thành bào tử tế bào không thay đổi hình dạng, chúng thường thuộc loài hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc. + Bacterium: trực khuẩn gram −, không sinh bào tử. Thường có tiên mao mọc xung quanh tế bào người ta gọi là chu mao. Các giống Samonella, Shigella, Erwina, Serratia đều có hình thái giống Bacterium. + Pseudomonas: trực khuẩn gram −, không sinh bào tử, có một tiên mao (hoặc một chùm) ở một đầu. Chúng thường sinh ra sắc tố. + Corynebacterium: không sinh bào tử, hình dạng và kích thước thay đổi khá nhiều. Khi nhuộm màu tế bào thường tạo thành các đoạn nhỏ bắt màu khác nhau. Trực khuẩn bạch cầu bắt màu ở hai đầu làm tế bào có hình dạng giống quả tạ. + Clostridium: thường là trực khuẩn gram +, sinh bào tử. Kích thước vào khoảng (0,4 - 1) x (3 - 8) µm, chiều ngang của bào tử thường lớn hơn chiều ngang của tế bào, do đó làm tế bào có hình thoi hay dùi trống. Chúng thường thuộc 7
loại kỵ khí bắt buộc. Có nhiều loài có ích, thí dụ như loài cố định Nitơ, một số loài khác gây bệnh như vi khuẩn uốn ván.v.v. - Phẩy khuẩn là tên chung chỉ các vi khuẩn hình que uốn cong giống như dấu phẩy. Giống điển hình là giống Vibrio. Một số giống phẩy khuẩn có khả năng phân giải cellulose hoặc có khả năng khử sunfate. - Xoắn khuẩn: xoắn khuẩn có hình cong, xoắn, gồm tất cả các vi khuẩn có hai vòng xoắn trở lên. Là loại gram +, di động được nhờ có một hay nhiều tiên mao. Đa số chúng thuộc loại hoại sinh, một số rất ít có khả năng gây bệnh (Sp.minus). Kích thước thay đổi (0,5 - 3,0) x (5 - 40) µm. 1.1.2 Cấu tạo Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc của tế bào vi sinh vật nhân nguyên. - Vỏ nhầy và lớp dịch nhầy: nhiều loài vi khuẩn được bao bọc phía ngoài một lớp vỏ nhầy hoặc một lớp dịch nhầy. - Vỏ nhầy (còn gọi màng nhầy): + Vỏ nhầy có hai loại, vỏ nhầy lớn (macrocapsule) và vỏ nhầy nhỏ (microcapsule). Vỏ nhầy lớn có chiều dày > 0,2 μm nên thấy được dưới kính hiển vi thường. Còn vỏ nhầy nhỏ có chiều dày < 0,2 μm, chỉ quan sát được qua kính hiển vi điện tử. 8
+ Một số vi khuẩn khác không có vỏ nhầy nhưng được bao phủ một lớp dịch nhầy không giới hạn xác định và không cấu trúc rõ ràng. Thí dụ: chi Xanthomonas. + Công dụng của vỏ nhầy là để bảo vệ tế bào vi khuẩn và là nơi tích lũy chất dinh dưỡng của vi khuẩn. Thí dụ: phế cầu khuẩn Streptococcus pneumoniae khi có vỏ nhầy sẽ không bị bạch huyết cầu thực bào, Chính vì thế mà ở một số vi khuẩn gây bệnh chỉ khi có lớp vỏ nhầy mới có khả năng gây bệnh, còn nếu mất vỏ nhầy sẽ bị thực bào mau lẹ. + Nhuộm vỏ nhầy là phương pháp làm tiêu bản âm bằng cách trộn vi khuẩn với mực tàu. + Ở một số vi khuẩn, khi môi trường nuôi cấy cạn dần chất dinh dưỡng vi khuẩn tiêu thụ đến chất dinh dưỡng trong vỏ nhầy, làm cho vỏ nhầy tiêu biến dần đi. + Phần lớn thành phần hóa học của lớp vỏ nhầy hoặc dịch nhầy là nước (98%) và