Các nhóm vi khuẩn chủ yếu : xạ khuẩn

Các nhóm vi khuẩn chủ yếu : xạ khuẩn

Các nhóm vi khuẩn chủ yếu

11- Phân loại xạ khuẩn

Xạ khuẩn là nhóm vi khuẩn đặc biệt Chúng có khuẩn lạc khô và đa số có dạng hình phóng xạ (actino-) nhưng khuẩn thể lại có dạng sợi phân nhánh như nấm (myces) Vì xạ khuẩn có cấu trúc nhân nguyên thuỷ như mọi vi khuẩn khác, chiều ngang của sợi cũng nhỏ như vi khuẩn, cho nên có tài liệu gọi chúng

là nấm tia là không hợp lý Xạ khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên Số lượng đơn vị sinh khuẩn lạc (CFU- colony-forming unit) xạ khuẩn trong 1g đất thường đạt tới hàng triệu Trên môi trường đặc đa số xạ khuẩn có hai koại khuẩn ty: khuẩn ty khí sinh (aerial mycelium) và khuẩn ty cơ chất (substrate mycelium) Nhiều loại chỉ có khuẩn ty cơ chất nhưng cũng có loại (như chi Sporichthya) lại chỉ có khuẩn ty khí sinh Giữa khuẩn lạc thường thấy có nhiều bào tử màng mỏng gọi là bào tử trần (conidia hay conidiospores) Nếu bào tử nằm trong bào nang (sporangium) thì được gọi là nang bào tử hay bào tử kín (sporangiospores) Bào tử ở xạ khuẩn được sinh ra ở đầu một số khuẩn ty theo kiểu hình thành các vách ngăn (septa) Các chuỗi bào tử trần có thể chỉ là 1 bào

tử (như ở Thermoactinomyces, Saccharomonospora, Promicromonospora, Micromonospora, Thermomonosspora ),có thể có 2 bào tử (như ở Microbispora), có thể là chuỗi ngắn (như ở Nocardia, Pseudonocardia, Streptoverticillium, Sporichthya, Actinomadura, Microtetraspora, Streptoalloteichus, Glycomyces, Amycolata, Amycolatopsis, Catellatospora, Microellobosporia ), có thể là chuỗi dài (như ở Streptomyces, Saccharopolyspora, Actinopolyspora, Kibdelosporangium, Kitasatosporia, Saccharothrix, nhiều loài ở Nocardia, Nocardioides, Pseudonocardia, Amycolatopsis, Streptoverticillium ), có thể các bào tử trần nằm trên bó sợi (synnema), tương tự bó sợi của nấm (như ở Actinosynnema, Actinomadura )

Các chuỗi bào tử có thể thẳng, có thể xoắn, có thể ở dạng lượn sóng, có thể mọc đơn hay mọc vòng Các cuống sinh bào tử (sporophore) và cuống sinh nang bào tử (sporangiophorres) có thể riêng rẽ, có thể phân nhánh Các đặc điểm hình thái này rất quan trọng khi tiến hành định tên xạ khuẩn

Xạ khuẩn thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương, thường có tỷ lệ GC trong ADN cao hơn 55% Trong số khoảng 1000 chi và 5000 loài sinh vật nhân sơ đã công bố có khoảng 100 chi và 1000 loài xạ khuẩn Xạ khuẩn phân bố chủ yếu trong đất và đóng vai trò rất quan trọng trong chu trình tuần hoàn vật chất trong

tự nhiên Chúng sử dụng acid humic và các chất hữu cơ khó phân giải khác trong đất Mặc dù xạ khuẩn thuộc nhóm sinh vật nhân sơ nhưng chúng thường sinh trưởng dưới dạng sợi và thường tạo nhiều bào tử Thậm chí một số loại xạ khuẩn còn hình thành túi bào tử như chi Streptosporangium, Micromonospora

và bào tử di động như chi Actinoplanes, Kineosporia

Trước đây, vị trí phân loại của Xạ khuẩn luôn là câu hỏi gây nhiều tranh luận giữa các nhà Vi sinh vật học ,do nó có những đặc điểm vừa giống Vi khuẩn vừa giống Nấm Tuy nhiên, đến nay, Xạ khuẩn đã được chứng minh là

