VI SINH VẬT VSV ĐẶC ĐIỂM CHUNG Mycoplasma - Kích thước bé, lọt qua phễu lọc vi khuẩn - Khuẩn lạc nhỏ - Nhân sơ, thành tế bào, màng tế bào có cholesterol - Sinh sản phân đôi Xạ khuẩn - Hình sợi, hình tia, sợi phân nhánh - Nhân sơ, kích thước nhỏ 0.2→1µm - Sợi vi khuẩn có loại: + Khuẩn ti chất + Khuẩn ti khí sinh - Khuẩn lạc: bề mặt khô, bám chặt vào môi trường, không nhìn rõ cấu trúc sợi, có cấu trúc phóng xạ, mang nhiều màu sắc khác - Sinh sản: Bằng ngoại bào tử Vi khuẩn - Nhân sơ, đơn bào, đa bào lam - Thành tế bào: Glycopeptid - Chứa không bào khí để dễ - Dinh dưỡng; Quang tự dưỡng - Sinh sản: Phân cắt, đứt đoạn Động vật nguyên sinh Vi tảo Nấm men - Tổ chức thể: Đơn bào nhân thực - Cấu trúc: Không có thành tế bào, chất dự trữ chủ yếu glycogen, có roi không roi - Dinh dưỡng: Tự dưỡng dị dưỡng, tự kí sinh gây bệnh Khi gặp điều kiện bất lợi kết bào xác - Sinh sản: Vô tính cách phân đôi Hữu tính cách tiếp hợp - Kích thước: Hiển vi - Tổ chức thể: Đơn bào đa bào, nhân thực - Cấu tạo: Có roi không, thành cellulose dạng sợi mảnh Lục lạp có sắc tố quang hợp chlorophyll, caroten - Dinh dưỡng; Tự dưỡng, phân bố rộng, chủ yếu sống trôi nước - Sinh sản: Nhanh: + Vô tính: Phân đôi, bào tử + Hữu tính: Giao tử - Hình thái: Hình cầu, bầu dục - Cấu tạo: đơn bào, đa bào dạng sợi, số loại cấu tạo từ sợi nấm thật sợi nấm giả Thành tế bào cấu tạo từ mannan glucan nannan chitin - Tổ chức thể: Nhân chuẩn - Dinh dưỡng: Kí sinh hoại sinh - Sinh sản: Vô tính nẩy chồi, phân cắt VAI TRÒ – TÁC HẠI - Gây nhiều bệnh hiểm nghèo cho người sinh vật (Viêm phổi, bệnh tiết niệu, bệnh sinh dục…) - Sản xuất chất kháng sinh (streptomixin) số chất khác - Phân giải số hợp chất khó phân giải cellulose, linhin - Sản xuất công nghiệp enzyme - Thức ăn cho động vật thuỷ sinh, thức ăn giàu dinh dưỡng bổ sung - Cố định nitrogen không khí, tăng lượng mùn cho đất - Sản xuất sinh khối, điều hoà không khí - Là thànhh phần động vật phù du → thức ăn cho cá, sinh vật khác - Gây bệnh người động vật (Sốt rét cơn)… - Thức ăn cho động vật thuỷ sinh, làm giàu chất hữu cho đất - Sản xuất thức ăn giàu protein, vitamine cho người động vật - Xử lý nước thải đô thị, công nghiệp, y tế … - Một số tảo có độc tính cao → gây chết hàng loạt động vật thuỷ sinh (Hiện tượng nước nở hoa) - Thức ăn cho người gia súc, làm thuốc chữa bệnh - Công nghiệp sản xuất bia, rượu, cồn, men bánh mì, sản xuất sinh khối… - Kí sinh gây hại cho người động vật Nấm sợi sinh sản hữu tính tiếp hợp - Làm hư hỏng thực phẩm - Tế bào nhân chuẩn, hệ sợi nấm đường kính 35µm - Cấu tạo: Phân nhánh, vách ngang, hình thành sợi cộng bào Thành tế bào có cấu trúc khác nhau, tuỳ nhóm: Hemicellulose, chitin - Dinh dưỡng: Hoại sinh kí sinh - Sinh sản: Vô tính đứt đoạn, bào tử sinh sản hữu tính - Sản xuất thức ăn giàu protein vitamine - Sản xuất thuốc kháng sinh vitamine - Sản xuất loại hoá chất GA, AIA… - Kí sinh gây bệnh người động vật, thực vật Quá trình hình thành nội bào từ VK Nấm sợi Xạ khuẩn Khuẩn lạc xạ khuẩn KHÁI QUÁT VỀ VI SINH VẬT VD: - Nhân sơ: VK lam, VK lao, E.coli… - Thực