ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh đến vi sinh vật

Vi nấm Fungi, Mycology Là nhóm nấm có vị trí phân loại không thống nhất nhưng có các đặc điểm chung sau: • Tồn tại ở trạng thái đơn bào • Đa số sinh sản theo cách nảy chồi, một số trườn

Chương 4 Vi sinh vật nhân thật

• Vi nấm

• Nấm men

• Nấm mốc

• Protista

• Tảo

• Là nhóm sinh vật dị dưỡng (heterotrophs) với thành phần loài đa dạng Nhiều loài đóng vai trò quan trong trọng đối với sinh thái (Sử dụng và chuyển hóa các chất hữa cơ, sinh vật chết) Một số loài khác sống ký sinh (parasite)

• Hầu hết là sinh vật đa bào (trừ nấm men) Không có mũ nấm hay quả thể

• Hầu hết là sinh vật hiếu khí (aerobe) hoặc kỵ khí tùy tiện (facultative anaerobe)

• Thành tế bào được cấu tạo bởi chitin (polysaccharide)

• Đã xác định được trên 100,000 loài trong đó có nhiều loài (trên 100)

có khả năng gây độc cho người và động vật

• Rất nhiều loại nấm gây bệnh trên thực vật

Vi nấm (Fungi, Mycology)

Là nhóm nấm có vị trí phân loại không thống nhất nhưng có các đặc điểm

chung sau:

• Tồn tại ở trạng thái đơn bào

• Đa số sinh sản theo cách nảy chồi, một số trường hợp có hình thức

phân cắt tế bào

• Nhiều loài nấm men có khả năng lên men các nguồn đường khác nhau

• Thích nghi với môi trường có chứa đường cao, có tính axít cao

• Phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên Đã xác định được trên 1500 loài

chiếm 1% tổng số vi nấm

hình elip

• Kích thước tế bào nấm men lớn hơn vi khuẩn, đường kính khoảng từ 1-5µm và dài khoảng 5-30µm

• Các loài nấm men có khuẩn ty hoặc khuẩn ty giả

• Thành tế bào dày khoảng 25nm, cấu tạo bởi glucan hoặc kitin, khoảng 10% protein (một phần là các enzim) và một lượng nhỏ lipit

• Màng tế bào chất cấu tạo chủ yếu là protein (50% khối lượng khô), còn lại là lipit (40%) và một ít polisaccarit

• Nhân được bao bọc bởi một màng nhân như ở các sinh vật có nhân thật khác Màng nhân có cấu trúc hai lớp

• Ti thể của nấm men cũng giống như các nấm sợi và các sinh vật có nhân khác Các tế bào nấm men khi già sẽ xuất hiện không bào chứa các enzym thủy phân, poliphotphat, lipoit, ion kim loại…

• Chúng là những vi sinh vật hiếu khí hoặc kị khí không bắt buộc

• Nảy chồi là hình thức sinh sản vô tính phổ biến nhất gặp ỏ hầu hết nấm men Ở

điều kiện thuận lợi nấm men sinh sôi nảy nở rất nhanh

• Khi một chồi xuất hiện các enzym thủy phân sẽ làm phân giải phần polisacarit

của thành tế bào làm cho chồi chui ra khỏi tế bào mẹ

• Vật chất mới được tổng hợp sẽ được huy động đến chồi và làm chồi phình to

dần lên khi đó sẽ xuất hiện vách ngăn giữa chồi và tế bào mẹ Thành phần của

vách ngăn cũng tương tự như thành tế bào

• Sau đó chồi tách khỏi tế bào mẹ

Sinh sản vô tính bằng hình thức nảy chồi (budding)

Blastomyces dermatitidis Saccharomyces cerevisiae

Candida albicans

Budding Yeast

Phân cắt ở các tế bào nấm men cũng tương tự như ở vi khuẩn Tế bào dài ra, ở giữa mọc ra vách ngăn chia tế bào ra thành hai phần tương đương nhau mỗi tế bào con có một nhân Hình thức sinh sản này thường gặp ở nấm men Schizosaccharomyces

