03.12.2018 Views

BÀI GIẢNG SINH HỌC VI SINH - BIỆN THỊ LAN THANH - TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM

https://app.box.com/s/d4jzhtksaqp8jixeqztox7h12f5lvjrd

https://app.box.com/s/d4jzhtksaqp8jixeqztox7h12f5lvjrd

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>TRƯỜNG</strong> <strong>ĐẠI</strong> <strong>HỌC</strong> <strong>NÔNG</strong> <strong>LÂM</strong> <strong>TP</strong>. <strong>HCM</strong><br />

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ <strong>SINH</strong> <strong>HỌC</strong><br />

Bài giảng<br />

<strong>SINH</strong> <strong>HỌC</strong> <strong>VI</strong> <strong>SINH</strong><br />

Mã MH: 211138<br />

Số TC: 02 (30 tiết)<br />

ThS. Biện Thị Lan Thanh


<strong>HỌC</strong> LIỆU<br />

<strong>VI</strong> <strong>SINH</strong> VẬT <strong>HỌC</strong><br />

Nguyễn Lân Dũng (Chủ biên),<br />

Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty<br />

Nhà xuất bản Giáo dục<br />

Giá: 110.000 đồng<br />

• Quận 1: 2A Đinh Tiên Hoàng, 104 Mai Thị Lựu<br />

• Quận 5: 231 Nguyễn Văn Cừ, 240 Trần Bình Trọng<br />

• Quận 11: 5 Bình Thới


Nội dung môn học<br />

• Chương 1 Mở đầu<br />

• Chương 2 Sinh học các VSV nhân sơ (Prokaryote)<br />

• Chương 3 Sinh học các VSV nhân thật (Eukaryote)<br />

• Chương 4 Virus<br />

• Chương 5 Dinh dưỡng của VSV<br />

• Chương 6 Sự chuyển hóa năng lượng ở VSV<br />

• Chương 7 Các quá trình sinh tổng hợp ở VSV<br />

• Chương 8 Sinh trưởng và phát triển ở VSV<br />

• Chương 9 Di truyền học VSV<br />

• Chương 10 Sinh thái học VSV


• Là những cơ thể nhỏ bé, muốn thấy được phải<br />

nhìn qua kính hiển vi (KHV)<br />

• Các nhóm VSV:<br />

oSiêu vi trùng (virus)<br />

oVi khuẩn (bacteria)<br />

oNấm men (yeasts, levures)<br />

oNấm mốc (molds)<br />

oVi tảo (algae)<br />

Vi sinh vật (VSV)<br />

oNguyên sinh động vật (protozoa)


Đặc điểm chung của VSV<br />

• Kích thước nhỏ bé<br />

• Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh<br />

• Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh<br />

• Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh<br />

biến dị<br />

• Phân bố rộng, chủng loại nhiều


• Các đơn vị phân loại từ thấp lên cao: Loài (Species),<br />

Chi (Genus), Họ (Family), Bộ (Order), Lớp (Class),<br />

Ngành (Phylum), và Giới (Kingdom). Hiện nay trên<br />

giới còn có một mức phân loại nữa gọi là lĩnh giới<br />

(Domain).<br />

• Cách viết tên khoa học của các loài gồm 2 chữ viết in<br />

nghiêng: chữ đầu tiên (viết hoa) chỉ tên chi (genus),<br />

chữ sau (không viết hoa) chỉ tên loài (species).<br />

• Ví dụ:<br />

Escherichia coli<br />

Vị trí phân loại của VSV<br />

E. coli<br />

Aspergillus niger A. niger<br />

Bacillus subtilis RIK1285 B. subtilis RIK1285


Vị trí phân loại của VSV<br />

• John Ray (1627-1705) và Linnaeus (1707-1778)<br />

chia thế giới SV thành 2 giới là Thực vật và Động<br />

vật. Năm 1866, Haeckel (1834-1919) bổ sung<br />

thêm giới Nguyên sinh (Protista).<br />

• Năm 1969 Whittaker (1921-1981) đề xuất hệ<br />

thống phân loại 5 giới: Khởi sinh (Prokaryote hay<br />

Monera), Nguyên sinh (Protista), Nấm (Fungi),<br />

Thực vật (Plantae) và Động vật (Animalia).


Hệ thống phân loại 5 giới sinh vật


Vị trí phân loại của VSV<br />

• Gần đây hơn có hệ thống phân loại 6 giới - như 5<br />

giới trên nhưng thêm giới Cổ vi khuẩn<br />

(Archaebacteria), giới Khởi sinh đổi thành giới Vi<br />

khuẩn thật (Eubacteria)<br />

• Cavalier-Smith (1993) đề xuất hệ thống phân loại<br />

8 giới: Vi khuẩn thật (Eubacteria), Cổ vi khuẩn<br />

(Archaebacteria), Cổ trùng (Archezoa), Sắc khuẩn<br />

(Chromista), Nấm (Fungi), Thực vật (Plantae) và<br />

Động vật (Animalia).


Hệ thống phân loại 6 giới sinh vật<br />

Hệ thống phân loại 8 giới sinh vật


Vị trí phân loại của VSV<br />

• Dựa vào cấu trúc của nhân tế bào, Chatton và Lwoff<br />

chia sinh vật thành 2 nhóm:<br />

o Prokaryote: nhân tế bào chưa phân hóa hoàn<br />

chỉnh, nhiễm sắc thể chưa có màng nhân bao bọc,<br />

chưa hình thành tiểu hạch. Tiêu biểu cho nhóm<br />

này: vi khuẩn, xạ khuẩn, niêm vi khuẩn, xoắn thể,<br />

rickettsia, mycoplasma và tảo lam<br />

o Eukaryote: nhân tế bào đã phân hóa hoàn chỉnh,<br />

đã có màng nhân và tiểu hạch, bao gồm 2 nhóm:<br />

Eukaryote đơn bào: nấm men, tảo đơn bào<br />

(trừ tảo lam), nguyên sinh động vật<br />

Eukaryote đa bào: nấm mốc, nấm bậc cao,<br />

tảo đa bào, động vật và thực vật bậc cao


• Năm 1979, Trần Thế Tương đề nghị hệ thống phân<br />

loại 6 giới và 3 nhóm giới:<br />

I - Nhóm giới Sinh vật phi bào (chưa có tế bào)<br />

1 - Giới virus<br />

II - Nhóm giới Sinh vật nguyên thủy (Prokaryote)<br />

2 - Giới vi khuẩn<br />

3 - Giới vi khuẩn lam (Tảo lam)<br />

III- Nhóm giới Sinh vật nhân thật (Eukaryote)<br />

4 - Giới thực vật<br />

5 - Giới nấm<br />

Vị trí phân loại của VSV<br />

6 - Giới động vật


Vị trí phân loại của VSV<br />

• Năm 1980, Woese dựa trên những nghiên cứu sinh học<br />

phân tử đưa ra hệ thống phân loại 3 lĩnh giới (Domain):<br />

Sinh vật nhân thật (Eukaryote), Vi khuẩn (Bacteria), Cổ<br />

khuẩn (Archae)


Vị trí phân loại của VSV<br />

• Sự khác nhau cơ bản của 3 nhóm trong sinh giới


Đặc điểm của SV Prokaryote và Eukaryote<br />

• Tế bào Prokaryote nhỏ hơn tế bào Eukaryote


III. Đặc điểm của SV Prokaryote và Eukaryote


III. Đặc điểm của SV Prokaryote và Eukaryote


IV. Vai trò của VSV<br />

• Trong nông nghiệp: phân giải xác hữu cơ, tạo chất mùn,<br />

cố định N, phân giải các hợp chất khó tan chứa P, K, S,<br />

thành phần chủ yếu của các chế phẩm sinh học<br />

• Trong thực phẩm: các sản phẩm lên men, sản phẩm trao<br />

đổi chất<br />

• Trong ngành năng lượng: sản xuất năng lượng sinh học<br />

(biofuel)<br />

• Trong xử lý môi trường: phân giải chất thải trong nông<br />

nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp<br />

• Trong nghiên cứu khoa học: là đối tượng để nghiên cứu<br />

về di truyền, sinh lý tế bào<br />

• Tuy nhiên, có không ít các loài VSV gây bệnh, sinh độc<br />

tố, làm ô nhiễm môi trường


V. Lịch sử phát triển của VSV<br />

KHV do Robert Hook sử dụng mô tả các tế bào nấm<br />

mốc mọc trên bề mặt da thuộc


Tiêu bản máu người chụp<br />

dưới KHV của Leeuwenhoek


V. Lịch sử phát triển của VSV<br />

Thí nghiệm của Parteur chứng<br />

minh VSV không phải tự sinh ra<br />

Louis Parteur là người đặt nền tảng khoa<br />

học cho môn vi sinh vật học với các cống<br />

hiến:<br />

Bác bỏ thuyết tự sinh<br />

Chứng minh sự lên men rượu là do nấm<br />

men<br />

Tìm ra nguyên nhân gây hư hỏng rượu là<br />

do một loại vi khuẩn, đề ra biện pháp bảo<br />

quản bằng cách thanh trùng hấp cách thủy<br />

62 o C/10 phút thanh trùng Pasteur<br />

Tìm ra nguyên nhân gây bệnh than ở gia<br />

súc, bệnh ở tằm<br />

Tìm ra cơ sở khoa học của việc chủng<br />

ngừa bằng vaccine<br />

Phát minh vaccine ngừa bệnh dại<br />

Đề ra các phương pháp khử trùng có giá<br />

trị trong phẫu thuật


V. Lịch sử phát triển của VSV<br />

Ảnh chụp Bacillus anthracis của Robert Koch<br />

4 nguyên tắc chuẩn để chứng minh khả năng gây bệnh đặc trưng của<br />

một loài VSV của R. Koch<br />

1. Luôn được tìm thấy trên sinh vật bị nhiễm bệnh nhưng không có<br />

ở sinh vật khỏe<br />

2. Được nuôi trong điều kiện thực nghiệm bên ngoài cơ thể sinh vật<br />

3. Có khả năng gây bệnh khi gây nhiễm vào con vật mẫn cảm<br />

4. Được xác định từ kết quả tái phân lập.


• Vi khuẩn thật (Eubacteria): vi khuẩn (Bacteria),<br />

xạ khuẩn (Actinomycetes), vi khuẩn lam<br />

(Cyanobacteria) và nhóm vi khuẩn nguyên thủy<br />

• Vi khuẩn cổ (Archaebacteria)


I. Tổng quan về Prokaryote


1. Hình dạng, kích thước<br />

Cầu khuẩn<br />

(coccus)<br />

Đường kính 0,2 – 2 µm<br />

Micrococcus<br />

Diplococcus<br />

Streptococcus<br />

Tetracoccus<br />

Staphylococcus<br />

Sarcina<br />

(a)<br />

(c)<br />

(a) Liên cầu khuẩn Streptococcus,<br />

(b) (b) Song cầu khuẩn,<br />

(c) tứ cầu khuẩn,<br />

(d) tụ cầu khuẩn Staphylococcus<br />

(b)<br />

(d)


Trực khuẩn<br />

(Baccille)<br />

Kích thước 0,5-1 x 1- 4 µm<br />

Bacillus: G+, sinh bào tử,<br />

hiếu khí hay kị khí tùy ý<br />

Clostridium: G+, sinh bào tử,<br />

kị khí bắt buộc<br />

Enterobacterium:<br />

G-, không sinh bào tử,<br />

thường có tiêm mao<br />

Pseudomonas:<br />

G-, không sinh bào tử,<br />

có 1 hay 1 chùm tiêm mao<br />

ở đỉnh, thường có sinh sắc tố<br />

1. Hình dạng, kích thước<br />

(a)<br />

(c)<br />

(a) Trực khuẩn dưới KHV điện tử,<br />

(b) Trực khuẩn dạng chuỗi,<br />

(c) Trực khuẩn Bacillus,<br />

(d) trực khuẩn E. coli<br />

(b)<br />

(d)


1. Hình dạng, kích thước<br />

Xoắn khuẩn<br />

(Spirillium)<br />

G+, di động nhờ có 1<br />

hay nhiều tiêm mao mọc<br />

ở đỉnh<br />

(a)<br />

(b)<br />

Phẩy khuẩn<br />

(Vibrio)<br />

Gồm các VK hình que<br />

uốn cong giống dấu phẩy,<br />

có 1 tiêm mao<br />

(c)<br />

(d)<br />

(a) Xoắn khuẩn Helicobacter pylori, (b) phẩy<br />

khuẩn Vibrio cholerae (c) xoắn khuẩn Spirillum,<br />

(d) phẩy khuẩn Campylobacter jejuni


2. Cấu tạo tế bào


Thành tế bào (cell wall)<br />

‣Duy trì hình dạng tế bào<br />

‣Hỗ trợ sự chuyển động của tiên mao<br />

‣Giúp tế bào đề kháng với lực tác động bên ngoài<br />

‣Cần thiết cho quá trình phân cắt bình thường của<br />

tế bào<br />

‣Cản trở sự xâm nhập của một số chất có hại<br />

‣Có liên quan đến tính kháng nguyên, tính gây<br />

bệnh, tính mẫn cảm với thực khuẩn thể


Thành tế bào vi khuẩn Gram dương<br />

Vách tế bào đồng nhất và dày của VK G+ được cấu<br />

tạo chủ yếu bởi peptidoglycan (PG) và acid teichoic<br />

• Acid teichoic: vừa nối với PG, vừa nối với lipid<br />

của màng tế bào chất (lipoteichoic acid)


