Giáo trình vi sinh vật học lý thuyết và bài tập giải sẵn (tập 1) phần 2

^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ C Á C K H Ả I C B Ả N V Ề V I R U T Essentials o£ 3.1 MỤC TIÊU N I Ệ M H Ọ C virology OBJECTIVES Khi nắm vững chương bạn phảiOnce có khảyou have mastered thỉs chapter, you năng: should be able to: • Thảo luận genom virut dạng • Discuss viral getiomes in terms of ADN sợi kép, ADN sợi đơn, ARN sợi dsDNA, ssDNA, ssRNA, đsRNA, and đơn, ARN sợi kép số phân đoạn number of segments of nucleic acid axit nucleic • Explain how viruses are specific for their • Giải thích cách virut có tính host cells chun hóa với vật chủ chúng • Compare and contrast viruses of fungi, • So sánh đối lập vỉrut nấm, plants, animals, and bacterỉa thực vật, động vật vi khn • Díscuss the origin, structure, and tiinction • Thảo luận nguồn gốc, cấu trúc, chức of the viral capsid and envelope capxit vỏ vỉrut • Lỉst the characteristics by which viruses • Kể' đặc diêm dựa vào đê phân are classiíied loại vỉrut • Sketch and describe the five stages of the • Phác họa mơ tả năm giai đoạn typical lytic replication cycle of chu trình sinh tan điên hìnhở thê thực bacteriophages khuẩn • Compare and contrast the lysogenic • So sánh đối lập chu trình tiềm tan replicatỉon cycle of vừuses with the lytic virut với chu trình sinh tan với cycle and with latency tiềm sinh Explain the differences betvveen • Giải thích khác biệt bacteriophage replication and animal viral nhân lên thê thực khuân replỉcation nhân lên virut động vật Compare and contrast the replication and • So sánh đôi lập nhân lên tông synthesis of DNA, -RNA, and +RNA hợp virut ADN, vừut ARN-, vả virut viruses ARN+ Compare and contrast the release of viral • So sánh dối lập giải phóng hạt https://tieulun.hopto.org 134 Chương ba • Các Mía niệm nản lé vlnrt học virut nhờ dung giải nhờ nảy chồi particles hy lysis and budding • Giải thích thuật ngữ đơn giản, • Explain ÚI simple terms hovv a ceil may tế bào trớ thành ung thư become cancerous, with special reíerence nào, với lưu ý đặc biệt tói vai trị to the role of viruses cùa virut • Describe some of the difficulties to • MA tả số khó khăn phải vượt qua overcome in culturing viruses ni cấy virut • Describe four methods of culturing • Mỗ tả bốn phương pháp ni cấy virut viruses • Định nghĩa mơ tả viroid So sánh • Define and đescribe viroids đối lập viroid với virut Compare and contrast viroiđs anđ viruses • Dinh nghĩa mỏ tà prion ké trinh• Dine anđ describe prions, including nhân chúng their replication process • So sánh đối lộp prion với virut • Compare and contrast prions and viruses • Ke bốn loại bệnh prion gây • List four diseases caused by prions 3.2 VIRUT - CÁC THỰC THể CHƯAVIRUSES CÓ - ACELLULAR ENTITIES CẤU TẠO TẾ BÀO 3.2.1 CÁC NHÀ NGHIÊN cứu PHÁT HIỆN RESEARCHERS DISCOVERED VIRUSES STUDYING A PLANT D1SEASE RA VIRUT NHỜ NGHIÊN cứu BỆNH CÂY Các nhà vi sinh vật học có thê phát Microbiologists vvere able to detect viruses virut cách gián tiếp từ rát sớm trước inđirectly long bore they vvere actually able họ thực nhìn thấy chúng Lịch sử phát to see thèm The story of how viruses vvere virut năm 1883 Adolf discovered begins in 1883 vvith Adolf Mayer, Mayer, nhà khoa học người Đức tìm a German scientist who was seeking the cause càn nguyên bệnh khảm thuốc Bệnh of tobacco mosaic disease This đisease stunts làm cằn sinh trưởng thuốc the grovvth oi tobacco plants and gives their gây cho vết lòm đốm, hay gọi leaves a mottled, or mosaic, coloration khảm Mayer discovered thát the disease vvas Mayer phát thấy bệnh cỏ thêcontagious vvhen he found he could transmỉt lây ơng có thê truyền từ sang Ít íromplant to plant by spraying sáp khác băng cách phun dịch ép chiết từ extracteci from điseaseđ leaves onto healthy bị bệnh sang lành Ơng tìm kiếm planLs He searcheđ for a microbe in theỉnfecxem có loại vi sinh vật dịch lây tỉous sáp bút found none Maver conduded nhiêm hay khống song không thấy Mayer kếtthát the đisease was caused hy unusually luận bệnh loại vi khn nhị lạ smaU bacteria thát could nót be seen vvith the thường khơng thê thấy kính hiển microscope This hypothesis was tested a vi gây Sau thập kỷ, già thuyết decade later by Dimitri Ivanovvsky, a Russian nhà khoa học người Nga tên who passed sáp fromứiíected tobaccọ leaves Dimitri Ivanovvsky kiêm tra cách cho through a filter designed to remove bacteria dịch ép thuốc bị bệnh qua thiết bị After filterứig, the sáp still produced mosaic lọc vốn thiết kế đê loại bỏ vi khuân Sau dỉsease qua lọc, dịch ép gây nên bệnh khảm Ivanowsky dung to ửie hypothesis thát Ivanovvsky bám lấy giả thuyết cho bacteria caused tobacco mosaic disease vi khuân gây bệnh khảm https://tieulun.hopto.org Giáo trình vi sinh Hệt hạc - Lý thuyết lập giải sin 135 ông suy luận rằng, vi khuẩn gây bệnh Perhaps, he reasoneđ, the pathogenic bacteria nhỏ đốn mức có thê qua màng lọc Hoặc cóvvere so small they could pass through the thô vi khuân tạo nên loại độc tố gây íilter Or perhaps the bacteria made a bệnh qua màng lọc Ý tướng độc tốíilterable toxin thát caused the disease Thú qua lọc bị bác bỏ vào năm 1897 nhà vilatter possibility vvas ruled out in 1897 vvhen sinh vật học người Hà Lan Martitius the Dutch botanist Martitius Beiịerinck Beiịerinck phát tác nhân lây discoveređ thát the iníectious agent in the nhiỗm có dịch ép qua lọc có thê nhân filtered sáp could reproduce Beiịerinrk lên Beiịerinck phun dịch ép qua lọc sprayed plants vvith the filtered sáp, and aíter sau phát bệnh ông these plants đeveloped mosaic disease he lại dùng dịch ép đê gãy nhiễm nhiều used their sáp to iníect more plants, khác tiếp tục tiến hành nhiều lần lây continuing this process through a series oi nhiễm Rõ làng tác nhân gây bệnh phái iníections The pathogen must have been nhân lên lực gây bệnh reprođucing, for its ability to cause disease khơng bị yốu dần sau số lẳn vvas undiluted aíter several transíers from chuyên từ sang khác plant to plant Thực ra, tác nhân gây bệnh có thó nhân In fact the pathogen coukt reproduce only lên bên vật chủ mà lây nhiễm within the host Ít iníected Unlike bacteria, the Khơng giống vi khuân, tác nhân bí ân gây mysterious agent of mosaic disease could nót bệnh khảm khơng thê ni cấy be cultivated ôn nutrient media in test tubes mối trường dinh dưỡng ống nghiệm or petri dishes Also, the pathogen vvas nót đĩa Petri Đồng thời, tác nhân gây inactivated by alcohol, vvhich is generally bệnh khổng bị bất hoạt Lổn loại lethaỉ to bacterỉa Beijerinck imagined a hóa chất thường gãy chết vi khuân reproducing particle much smaller and Beiịerừick hình dung loại tiểu tho sinh simpler than bacteria sản được, nhò đơn giản nhiều so với viHis suspicions were coníirmeđ in 1935, khuân vvhen the American scientist VVendell Stanley Vào năm 1935 nỗi nghi ngờ ống crystallized the infectious particle, novv giải tỏa nhà khoa học người Mỹ knovvn as tobacco mosaic virus (TMV) VVendell stanley kết tinh hạt lây Subsequently, TMV and many otlner viruses nhiễm mà ngày gọi virut were actualỉy seen with the help of the khám thuốc (TMV) Rồi sau đó, TMV electron microscope nhiổu loại virut khác thật dược nhìn A V1RUS 1S A GENOME ENCLCSED IN thấy nhờ trợ giúp kính hiên vi điện tứ PROTECTIVE COAT 3,2.2 VIRUT LÀ MỘT GENOM ĐƯỢC TheBAO tiniest viruses