bài giảng vi sinh môi trường đại học quốc gia hà nội

Vi sinh vật thường được đo bằng micromet (µm), virut thường được đo bằng nanomet (nm).1 µm = 103 mm; 1 nm = 106 mm, 1A (angstrom) = 107 mm. diện tích bề mặt của một tập đoàn vi sinh vật hết sức lớn. VD 1 cm3 cầu khuẩn có diện tích bề mặt là 6m2.

Bài Mở Đầu

Vi sinh vật là gì?

Đặc điểm chung của vi sinh vật

1 Kích thước nhỏ bé

Vi sinh vật thường được đo bằng micromet (µm), virut thường được đo bằng nanomet (nm).1

µm = 10-3 mm; 1 nm = 10-6 mm, 1A (angstrom) = 10-7 mm diện tích bề mặt của một tập đoàn vi sinh vật hết sức lớn VD 1 cm3 cầu khuẩn có diện tích bề mặt là 6m2

2 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh

vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải một lượng đường lactozơ nặng

hơn1000 - 10000 lần khối lượng của chúng Hệ số - QO2( số µl O2 mà mỗi mg chất khô của cơ thể sinh vật tiêu hao trong 1 giờ ) ở mô lá, rễ là 0,5 - 4, ở tổ chức gan và thận là 10 - 20, còn ở nấm

men rượu (Sacharomyces cerevisiae) là 110, ở vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas là 1200, ở

vi khuẩn thuộc chi Azotobacter là 2000

Đặc điểm chung của vi sinh vật

3 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh

Vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng cực kỳ lớn Vi khuẩn Escherichia coli trong các điều kiện thích

hợp cứ khoảng12 - 20 phút lại phân cắt một lần Nếu lấy thời gian thế hệ (generation time) là

20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 lần, 24 giờ phân cắt 72 lần, từ một tế bào ban đầu sẽ sinh ra

nặng 4711 tấn!) 4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4711 tấn!) Thời gian thế hệ của nấm men S.cerevisiae là 120 phút.Khi nuôi cấy để thu sinh khối (biomass) giàu protein phục vụ chăn nuôi người ta nhận thấy tốc độ sinh tổng hợp (biosynthesis) của nấm men cao hơn của bò

tới 100.000 lần Thời gian thế hệ của tảo Chlorella là 7 giờ, của vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ

4 Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị

Phần lớn vsv có thể giữ nguyên sức sống ở nhiệt độ của nitơ lỏng (-1960C), thậm chí ở nhiệt độ của hydro lỏng (- 2530C) Một số vsvt có thể sinh trưởng ở nhiệt độ2500C, thậm chí 3000C, độ

muối 32% VK Thiobacillus thioxidans có thể sinh trưởng ở pH = 0,5, Thiobacillus

denitrificans ở pH = 10,7.Ở nơi sâu nhất trong đại dương, bể ngâm xác vẫn có vsv sống Vsv

rất dễ phát sinh biến dị Tần số thường là 10-5 - 10-10,thường gặp là đột biến gen, dẫn đến thay đổi về hình thái, cấu tạo, tính kháng nguyên ( khi mới tìm thấy khả năng sinh kháng sinh của

Penicillium chrysogenum chỉ đạt tới 20 đvpenixilin 1ml dịch lên men Ngày nay 100.000 Năm

1946 tỷ lệ các chủng Staphylococcusaureus kháng thuốc phân lập được ở bệnh viện là

khoảng 14%, năm1996 lên đến trên 97%.

Đặc điểm chung của vi sinh vật

 5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều

Vi sinh vật phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất Chúng có mặt trên cơ thể

người, động vật, thực vật, trong đất, trong nước, trong không khí, trên mọi

đồ dùng, vật liệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt, nước ngầm cho đến nước biển

Trong đường ruột của người thường có không dưới 100 - 400 loài sinh vật khác nhau, chúng chiếm tới 1/3 khối lượng khô của phân Chiếm số lượng

cao nhất trong đường ruột của người là vi khuẩn Bacteroides fragilis, chúng

đạt tới số lượng 1010 - 1011/g phân (gấp 100 - 1000 lần số lượng vi khuẩn Escherichia coli)

Ở độ sâu 10.000 m của Đông Thái Bình Dương, nơi hoàn toàn tối tăm, lạnh lẽo

và có áp suất rất cao người ta vẫn phát hiện thấy có khoảng 1 triệu - 10 tỉ vikhuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn lưu huỳnh)

Vai trò của vsv với con người

và môi trường tự nhiên

- Vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ thành các chất vô cơ trong chu trình chuyển hoá vật chất của hệ sinh thái Góp phần làm sạch môi trường

- Góp phần tạo chất mùn cho đất. Trong 1g đất ở tầng canh tác thường có từ 1-22tỉ VK, 0,5- 14 tr XK, 3-50tr vi nấm, 10-30 nghìn vi tảo

- Một số VSV là những tác nhân gây nhiều bệnh cho cây trồng, vật nuôi cũng

như con người.

- Một số vi khuẩn và vi nấm phá huỷ lương thực thực phẩm, vật liệu xây dựng, kiến trúc, công nghiệp, mỹ thuật.

- Vi sinh vật mang lại lợi ích cho con người trong nhiều lĩnh vực kinh tế: công nghệp chế biến thực phẩm, dược phẩm, công nghệ sinh học

và môi trường, nông nghiệp, năng lượng, khai khoáng

Sơ lược lịch sử phát triển

- Cách đây 6000 năm, dân Ai Cập đã biết nấu rượu

-Trung Quốc sx rượu cách đây 4000 năm (Thời vh Long Sơn)

-3500 năm trước con người đã biết muối dưa

-Người đầu tiên phát hiện ra VSV là Leeuwenhoek năm 1674, năm 1680 là thành viên Học hội Hoàng gia Anh có 4 tập sách “ Những bí mật của giới tự nhiên nhìn qua kính hiển vi”

-Đầu TK19, kính HV quang học,1934 KHVĐT ra đời

- Từ thập kỷ 60 TK 19, nghiên cứu sinh lý VSV L.Pasteur(1822-1895)

- Robert Koch(1843-1910), tìm ra VK lao, tả , PP phân lập, nhuộm màu VSV

- D.I.Ivanovskii (1864-1920) tìm ra vius

- I.I.Metnhicov đặt nền móng cho khoa miễn dịch học với thuyết “thực bào”

- J.Lister (1827-1912), người Anh đề xuất các hóa chất diệt trùng

- A.Fleming(1881-1955) phát hiện chất kháng sinh peniciline (1928)

- EduardBuchner (1860-1917) chứng minh vaỉ trò của enzym lên men rượu

- Vinogradskii, phát hiện vk sắt, vk lưu huỳnh, vk nitrat hóa…Beijerincki…

Chương 1 Đại cương về vi sinh

vật học môi trường

1 Sự phân bố của vsv trong môi trường

1.1 Môi trường đất & sự phân bố của vsv trong môi trường đất

1.1.1 Môi trường đất

- -Quá tinh hinh thanh Môi trường đất là cả một thế giới - một hệ sinh thái phức tạp được hình thành qua nhiều

quá trình sinh học, vật lý và hoá học

 - Sự tích luỹ các chất hữu cơ đầu tiên trên bề mặt đá mẹ là nhờ các vi sinh vật tự dưỡng Đó là các

vi sinh vật sống bằng chất vô cơ, phân huỷ các chất vô cơ, tổng hợp nên các chất hữu cơ cuả cơ

thể mình… Các loại sinh vật cứ tác động lẫn nhau như thế trong những điều kiện môi trường nhất

định như độ ẩm, nhiệt độ, chất dinh dưỡng, năng lượng mặt trời tạo thành một hệ sinh thái đất vô

cùng phong phú mà không có nó thì không thể có sự sống, không thể có đất trồng trọt - nguồn nuôi

sống con người

 HST đất là một thể thống nhất bao gồm các nhóm sinh vật sống trong đất, có quan hệ tương hỗ lẫn

nhau dưới tác động của môi trường sống, có sự trao đổi vật chất và năng lượng Trong hệ sinh thái

đất, vi sinh vật đóng vai trò quan trọng , chúng chiếm đại đa số về thành phần cũng như số lượng so

với các sinh vật khác.

 Đất là môi trường thích hợp nhất đối với VSV, trong đất nói chung và trong đất trồng trọt nói riêng có

một khối lượng lớn chất hữu cơ & vô cơ là nguồn thức ăn cho các nhóm VSV bởi vậy nó là nơi cư

trú rộng rãi nhất của vi sinh vật, cả về thành phần cũng như số lượng so với các môi trường khác

Môi trường đất

 Các chất dinh dưỡng không những tập trung nhiều ở tầng đất mà còn phân tán xuống các tầng đất sâu Bởi vậy ở các tầng đất khác nhau, sự phân bố vi sinh vật khác nhau phụ thuộc vào hàm lượng các chất dinh dưỡng.

 Mức độ thoáng khí của đất cũng là một điều kiện ảnh hưởng đến sự phân bố của vi sinh vật Các nhóm háo khí phát triển ở nhiều nơi có nồng độ ôxy cao Những nơi yếm khí, hàm lượng oxy thấp thường phân bố nhiều loại vi sinh vật kị khí.

 Độ ẩm và nhiệt độ trong đất cũng ảnh hưởng đến sự phát triển của

vi sinh vật đất Đất vùng nhiệt đới thường có độ ẩm 70 - 80% và nhiệt độ 200C - 300C Đó là nhiệt độ và độ ẩm thích hợp với đa số vi sinh vật Bởi vậy trong mỗi gram đất thường có hàng chục triệu đến hàng tỷ tế bào vi sinh vật bao gồm nhiều nhóm, khác nhau về vị trí phân loại cũng như hoạt tính sinh lý, sinh hoá Đó là cả một thế giới phong phú chứa trong một nắm đất nhỏ bé mà bình thường ta

không thể hình dung ra được Chúng ta có thể tưởng tượng: một

nắm đất là một vương quốc bao gồm các sắc tộc khác nhau

sống chen chúc, tấp nập và hoạt động sôi nổi.

1.1.2 Sự phân bố của VSV trong đất và mối quan hệ giữa các nhóm vi sinh vật

 1.1.2.1 Sự phân bố của vi sinh vật trong đất

 VSV là những cơ thể nhỏ bé dễ dàng phát tán nhờ gió, nước và các sinh vật khác Bởi vậy nó có thể di chuyển một cách dễ dàng đến mọi nơi, nhất là những VSV có bào tử Sự phân bố của VSV đất còn gọi là khu hệ VSV đất.

 Chúng bao gồm các nhóm có đặc tính hình thái, sinh lý và sinh hoá rất khác nhau như vikhuẩn, Virus, Tảo, Nguyên sinh động

 Số lượng và thành phần VSV trong đất thay đổi khá nhiều Trên bề mặt đất rất ít

Số lượng và thành phần vi sinh vật nhiều hơn khi chiều sâu đất 10 - 20 cm so với

bề mặt, các quá trình chuyển hoá quan trọng trong đất chủ yếu xảy ra trong tầng đất này Số lượng và thành phần vi sinh vật sẽ giảm đi khi độ sâu của đất hơn 30

cm và sâu 4 - 5m hầu như rất ít (trừ trường hợp đất có mạch nước ngầm)

 Số lượng và thành phần vi sinh vật trong đất còn thay đổi tuỳ chất đất, ở nơi đất nhiều chất hữu cơ, giàu chất mùn có độ ẩm thích hợp vi sinh vật phát triển mạnh, thí dụ ở đầm lầy, đồng nước trũng, ao hồ, khúc sông chết, cống rãnh, Còn ở những nơi đất có đá, đất có cát số lượng và thành phần vi sinh vật ít hơn Lợi

dụng sự có mặt của vi sinh vật trong đất mà người ta phân lập, tuyển chọn, đồng thời duy trì những chuyển hoá có lợi phục vụ cho cuộc sống.