• Peptidoglycan (murein) là hợp chất cao phân tử<br />

khổng lồ, cấu tạo bởi nhiều tiểu đơn vị nối lại với<br />

nhau, chứa 2 dẫn xuất của đường glucose (N-<br />

Acetylmuramic và N-Acetyl glucosamin) và 4<br />

loại amino acid (L-Alanine, D-Glutamate, L-<br />

Lysine, D-Alanine và L-Diaminopimelic)<br />

• PG có thể bị phân giải bởi lysozyme, một số chất<br />

kháng sinh (penicillin) có thể làm ức chế sự tổng<br />

hợp PG


Peptidoglycan ở VK G+ và G-


Thành tế bào vi khuẩn Gram âm<br />

So với VK G+, thành tế bào VK G- phức tạp hơn:<br />

• Lớp màng ngoại vi: bên ngoài lớp PG:<br />

Lipoprotein: nối màng ngoài và lớp PG<br />

Lipopolysacharide (LPS): chứa lipid và glucid, gồm 3 phần:<br />

Lipid A: là nội độc tố (endotoxin) của vi khuẩn<br />

Polysaccharide lõi: nối với lipid A<br />

Polysaccharide O (kháng nguyên O): là 1 chuỗi polysaccharide<br />

ngắn của polysaccharide lõi, được cấu tạo từ vài loại đường, thành<br />

phần thay đổi tùy loại VK; dễ dàng nhận biết bởi kháng thể của kí<br />

chủ.<br />

Để thoát khỏi sự phòng vệ của kí chủ, VK G- có thể thay đổi nhanh<br />

chóng bản chất của kháng nguyên O.<br />

• PG mỏng, kế cận màng tế bào chất<br />

• Khoảng không chu chất: nằm giữa lớp màng ngoài và lớp PG<br />

mỏng ở thành tế bào VK G-, và giữa lớp thành tế bào và lớp<br />

màng tế bào chất của cả VK G- và G+


Vi khuẩn Gram dương<br />

Vi khuẩn Gram âm<br />

Gram dương<br />

Gram âm<br />

Peptidoglycan Dày Mỏng<br />

Acid techoic Có Không<br />

Màng tế bào 1 2<br />

Lớp chu chất Có Có<br />

Lysozyme Dễ bị phá hủy hoàn toàn Ít bị phá hủy hơn


Các dạng VK không có thành tế bào<br />

• Thể nguyên sinh (protoplast): tế bào VK bị phá hủy bởi<br />

lysozyme hay dùng penicillin để ức chế sự tổng hợp PG <br />

tế bào chỉ được bao bọc bởi màng tế bào chất. Thường gặp<br />

ở VK G+<br />

• Thể cầu (sphaeroplast): VK G- sau khi bị xử lý với<br />

penicillin (chỉ tác động đến PG) sẽ thành thể sphaeroplast<br />

(tế bào VK thiếu vách, nhưng vẫn còn sót vài mảnh của<br />

lớp ngoại vi)<br />

• Mycoplasma: hoàn toàn không có thành tế bào, phát triển<br />

trong môi trường loãng hay trong đất, hình dạng thay đổi<br />

• Vi khuẩn dạng L (L-formes): thiếu vách hoàn toàn hay 1<br />

phần, nguồn gốc từ VK G+ hoặc G-, sinh ra do đột biến<br />

trong phòng thí nghiệm và mang tính di truyền ổn định


2. Cấu tạo tế bào


Màng tế bào chất (cytoplasmic membrane)


Cấu tạo<br />

Màng tế bào chất (cytoplasmic membrane)<br />

Bao bọc khối tế bào chất, cấu tạo gồm protein và lipid<br />

• Lipid: gồm 2 lớp phospholipid (PL) chiếm 30-40% khối<br />

lượng màng, đầu ưa nước hướng ra 2 phía của màng, đầ kị<br />

nước quay đầu vào nhau<br />

• Protein: chiếm 60-70% khối lượng màng, có 2 loại protein<br />

màng:<br />

Protein ngoại vi: kết hợp yếu với màng lipid và dễ dàng tách ra<br />

dễ dàng, tan trong nước, chiếm khoảng 20-30% tổng số protein<br />

màng<br />

Protein nội tại: không dễ dàng tách ra khỏi màng, tan trong<br />

dung dịch lipid. Có cấu trúc lưỡng cực, phần kị nước nằm sâu<br />

trong lớp lipid, phần ưa nước nhô ra bề mặt ngoài của màng.<br />

• Ngoài ra còn có những phân tử glucid gắn vào mặt ngoài các<br />

protein màng


Màng tế bào chất (cytoplasmic membrane)<br />

Chức năng<br />

• Khống chế sự qua lại của các chất dinh dưỡng, các<br />

sản phẩm trao đổi chất<br />

• Duy trì áp suất thẩm thấu bình thường trong tế bào<br />

• Là nơi sinh tổng hợp các thành phần của thành tế bào<br />

và các polyme của bao nhầy (capsule).<br />

• Là nơi tiến hành quá trình phosphoryl oxy hóa và quá<br />

trình phosphoryl quang hợp (ở VK quang tự dưỡng)<br />

• Là nơi tổng hợp nhiều enzym, các protein của chuỗi<br />

hô hấp.<br />

• Cung cấp năng lượng cho sự hoạt động của tiên mao


Cytoplasm<br />

2. Cấu tạo tế bào


Tế bào chất (Cytoplasm)<br />

• Là thành phần chính của tế bào VK, dạng keo<br />

nằm bên trong màng sinh chất, chứa tới 80-90% là<br />

nước, thành phần chính là lipoprotein<br />

• Trong tế bào chất của VK trưởng thành có các cấu<br />

tử:<br />

Ribosome nằm tự do trong<br />

TBC, chiếm 70% trọng lượng<br />

khô của tế bào VK. Ribosome<br />

gồm 2 tiểu phần (50S và 30S),<br />

hai tiểu phần này kết hợp với<br />

nhau tạo thành ribosom 70S


Tế bào chất (Cytoplasm)<br />

• Mesosome: là những thể hình cầu nằm gần vách ngăn ngang,<br />

chỉ xuất hiện khi tế bào phân chia, có vai trò trong việc hình<br />

thành vách ngăn ngang khi tế bào phân chia. Trong mesosome<br />

chứa nhiều hệ thống enzyme vận chuyển điện tử<br />

• Không bào: được bao bọc bởi màng lipoprotein bên trong<br />

chứa các chất thải, các chất độc từ hoạt động sống của tế bào<br />

• Không bào khí: thường có ở VK lam, VK quang hợp màu tía<br />

màu lục, vài VK sống trong nước. Không bào khí giúp các VK<br />

này nổi trên mặt nước.<br />

• Hạt sắc tố: đóng vai trò quang hợp ở VK quang dưỡng<br />

• Các thể hạt: carbonhydrate, PHB (poly-β-hydrybutyrate), dị<br />

nhiễm, cyanophycine và carboxysome, lưu huỳnh, tinh thể diệt<br />

côn trùng


Cytoplasm<br />

2. Cấu tạo tế bào


Thể nhân (Nuclear body)<br />

• Có hình dạng bất định và là một nhiễm sắc thể duy nhất có cấu tạo<br />

bởi một sợi DNA xoắn kép còn gắn với màng tế bào chất, chứa thông<br />

tin di truyền của VK<br />

• Đa số vi khuẩn còn có chứa plasmid<br />

Là những DNA xoắn kép, dạng vòng khép kín<br />

Kích thước nhỏ, có khả năng sao chép độc lập và di truyền qua<br />

hiện tượng giao phối của VK<br />

Không cần thiết cho sự sống còn của VK, làm cho VK có thêm<br />

đặc tính mà plasmid quy định<br />

Yếu tố F (F- và F+): plasmid quy định tính trạng giới tính của VK<br />

Yếu tố R: plasmid quy định tính trạng đề kháng kháng sinh của VK


Cytoplasm<br />

2. Cấu tạo tế bào


Bao nhầy (Capsule)<br />

• Bao bên ngoài thành tế bào, thành phần chính là<br />

polysaccharide, ngoài ra còn có polypeptide và<br />

protein<br />

• 90 - 98% trọng lượng của màng nhầy là nước<br />

Vỏ nhầy ở vi khuẩn Acetobacter xylinum và Leuconostoc mesenteroides


Cytoplasm<br />

2. Cấu tạo tế bào


Tiên mao (Lông roi, Flagella)<br />

• Không phải có mặt ở mọi vi khuẩn<br />

• Quyết định khả năng và phương thức di động của VK<br />

• Dựa vào số lượng và cách sắp xếp, chia VK có tiên mao<br />

thành 4 nhóm:


Tiên mao (Lông roi, Flagella)<br />

Tiên mao ở VK G- (a) và VK G+ (b)


Tiên mao (Lông roi, Flagella)<br />

• Tiên mao xuất phát từ lớp ngoại nguyên sinh chất,<br />

xuyên qua màng nguyên sinh chất, và vách tế bào rồi<br />

ra ngoài.<br />

• Ở gốc tiên mao có 1 hạt nhỏ gọi là hạt gốc điều chỉnh<br />

hoạt động của tiên mao<br />

• Tiên mao cố định vào tế bào nhờ cái móc (hook) có<br />

đường kính lớn hơn đường kính sợi tiên mao. Trên<br />

móc có 4 vòng (L, P, S, M), xuyên qua 4 vòng là 1 trụ<br />

nhỏ thể gốc<br />

• Sự chuyển động của VK có tiên mao theo 2 cơ chế: sự<br />

co duỗi của nguyên sinh chất qua các lổ của thành tế<br />

bào, hoặc do sự xoáy của tiên mao vào nước


Sự phát triển của tiên mao


Sự chuyển động của tiên mao


Cơ chế của sự chuyển động của tiên mao<br />

MotA, MotB, FliG, FliM, FliN: các protein của tiên mao


Cytoplasm<br />

2. Cấu tạo tế bào


Khuẩn mao (Nhung mao, Pillus)<br />

• Là những sợi lông rất mảnh, rất ngắn mọc quanh bề<br />

mặt tế bào nhiều vi khuẩn Gram âm, giúp VK bám vào<br />

giá thể<br />

• Khuẩn mao giới tính (Sex pili, Sex pilus-số nhiều): cấu<br />

tạo giống khuẩn mao nhưng dài hơn nhiều<br />

Khuẩn mao và khuẩn mao giới tính


Bào tử (spore, endospore)<br />

• Bào tử hình thành khi gặp điều kiện sống bất lợi,<br />

hoặc tích lũy các sản phẩm trao đổi chất có hại.<br />

• Bào tử có tính kháng nhiệt, kháng hóa chất, kháng<br />

bức xạ, kháng áp suất thẩm thấu…<br />

• Bào tử trưởng thành được bao bọc bởi nhiều lớp<br />

màng: lớp áo bào tử, vỏ bào tử, lớp màng trong,<br />

bên trong là lõi bào tử gồm: thành bào tử, màng<br />

bào tử, bào tử chất và vùng nhân


• Trong bào tử chứa:<br />

Bào tử (spore, endospore)<br />

Nước ở trạng thái liên kết<br />

DNA và RNA (lượng RNA gấp 2-7 lần DNA)<br />

Nhiều Ca, Mg, ít K, P hơn tế bào sinh dưỡng<br />

Enzyme và các chất hoạt động sinh học khác<br />

tồn tại ở trạng thái không hoạt động<br />

Hơn 15% trọng lượng khô của bào tử được cấu<br />

tạo từ phức hợp acid dipicolinic và ion Ca 2+


Cấu trúc bào tử


Các vị trí bào tử trong tế bào


Sự hình thành bào tử ở Bacillus megaterium


Sự nảy mầm của bào tử


• Ở loài vi khuẩn diệt côn trùng Bacillus thuringiensis<br />

và Bacillus sphaericus còn gặp tinh thể độc có bản<br />

chất protein và chứa những độc tố có thể giết hại trên<br />

100 loài sâu hại<br />

Bào tử (spore) và tinh thể độc (Crystal) ở<br />

B. thuringiensis và B. sphaericus


Sự sinh sản của vi khuẩn<br />

• VK sinh sản vô tính theo<br />

kiểu trực phân<br />

Nhân đôi NST vòng<br />

Trong quá trình phân chia tế<br />

bào kéo dài ra<br />

Các mesosome lớn dần lên<br />

NST và mesosome tách đôi<br />

và xa dần nhau<br />

Giữa tế bào xuất hiện vách<br />

ngăn, chia tế bào mẹ thành 2<br />

tế bào con<br />

(xem clip 1) (xem clip 2) (xem clip 3) (xem clip 4)


Sự hình thành khuẩn lạc<br />

• VK phát triển trên môi trường đặc sẽ tạo thành<br />

các khuẩn lạc (colony) có hình dạng đặc trưng<br />

từng loài<br />

• Khi mô tả khuẩn lạc cần ghi nhận:<br />

Hình dạng: tròn đều, dạng rễ cây, dạng bất định<br />

Kích thước: tính bằng mm, nếu nhỏ hơn 1 mm là<br />

khuẩn lạc điểm<br />

Đặc tính quang học: trong, đục, lấp lánh<br />

Bề mặt: nhăn nheo, gồ ghề, gấp nếp<br />

Mép khuẩn lạc: trơn, lượn sóng, răng cưa<br />

Mặt cắt ngang: phẳng, lồi, vun cao, lõm, ăn sâu vào<br />

môi trường


1. Đặc điểm chung<br />

• Xạ khuẩn là nhóm VSV đơn bào, có nhiều đặc điểm giống<br />

VK:<br />

Kích thước nhỏ bé tương đương tế bào VK<br />

Chưa có màng nhân<br />

Thành tế bào không chưa cellulose hay kitin<br />

Phân bào vô ty<br />

• Xạ khuẩn có những đặc điểm tương tự nấm:<br />

Có hai loại khuẩn ti: khuẩn ti khí sinh (aerial mycelium) và khuẩn<br />

ti cơ chất (substrate mycelium)<br />

Sinh nhiều bào tử như nấm trên hệ sợi khí sinh<br />

• Sinh sản: bằng đoạn sợi, bằng sự nảy chồi phân nhánh, phân<br />

cắt tế bào, và bằng bào tử (bào tử trần là cơ quan sinh sản<br />

chủ yếu)<br />

• Khuẩn lạc bám chặt vào môi trường thạch, có dạng đối xứng<br />

tỏa tròn phóng xạ hay đồng tâm.


Khuẩn lạc, bề mặt bào tử dưới kính hiển vi điện tử và<br />

chu trình sống của Streptomyces sp.


2. Lợi ích của xạ khuẩn<br />

• Là nguồn cung cấp chất kháng sinh:<br />

amphotericin, chloramphenicol, kanamycin,<br />

neomycin, streptomycin<br />

• Sản sinh nhiều enzym.<br />

• Chi Frankia có khả năng cố định nitrogen<br />

thường cộng sinh trên rễ cây phi lao, và nhiều<br />

loài cây khác.<br />

• Một số ít gây bệnh cho người, cho vật nuôi và<br />

cho cây trồng….