are only 20 nm in BỌC TRONG MỘT vỏ BẢO VỆ diameter - smaller than a ribosome Millions Các virut nhị có đường kính 20 nm, could easily fÍt ơn a pữihead Even the largest tức nhỏ hrín riboxom Hàng triệu vỉrut viruses can barely be resolveđ with the light dỗ dàng nằm gọn trôn đáu mũi ghim mỉcroscope Ngay virut lớn có thê Stanley's discovery thát some viruses cou vừa dù phân giải nhờ kính hiển vi be crystallized was exciting and puzzlữig quang học ncvvs Nót even the simplest of cells can Phát Stanley virut có thê kết tinh kích động làm hoang mang https://tieulun.hopto.org dư luận Ngay tế bào tối đớn giản 136 Chương Ha - Các khái niêm en hán vế gnắ học không hợp thành tinh thê aggregate into regular crystals đận Nhưng virut khơng phải tế bảo Bút if viruses are nót cells, then vvhat are chúng gì? Chúng hạt lây nhiễm they? They are iníectious partides consisting thường chứa axit nucleic bao bọc of nucleic acid enclosed in protein coat and; áo protein, số in some cases, a membranous envelope Let s trường hợp, vị ngồi Ta xem examine the structure of viruses more closely; xét kỹ lường cấu trúc cùa virut tìm then we'U look át hovv viruses replicate hiếu xem virut nhân lên VIRAL GENOMES 3.2.3 GENOM VIRUT We usually think oi genes as being made of Chúng ta thường nghĩ gen câu đouble-stranded DNA - the conventional thành từ ADN sợi kép, tức có cấu trúc xoắn kép helix thơng thường, song virut thường double helix - bút vỉruses oíten defy this không tuân thủ quy luật Genom (bộ gen) convention Their genomes (sets oi genes) chúng có thê gồm ADN sợi kép, ADN sợi may consist of double-stranded DNA, singleđơn, ARN sợi kép ARN sợi đơn Một stranded DNA, đouble-strandeđ RNA, or virut gọi vỉrut ADN hay virut ARN single-stranđeđ RNA, depenđing ôn the tùy thuộc vào loại axỉt nucleỉc tạo nên genom speciíic type of vỉrus A virus is called a DNA chúng Trong hai trường hợp, genom virus or an RNA virus, accorđing to the kinđ tổ chức dạng phân tư axit oi nucleic acỉd thát makes úpỉts genome In either case, the genome is usually organized nucleic dạng mạch thắng hay dạng vòng a single lirtear or circular molecule of Các virut nhỏ chứa bốn gen, as virut lớn chứa tới vài trăm gen nucleic acid The smallest vứuses have only four genes, 3.2.4 CAPXITVÀVỎ while the largest have several hundred Lớp áo protein bao quanh genom vỉrut gọi capxỉt Tùy theo loại vỉrut, capxit CAPSIDS AND ENVELOPES The protein shell thát endoses the viral có thơ có hình que (chính xác dạng genome is called capsỉd Depending ơn the helix), hình đa diện, hình phức tạp type of virus, the capsid may be rod-shaped Capxit cấu tạo từ nhiều đơn vị protein có tên capxome, song kiều protein (more- precisely, helical), polyhedral, or more cấu tạo nên capxome thường không đa complex in shape Capsids are built from a dạng Chăng hạn, virut khảm thuốc có large number oi protein subunits calleđ capxit hình que cứng cấu thành từ trẽn capsomeres, bút the number of dưíerent nghìn phân tử loại protein kinđs oi proteừis is usually small Tobacco Virut ađeno, tác nhân gây nhiễm đường mosaic virus, for example, has a rigid, rodhô hấp nhiều động vật, chứa 252 phân tử shaped capsid made from over a thousand protein giống hệt xếp thành molecules of a single type of protein, capxit đa diện gồm 20 mặt hình tam giác - đa Ađenoviruses, vvhich iníect ửie respiratory tracts of animals, have 252 identical protein diện 20 mặt Một số virut chứa phần phụ giúp molecules arranged ừito a polyhedral capsid chúng gây nhiễm vật chủ Virut vviửi 20 triangular íacets - an icosahedron Some viruses have accessory structures cúm, nhiều virut động vật khác chứa vỏ, lớp màng phù bên ngồi thát help thèm iníect tìieir hosts Influenzd viruses, and many other viruses found in https://tieulun.hopto.org animals, have viral envelopes, membranes Giảo trinh vi sinh Hệt học - lý thuyết tả tập giải sẵn 137 capxit Vỏ có nguồn gốc từ màng tế cloaking their capsids These envelopes are bào vật chủ, song photpholipit deriveđ from membrane of the host cell, bút protein từ tế bào chủ, vỏ chứa proteinin addition to host-cell phospholipids and glicoprotein (protein liên kết cộng hóa trị proteins, they also contain proteins anđ với hiđrat cacbon) có nguồn gốc vứut Ngoài glycoproteins (proteins with carbohydrate protein vỏ virut mã hóa protein covalently attached) of viral origin In capxit, số virut mang vài phân addition to virus-coded envelope proteins tử enzim virut bên capxit chúng and the capsiđ proteins, some vừuses also carry a few viral enzyme molecules vvithin Capxit phức tạp capxit gặp virut lây nhiễm vi khuân Các virut vi their capsids The most complex capsids are found khuân gọi bacteriophagơ hay đớn giản phagơ Được nghiên cứu among viruses thát iníect bacteria Bacterial bảy phagcí lây nhiêm vi khuân E colỉ Bảyviruses are called bacteriophages, or simply phagớ gọi là phagrt tip Ì (TI), tip phages The first phages studied incluđed (T2), v.v theo trật tự phát chúng,ở seven thát iníect the bacterium Escherichia có trùng'lặp ngẫu nhiên ba coi} These seven phages were nameđ type ì (Ti), type (T2), and so forth, in the orđer of phagrt chẵn - T2, T4 T6 thực có cấu trúc giống Capxit chúng có đầu 20 their discovery By coincidence, the three Tmặt dài bao quanh ADN Dính vào đầu even phages - T2, T4, and 16 - turned out to mâu đuổi protein với sợi đuôi mà be very similar in structure Their capskls have elongated icosaheđral heads thát phagrt dùng đê gắn vào vi khuân enclose 3.2.5 VIRUT CHỈ CÓ THÊ SINH SẢN BÊNtheir DNA Attacheđ to the head is a protein tail piece vvith tail íibers thát the TRONG MỘT TẾ BÀO VẬT CHỦ phage uses to attach to a bacterium Virut thê ký sinh nội bào bắt buộc, chúng có thê sinh sản bên tế VIRUSES CAN REPRODUCE ÔN LY VVITHIN A HOST CELL bào vật chủ Một hạt virut đứng độc lập Viruses are obligate intracellular parasites; khơng có khả tự nhân - làm bất they can reproduce only within a host cell kỳ việc khác, trừ việc lây nhiễm vào tổ' bào vật chủ thích hợp Virut thiếu An isolated virus is unable to reproduce - or enzim dành cho trao đôi chất vả không chứa anything else, for thát matter, except riboxom thiết bị khác dùng infect an appropriate host cell Vứuses lack đe tống hợp protein thân Do the enzymes for metabolism and have no virut độc lập gen ribosomes or other equỉpment for makỉng isolated are Eachown typeproteins of virusThus, can infect andvừuses parasitize bao gói nằm đường di chuyên từ tế bào their merely packaged setsofoihost genes in transit only a limiteđ range cells, called from its sang tế bào khác one host cellThis to another range host speciíicity depends ơn Mỗi loại virut có thê lây nhiêm ký host sinh phạm vỉ giới hạn tổ'bào vật chủ the evolution of recognition systems by the gọi biên độ vật chủ Tính chuyỏn hóa vỉrus với vật chủ phụ thuộc vào mức độ phát Viruses identiíy their host cells hy a "lockanđ-key" tít between proteins ôn the outside triển hệ thống nhận biết virut Virut nhận dạng tế bào vật chủ chúng ăn khớp "khóa-chìa khóa" https://tieulun.hopto.org 138 Chươngtia-CácKhái niêm Cữ bán vế ytnrt hoe protein nằm mệt virut of the virus and specưic receptor molecules phân tử thụ thê đác hiệu nằm bể mệt ơn the suríace of the celi (Presumably the tế bào (Có thể cho thụ thê hìnhreceptors first evolved