Giáo trình vi sinh vật học lý thuyết và bài tập giải sẵn (phần 2) (song ngữ việt anh) phần 2 PGS TS kiều hữu ảnh

Giảo trinh vi sinh vài học - Lý thuyết bai tập giải sin 261 cảm biến đơn giản mót chútchứa vi sinh microbes (again usually bacteria) with innate vật (vân thường vi khuẩn), có khả signaling capabilities, such as the ability to glow in gây tín hiệu bẩm sinh khả phát sàng the presence of biological or chemical compounds có mặt hợp chát sinh học hóa học Currently, biosensors and bioreporters are u Hiện nay, cảm biến sinh học tường detect the presence of environmental pollutants (for trinh sinh học sử dụng để phát sựexample, có petroleum) and to monitor efforts to remove mặt chất gây ò nhiễm môi trường (vi dụ harmíul substances; they may also be useful in dâu mỏ) dể giám sát có gắng nhằm loạidetecting bỏ bioterronist attacks Because bacteria are chất dóc; chúng có ích việc so sensitive to their environments, they can detect phát tân công khủng bó sinh học compounds in very small amounts Biosensors and Vi vi khuẩn mẫn cảm với môi trường cùa bioreporters could serve as early warning systems chúng, chúng cò thể phát hợp chất có mặtthát wouỉd give public health officials more time to sổ lượng nhỏ Các cảm biến sinh học tường respond by detecting the metabolic waste products of trinh sinh học dùng lâm hệ thốngweaponized biological agents cảnh báo sớm cho phép cán y tế còng có nhiêu thời gian để trả lời lại nhờ phát hiệnVraVater and wastewater treatment sản phẩm thài trao đổi chất tác nhân Clean water is vital for people and their activi sinh học dùng làm vũ khí In this section we will consider the treatment of 9.2.5 Xử lý nước nước thải drinking Nược điếu kiện sống water and of wastewater (sewage) In both cases, treatment is designed to remove người hoại động họ Trong chương này, chủng microorganisms, chemicals, and other pollutants to ta xem xét xử lý nước uống nước thải (nước prevent h u m a n illness cống) Trong hai trường hợp, xử lý thiết ké để loại bỏ vi sinh vật, hóa chất, vá chất Treatment oi drinking water gây ô nhiễm khác nhằm ngăn ngừa bệnh tật cho conPotable vvater is vvater thát is considered safe to người drink, bút the tem potable) does nót imply thát the Xử lý nước uống water is devoid of all microorganisms and chemicals Nước uống nước coi an toàn Rather, Ít implies thát the levels of microorganisms or thuật ngữ uống không ngụ ý rằngchemicals nước in the water are low enough thát they are không chứa vi sinh vật hóa chất Ngược lại,nót nóa health concern VVater thát is nót potable is ngụ ý nồng độ vi sinh vật hóa chất nước polluted; thát is, Ít contains organisms or chemicals in đủ thấp để chúng không gây lo lắng cho sức khỏe excess of acceptable values Nước không uống nước bị ó nhiêm; tức The permissible levels of microbes and chemicals chứa sinh vật hóa chất vượt giáintrịwater varies tròm state to state, and ôn vvhether or cho phép nót the water is used for drinking The u.s Nồng đõ chấp nhận sinh vật Environmental Protection Agency (EPA) requires thát hóa chất nước thay đổi quốc gia, drinking vào water have a colitorm count of (zero) việc nước có dùng để uống hay không Cơ quan coliíorms per 100 mi of waler and thát recreational Bảo vệ Mõi trường Mỹ (EPA) đòi hỏi nước waters have no more than 200 colĩtorms per 100 mi uống phải chứa số coliíorm 10of 0mwater l Recall thát colitorms are intestinal bacteria nước nước dùng cho giải trí chứa không such as E The presence of coliíorms in water 200 coliform trẽn 100ml nước Nhớ lại colitormindicates fecai contamination and thus an increased vi khuẩn đường ruột E Sự có mặtlikelihood thát disease-causing microbes are present coliíorm nước chì nhiễm phân có nhiêu khả vi sinh vật gây bệnh dang có mặt 262 Chuông chín • VI sinh tật học thực phẩm ị cồng ngWỊ> Sự xử lý nước uống chia làm bT ahe treatment of drinking vvater can be divided irtto giai đoạn: three stages: • Để lắng • Sedimentation Trong để lắng, nước bom vào bể During sedimentation, water is pumpeơ mto chứa, cấc nguyên liệu dạng hạt (cát sỏi holding tanks vvhere particulate materials (sand silt nguyên liệu hữu cơ) lắng xuống Nước làm and organic material) settle The partially clantied phần sau bơm váo bểwater thứ is then pumped into a secondary tank for hai gọi bể ngưng kết phèn chua ílocculation in vvhich alum (aluminum potassium sul(suntat kali nhõm) đưa vào nước tạo phứcfate) hệ added to the water complexes with suspended với hạt lơ lửng vi sinh vật nhằm tạo raparticles and microorganisms to form large hạt lớn dược gọi đám bông, đám aggregates, called flocs, which settle to the bottom of lắng xuống đáy bể Nước phía trẽn the tank The water above the sediment IS then bom vào bể lọc pumped into a different tank for ti ttration • Lọc • Piltration Trong giai đoạn này, số lượng vi sinh vật bị giảm In this stage, the number of microbes is reduced khoảng 90% nhờ số cách Một phương pháp by about 90% in one of several ways One method sử dụng cát nguyên liệu khác mả vi sinh vật uses sand and other materials to which microbes hấp thụ vào để tạo thành màng sinh học absorb andtombioíilms thát tráp and remove other bắt giữ loại bỏ cấc vi sinh vật khác Các lọc microbes Slow sand íilters are composed of a 1bằng cát chảy chậm bao gồm lớp cát mịn dày meter layer of fine sand or diatomaceous earth and khoảng mét đất chứa tảo silic dượcare sử used in smaller cities or towns to process dụng thành phố thị trấn nhỏ để lọc million gallons per acre oi filter per day Large cities khoảng ba triệu galông nước arc ngày use rapid sam/ tilters thát contain larger particles and Các thành phổ lớn sử dụng lọc cát chày gravel and can process 200 million gallons per acre nhanh chứa hạt viên sỏi lớn xử perlýday Both types of fiIters are cleaned by back200 triệu galon/arc/ngày hai loại lọc đêu Aushing with water Two other dltration methods are • Disiníection tiltration, which uses a íilter with a pore làm cách cho thối ngược nước membrane this0.2 stage, light, chlorinationcharcoai is Hai phương pháp lọc khác phương pháp lọc sizeIn of ụm, ozone, and theuvuse oi or activated u s e d to ki n m o s t microorganisms prior to release màng, sử dụng lọc có kích thước lỗ khoảng tilters, vvhich provide the added benetit of removiofng the public consumption Chlorine treatment 0,2 um, sử dụng lọc than hoạt tinh, cungfor chemicals somewater organic tròm the water most vvidely used in the United states because is cấp lợi ích bổ sung việc loại sổ chất hữuis least expensive khỏi nước Chlorine gas, an oxidizing agent, is thought to kin • Diệt khuẩn Trong bước này, ozon, ánh sáng tử ngoại hoặcbacteria, algae, fungi, and protozoa by denaturing sử dụng đế giết hầu hết vi sinh vật trướctheir proteins within approximately 30 minutes of treatment Chlorine levels must be constaníy đưa nước vào sử dụng cổng cộng Việc xử lý sử dụng phổ biến nhấtở Mỹ vi rẻ adjusted to redect estimates of microbial loaó, the numgiết ber of microbes in a unit of vvater - a higher load Khí do, tác nhân oxi hóa, có khả requires more chlorination Chlorination does nót kin chết vi khuẩn, tảo, nấm vả nguyên sinh động vật nhờ làm biến tính protein chúng khoảng all 30 microbes: Most viruses are nót inactivated by chlorine, and bacterial endospores and protozoan phút xử lý Nồng độ phải điêu chỉnh không cysts are generally unaffected by any chemical đổi tương đương với tải lượng vi sình vật, tức số vi sinh vật có đơn vị thể tích nước - tải lượng cao thi đòi hỏi nhiêu Việc hóa không giết chết toàn vi sinh vật : virut không bấtnahoạt nguyên do, cònsinh đông nội bào cácbịbào ng vậttửnóivickhuẩn Giáo trinh vi sinh vật học - Lý thuyết hài lập giải sẩn 263 không bị ảnh hưởng xử lý hóatreatment học Only mechanical nitration can completely Chì có phép lọc học loại rtoán emove viruses, endospores, and cysts bô virut, nội bào tử bào nang Kiểm tra chất lượng nước Water quality testing Sự kiểm tra chất lượng nước kỹ thuật sử Water quality testing is a technique thát uses the dụng số vi sinh vật chi thị định đe chí of certain indicator organisms to indicate presence có mặt có tác nhân gây bệnh the possible presence of pathogens in drinking water nước uống hệ thống nước tự nhiên.orVìnatural aquatic systems Because the majority of đa số bệnh sinh từ nước nhiêm water-borne illnesses are caused by fecal phân gây có mặt E.coli (sinh vật contamination, the presence of E (the most thị dùng phổ biến nhất) coliíorm fecal commonly used indicator organism) and other fecal (coliíorm phân) khác nước xác suất cao coliforms in water indicates a high probability thát vé có mặt tác nhân gây bệnh E rõ pathogens are present as well E clearly meets ràng đáp ứng tiêu chuẩn sinh vật the thị: criteria for a good indicator: is consistently Nó thường xuyên chiếm ưu chất thải củaprevalent in human wastes, survives in watey as long người, sống nước lâu háu hết tác nhân as (if nót longer than) most pathogens, and is easily gãy bệnh (nếu không lâu hơn) dể dàng phát detected by simple tests phép thử đơn giản Several common testing methods are use to Một số phương pháp thử thường gặp sử assess water quality An older and unwieldy test is dụng để đánh giá chất lượng nước Một phép thửthe cũ most probable number (MPN) test, a statistical không phức tạp phương pháp nhiêu test thát provides only an estimate of contamination (MPN), phép thử thống kê cung cấp mộtAsựmore common testing method is the membrane nhiễm khuẩn tương đối Phương pháp sử dụng tiltration method, which is simple to pertorm: A 100 mi phổ biến phương pháp màng lọc dễ thực : sample is poured through a fìne membrane, vvater 100 mi mẫu nước đố qua màng lọc mịn, which is then placed ôn solid EMB (eosin methylene màng sau dược dặt lẽn trẽn mối trường đặc blue) agar and incubated Any fecal