• Có cấu tạo gần gũi với cấu tạo tế bào Gram âm<br />

• Có khả năng tự dưỡng quang năng nhờ chứa sắc tố<br />

quang hợp là chất diệp lục a, caroten β và các sắc tố<br />

phụ<br />

Một số loài vi khuẩn lam


• Một số vi khuẩn lam sống trong ao hồ thường phát triển<br />

mạnh vào mùa hè tạo ra hiện tượng “nước nở hoa”


Đặc điểm cấu tạo<br />

• Thành tế bào của cổ khuẩn không chứa peptidoglycan<br />

• Cổ khuẩn có rất nhiều dạng cấu trúc thành tế bào khác<br />

nhau: pseudo-peptidoglycan, protein, polysaccharid,<br />

glycoprotein<br />

• Trong khi ở vi khuẩn và sinh vật nhân thật cầu nối<br />

acid béo glycerol trong lipid màng tế bào là liên kết<br />

este (ester) thì ở cổ khuẩn lại là liên kết ete (ether)


Đặc điểm cấu tạo<br />

• Isopren-lipid chỉ có ở cổ khuẩn và không bị biến đổi dưới nhiệt độ<br />

cao nên được lấy làm chất chỉ thị của cổ khuẩn hóa thạch<br />

• Cổ khuẩn có nhiều loại RNA-polymerase, cấu trúc mỗi loại lại<br />

phức tạp hơn nhiều so với RNA-polymerase vi khuẩn.<br />

• RNA-polymerase ở cổ khuẩn ưa nhiệt cao (hyper-thermophilic) lại<br />

phức tạp hơn<br />

• Tuy có kích thước của ribosom giống với vi khuẩn (70S) nhưng cổ<br />

khuẩn lại có nhiều bước trong quá trình sinh tổng hợp protein rất<br />

giống với sinh vật nhân thật (80S ribosom).<br />

• Nhiều chất kháng sinh ức chế quá trình sinh tổng hợp protein ở vi<br />

khuẩn lại không có hiệu lực đối với cổ khuẩn và sinh vật<br />

• Cổ khuẩn có một nhiễm sắc thể dạng vòng, tuy nhiên genom của<br />

cổ khuẩn thường nhỏ hơn nhiều so với genom của vi khuẩn nhân<br />

thật


Môi trường sống<br />

• Cổ khuẩn được biết đến như những vi sinh vật thích<br />

nghi với các môi trường có điều kiện cực đoan<br />

(extreme) như nhiệt độ cao (thermophilic), nơi lạnh<br />

giá (psychrophilic), nồng độ muối cao (halophilic)<br />

hay độ acid cao (acidophilic) ... Đó cũng là một lý<br />

do giải thích tại sao cổ khuẩn lại khó được phân lập<br />

và nuôi cấy trong điều kiện phòng thí nghiệm.


Các hình thức dinh dưỡng<br />

• Cổ khuẩn có nhiều hình thức dinh dưỡng: hóa dưỡng hữu cơ<br />

(chemoorganotrophy), hóa dưỡng vô cơ (chemolithotrophy), tự<br />

dưỡng (autotrophy), hay quang hợp (phototrophy).<br />

Hóa dưỡng hữu cơ là hình thức dinh dưỡng của nhiều loài cổ khuẩn, tuy nhiên<br />

các chu trình phân giải chất hữu cơ thường có một số điểm khác biệt so với vi<br />

khuẩn.<br />

Tự dưỡng đặc biệt phổ biến ở cổ khuẩn và diễn ra dưới nhiều hình thức khác<br />

nhau<br />

Khả năng quang hợp có ở một số loài cổ khuẩn ưa mặn cực đoan, tuy nhiên<br />

khác với vi khuẩn, quá trình này được thực hiện hoàn toàn không có sự tham<br />

gia của chlorophyl hay bacteriochlorophyl mà nhờ một loại protein ở màng tế<br />

bào là bacteriorhodopsin kết gắn với phân tử tương tự như carotenoid có khả<br />

năng hấp phụ ánh sáng, xúc tác cho quá trình chuyển proton qua màng nguyên<br />

sinh chất và sử dụng để tổng hợp A<strong>TP</strong>. Tuy nhiên, bằng hình thức quang hợp<br />

này cổ khuẩn ưa mặn cực đoan chỉ có thể sinh trưởng với tốc độ thấp trong<br />

điều kiện kỵ khí, khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng hữu cơ.


Một số nhóm cổ khuẩn đại diện<br />

Xét về các đặc điểm sinh lý, cổ khuẩn có thể phân<br />

thành bốn nhóm chính là:<br />

• Cổ khuẩn sinh methane (methanogens)<br />

• Cổ khuẩn ưa nhiệt cao (hyper-therrmophiles)<br />

• Cổ khuẩn ưa mặn (halophiles)<br />

• Cổ khuẩn ưa acid (acidophiles) thuộc lớp<br />

Thermoplasmatales với nhiều đại diện đã được<br />

phân lập và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.


• Nấm men<br />

• Nấm sợi (nấm mốc)


Đặc điểm chung của vi nấm<br />

• Vi nấm gồm những sinh vật nhân thực, hệ sợi,<br />

phần lớn có thành tế bào chứa kitin, không có lục<br />

lạp, không có lông và roi.<br />

• Sống dị dưỡng hoại sinh, kí sinh, cộng sinh<br />

• Sinh sản chủ yếu bằng bào tử<br />

• Có cấu tạo thành tế bào, kiểu trao đổi chất và hệ<br />

enzym khác biệt với các cơ thể nhân thực khác<br />

(thực vật, động vật) và khác xa với cơ thể nhân sơ<br />

nên từ lâu đã được xếp thành một giới riêng - đó là<br />

giới nấm (Kingdom Fungi).


Cấu tạo 2 đại diện của Eukaryote: nấm men (a), và protozoa (b)


Cấu trúc bên trong tế bào chất của Eukaryote


So sánh tế bào Prokaryote và Eukaryote<br />

(a) Bacillus megaterium, (b) Chlamydomonas reinhardtii


Đặc điểm chung<br />

• Cấu tạo đơn bào, kích thước lớn, không di động<br />

• Sinh sản chủ yếu theo kiểu nảy chồi (budding), đôi<br />

khi phân cắt tế bào<br />

• Thành tế bào có chứa mannan<br />

• Thích nghi với môi trường có chứa đường và acid cao<br />

• Có khả năng lên men đường<br />

• Nấm men sinh sản nhanh, sinh khối giàu protein và<br />

vitamin làm thức ăn bổ sung cho người và gia súc<br />

• Nấm men được sử dụng làm nở bột mì, hương nước<br />

chấm, dược phẩm<br />

• Một số nấm men có thể gây bệnh cho người và gia<br />

súc (Candida), gây hỏng thục phẩm (Mycoderma)


Hình thái tế bào<br />

• Hình dạng nấm men không ổn định, phụ thuộc<br />

loài, tuổi giống và điều kiện ngoại cảnh<br />

• Thường có hình trứng hoặc bầu dục<br />

(Saccharomyces cerevisiae), hình cầu (Candida<br />

utilis), hình ống (Pychia), hình tam giác, hình quả<br />

lê, hình cái liềm….<br />

Ví dụ: Saccharomyces thường có hình bầu dục trong<br />

môi trường giàu dinh dưỡng, hình tròn trong điều<br />

kiện yếm khí, có hình dài hơn trong điều kiện<br />

hiếu khí


Hình thái tế bào<br />

• Một số tế bào nấm men có hình dài nối tiếp nhau<br />

thành dạng sợi gọi là khuẩn ty (mycelium) hoặc<br />

khuẩn ty giả (pseudomycelium).<br />

• Nhiều loài nấm men chỉ sinh khuẩn ty giả khi<br />

không được cung cấp đủ oxy


Cấu tạo tế bào<br />

• Tế bào nấm men cấu tạo gồm các thành phần:


Thành tế bào<br />

• Dày khoảng 25 nm, chiếm khoảng 25-30% trọng<br />

lượng khô tế bào<br />

• Gồm 3 lớp:<br />

Lớp ngoài cùng: cấu tạo chủ yếu là lipoprotein<br />

Lớp giữa: cấu tạo chủ yếu là mannan protein<br />

Lớp trong: cấu tạo chủ yếu là glucan<br />

Glucan và mannan đảm bảo tính cứng rắn thành tế bào<br />

• Protein chiếm khoảng 6-10% trọng lượng khô tế bào<br />

• Chitin chiếm 1-3%, thường nằm ở phần nảy chồi, có<br />

tác dụng bảo vệ chồi non<br />

• Ngoài ra còn có lipid ở dạng phospholipid, các chất<br />

khoáng


Màng tế bào chất<br />

• Cấu tạo chủ yếu là protein, chiếm khoảng 50% trọng<br />

lượng khô), lipid (40%) và 1 ít polysaccharide<br />

• Màng tế bào chất thường ăn sâu vào tế bào chất tạo<br />

thành mạng lưới nội chất<br />

• Chức năng: điều hòa việc hấp thu dinh dưỡng và<br />

thải các sản phẩm trao đổi chất


• Nhân thật, kết cấu hoàn chỉnh, ổn định<br />

• Có màng nhân, gồm 2 lớp, có nhiều lổ thủng<br />

• Hình tròn hoặc bầu dục<br />

• Bên trong nhân có chứa<br />

Hạch nhân (nhân con)<br />

Nhân tế bào<br />

Nhiễm sắc thể: khác nhau tùy loài nấm men, phân chia<br />

theo kiểu gián phân (mitosis) hoặc đôi khi theo kiểu<br />

trực phân (amitosis)<br />

Protein, acid nucleic, enzyme, ribosome<br />

• Vai trò chủ yếu là mang thông tin di truyền chứa<br />

trong DNA


Không bào<br />

• Có 1 hoặc nhiều không bào<br />

được hình thành từ thể Golgi<br />

hay mạng lưới nội chất<br />

• Chứa đầy dịc tế bào<br />

• Được bao bọc bởi màng lipoprotein gọi là màng<br />

không bào<br />

• Hình dạng thay đổi tùy theo tuổi và trạng thái sinh<br />

lý của tế bào<br />

• Vị trí không bào trong tế bào cũng rất thay đổi<br />

• Có tính thẩm thấu cao và là nơi tích lũy các sản<br />

phẩm trao đổi chất


Ti thể (Mitochondria)<br />

• Có hình bầu dục, hình cầu, hình sợi, kích thước<br />

0,2-0,5 x 0,4-1 m luôn luôn di động và tiếp xúc<br />

với các cấu trúc khác của tế bào<br />

• Hình dạng và số lượng có thể thay phụ thuộc vào<br />

điều kiện nuôi cấy và trạng thái sinh lý tế bào


Cấu tạo<br />

Ti thể (Mitochondria)<br />

• Cấu tạo chủ yếu từ hợp chất protein và lipid<br />

• Gồm 2 lớp màng:<br />

Màng trong: có nhiều nếp gấp hoặc ống nhỏ hình răng lược<br />

là tăng diện tích bề mặt<br />

Màng ngoài: chia thành nhiều lớp, chứa enzyme của chuỗi<br />

hô hấp và enzyme phosphoryl hóa<br />

• Trong ti thể có một lượng nhỏ DNA, gọi là DNA của<br />

ti thể.