Sự phân bố của vi sinh vật trong đất

 Trung bình trong đất VK chiếm khoảng 90%,XK 8%, vi nấm 1%, còn lại 1% là tảo,

nguyên sinhđộng vật Tỷ lệ này thay đổi tuỳ theo các loại đất, khu vực địa lý, tầng đất, thời vụ, chế độ canh tác v,v Ở những đất có đầy đủ chất dinh dưỡng, độ thoáng khí tốt, nhiệt độ, độ ẩm và pH thích hợp thì VSV phát triển nhiều về số lượng và thành

phần Sự phát triển của VSV lại chính là nhân tố làm cho đất thêm phì nhiêu, màu mỡ.

 Khi đánh giá độ phì nhiêu của đất phải tính đến thành phần và số lượng vi sinh vật.

 Sự phân bố của VSV trong đất:

 1 Phân bố theo chiều sâu:VSV tập trung nhiều nhất ở tầng canh tác, càng xuống sâu càng ít Với đất bạc màu, do hiện tượng rửa trôi, tầng 0 - 20 cm ít chất hữu cơ hơn tầng

20 - 40cm Bởi vậy ở tầng này số lượng vi sinh vật nhiều hơn tầng trên Sau đó giảm dần ở các tầng dưới.

 Thành phần VSV cũng thay đổi theo tầng đất: VK háo khí, vi nấm, XK thường tập trung

ở tầng mặt Càng xuống sâu, VK kị khí như phát triển mạnh(20 - 40cm) Ở khí hậu

nhiệt đới nóng ẩm do có quá trình rửa trôi, xói mòn nên tầng 0 - 20cm dễ biến động, tầng 20 - 40cm ổn định hơn

 2 Phân bố theo các loại đất Các loại đất khác nhau có điều kiện dinh dưỡng, độ ẩm, độ thoáng khí, pH khác nhau Bởi vậy sự phân bố của VSV cũng khác nhau Ở đất lúa nước, tình trạng ngập nước lâu ngày, tỷ lệ giữa VK hiếu khí/ yếm khí luôn nhỏ hơn 1 Ở đất trồng màu, không khí lưu thông tốt, quá trình ôxy hoá chiếm ưu thế, các VSV háo khí phát triển mạnh Tỷ lệ giữa VK háo khí và yếm khí thường lớn hơn 1, có trường hợp đạt tới 4 - 5 Ở đất phù sa sông Hồng, số lượng VSV tổng số rất cao Ngược lại, vùng đất bạc màu Hà Bắc có số lượng vi sinh vật ít nhất.

Sự phân bố của vi sinh vật trong đất

 3 Phân bố theo cây trồng

 Đối với tất cả các loại cây trồng, vùng rễ cây là vùng vi sinh vật phát triển mạnh nhất

Sở dĩ như thế vì rễ cây cung cấp một lượng lớn chất hữu cơ khi nó chết đi Khi còn

sống, bản thân rễ cây cũng thường xuyên tiết ra các chất hữu cơ làm nguồn dinh

dưỡngcho vi sinh vật Rễ cây còn làm cho đất thoáng khí, giữ được độ ẩm Tất cả

những nhân tố đó làm cho số lượng vi sinh vật ở vùng rễ phát triển mạnh hơn vùng ngoài rễ.

 Tuy nhiên, mỗi loại cây trồng trong quá trình sống của nó thường tiết qua bộ rễ những chất khác nhau Bộ rễ khi chết đi cũng có thành phần các chất khác nhau Thành phần

và số lượng các chất hữu cơ tiết ra từ bộ rễ quyết định thành phần và số lượng vi sinh vật sống trong vùng rễ đó Ví dụ như vùng rễ cây họ Đậu thường phân bố nhóm vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh còn ở vùng rễ Lúa là nơi cư trú của các nhóm cố định nitơ

tự do hoặc nội sinh Số lượng và thành phần vi sinh vật cũng thay đổi theo các giai đoạn phát triển của cây trồng Ở đất vùng phù sa sông Hồng, số lượng vi sinh vật đạt cực đại ở giai đoạn lúa hồi nhanh, đẻ nhánh, giai đoạn này là cây lúa sinh trưởng

mạnh Bởi vậy thành phần và số lượng chất hữu cơ tiết qua bộ rễ cũng lớn - đó là

nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật vùng rễ Số lượng vi sinh vật đạt cực tiểu ở thời kỳ lúa chín Thành phần vi sinh vật cũng biến động theo các giai đoạn phát triển của cây phù hợp với hàm lượng các chất tiế qua bộ rễ Tại sao lại sử dụng cây keo thay cây bạch đàn???