polysaccarit. Vi khuẩn có vỏ nhầy hoặc dịch nhầy sẽ cho khuẩn lạc ướt, láng, trơn. Còn vi khuẩn không vỏ nhầy hoặc dịch nhầy sẽ tạo thành những khuẩn lạc khô, xù xì. Còn các vi khuẩn có lớp dịch nhầy rất nhầy nhớt sẽ tạo thành những khuẩn lạc nhầy nhớt. - Thành tế bào hay vách tế bào: + Thành tế bào chiếm 25 - 30% khối lượng khô của tế bào. Thành tế bào có kích thước khác nhau tuỳ từng loại vi khuẩn, đa số các vi khuẩn gram + có kích thước lớn (14 – 18nm), vi khuẩn gram - có kích thước nhỏ (khoảng 10 nm). + Chức năng của thành tế bào: Giữ cho tế bào có hình dạng ổn định. Bảo vệ tế bào vi khuẩn: 9
o Giúp tế bào vi khuẩn đề kháng với các lực tác động từ bên ngoài, ví dụ: vi khuẩn gram + chịu được áp suất thẩm thấu (Ptt) từ 15 - 20 atm, gram âm chịu được 5 – 10 atm. o Cản trở sự xâm nhập của một số chất có hại vào tế bào, ví dụ: thành tế bào vi khuẩn gram – ngăn cản sự xâm nhập của các chất kháng sinh có khối lượng phân tử > 800. + Cần thiết cho quá trình phân cắt bình thường của tế bào. + Có liên quan đến tính kháng nguyên, tính gây bệnh của vi khuẩn: Tính kháng nguyên: ở vi khuẩn gram dương cấu trúc polyozite của glycopeptite đã quyết định tính đặc hiệu về miễn dịch của kháng nguyên; ở vi khuẩn gram -: thành tế bào tạo thành kháng nguyên O, đây là kháng nguyên có tầm quan trọng trong công tác chẩn đoán bệnh. Thành tế bào sinh ra nội độc tố ở vi khuẩn gram -. * Thành phần hoá học của thành tế bào vi khuẩn gram + và gram – khác nhau rõ rệt: Tỷ lệ % với khối lượng khô của tế bào vi Thành phần khuẩn Gram + Gram – Peptidoglycan 95 5 – 10 (glycopeptite, peptite, mucopeptite, murein) Acid teichoic 5 0 Lipit 0 20 Lipoprotein Không có hoặc rất 50 ít Polysaccharite 0 20 10
Hình 1.3: Sơ đồ cho thấy sự khác biệt trong cấu tạo vách tế bào vi khuẩn gram + và gram –. Glycopeptite được tạo nên từ các chuỗi polysaccharite nối với nhau bằng cầu nối peptit, các chuỗi này được tạo nên từ nhiều loại đường khác nhau gắn với các đường amin (N-acetyl glucozamin, galactozamin, Acid-N-Acetylmuramic). - Màng tế bào chất: có chiều dầy khoảng 5 – 10 nm và chiếm khoảng 10 - 15% trọng lượng tế bào. Màng nguyên sinh chất có cấu tạo bởi 2 lớp photpholipit (PL), 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. Mỗi phân tử PL chứa một đầu tích điện phân cực (đầu photphate) và một đuôi không tích điện, không phân cực (đầu hidrocacbon). Đầu phân cực tan trong nước nằm phía trong. Đầu photphate còn gọi là đầu háo nước, đầu hidrocacbon còn gọi là đầu kỵ nước. Các PL trong màng làm màng hóa lỏng và cho phép các protein di động tự do. Sự hóa lỏng động học này là cần thiết cho các chức năng của màng. Cách sắp xếp của PL và protein như vậy gọi là mô hình khảm lỏng. Chức năng của màng nguyên sinh chất: + Duy trì áp suất thẩm thấu bình thường bên trong tế bào. 11