Vi khuẩn với những bằng chứng sau đây:

1 Một số xạ khuẩn như các loài thuộc chi Actinomyces và Nocardia rất giống với các loài vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus và Corynebacterium

2 Xạ khuẩn giống vi khuẩn ở chỗ không có nhân thật, chúng chỉ chứa nhiễm sắc chất phân bố dọc theo các sợi hoặc các tế bào

3 Đường kính của sợi xạ khuẩn và bào tử giống với ở vi khuẩn Đồng thời sợi xạ khuẩn thường không chứa vách ngăn

4 Xạ khuẩn là đích tấn công của các thực khuẩn thể giống như vi khuẩn, trong khi đó, nấm không bị tấn công bởi thực khuẩn thể

5 Xạ khuẩn thường nhạy cảm với các kháng sinh có tác dụng lên vi khuẩn, nhưng lại thường kháng với những kháng sinh tác dụng lên nấm như các polyen

6 Xạ khuẩn không chứa chitin, chất có mặt trong sợi và bào tử của nhiều nấm, mà không có ở vi khuẩn Đồng thời giống như phần lớn vi khuẩn,

xạ khuẩn không chứa cellulose

7 Tương tự với vi khuẩn, xạ khuẩn nhạy cảm với phản ứng acid của môi trường, đặc điểm này không có ở nấm

8 Các đặc điểm về sợi và nang bào tử kín(sporangium) của chi Actinoplanes cho thấy có thể chi này là cầu nối giữa vi khuẩn và các nấm bậc thấp

Xạ khuẩn thuộc về lớp Actinobacteria, bộ Actinomycetales, bao gồm 10 dưới bộ, 35 họ, 110 chi và 1000 loài Hiện nay, 478 loài đã được công bố thuộc chi Streptomyces và hơn 500 loài thuộc tất cả các chi còn lại và được xếp vào nhóm xạ khuẩn hiếm

Để phân loại xạ khuẩn người ta sử dụng các tiêu chuẩn như trình tự rADN 16S, lai ADN, hình thái, sinh lý sinh hóa và hóa phân loại Hiện nay, đại

đa số các nhà khoa học đồng ý với quan niệm hai chủng được coi là hai loài riêng biệt nếu chúng giống nhau dưới 70% khi tiến hành lai ADN Keswani và cộng sự đã chứng minh rằng nếu sự tương đồng giữa hai trình tự rADN 16S là 98.6% thì xác suất để mức độ giống nhau trong phép lai ADN thấp hơn 70% sẽ

là 99% Vì thế giá trị tương đồng 98.6% của trình tự rADN 16S được coi là ngưỡng để phân biệt hai loài khác nhau Tuy nhiên, cũng có nhiều nhà khoa học lấy giá trị này là 98%

Đặc biệt hóa phân loại là rất quan trọng trong việc phân loại xạ khuẩn Chúng rất có ích trong phân loại ở mức độ đến chi Đó là những đặc điểm sau: đường, loại acetyl, acid mycolic trong thành tế bào, menaquinone, phospholipid, acid béo và tỷ lệ GC trong ADN

1= Chi; 2=Loại thành tế bào ; 3=Thành phần đường ; 4=Loại peptido glycan

; 5=Acid mycolic

6=Thành phần acid béo ; 7=Mena quinon chủ yếu ; 8=Loại phospho-lipid ; 9=Tỷ lệ mol GC trong ADN (%)