Chức năng<br />

Ti thể (Mitochondria)<br />

• Là trung tâm năng lượng của tế bào<br />

• Thực hiện các phản ứng oxy giải phóng điện tử<br />

• Tham gia tổng hợp A<strong>TP</strong><br />

• Tham gia giải phóng năng lượng từ A<strong>TP</strong> và chuyển<br />

chúng thành dạng năng lượng cung cấp cho tế bào<br />

• Tham gia tổng hợp một số chất như protein, lipid,<br />

carbonhydrate, các chất này tham gia vào cấu tạo<br />

màng tế bào


• Ribosome ở nấm men gồm<br />

2 loại:<br />

Loại 80S: tồn tại tự do<br />

trong tế bào chất<br />

Loại 70S: có trong ti thể<br />

*Loại 80S có hoạt tính<br />

tổng hợp protein mạnh<br />

hơn<br />

Ribosome<br />

• Chứa 40-60% RNA và 60-<br />

40 % protein


Plasmid<br />

• Có một loại plasmid ở nấm men Saccharomyces<br />

cerevisiae gọi là ''plasmid 2 m'' có vai trò quan<br />

trọng trong thao tác chuyển gen của kỹ thuật di<br />

truyền<br />

• Loại plasmid này là một DNA vòng chứa 6300<br />

cặp base


Sự sinh sản của nấm men


Sinh sản bằng cách nảy chồi


Sinh sản bằng cách nảy chồi<br />

• Đây là hình thức sinh sản phổ biến nhất ở nấm men<br />

• Khi tế bào trưởng thành, nhân dài ra và thắt lại ở<br />

giữa. Trên tế bào mẹ bắt đầu phát triển 1 hoặc nhiều<br />

chồi con ở nhiều vị trí khác nhau<br />

• Mỗi tế bào con nhận 1 phần nhân và chất nguyên<br />

sinh từ tế bào mẹ<br />

• Khi chồi trưởng thành sẽ hình thành vách ngăn để<br />

tách ra khỏi tế bào mẹ và sống độc lập, hoặc dính<br />

trên tế bào mẹ và tiếp tục nảy các chồi mới tạo thành<br />

tập hợp tế bào nấm men dạng xương rồng hay còn<br />

gọi là khuẩn ti giả


Sinh sản bằng cách phân cắt<br />

• Hình thức sinh sản này tương tự ở vi khuẩn<br />

• Thường gặp ở các nấm men có sợi dài<br />

• Tế bào dài ra, ở giữa mọc ra vách ngăn chia tế bào<br />

mẹ thành 2 tế bào con, mỗi tế bào con nhận 1 nhân


Sinh sản bằng bào tử<br />

• Bào tử bắn: ở chi Sporobolomyces, có hình thận,<br />

sinh ra trên 1 cuống nhỏ mọc ở các tế bào dinh<br />

dưỡng hình trứng<br />

Sau khi chín, bào tử này được bắn mạnh ra phía đối<br />

diện<br />

• Bào tử màng dày (bào tử áo): thường mọc ở đỉnh<br />

của khuẩn ti giả ở Candida albicans<br />

• Bào tử đốt: ở chi Geotrichum


Sinh sản hữu tính bằng bào tử túi<br />

• Gặp ở các chi Saccharomyces, Zygosaccharomyces, và<br />

nhiều chi nấm men khác thuộc bộ Endomycetales<br />

• Bào tử túi được sinh ra trong các túi<br />

• Hai tế bào khác giới (mang dấu + và -) đứng gần nhau sẽ<br />

mọc ra hai mấu lồi<br />

• Chúng tiến lại với nhau và tiếp nối với nhau<br />

• Chỗ tiếp nối sẽ tạo ra một lỗ thông và qua đó chất nguyên<br />

sinh có thể đi qua để phối chất<br />

• Nhân cũng đi qua để tiến hành phối nhân, sau đó nhân<br />

phân cắt thành 2, 4, 8<br />

• Mỗi nhân được bọc bởi chất nguyên sinh rồi tạo thành<br />

màng dày chung quanh và hình thành các bào tử túi<br />

• Tế bào dinh dưỡng biến thành túi


Sinh sản hữu tính bằng bào tử túi<br />

Túi được hình theo 1 trong 3 cách:<br />

• Tiếp hợp đẳng giao: do 2 tế bào nấm men có kích<br />

thước và hình dạng giống nhau tiếp hợp với nhau tạo<br />

thành<br />

• Tiếp hợp dị giao: do 2 tế bào nấm men có kích thước<br />

và hình dạng khác nhau tiếp hợp với nhau tạo thành<br />

• Sinh sản đơn tính: bào tử hình thành trực tiếp từ 1 tế<br />

bào riêng lẽ, không thông qua tiếp hợp


Chu kỳ phát triển của Saccharomyces cerevisiae<br />

(a) 2 tế bào dinh dưỡng kết hợp với nhau. (b) Quá trình chất giao<br />

và nhân giao tạo ra tế bào lưỡng bội 2n. (c) Tế bào này nảy chồi<br />

sinh ra tế bào lưỡng bội khác. (d) Tế bào lưỡng bội chuyển thành<br />

bào tử túi. (e) Nhân bên trong túi bào tử phân chia 2 lần tạo thành<br />

4 bào tử túi 1n. (f) Khi túi vỡ, các bào tử túi đơn bội chuyển thành<br />

tế bào dinh dưỡng 1n


Chu kỳ phát triển của Zygosaccharomyces<br />

(a) 2 tế bào dinh dưỡng kết hợp với nhau. (b) Tế bào chất và nhân<br />

2 tế bào hợp nhất lại tạo thành hợp tử 2n. (c) Hợp tử này chuyển<br />

thành túi, nhân lưỡng bội bên trong túi phân chia 2 lần tạo 4 nhân<br />

con 1n. (d) Bốn nhân con này phát triển thành 4 bào tử túi. (e) Túi<br />

vỡ và giải phóng bào tử ra ngoài. (f) Mỗi bào tử túi nảy chồi tạo<br />

thành 1 tế bào dinh dưỡng mới


Phân loại nấm men


Đặc điểm chung của nấm sợi<br />

• Nấm sợi còn được gọi là nấm mốc chỉ tất cả các loại nấm<br />

không phải nấm men và không sinh quả thể. Ở các giai đoạn<br />

chưa sinh quả thể, khuẩn ti của nấm lớn vẫn được coi là<br />

nấm sợi<br />

• Phát triển nhanh trên nhiều nguồn cơ chất hữu cơ khi gặp<br />

điều kiện nóng ẩm<br />

• Nhiều nấm sợi ký sinh gây bệnh trên người, động vật, thực<br />

vật<br />

• Một số nấm sợi sinh độc tố (Afflatoxin)<br />

• Tham gia vòng tuần hoàn vật chất, phân giải chất hữu cơ<br />

hình thành chất mùn<br />

• Nhiều loại nấm được sử dụng thực phẩm, dược phẩm, sản<br />

xuất sinh khối làm thức ăn cho người và gia súc…


Hình thái<br />

• Có kết cấu dạng sợi phân nhánh gọi là khuẩn ty (sợi nấm)<br />

• Sợi nấm là một ống hình trụ dài, có loại có vách ngăn<br />

ngang như các lớp nấm bậc cao (Ascomycetes,<br />

Basidiomycetes, Deuteromycetes) hoặc không vách ngăn<br />

thuộc về các nấm bậc thấp như Oomycetes và Zygomycetes<br />

• Tế bào cấu tạo hoàn chỉnh , kích thước lớn<br />

• Có thể là đơn bào đa nhân hoặc đa bào đơn nhân<br />

• Có nhiều màu sắc: đen (A. niger), trắng (Mucor, Rhizopus),<br />

xanh (Penicillin), đỏ (Neospora rassa)


Trichoderma<br />

Mucor<br />

Rhizopus


Cấu tạo<br />

• Sợi nấm được bao bọc bởi thành tế bào<br />

• Thành tế bào khác nhau tùy từng nhóm, đa số có chứa<br />

chitin, polysaccharide, lipid, protein, hexosamin, chất màu<br />

(melanin)<br />

• Màng tế bào chất dày 7µm, chứa lipid (40%), protein (38%)<br />

• Tế bào nấm mốc chứa các thành phần tương tự nấm men:<br />

nhân, lưới nội chất, bộ máy Golgi, không bào…<br />

• Trong tế bào nấm còn chứa thể màng biên, ti thể<br />

Thể màng biên nằm giữa thành tế bào và màng tế bào<br />

chất, bao bọc bởi lớp màng đơn, hình dạng thay đổi<br />

Ti thể nấm mốc có hình elip, luôn di động


• Có 2 dạng sợi nấm<br />

Cấu tạo<br />

Dạng sợi nấm có vách ngăn (a): đa số nấm mốc khuẩn<br />

ty thường có vách ngăn, ngăn cách 2 tế bào. Vách ngăn<br />

không hoàn toàm mà có 1 hay nhiều lổ thủng, tế bào<br />

chất và nhân có thể chui qua có tế bào có nhiều nhân,<br />

có tế bào không có nhân nào<br />

Dạng sợi nấm không có vách ngăn (b): ở các nấm bậc<br />

thấp, toàn bộ khuẩn ty là 1 sợi nấm phân nhánh, trong<br />

suốt, có nhiều nhân nằm rãi rác trong tế bào chất cơ<br />

thể đa nhân


Cấu tạo<br />

• Khi phát triển trên môi trường đặc, sợi nấm phân<br />

biệt 2 loại rõ rệt:<br />

Khuẩn ty cơ chất (khuẩn ty dinh dưỡng): phát<br />

triển sâu vào môi trường, hấp thu dinh dưỡng<br />

Khuẩn ty khí sinh: phát triển trên bề mặt môi<br />

trường. Từ khuẩn ty khí sinh, có 1 số sợi phát<br />

triển thành cơ quan sinh sản đặc biệt mang bào<br />

tử gọi là cuống bào tử


Sinh sản của nấm mốc<br />

• Nấm sợi sinh sản bằng cách đứt đoạn sợi nấm, vừa<br />

bằng cách tạo bào tử vô tính hay hữu tính<br />

• Kết quả của sự sinh sản vô tính hay hữu tính sẽ sinh<br />

ra các loại bào tử khác nhau<br />

• Mỗi loại nấm mốc có thể cho ra một hay vài loại<br />

bào tử


Bào tử vô tính


Bào tử vô tính<br />

• Bào tử đốt (Actrospore):<br />

Các khuẩn ty sinh sản có sự ngắt đốt, mỗi một đốt được coi<br />

như một bào tử, rơi vào môi trường sẽ phát triển thành một<br />

khuẩn ty mới<br />

• Bào tử màng dầy (Chlamydospore):<br />

Trên các đoạn của khuẩn ty sinh sản xuất hiện các phần lồi<br />

hình tròn hay hơi tròn có màng dầy bao bọc<br />

• Bào tử nang (Sporangiospore):<br />

Trên các đoạn của khuẩn ty sinh sản phình to dần hình<br />

thành một cái bọc hay gọi là nang, trong bọc chứa nhiều<br />

bào tử<br />

• Bào tử đính (Conidium):<br />

Nhiều loài nấm có hình thức sinh sản này, các bào tử được<br />

hình thành tuần tự, liên tiếp từ khuẩn ty sinh sản. Phần lớn<br />

bào tử đính là nội sinh - được sinh ra từ bên trong


Bào tử đính Penicillin<br />

Bào tử nang Rhizopus<br />

Bào tử đính Aspergillus<br />

Bào tử màng dày Fusarium solani


(a) Chỗ cắt ngang hình<br />

thành tế bào mới<br />

(b)Bào tử đốt<br />

(c) Bào tử nang<br />

(d)Bào tử đính<br />

(e) Bào tử chồi


Bào tử hữu tính<br />

• Được hình thành do sự sinh sản hữu tính (hiện tượng<br />

giao chất, giao nhân và phân bào giảm nhiễm) của nấm<br />

• Do cách thức sinh sản khác nhau mà tạo thành các loại<br />

bào tử khác nhau:


Bào tử hữu tính<br />

• Bào tử noãn:<br />

Đầu tiên có sự xuất hiện noãn khí trên đỉnh các sợi<br />

nấm sinh sản<br />

Noãn khí chín trong chứa nhiều noãn cầu<br />

Hùng khí (là cơ quan giao tử đực) được sinh ra gần<br />

gần noãn khí sẽ tiến đến gần để tiếp xúc với noãn khí<br />

Sau khi tiếp xúc hùng khí sẽ sinh ra một hoặc vài<br />

ống xuyên chứa một nhân và một phần nguyên sinh<br />

chất thụ tinh cho một noãn cầu để tạo thành một<br />

noãn bào tử<br />

Noãn bào tử có màng bao bọc và sau một thời gian<br />

phân chia giảm nhiễm sẽ phát triển thành một khuẩn<br />

ty mới


Oomycetes life cycle<br />

Saprolegnia parasitica life cycle


Bào tử hữu tính<br />

• Bào tử tiếp hợp<br />

Khi hai khuẩn ty khác giống gần nhau sẽ xuất<br />

hiện hai mấu lồi được gọi là nguyên phôi nang<br />

(progametangia)<br />

Hai mấu lồi có sự tiếp xúc và xuất hiện vách ngăn<br />

tách hai phần đầu của hai mấu lồi thành hai tế bào<br />

đa nhân-hai tiểu giao tử tiếp hợp tạo thành một<br />

hợp tử có màng dầy bao bọc được gọi là bào tử<br />

tiếp hợp<br />

Sau một thời gian sống tiềm tàng, bào tử tiếp hợp<br />

sẽ nẩy mầm phát triển thành một nang trong chứa<br />

nhiều bào tử


Zygomycota life cycle<br />

Mucorales life cycle


• Bào tử túi<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Bào tử hữu tính<br />

Trên một khuẩn ty đơn bội sinh sinh ra hai cơ quan sinh sản là túi giao tử đực hình ống-hùng khí và<br />

túi giao tử cái hình thành ở một đầu của khuẩn ty, phía trên thể sinh túi có một ống dài gọi là sợi thụ<br />

tinh<br />

Khi hùng khí tiếp xúc với sợi thụ tinh thì khối nguyên sinh chất chứa nhiều nhân của hùng khí sẽ<br />

qua sợi thụ tinh để vào thể sinh túi và nguyên sinh chất sẽ có sự phối hợp với nhau<br />

Các nhân sắp xếp với nhau từng đôi một (đực, cái)<br />

Trên thể sinh túi sẽ mọc ra nhiều sợi sinh túi, các nhân kép được chuyển vào trong các sợi sinh túi,<br />

từng phần sẽ phân chia nhiều lần và hình thành vách ngăn làm cho sợi sinh túi sẽ bị phân chia thành<br />

nhiều tế bào chứa nhân kép<br />

Tế bào ở cuối sợi uốn cong lại<br />

Nhân kép phân chia một lần tạo ra 4 nhân sau đó tế bào này tách ra thành 3 tế bào tế bào giữa chứa<br />

hai nhân, tế bào gốc và ngọn chứa 4 nhân<br />

Tế bào giữa hình thành túi bào tử<br />

Tế bào ngọn và gốc sau này sẽ tiếp hợp thành một tế bào hai nhân, sau đó phát triển thành một túi<br />

mới<br />

Bào tử túi sẽ dài ra, hai nhân sẽ hợp thành một nhân lưỡng bội<br />

Sau đó phân chia liên tiếp hai lần để tạo thành 8 nhân đơn bội<br />

Các nhân kết hợp với một phần nguyên sinh chất và có màng bọc tạo thành bào tử túi<br />

Tuy theo loại nấm mà số lượng, hình dạng, kích thước màu sắc bào tử túi sẽ khác nhau, khi bào tử<br />

thoát ra ngoài thì nẩy mầm


The life cycle of an Acsomycete


Bào tử hữu tính<br />

• Bào tử đảm<br />

Khi hai khuẩn ty đơn bội khác tính tiếp cận nhau<br />

thì trên một khuẩn ty sẽ xuất hiện một ống nối với<br />

khuẩn ty kia<br />

Nhân và nguyên sinh chất qua ống nối cũng được<br />

chuyển qua khuẩn ty ấy để tạo thành khẩn ty thứ<br />

cấp có chứa hai nhân<br />

Khi tế bào ở đầu khuẩn ty này chuẩn bị phân cắt<br />

thì đoạn giữa hai nhân xuất hiện một ống nhỏ<br />

mọc hướng về chồi gốc của tế bào<br />

Một nhân sẽ chui vào trong ống và từng nhân<br />

phân chia tạo thành 4 nhân con


Bào tử hữu tính<br />

• Bào tử đảm<br />

Sau đó xuất hiện hai vách ngăn tạo ra 3 tế bào:<br />

Một tế bào hai nhân ở đỉnh<br />

Một tế bào một nhân ở gốc<br />

Một tế bào một nhân bên cạnh<br />

Tế bào hai nhân sẽ phát triển thành đảm và hai tế bào kia<br />

sẽ kết hợp để tạo thành một tế bào hai nhân khác<br />

Trong đảm hai nhân sẽ kết hợp với nhau, sau đó phân chia<br />

liên tiếp hai lần (lần đầu giảm nhiễm) thành 4 nhân con<br />

Đảm phình to, phía trên xuất hiện 4 cuống nhỏ, sau đó<br />

mỗi nhân sẽ chui vào trong một thể bình và phát triển<br />

thành bào tử đảm<br />

Đảm có thể sinh ra trực tiếp trên đám khuẩn ty hoặc những<br />

cơ quan đặc biệt gọi là quả đảm


The life cycle of a Basidiomycete


Đặc điểm chung của virus<br />

• Kích thước siêu hiển vi, đơn vị đo bằng nm<br />

• Không có cấu tạo tế bào, chỉ chứa 1 loại acid<br />

nucleic (DNA hoặc RNA) được bao bọc bởi vỏ<br />

protein<br />

• Kí sinh nội bào bắt buộc, không trao đổi chất,<br />

không sinh sản trong môi trường dinh dưỡng bình<br />

thường, chỉ sinh sản nếu được nuôi trong tế bào<br />

sống. Vật chủ của virut bao gồm động vật, thực vật<br />

và vi khuẩn.