Sinh sản vô tính bằng hình thức phân cắt (Fission)

Schizosaccharomyces pombe

Fission Yeast

Sinh sản hữu tính

Ở nấm men có hình thức sinh sản hữu tính bằng bào tử đính Bào tử đính được hình thành do sự tiếp nối của hai tế bào khác giới, chỗ tiếp nối sẽ tạo một lỗ thông và qua đó nguyên sinh chất có thể đi qua để tiến hành phối chất và nhân cùng đi qua để tiến hành phối nhân

Qua phân bào giảm nhiễm sẽ tạo thành các tế bào con

Khuẩn ti giả (pseudohypha), bào tử chồi (blastospores), và bào tử

áo (chlamydospore) ở Candida albicans

Hình thành bào tử

Vai trò của nấm men

• Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm: sản xuất rượu, bia, bánh mỳ,

nước giải khát…

• Ứng dụng trong chăn nuôi: sản xuất sinh khối…

• Ứng dụng trong công nghệ sinh học: cao nấm men, vật chủ biểu hiện

protein…

• Nhiều loài gây bệnh cho người và động vật

Phân loại nấm men

• Đặc điểm hình thái: tế bào, khuẩn lạc, kiểu nẩy chồi, các dạng bào tử vô tính và hữu tính, khuẩn ty và khuẩn ty giả

• Đặc điểm sinh lý và sinh hoá

 Khả năng lên men các loại đường, đồng hóa đồng hóa các nguồn carbon, nitro

 Khả năng sinh trưởng trong môi trường khuyết thiếu (thiếu hụt một

số amino acid hay vitamin như myo-Inositol, calcium pantothenate, biotin, thiamine hydrochloride, pyridoxin hydrochloride, niacin, folic acid, p-aminobenzoic acid)

 Khả năng sinh acid từ glucose, thủy phân ure, phân giải Arbutin, lipid, tạo thành tinh bột, khả năng sinh sắc tố, hóa lỏng gelatine

 Khả năng sinh trưởng ở các môi trường nhiệt độ khác nhau, môi trường chứa 50% và 60% glucoza, môi trường chứa acid acetic 1%

Nấm sợi (Filamentous fungi)/ Nấm mốc (Mold) • Là tên gọi chung của tất cả các loại nấm không sinh mũ nấm và không

phải nấm men

• Thường có cấu tạo đa bào, phân nhánh, có khả năng sinh trưởng đỉnh

và tạo ra hệ sợi nấm Sợi nấm có dạng hình ống, bên trong chứa chất nguyên sinh có thể lưu động

• Chiều ngang tương tự nấm men (1-5µm), chiều dài có thể lên tới vài

cm, là sinh vật dị dưỡng sống ký sinh hoặc hoại sinh

• Đã có nhân hoàn chỉnh, phần ngọn của sợi nấm thường tập trung nhiều nhân

• Hệ sợi nấm của hầu hết các loài có vách ngăn tạo ra thể đa bào, mỗi tế bào có thể có một hoặc nhiều nhân Một số nấm bậc thấp (Mucor, Rhizopus), khuẩn ty không có vách ngăn, toàn bộ sợi nấm là một tế bào phân nhánh

• Không có khả năng di động

• Hiếu khí bắt buộc, sinh trưởng tốt trong điều kiện thông khí

• Chịu ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ và độ axit

Sợi áp (Appressorium): Phần nấm tiếp xúc với vật chủ sẽ phình to, tăng

diện tích tiếp xúc với vật chủ Phần này thường có hình dĩa, nhiều nhân,

áp chặt vào vật chủ Các mô của vật chủ chịu tác động của enzym nấm tiết ra sẽ bị phá hủy

Một số dạng biến hóa của khuẩn ty

Sợi hút (Haustorium): Gặp ở nấm ký sinh, chúng mọc ra các khuẩn ty

và phân nhánh đâm sâu vào tế bào chủ, ở đó chúng biến thành các hình

dạng khác nhau (cầu, ngón tay, sợi…) Chúng sử dụng để hút chất dinh

dưỡng từ cơ thể vật chủ

Rễ giả (Rhizoid): Trông gần giống như chùm rễ phân nhánh, có tác

dụng bám chặt vào cơ chất, hấp thụ các chất (Nấm Rhizopus…)