coliíorms thát EMB (xanh eozin metylen) ủ ấm Mọi coliform m c exhibit a characteristic metallic green sheen groọw vẻ óng ánh màu lục T kim he colonies are then counted and reported as loại đặc trưng Các khuẩn lạc sau đếmnuvà mber of colonies per 100 mi báo cáo số khuẩn lạc 100ml In another common test, water samples are added Trong phép thử thông dụng khấc, mẫu nước to small bottles containing both ONPG (o-nitrophenylđược đưa vảo chai nhò chứa ONPG MUG (4D-galactopyranoside) and MUG (4-methylumbilliferylmetylumbilliferyl-p-D-glucouronit) nguồn P-D-glucouronide) as sole nutrients Most coliíorms dinh dưỡng Hầu hết coliíorm đêu sản sinh produce p-galactosidase, an enzyme thát reacts with p-galactozidaza, enzim phẫn ứng với ONPO GNPG to produce a yellovv color, bút the fecal để tạo thành mầu vầng, colitorm fecal coliíorm E produces a different enzyme, pE.coli lại tạo enzim khác p-glucuronidaza, glucuronidase, which reacts with MUG to form a enzim phản ứng với MUG để tạo thành chợp ompound thát duoresces blue when exposed to chất có màu xanh huỳnh quang tiếp xúc với ánh long-wave uv light This test allows for the rapid sáng tử ngoại có bước sóng dài Phép thử chodetection of coliíorms bút, like the MPN, does nót phép phát nhanh colitorm, song giống give an actual number phương pháp MPN, không cho số thực The presence of viruses and specitic bacteri chất pathogens cannot be determined with these tests; Sự có mặt cùa virut tác nhân gây bệnhtheir vi presence must be confirmed by genetic khuẩn đặc biệt xác định íingerprinting techniques, in vvhich water samples are phép thử này; có mặtincủa chúng phảigiàu định mẫu nước kỹthu thuật thập dâuđược di truyền làm mđược àởđểđókhẳng nuôi collected and enriched to cultivate any organisms 264 Chương chín • VI sinh tất học thúc phẩm ế cang mgm cấy vi sinh vật có mặt Hàm lượng ADN present mẫu The DNA content of the ennched sample 1S làm giàu sau dược sàng lọc di truyềnthen để genetically screened for the identificabon of xác định tác nhân gây bệnh tiêm táng Các phép potentiaí pathogens Tests such as ttiese are thử nói chung sử dụng generally available only in large cities or through thánh phố lớn vả qua quan nhà nướcgovernment có agencies thát have the laboratory thiết bị thí nghiệm đủ dể tiến hành chúng capability to períorm thèm Xử lý nước thải Treatment oi Wastewater Nước cổng hay nước thải thường định nghĩaSevvage, or wastewater, is typically deíined as any la loại nước chảy tứ hộ gia đình water thát leaves homes or businesses atter being xí nghiệp sau sử dụng dể rủa hoặcused dội for vvashing or Aushed from toilets (Some nhà vệ sinh Một số đô thị đưa cà nước cõng municipalitìes also include industrial water ÓT even nghiệp chí nước mưa vào nước thải Nư ớc rainwater as wastewater.) Wastewater contams thải chứa hàng loạt chất nhiễm bẩn bao gồm variety of contaminants, including suspehded soliòs chất rắn lơ lửng, chất hữu vó có thểbiodegradable organic and inorganic compounds, phân giải đường sinh học, kim loại độc toxic metals, and pathogens The objective of tác nhân gây bệnh Đói tượng việc xửwastewater lý treatment is to remove or reduce these nước thài loại lâm giảm vặt nhiêm bẩncontaminants to acceptable levels tời mức độ chấp nhận dược Because sewage is mostly vvater (less than Vi nước thải chứa chủ yếu nước (dưới solids), 1% most of the sevvage treatment process chất rắn), háu hết trinh chế biến involves the removal of micraorganisms Át one time, chất thải bao gồm loại bỏ vi sinh vật."raCó w" (unprocessed) sevrage was simply dumped into thời, nước cống "thò" (chưa xử lý) đượcthe đổnearest river or ocean; the idea was thát wastes đơn giàn vào sông biển gán nhất; ý kiến chowould be diluted to the point át which they would be chất thải pha loãng tới điểm má harmless Burgeoning populations, and the realchúng trở nên vô hại Sự bùng nồ dân số, việc nhận ization thát waterways were becoming increasingly sông ngòi dang trở nên ngày ô polluted, led to the development of etíecíve nhiêm dẫn đến phát triển trinh xử wastewater lý treatment prdcesses! nước thải có hiệu A key concept in the processing of wastewater is Quan điểm chủ chốt xử lý nước thải lãm reducing biochemical oxygen demand (BOD), which giảm nhu cầu oxi hóa sinh (BOD), số đo vé lượng is a measure of the amount of oxygen aerobic oxi mà vi khuẩn hiếu khí cần dể chuyển hóa hoàn bacteria required to íully metabolize organic wastes in toàn chất thải hữu có nước Lượng water This amount is proportional to the amount of tỷ lệ thuận với lượng chát thải có trang nước; nồngvv độ aste in the water; the higher the concentration of hóa chất phân giải cao degradable chemicals, the more oxygen is required to cắn nhiêu oxi để chuyển hóa chúng vá BOD cáng catabolize thèm and the higher the BOD Effeđive cao Việc xử lý chất thải có hiệu làm giảmwastewater treatment reducẽs the BOD to levels tao BOD