Đặc điểm chung của virus<br />

• Tùy theo từng giai đoạn chức năng, virus có các tên gọi khác nhau:<br />

Virion (hạt virus): là dạng virus hoàn chỉnh, nhưng ở trạng thái<br />

bất hoạt vì sống ngoài tế bào chủ<br />

Vegetative virus (virus dinh dưỡng): là dạng acid nucleic của<br />

virus khi xâm nhập. Đây là dạng virus đang trong giai đoạn sinh<br />

sản trong tế bào<br />

Viroid (sợi virus): là virus không hoàn chỉnh chỉ có acid nucleic,<br />

không có vỏ protein, có khả năng gây bệnh<br />

Virus ôn hòa (provirus): acid nucleic của virus ở trạng thái kết<br />

hợp với nhiễm sắc thể của tế bào kí chủ, nhưng không phá hoại<br />

tế bào kí chủ<br />

Prion: chỉ chứa thành phần protein, không chưa 1 loại acid<br />

nucleic nào. Trong cơ thể bình thường có thể có sẵn prion nhưng<br />

không gây bệnh. Trong điều kiện nào đó, prion có thể thay đổi<br />

cấu trúc và gây bệnh


Cấu trúc chung của virus


Hình dạng của virus<br />

• Có 4 hình dạng: hình cầu, hình que, hình khối, hình<br />

tinh trùng


Hình dạng một số virus điển hình


Cấu tạo của virus<br />

• Thành phần chính gồm vỏ protein, acid nucleic, ở<br />

một số virus còn có một số thành phần khác như<br />

lớp màng bao bên ngoài


Acid nucleic<br />

• Là thành phần quan trọng của mọi virus<br />

• Chứa thông tin di truyền của virus<br />

• Hầu hết virus thực vật chứa RNA, virus gây bệnh cho<br />

động vật và người một số chứa DNA, một số chứa<br />

RNA, thực khuẩn thể luôn lươn chứa DNA<br />

• DNA virus thường là DNA 2 sợi, một số virus có<br />

DNA 1 sợi<br />

• RNA virus thường là RNA 1 sợi, một số virus có<br />

RNA 2 sợi<br />

• Ở virus hình que, acid nucleic xoắn lại giống lò xo<br />

(acid nucleic có dạng sợi)<br />

• Ở virus hình khối, hình cầu và phần đầu của<br />

phage, acid nucleic cuộn tròn ở giữa (acid nucleic có<br />

dạng sợi)


Vỏ protein (Capsid)<br />

• Bao bọc acid nucleic của virus<br />

• Có bản chất protein<br />

• Được tạo thành từ nhiều đơn vị capsome.<br />

Capsome được tạo thành từ những mạch peptide<br />

cuộn lại<br />

• Tập hợp capsid bao quanh acid nucleic được gọi là<br />

nucleocapsid


Màng bao (envelop)<br />

• Ở 1 số virus, bên ngoài vỏ capsid còn có thêm<br />

màng bao<br />

• Màng bao thường là màng nhân, màng tế bào chất<br />

hoặc là màng của các không bào của vật chủ bị<br />

virus cải tạo thành và mang tính kháng nguyên đặc<br />

trưng cho virus<br />

Virus có màng bao và virus không có màng bao<br />

Sự hình thành màng bao của virus


Các kiểu cấu trúc của virus<br />

• Tùy theo kiểu sắp xếp của capsid, virus có 3 kiểu<br />

cấu trúc:


Cấu tạo của thực khuẩn thể (phage)


Sinh nhân lên của virus động vật và thực vật<br />

• Có 5 giai đoạn<br />

Giai đoạn hấp thụ trên bề mặt của tế bào ký chủ<br />

Giai đoạn xâm nhập vào bên trong tế bào chủ<br />

Giai đoạn tổng hợp các thành phần của virus<br />

Giai đoạn lắp ráp<br />

Giai đoạn phóng thích


Giai đoạn hấp thụ trên bề mặt của tế bào<br />

ký chủ<br />

• Virus bám vào bề mặt kí chủ nhờ có các thụ thể<br />

(receptor) tương ứng với thụ thể trên bề mặt tế bào<br />

• Việc hấp phụ chịu ảnh hưởng của các nhân tố nội<br />

ngoại cảnh


Giai đoạn xâm nhập vào bên trong tế<br />

bào chủ<br />

Sự xâm nhập của virus có màng bao<br />

(xem clip)


Giai đoạn xâm nhập vào bên trong tế<br />

bào chủ<br />

Sự xâm nhập của virus không có màng bao


Giai đoạn tổng hợp các thành phần của virus<br />

• Vật liệu dùng để tổng hợp các thành phần của virus do tế bào chủ<br />

cung cấp<br />

• Gồm 4 bước<br />

1. Sao chép thông tin sớm: tổng hợp mRNA từ mật mã quy định trong<br />

acid nucleic của virus.<br />

2. Tổng hợp protein sớm (protein không cấu trúc): các mRNA vừa được<br />

sao chép thực hiện sự tổng hợp các enzyme cần thiết cho quá trình<br />

sinh sản của virus:<br />

Enzyme ức chế: phong tỏa bộ máy di truyền của tế bào chủ<br />

Enzyme hoạt hóa: xúc tác quá trình tổng hợp DNA hay RNA của virus<br />

3. Tổng hợp acid nucleic của virus<br />

4. Tổng hợp protein muộn (protein không cấu trúc): tổng hợp các thành<br />

phần tạo nên lớp vỏ capsid và một số enzyme của virus<br />

• Các protein và glycoprotein (virus có màng bao) sẽ liên kết vào<br />

màng tế bào chất của tế bào chủ


Giai đoạn lắp ráp<br />

• Các thành phần của virus lắp ráp lại tạo thành<br />

nucleocapsid<br />

• Ở virus có màng bao: capsid bao lấy acid nucleic rồi tiến<br />

gần đến màng tế bào chất của tế bào chủ để các protein và<br />

glycoprotein bao lấy chúng hình thành màng bao virus<br />

• Ở virus không có màng bao: capsid bao lấy acid nucleic<br />

rồi tiến gần đế màng tế bào chất của tế bào chủ


Giai đoạn phóng thích<br />

Tế bào bị phá vỡ và virus thoát ra ngoài<br />

Virus được phóng thích theo kiểu nảy chồi<br />

(xem clip)<br />

Virus được phóng thích nhờ sự vận chuyển của màng TBC của tế bào chủ


Giai đoạn phóng thích<br />

• Virus sau khi được tái tạo sẽ được phóng thích ra<br />

ngoài theo các cơ chế sau<br />

• Màng tế bào bị phá vỡ và virus chui ra khỏi tế bào<br />

• Virus tạo màng bao từ màng tế bào chất hay màng<br />

nhân của tế bào chủ và thoát ra ngoài theo kiểu nẩy<br />

chồi<br />

• Một số virus có thể truyền từ tế bào này sang tế bào<br />

khác mà không cần phóng thích ra ngoài môi trường.<br />

Hiện tượng này xảy ra khi có sự tiếp xúc giữa tế bào<br />

nhiễm và tế bào lành tạo các cầu nối nguyên sinh chất<br />

• Một số virus thoát ra ngoài nhờ sự vận chuyển của<br />

màng tế bào chất của tế bào chủ


Sinh nhân lên của thể thực khuẩn (phage)


Chu trình tan<br />

Hấp thụ<br />

Xâm nhập<br />

Sao chép<br />

Lắp ráp<br />

Phage tiết enzyme lysozyme<br />

làm tan tế bào và thoát ra ngoài<br />

(xem clip)


Chu trình tiềm tan


1. Hấp thụ<br />

2. Xâm nhập<br />

Chu trình tiềm tan<br />

3. Sao chép giai đoạn sớm<br />

4. Sao chép giai đoạn sau<br />

5. Lắp ráp<br />

6. Phóng thích: phage tiết enzyme lysozyme phá<br />

vỡ lớp peptidoglycan làm tan tế bào vi khuẩn và<br />

thoát ra ngoài


Chu trình tiềm tan<br />

7. Phage gắn DNA vào DNA của vi khuẩn. Phage<br />

lúc này gọi là prophage<br />

8. Prophage được sao chép cùng với DNA của VK<br />

9. Do tác động nào đó, DNA của phage tách khỏi<br />

DNA vi khuẩn trở lại chu trình tan sinh sản các<br />

phage mới và thoát ra ngoài<br />

(xem clip)


Nuôi cấy virus<br />

• Virus sống kí sinh nội bào bắt buộc, không phát<br />

triển được trong môi trường nhân tạo<br />

• Tùy từng loại virus có các phương pháp nuôi cấy<br />

khác nhau:<br />

Nuôi cấy trên động vật thí nghiệm<br />

Nuôi cấy trên phôi gà đang phát triển<br />

Nuôi cấy trên môi trường tế bào


Sự xâm nhiễm của virus và ảnh hưởng lên tế bào chủ


Nhu cầu dinh dưỡng của VSV<br />

• Trên 95% trọng lượng khô của tế bào được cấu thành từ những<br />

nguyên tố chủ yếu sau: C, O, H, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe. Những<br />

nguyên tố này cần thiết cho VSV ở hàm lượng lớn – được gọi<br />

là các nguyên tố đa lượng:<br />

C, H, O, N là thành phần của glucid, lipid, protein, acid<br />

nucleic<br />

K, Ca, Mg, Fe hiện hữu trong tế bào ở trạng thái cation (K + ,<br />

Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ /Fe 3+ )<br />

• Nguyên tố vi lượng là những nguyên tố VSV cần rất ít nhưng<br />

không thể thiếu (Mn, Zn, Co, Mo, Ni, Cu), chúng tham gia vào<br />

thành phần các enzyme, coenzyme, xúc tác các phản ứng, duy<br />

trì cấu trúc protein<br />

• Nhu cầu đặc biệt khác


Nhu cầu về C, H, O và các điện tử<br />

• Tất cả sinh vật đều có nhu cầu về nguồn C, H, O và<br />

electron cho sự tăng trưởng<br />

‣C, H, O cần thiết cho sự tổng hợp các chất hữu cơ<br />

‣Các điện tử (electrons) cần thiết cho chuyển động<br />

thông qua chuỗi vận chuyển điện tử và các phản ứng<br />

oxy hóa-khử cung cấp năng lượng cho hoạt động tế bào<br />

• Nhu cầu C, H, O thường được thỏa mãn cùng lúc<br />

• VSV rất linh động trong nhu cầu dinh dưỡng, có thể<br />

sử dụng tất cả các chất hữu cơ thiên nhiên, thậm chí 1<br />

số chất nhân tạo khó phân hủy (thuốc trừ sâu)


Các kiểu dinh dưỡng của VSV<br />

• Dựa vào nhu cầu về năng lượng<br />

‣VSV quang dưỡng (Phototroph)<br />

‣VSV hóa dưỡng (Chemotroph)<br />

• Dựa vào nhu cầu về nguồn carbon<br />

‣VSV tự dưỡng (Autotroph)<br />

‣VSV dị dưỡng (Heterotroph)<br />

• Dựa vào nhu cầu nguồn cung cấp hydrogen hay điện tử<br />

‣VSV dinh dưỡng vô cơ (Lithotroph)<br />

‣VSV dinh dưỡng hữu cơ (Organotroph)


Các kiểu dinh dưỡng của VSV


Nhu cầu về N, P, S<br />

• N cần thiết cho sự tổng hợp các acid amin, purin,<br />

pyrimidin, lipid, glucid, coenzyme và các chất khác<br />

‣Phần lớn VSV sử dụng được N từ acid amin<br />

‣Một số khác dung nạp ammonia nhờ hoạt động<br />

của các enzyme như glutamate dehydrogenase,<br />

hay glutamine synthetase và glutamate synthase<br />

‣Hầu hết VSV phototroph và VSV không quang<br />

hợp có khả năng khử nitrate thành ammonia<br />

‣Một số vi khuẩn (cyanobacteria, Rhizobium) có<br />

khả năng khử và đồng hóa N 2 thành ammonium<br />

cố định đạm


Nhu cầu về N, P, S<br />

• P hiện diện trong acid nucleic, phospholipid,<br />

nucleotide như là A<strong>TP</strong>, các coenzyme, vài protein và<br />

các thành phần khác của tế bào<br />

‣Hầu hết VSV sử dụng được nguồn phosphate vô cơ như là<br />

nguồn P và hấp thụ trực tiếp vào tế bào<br />

‣Vài VSV (E. coli) đòi hỏi nguồn P hoạt hóa lấy từ môi<br />

trường<br />

• S cần thiết cho sự tổng hợp các cơ chất như cystein<br />

methionin, vài glucid, biotin và thiamin<br />

‣Hầu hết VSV sử dụng sulfate như nguồn S sau khi khử<br />

sulfate<br />

‣Một vài VSV yêu cầu S ở dạng khử như cystein


Nhu cầu về các yếu tố tăng trưởng<br />

• Một phần lớn các VSV do thiếu 1 hoặc nhiều enzyme thiết<br />

yếu nên không thể tổng hợp được tất cả các thành phần cần<br />

thiết cho cơ thể, phải thu nhận từ bên ngoài<br />

• Yếu tố tăng trưởng là những thành phần hóa học thiết yếu<br />

của tế bào, hay tiền chất của chúng mà tế bào không tổng<br />

hợp được<br />

• Có 3 loại chủ yếu<br />

‣ Acid amin: cần thiết cho việc tổng hợp protein<br />

‣ Purin và pyrimidin: cần cho sự tổng hợp acid nucleic<br />

‣ Vitamin: là những thành phần hữu cơ nhỏ cấu thành<br />

các coenzyme hay 1 phần của coenzyme. Vitamin cần<br />

1 lượng rất nhỏ cho sự tăng trưởng


Sự hấp thu các chất dinh dưỡng<br />

• Màng tế bào hấp thu dinh dưỡng có chọn lọc, chỉ<br />

những chất dinh dưỡng cần thiết cho tế bào mới<br />

được hấp thu qua màng<br />

• Các cơ chế vận chuyển chất dinh dưỡng qua màng:<br />

‣Khuếch tán thụ động (passive diffusion)<br />

‣Khuếch tán dễ dàng (facilitated diffusion)<br />

‣Vận chuyển chủ động (active transport)<br />

‣Chuyển nhóm (group translocation)<br />

‣Hấp thu sắt (iron uptake)