+ Khống chế (điều hoà) sự vận chuyển các chất dinh dưỡng và các sản phẩm trao đổi chất ra hay vào tế bào. + Là nơi sinh tổng hợp các thành phần của tế bào. + Là nơi tổng hợp nhiều loại enzyme. + Có nhiệm vụ trong sự phân chia tế bào cùng với mesosome. - Tế bào chất: + Nguyên sinh chất là thành phần chính của tế bào vi khuẩn. Đây là một khối ở trạng thái keo, chứa 80 - 90% nước, thành phần còn lại chủ yếu là lipoprotein. Nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn rất khác với nguyên sinh chất của tế bào thực vật. Trong tế bào thực vật, nguyên sinh chất có trung thể (centrosome), ty thể (mitochondria), ribosome, bộ máy Golgi, không bào và lạp thể, có chuyển động dòng nội bào. + Ở vi khuẩn cấu trúc của nguyên sinh chất đơn giản hơn, trong nguyên sinh chất của vi khuẩn trưởng thành người ta quan sát thấy nhiều cơ quan con khác nhau: mesosome, ribosome, không bào, các hạt dự trữ, các hạt sắc tố và cấu trúc của nhân. - Nhân tế bào vi khuẩn: + Vi khuẩn chưa có nhân thật, mới chỉ có thể nhân. Thể nhân của vi khuẩn là 1 nhiễm sắc thể duy nhất cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép còn gắn với màng nguyên sinh chất. Nhiều vi khuẩn còn chứa ADN ngoài nhiễm sắc thể. Đó là những sợi ADN kép, dạng vòng kín, có khả năng sao chép độc lập và gọi là plasmid. + Về hình dạng: thể nhân có hình cầu, kéo dài như hình que hay hình quả tạ, hình chữ V. + Về cấu trúc: thể nhân không có màng nhân nhưng giới hạn giữa nhân và nguyên sinh chất rất rõ. Thể nhân là 1 cấu trúc sợi nhỏ có đường kính 3 – 8 nm, đó là 1 nhiễm sắc thể duy nhất của tế bào, cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép còn gắn với màng nguyên sinh chất. Nhiễm sắc thể có chiều dài 0,25 – 3,0 µm, chứa 6,6 - 13 x 12
106 cặp bazơ Nitơ, nếu mở vòng xoắn ra thì sợi dài 1 mm, đó chính là 1 sợi ADN có dạng vòng tròn và chỉ là 1 phân tử ADN đóng kín. Trong quá trình phân chia tế bào, nhân phân chia bằng cách cắt đôi, không có sự gián phân bởi vi khuẩn chỉ có 1 nhiễm sắc thể duy nhất. - Nha bào: + Nha bào là bộ phận lưu tồn đặc biệt, được hình thành ở những giai đoạn phát triển nhất định của một số loài vi khuẩn gram + phần lớn là vi khuẩn hình que. Hai nhóm vi khuẩn chủ yếu có khả năng hình thành nha bào là nhóm vi khuẩn hiếu khí Bacillus có trong đất và nhóm vi khuẩn kỵ khí Clostridium có trong đất, chất mùn và trong ruột của động vật. + Ngoài ra một số cầu khuẩn, phẩy khuẩn và xoắn khuẩn cũng có khả năng sinh nha bào. + Nha bào không thấm nước và thường được phân biệt dựa trên vị trí của chúng trong tế bào vi khuẩn trước khi chúng được phóng thích ra ngoài. Các vị trí này có thể nằm ở giữa, hoặc ở một phía của tế bào. + Ngoài ra người ta còn căn cứ vào sự trương to của tế bào mẹ lúc chứa các nha bào. + Cấu tạo của nha bào gồm nhiều lớp màng bao bọc. Ngoài cùng là lớp màng ngoài, kế đến là vỏ của nha bào có nhiều lớp có tác dụng ngăn chặn sự