because thay carried thành trước chúng thực chức năn£ out functions of benefit to the organism.) có lợi cho thổ) Một số virut có biồn độ vật Some vừuses have host ranges broad enough chủ đủ rộng đố có thố lây nhiễm vài loài to induđe several species Svvine Hu virus, for Virut cúm lợn hạn, có thê nhiễm lợnexample, can áiíect both hogs and humans, lẫn người, virut dại có thê nhiễm nhiều lồi and the rabies virus can infect a number oi động vật có vú gồm gậm nhâm, chó người.mammalian species, including racoons, Trong trường hợp khác, virut có biên skunks, dogs, and humans In other cases, độ vật chù hẹp tói mức chúng lây nhiễm viruses have hơst ranges so narrovv thát thev lồi Ví dụ, số loại phagơ infect onlv a single species For instance, có thê ký sinh E coi/ there are several phages thát can parasiti/e Các virut sinh vật nhân chuẩn only E coli thường có tính dặc hiệu mô Virut gây cảm Viruses of eukaryotes are usually tissuelạnh người thường nhiêm tế bào bao speciíic Human cold viruses iníect only the phủ đường hơ hấp người mà cells linỉng the upper respiratory tract, quan tâm đến mơ khác Cịn virut gáy ignoring other tissues Ancỉ the AIDS virus bệnh AIDS liên kết với thụ đặc binds to a speciíic receptor ơn cẹrtain types hiệu năm số kiểu tế bào bạch câu of white blood cells Quá trình láy nhiễm virut bắt đáu A viral iníection begins vvhen the genome genom virut tìm cách xâm nhập vào of a virus makes its way into a host cell The tế bào Cơ chế mà theo axit nucleic mechanism by which this nucleic acid enters xâm nhập vào tố bào chủ thay đối tùy thuộc the cell varies, depending ôn the type of vào loại virut Chăng hạn, phạgơ T chẵn virus For example, the T-even phages use sử dụng máy đuôi phức tạp chúng dỏ their elaborate tail apparatus to inịect DNA tiêm ADN vào vi khuân Khi đà nằm bên in to ả bacterium Once inside, the viral tế bào, genom virut có thê lệnh vật genome can commantieer its host, chủ cách tái chương trình hóa tê reprọgramming the c.ell to copy the viral bào nhăm chép gen virut sản xuất nucleic acid and manuíacture viral proteins protein virut Da số virut ADN dùng Most DNA viruses use the DNA polimeraza cua vật chu đè tỏng hợp genom polymerascs of the host cell to synthesize mói theo khn mẫu ADN virut cung cấp.nevv genomes along the templates provided Ngược lại, dò chép genom mình, hy the viral DNA virut ARN phải sư dụng polimeraza In contrast, to replicate their genomes, RNA đác biệt virut mã hóa, en/im có viruses must use special virus-encođed thê sư đụng ARN làm khuôn (Tế bào thường polymerases, ones thát can use RNA as a không chứa erizim tự nhiên dùng template (Ce!ls generally hdve no native cho việc thực q trình này) enzymes for cạrrying Q such a process.) Dù loại genom virut thê ký sinh Regardless of the type oi viral geriome, the hướng tài nguyên vật chủ cho parasite diverts its host'5 resources for viral sàn sinh virut Vật chủ cung cấp production The host provides the nucleotit cho tơng hợp axit nucleic Nó nucleotides for nucleic acid synthesis also sử dụng enzim, riboxom, ARN vận provides enzymes, ribosomes, tRNAs, amino https://tieulun.hopto.org chuyên, axit lì min, ATP thành phầnacids, ATP, anđ other components needed Giáo trinh vi sinh tật học • 1» thuyết lập giải sân 139 cần thiết khác để tạo protein virut đượcfor making the viral proteins dictated by dọc ARN thông tin gen virut phiên mRNA transcribed from viral genes mã Aíter the viral nucleic acid molecules and Sau phân tử axit nucleic virut capsomeres are produced, their assembly capxome tạo ra, lắp ghép into new viruses is often a spontaneous chúng thành virut thường process, a process of self-assembly trình ngẫu nhiên, trình tự lắp ghép In fact, the RNA anđ capsomeres of TMV Trong thực tế, ARN capxome virut can be separated in the laboratory and then khám thuốc tách rời reassembled to form complete viruses simply phịng thí nghiệm sau tái by mixỉng the components together agaỉn lắp ghép dê tạo nơn virut hồn chỉnh cách dễ dàng nhờ tái trộn thành phần The simplest type of viraỉ reproductive cycle is completed vvhen hundreds or với Dạng đơn giản chu kỳ sinh thousands of viruses emerge from the sản virut kết thúc hàng trăm iníected host cell The cell is ten destroyed hàng nghìn virut chui từ tế bào vật in the process In fact, some of the symptoms chủ bị lây nhiễm Trong trình tế bào of human víral iníections, such as colds and thường bị phá hủy Trong thưc tế, số influenza, result from cellular damage and triệu chứng nhiễm virut người death and from the body's responses to this cảm lạnh hay cúm hủy hoại destruction The viral progeny thát exit a cell chết tế bào phảnứng cớ have the potential to iníect additìonal cells, thê hủy hoại gây Các virut spreađing the viral iníection vừa rời khỏi tế bào sản sinh chúng PHAGES REPRODUCE USING LYTIC OR LYSOGENIC CYCLES lại có tiềm gây nhiễm tế bào khác, cách truyền bá láy nhiễm Thesử phages are the best unđerstood of all 3.2.6 PHAGƠ SINH SẢN BĂNG CÁCH viruses, although some of thèm are also DỤNG CÁC CHU TRÌNH SINH TAN HAY among the most complex Research ôn phages TIỀM TAN Trong tất virut thi phagơ hiếu led to the discovery thát some doublebiết rõ số phagơ nằm stranded DNA viruses can reproduce by two số virut phức tạp Các công alternative mechanisms: the lytic cycle and trình nghiên cứu phagờ dẫn đến việc the lysogenic cycle phát số virut ADN sợi kép The lytic cycle cỏ thể sinh sản theo hai chếkhác nhau: chu A viral reprođuctive cycle thát culminates ỉn death of the host cell is knovvn as a lytic trinh sinh tan chu trình tiềm tan cycle The term refers to ữie last stage of Chu trình sinh tan Một chu trình sinh sản cùa virut kết infection, during vvhich Uie bacterium lyses thúc chết tế bào vật chù đượcand releases the phages thát were produced gọi chu trinh sinh tan Thuật ngữ muốn nói vvithin the cell Each of these phages can diên đến giai đoạn cuối lây nhiễm vi iníect a healthy cell, and a few successive khuân bị dung giải giải phóng lytic cycles can destroy an entire bacteriaĩ phagư trước dỏ dã tạo thành bốn tế bào vật chủ Mỗi phạgơ sau có thê nhiễm tế bào lành vài chu trinh https://tieulun.hopto.org 140 Chương Da - Các khai mém catiảiuẽrtnilhọc sinh tan phá hủy trọn vẹn colony in just hours khuân lạc vi khuân vài Một virut sinh sản chu trinh sinh A virus thát reproduces only by a lytie tan gọi virut dộc Chúng ta SỪ cycle is a virulent virus VVe1' use the dụng phagớ độc T4 để minh họa bước cùavirulent phage T4 to illustrate the steps oi a lytic cycle chu trinh sinh tan Fhage T4 has about 100 genes, vvhich are Phagơ T4 chứa khoảng 100 gen, gen transcribed and translateđ using the host phiên mã dịch mã qua việc sử dụng máy tế bào vật chủ Một celĩs machinery One of the first phage genes gen phagơ dịch mã sau translated after iníection codes for an lây nhiễm mã hóa cho enzim dùng enzyme thát chops úp the host cell's D NA đế chạt nhỏ ADN tế bào vật chù Bản The phage D NA is protected because Ít thân ADN cùa phagơ thi bào vệ contains a mođiíied form of cytosine thát is chứa dạng xitozin cải biên mà enzim nót recognized by the enzyme Nucteotides không nhận mặt Các nucleotit thu salvageđ from the celĩs D NA are used in gom từ ADN tê bào dược sử dụng đố making copies of the phage genome The entire lytic