Sợi thòng lọng (Hyphal ring): Sợi nấm có khuyên tròng nằm dọc theo

sợi nấm, mỗi khuyên được tạo thành bởi ba tế bào nối tiếp nhau vào nối

với sợi chính bằng một đoạn ngắn Khi mặt trong của ba tế bào này tiếp

xúc với con mồi thì các không bào sẽ phồng to ra, khuyên co lại thắt chặt

con mồi, sau đó mọc ra các nhánh đâm xuyên vào con mồi và tiếp tục

hình thành sợi hút (Nấm Arthrobotrys…)

Thể đệm (stroma): giống như một cái đệm ghế, cấu tạo bởi nhiều

khuẩn ty bện chặt với nhau theo nhiều hướng Trên hoặc trong thể đệm có mang các cơ quan sinh sản

Hạch nấm (Sklerotium): Là khối sợi rắn chắc thường có hình tròn không

màng các cơ quan sinh sản Chỉ có ở các nấm có vách ngăn, là dạng sống

nghỉ của nấm để trải qua các điều kiện bất lợi Hạch nấm gồm hai lớp, lớp

ngoài là vỏ rắn cấu tạo bởi các sợi nấm già tổ hợp thành mô giả có thành

dày, sắc tố vàng, đen, nâu… lớp trong cấu tạo bởi các sợi nấm bình thường

• Bào tử đốt (arthrospore): các khuẩn ty sinh sản có sự ngắt đốt, mỗi một

đốt được coi như một bào tử, rơi vào môi trường sẽ phát triển thành khuẩn

ty mới

• Bào tử màng dầy/ áo (chlamydospore): trên các đoạn của khuẩn ty sinh

sản xuất hiện các phần lồi hình tròn hay hơi tròn có màng dầy bao bọc

• Bào tử nang (sporangiospore): trên các đoạn của khuẩn ty sinh sản phình

to dần hình thành một cái bọc hay gọi là nang, trong bọc chứa nhiều bào tử

• Bào tử đính (Conidium): nhiều loài nấm có hình thức sinh sản này, các

bào tử được hình thành tuần tự, liên tiếp từ khuẩn ty sinh sản Phần lớn bào

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

Sinh sản vô tính bằng bào tử

(Bào tử chồi)

(Bào tử cuống) (Bào tử đốt)

(Bào tử đính)

(Bào tử áo)

Sinh sản bằng bào tử đốt ở nấm Phellinus noxius

Sinh sản bằng bào tử áo ở nấm Arthrobotrys flagrans

Sinh sản bằng bào tử nang ở nấm Rhizopus spp

Sinh sản bằng bào tử đính ở nấm Penicillium spp Sinh sản bằng bào tử đính ở nấm Aspergillus spp

Sinh sản hữu tính bằng bào tử

Bào tử tiếp hợp (zygospore): khi hai khuẩn ty khác giống gần nhau sẽ xuất hiện hai

mấu lồi được gọi là nguyên phôi nang (progametangia), hai mấu lồi có sự tiếp xúc và có sự

xuất hiện vách ngăn tách hai phần đầu của hai mấu lồi thành hai tế bào đa nhân-hai tiểu

giao tử tiếp hợp tạo thành một hợp tử có màng dầy bao bọc được gọi là bào tử tiếp hợp Sau

một thời gian sống tiềm tàng, bào tử tiếp hợp sẽ nẩy mầm phát triển thành một nang trong