1.1.2.2 Mối quan hệ giữa các nhóm VSV trong đất

 Có 4 loại quan hệ: ký sinh, cộng sinh, hỗ sinh và kháng sinh

 1 Quan hệ ký sinh:là hiện tượng VSV này sống ký sinh trên VSV khác,

hoàn toàn ăn bám và gây hại cho vật chủ Ví dụ như các loại virus sống ký sinh trong tế bào vi khuẩn hoặc một vài loài vi khuẩn sống ký sinh trên vi nấm

 2 Quan hệ cộng sinh:là quan hệ hai bên cùng có lợi, bên này không thể

thiếu bên kia trong quá trình sống Ở VSV người ta ít quan sát thấy quan hệ cộng sinh Có một số giả thiết cho rằng: Ty thể - cơ quan hô hấp của tế bào

vi nấm chính là một vi khuẩn cộng sinh với vi nấm 3 Quan hệ hỗ sinh:

 3.Quan hệ hỗ sinh là quan hệ hai bên cùng có lợi nhưng không nhất thiết

phải có nhau, thường thấy trong sự sống của VSV vùng rễ VD như mối

quan hệ giữa nấm mốc phân huỷ tinh bột thành đường và nhóm VK phân giải loại đường đó Mối quan hệ giữa nhóm vk phân giải photpho và nhóm

vk phân giải protein, trong đó nhóm thứ nhất cung cấp P cho nhóm thứ hai

và nhóm thứ hai cung cấp N cho nhóm thứ nhất

 4 Quan hệ kháng sinh: là mối quan hệ đối kháng lẫn nhau giữa hai nhóm

vi sinh vật Loại này thường tiêu diệt loại kia hoặc hạn chế quá trình sống của nó .

1.1.3 Mối quan hệ giữa đất, VSV và thực vật

 1.1.3.1 Quan hệ giữa đất và vi sinh vật đất

 Đất có kết cấu từ những hạt nhỏ liên kết với nhau thành cấu trúc đoàn lạp của đất Vậy yếu tố nào đã liên kết các hạt đất với nhau

 Hoạt động của VSV, nhất là nhóm háo khí đã hình thành nên axit humic Các

muối của axit humic tác dụng với ion Canxi tạo thành một chất dẻo gắn kết

những hạt đất với nhau.

 Nấm mốc và XK phát triển một hệ khuẩn ti khá lớn Khi chúng chết đi sẽ bị vk phân giải tạo thành các chất dẻo kết dính các hạt đất với nhau.

 VK chết đi và tự phân huỷ cũng tạo thành các chất kết dính.

 Lớp dịch nhày bao quanh các vi khuẩn có vỏ nhày cũng có khả năng kết dính các hạt đất với nhau.

 1 Tác động của sự cày xới, đảo trộn đất đến vsv đất

 Cày xới, đảo trộn có tác dụng điều hoà chất dinh dưỡng, làm đất thoáng khí tạo điều kiện cho vsv phát triển mạnh Các phương pháp cày xới khác nhau có ảnh hưởng rõ rệt đến số lượng và thành phần vsv Khi xới lớp đất canh tác nhưng

không lật mặt, số lượng vsv cũng như cường độ hoạt động có tăng lên nhưng

không nhiều bằng xới đất có lật mặt hoặc cày sâu Tuy nhiên không phải đất nào cũng theo quy luật đó, đối với đất úng ngập, quy luật trên thể hiện rõ hơn trong khi đó ở đất cát nhẹ khô hạn thì việc xới xáo không hợp lý lại làm giảm lượng vsv

Quan hệ giữa đất và vi sinh vật đất

 2 Tác động của phân bón đến vi sinh vật đất

 Khi bón các loại phân hữu cơ và vô cơ vào đất, phân tác dụng nhanh hay chậm đến cây trồng là nhờ hoạt động của vsv Chúng phân giải chất hữu cơ thành dạng vô cơ cho cây trồng hấp thụ, biến dạng vô cơ khó tan thành dễ tan

 Các loại phân bón cũng ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vsv trong đất Phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, bùn ao đặc biệt làm tăng số lượng vsv Tuy vậy, các loại phân hữu cơ khác nhau tác động đến sự phát triển của vsv đất ở các mức độ khác nhau tuỳ thuộc vào tỷ lệ C/N của phân bón.

 Phân vô cơ cũng có tác dụng thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của vsv đất vì nó

có các nguyên tố N, P, K, Ca, vi lượng rất cần thiết.

 Bón vôi có tác dụng cải thiện tính chất lý hoá của đất, làm tăng cường hoạt động của vsv, nhất là đối với đất chua, mặn, bạc màu.

 3 Tác động của chế độ nước đối với vi sinh vật:

 Đại đa số các loại vi khuẩn có ích đều phát triển mạnh mẽ ở độ ẩm 60 - 80% Độ

ẩm quá thấp hoặc quá cao đều ức chế vsv Chỉ có nấm mốc và xạ khuẩn là có thể phát triển được ở điều kiện khô

 4 Tác động đến chế độ canh tác khác tới vi sinh vật như chế độ luân canh, xen

canh Các loại thuốc hoá học trừ sâu, diệt cỏ gây tác động có hại tới vsv



1.1.3.2 Mối quan hệ giữa vsv và thực vật

 Mỗi loại cây đều có một khu hệ vsv vùng rễ đặc trưng ??Những chất tiết của rễ có ảnh hưởng quan trọng đến vsv vùng rễ Lớp đất nằm sát rễ có số lượng vsv lớn Càng xa rễ, vsv càng giảm đi.

 Thành phần vsv vũng rễ còn phụ thuộc vào thời kỳ phát triển của cây Vd vsv phân giải xenluloza có rất ít khi cây còn non nhưng khi cây già thì rất nhiều

 VSV trong vùng rễ có quan hệ mật thiết với cây, chúng sử dụng

những chất tiết của cây làm chất dinh dưỡng, đồng thời cung cấp chất dinh dưỡng, tiết ra các vitamin và chất sinh trưởng có lợi đối với cây trồng

 Có rất nhiều vsv gây bệnh cho cây, có loại ức chế sinh trưởng của cây, có loại tàn phá mùa màng nghiêm trọng.