Khuếch tán thụ động (khuếch tán đơn giản)<br />

• Chất dinh dưỡng di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến<br />

nơi có nồng độ thấp<br />

• Nồng độ cơ chất bên ngoài phải cao hơn trong tế bào<br />

• Vận tốc khuếch tán giảm dần đến khi nồng độ chất tan<br />

bên trong và bân ngoài tế bào cân bằng<br />

• Chỉ có nước và một số chất tan trong nước và lipid<br />

(glycerol) mới đi vào tế bào bằng khuếch tán thụ động


Khuếch tán dễ dàng


Khuếch tán dễ dàng<br />

• Vận tốc khuếch tán sẽ tăng mạnh nhờ có các protein<br />

vận chuyển (permerases)<br />

• Mỗi permerase sẽ chọn lọc và chỉ vận chuyển những<br />

chất hòa tan tương ứng<br />

• Sự di chuyển cơ chất qua màng nhờ gradient nồng độ,<br />

không cần năng lượng<br />

• Sau khi liên kết với 1 phân tử chất hòa tan tương ứng,<br />

permerase thay đổi hình dạng và mang chất tan vào<br />

trong tế bào (hình a), sau đó permerase phục hồi hình<br />

dạnh an đầu và tiếp tục vận chuyển 1 phân tử khác<br />

(hình b)


Vận chuyển chủ động<br />

• Sự vận chuyển các chất tan đi ngược với gradient<br />

nồng độ nhờ sử dụng năng lượng biến dưỡng từ A<strong>TP</strong><br />

• Cơ chế vận chuyển nhờ protein vận chuyển<br />

(permerase)<br />

• Các chất tan có hình dạng tương tự cạnh tranh nhau<br />

liên kết với permerase để đi vào trong tế bào<br />

• Ở VK G-, các permerase nằm ở khoảng không chu<br />

chất giữa màng tế bào chất và vách tế bào. Ở VK G+,<br />

các permerase gắn trên các lipid màng ở bề mặt ngoài<br />

của màng tế bào chất. Permerase có liên quan đến hiện<br />

tượng hóa hướng động. E. coli sử dụng cơ chế này để<br />

vận chuyển các loại đường và acid amin


Vận chuyển chủ động<br />

• A<strong>TP</strong>-binding cassette transporters (ABC transporter)<br />

là ví dụ quan trọng của hệ thống vận chuyển chủ động,<br />

được tìm thấy ở vi khuẩn, cổ khuẩn và các eukaryote


Vận chuyển chủ động sử dụng gradient ion và proton


Chuyển nhóm<br />

• Trong vận chuyển chủ động, chất tan đi qua màng<br />

không bị biến đổi. Các hệ thống vận chuyển khác như<br />

chuyển nhóm, chất tan bị biến đổi khi qua màng tế bào<br />

• Sử dụng năng lượng biến dưỡng trong quá vận chuyển<br />

• Đa số prokaryote có thể sử dụng cơ chế này để vận<br />

chuyển phân tử cơ chất<br />

• Hệ thống chuyển nhóm được biết đến nhiều nhất ở VK<br />

là sugar phosphotransferase system (PTS).


Chuyển nhóm<br />

• PTS vận chuyển các loại đường bằng cách phosphoryl<br />

chúng, sử dụng phosphoenolpyruvate (PEP) như chất<br />

cho phosphate<br />

PEP + sugar (bên ngoài) pyruvate + sugar-phosphate (bên trong)


Hấp thu sắt<br />

• Hầu hết VSV đều cần sắt cho hệ thống cytochrome và<br />

các enzyme.<br />

• Việc hấp thu sắt không dễ dàng vì Fe3+ và các dẫn xuất<br />

của nó khó hòa tan<br />

• Nhiều VK và nấm tiết siderophores để tập hợp các ion<br />

Fe lại và cung cấp cho tế bào<br />

Cấu tạo hóa học các chất thu nạp sắt


Khái niệm chung<br />

• Trao đổi chất là tổng hợp các phản ứng hóa học do tế<br />

bào thực hiện để cung cấp vật liệu xây dựng tế bào và<br />

cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của tế bào<br />

• Quá trình biến đổi chất dinh dưỡng trong tế bào gồm<br />

các giai đoạn:<br />

‣Catabolism (dị hóa): phân cắt chất dinh dưỡng thành<br />

các phân tử đơn giản hơn, và giải phóng NL<br />

‣Anabolism (đồng hóa): tế bào tổng hợp các chất cần<br />

thiết cho tế bào từ các sản phẩm trung gian và sản phẩm<br />

của quá trình dị hóa. Quá trình này cần cung cấp NL


Khái niệm chung<br />

• Các quá trình oxy hóa – phân hủy kèm theo giải phóng<br />

năng lượng cần cho hoạt động sống của tế bào quá<br />

trình trao đổi năng lượng<br />

• Năng lượng được tích lũy trong các hợp chất cao năng:<br />

nucleosine triphosphate (A<strong>TP</strong>, C<strong>TP</strong>, U<strong>TP</strong>…), các dẫn<br />

xuất của acid carbonic (Acetyl-CoA..)


(xem clip)


Quá trình tạo năng lượng ở VSV<br />

• Các con đường phân giải carbonhydrate<br />

‣Con đường Embden-Meyerhof (EMP) – hay<br />

glycoside<br />

‣Con đường Pentose phosphate<br />

‣Con đường Entner-Doudoroff (ED)<br />

• Hô hấp hiếu khí<br />

• Hô hấp kị khí<br />

• Các quá trình lên men


Con đường EMP (đường phân)<br />

(xem clip )


Con đường Pentose phosphate


Con đường ED


Hô hấp hiếu khí<br />

• Là quá trình oxy hóa – khử các chất hữu cơ hoặc vô cơ<br />

để lấy năng lượng trong điều kiện có oxy (O 2 ), trong<br />

đó oxy là chất nhận điện tử cuối cùng.<br />

• Sản phẩm cuối cùng là CO 2 , nước và năng lượng<br />

• Có liên quan đến các quá trình sau:<br />

‣Các con đường phân giải chất hữu cơ tạo thành<br />

pyruvate<br />

‣Pyruvate đi vào chu trình tricarbocylic acid (TCA<br />

– chu trình Krebs) tạo thành NADH, FADH 2<br />

‣NADH và FADH 2 sau đó được chuyển thành các<br />

electron và đi vào chuỗi vận chuyển điện tử<br />

(electron transport chain - ETC)


• Dựa vào quan hệ với oxy của VSV:<br />

‣VSV hô hấp hiếu khí<br />

‣VSV hô hấp kị khí bắt buộc<br />

‣VSV hô hấp kị khí tùy ý


(xem clip 1) (xem clip 2)


Chuỗi vận chuyển điện tử (ETC, chuỗi hô hấp)<br />

• ETC có ở màng tế bào chất ở Prokaryote (b) và màng<br />

trong ti thể của Eukaryote (a)


Chuỗi vận chuyển điện tử (ETC, chuỗi hô hấp)<br />

(xem clip 1) (xem clip 2)


Chuỗi vận chuyển điện tử (ETC, chuỗi hô hấp)<br />

• Là phức hợp 1 dãy các chất vận chuyển điện tử hoạt động<br />

đồng thời để chuyên chở điện tử từ các chất cho điện tử<br />

(NADH, FADH 2 ) đến chất nhận điện tử (O 2 ), cuối cùng kết<br />

hợp O 2 và H + tạo thành H 2 O<br />

• Thành phần chuỗi vận chuyển điện tử:<br />

‣ Flavoprotein: nhận điện tử từ NADH<br />

‣ Iron-sulfur (Fe-S) protein (nonheme protein)<br />

‣ Coenzyme Q<br />

‣ Cytochrom<br />

‣ Cytochrom oxydase<br />

• Một số cytochrom oxydase vận chuyển H 2 đến O 2 tạo thành<br />

H 2 O 2 : H 2 + O 2 H 2 O 2<br />

H 2 O 2 là chất độc đối với tế bào, lập tức bị phân hủy bởi<br />

catalase và peroxydase


Hô hấp hiếu khí không hoàn toàn<br />

• Là sự oxy hóa các chất không hoàn toàn<br />

• Sản phẩm cuối cùng gồm các sản phẩm trung gian<br />

của chu trình TCA: acid acetic, acid citric, acid<br />

lactic và các chất hữu cơ khác<br />

• Năng lượng giải phóng thấp hơn hô hấp hiếu khí<br />

hoàn toàn<br />

• Được ứng dụng để sản xuất các chất hữu cơ


Hiện tượng phát sáng ở VSV


• Là quá trình oxy hóa - khử các chất dinh dưỡng tạo<br />

năng lượng trong điều kiện thiếu oxy<br />

• Chất nhận điện tử cuối cùng là chất vô cơ có oxy<br />

(nitrate, sulfate, carbonate…)<br />

• Dựa vào khả năng khử cơ chất hữu cơ:<br />

‣Hô hấp nitrate<br />

‣Hô hấp sulfate<br />

Hô hấp kị khí


Hô hấp nitrate<br />

• Các VK kị khí tùy ý, một số có khả năng khử<br />

nitrate thành ammoniac (amon hóa nitrate), một số<br />

khác khử nitrate giải phóng nitơ phân tử (phản<br />

nitrate)<br />

NO 3- NO 2- NO - <br />

NH 2 OH NH 3<br />

N 2 O N 2


Hô hấp sulfate (phản sulfate)<br />

• Một số VK kị khí bắt buộc sử dụng sulfate là chất<br />

nhận điện tử cuối cùng, tạo thành H 2 S<br />

Quá trình khử CO 2 thành methan<br />

• Một số VK có khả năng oxy hóa H 2 trong điều kiện<br />

kị khí bằng cách sử dụng CO 2 hoặc carbonate là<br />

chất nhận điện tử cuối cùng. Kết quả CO 2 sẽ bị khử<br />

thành methane: CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O


Quá trình lên men<br />

• Là quá trình quá trình phân giải carbonhydrate<br />

trong điều kiện kị khí<br />

• Chất nhận điện tử là pyruvate hoặc dẫn xuất của<br />

pyruvate<br />

• Có sự oxy hóa NADH thành NAD +


Sự oxy hóa NADH trong quá trình lên men


Quá trình lên men<br />

• Là quá trình quá trình phân giải carbonhydrate<br />

trong điều kiện kị khí<br />

• Chất nhận điện tử là pyruvate hoặc dẫn xuất của<br />

pyruvate<br />

• Có sự oxy hóa NADH thành NAD +


Một số kiểu lên men ở VSV


Quá trình tạo năng lượng ở VSV tự dưỡng hóa năng<br />

• Các VSV tự dưỡng hóa năng có khả năng oxy hóa<br />

các chất vô cơ trong môi trường như: khí H 2 , các<br />

hợp chất lưu huỳnh dạng khử (S 0 , H 2 S, S 2 O 3<br />

2-<br />

), các<br />

hợp chất nitơ dạng khử (NH 4+ , NO 2- ), các hợp chất<br />

sắt dạng khử (Fe 2+ )<br />

• Phương trình tổng quát:<br />

Năng lượng do phản ứng hóa học<br />

6H 2 + 2O 2 + CO 2<br />

[CH 2 O] + 5 H 2 O<br />

Chất hữu cơ


Quá trình oxy hóa H 2<br />

• Một số VK và xạ khuẩn có khả năng oxy hóa H 2<br />

tạo thành nước và năng lượng cung cấp cho cơ thể<br />

VSV hydro. H 2 + ½ O 2 H 2 O + năng lượng<br />

• Trong điều kiện kị khí, VK sử dụng các chất nhận<br />

điện tử như: NO 3- , SO 4<br />

2-<br />

5H 2 + 2NO 3- 4H 2 O + N 2 + 2OH - + năng lượng<br />

4H 2 + SO 4<br />

2-<br />

4H 2 O + H 2 S + 2OH - + năng lượng


Quá trình oxy hóa lưu huỳnh và hợp chất lưu huỳnh<br />

• VK lưu huỳnh: chứa các giọt lưu huỳnh trong tế bào<br />

H 2 S + ½O 2 S + H 2 O + năng lượng<br />

S sinh ra được tích lũy trong tế bào chất, khi môi<br />

trường không còn H2S, VK sử dụng S dự trữ<br />

2S + 3O 2 + H 2 O 2H 2 SO 4 + năng lượng<br />

• Vi khuẩn sulfate: oxy hóa S và các hợp chất chứa S<br />

dạng khử (S 0 , H 2 S, S 2 O 3<br />

2-<br />

). VK sulfate chỉ có 1<br />

giống là Thiobacillus


Quá trình oxy hóa sắt<br />

• VK sắt (Ferrobacteria) có khả năng oxy hóa các hợp chất sắt<br />

dạng khử (Fe2+ Fe3+) tạo năng lượng<br />

2FeCO 3 + 1/2O 2 + 3H 2 O 2Fe(OH) 3 + 2CO 2 + năng lượng<br />

Quá trình oxy hóa nitrate<br />

• Một số VK có khả năng oxy hóa các hợp chất nitơ dạng khử<br />

(NH 4+ , NO 2- ) tạo năng lượng VK nitrate hóa<br />

• Quá trình nitrate hóa gồm 2 giai đoạn, mỗi giai đoạn do 1 nhóm<br />

VSV chuyện biệt đảm trách<br />

‣ Nitrite hóa: 2NH 4+ + ½ O 2 NO 2- + 2H + + năng lượng.<br />

VSV tham gia: Nitrosomonas, Nitrosococus, Nitrospira<br />

‣ Nitrate hóa: NO 2- + ½ O 2 NO 3- + năng lượng.<br />

VSV tham gia: Nitrobacter, Nitrococcus


Quá trình tạo năng lượng ở VK quang hợp<br />

• VK quang hợp nhờ có chứa các sắc tố quang hợp như<br />

bacteriochloroplyll và các sắc tố carotenoic<br />

• Quá trình quang hợp ở VK khác cây xanh:<br />

‣Sản phẩm sau phản ứng không phải oxy mà là lưu<br />

huỳnh hoặc hợp chất của lưu huỳnh<br />

‣Không sử dụng H 2 O làm chất cho điện tử<br />

‣Chất cho điện tử: H 2 S, S, S 2 O 3- hay các chất hữu cơ


Quá trình tạo năng lượng ở VK quang hợp


(xem clip 1) (xem clip 1)