chứa nhiều bào tử

• Bào tử túi (ascospore ): trên một khuẩn ty đơn bội sinh sinh ra hai cơ

quan sinh sản là túi giao tử đực hình ống và túi giao tử cái hình thành

ở một đầu của khuẩn ty, phía trên thể sinh túi có một ống dài gọi là sợi

thụ tinh

• Khi túi giao tử đực tiếp xúc với sợi thụ tinh thì khối nguyên sinh chất

chứa nhiều nhân của túi giao tử đực sẽ qua sợi thụ tinh để vào thể sinh

túi và nguyên sinh chất sẽ có sự phối hợp với nhau

• Các nhân sắp xếp với nhau từng đôi một (đực, cái) Trên thể sinh túi sẽ

mọc ra nhiều sợi sinh túi, các nhân kép được chuyển vào trong các sợi

sinh túi từng phần sẽ phân chia nhiều lần và hình thành vách ngăn làm

cho sợi sinh túi sẽ bị phân chia thành nhiều tế bào chứa nhân kép

• Tế bào ở cuối sợi uốn cong lại Nhân kép phân chia một lần tạo ra 4

nhân sau đó tế bào này tách ra thành 3 tế bào tế bào giữa chứa hai

nhân, tế bào gốc và ngọn chứa 4 nhân

• Tế bào giữa hình thành túi bào tử

• Tế bào ngọn và gốc sau này sẽ tiếp hợp thành một tế bào hai nhân, sau

đó phát triển thành một túi mới Bào tử túi sẽ dài ra, hai nhân sẽ hợp thành một nhân lưỡng bội Sau đó phân chia liên tiếp hai lần để tạo thành 8 nhân đơn bội

• Các nhân kết hợp với một phần nguyên sinh chất và có màng bọc tạo thành bào tử túi

• Tùy theo loại nấm mà số lượng, hình dạng, kích thước màu sắc bào tử túi sẽ khác nhau, khi bào tử thoát ra ngoài thì nẩy mầm

• Bào tử đảm (basidiospore): Khi hai khuẩn ty đơn bội khác tính tiếp cận nhau thì

trên một khuẩn ty sẽ xuất hiện một ống nối với khuẩn ty kia, nhân và nguyên sinh

chất qua ống nối cũng được chuyển qua khuẩn ty ấy để tạo thành khẩn ty thứ cấp

có chứa hai nhân

• Khi tế bào ở đầu khuẩn ty này chuẩn bị phân cắt thì đoạn giữa hai nhân xuất hiện

một ống nhỏ mọc hướng về chồi gốc của tế bào, một nhân sẽ chui vào trong ống và

từng nhân phân chia tạo thành 4 nhân con, sau đó xuất hiện hai vách ngăn tạo ra 3

tế bào: một tế bào hai nhân ở đỉnh, một tế bào một nhân ở gốc và một tế bào một

nhân bên cạnh

• Tế bào hai nhân sẽ phát triển thành đảm và hai tế bào kia sẽ kết hợp để tạo thành

một tế bào hai nhân khác

• Trong đảm hai nhân sẽ kết hợp với nhau, sau đó phân chia liên tiếp hai lần (lần đầu

giảm nhiễm) thành 4 nhân con Đảm phình to, phía trên xuất hiện 4 cuống nhỏ, sau

đó mỗi nhân sẽ chui vào trong một thể bình và phát triển thành bào tử đảm

• Đảm có thể sinh ra trực tiếp trên đám khuẩn ty hoặc những cơ quan đặc biệt gọi là

quả đảm

• Bào tử noãn (Oospore ): đầu tiên có sự xuất hiện noãn khí trên đỉnh

các sợi nấm sinh sản Noãn khí chín chứa nhiều noãn cầu Cơ quan giao tử đực được sinh ra gần noãn khí sẽ tiến đến gần để tiếp xúc với noãn khí

• Sau khi tiếp xúc giao tử đực sẽ sinh ra một hoặc vài ống xuyên chứa một nhân và một phần nguyên sinh chất thụ tinh cho một noãn cầu để tạo thành một noãn bào tử

• Noãn bào tử có màng bao bọc và sau sau một thời gian phân chia giảm nhiễm sẽ phát triển thành một khuẩn ty mới