Họ Corynebacteriaceae và một số họ liên quan

Corynebacterium IV A A1γ + 1a 8(H2),

9(H2) PI

51-67 Turicella IV A - 1b 10,11

65-72 Gordonia IV A A1γ + 1b 9(H2) PII

63-69 Williamsia IV A + 1b 9(H2) PII

64-65 Skermania IV A + 1b 8(H4) PII 68

Dietzia IV A + 8(H2) PII 73

Mycobacterium IV A A1γ + 9(H2) PII

62-70 Nocardia IV A A1γ + 1b 8(H4) PII

64-72

Rhodococcus IV A A1γ + 1b 8(H2),

9(H2) PII

60-69 Tsukamurella IV A A1γ + 9 PII

66-73

Họ Micromonosporaceae

Micromonospora II D A1γ’ - 3b 9(H4.6),

10(H4,6) PII

71-72 Actinoplanes II D A1γ’ - 3b 9(H4,6),

10(H4,6) PII

72-73 Cattelatospora II D - 9(H4,6),

10(H8,6) PII

71-73 Catenuloplanes VI D A3α - 10(H4),

11(H4) PIII

71-73 Couchioplanes VI D A3α - 9(H4) PII

69-72 Dactylosporangium II D A1γ - 3b 9(H4,6,8) PII

69-73 Pilimelia II D A1γ - 2d 9(H4,2) PII 71 Spirilliplanes II - 2d 10(H4) PII 69 Verrucosispora II A1γ’ - 2b 9(H4) PII 70

Họ Propionibacteriaceae và Nocardia

Propionibacterium I A3γ’ - 9(H4)

57-63 Friedmaniella I A3γ’ - 9(H4) PI 73 Luteococcus I A3γ’ - 1a 9(H4) PI

66-68 Microlunatus I A3γ’ - 2d 9(H4) PII 68 Propioniferax I A3γ’ - 9(H4),

7(H4) PI

59-63 Tessaracoccus I A3γ’ - 8(H4) PI 74

Nocardioides I A3γ - 3a 9(H4) PI

67-72 Aeromicrobium I A3γ - 3a 9(H4) PII

69-72 Hongia I A3γ - 2d 9(H4) PI 71 Kribbella I A3γ - 9(H4) PIII

68-70 Marmoricola I A3γ - 1a 8(H4) PI 72

Họ Pseudonocardiaceae

Pseudonocardia III A A1γ - 1 8(H4) PIII/

PII

68-79 Actinobispora IV A A1γ - 7(H2),

9(H2) PIV 71 Actinopolyspora IV A A1γ - 2c 9(H4),

10(H4) PIII

64-68 Amycolatopsis III A A1γ - 9(H2,4,6) PII

66-69 Kibdelosporangium III A - 3c 9(H4) PII 66 Prauserella IV A - 3f 9(H2,4) PII

67-69 Saccharomonospora III A A1γ - 2a 9(H4) PII

69-74 Saccharopolyspora IV A A1γ - 2c 9(H4) PIII

70-77 Thermocrispum III C - 9(H4) PII

69-73

Họ Actinosynnemataceae

Actinosynnema III C A1γ - 9(H4,6) PII

69-71 Actinokineospora III C A1γ - 9(H4) PII 73

Kutzneria III C - 9(H4) PII

70-71 Saccharothrix III C A1γ - 9(H4),

10(H4) PII

70-76

Họ Streptosporangiaceae

Streptosporangium III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV

69-71 Acrocarpospora III B A1γ - 9(H2,4) PIV/

PII

68-69 Herbidospora III B - 10(H4,6) PIV 71 Microbispora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV

67-74 Microtetraspora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 66 Nonomuraea III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV

64-69 Planobispora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV

70-71 Planomonospora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 72 Planotetrespora III B - 3c PIV

Họ Nocardiopsaceae

Nocardiopsis III C A1γ - 3d 10(H2,4,6) PIII

64-69 Thermobifida III C - 3c 10(H6,8) PII

Họ Thermomonosporaceae

Thermomonospora III B A1γ - 3e 9(H6,8) PI Actinocollaria III - 3e 9(H4,6) PII 73 Actinomadura III B A1γ - 3a 9(H6,8) PI