cycle, from the phage's tạo nên genom phagơ Toàn chu trinh, từ lúc phagơ bắt đầu first contact with the cell surface to Iysis, tiếp xúc với bề mặt tế bào tới tế bào bị takes oniy 20-30 minutes át 37^ dung giãi chì kéo đài 20-30 phút nhiệt độ Lytic cycle begừis vvhen the T4 phage use its tail íibers to stick to speciíic receptor sites 37°c ơn the outer surface of an E cicell Chu trình sinh tan bắt đầu phagớ T4 The sheath of the tail then contracts, dùng sợi đuôi để gắn vào vị thrusting a hollovv core tlìrough the vvall and tri thụ thố dặc hiệu nằm bé mặt membrane oi the cell The phage inịects its tế bào E cí DNA into the cell The empty capsid of the Sau bao đuôi co lại cách đỏ phage is left as "ghost" outside the cell The thọc lõi rồng qua thành màng tê bào celĩs DN A is hydrolyzed Phagơ tiêm ADN cùa vào tế bào The phage then directs production of Capxit rong phagd năm lại bên tế bào "bóng ma" ADN tế bào bị lysozyme, an enzvme thát digests the bacterial cell wall With a damaged vvall, thủy phán Sau đu pluigơ huy việc sản xuất osmosis causes the cell to svvell and finally to lizo/im, mót en/im phân hủy thành tố bào burst, releasừig 100 to 200 phage particles Vói tủ bào bị phá hủy, thâm The cell's metabolic machinery, directed thấu làm cho tế bào trương lên cuối by phage DNA, produces phage proteins, nô tung, từ dỏ giải phóng khoảng and nucleotides from ứie cell's degraded DNA are used to make copies of the phage 100-200 hạt phagơ Bộ máy trao đoi chất tế bào, bị huygenome The phage parts come together ADN phagơ sản xuất proteirt Three separate sets oi proteins assemble to phagơ, nucleotit từ ADN tế bào form phage heads, tails, and taĩl íibers bị phân hủy sè sư dụng đo tạo After reading about the lytic cycle, you genom phagơ Các thành phần may vvonder why phages hayent phagcí lắp ghép Ba protein tách biệt tập hợp đê tạo thành https://tieulun.hopto.org đầu, đuôi sợi đuôi Sau đọc chu trình sinh tan, có thê Giáo trinh vi sính vật học - Lý thuyết l i tập giải sẵn UI diệt toàn vi khuân Thực ra, vi khuân exterminated all bacteria Actually, bacteria khổng bảo vệ Chọn lọc are nót denseless Natural selection íavors tự nhiên ưu đãi thê đột biến vi khuân bacterial mutants vvith receptor sites thát are băng vị trí thụ thê khơng cịn nhận no longer recognizeđ by a particular type oi kiêu phagơ Và ADN phage And when phage DNA successhilly cùa phagơ đột nhập thành công vào tếenters a bacterium, various degrađative bào vi khuân có thê bị nhiều loại enzymes may break Ít down Enzymes called en/im khác phân giải Các loại enzim có restriction nucleases, ÍOT example, recognize tơn enzim giới hạn nhận phân giảiand cút úp DNA thát is foreign to the cell, ADN lạ tế bào kế số loại including certain phage DNA The bacterial ADN phagơ ADN thân tế bào vi celĩs own DNA is chemically modiíied in a khuân cải biến mặt hóa học đế way thát prevents attack by restriction không bị công enzim giới hạn enzymes Bút just as natural selectíon íavors Tuy nhiên, song song với việc ưu đãi vi bacteria with effective restriction enzymes, khuân enzim giới hạn đầy hiệu natural selection íavors phage mutants thát chọn lọc tự nhiên ưu đãi thể đột are resistant to these enzymes Thus, the biến phagớ cách đề kháng vối enzim parasite-host relationship is in constant Do vậy, mối quan hệ ký sinh - vật chủ evolutỉcmary flux nằm dịng tiến hóa khơng ngừng Thereỉs still another important reason Cịn có ngun nhân khác giúp cho bacteria have been spared trịm extừictíon as vi khuân tránh họa tuyệt chủng hoạt a result of phage activity Many phages can động phagơ gây Nhiều loại phagơ có check theừ own destructive tendencies and, khả kiêm tra xu hủy diệt insteađ of lysing theứ host cells, coexist vvith thân dáng lẽ phải dung giải tế bào thèm in vvhat is called the lysogenic cycle The lysogenic cycle vật chủ chúng lại tồn với In contrast to the lytic cycle, which kills tượng mà gọi chu trình the host cell, the lysogenic cycle replicates tiềm tan the vừal genome vvithout đestroying the Chu trình tiếm tan host Viruses thát are capable of usỉng both Khác với chu trình sinh tan, tượng modes of reproducing vvithin a bacterium are giết chết tế bảo vật chủ, chu trình tiềm tan sản called temperate viruses To compare the sinh genom virut mà không hủy hoại vật lytic and lysogenic cycles, we will examine a chủ Những virut có khả tiến hành temperate phage called lambđa, abbreviated hai phương thức nhân lên khác bên vvith the Greek letter X Phage X resembles vi khuân gọi virut ôn T4, bút its tail has only a single, short tail hòa Đê so sánh hai chu trình sinh tan tiềm fiber tan xem xét phagơ ơn hịa Iníection oi an lĩ coli cell by X begins có tên lamđa viết tắt X theo ký when the phage binds to the surtace oi the tự Hy Lạp) Phagơ X giống phagơ T4 song cell and injects its DNA VVithin the host, the đuôi cùa gớm sợi ngắn X DNA molecule forms a circle What Sự lây nhiễm tế bào E coli X bắt happens next depends ôn the reproductive đầu phagơ gắn với bể mặt tế bào mode: lytic cycle or lysogenic cycle During a tiêm ADN Bên vật chủ phân tử lytíc cycle, the vừal genes immediately tùm ADN \ tạo thành vịng trịn Điều xảy tùy thuộc vào phương thức https://tieulun.hopto.org sinh sản: chu trình sinh tan hay chu trình tiềm tan Trong chu trình sinh tan, 142 Chưtmaba-Càckliài niềm cơbảinrếvlniHiọc gen virut biến tê bào vật chù thành the host cell into a Ằ-producing íactory, and nhà máy sản xuất X, bao làu tê the cell soon lyses and releases its viral bào bị dung giải giải phóng sản products The viral genome hehaves phàm virut Trong chu trinhdifferently during a lysogenic cycle The '/ tiềm tan, genom virut hoạt động theo cách DNA molecule is incorporateđ hy genetic khác Phân tử ADN cùa X gắn vào recombination (crossing over) into a speciíic vị trí đặc thù trôn nhiễm sắc thô cùa tế bào vậtsite ôn the host cells chromosome Ít is then chủ Sau gọi prophagơ Mộtknown as a prophage One prophage gene gen prophagơ mã cho codes for a protein thát repressetì most GÍ the protein có tác dụngức chế hầu hết gen other prophage genes Thus, the phage prophagư lại Như vậy, genom prophagơ genome is mostly silent vvithin the bacchù yêu năm yên lặng bên tế bào vi terium How, then, does the phage khuân Song sau làm phagơ có thê reproduce? Every time the E coli cell sinh sản được? MÃI £ coli chuẩn bị phánprepares to divide, Ít replicates the phage chia, nhân ADN phagớ với ADN DNA along with its own anđ passes the thân truyền sang copies ôn to đaughter cells A singleỉnfected tế bào Một tố bào bị láy nhiễm cell can soon give rise to a large populatỉon có thè sớm tạo non quần thê ví khuân to oi bacteria carrying the virus ừi prophage lớn mang virut dạng prophagơ Cơ chế form This mechanism enables viruses to cho phép virut lan truyền song propagate vvithout killing the host cells upon không cán tiêu diệt tê bào vật chủ mà chúng which they depend phụ thuộc The term ìỵsogenìc implies thát Thuật ngừ tiềm tan nói lịn prophages can, át some point, give rise to thời điểm đó, prophagcỉ có thê tạo active phages thát lyse their host cells This phagơ hoạt động đê dung giải vật chủ occurs vvhen the k genome exits the bacterial chúng Diều xảy genom X thoát chromosome Át thúi time, the X genome khỏi nhiễm sắc thồ vi khn Lúc đó, genom commands the host