 Vi sinh vật gây bệnh có khả năng tồn tại trong đất hoặc trên tàn dư thực vật từ vụ này qua vụ khác Để tránh bệnh cho cây người ta

dùng nhiều biện pháp hoá học, biện pháp sinh học, biện pháp tổng hợp bảo vệ cây trồng Một biện pháp hiện đại là truyền gen chống chịu cho cây

1.2 MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ SỰ PHÂN BỐ CỦA

VSV TRONG NƯỚC

 1.2.1 Môi trường nước

 - Nước ngầm có hàm lượng muối khoáng khác nhau tuỳ từng vùng Nước ngầm rất nghèo chất dinh dưỡng do đã được lọc qua các tầng đất.

 - Nước bề mặt bao gồm suối, sông, hồ, biển Tuỳ theo vùng địa lý, tùy thuộc các nguồn nước được tiếp nhận mà nước có thể rất khác nhau về tính chất lý hoá học Tất cả những yếu tố khác nhau đó đều ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố của vi sinh vật trong các môi trường nước.

 1.2.2 Sự phân bố của vi sinh vật trong các môi trường nước

 Các yếu tố MT quan trọng quyết định sự phân bố của vi sinh vật là hàm

lượng muối, chất hữu cơ, pH, nhiệt độ và ánh sáng& nguồn nhiễm vsv

 VSV trong nước được đưa từ nhiều nguồn khác nhau như đất, nước mưa

chảy tràn, nước ngầm hoặc nguồn nước thải…



Ở MT nước ngọt, đặc biệt là những nơi luôn có sự nhiễm khuẩn từ đất, hầu hết các nhóm vsv có trong đất đều có mặt trong nước, nhưng với tỷ lệ khác biệt Nước ngầm và nước suối thường nghèo vi sinh vật nhất

Sự phân bố của vi sinh vật trong môi

trường nước

 Ở ao, hồ và song số lượng và thành phần vsv phong phú hơn nhiều Hầu hết các nhóm vsv trong đất đều có mặt ở đây Ở những nơi bị nhiễm nước thải sinh hoạt còn có mặt các vk đường ruột và các vsv gây bệnh khác

 Ở những thuỷ vực có nguồn nước thải công nghiệp đổ vào thì thành phần vsv tuỳ thuộc vào tính chất của nước thải Những nguồn có chứa nhiều axit thường làm tiêu diệt các nhóm vsv ưa trung tính có trong thuỷ vực.

 sự phân bố của vsv ở hồ và sông rất khác nhau Ở các hồ nghèo dưỡng, tỷ

lệ vk có khả năng hình thành bào tử thường cao hơn so với nhóm không có bào tử Ở các tầng hồ khác nhau sự phân bố của vsv cũng khác nhau

 Ở MT nước mặn sự phân bố của vsv khác hẳn so với nước ngọt Tất cả đều thuộc nhóm ưa mặn ít có ở MT nước ngọt Đặc biệt có nhóm ưa mặn cực đoan phát triển được ở nơi độ muối cao Chúng có mặt ở cả các ruộng muối

và các thực phẩm ướp muối Đại diện của nhóm này là Halobacterium có thể

sống được ở dung dịnh muối bão hoà

 Các vsv sống trong môi trường nước mặn nói chung có khả năng sử dụng chất dinh dưỡng có nồng độ rất thấp Chúng phát triển chậm hơn nhiều so với vsv đất Chúng thường bám vào các hạt phù sa để sống VSV ở biển

thường thuộc nhóm ưa lạnh, có thể sống được ở nhiệt độ từ 0 đến 40C, có khả năng chịu được áp lực lớn nhất là ở những vùng biển sâu.

2 CÁC NHÓM VSV CHÍNH

 Vi sinh vật vô cùng phong phú cả về thành phần và số lượng Chúng bao gồm các nhóm khác nhau có đặc tính khác nhau về hình dạng, kích thước, cấu tạo và đặc biệt khác nhau về đặc tính sinh lý, sinh hoá

 Dựa vào đặc điểm cấu tạo tế bào, người ta chia ra làm 3 nhóm lớn:

- Nhóm chưa có cấu tạo tế bào bao gồm các loại virus

- Nhóm có cấu tạo tế bào nhưng chưa có cấu trúc nhân rõ ràng (cấu trúc nhân nguyên thuỷ) gọi là nhóm Procaryotes, bao

gồm vi khuẩn, xạ khuẩn và tảo lam

- Nhóm có cấu tạo tế bào, có cấu trúc nhân phức tạp gọi là

Eukaryotes bao gồm nấm men, nấm sợi (gọi chung là vi nấm) một số động vật nguyên sinh và tảo đơn bào

2.1 Virus

2.1.1 Đặc điểm chung

 Virus là nhóm vi sinh vật chưa có cấu tạo tế bào.

 có kích thước vô cùng nhỏ bé, có thể chui qua màng lọc vi khuẩn

 Virus không có khả năng sống độc lập mà phải sống

ký sinh trong các tế bào khác

 Khi ở ngoài môi trường nó là 1 đại phân tử hóa học không sống & có hoạt tính truyền nhiễm.

 Mỗi loại virus chỉ có 1 loại axit nucleic AND hoặc ARN

2.1.2 Hình thái & cấu trúc của virus

 Hình que điển hình là virus đốm thuốc lá (virus VTL), chúng

có hình que dài với cấu trúc đối xứng xoắn Các đơn vị cấu trúc xếp theo hình xoắn quanh 1 trục, mỗi đơn vị gọi là

Hình thái của virus



2.1.2.2 cấu trúc của virus

 Cấu tạo cơ bản: Tất cả các virus đều có

cấu tạo gồm hai thành phần cơ bản:

 Lõi là acid nucleic (tức genom) Genom của

virus có thể là ADN hoặc ARN, chuỗi đơn

hoặc chuỗi kép, trong khi genom của tế

bào luôn là ADN chuỗi kép, và trong tế bào luôn chứa hai loại acid nucleic, ADN và

ARN.