tới mức độ mức hỗ trợ sinhlow to support microbial growth, thus reducing the trưởng vi sinh vật, cách làm giảm khảlikelihood thát pathogens will survive tác nhân gây bệnh sống sót In the following subsections we will consider Xử lý nước thải thị Municipal wastewater Ưeatment Trong phấn sau xem xét kiểu waste-water treatments of various types: the xử lý nước thải khác : xử lý nước cõng truyền traditional sewage treatment used in muniđpal thống sử dụng hệ thống đô thị, systems, ừeatments used in nonmuniópal (rural) phương pháp xử lý dùng trang vùng nông areas, a treatment used for agricultural wastes, and thôn, biện pháp xử lý dùng cho chất the use of artitoal wetlands to treat wastewater thải nông nghiệp, sử dụng vùng đất ngập nước nhan tạo để xử lý nước thải" Giảo trinh vi sinh vài học - Lý thuyết tập giải sẩn 265 Ngày nay, người dãn sốngở thành phố Today, people living in larger u s towns and thị trấn lởn Mỹ thường nối với hệ thống cities are usually connected to municipal seiver cống rãnh đõ thị, tức cấcống thu thập nướcsystems, thải pipes thát collect wastewater and deliver Ít dưa vé nhà máy xử lý nước thài để xử lý to sewage treatment plants for processing Traditional Phương pháp xử lý nước cóng truyền thống gốm bón sevvage treatment consists of four phases : bước: • Primary treatment: Wastewater IS pumped • Xử lý sơ cấp: Nước thải bơm vào nhữngsettling bể tanks, where lightweight solids, grease and lắng, chất rắn có trọng lượng nhỏ, chất tloating particles are skimmed off and heavier mỡ, hạt trôi loại bò materials settle ontũ the bottom as sludge After alum nguyên liệu nặng lắng xuống đáy dang bủn is added as a Aocculating agent, the sludge is Sau phèn chua sê thêm vào làm tác nhân removed, and the partially clariíied water is íurther kết bông, bùn loại bỏ nước treated làm Primary treatment removes 25-35% oi the phán xử lý tiếp tục xử lý sơ B cấp OD in the water loại 25-35% BOD nước • Secondary treatment The biological activity in this • Xử lý thứ cấp Hoạt động sinh học pha p hase reduces the BODto5-25% of the original lầm giảm BOD từ 5-25% so với ban đẩu Hâu hếtMcác ost oi the pathogenic microorganisms are also vi sinh vặt gây bệnh bị loại bỏ Nước thõng removed The water is aerateđ to facilitate the grovvth đế kích thích sinh trường vi sinh vật of aerobic microbes thát oxidize dissolved organic hiếu khí có khả oxi hóa chất hóa học hòa chemicals to C0 and H0 In an activated sludge tan thành C0 nước Trong mót hệ thống bùn system, hoạt aerated water is seeded with primary sludge tinh nước thõng khí cấy bùn sơ containing a high concentration of metabolizing cấp chứa nồng độ cao vi khuẩn traobacteria; đổi ílocculation also occurs during this step Any chất mạnh; kết xảy giai đoạn remaining solid material settles and is added to the náy Bất kỳ nguyên liệu rắn lại đêu lắng đọng sludge tròm primary treatment The combined sludge vá bổ sung vào lượng bùn từ xử lý sơiscấp pumped into anaerobic holding tanks Some Bùn tổ hợp bơm vào bể giữ kỵ khí Một số communities accomplish secondary treatment smaller cộng dóng nhỏ tiến hành xử lý thứ cấp cáchusing sử a trickle tilter system, vvhich is similar to the dụng hệ thống lọc trích tương tự lọc slowcátsand filters used in treating drinking water bút chảy chạm sử dụng xử lý nước uống less effective in removing BOD than activated sludge hiệu việc loại BOD Sũ vớisystems hệ thống bùn hoạt tính • C hemical treatment The water tròm secondary • Xơ lý hóa học Nước từ xử lý thứ cấp đượctreatment khử is disintected, usually by chlorination, after trùng, thường cách hóa, sau nước vsẽ vhich the watsr is either released intũ rivers or the đưa vào sông đại dương hoặcở ocean or, in some states, used for spray irrigation of số nước sử dụng để tưới tiêu trổng crops and highvvay vegetation Some communities thảm thực vặt đường cao tốc Một số cộng remove nitrates, phosphates, and any remaining BOD dãn cư loại nitrat, photphat BOD lại vior microorganisms from the water by passing over sinh vật khỏi nước cách cho qua cácfine sand íilters and/or activated charcoal tilters lọc cát mịn / bô lọc than hoạt tính Nitrogen Nitơ is converted to ammonia and discharged chuyển thành ammoniac thải vào into the air (removes roughly 50% of the nitrogen không khí (ioại bỏ gần 50% hám lượng nitơ), trongcontent), whereas phosphorus is precipitated using photpho kết tủa cách sử dụng đá vôi lime or alum (removes 70% of the phosphorus phèn chua (loại 70% hàm lượng photpho) xửcontent) lý Such tertiary treatment is generally used in tam cấp nói chung sử dụng vùng environmentally sensitive areas or in areas where the mần cảm vé mát mồi trường vùngonly có outlel for the vrater is a closed-lake system •nơiXửchứa Trước nguyên lýhết, liệu bùn nước hữu Bủn thoát vicơsinh để vật sản phân kịxuất hệkhí giải thống sẽkịC0 lẽn hồvà m kin encáccác baaxitbước anaerobically microbes • Sludge