cell to manacture X lệnh cho tế bào vật chủ tạo nơn complete phages and then self-destruct, phagớ hồn chỉnh sau tự phá húy đè releasing the infectious phage particles is giải phóng phagơ gây nhiễm Thường usually an environmental trigger, such as tác nhân mịi trường dó, chang radiation or the presence oi certain hạn tia xạ có mặt chemicals, thát svvitches the virus from the số loại hóa chất khơi động trình lysogenic to the lytic mode chuyên virut từ trạng thái tiềm tan sang trạng In addition to the gene for the repressor thái sinh tan protein, a few other prophage genes mav Bên cạnh gen mã hóa cho protein ức also be expressed during lysogenỉc cycles, chế, vài gen khác prophagơ có and the expression of these genes may alter the biêu chu trình sinh the phenotype of tho host bacteria This tan, biếu gen cỏ phenomenon can have important medical thê làm thay đòi kiêu hình tế bào vật signiíicance For example, the bacteria thát chủ Hiện tượng có the có tầm quan trọng cause the human dỉseases diphtherid, mặt V học Chăng hạn, vỉ khuân gáy botulism, and scarlet fever vvould be bệnh bạch hầu, bệnh botulism (ngộ độc harmless to humans if Ít were nót for certain thịt Clostridium botulinum) bệnh tinh prophage geneshttps://tieulun.hopto.org thát induce the host bacteria hổng nhiệt trở nên võ hại nêu khơng có to make toxins Giao trinh vi sinh vật học - Lý thuyết li nài tập giải sin 391 cao nào? Tại sao? organisms? vvhy? Chúng đa dạng ỏ chỗ chúng They are more diverse in thát they can use có thê sử dụng đường khác different pathways loi carbon dioxide để cố định C0 Nguyên nhân íixatíon The most likely reason why this is điểu thật làở chỗ vi true is thát bacteria evolved very early and khuân nảy xuất sớm vả tiếp tục contừiued to diversiíy over time The đa dạng hóa theo thời gian Vi khuân lam cyanobacterỉa were the only bacterial nhóm vi khuân group thát was successfully incorporated đưa thành cống vào sinh vật nhân as symbionts into eukaryotic organisms chuẩn tảo thực vật dạng including all algae and plants therefore thê cộng sinh, điểu giải thích accounting for the more restricted sinh vật nhắn chuẩn cótínhđa dạng diversity in Eucarya hẹp https://tieulun.hopto.org Phấn trá lài - — 392 CHƯƠNG NẪN! 5.3.1 Bài kiểm tra nhập môn (Pre-tests) Trao đổi chất (Metabolism) Khuếch tán kích thích (Facilitated diffusion) Oxi (Oxygen) Tất ý (AU of the above) Thẩm thấu (Osmosis) Tất tác nhân nghi ngờ gây bệnh đểu có cấu tạo tế bào (AU suspected causative agents oi disease are composed of cells) Bioíim (Bioíilm) Lổn men (Fermentation) A B (Both A and B are correct) lũ C0 (Carbon dioxide) 5.3.2 Câu hòi lựa chọn (Multiple Choice) Một khuẩn lạc mọc bể mặt thạch (a colony ơn an agar suríace) Vi khuẩn kị bắt buộc (obligate anaerobe) Loại độc gốc superoxit (detoxiíies superoxxiđe radicals) Gốc hiđroxyl (the hydroxyl radical) Vi sinh vật ưa ccx (capnophiles) Nhân hem (heme) Vi khuân ưa lạnh (psychrophiles) Không thể gây bệnh người (cannot cause diseases in humans) Cấy vạch (streak plate) lũ Thành phần hóa học xác mơi trường biết rõ (the exact chemical composition oi the medium is known) l i Khơng có ý ý (none oi the above) 12 Trọng lượng khô (dry vveight) 13 Một dụng cụ đếm trực tiếp số vi sinh vật chúng qua mộtống nghiệm trước đetectơ điện tử (a device thát directly counts microbes as they pass through a tube in íront of an electronic detector) 14 Đổng khô (freeze-drying) 15 Khả đápứng lại thay đổi mật độ quần (the ability to respond to changes in population densìty) 16 pHlO 17 Hỏa tự dường (chemoautotroph) 18 Oxi đơn mức (singlet oxygen) 19 Vi khuân kị khí chịu khí (aerotolerant anaerobes) 20 Nitơ (nitrogen) 21 Nhân tố sình trương (grovvth íactors) 22 Cả A c (Both A anđ c are correct) 23 Cần có phịng ngừa đa nhằm bảo vệhttps://tieulun.hopto.org mâu khói bị nhiễm khuân (universal precautions are observeđ in order to protect specimens from contamination) Giỏo dinh ô1 sinh rt hc ã Lý thuyt »â lập giải sin 393 24 Các khuẩn lạc mọc bề mặt môi trường (colonies grovving át anđ belovv the surface oi the medium) 25 Nguyên sinh động vật (protozoa) 26 Thạch đơng nguội tới 40°c (agar does nót solidiy until Ít cools to about 40°C) 27 Mơi trường chọn lọc phân hóa, khơng phải cá hai (media can be eithe selective or di£ferential bút nót both) 28 Mơi trường xác định : canh đinh dưỡng (dined medium : nutrient broth) 29 Đông khô (Lyophilization) 30 (5 hours) 31 Vì chúng dang tổng hợp enzim để sử dụng chất dinh (luông môi trường (because they are syntheiing new enzymes in order to use nutrients in theừ medium) 32 Khi đạttóipha chết, tế bào bình ni chết (vvhen death phase is reached all cells in the culture have died) 33 Độ đục (Turbidity) 34 25.000.000 35 Nó giết chết vi sinh vật chúng đếm (Ít kills the organisms as they are being counted) 36 pH thấp (lów pH) 37 Sinh vật ưa nhiệt - sinh trưởng 32"C (thermophile-grovvth át 32"C) 38 pH = 3,1 39 5-10% NaCl 40 Từ 6,5 đến 7,5 (behveen 6.5 and 7.5) 41 Tồn nhiệt độ cao (survives high temperatures) 42 Sinh vật ưa lạnh sinh vật ăn lạnh (psychrophiles and psychrotrophs) 43 Tất ý (all of the above) 44 Nó sinh trưỏng 37°c (Ít grovvs át 37°C) 45 Giấm nước (vinegar in vvater) 46.1,5 (1.5 hours) 47.6,0 48.4 49.45 phút (45 minutes) 50 Thời gian nhân lên phải thời gian thếhệ (replication time must equal generation time) 51.27 52 (3 hours) 53 Sinh vật ưaấm (mesophiles) 54 Sinh trưởng (synchronous) 55 Cả A B (both A and B) 56 Mật ong chứa nước dùng (little vvater is available) 57 Các sản phẩm oxi độc (toxic oxygen products) 58 Khối lượng tế bào dịch nuôi (cell mass oi a culture) 59 Khối lượng tế bào (cell mass) 60 Không phải vi sinh vật nhìn thấy đểu sống (nót all of the microbes seen are alive) 61 Thời gian thếhệ (generation time) https://tieulun.hopto.org 62 Trong bước cuối sinh trưởng logarit (during the last stages of exponential grovvth) 394 Phản trà lài - Chum* nám 64 Cán (stationary) 65 Logarit (exponential) 66 30-300 67 3,1 X lũ 68 Nhiều lả tất (more than one, bút nót all, of the above methods) 69 Trạng thái ôn định (steady state) 70 Nhiệt độ trung binh cùa sinh trưởng (the mean temperature thát grovvth is observeđ) 71 Ưaấm (mesophile) 72 Chịu lạnh (psychrotolerant) 73 Siêu ưa nhiệt (hyperthermophịle) 74 Ưaấm (mesophile) 75 Ưa lạnh (psychrophile) 76 Suối nước nóngồ Cơng viên Quốc gia Yellowstone (hót springs in Yellowstone National 1'ark) 77 Sự nhân trình tự ADN nhờ PCR (PCR amplif icatỉon of a DNA sequence) 78 Nồng độ ion hiđro tăng 10 lần (the hydrogen lon concentration has increased hy lo fold) 79 Chỉ sinh trương pH thấp (grow only át low pH) 80 Gradien lon Na trì thay cho động lực nhờ proton (A sodium lon gradient is maintained rather than the more typical proton motive force) 81 Các sinh vật ưa mặn (halophiles) 82 Ưa mặn (halophile) 83 Chịu mặn (halotolerant) 84 Vi hiếu khí (microaerophile) 85 KỊ khí chịu khí (aerotolerant anaerobe) 86 Hiếu khí tiện (íacultative aerobe) 87 Hiếu khí bắt buộc (obligate aerobe) 88 Peroxit hiđro (hydrogen peroxide) 89 Khơng có ý ý (none of the above) 90 Dựa thông tin cho, không thố phân biệt loại trân (based ôn the information provided one can nót đistinguish between these choices) 91 Nhiệt độ biến tính protein (protein denaturation temperature) 92 Nhiệt độ chuyên pha lipit (lipid phase