vật nguyên sinh: Tảo lục dạng sợi, tảo lục đơn bào… - Động vật nguyên sinh: Trùng cỏ, trùng amip… - Nấm: Nấm men, nấm sợi mốc tương… Định nghĩa: Là sinh vật có kích thước nhỏ, quan sát dưới kính hiển vi Đặc điểm: - Tổ chức thể: Kích thước nhỏ bé, đơn bào nhân sơ nhân thực, số tập hợp đơn bào - Dinh dưỡng: Hấp thụ chuyển hoá chất dinh dưỡng nhanh → sinh trưởng sinh sản nhanh - Phạm vi loài: Chủ yếu thuộc giới Khởi sinh, Nguyên sinh giới Nấm - Phạm vi phân bố: Rộng, hầu hết nơi loại môi trường khác CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT I MÔI TRƯỜNG SÔNG CỦA VI SINH VẬT Trong tự nhiên: Sống hầu hết loại môi trường, kể môi trường khắc nghiệt Trong phòng thí nghiệm: Chia thành loại môi trường: a Môi trường lỏng (Môi trường dịch thể): Trên sở số lượng, thành phần chất môi trường biết hay chưa biết, chia thành: - Môi trường tự nhiên: Gồm chất tự nhiên không xác định số lượng, thành phần VD: +Cao thịt bò: Chứa acid amine, peptide, nucleotide, acid hữu cơ, vitamine số chất khoáng +Pepton: Là dịch thuỷ phân phần thịt bò, cazein, bột đậu tương… dùng làm nguồn carbon, lượng nitrogen +Cao nấm men: Là nguồn phong phú vitamine nhóm B nguồn carbon, nitrogen - Môi trường tổng hợp: Gồm chất biết thành phần hoá học số lượng - Môi trường bán tổng hợp: Gồm chất tự nhiên chất hoá học b Môi trường đặc: Khi thêm vào môi trường lỏng 1,5→2% thạch (agar) II CÁC KIỂU TỔNG HỢP CÁC CHẤT CÁC KIỂU DINH DƯỠNG: Trên sở nguồn lượng, nguồn carbon dùng để tổng hợp chất, chia thành: Kiểu dinh dưỡng Nguồn lượng 1.Quang tự Ánh sáng dưỡng 2.Quang dị dưỡng Ánh sáng 3.Hoá tự dưỡng 4.Hoá dị dưỡng Chất vô (NH4+, NO2-, H2, H2S, Fe2+…) Chất hữu Nguồn carbon chủ yếu CO2 Chất hữu CO2 Chất hữu VD Tảo, VK lam, VK lưu huỳnh màu tía, màu lục VK tía, VK lục không chứa lưu huỳnh VK nitrate hoá, VK oxy hoá lưu huỳnh, VK hydro VSV lên men, hoại sinh … → Có kiểu dinh dưỡng, thực vật, động vật bậc cao có kiểu dinh dưỡng III MỘT SỐ KIỂU PHÂN GIẢI CÁC CHẤT CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT Ở VSV Đặc điểm VD Định nghĩa Hô hấp hiếu khí Là trình OXH phân tử hữu Chất nhận điện tử cuối O2 : -Ở SV nhân thực chuỗi truyền điện tử màng ti thể -Ở SV nhân sơ diễn màng sinh chất Sản phẩm tạo CO2, H2O, NL thành Hô hấp kị khí VK nốt sần Quá trình phân giải carbohydrate để thu NL cho TB Chất vô cơ, có thành phần ion là: NO3-, SO42- Lên men Nấm men, VK lactic… Là phân giải carbohydrate tế bào chất, xúc tác enzyme điều kiện kị khí, tham gia chất nhận electron từ bên Các phân tử hữu NL Lactic, rượu, dấm…hữu Hô hấp: a Trong môi trường có oxy: *Hô hấp hiếu khí: - Chất nhận electron O2 - Sản phẩm: 36-38mol ATP (tức 40% lượng mol glucose *Hô hấp hiếu khí không hoàn toàn: Môi trường thiếu số nguyên tố vi lượng → Thiếu số coenzyme chuỗi chuyền electron → dừng pha phân giải thứ (Gồm đường phân chu trình Krebs) → Thải môi trường sản phẩm phân giải dở dang *Hô hấp vi hiếu khí: Xảy số VK mà tế bào không đủ số lượng, chủng loại enzyme (SOD – SuperOxyDismutase, catalase, peroxydase…) phân giải triệt để yếu tố độc hại (H +, O, OH-) điều kiện môi trường có O2 b Trong môi trường oxy – Hô hấp kị khí *Hô hấp nitrate (Khử dị hoá nitrate, phản nitrate hoá): Lấy oxy từ hợp chất nitrate làm chất nhận electron cuối chuỗi vận chuyển electron mol glucose → 25 mol ATP (30%) Nitrogen khí VK cố định nitrogen VK phản nitrate hoá NO3VK nitrate hoá VK amone hoá *Hô hấp sulfate: (Khử dị hoá sulfate, phản sulfate hoá) Lấy oxy từ sulfate làm chất nhận electron cuối chuỗi vận chuyển electron mol glucose → 22 mol ATP (25%) Lên men: mol glucose → mol ATP (2%) Là trình phân giải carbohydrate xúc tác enzyme điều kiện kị khí, tham gia chất nhận electron từ bên Trong đó, chất cho chất nhận e chất hữu IV QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP CÁC CHẤT Cơ chế: a Tổng hợp acid nucleic: -Diễn giống với trình tổng hợp acid nucleic sinh vật khác: Nhờ trình tự sao, mã theo nguyên tắc bổ sung b.Tổng hợp protein: RNA → Protein thông qua trình giải mã n (acid amine) → polypeptide c.Tổng hợp polysacharide: VD: tinh bột, glycogen, chitin, cellulose (glucose)n + [ADP-glucose] → (glucose)n+1 + ADP d.Tổng hợp lipid: - Đihydroaceton–P → Glyceron - Các phân tử acetyl-CoA → Các acid béo - Glycerol + acid béo → Lipid Ứng dụng: a Sản xuất sinh khối protein đơn bào Lên men chất thải từ nhà máy chế biến rau, quả, bột, sữa, … để thu nhận sinh khối làm thức ăn cho chăn nuôi b Sản xuất acid amine Sản xuất acid amine quý (không thay thế) cho người gia súc Acid amine không thay loại acid amine thể khả tự tổng hợp mà phải lấy vào trực tiếp Acid amine thay loại acid amine mà thể có khả tự tổng hợp c Sản xuất chất xúc tác sinh học Các enzyme ngoại bào VSV sử dụng phổ biến: - Amylase: Thuỷ phân tinh bột → Dùng làm tương, rượu nếp, sản xuất bánh kẹo, công nghiệp dệt, sản xuất syrup - Protease (Thủy phân protein) → Dùng làm nước tương, chế biến thịt, công nghiệp thuộc da, công nghiệp bột dặt… - Cellulase (Thuỷ phân cellulose) → Dùng chế biến khai thác xử lý bã thải dùng làm thức ăn cho chăn nuôi sản xuất bột giặt - Lipase (Thuỷ phân lipid) → Dùng công nghiệp bột giặt, chất tẩy rửa d Sản xuất gôm sinh hoc Sản xuất kem phủ bề mặt bánh, chất phụ gia công nghiệp khai thác dầu hoả Trong y học, dùng làm chất thay huyết tương Trong sinh hoá học, dùng làm chất tách chiết enzyme V QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI CÁC CHẤT Phân giải protein: a Cơ chế: Protease Protein → Acid amine → CO2 + NH3 + NL - Giai đoạn 1: Phân giải phân giải protein phức tạp thành acid amine bên tế bào - Giai đoạn 2: VSV hấp thụ acid amine → phân giải → tạo NL Khi môi trường thiếu C thừa N VSV khử amine, sử dụng acid hữu làm nguồn carbon b Ứng dụng: - Thu acid amine để tổng hợp protein bảo vệ tế bào khỏi bị hư hại - Làm tương, làm nước mắm… Phân giải polysaccharide a Cơ chế: - Lên men ethylic: Tinh bột Nấm (đường hoá) → Glucose Nấm men rượu → ethanol + CO2 - Lên men lactic (Chuyển hoá kị khí) VK Lactic đồng hình Glucose → VK Lactic dị hình Lactic Glucose → Lactic + CO2 + ethanol + acetic - Phân giải cellulose: cellulase Cellulose → Chất mùn, làm