2.1.2.2 cấu trúc của virus

 Vỏ capsid:

Là vỏ protein được cấu tạo bởi các đơn vị capsome

Capsome lại được cấu tạo từ 5 hoặc 6 đơn vị cấu trúc gọi là protome Protome có thể là monome (chỉ có một phân tử

protein) hoặc polyme (có nhiều phân tử protein)

- Capsid có khả năng chịu nhiệt, pH và các yếu tố ngoại

cảnh nên có chức năng bảo vệ lõi acid nucleic

- Trên mặt capsid chứa các thụ thể đặc hiệu, hay là các gai glicoprotein, giúp cho virus bám vào các thụ thể trên bề mặt

tế bào Đây cũng chính là các kháng nguyên (KN) kích thích

cơ thể tạo đáp ứng miễn dịch (ĐƯMD)

- Vỏ capsid có kích thước và cách sắp xếp khác nhau khiến cho virus có hình dạng khác nhau Có thể chia ra ba loại cấu trúc: đối xứng xoắn, đối xứng hình khối và cấu trúc phức tạp

2.1.2.2 cấu trúc của virus

 Vỏ ngoài :

Một số virus có vỏ ngoài (envelope) bao bọc vỏ capsid Vỏ ngoài có nguồn gốc từ màng sinh chất của tế bào được virus cuốn theo khi nảy chồi Vỏ ngoài có cấu tạo gồm 2 lớp lipid và protein.

- Lipid gồm phospholipid và glycolipid, hầu hết bắt nguồn từ màng sinh chất (trừ virus pox từ màng Golgi) với chức năng chính là ổn định cấu trúc của virus

- Protein vỏ ngoài thường là glycoprotein cũng có nguồn gốc từ màng sinh chất, tuy nhiên trên mặt vỏ ngoài cũng có các glycoprotein do virus mã hóa được gắn trước vào các vị trí chuyên biệt trên màng sinh chất của tế bào, rồi về sau trở thành cấu trúc bề mặt của virus Ví dụ các gai gp 120 của HIV hay hemaglutinin của virus cúm, chúng tương tác với receptor của

tế bào để mở đầu sự xâm nhập của virus vào tế bào

Dưới tác động của một số yếu tố như dung môi hoà tan lipid, enzym, vỏ ngoài có thể bị biến tính và khi đó virus không còn khả năng gây nhiễm nữa.



Protein của virus

1 : Nucleocapsid 2: Protein nền 3: Vỏ ngoài 4: Cầu disulfur 5: Đuôi trong gắn protein nền 6: Kênh vận chuyển

7: Glycoprotein (gai phụ) 8: Protein vận chuyển màng 9: Glycoprotein vỏ ngoài

Protein virus được tổng hợp nhờ mARN của virus trên riboxom của tế bào Tuỳ theo thời điểm tổng hợp mà được chia thành protein sớm và protein muộn Protein sớm do gen sớm mã hoá, thường là enzym (enzym phiên mã ngược, proteaza ) còn protein muộn do

gen muộn mã hoá, thường là protein cấu trúc tạo nên vỏ capsid và vỏ ngoài & Protein nền

là protein nằm phía trong, giữa vỏ capsid và vỏ ngoài, giữ mối liên kết giữa hai vỏ này

2.1.3 Quá trình hoạt động của virus trong tế bào chủ

Có 2 quá trình là hoạt động của virus độc & virus không độc.

Virus độc phá vỡ tế bào làm tế bào chết và tiếp tục xâm nhập rồi phá vỡ các tế bào lân cận Virus không độc là tạo thành trạng thái tiềm tan trong

tế bào chủ, Ở những điều kiện môi trường nhất định, trạng thái tiềm tan

có thể biến thành trạng thái tan phá vỡ tế bào

 1.2.1.3.1 Quá trình hoạt động của virus độc:

 chia làm 4 giai đoạn:

 - Giai đoạn hấp phụ của hạt virus tự do trên tế bào chủ Mỗi loại virus

có khả năng hấp thụ lên một hoặc vài loại tế bào nhất định Điều này giải thích được tại sao mỗi loại virus chỉ gây bệnh cho một vài loại nhất định.

 - Giai đoạn xâm nhập của virus vào tế bào chủ :xảy ra theo nhiều cơ

chế khác nhau phụ thuộc vào từng loại virus và tế bào chủ.

 Ở thực khuẩn thể T4 phân tử ADN được bơm vào bên trong tế bào chủ Ở một số virus động vật, toàn bộ hạt virion lọt vào trong tế bào, sau đó các men bên trong tế bào mới tiến hành phân huỷ vỏ Capxit giải phóng ADN

Quá trình ho ạ t độ ng c ủ a virus độ c

 - Giai đoạn sinh sản của virus trong tế bào chủ: (sao chép và

nhân lên).Sau khi phân tử ADN của virus lọt vào tế bào chủ, quá trình tổng hợp ADN & protein của tế bào ngừng và bắt đầu quá trình tổng hợp các enzym (protein sớm) xúc tác cho quá trình tổng hợp ADN của virus bằng nguyên liệu ADN của tế bào chủ bị phân huỷ Sau khi các phân tử ADN virus được tổng hợp đến một số lượng nhất định, quá

trình này ngừng và bắt đầu tổng hợp Protein muộn gồm vỏ Capxit của virus và các enzym có trong thành phần của virus trưởng thành