transition temperature) 5.3.3 Điền vào cho trống (Fill in) Sinh trưởng (Grovvth) Phân đơi (Binary tìssion) Tốc độ sinh trưởng (Grovvth rate) Ưa axit bắt buộc (Obligate acidophile) Tiềm phát (Lag) Nhiệt độ (Temperature) Bàn lề (Cardinal) Chịu lạnh (Psychrotolerrant) Siêu ưa nhiệt (Hyperthermophile) lũ Taq polimeraza (Taq polymerase) https://tieulun.hopto.org Giáo trinh »1 sinh vật học • li thuyết ri tập giải sàn l i Cacbon, lượng, điện tử (carbon, energy, electrons) 12 Mức đơn (siriglet) 13 Nitơ (nitrogen) 14 Vitamin (Vitamứis) 15 Nhiệt độ sinh trưởng cực tiểu (minimum grovvth temperature) 16 Thâm thấu (osmotic) 18 Petri dishes 17 Vi sinh vật ưa mặn (halophiles) 19 Complex; peptones 18 Đĩa Petri 20 ABC transporters; active transport 19 Phức tạp; pepton 20 Chất vận chuyển ABC; vận chuyển chủ 21 Siđerophores động 22 Complex; defined 21 Siđeropho 23 Agar; 40 22 Phức tạp; xác định 24 Colony; spread plate; streak plate; pour 23 Thạch;40 plate 24 Khuẩn lạc; cấy gạt; cấy vạch; cấy trộn 25 Phosphoenolpyruvate: sugar 25 Photphoenolpiruvat; đường; phosphotransíerase; group translocation photphotransferaza; chuyên dịch nhóm 26 Lithotrophic; heterotrophic 26 Dinh dưỡng vơ cơ; dị dưỡng 27 Chemolithotroph 27 Hóa dưỡng vơ 28 Grovvth; coenocytic; binary íission; 28 Sinh trưỏng; cộng bào; phân đôi; nảy chồi budding 30 Mẻ; liên tục 29 Gốc superoxit; peroxit hiđro; gốc 29 Superoxide radical; hyđrogen peroxide; 31 Tuôcbiđostat hiđroxyl; gốc superoxit; peroxit hiđro hydroxyl radical; superoxide radical; 32 Chịu thấm thấu; ưa mặn 33 Mẻ, lag; log; lũy thừa; cân bằng; chết hydrogen peroxide; 30 Batch; continuous 34 Hiếu khí 31 Turbidostat 32 Osmotolerant; halophiles 35.Tùy tiện; chịu khí 33 Batch culture; lag; log; exponential; 36 Chịu trọng lực; ưa trọng lực 37.Tia tử ngoại; quang hoạt hóa; tái hoạt hóa stationary; death 34 Aerobes tối 35 Facultative; aerotolerant 38.Ưa nhiệt; siêu ưa nhiệt 36 Barotolerant; barophilic 39 Liên tục (mỏ) 37 ULTRAVIOLEt; photoreactivation; dark 40 Oxi đơn mức reactivatíon 41 Cân bằng, không cân 38 Thermophiles; hyperthermophiles 42 Nghèo dinh dưỡng 39 Continuous (open) 5.3.4 Trả lời đủng (T) sai (F) Ợrue/ĩãlse) 40 Singlet oxygen Phương pháp xác định số gần (MPN) bao gồm loạt 15ống nghiệm (T) 41 Balanced uribalanced Phép tế bào kế dòng chảy bao gồm việc đếm tếbào gắn thuốc nhuộm huỳnh quang 42 Oligotrophic (T) Các phương pháp đo sú* trường trực tiếp xác phương pháp gián tiếp (F) https://tieulun.hopto.org Phán trẻ lời- ữ*mầ*m 396 Đường cong sinh trưởng vi khuân vẽ đổ thị có tỳ lệ logarit hai trục X y(F) 2" biêu thị số tế bào xuất từ tế bào sinh sản phân đổi (F) Các tế bào phân chia phân đôi theo mặt phăng song song tạo chuôi cáctếbào (T) Tủ nuôi sử dụng nến lả phương pháp dễ làm rè nhằm tạo môi trường giàu oxi (F) Các vi sinh vật ưa mặn tiện địi hỏi có mặt nồng độ muôi cao (F) Các vi khuân tác nhân gây bệnh cùa người xếp vào nhóm ưaấm (T) 10 Khi vi sinh vật tiếp xúc với nhiệt độ cao nhiệt độ sinh trường tối ưu cùa chúng 5.3.5 Trả lời ngắn protein (Short chúng Ansvvers) bị biếntínhvĩnh viễn (ĩ) Ì Đa dạng trao đối chất gì? Nó xảy như1 What is metabolic diversity? Hovv did Ít nào? Diều liên quan với come about? How does this relate to the role of microbes in nature? vai trò vi sinh vật tự nhiên? Da dạng trao đối chất cách ngắn Metabolic diversity is a concise vvay of gọn đế vi sinh vật có thê sử stating thát microorganisms can utilize a đụng loạt gần không giới hạn virtually unlimited array of compounds as cấc hợp chất làm nguồn cacbon / source of carbon and/or energy came nguồn lượng Nó diễn about in evolution through the need to trình tiến hoa nhu cầu để quay vịng recycle all components of the living cell— tất cá thành phần tế bào sống- carbon nitrogen, sulíur etc This role of cacbon, nitơ, lưu huỳnh, Vai trò microorganisms has remaineđ unchanged vi sinh vật trì khơng đổi as ai] components of higher life forms are mineralized by the metabolically diverse thành phần sinh vật bậc cao khoáng hoa nhờ vi sinh vật microbes Microbes survive and actually thrive i đa dạng trao đôi chất Các vi sinh vật sống sót thực phát virtually every environmental niche ôn earth triểnở hầu hết môi trường Trái Đất Hovv đoes this relate to the perpetration oi Điểu có liên quan với life ôn earth? Organic matter ultimately gets in svvamps, vinh cửu sống Trái Đất? Các chất hữu chủ yếu nhận từ saltems, thermal areas, and all types oi đầm lầy, bãi muối, khu vực environmental nỉches Recycling in these nóng, loại mơi trường Sự quay environments is a necessity for long-term vịng mơi trường survival of viable systems nhu cầu cho sống lâu dài hệ VVhat are the basic requirements in development of a grovvth medium? VVhy is thống sống sót Các yêu cầu đê tạo môi each added? How does this relate to the trường nuôi cấy gì? Tại yếu tố cầncomposition of a bacterial cell? bơ sung vào? Điều có liên quan The basic requirements for a growth thố với thành phần tế bào vi medium are sources oi carbon, nitrogen, sulíur, phosphorous, and in some cases khuân? Các yêu cầu với môi trường hydrogen and oxygen molecules One sinh trường nguồn cacbon, nitư, lưu must also provỉde various cations such as https://tieulun.hopto.org huỳnh, photpho, số trường hợp phân tử hiđro oxi Người ta / gia trinh »1 sinh tật học - Lý thuyết táp giải sin 397 phải cung cấp lon dương khác iron, magnesium, arid calcium and the sắt, magie, canxi lon âm anion chloride The reason for the addition clo Lý cần phải bổ sung thêm of each is thát they are some way chất chứng thành phần components oi the cell A medium must tế bào dạng Một rlect the composition oi the bacterium as môi trường phải phản ánh thành the lack oi any single component vvill phần vi khuân việc thiếu either prevent grovvth or result in an thành phần đơn giản unhealthy cell ngăn ngừa sinh trưởng dẫn đến Deíine "grovvth íactors." Why some tế bảo không khoe mạnh organisms require thèm? Hãy định nghĩa "các nhân tố sinh trưởng" Tại sô' sinh vật địi hỏi chất này? "Growth íactors" are compounds thát are added to a grovvth medium because the "Nhân tố sinh trưởng" hợp chất organism cannot synthesize thèm bố sung vào môi trường sinh Generally this results because the trưởng vi sinh vật không thê tổng microorganism evolved ÚI an hợp chúng Nói chung, điều environmental niche where these íactors xảy vi sinh vật tiến hoa tị mơi trường có mặt were present Selected B-vitamins, amino acids, and nucleic acid bases are typical nhân tố sinh trưởng Các vitamin grovvth íactors nhóm B, axit amin, bazơ How vvould one use enrichment culture to axit nucleic nhân tố sinh isolate an organism capable of growth with ptrường điên hình Người ta sử đụng môi trường làm aminobenzoic aciđ as sole source of carbon? phong phú đế phân lập vi sinh vật có What would one to obtain an organism khả sinh trưởng với axit p- present in prỉmary enrichment in axenic aminoberizoic lả nguồn cacbon culture? nào? Phải làm đê nhận vi One would prepare a medium vvith the sinh vật có mặt ỏ lần làm giàu sodium salt of p -aminobenzoic acid as sole source of carbon and energy The medium q trình ni cấy khiết? would contain inorganic nitrogen, Người ta chuẩn bị môi trường chứa phosphorous, sulíur sources, along vvith muối natri axit /7-aminobenzoic làm nguồn cacbon lượng Môi