• Nấm mốc hư hỏng, giảm phẩm chất lương thực, thực phẩm trước và

sau thu hoạch, trong chế biến, bảo quản

• Gây hư hại vật dụng, quần áo

• Gây bệnh cho người, động vật khác và cây trồng; Rhizopus, Mucor

gây bệnh trên người, Microsporum gây bệnh trên chó, Aspergillus

fumigatus gây bệnh trên chim; Saprolegnia và Achlya gây bệnh nấm

ký sinh trên cá Phytophthora, Fusarium, Cercospora gây bệnh thực

vật Aspergilus flavus và Aspergillus fumigatus phát triển trên ngũ cốc

trong điều kiện thuận lợi sinh ra độc tố aflatoxin

• Các qui trình chế biến thực phẩm có liên quan đến lên men đều cần

đến sự có mặt của vi sinh vật trong đó có nấm mốc

• Giữ vai trò quan trọng trong việc phân giải chất hữu cơ trả lại độ mầu

mỡ cho đất trồng

Vai trò của nấm mốc

• Một số loài nấm mốc rất hữu ích trong sản xuất và đời sống như nấm

ăn, nấm dược phẩm (nấm linh chi, Penicillium notatum tổng hợp nên Penicillin, Penicillium griseofulvum tổng hợp nên griseofulvin ), nấm

Aspergillus niger tổng hợp các acit hữu cơ như acit citric, acit

gluconic, nấm Gibberella fujikuroi tổng hợp Gibberellin

• Một số loài nấm thuộc chi Phycomycetina hay Deuteromycetina có thể

ký sinh trên côn trùng gây hại qua đó có thể dùng làm thiên địch diệt côn trùng

• Những loài nấm sống cộng sinh với thực vật như Nấm rễ (Mycorrhizae), giúp cho rễ cây hút được nhiều hơn lượng phân vô cơ khó tan và cung cấp cho nhu cầu phát triển của cây trồng

• Là đối tượng nghiên cứu về di truyền học như nấm Neurospora

crassa, nấm Physarum polycephalum

Động vật nguyên sinh (Protista)

Kingdom Protista is the most diverse of all the kingdoms All protists have a nucleus and are therefore Eukariotic They are not animals, plants, or fungi

Single celled or multicellular Microscopic or very large Reproduce asexually and/or sexually Protists can be divided into three categories:

Protozoa: Ingestive animal-like protists

Algae: Photosynthetic plant-like protists Slime molds: Absorptive, fungus-like protists

Protozoans are animal-like protists grouped according to how they move

– heterotrophs

– single-celled

– Not animals because animals are multicellular and animal like

protist are single-celled

The word protozoa means "little animal." They are so named because

many species behave like tiny animals—specifically, they hunt and gather

other microbes as food

Grouped according to how they move

Paramecium

Cilia tiny beating hair-like structures Coordinated movement between individual cilia

Flagellum whip-like tail

Back and forth wave motion

Pseudopodia projection of cytoplasm that sticks out like a foot (false foot)

Sessile protists are principally unicellular organisms that are attached

to substrate by special adhesive organelles (such as stalks, etc)

Plant like protists are Make their own food through photosynthesis (autotroph)

– single-celled, colonial (live together in colonies), or multicellular (kelp)

– Not plants because they have no roots, stems, or leaves

Fungus like protists decompose dead organisms

– Heterotrophs

– Can move at some point in their life cycle whereas fungi can not

Tảo (Macroalgae)

Algal Characteristics

• Kích thước giao động từ vài 2

µm (Cyanobacteria ) đến vài

chục m (Tảo bẹ khổng lồ/

Giant kelps)

• Possess a cell wall

• Contain pigments

– chlorophylls a, and many

often have another

chlorophyll, like b, c, or d

and accessory red, blue and

brown photosynthetic

pigments

Algae - What are they?

• Primitive plants

• No true roots, only attachment structures (Holdfasts)

• No stem leaves

• Produce spores (not seeds)– motile or non-motile

• Most have sexual and asexual reproduction

• Non-vascular, do not possess an internal transport system Therefore nutrient uptake over surface And wastes washed away from surface by aquatic environment