íerment intreatment organic three steps: materials Sludge Hrst, tois anaerobic produce digestedCO; 2 266 Chuông • VI sinh vật học thúc phẩm ị cồng nghiệp hữu sau vi sinh vát chuyển hóa axit ahnữdu organic acids Second, microbes metabolize thành H, nhiêu C0 axit hữu these organic acids to H, more C0 and simpler đơn giản axit axetic Cuối cùng, axit horganic ữu acids such as acetic acid Finally, the simpler đơn giản, H C0 chuyển hóa thành organic acids, H and C0are converted to mettiane khí metan Chỗ bùn lại làm khô chôn gas Any lettover sludge is then dried for use as lấp dùng lâm phân landfill or fertilizer Sewage from primary treatmenr (bùn từ xử lý sơ cấp) Aeration tank Setting tank (bể thống khi) (bể lằng) 2 2 2 2 V*— " "'*_ Clear effluent (đích thoát \ \^T^> , Ị suốt) Ịấẩ/ vSS&Sm Sludge digestor (bể phần giải bùn) I Air (không khi) Activated sludge relurn (tái sử dụng bùn hoạt tính) Excess sludge (bún thừa) Pigure 35 Quá trình xử lý hiếu khí nước cống : phương pháp bùn hoạt tính (Aerobic sewage treatment processe: activated sludge) [From Madigan, Michael T Martinko John M and Parker Jack, 2002 Brock Biology of Microorganism, Ninth Edition, Prentice Hall] Xử lý nước thài không dô thi Nonmunicìpal wastewater treatment Các hộ gia đinhở vùng nóng thôn thưởng không Houses in rural areas, which typically are nót nối với hệ thống cống, thường sử dụng connected to sewer íines, often use septic tanks bể võ trùng, chủ yếu thiết bị tương dương essentially với the home equiyalent of primary treatment hệ thống xử lý sơ cấp Nước cống từ gia đỉnhSev sẽvage tròm the house enters a sealed concrete vào bể bè tỏng kín đươc chônở sân; holding tank buried in the yard; solids settle to the chấtrânsẽ láng xuống dày dòng chảy chuyển bottom and the etduent flows from the tóp of the tank từ phẩn trẽn bể vào cánh đồng lọc into an underground leach field thát acts as a filter thấm tác dụng lọc Bùn bể Sludge in the tank and organic chemicals in the water chất hữu nước dược phân giải bời cácare vi digested by microorganisms Hovvever, because sinh vật Tuy nhiên, vi bể làm kín chothe nêntank is sealed, Ít must occasionally be pumped phải đươc bơm thoát để loại bùn Các out to remove sludge buildup Cesspools are similar hám chứa phân giống bể vô trùng chì có diêu to septic tanks except thát they are nót sealed chúng khổng bịt kín Giáo trinh vi sinh vệt học - lý thuyết lập giải sẩn 267 Figure 36 Quá trinh xử lý hiếu nước cống : phương pháp lọc trích (Aerobic sevvage treatment processe : trickling filter) [From Atlas, Ronald M, 1997 Principles of Microbiology, Second Edition, WCB Me Graw-Hill] Gas outlet (đường khí ra) (đường bùn vào' CH Í? '' Q ? \ inlet _r* = "Ị-Supernatant Supernatant (loại bọt) removal (loại bò huyên phù) i : =iilị~=lỉ? k:ỈSH;:i jị[n™~ Sludqe outlet (đường bùn ra) Figure 37 Bể phân giãi bùn kị khí (Anoxic sludge digestor) [From Madigan, Michael T, Martinko John M and Parker Jack, 2002 Brock Biology of Microorganism, Ninth Edition, Prentice Hall] 268 Chương chín • VI sinh vật học múc phẩm * cõng ngMệii Khi chất thải vào hệ thống vòng bêtông cóAs vvastes enter a system of porous concrete nngs lõ đươc chôn đất thi nước đươc thoát vào buried đất underground, the vvater is released Ito the xung quanh; chất thải rắn đươc tích lũy đáy surrounding soil; solid vvastes accumulate át the phân giải vi sinh vật kị khí bottom and are digested by anaerobic microbes Xử lý chất thải nóng nghiệp Treatment oi agricultural wastes Nồng dãn vá chủ trang trại thường sử dụng Farmers and ranchers often use oxidation lagoons hổ oxi hóa để xử lý chất thải đóng và! từtogia treat animal waste tròm livestock raised in teedlots cắm nuôi chuồng trại - vùng -nơia penned area where animals are fattened for động vật vỗ béo để đem bán Các hổ oxi hóa market Oxidation lagoons accomplish the equivalen! thúc nhiệm vụ giống xử lý nước thải sơ of cấpprimary and secondary sewage treatment Wastes thứ cấp Chất thải bơm vào hổ sâuare vàpumped into deep lagoons and left to sít for úp to để tới ba tháng; bùn lắng xuống đáy của3hồ;months; sludge settles to the botlom oi the lagoon: vi sinh vát kị khí phân giải chất lắngand anaerobic microorganisms break down me cặn Dịch lỏng cồn lại bơm vào sediment The remaining íiquid is pumped into hổ thứ cấp nông hơn, dó sóng thông khí nước shallovv secondary lagoons, vvhere wave-acnon Các vi sinh vật hiếu khí, đặc biệt tảo, phân aerates giải the water Aerobic microorganisms, chất hữu lơ lửng có nước Cuối cùngparticularly vi algae, break down the suspended oroanic sinh vát chết vá nước đưa vào chemicals in the water Eventually, the microbes die, dòng sõng Mót vấn đế với hổ oxi hóa chúng andlà the claritied vvater is released intoriversor hệ thống mở trờ nên nguy hiểm streams One problem with oxidation lagoons IS thát trận lụt lảm tràn nước ao hồ lan they are open, which can be dangerous