the minerals required by a bacterium Soil or water would be the inoculum After trường chứa nguồn nitơ vô cơ, visible grovvth was evident, an organism photpho, lưu huỳnh với muối khoáng mà vi khuân yêu cầu Dùng đất would be obtaineđ ÚI axenic culture by nước để cấy Sau sinh trưởng xuất streaking ôn a solid medium hiện, vi sinh vật nhận Why have bacteria been utìlỉzed in dạng giống khiết nhờ việc cấy gạt studying nutrition rather than using higher organisms such as rats or other animals? Hovv môi trường rắn Tại vi khuân sử dụngtoongcácdoes this relate to comparative biochemistry? The major reason for utilizing nghiên cứu dinh dưỡng mà sinh vật bậc cao chuột động microorganisms in preíerence to higher life vật khác? Điều liên quan gìtóibộ mơn forms is rapid grovvth and the ability of bacteria to synthesize all cellular hóa sinh học so sánh? https://tieulun.hopto.org Nguyên nhân sư dụng vi sinh vật mà khơng phải sinh vát bác cao sư 398 Phẩn trả lới - ClMWug»ầi khuân việc tông hợp toàn thành components from a single substrate phần tế bào từ chất đơn giản Bộ Comparatíve biochemistry tells us thát mơn hoa sinh học so sánh cho biết synthesis and basic energetics in a tổng hợp lượng học sỏ bacterium will generally occur vía an vi khuân thông thường xảy equivalent series of reactions in all líving qua loạt phảnứng ỏ cells tế bào sống VVhere would one obtain samples to Người ta nhận mẫu dùng used in isolating various photosynthetic đế phân lập nhóm vi khuân quang hợp bacteria? VVould the source for cyanobactería khác từ đâu? Nguồn để phân lập vi differ from thát for green sulíur khuẩn lam có khác với nguồn đẽ phân lập photosynthetics? Why? vi khuẩn lưu huỳnh màu lục không? Tại sao? The photosynthetic organisms thát reduce Các vi khuân quang hợp khử hợp chất sulíur compounds vvould be ÚI strictly lưu huỳnh nằm mơi trường kị khí anaerobic environments The lower levels nghiên ngặt Tầng hổ tĩnh of a quiet pond with đecaying organics át chứa chất hữu phân giảiở đáy the bottom would be a potential source oi nguồn để phân lập vi khuân quang the green and purple sulhư hợp lưu huỳnh màu lục màutía.Các vi photosynthetics The non-sulfurs vvould be khuẩn khơng lưu huỳnh có mặt present in shallovv areas of aquatic khu vực nông môi trường environments The cyanobacteria vvould be nước Vi khuân lam có mặt lớp present in oxygen suríace ivaters nước bề mặt giàu oxi VVhat is a microbial community? Are these Quần xã vi sinh vật lả gì? Nó có chiếm ưu prevalent in nature? tự nhiên không? A microbial community would be the Một quẩn xã vi sinh vật bao gồm hỗn hợp mixed genera thát would thrive in most chi phát triển tốt hầu hết environmental niches cácổ sinh thái VVhat is the streak plate method, and how Phương pháp cấy vạch gì? Người ta sử does one employ this to obtain a pure dụng phương pháp đê thu culture? giống khiết? A streak plate is an effective method for Phương pháp cấy vạch phương obtaining a pure culture A sample vvoulđ pháp hiệu đẻ thu nhận giống be streaked (zigzag pattem) over one thứd khiết Mâu có thê cấy vạch (kiểu zicof an agar suríace, the loop sterilized, and a zac) phần ba bề mặt thạch, que cấy streak across a small part of the first streak vô trùng, vạch cấy lấy phần nhỏ vvould be streaked over a second third of vạch thứ vạch lên phần thứ hai the surface; followed by sterilizing the loop bề mặt thạch, khử trùng que cấy lấy and cross streaking (from the second thứd) phần vạch thứ hai vạch lên phần the remaining third o£ the suríace Isolated cịn lại thứ ba bề mặt thạch Các khuẩn colonies should be obtained by this lạc riêng rẽ có thê nhận cách method 10 Deíine axenic culture, consortia, anđ a 10 Định nghĩa giống khiết, tập đoàn bacterỉal straỉn, chủng vi khuẩn An axenic culture is one containing a single Giống khiết môi trường chứa strain, ahttps://tieulun.hopto.org consortium is an mixture of chủng nhất, tập đoàn hỗn specỉes Ù! loose cooperation with orte Giáo trinhtísinh Tật học - ụ thuyết tả tập giải sẩn 399 khuân giống hệt mặt di truyền composed of genetically identical bacteria l i Phương pháp cấy trộn khác với phương ll.How does a pour plate đtffer from a streak pháp cấy vạchở chỗ nào, ưu diêm plate? What are the ađvantages of each? phương pháp gì? A pour plate is a technique vvhere the Cấy trộn kỹ thuật mẫu chứa vi khuẩn sample containing bacteria is adđed to đưa vào môi trường thạch molten agar (46-48°C) and an aliquot of this làm tan (46-48°Q sau đố phần vào poured into a Petri dish A streak plate đỉa Petri Phương pháp cấy vạch giống would be as discusseđ ìn the answer to thảo luận câu trả lời The pour plate has colonies entrapped in Cấy trộn chứa khuẩn lạc nằm bên the agar and overgrovvth by íaster grovving thạch, đồng thời sinh trưởng mức organisms is curtailed Both are effective vi sinh vật phát triển nhanh có thê bút pour plates subịect the culture to a hạn chế hai có hiệu quả, song temperature thát might be harmíul toong phương pháp cấy trộn vi khuân12 What are the tvvo major methođs for mẫn cảm với nhiệt có thê bị tơn hại term storage oi bacteria? 12 Hai phương pháp chủ yếu để bảo quản Bacteria can be preserved by freeze-drying lâu dài vi khuân lả gì? (lyophilization) or freezing in liquid nitrogen Vi khuân có thê bảo quản 13 VVhat is the difference between cell phương pháp đông khô phương and population grovvth? How these fÍt into pháp đơng lạnh nitơ lỏng the cell cycle? 13 Đâu khác biệt sinh trưởng tế Cell growth is the increase in size of an bào sinh trương quần thể, chúng phù hợp individual cell vvhereas population grovvth với chu trình tê bào thê nào? is an increase in the number of Sinh trưởng tế bào tăng kích thước microorganisms present ÚI a culture In the tế bào riêng lè sinh cell cycle there is cell growth and this is trưởng quần thê tăng số lượng íollovved by cell division and population vi sinh vật có mặt mơi trường Trong grovvth chu trình tế bào co sinh truồng tế bào vả 14 A grovvth curve is đivided into phases sau phân chia tế bào sinh designated lag, exponential grovvth, trưởng quần thể stationary, and death What is happening to 14 Đường cong sinh trưởng chia thành ỉndỉviđual cells đuring each of these phases? pha gọi pha tiềm phát (lag), pha How does thỉs relate to microorganisms logarit, pha cân pha chết Điều xảy nature? tế bào riêng lètoongmỗi pha? During the lag phase some cells are dying Điều có quan hệ thố vi vvhile most are acclimating to the nevv sinh vật tự nhiên? envừonment and synthesizing requisite Trong pha tiềm phát số tế bào bị chết enzymes and molecules requứeđ for hầu hết tế bào làm quen với balanced grovvth Exponential or log phase môi trường tông hợp enzim is a period vvhere all cells are grovving and phân tử cần thiết cho sinh trưỏng dividing át a constant rate During cân Pha logarit hay pha số mũ giai stationary phase an equal number of cells đoạn tất tế bào sinh trưởng are đying and reprođucing The cells phân chia tốc độ không đổi Trong present are in a resting state and the death pha cân số tế bào chết sinh phase is one oi exponential death In nature https://tieulun.hopto.org sản Các tế bào có mặt trạng thái nghỉ số tế bào chết tăng theo 400 Phẩn trề lòi- t w i * sinh vật nằm pha cân bằng, pha microorgaiùsms are generally in the logarit xảy định kỳ thuộc vào điều