 - Giai đoạn lắp ráp và giải phóng: các virus được lắp ráp& giải

phóng ra khỏi tế bào kết thúc thời kỳ tiềm ẩn Thời kỳ này kéo dài bao lâu tuỳ thuộc từng loại virus Trong nhiều trường hợp, các virus trưởng thành tiết men lizozym phân huỷ thành tế bào và ra ngoài, tế bào bị phá vỡ Các virus con tiếp tục xâm nhập vào các tế bào xung quanh

Ở một số khác, virus trưởng thành không phá vỡ tế bào mà chui ra qua lỗ liên bào sang tế bào bên cạnh hoặc được phóng thích nhờ quá trình đào thải của tế bào Trong tế bào đầu tiên vẫn tiếp tục quá trình tổng hợp virus mới Ở cả 2 cơ chế, tế bào chủ sớm muộn cũng bị chết hàng loạt

S Ự NHÂN LÊN C Ủ A VIRUS TRONG T Ế BÀO CH Ủ

2.1.4.Quá trình hoạt động của virus không độc

 Virus không độc còn gọi là virus ôn hoà, nó không làm chết tế bào chủ

mà chỉ gây nên trạng thái tiềm tan (trạng thái Lyzogen), virus sống chung với tế bào chủ, sinh sản cùng nhịp điệu với nó.

 Hiện tượng Lyzogen được phát hiện trên vi khuẩn, các phage này được gọi là phage ôn hoà hoặc prophage.

 Tế bào có chứa prophage có khả năng miễn dịch với các phage khác

do tổng hợp nên các protein kìm hãm sự nhân lên của virus lạ cũng như bản thân prophage.

 Một số tác nhân đột biến làm mất hoạt tính hoặc làm ngừng sự tổng hợp chất kìm hãm trên, dẫn đến sự thay đổi trạng thái Lyzogen,

phage ôn hoà biến thành phage độc và tế bào chủ sẽ bị phá vỡ

 Quá trình này còn phụ thuộc vào hệ gen của prophage và trạng thái sinh lý của tế bào cũng như đặc điểm nuôi cấy.

 Trong điều kiện tự nhiên, tần số biến trạng thái tiềm tan thành trạng thái tan chỉ là 10-2 đến 10-5.

 Interferon là một loại protein đặc biệt được sinh ra trong tế bào sau khi bị

nhiễm virus nó ức chế quá trình tổng hợp ARN của virus lạ, từ đó không thể có quá trình tổng hợp AND hay protein Bởi vậy mà virus lạ có thể xâm nhập vào

tế bào nhưng không phát triển nhân lên được.

 Cường độ của hiện tượng này phụ thuộc vào số lượng virus gây nhiễm lần thứ

1 và thời gian từ lúc đó đến lúc gây nhiễm lần thứ 2, thường khoảng 2 giờ thì

có tác dụng.

 Người ta đã ứng dụng hiện tượng Interference trong việc phòng chống bệnh do virus gây nên

1.2.1.5 Ý ngh ĩ a khoa h ọ c và th ự c ti ễ n c ủ a virus

 - Ý nghĩa khoa học

 Virus có cấu tạo vô cùng đơn giản, điển hình cho

sự sống ở mức độ dưới tế bào Bởi thế mà nó trở thành mô hình lý tưởng của sinh học phân tử và di truyền học hiện đại

Virus HIV

 HIV (human immunodeficiency virus, có

nghĩavirus suy giảm miễn dịch ở người) thuộc

họ Retrovirus có khả năng gây

hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS-

Acquired Immune Deficiency Syndrome ) , một hội chứng hệ miễn dịch trong cơ thể con người bắt đầu

bị hỏng, dẫn đến những nhiễm trùng cơ hội có thể làm chết người

 HIV có ái tính đặc biệt với các tế bào của hệ thống miễn dịch: lympho T giúp đỡ (T4), đại thực bào, tế bào đơn nhân và một số tế bào có thụ thể tương tự T4 như tế bào thần kinh, da và niêm mạc, hạch

lympho,

4 thời kỳ của quá trình nhiễm

Virus HIV

 Thời kỳ cửa sổ (phơi nhiễm):Thời kỳ này rất dễ lây lan cho người khác vì số lượng virus trong máu rất cao, nhưng chưa

có kháng thể Người bệnh thường bị sốt, viêm họng, nổi

hạch, nhức đầu, khó chịu, phát ban Do không có triệu chứng đặc hiệu nên thường hay chuẩn đoán chung là nhiễm siêu vi

Vì vậy, nếu sau khi quan hệ tình dục không an toàn (hay

một sự cố nào gây nghi ngờ nhiễm HIV), nạn nhân cần xét nghiệm máu (kỹ thuật PCR) tìm ARN của HIV Kháng thể

kháng HIV xuất hiện trong máu muộn hơn, sau 6 tuần

(thông thường là 3 tháng) mới xét nghiệm tìm kháng thể

 Thời kỳ nhiễm không triệu chứng: Số lượng tế bào T4 giảm, nhưng lượng T4 không giống nhau ở mỗi người và sự giảm lượng T4 cũng không tỉ lệ thuận với mức độ nặng của bệnh Lượng kháng nguyên tăng lên phản ánh sự nhân lên của

virus mà hệ thống miễn dịch của cơ thể ko khống chế được

4 thời kỳ của quá trình nhiễm

Virus HIV

 Thời kỳ nhiễm có triệu chứng, giai đoạn sớm: Việc

chuyển giai đoạn thể hiện qua các triệu chứng: sốt, vã

mồ hôi về đêm, tiêu chảy mãn (do HIV xâm nhập tế

bào ở niêm mạc ruột), nổi hạch và đau đầu Có thể có sarcome Kaposi xuất hiện sớm Bắt đầu mắc các bệnh nhiễm trùng cơ hội như: nhiễm nấm Candida albicans ở niêm mạc miệng, nhiễm khuẩn hô hấp, viêm nha chu

 Thời kỳ nhiễm có triệu chứng, giai đoạn muộn: Số lượng

tế bào T4 ngày càng giảm thì khả năng mắc bẹnh cơ hội ngày càng tăng Khi T4 còn 200 tế bào/ml máu thì dễ bị viêm phổi và viêm màng não do Toxoplasma gondii, khi còn 100 tế bào/ ml máu thì dễ bị nhiễm nhiều loại:

Mycobacterium tuberculosis, nấm Candida albicans ở

thực quản, viêm phổi do Herpes virus

HIV có ở đâu trong cơ thể

người?