giàu chất dinh dưỡng cho đất, tránh ô nhiếm môi trường - Quá trình OXH VK sinh acid acetic (giấm) C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O + Năng lượng b Ứng dụng: - Phân giải tinh bột để sản xuất kẹo, siro, rượu… - Tận dụng bã thải thực vật làm nấm ăn - Cung cấp chất dinh dưỡng cho trồng - Làm thức ăn cho gia súc Chú ý: Gây hư hỏng làm giảm chất lượng thực phẩm, đồ dùng, hàng hoá VI MỐI QUAN HỆ GIỮA PHÂN GIẢI VÀ TỔNG HỢP Là trình diễn song song, đồng thời, phụ thuộc chặt chẽ vào Trong đó: Tổng hợp Phân giải -Các phân tử liên kết để tạo thành hợp chất -Các hợp chất phức tạp phân cắt thành phức tạp -Năng lượng tích luỹ mối liên kết hợp chất phức tạp -Sinh khối tăng, tế bào phân chia -Cung cấp nguồn nguyên liệu cho trình phân giải phân tử nhỏ bé hấp thụ phân giải tiếp tế bào -Năng lượng giải phóng phá vỡ mối liên kết hợp chất phức tạp -Vật chất dự trữ giảm, tế bào giảm sinh khối kích thước -Cung cấp nguồn lượng cho trình tổng hợp MỘT SỐ CÂU HỎI ÔN TẬP Phần 1: Khái quát vi sinh vật Thế chủng VSV khiết ? Tiên mao tiêm mao vi khuẩn khác chủ yếu điểm ? Nêu yếu tố tác động vào thành tế bào VK chế tác động chúng ? Tại cho enzyme lysosyme tác động lên thành tế bào vi khuẩn Archaea Archaea giữ hình dạng ổn định ? Tại tế bào VK có ADN – NST lại có nhiều plasmide? Giải thích hình thức sợi cộng bào (tế bào nhiều nhân) ? Hình thức có loại sinh vật ? Các tế bào phân bố đâu có vai trò ? Hiện tượng kết bào xác giống khác với tượng hình thành nội bào tử ? Nêu tóm tắt khác vi khuẩn Archaea ? VSV có phải đơn vị phân loại không ? 10 Khuẩn lạc ? Chữ “xạ” xạ khuẩn có nghĩa ?Nó khác với chữ “cầu” cầu khuẩn ? 11.Tại vi khuẩn hình cầu lại có nhiều dạng khác nhau: Song cầu khuẩn (diplococus), chuỗi cầu khuẩn (streptococus), tụ cầu khuẩn (staphylococus)… 12 Có hai môi trường nuôi cấy A B Trong môi trường loại VK khác sinh trưởng bình thường Thêm vào dung dịch enzyme lysosyme Sau thời gian thấy B số lượng VK tăng lên A không ?Có nhận xét loại tế bào vi khuẩn môi trường ? 13 Đặc điểm cấu trúc VK lam (cấu trúc thành tế bào) giúp dễ dàng mặt nước ? Điều có lợi đời sống VK lam ? Phần 2: Chuyển hoá vật chất lượng VSV Hãy kể tên loại môi trường nuôi cấy VSV ? Nếu phân loại theo môi trường có loại môi trường VSV ? Giải thích thuật ngữ “Hoá tự dưỡng vô cơ”, Hoá dị dưỡng hữu cơ” ? Cho VD ? Mô tả trình lên men lactic từ glucose ? So sánh qua trình lên men rượu lên men lactic ? Tại ủ rượu cần tránh điều kiện hiếu khí ? Tại hoa để lâu (bị hỏng) có mùi rượu ? Tại rượu nhẹ bia để lâu ngày có váng trắng có vị chua gắt ? Có thể quan sát thấy tượng nhỏ lên vài giọt oxy già ? Muốn biết chủng VSV có phải VSV hiếu khí hay không phải làm ? Một số VSV khuyết dưỡng sống môi trường tối thiểu nôi cấy chung với VSV nguyên dưỡng khác hai sinh trưởng, phát triển bình thường Hiện tượng goi ? Giải thích ? 10 So sánh hô hấp hiếu khí, lên men hô hấp kị khí ? 11 Cho biết nấm men có hình thức trao đổi chất ? Muốn thu sinh khối nấm men người ta phải làm ? 12 Từ hiểu biết Quang hợp VSV, hãy: a Phân biệt quang hợp thải oxy không thải oxy ? b Nêu tên số VSV thuộc hai nhóm mà em biết ? c Trong hai dạng trên, dạng tiến hoá ? 13 Trong quy trình sản xuất loại đồ uống chứa rượu bia, rượu vang, sake,…có điểm chung khác biệt ? 14 Hãy kể tên nhóm VSV có khả cố định nitrogen phân tử mà em biết ? Hiện tượng cố định nitrogen xuất vào thời trái đất nguyên thuỷ, khí giàu hydro, chưa có oxy Theo em hệ thống enzyme cố định nitrogen VK phải có đặc điểm VSV sống điều kiện có khả cố định nitrogen ? Cho VD ? 15 Để nghiên cứu kiểu hô hấp loại vi khuẩn A, B, C người ta đưa chúng vào ống nghiệm không đậy nắp với môi trường nuôi cấy phù hợp, vô trùng Sau 48 người ta quan sát thấy ống sau: a Cho biết kiểu hô hấp A, B C ? b Lấy VD loại VK A, B, C ? c Lấy VD VSV nhân chuẩn có kiểu hô hấp A, B ? 16 Trong điều kiện ánh sáng giàu CO2, loại VSV phát triển môi trường có thành phần (g/l) sau: (NH4)3PO4: 1,5 ; KH2PO4 : 1,0 ; MgSO4: 0.2; CaCl2: 0,1 ; NaCl: 5,0 ; a Môi trường loại môi trường ? b.VSV phát triển môi trường có kiểu dinh dưỡng ? c Nguồn carbon, nguồn lượng nguồn nitrogen VSV ? 17 Bằng kiểu dinh dưỡng, chứng minh tính đa dạng VSV ? 18 Bằng kiểu chuyển hoá, chứng minh tính đa dạng VSV ? So sánh ưu nhược điểm phương pháp khử trùng Paster phương pháp khử trùng Tidan ? Trong môi trường nuôi cấy không liên tục diễn pha tiềm phát pha thích nghi VK với điều kiện môi trường sống Vậy cách VK thích nghi với môi trường ? Trong nuôi cấy VSV có trường hợp độ pH môi trường bị thay đổi Nguyên nhân đâu ? Để tránh thay đổi đột ngột pH, người ta phải làm ? Trong môi trường nuôi cấy A B Bổ sung lượng tương đương tế bào VK Staphylococus (Gr+) Ở môi trường A, thêm lysosyme vào dịch nuôi cấy đầu pha cấp số (luỹ thừa) Ở môi trường B, thêm lượng lysosyme tương đương vào dịch nuôi cấy cuối pha cấp số Theo em, số lượng tế bào VK hai môi trường có khác không ? Giải thích ? Người ta cho VK Clostrium tetani vào ống nghiệm, ống nghiệm có thành phần sau: Ống 1: Môi trường Ống 2: Môi trường + riboflavin (Vitamine B12) Ống 3: Môi trường + riboflavin + acid lipoic Ống 4: Môi trường + riboflavin + acid lipoic + NaClO Trong điều kiện nhiệt độ thích hợp, sau thời gian thấy ống trở nên đục, ống 1, 2, suốt a VK Glostrium tetani thuộc loại VK ? b Vai trò riboflavin, acid lipoic NaClO VK Clostrium tetani ? 10 Một loài VK điều kiện ổn định có khả sinh sản theo kiểu phân đôi 20 phút lần Bạn đưa VK vào môi trường nuôi cấy, sau có VK môi trường nuôi cấy ? Sau 10 ? Nếu loài tiếp tục tăng sinh kéo dài tượng xảy ? 11 Một huyền dịch Clostrium tetani giữ ống nghiệm 15 ngày nhiệt độ phòng, gọi huyền dịch A Một huyền dịch B chứa Clostrium tetani khác chuẩn bị từ ống nghiệm 24 tuổi a Tiến hành nhuộm Gram huyền dịch Trình bày kết thu quan sát hai loại tiêu kính hiển vi ? b Đun nóng huyền dịch tới 80oC 15 phút Sau cấy 0.1ml huyền dịch đun nóng lên môi trường thích hợp, nhiệt độ thích hợp Sau thời gian người ta thấy có nhiều khuẩn lạc mọc đĩa thạch cấy A, khuẩn lạc mọc đĩa thạch cấy B Có thể kết luận đặc tính dạng VK ? Đặc tính liên quan đến đặc điểm đặc trưng ? 10