if floodwaters truyén chất thải động vật chưa xử lý tới inundate the lagoons and spread largely untreated vùng ròng lớn animal wastes over a wide area Bất ngập nước nhãn tạo Artiticial wetlands Từ năm 1970, công dân cư nhòSince the 197ŨS, small planned commumties and sỗ nhà máy xây dưng lẽn vùng đấtsome factones have constructed artiíicial wetlands to ngập nước nhãn tạo để xử lý nước thải Đất ngậptreat wastewater Wetlands use natural processes to nước sử dụng trinh tự nhiên để phân giải break down wastes andtoremove microorganisms chất thải để loại vi sinh vật hóa chất and chemicals from water before its final release khỏi nước trước giãi phóng Các bể vô Individua! septic tanks are nót needed; instead trùng cá nhãn không cắn thiết nữa; ngược lại nướcwastewater flows into successive ponds where thải chảy vào hổ diễn ramicrobial digestion occurs The first pond in the phân giải nhờ vi sinh vặt Hố đấu tiên dãy kếseries is aerated to allovv aerobic digestion of wastes tiếp thõng khí cho phép phân giải hiếu khí in the water; anaerobic digestion occurs in the sludge chất thải nước; phân giải kị khí diễn átra the bottom The v/ater then flows through phấn bùn nằmở đáy Nước sau chảy marshland, qua where organic chemicals are turther vùng đất đám láy, dó chất hữu digested by soil microbes A second pond, which IS phân giải tiếp nhờ vi sinh vật đất Hố thứ hai, still and contains algae, removes additional organic không thõng khí chứa tảo, loại bò material, and the water then passes through open chất hữu bổ sung, nước sau chuyển meadowland, vvhere grasses and plants tráp qua bãi cỏ lồ thiên, đố cỏ thực vật sê bắt giữ By the time the water reaches afinalpond pollutants chất ổ nhiễm Khi nước chảy tới hổ cuối cùng, most oi the BOD and microorganisms have been háu hết BOD vá vi sinh vật đồ loại bỏ, nước removed, and the water can be released for dùng cho mục đích giải trí recreational thúy purposes or irrigation One drawback of lợi Mót nhược điểm hệ thòng đất ngập nước an artiíicial wetland is thát Ít requires considerable nhân tạo đòi hỏi không gian lớn - mót thống space—an artificial wetland to serve a small đất ngáp nước nhân tao dùng cho mót cõng đống cnhỏ ommunity can cover 50 acres of land or more Giáo ưình vi sinh vại học - Lý thuyết li lập giải sin 269 bao phủ 50 mẫu Anh (mỗi mẫu=0,4 hecta) đất 9.2.6 Liệu pháp sinh học Bioremediation Hạng năm người Mỹ tạo 150 triệu chấtEach year Americans produce more than 150 thải rắn dược tích lũy tử gia dinh, từ nguồn million tons of solid wastes, accumulated from công nghiệp, y học nóng nghiệp; háu hết tronghousehold, số industrial, medical, and agricultural kết thúc bãi chôn lấp Mót bãi chôn lấp làsources; most of Ít ends úp in íandtills A landíill is hố lớn lô thiên mà chất thải đổ váo đó, essentially a large, open pit into which vrastes are ép chặt chôn Các vi sinh vật đất phân dumped, compacted, and buried Soil microbes giải kị chất thải phân giải anaerobically break down biodegradable wastes; đường sinh học; vi khuẩn sinh metan phân methanogens degrade organic molecules to giải phân tử chất hữu thành metan Khi mộtmethane When a landfill is tun, Ít is covered with soil bải chôn lấp đấy, phủ đất vã câyand cỏrevegetated mọc lên To prevent leaching of potentially hazardous Dể ngăn ngừa rò rí chất gây hại tiêm materials inlo the soil and groundwater, a landíill pit is tầng vào đất nước ngấm, bãi chôn lấp phảilined with day or plastic, and sand and drainage bao xung quanh đất sét chất dẻo,pipes lining the bottom íilter out small particulates and cát cácống dẫnở đáy lọc hạt nhỏ some microorganisms—bút nót chemicals số vi sinh vật - không lọc hóa chất Unfortunately, chemicals and hazardous compounds Không may là, hóa chất hợp chất gâymight hại leak from landíills Some of these substances rỏ rỉ khỏi bãi chôn lấp, số are cáccarcinogenic (benzene, phenol, petroleum prodchất có hoạt tính gây ung thư (benzen, phenol, ucts), whereas others are toxic (gasoline, lead), and sản phẩm dầu mỏ) chất khác still others are recalcitrant (resistant to decay, chất độc (xăng, chi), chất khác nữadegradation, thi or reclamation by natural means) chất khó phân giải (tức không bị thối The rữa, reason thát one synthetic molecule is phân giải, biến đổi nhờ phương tiện tự nhiên) biodegradable while another is recalcilrant relates to Nguyên nhãn má phân tử tổng hợp chemical stmcture; sometimes a subtle varialion phân giải đường sinh học phânperhaps tử in a single atom or bond - can be enough to khác lại khó bị phân giải có liên quan tới cấu trúc m hóa ake the difference Most recalcitrant molecules học; dôi biến đổi khó thấy - resist microbial degradation because the nilcrobes nguyên tử liên kết - có thểlack đủ enzymes capable of degrading thèm; after all, để tạo nên khác biệt Đa số phân tử until khó very recently these synthetic compounds didn't bị phân giải đêu đẽ kháng với phân giải vi even sinh exist vật vỉ vi sinh vật thiếu enzim có khảBioremediation is the use of organisms, phân giải chúng; cuối cùng, thi particularly microorganisms, to clean úp toxic, hợp chất tổng hợp chí chưa hè tồn hazardous, and recalcitrant compounds by degrading Liệu pháp sinh học sử dụng sinh vặt, thèm to less harmful forms Although most naturallỹ đặc biệt vi sinh vặt để làm hợp occurring chất organic compounds are eventually độc, nguy hiểm, khó bị phân giải cách phân degraded giải by microorganisms, synthetic compounds chúng thánh dạng có hại Mặc dù háu hết are nót so easily removed from the environment Pehợp chất hữu tồn tự nhiên cuối troleum, pesticides, herbicides, and industrial bị phân giải vi sinh vật, song hợp chất tổng chemicals thát accumulate in soil and vrater are hợp không dễ dâng bị loại khỏi môi trường Dấu mỏ, degraded only slovvly by naturally existing microbes chất diệt sâu hại, chất diệt cỏ, hóaBioremediation uses either natural or artiticia chất công nghiệp tích lũy đất nước chì bị phân giải cách chậm chạp nhờ vi sinh vặt Liệu tân pháp sinhtựhọc nhiên sử dụng vi sinh vật tự 270 Chương chín - VI sinh vật học thúc phẩm ế công ầgm nhiên vi sinh vật cải thiện cách hanced microbes In natural bioremediation nhãn tạo Trong liệu pháp sinh học tự nhiên, vi extant microbes are "encouraged" to enviromnentally sinh vật tồn mói trưởng "kích degrade toxic substances in soil or water by the thích" để phân giải chất dóc có đất addition of nutrients (carbon, nitrogen Oi nước cách bổ sung chất dinh dưỡng phosphorus) thát stimulate growth, or of chemicals (cacbon, nitơ, photpho) có khả kích thích thát íacilitate microbial access and activity by inơeassự sính trưởng, hóa chất tạo điêu kiện cho ing the solubility of toxic compounds In artiíiciai xâm nhập vi sinh vật hoạt tính bioremediation, microbes are genetically moditied by chúng cách làm tăng tính hóa tan hrecombinant ợp DNA technology to speciíically degrade chất độc Trong liệu pháp sinh học nhàn tạo, vi sinh certain chemicals Reoombinant microbes also vật cải biến vế mặt di truyền nhờ còng nghệbenetit tròm nutrient enrichment ADN tái tổ hợp để phân giải cách dặc hiệu mộtThe most widely known application of số hóa chất Các vi sinh vật tải tổ hợp tận dụng bioremediation is the use of bacteria to clean úp oil làm giàu dinh dưỡng spills Species of Pseudomonas have proven Sự ứng dụng biết rõ vé liệu pháp sinh họcparticularly amenable to the degradation of crude ÓI, sử dụng vi khuẩn để lâm vụ trànand these microbes played a role in the cleanup of dâu Các loài Pseudomonas dã chứng m inh 1là the 989 Exxon Valdez spill in Alaska đặc biệt có lực việc phân giải dầu thô, vi sinh vật giữ vai trò quan trọng việc làm dầu vụ trân dầu Exxon Valdez xảy vào năm 1989 Alaska Giảo trình vi sinh vật học - Lý thuyết va hài lập giải sin 491 Các chu trình cacbon va oxi có quan hệ thuận bacteria nghịch - giảm lượng chất hữu dẫn đến sựCarbon cycles and oxygen cycles inversely giảm BOD tăng lượng oxi hòa tan interrelated - Decrease in amount organic Dọ việc tăng nóng độ chất ô nhiễm material results in drop BOD, and increase in dân đến tăng BOD, tăng sau làmamount dissolved oxygen giảm lượng oxi hóa tan - thể kị khí tăng -So increaseđ levels of pollutants results in sàn sinh chất độc và/hoặc chất có mùi increased BOD vvhich then decreases the amount - mõi trường trở nên kị khí - dạng sóng oi dissolved oxygen - anaerobic organisms khác (cá ) giám vé sổ lượng - vi khuẩn kịincrease - production toxic and/or odoriferous khí tiếp tục sinh sôi nảy nở substances - environment becomes more 16 Hãy thảo luận vé sống có liên quan tới anaerobic - olher forms of life (fish etc) decrease in numbers - anaerobic bacteria continue to giếng thủy nhiệt Kiểu sinh vật sốngở proliíerate chúng lấy lượng từ đâu? 16 Sự sống giếng thủy nhiệt phụ thuộc vào Discuss life associated with hydrothermal vents What types of organisms live there, and where vi sinh vật, hợp chất vô dạng khử giải phóng từ giếng, hóa dưỡng vôthey get their energy? Life át the hydrothermal vents is dependent ôn có khả sử dụng chất lầm nguồn lượng, động vật sóng gán giếng sử dụng microbes, reduced inorganic compounds emitted sinh vật này, sống dựa vào sản phẩm tiết from vents, chemolithotrophic organisms able to this as source, animalsinterspecies ỉiving near Discuss oi energy anoxic decomposition, tế bào chết, số khác cộng sinh 17 thi use vents transíer, use organisms, live off inexcretory hydrogen and syntrophy relation products to the không adn cells, e symbiotic others nót breakor ddoew of highsom molecular weight com pounds to 17 Hãy thảo luận vé phân giải thiếu khí, chuyển hiđro liên loài cộng dưỡng mối quan hệmethane với phân giải hợp chất có trọng lượng phân tử lờn Methanogenesis dependent ôn production few carbon cõmpounds thát are able to be used as thành metan Sự