66-70 Spirillospora III B A1γ - 3e 9(H4,6) PI

69-71

Họ Glycomycetaceae

Glycomyces II - 2c 10(H4),

11(H4) PI

71-73

Họ Streptomycetaceae

Streptomyces I A3γ - 2c 9(H6,8) PII

69-78 Kitasatospora I/III A3γ - 9(H6,8) PII

66-73

Họ Frankiaceae và một số họ liên quan

Frankia III - 1 9(H4,6,8) PI

66-71 Geodermatophilus III - 2b 9(H4) PII

73-76 Microsphaera III A1γ - 8(H4) 68 Cryptosporangium II - 9(H6,8) PII 70 Sporichthya I A3γ - 9(H6,8) PI 70

Các họ khác

Kineosporia I/III A3γ 9(H4) PIII

64-79 Thermobispora III - 9(H0,2) PIV 71 Thermoactinomyces III - 7,9

53-55

Các số liệu trên được lấy từ sách Bergey’s manual systematic of bacteriology và sách Identification manual of actinomycetes

Thành tế bào: Theo Lechevalier và Lechevalier, thành tế bào xạ khuẩn được chia thành 8 loại dựa trên các đặc điểm về thành phần acid amin, đặc biệt

là acid diaminopimelic, lysine và thành phần đường trong thành tế bào, cụ thể

là

Loại

thành

tế bào

Acid

diamino

Các acid amin

II meso-

III meso-

IV meso-

V Lys,

VII Lys,

Tất cả các loại thành tế bào đều chứa alanine, acid glutamic, glucosamine và acid muramic

A2pm: Acid diamino pimelic có thể gồm các đồng phân quang học LL- A2pm, DL- A2pm (meso- A2pm), DD- A2pm Ngoài ra còn có OH- A2pm khi

có thêm nhóm OH gắn vào vị trí C thứ 4

Lys: Lysine

Orn: Ornitin

A2bu: acid diamino butyric

Gly: glycin

*Glycin nằm trong mối liên kết giữa hai mạch tetrapeptid

** Glycin thay thế L- alanin ở vị trí đầu tiên trong mạch tetrapeptid Asp: Asparagin

Ara: Arabinose

Gal: Galactose

*** Trong xạ khuẩn chứa acid mycolic như Nocardia và Mycobacterium, thành tế bào chứa arabinogalactan, là hợp chất được tổng hợp từ arabinose và galactose

Thành phần đường:

Thành phần

đường Các loại đường chủ yếu

A Arabinose, Galactose (không chứa

Xylose)

B Madurose (không chứa Arabinose hay

Xylose)

C Không có đường đặc trưng

D Arabinose, Xylose

Peptidoglycan: Theo Schleifer và Kandler (1972), peptidoglycan ở xạ khuẩn được chia thành các nhóm như sau:

Ký

hiệu

Vị trí

của

mối

liên

kết

Ký hiệu

Cầu nối giữa hai mạch tetrapeptid

Ký hiệu

Acid amin ở vị trí thứ 3

A 3-4 1 Trực tiếp α L-Lys

A2pm

2 Tiểu đơn vị peptid α L-Lys

L-acid amin chứa một nhóm carboxyl (gly) hoặc chuỗi peptid ngắn của acid amin đó

α L-Lys

A2pm

D-acid amin chứa hai nhóm carboxyl (D-Asp hay D-Glu)

α L-Lys

A2pm

B 2-4 1 L-acid amin

2 D-acid amin (D-Orn

hay D-A2bu) α L-Orn

Dấu phẩy (‘): alanine ở vị trí thứ nhất trong mạch tetrapeptid đã được thay thế bởi glycine

Ví dụ: Loại peptidoglycan của chi Actinoplanes là A1γ’ có nghĩa là: Hai mạch tetrapeptid liên kết với nhau ở vị trí acid amin số 3 và 4, mối liên kết này

là trực tiếp và acid amin ở vị trí số 3 là meso- A2pm

Thành phần acid béo:

Ký

hiệu

Bão

hòa

Không bão hòa

Iso-14/16/18

Iso-15/17

Anteiso-15/17

10-

Methyl-17

10-

Methyl-18

Cyclopropane

3 a +++ ++ +++ (+) (+) (+) +++ -

c + + ++ + + +++ (+) -

d + + +++ ++ +++ (+) +++ -

(v): ít hơn 5%

Thành phần menaquinone:

Xạ khuẩn chỉ chứa menaquinone, không chứa ubiquinone Ký hiệu 8(H2) hay MK-8(H2) chỉ menaquinone chứa một trong số tám đơn vị isoprene bị hydro hóa

Thành phần phospholipid:

Ký

hiệu Thành phần phospholipid đặc trưng

PI Phosphatidylglycerol(v)

PII Phosphatidylethanolamine

PIII

Phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine(v),

phosphatidylmethyl-ethanolamine(v),

phosphatidylglycerol(v), không chứa phospholipid

chứa glucosamine

PIV

Phospholipid chứa glucosamine,

phosphatidylethanolamine(v),

phosphatidylmethylethanolamine(v)

PV Phospholipid chứa glucosamine, phosphatidylglycerol

Tất cả các loại đều chứa phosphatidylinositol

Vị trí phân loại của Xạ khuẩn:

Lớp Actinobacteria

Dưới lớp Actinobacteridae

Bộ Actinomycetales

Dưới bộ Actinomycineae

Họ Actinomycetaceae

Các chi: Actinomyces, Actinobaculum, Arcanobacterium, Mobiluncus

Dưới bộ Micrococcineae

Họ Micrococcaceae

Các chi: Micrococcus, Arthrobacter, Kocuria, Nesterenkonia, Renibacterium, Rothia

Họ Bogoriellaceae

Chi: Bogoriella

Họ Brevibacteriaceae

Chi: Brevibacterium

Họ Cellulomonadaceae

Chi: Cellulomonas

Họ Dermabacteraceae

Các chi: Dermabacter, Brachybacterium

Họ Dermacoccaceae

Các chi: Dermacoccus, Demetria, Kytococcus

Họ Dermatophilaceae

Chi: Dermatophilus

Họ Intrasporangiaceae

Các chi: Intrasporangium, Janibacter, Terrabacter, Terracoccus, Tetraphaera

Họ Jonesiaceae

Chi: Jonesia

Họ Microbacteriaceae

Các chi: Microbacterium, Agrococcus, Agromyces, Clavibacter, Cryobacterium, Curtobacterium, Frigoribacterium, Leifsonia, Leucobacter, Rathayibacter

Họ Promicromonosporaceae

Chi: Promicromonospora

Họ Rarobacteraceae

Chi: Rarobacter

Họ Sanguibacteraceae

Chi: Sanguibacter

Incertae sedis (chưa xác định)

Các chi : Beutenbergia, Ornithinicoccus, Kineococcus Dưới bộ Corynebacterineae

Họ Corynebacteriaceae

Các chi: Corynebacterium, Turicella

Họ Dietziaceae

Chi: Dietzia

Họ Gordoniaceae

Chi: Gordonia

Họ Mycobacteriaceae

Chi: Mycobacterium

Họ Nocardiaceae

Các chi: Nocardia, Rhodococcus

Họ Tsukamurellaceae

Chi: Tsukamurella

Incertae sedis (chưa xác định)

Các chi : Skermania, Williamsia

Dưới bộ Micromonosporineae

Họ Micromonosporaceae

Các chi: Micromonospora, Actinoplanes, Catellatospora, Catenuloplanes, Couchioplanes, Dactylosporangium, Pilimelia, Spirilliplanes, Verrucosispora

Dưới bộ Propionibacterineae

Họ Propionibacteriaceae

Các chi: Propionibacterium, Friedmaniella, Luteococcus, Microlunatus, Propioniferax, Tessaracoccus

Họ Nocardioidaceae