stationary phase vvith periodic exponential kiện thức ăn phase grovvth đepending ôn nutrient 15 Tại số nghiên cứu thựcavailability với số tế bào sinh trưởng nuôi15 Why are some studies done vvith cells cấy đồng Người ta thu giống growing in synchronous culture? Hovv ivould one obtain a synchronous culture? cách nào? Nuôi cấy đồng cho phép người ta theo Synchronous culture permits one to follow dõi kiện xảy tế bào events ÚI a cell, such as DNA replication, chép ADN khơng thê thát cannot be done in batch culture In tiến hành nuôi cấy không liên tục synchronous culture ai] cells in the Trong nuôi cấy tế bào population are in the same state of reproduction A synchronous culture can be quần trạng thái sinh sản Một bình ni cấy đồng nhận obtaineđ by techniques thát yield cells of nhờ kỹ thuật thu nhận tế bào the-same size 16 Total dry vveight, and viable count o có kích thước 16 Tống trọng lượng khơ, số tế bào sông are employed ÚI measuring cell mass What sử dụng để đo sinh khối tế bảo Ưu are some o£ the pros and cons of each điếm nhược điểm phương pháp method? How can turbidity be employed in gì? Phép đo độ đục sử dụng để xác measuring microbial mass? Total dry vveight is generally accurate bút định sinh khối vi sinh vật nào? generally renders cells unfit for metabolic Tông trọng lượng khơ nói chung xác, song phướng pháp làm cho tếbào studies Viable counts are time consuming trở nên khơng cịn thích hớp đơi với and inaccurate Turbidity is an effective method when some suitable technique such nghiên cứu trao đổi chất Phương pháp đếm tế bào sống tiêu tồn thời gian as dry vveight or total nitrogen has been khơng xác Đo độ đục phương determined for a given turbidity oi thát pháp có hiệu kỹ thuật đo particular microorganism This permits one a stanđard curve thát is accurate trọng lượng khô nitơ tống số 17.to dravv How does a chemostat vvork? A xác định độ đục đinh turbidostat? vi sinh vật cụ thê Phương pháp cho A chemostat is an instrument thát phép người ta vẽ đường cong tiêu maintains a bacterial culture in the chuẩn xác exponentíal phase for an extended period 17 Chemostat hoạt động nào? of time Nutrient is added át a rate Tuôcbiđostat hoạt động nào? consisteníly vvith maximal grovvth and the Chemostat dụng cụ giữ sinh trưởng outílovv is adịusted to maintain the desứed vi khuẩn pha logarit grovvth rate A turbiđostat maintains a thời gian dài Chất dinh dưỡng bố constant grovvth rate by controlling outflow sung ỏ tốc độ phù hợp với sinh trưởng based ôn a selected turbidỉty in the culture cực đại dòng chảy điều chỉnh đế 18 Deíine aerobe, anaerobe, and giữ tốc độ sinh trưởng mong muốn microaerophile What does strict and Tcbiđostat trì tốc độ sinh trưởng ổn định cách kiêm soát dịng chảy dựa https://tieulun.hopto.org độ đục mơi trường ni cấy 18 Dinh nghĩa vi sinh vật hiếu khí, kị khí Blâo trinh »1 sinh fạt học -1» muyếl tà hài tập giải sin 401 nói vi sinh vật hiếu khí íacultative mean in reíerence to aerobes and kị khí ĩ anaerobes? Một sinh vật hiếu vi sinh vật sử dụng An aerobe is a microorganism thát utilizes oxi làm chất nhận điện tử cuối Các vi oxygen as terminal electron acceptor sinh vật kị khí sinh trường vắng mặt oxi Anaerobes grovv in the absence of phân từ Một vi sinh vật vi hiếu khí địi hỏi molecular oxygen A micro-aerophile oxi phân tử, song so với nồng độ requires molecular oxygen bút át less than khí Nghiêm ngặt thuật ngữ atmospheric levels Strict is a term thát vi sinh vật sinh trưởng índicates thát the microorganism will grow điểu kiện đó, ví dụ vi khuân kị khí only under thát condition e.g., a strict nghiêm ngặt không chịu oxi phân anaerobe vvill nót tolerate molecular tử Một vi khuẩn tiện cờ thể có oxygen A íacultative organism is one thát thể sinh trưởng điều kiện hiếu khí can grow under conditions of aerobiosis or kị khí anaerobiosis 19 Các thê chịu khí thích nghi 19 How have aerotolerant organisms adapted để chịu có mặt sản phẩm to tolerate the presence of toxic oxygen oxi độc? products? Các chịu khí sinh enzim Aerotolerant organisms produce enzymes peroxiđaza, catalaza, and superoxit such as peroxidases, catalases, and super đismutaza phá huy sản phẩm độc oxide dismutase thát destroy toxic 20 Những nguyên nhân làm cho cácproducts vi sinh vật có biên độ nhiệt độ sinh 20 What are some of the reasons why trưởng tương đối hạn chê? microorganisms have a íairly limited Vi khuân có biên độ nhiệt độ tương đối temperature range for grovvth? giới hạn màng tế bào chát phải Bacteria have a rather limited temperature trì độ lỏng thích hợp Nói chung chúng range because cytoplasmic membranes thích nghi với nhiệt độ gặptoongmơi must maintain proper íluidity They are trường Protein hoạt động tốt adapted to the temperatures generally phạm vi nhiệt độ thích với cao phân encountered Proteins also function best tử đặc biệt ivithin speciíic temperatures for thát 21 Nước sử dụng nhân tố quan particular macromolecule trọng sinh trưởng vi sinh vật 21 VVater availability is an important factor in Làm để vi sinh vật sinh microbial grovvth How can an organism trương nồng độ đường muối grow in high concentrations oi sugar or salt? cao? Organisms can tolerate higher Vi sinh vật chịu nồng độ concentrations of sugar or salt by đường muối cao nhở tông hợp synthesizing solutes thát give the cell an chất hoa tan tạo cho tế bào áp suất equivalent osmotic pressure insiđe the cell thâm thấu bên tương đương vơi áp to thát in the envứonment Consequeníly, suất thâm thấu ngồi mơi trường Kết vvater is retaineđ ÚI the cell High levels of nước giữ lại tế bào Nồng cations concentrateđ in a cell can also độ cao lon dương tập trung íunction as solutes tế bào tác động chất hịa tan https://tieulun.hopto.org Hình 34 - Bacteriorođopxin (Bacteriorhođopsin) https://tieulun.hopto.org TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH Atlas, RonaldM, 1997 Principles oi Microbiology, Seconđ Eđition, WCB Me Graw-Hill Bauman, RobertVi', 2004 Microbiology, Pearson Benjamin Cummings Lim, Daniel, 1998 Microbiology, Second Eđition, WCB c Brovvn Madigan, Michael T, MartinkoỊohn Mand ParkerỊack, 2002 Brock Biology oi Microorganism, Nừith Edition, Prentice Hall Perry, Staley, 1997 Microbiology, VVilliam H Colenna Prescott, LansmgM, Harỉeỵ,John p, Kiêm, Donald A, 2005 Microbiology, Sixtli Edition, Me Graw-Hill Talaro, Kathleen Park, Taỉaro ArứìuT, 1999 Foundation in Microbiology, VVCB Me Graw-Hill Tortora Gerard J, Funke BerdellR, Case Christine L, 2002 Microbiology, Benịamừi Cummings http://cwx.prenhall.cnvfoookbind/pubbooks/brock2 10 www.microbiologyplace.com https://tieulun.hopto.org G I Á O TRÌNH V I S I N H V Ậ T H Ọ C LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP GIAI SAN (Microbiology - Core concepts and solved problems) Phần Ì (Part One) Song n g ữ V i ệ t - A n h Tác giả: Chịu frách nhiữm xuấ t : Biên tập sửa bài: Trình bày bìa: PGS.TS KIỀU HỮU ẢNH PGS.TS TÔ ĐĂNG HAI ThS NGUYỄN HUY TIẾN NGỌC LINH NAM SƠN HƯƠNG LAN NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 70 Trần Hưng Đạo - Hà Nội In tại: Xưởng in NXB Văn hoa Dân tộc Số lượng: 1.000 cuốn, khuôn khổ 19 X 27cm Giấy phép xuất số: 72-2005/CXB/15-39/KHKT ngày 5/12/2005 In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2006 https://tieulun.hopto.org https://tieulun.hopto.org