Quá trình cấu trúc tế bào


Tất cả phân tử (monomers) cần thiết cho sự tổng hợp các thành<br />

phần của tế bào (macromolecules) có nguồn gốc từ các sản<br />

phẩm trung gian của quá trình glycolysis và chu trình TCA


Các quá trình cố định CO 2<br />

• Chu trình Calvin (hình a)<br />

• Chu trình TCA khử (Reductive TCA) (hình b)<br />

• Con đường Hydroxypropionate (hình c)<br />

• Con đường Acetyl-CoA (hình d)


(a)<br />

(b)<br />

(c)<br />

(d)


Quá trình đồng hóa nitơ (nitrogen assimilation)<br />

• Các nguồn nitơ:<br />

NH 4<br />

+<br />

NO 3<br />

-<br />

N 2<br />

Chất hữu cơ<br />

Chuyển thành NH 4<br />

+<br />

Tổng hợp carbamoyl-phosphate<br />

Glutamine synthetase<br />

Glutamate synthetase<br />

Các chất hữu cơ trung gian


Khử nitrate (nitrate reduction)


Đồng hóa amon (ammonia incorporate)<br />

Đồng hóa ammonia<br />

Tổng hợp glutamine và glutamate<br />

Đồng hóa amon nhờ glutamine synthetase và glutamate synthetase


Phản ứng chuyển nhóm amin nhờ enzyme aminotransferase


Sự tổng hợp Carbamoyl-phosphate


Cố định nitơ (nitrogen fixation)<br />

Quá trình khử N 2 thành NH 3 nhờ enzyme nitrogenase


Quá trình đồng hóa lưu huỳnh (sulfur assimilation)<br />

• S là thành phần của methionine, cysteine, coenzyme A,<br />

biotin, thiamin, protein Fe-S<br />

• Quá trình đồng hóa chuyển<br />

SO 4<br />

2-<br />

thành S 2-


Sinh tổng hợp acid amin


Sinh tổng hợp acid amin<br />

• Bộ khung carbon của các acid amin (aa) là những<br />

sản phẩm trung gian của quá trình trao đổi năng<br />

lượng. Nhóm amin được thêm vào nhờ quá trình<br />

amin hóa hoặc chuyển amin trực tiếp<br />

• Các nitơ vô cơ muốn chuyển thành hợp chất nitơ<br />

hữu cơ phải được khử thành NH 4<br />

+<br />

• Các aa nhận nhóm amin từ NH 4+ vô cơ gọi là aa<br />

sơ cấp<br />

• Các aa nhận nhóm amin từ chất hữu cơ (chuyển<br />

amin trực tiếp) gọi là aa thứ cấp


Sự tổng hợp aa sơ cấp<br />

Sự tổng hợp aa thứ cấp


• Sự hoạt hóa aa: xem clip<br />

Sinh tổng hợp protein<br />

‣ aa kết hợp với A<strong>TP</strong> và enzyme aa-RNAm-synthase tạo thành<br />

hợp chất cao năng aminoacyl~AMP-enzyme<br />

‣ Hợp chất cao năng được liên kết RNAt và đưa vào ribosome.<br />

Thường aa được đưa vào đầu tiên là Methionin<br />

• Sự tổng hợp protein: xem clip, translation termination


Sinh tổng hợp nucleotide<br />

• Purin và pyrimidin là những thành phần quan<br />

trọng tạo nên acid nucleic.


(a)<br />

(b)<br />

(a) Sự tổng hợp purin<br />

(b) Adenosine monophosphate và Guanine monophosphate


(c) Sự tổng hợp pyrimidin<br />

(d) Sự tổng hợp Deoxythymine<br />

monophosphate<br />

(c)<br />

(d)


Sinh tổng hợp polysaccharide<br />

1. Sự tổng hợp các monosaccharide


Sinh tổng hợp polysaccharide<br />

2. Sự tổng hợp các polysaccharide<br />

• Chuỗi saccharide sẵn có được kéo dài nhờ gắn<br />

thêm 1 monosaccharide (kí hiệu X). X tham gia<br />

phản ứng ở dạng nucleotide-X được hoạt hóa<br />

(thường là Uridine diphosphate, UDP) UDP-X<br />

X-X-X-X + UDP-X X-X-X-X-X + UDP<br />

• Polysaccharide gồm 2 loại monosaccharide liên<br />

tiếp (X và Y):<br />

‣Bước 1: X-Y-X-Y + UDP-X X-Y-X-Y-X + UDP<br />

‣Bước 2: X-Y-X-Y-X + UDP-Y X-Y-X-Y-X-Y + UDP


Sinh tổng hợp peptidoglycan<br />

Peptidoglycan ở VK G+ và G-


Sinh tổng hợp peptidoglycan<br />

xem clip


1. Tổng hợp acid béo<br />

Sinh tổng hợp lipid<br />

ACP: Acyl carrier Protein


Sinh tổng hợp lipid<br />

2. Tổng hợp glycerol-P<br />

3. Tổng hợp lipid<br />

Glycerol-P + acid béo phospholipid<br />

Tổng hợp Triacylglycerol và Phospholipid


Sinh trưởng và phát triển ở VSV<br />

• Phát triển: tăng về kích thước<br />

và khối lượng tế bào<br />

• Sinh trưởng: tăng về số lượng<br />

tế bào.<br />

Ở VSV, khi nói đến sinh trưởng<br />

là sinh trưởng của quần thể<br />

• Thời gian thế hệ: thời gian cần<br />

thiết cho số lượng tế bào nhân<br />

đôi


Đường cong tăng trưởng (growth curve)


Các giai đoạn tăng trưởng<br />

• Phase lag (phase mở đầu – lag phase)<br />

‣Tính từ lúc VSV được nuôi cấy tới khi đạt tốc độ<br />

sinh trưởng cực đại<br />

‣Tế bào tổng hợp các thành phần mới<br />

‣Không có sự phân chia tế bào<br />

‣Độ dài phase phụ thuộc: tuổi giống, mật độ giống<br />

cấy, thành phần môi trường


Các giai đoạn tăng trưởng<br />

• Phase log (phase cấp số - exponetial phase)<br />

‣VSV sinh trưởng và phân chia đạt tốc độ cực đại, số lượng<br />

tế bào sống tăng theo lũy thừa<br />

‣Tốc độ tăng trưởng không đổi trong suốt phase<br />

• Phase ổn định (stationary phase)<br />

‣Quần thể VSV đạt trạng thái cân bằng động học, số tế bào<br />

mới sinh ra bằng số tế bào chết đi<br />

‣Nguyên nhân: giới hạn dinh dượng, tích tụ các sản phẩm<br />

trao đổi chất gây độc<br />

• Phase tử vong (death phase)<br />

‣Số tế bào sống giảm theo lũy thừa<br />

‣Nguyên nhân: cạn kiệt dinh dưỡng, tích lũy sản phẩm trao<br />

đổi chất


Sinh trưởng kép<br />

- Khi chuyển các tế bào đang tăng trưởng ở phase lag sang môi trường<br />

mới khác môi trường trước đó vẫn thấy xuất hiện phase lag<br />

- Thường gặp khi nuôi VK trên môi trường có nguồn C là hỗn hợp gồm<br />

2 chất hữu cơ khác nhau


Đo sự sinh trưởng<br />

• Đo sinh khối VSV: cân khối lượng (nấm sợi)<br />

hoặc đo mật độ quang (OD) (vi khuẩn)<br />

• Đếm trực tiếp số lượng tế bào bằng buồng đếm<br />

Petroff-Hausser (đếm cả tế bào sống và chết)<br />

• Đếm khuẩn lạc (đếm tế bào sống)


1. Thu tế bào trong môi trường lỏng bằng cách ly<br />

tâm<br />

2. Rửa sạch<br />

3. Làm khô<br />

4. Cân trọng lượng<br />

Cân khối lượng sinh khối


Đo OD


Đếm trực tiếp bằng buồng đếm


Đếm tế bào sống


Đếm tế bào sống


Nuôi cấy liên tục (continuous culture)<br />

• 2 kiểu chính: chemotast và turbidostast<br />

Hệ thống nuôi cấy liên tục Chemotast


Hệ thống nuôi cấy liên tục Chemotast (trái) và Tubidostat (phải)


Một số yếu tố ảnh hưởng sự tăng trưởng của VSV<br />

• pH<br />

• Nhiệt độ<br />

• Oxy<br />

• Nước


Một số yếu tố ảnh hưởng sự tăng trưởng của VSV<br />

pH<br />

• Là đại lượng đo độ hoạt động của ion H+ trong 1<br />

dung dịch<br />

• Mỗi loài VSV chỉ sống được trong khoảng pH nhất<br />

định, và có 1 giá trị tối ưu cho tăng trưởng<br />

‣Nhóm ưa acid (acidophiles): pH 0 – 5.5<br />

‣Nhóm ưa trung tính (neutrophiles): pH 5.5 – 8.0<br />

‣Nhóm ưa kiềm (alkalophiles): pH 8.0 – 11.5.<br />

‣Nhóm cực ưa kiềm (extreme alkalophiles): pH 10 hoặc lớn hơn<br />

• pH nội bào của đa số VSV gần trung tính


Oxy


Nhiệt độ<br />

• Có 3 mức nhiệt sinh trưởng: nhiệt tối thiểu, nhiệt<br />

tối đa và nhiệt tối ưu<br />

‣Nhóm ưa lạnh (Psychrophile): 0 – 15 o C<br />

‣Nhóm ưa lạnh tùy ý (Psychrotroph hay facultative<br />

psychrophile): sống được ở 0 – 7 o C dù nhiệt độ tối<br />

thích là 20-30 o C và tối đa 35 o C<br />

‣Nhóm ưa ấm (Mesophile): 20-45 o C<br />

‣Nhóm ưa nóng (Thermophile): 55-85 o C<br />

‣Nhóm cực ưa nhiệt (Hyperthermophile): 85-113 o C


Nước<br />

• VSV có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nồng độ<br />

thẩm thấu của môi trường xung quanh:<br />

‣Trong môi trường nhược trương: nước từ ngoài đi vào<br />

trong tế bào áp lực tăng. Phần lớn VK, tảo, nấm có<br />

vách tế bào cứng để duy trì tế bào<br />

‣Trong môi trường ưu trương: nước trong tế bào đi ra<br />

ngoài co nguyên sinh<br />

• VSV có thể đáp ứng với sự thay đổi nồng độ<br />

thẩm thấu của môi trường bằng cách tích lũy các<br />

chất hòa tan tương hợp (compatible solutes)


Một số chất diệt khuẩn (sát trùng)<br />

• Phenol và các dẫn xuất: sát trùng dụng cụ<br />

• Ethanol: khử trùng bề mặt, sát trùng da<br />

• Methanol: diệt khuẩn kém hơn ethanol<br />

• Halogen: clo, iot<br />

• Kim loại nặng: bạc, thủy ngân, đồng<br />

• Xà phòng, các chất tẩy rửa tổng hợp<br />

• Oxy già (H 2 O 2 )


Một số chất hóa trị liệu<br />

• Là các chất hóa học có tác dụng độc đối với VK<br />

nhưng không gây hại cho cơ thể bậc cao<br />

• Cơ chế: dựa vào sự tương tự về cấu trúc của các<br />

chất này với các chất VK cần để tạo thành các<br />

coenzyme, protein, acid nucleic. Các chất hóa trị<br />

liệu cạnh tranh vị trí gắn trên enzyme và kìm hãm<br />

nhiều phản ứng quan trọng<br />

• Được sử dụng để điều trị các bệnh<br />

• Ví dụ: sulfonamide, hydrazide…


Các đặc điểm di truyền của VSV<br />

• VSV có cấu tạo tế bào đơn giản, nhân thường ở<br />

thể đơn bội<br />

• Nhân của VK (cũng như virus) chỉ là 1 sợi NST<br />

trần, không có màng nhân bao bọc dễ dàng<br />

trong phân tích cấu trúc DNA<br />

• Chu kỳ sinh sản ngắn thuận lợi trong nghiên<br />

cứu các quy luật di truyền<br />

• Dễ dàng tạo ra các chủng đột biến có lợi cho sản<br />

xuất


Những biến đổi không di truyền của VSV<br />

• Là sự thay đổi tạm thời những đặc tính (hình thái<br />

hay tính chất sinh lý)<br />

• Mang tính thường xuyên và thuận nghịch<br />

• Có liên quan đến các giai đoạn tăng trưởng của<br />

VSV, hay sự nuôi dưỡng VSV trong các điều kiện<br />

lý hóa khác nhau


Những biến đổi có di truyền của VSV<br />

• Đột biến<br />

• Hiện tượng truyền thông tin di truyền ở vi khuẩn<br />

• Tái tổ hợp gene


Đột biến<br />

• Là những biến đổi bất thường trong vật chất di<br />

truyền dẫn đến sự biến đổi đột ngột của một hoặc<br />

một số tính trạng<br />

• Nguyên nhân:<br />

‣Do tác nhân của môi trường ngoài cơ thể<br />

‣Do nguyên nhân bên trong cơ thể<br />

• Tính chất: không định hướng, có tính di truyền và<br />

không liên tục


Phân loại đột biến<br />

• Dựa vào tác nhân gây đột biến:<br />

‣Đột biến ngẫu nhiên<br />

‣Đột biến nhân tạo (cảm ứng)<br />

• Dựa vào kiểu biến đổi cấu trúc gen:<br />

‣Đột biến điểm<br />

‣Đột biến đoạn<br />

(xem clip)