thẩm thấu của nước và các chất hoà tan. Tiếp theo là lớp màng trong và trong cùng là lớp tế bào chất chỉ chứa hệ gen và một số ít ribosome và enzyme. + Nha bào không có nhiệm vụ sinh sản mà có khả năng đề kháng được với những điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, tính acid cao, bức xạ, hóa chất và các chất tẩy trùng. Nha bào có thể tồn tại rất lâu trong điều kiện bất lợi và sẽ trở về trạng thái sinh vật bình thường khi điều kiện thích hợp. Một số vi khuẩn ở những điều kiện nhất định có thể bị mất khả năng hình thành bào tử. Một số vi khuẩn hình thành nha bào là tác nhân gây bệnh ở động vật do chúng sản sinh độc tố. Điển hình là vi khuẩn Bacillus anthracis gây bệnh than ở bò và bệnh 13
có thể lây sang người. Vi khuẩn Clostridium botulinum có khả năng gây ngộ độc thực phẩm. Vi khuẩn Clostridium tetani gây bệnh uốn ván. 1.1.3 Sự di động - Tiên mao và khả năng di động của vi khuẩn: + Vi khuẩn có thể có roi hoặc không có tùy từng chi. Nhiệm vụ chính của roi là giúp vi khuẩn di động một cách chủ động. + Vị trí của roi trên vi khuẩn: Không có roi: vi khuẩn vô mao (atrichate), không di động một cách chủ động được. Một roi mọc ở một đỉnh (đơn mao: monotrichate), như vi khuẩn Xanthomonas campestris (Hình 1.4A). Có thể là một chùm roi mọc ở đỉnh (lophotrichate), như khuẩn Pseudomonas solanacearum (Hình 1.4B). Mỗi đỉnh có một chùm roi (amphitrichate), như vi khuẩn Spirillum volutans (Hình 1.4C). Roi mọc chung quanh (chu mao = peritrichate) Thí dụ: chi Erwinia (Hình 1.4D). 14
Hình 1.4: Vị trí tiên mao trên tế bào vi khuẩn. + Tốc độ và kiểu di động của vi khuẩn không giống nhau tùy loài và tùy vị trí của roi. Các loài vi khuẩn có roi ở một đầu có tốc độ di chuyển mạnh mẽ nhất, các loài vi khuẩn khác di chuyển chậm hơn. + Vi khuẩn có roi ở một đầu di động theo một hướng rõ rệt, nhưng vi khuẩn roi chu mao thì lại di chuyển theo một kiểu quay lung tung. Tuy nhiên, điều kiện môi trường và thời gian nuôi cấy có thể ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng di động của các loài vi khuẩn có roi. Vi khuẩn di động trong môi trường lỏng theo kiểu nào phụ thuộc vào nhiều lý do khác nhau, do tìm đến hoặc tránh một yếu tố nào đó (tìm nguồn thức ăn, tới chỗ có ánh sáng, tránh chỗ có acid, tránh chỗ nóng, tránh hóa chất độc hại...). + Đối với vi khuẩn không có roi, trong môi trường lỏng chúng vẫn có thể chuyển động hỗn loạn do hiện tượng va chạm không ngừng của các phân tử vật chất trong chất lỏng (chuyển động Brown). + Sự chuyển dời về phía các chất dẫn dụ và thoát khỏi các chất xua đuổi hóa học được gọi là hóa ứng động. Trong hóa ứng động dương, lông roi chỉ quay theo một chiều, ngược chiều kim đồng hồ lâu hơn khi tiến vào chất dẫn dụ. + Ngoài roi, một số loài vi khuẩn còn có sợi pili (nhung mao hay khuẩn mao). Pili không là cơ quan di động mà là phương tiện