 Trong máu

 - Trong tinh dịch và dịch âm đạo

 - Trong sữa người nhiễm

 - Trong các dịch tiết khác: nước bọt, nước mắt, nước tiểu…

Người nhiễm HIV bị đứt tay, chảy

máu sẽ xử lý như thế nào?

 Trước hết phải cầm máu, không để máu vương ra

ngoài, bằng cách dùng bông, gạc, khăn mùi xoa

hoặc miếng vải sạch… đặt lên vết thương và giữ thật chặt;

 - Đeo găng tay cao su, nếu không có găng thì cho tay vào túi ni lông (để tránh dính máu của người

nhiễm), sau đó:

 + Tiến hành lau rửa vết thương bằng dung dịch sát trùng, cồn , nước muối, nước sạch.

 + Băng vết thương bằng băng/gạc sạch.

 - Sau khi làm xong cần rửa tay trước khi tháo găng (hoặc túi ni lông) rồi tiếp tục rửa tay nhiều lần bằng

xà phòng và nước sạch.

Người nhiễm HIV bị đứt tay, chảy

máu sẽ xử lý như thế nào?

 - Nếu có máu vương ra các nơi khác trong nhà thì bạn phải:

 + Lau máu và các chất dính máu bằng giấy vệ sinh, giẻ hay

mùn cưa, lau càng sạch càng tốt, sau đó bỏ ngay chúng vào túi nylon và buộc chặt lại trước khi cho vào thùng rác.

 + Đối với bề mặt cứng (sàn nhà, bàn ghế…) thì tiếp tục lau rửa bằng nước xà phòng, hoặc các dụng dịch khử trùng khác như nước Javel, cloramin…

 + Đối với các bề mặt mềm (như thảm chùi chân, chăn ,) ngâm vào dung dịch khử trùng trong 30 phút, sau đó giặt lại bằng xà phòng với nước sạch, sau đó phơi khô.

 + Luôn mang găng tay cao su khi làm các động tác trên, và rửa sạch găng tay với nước và xà phòng trước khi tháo găng, và

ngâm găng đó vào dung dịch sát trùng 30 phút, rửa lại găng bằng nước sạch và phơi khô trong chỗ râm mát sau mỗi lần sử dụng để có thể dùng lại vào lần sau (nếu găng chưa rách).

Xử lý khi giẫm phải kim tiêm ho

ặc bị vật nhọn đâm rách da

 Rửa tay dưới vòi nước chảy hoặc ngâm vào dung dịch sát khuẩn

 - Bóp/nặn hoặc cho máu ra.

 - Bôi hoặc đắp bông gạc có chất sát trùng lên

vết thương và che/đậy/băng vết thương lại bằng loại băng dán không thấm nước.

 Đến cơ quan y tế gần nhất, phòng khám điều

trị ngoại trú nhiễm HIV hoặc trung tâm Bệnh

nhiệt đới để được hướng dẫn Bệnh nhân

phải dùng thuốc điều trị dự phòng trong 1

tháng, bắt đầu càng sớm càng tốt (không nên

để quá 7 ngày kể từ khi bị thương)

Bạn biết gì về điều trị HIV/AIDS

 - Thuốc ARV làm giảm số lượng HIV tấn công hệ thống miễn

dịch, do đó làm cho hệ thống miễn dịch “mạnh hơn”, làm giảm

tỷ lệ mắc các bệnh nhiễm trùng cơ hội, giảm tỷ lệ tử vong do

AIDS và kéo dài thời gian sống cho người nhiễm.

 - Không phải tất cả người nhiễm HIV đều cần điều trị ARV ngay; chỉ có những người sức đề kháng kém (những người nhiễm HIV

có các biểu hiện lâm sàng và các chỉ số CD-4 hoặc tế bào limpho thấp theo quy định của Bộ Y tế) mới cần được điều trị ARV.

 - Điều trị ARV là điều trị suốt đời và trong quá trình điều trị

người nhiễm HIV vẫn có khả năng truyền HIV cho người khác.

 - Việc uống đủ thuốc và đều đặn là yếu tố quan trọng quyết định kết quả điều trị bằng ARV.

Chăm sóc người nhiễm HIV

 HIV không lây truyền qua những tiếp xúc thông thường như bắt tay, ôm hôn, ăn uống chung, do

đó khi người nhiễm HIV bị ốm vẫn có thể chăm sóc tại nhà mà không sợ lây cho người khác nếu chăm sóc theo đúng hướng dẫn chuyên môn y tế.

 - HIV chỉ lây truyền khi khu vực da, niêm mạc bị tổn thương có tiếp xúc trực tiếp với máu và dịch sinh dục của người nhiễm HIV;

 - Nếu tay, chân người nhiễm bị xây xát, khi chăm sóc bệnh nhân nhiễm HIV/AIDS nên đi găng tay

để phòng lây nhiễm HIV

 Các con đường lây nhiễm HIV ?