Chọn lọc đột biến<br />

• Tách tế bào đột biến ra khỏi quần thể<br />

• Dùng môi trường nuôi cấy có tính chọn lọc, chỉ<br />

VK đột biến mọc được


Sự thích nghi<br />

• Ở VSV thường xảy ra hiện tượng biến đổi hình<br />

thái hay kiểu trao đổi chất để thích nghi với môi<br />

trường mới.<br />

• Con người có thể ứng dụng hiện tượng này để<br />

huấn luyện VSV


Truyền thông tin di truyền ở VSV<br />

• Biến nạp (transformation)<br />

• Tải nạp (transduction)<br />

• Tiếp hợp (conjugation)


Biến nạp<br />

• Là sự biến đổi tính trạng của vi khuẩn dưới ảnh<br />

hưởng của sự xâm nhập 1 đoạn DNA lạ từ môi<br />

trường bên ngoài. Đoạn DNA này được phóng<br />

thích từ 1 tế bào VK khác (VK cho DNA)<br />

• Cơ chế: (xem clip 1) (xem clip 2)


• Là sự truyền vật liệu di truyền từ tế bào cho sang<br />

tế bào nhận qua trung gian của thực khuẩn thể<br />

(bacteriophage, phage). Phage đóng vai trò là<br />

phage tải nạp<br />

• Cơ chế: (xem clip 1)<br />

Tải nạp<br />

Tải nạp chung<br />

Tải nạp đặc hiệu


• Là sự truyền vật liệu di<br />

truyền DNA theo một<br />

chiều từ VK cho (VK đực,<br />

F + ) đến VK nhận (VK cái,<br />

F - ) bằng sự tiếp xúc trực<br />

tiếp giữa 2 VK, để tạo ra 1<br />

nòi lai mang đặc tính của<br />

VK nhận và 1 phần đặc<br />

tính của VK cho<br />

• Cơ chế: (xem clip 1),<br />

(xem clip 2), (xem clip 3)<br />

Tiếp hợp


Gene nhảy (transposon)<br />

• (xem clip 1)<br />

• (xem clip 2)


• Tách gene mong muốn ra<br />

khỏi tế bào cho<br />

• Gắn gene này vào 1<br />

vector<br />

• Đưa vector vào tế bào VK<br />

nhận (E. coli). Tế bào<br />

nhận sẽ tăng sinh tạo nên<br />

quần thể tế bào mang<br />

gene mong muốn<br />

• (xem clip), (xem clip)<br />

Tái tổ hợp gene


Các khái niệm cơ bản<br />

• Sinh thái học (ecology): cứu về sự phân bố và sinh<br />

sống của những sinh vật sống và các tác động qua<br />

lại giữa các sinh vật và môi trường sống của chúng<br />

• Sinh thái học VSV: nghiên cứu về VSV ở khía<br />

cạnh sinh thái<br />

• Mục tiêu của sinh thái học VSV:<br />

+ Nghiên cứu sự đa dạng sinh học (chủng loại, số lượng)<br />

của VSV trong tự nhiên, sự tương tác của các quần<br />

dưỡng khác nhau trong quần xã<br />

+ Nghiên cứu hoạt tính của VSV trong tự nhiên và giám<br />

sát tác động của VSV lên hệ sinh thái.


Các khái niệm cơ bản<br />

• Ý nghĩa của nghiên cứu sinh thái học VSV:<br />

+ Hiểu được tương tác của VSV với nhau và với môi<br />

trường,<br />

+ Hiểu vai trò của VSV trong điều kiện tự nhiên của các<br />

hệ sinh thái<br />

• Vai trò của VSV trong hệ sinh thái:<br />

+ Thu lấy năng lượng ánh sáng, cố định đạm, cố định<br />

CO 2 , tạo O 2 ,phân hủy chất hữu cơ<br />

+ Là tác nhân chính thực hiện các phản ứng trong chu<br />

trình sinh địa hóa các nguyên tố cần cho sự sống<br />

+ Là tác nhân giúp phân hủy độc chất, phục hồi môi<br />

trường


Môi trường sống của VSV trong tự nhiên<br />

• Habitat: môi trường sống nơi các quần thể, quần dưỡng<br />

hình thành quần xã<br />

• Niche: vi môi trường tối ưu cho sự tăng trưởng của VSV<br />

• Vi môi trường (microenvironment) là nơi mà VSV thực<br />

tế sống và biến dưỡng:<br />

+ Các điều kiện hóa lý của vi môi trường biến đổi rất nhanh<br />

theo không gian và thời gian<br />

+ Trong một không gian vật lý hẹp có sự tồn tại nhiều vi<br />

môi trường khác nhau<br />

+ Tính không đồng nhất của vi môi trường quyết định tính<br />

đa dạng của VSV


Màng sinh học (biofilm)<br />

• Các bề mặt màng được dùng làm nơi sống của VSV, có<br />

các chất dinh dưỡng bám vào, ở đó các VSV bám vào và<br />

sẽ chuyển hóa các chất tốt hơn nhiều so với trong nước tự<br />

do do hiệu quả của sự hấp phụ.<br />

• Chất dinh dưỡng là nhân tố hạn chế tốc độ tăng trưởng<br />

trong hầu hết các môi trường tự nhiên và được cung cấp<br />

ở dạng ngẫu nhiên.<br />

• VSV thường hiện diện trên bề mặt một giá thể do nồng<br />

độ chất dinh dưỡng giới hạn ở đây cao hơn tạo thành<br />

màng sinh học (biofilm) hoặc tập hợp các khuẩn lạc của<br />

các quần thể khác nhau.<br />

• (xem clip sự hình thành màng sinh học)


Tăng trưởng của VSV trong tự nhiên<br />

• Tăng trưởng hàm mũ thường ngắn<br />

• Tốc độ tăng trưởng nhỏ hơn rất nhiều so với nuôi<br />

cấy thuần chủng trong phòng thí nghiệm<br />

• Tốc độ tăng trưởng chậm do:<br />

+ Nguồn chất dinh dưỡng thấp<br />

+ Phân bố chất dinh dưỡng không đồng đều<br />

+ Bị cạnh tranh bởi các quần thể khác


• Tế bào<br />

Các mức tổ chức của VSV trong tự nhiên<br />

• Quần thể (population): tập hợp các tế bào cùng loài,<br />

được hình thành do sự tăng trưởng của các tế bào riêng<br />

biệt trong một vi môi trường nhất định<br />

• Quần dưỡng (guild): tập hợp các quần thể khác loài có<br />

đặc tính chung về nguồn chất dinh dưỡng, các yếu tố hoá<br />

lý trong một vi môi trường<br />

• Quần xã, hệ VSV (community): tập hợp nhiều quần<br />

dưỡng cùng hiện diện trong một điều kiện môi trường,<br />

tiến hành những quá trình sinh lý bổ trợ nhau để cùng<br />

tăng trưởng<br />

• Hệ sinh thái (ecosystem): nhiều quần xã đựợc hình thành<br />

có mối quan hệ với nhau về năng lượng và vật chất


Vai trò của VSV trong các chu trình sinh địa hóa<br />

Chu trình carbon<br />

- Chu trình C có quan hệ chặt chẽ với chu trình O thông qua<br />

họat tính bổ trợ của các sinh vật tự dưỡng (cố định CO 2 tạo O 2 )<br />

và sinh vật dị dưỡng (phóng thích CO 2 , tiêu thụ O 2 )<br />

- Các nguồn dự trữ C trong tự nhiên: khí quyển, đất, đại dương,<br />

trầm tích, đá và sinh khối<br />

- Tốc độ lưu chuyển C qua các dự trữ rất khác nhau, tốc độ cao<br />

nhất là giữa khí quyển và sinh khối do các phương thức cố định<br />

CO 2 của tự dưỡng và hô hấp hữu cơ hiếu khí của dị dưỡng<br />

- Sự chuyển hóa C qua thế khử khác nhau CH 4 , (CH 2 O) n , CO 2<br />

trong điều kiện có và không có oxygen đều có sự tham gia của<br />

VSV


Chu trình C trong tự nhiên


Chuyển hóa C trong điều kiện có và không có oxy không khí


Phân hủy hợp chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy không khí


Chu trình nitơ<br />

• Nitơ là một nguyên tố thiết yếu trong sinh chất<br />

• Trong tự nhiên hiện diện ở các thế khử khác<br />

nhau: NH 3 , NH 2- , N, N 2 O, NO, NO 2- , NO 3- .<br />

• Dự trữ nitơ quan trọng nhất là N 2 trong khí quyển<br />

• Sự chuyển hóa qua lại giữa các dạng này cần có<br />

vai trò của vi sinh vật


Chu trình nitơ trong tự nhiên


Chu trình lưu huỳnh<br />

• Lưu huỳnh tồn tại chủ yếu ở ba dạng thế khử S 2- , S 0 và S 6+<br />

• Dự trữ chủ yếu ở dạng CaSO 4 và FeS 2<br />

• Các phản ứng chuyển hóa các dạng của S là do VSV và các<br />

phản ứng hóa chất<br />

• Oxy hóa lưu huỳnh bởi VSV thành SO 4<br />

2-<br />

và H + làm giảm<br />

pH


Chu trình lưu huỳnh


Chu trình sắt<br />

• Hai dạng thế khử chính của sắt trong tự nhiên là<br />

Fe 2+ và Fe 3+ phụ thuộc vào pH và O 2<br />

• Fe 3+ : chỉ tan trong nước ở pH axít hoặc ở dạng<br />

phức hợp với các hợp chất hữu cơ; bị khử thành<br />

Fe 2+ bằng phản ứng hóa học hoặc bởi VSV<br />

• Fe 2+ bị oxygen hóa bởi O 2 thành Fe 3+<br />

+ Bền trong điều kiện không có O 2 hoặc trong môi<br />

trường có O 2 ở pH acid<br />

+ Trong không khí ở pH acid, Fe 2+ là chất cho điện tử<br />

của VSV (Thiobacillus ferrooxidans) tạo Fe 3+


Chu trình sắt


Chuyển hóa thủy ngân (Hg)<br />

• Hg được phóng thích nhiều vào môi trường từ<br />

công nghiệp nông dược, điện tử, hóa chất...<br />

• Các dạng lực khử khác nhau của Hg: Hg 0 , Hg 2+ ,<br />

CH 3 Hg + , CH 3 HgCH 3 , HgS, trong đó CH 3 Hg + có<br />

độc tính cao nhất và được tính tụ trong chuỗi thực<br />

phẩm


Chuyển hóa Hg


Cơ chế kháng độc tính thủy ngân ở VSV


Phân hủy chất dẻo sinh học


Sự phân bố VSV trong tự nhiên<br />

• Vi sinh vật phân bố vô cùng rộng rãi trong tự nhiên.<br />

• Trên mặt hoặc nhiều khi bên trong tất cả các vật thể sống<br />

hoặc không sống trong tự nhiên đều có nhiều ít VSV<br />

• Trong phần này chỉ giới thiệu về sự phân bố của VSV<br />

trong không khí, đất và nước.


VSV trong không khí<br />

• Không khí không phải là môi trường thuận lợi cho VSV<br />

phát triển. Tuy nhiên, trong không khí vẫn có VSV do<br />

cuốn theo bụi đất và sự hô hấp và bài tiết của người và<br />

động vật<br />

• Đa số VSV trong không khí là loại hoại sinh, nhiều khi<br />

cũng có VSV gây bệnh<br />

• Số lượng VSV trong không khí thay đổi tùy địa điểm,<br />

dân số, mùa trong năm<br />

• Số lượng VSV trong không khí không nhiều lắm, không<br />

sinh sản và phát triển


VSV trong đất<br />

• Đất là môi trường thuận lợi cho VSV sống và phát triển<br />

• Thành phần VSV đất rất phức tạp bao gồm: vi khuẩn, xạ<br />

khuẩn, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh.<br />

• Trong đất canh tác, có nhiều chất hữu cơ, thoáng khí, số<br />

lượng VSV lên tới hàng triệu cá thể/ 1gam đất, đất hoang<br />

hóa, đất sa mạc có số lượng ít hơn.<br />

• Số lượng VSV thay đổi theo độ sâu của đất<br />

• Các nhóm VSV trong đất thường xuyên có liên quan với<br />

nhau: tác động tương hỗ lẫn nhau hoặc chống đối nhau<br />

• Là nguồn lây nhiễm cho nước, không khí<br />

• Có tầm quan trọng đặc biệt trong sự hình thành chất mùn.


VSV trong nước<br />

• Nước tự nhiên là một môi trường rất thuận lợi cho VSV<br />

tồn tại và phát triển<br />

• Nước càng bị bẩn do các bã hữu cơ thì càng chứa nhiều<br />

VSV<br />

‣ Nước ngầm (nước mạch) có ít VSV là do nước đã được thấm<br />

qua các lớp đất dày, VSV và các thức ăn hữu cơ được giữ lại<br />

trong lớp đất này<br />

‣ Nước ao, hồ trường hợp bị nhiễm phân, rác rưỡi có nhiều chất<br />

hữu cơ thì số lượng chủng loại VSV tăng nhiều.<br />

‣ Nước ở trong những hồ, biển lớn bụi bị lắng chìm nên số lượng<br />

VSV ít hơn<br />

‣ Nước ở những vùng sông, ngòi gần dân cư thì số lượng VSV<br />

nhiều hơn vùng xa dân cư.


VSV trong nước<br />

• Nước trong tự nhiên có khả năng tự làm sạch do tác<br />

dụng của ánh sáng mặt trời và do sự cạnh tranh sinh<br />

tồn mà hủy diệt lẫn nhau, hoặc là do chất kháng sinh<br />

của các thực vật thủy sinh tiết ra.<br />

• Nước cũng là nguồn truyền bệnh nguy hiểm<br />

• Ngoài những VSV sống trong nước, còn có những<br />

VSV gây bệnh do người và động vật làm ô nhiễm.<br />

Các VSV gây bệnh này chỉ tồn tại trong nước một<br />

thời gian nhất định. Chúng tồn tại trong nước lâu hay<br />

mau tùy theo nguồn nước, tính chất, nhiệt độ, pH...<br />

của nước.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!