giúp vi khuẩn bám được tốt trên bề mặt cơ chất. Pili còn có thể tham gia vào quá trình dinh dưỡng của vi khuẩn, giúp cho tế bào tăng bề mặt hấp thu chất dinh dưỡng lên rất nhiều lần. + Trong nhung mao có các sợi pili đặc biệt, gọi là Pili giới tính, làm kênh để chuyển ADN giữa các tế bào, trao đổi tín hiệu di truyền giữa 2 tế bào. 1.1.4 Bào tử Một số vi khuẩn vào cuối thời kì sinh trưởng phát triển sẽ sinh ra bên trong tế bào một thể nghĩ có dạng hình cầu hay bầu dục gọi là bào tử hay nội bào tử. Vì mỗi tế bào chỉ cho 1 bào tử nên đây không phải là hình thức sinh sản. Bào tử có tính kháng nhiệt, kháng bức xạ, kháng hóa chất, kháng áp suất thẩm 15
thấu. Chẳng hạn bào tử của vi khuẩn gây bệnh ngộ độc thịt Clostridium botulinum đun sôi ở 1000C trong vòng 5 – 9,5h mới chết, đun ở 121 0C thì chết sau 10 phút. Tế bào sinh dưỡng của vi khuẩn Clostridium thẻmosaccharolytium ở 50 0C cũng chết rất nhanh nhưng bào tử của chúng chịu được nhiệt độ rất cao, đưa lên đến 132 0C trong vòng 4,4 phút mà chỉ diệt được 90% tế bào. Năng lực đề kháng bức xạ nhiệt của bào tử thường gấp bội tế bào sinh dưỡng. Năng lực đề kháng với tia phóng xạ của bào tử Bacillus megaterium gấp 36 lần của tế bào sinh dưỡng vi khuẩn E. coli. Trong giai đoạn bào tử, không thấy chúng thực hiện bất kì hoạt động trao đổi chất nào. Người ta gọi đó là trạng thái sống ẩn. Bào tử có thể giữ sức sống từ vài năm đến vài chục năm. Chỉ có một số chi vi khuẩn có khả năng sinh bào tử: Bacillus, Clostridium, Sporasarcina và Desulfotomaculum. Baclillus và Clostridium đều có hình que nhưng khác nhau là Baclillus sống hiếu khí và sinh bào tử không biến dạng hình thái tế bào, trong khi đó Clostridium sống kị khí và khi sinh bào tử tế bào biến thành hình thoi, hình đinh ghim… Sporasarcina có hình khối gồm 8 cầu khuẩn. Desulfotomaculum là vi khuẩn khử lưu huỳnh có hình que cong, đứng riêng rẽ hay xếp thành chuỗi. Ở vi khuẩn sinh bào tử thì nang bào là vỏ của tế bào mẹ. Màng ngoài nằm ở ngoài cùng, đó là các phần còn sót lại của tế bào mẹ, có khi có khi không, khi dày, khi xốp, chiếm 2 – 10% khối lượng khô của bào tử. Màng ngoài gồm 2 lớp, lớp ngoài dày 6nm, lớp trong dày 19nm. Thành phần chủ yếu là lipoprotein, cũng chứa một lượng nhỏ axit amin, có tính thẩm thấu kém. Lớp áo bào tử nằm dưới màng ngoài dày khoảng 3nm, cấu tạo bởi 3 - 15 lớp, chủ yếu là prôtêin sừng và một ít photpholipoprotein. Áo bào tử có sức đề kháng rất cao với lizomzim, proteaza, các chất hoạt động bề mặt, có tính thẩm thấu kém với các cation. Dưới lớp áo bào tử là lớp vỏ bào tử. Vỏ bào tử chiếm thể tích rất lớn (36 – 60%) trong bào tử. Vỏ bào tử chiếm một lượng lớn peptidoglican đặc biệt, ít liên kết chéo, ngoài ra còn chứa 7 – 10% (tính theo khối lượng khô của bào tử) chất dipicolinat canxi, không chứa axit tecoic. Áp suất thẩm thấu của lớp vỏ bào tử cao tới 16