tạo thành metan phụ thuộc vào sàn sinh precursor for methanogenesis vài hợp chất cacbon có khả dược sử Production methane from high molecular weight dụng tiền chất cho tạo thành metan Sự compounds by cooperative interaction of different sản sinhmetan từ hợp chất cao phân tử nhờ bacteria tác dụng hợp tác vi khuẩn khác Các Cellulolytic bacteria cleave cellulose into cellobiose and glucose vi khuẩn phân giải xenluíoza cắt xenluloza thành Primary fermenters break down ferment glucose xenlobioza glucoza Các vi sinh vật lẽn men sơ cấp phân giải glucoza to termentation products (fatty acids/alcohols) thành sản phẩm lên men (cácạxit béo/rượu) - hydrogen consumed by methanogens, Hiđro dược tiêu thụ vi khuẩn sinh metan, homoacetogens or sulíate reducing bacteria vi khuẩn sinh axetat đồng hình ví acetate cõnverted to methane - íurther khuẩn khử sunfat - axetat chuyển hóa thành breakdown products of primary fermenters by metan - sản phẩm phàn giải lẽn men sơ secondary íermenters - anaerobic H producing cấp tiếp tục phân giải vi sinh vật lẽn fatty acid oxidizing bacteria - use fatty men thứ cấp - vi khuẩn oxi hóa axit béo sản acids/alcohol as energy source - grow poorly in sinh H kỵ - sử dụng axit béo - rượu pure culture - require syntrophic association to nguồn lượng - sinh trưởng nghèo nàn remove H which they produce giống khiết - cán mối quan hệ cộng dưỡng interspecies hydrogen transíer - interdependent series of reactions involved in anaerobic để loại H mà chúng sinh Sự chuyển hiđro liên loài - loạt phản ứng phụ thuộc lẫn tham gia vào chuyển hóa 2 2 Phần trà lòi - Chuông muôi 492 kỵ khí chất trùng hợp phức tạp thánh metan conversìon complex polymers to methane Công dưỡng - hai nhiêu thể kết hợp khả syntrophy - two or more organismscombine trao đổi chất để phán giải mốt chất khống metabolic capability ót catabolize a substrate thát cố khả chuyển hóa băng mốt Cỡis nót able to be catabolized by either organism thể hai thể by itselí 18 Động vật nhai lại có khả nâng sử dụng thực 18 vật Ruminants are able to use plants as a source of lâm nguồn thức ăn Tuy nhiên động vật food (bồ, Yet these animals (cows/sheep) are unable to cừu) khả phân giải trực tiếp xenluloza directly breakdown celíulose How ruminants obtain Bằng cách động vật nhai lại nhận nutrition from plant material ? (Discuss the role of chất dinh dưỡng từ nguyên liệu thực vật? (Thảo microorganisms) luận vé vai trồ vi sinh vật) Material ingested - taken in with saliva - into Nguyên liệu tiêu hóa - đưa váo cỏ rumen - churned by rotary action which helps với nước bót - trộn bới hoạt động quay break down the cellulose inh) fine suspension tròn giúp phân giải xenluloza thánh dịch lơ lửng microbial íermentation (10" organisms / m/) dang mịn - lên men vi sinh vật (10" vi khuẩn/m/) complex variety of microorganisms - anaerobic hang loạt cấc vi sinh vật phức tạp - ky khí Enzymes break down cellulose and starch for Cấc enzim phân giải xenluloza tinh bột dùng microbial termentation - organic acids produced cho lên men vi sinh vặt - axit hữu tạoalong with H and C0 - converted to methane với H C0 -được chuyển hóa thành volatile fatty acids (acetic propionic and butyric) metan - axit béo bay (axetic, propionic passed through rumen wall and oxidized by butyric) chuyển qua thành cỏ oxi animal - some used as energy sources by olher hóa động vật - số sử dụng làm rumen bacteria nguồn lượng bời vi khuẩn cỏ khác Types of organisms in rumen dependent ôn diet Kiểu sinh vặt cỏ phụ thuốc vào Regurgitated (cud) passes through reticulum, phán thức ăn omasum, abomasum and into small intestine Hỗn hợp ợ chuyển qua tổ ong,Bacteria and partially digestedfoodin GI tracl sách, múi khế vào ruột non íurther digestive processes similar to Vi khuẩn thức ăn tiêu hóa phấn 19 nonruminants Discuss the formation of Crown Gan disease by đường tiêu hóa dày - trinh Microbial cells used as source protein and Agrobacterium tumetaciens tiêu hóa tương tự nhưở động vật vitamins hen digested tractto receptors Organismwinfects woundin s -GIbind không nhai lại (pectin) ôn plant - phenolic compounds induce Các tế bào vi sinh vặt sử dụng nguồn process protein vitamin chúng tiêu hóa Bacteria produce cellulose microíibrils to anchor đường ruột dày itselftoplant cell 19 Hãy thảo luận vé hỉnh thành bệnh mụn tán doTumor result of etíect of the Ti plasmid - in Agrobacterium tumetaciens? particular the T-DNA fragment which encodes Vi khuẩn nhiễm vết thương - liên kết với oncogenes and genes thát induce the plant to thụ thể (pectin) thực vật - Các hợp chất produce opines phenol cảm ứng trình Ti plasmid also encodes virgenes associated with Vi khuẩn sản sinh vi sợi xenluloza để tự establishment of iníèction, and opine catabolism gắn minh vào tế báo thực vật genes Khối li lả kết hiệu tác dụng VirA acts as sensor - activates VirG which tums Plasmit Ti đặc biệt đoạn T-ADN mã hóa cho gen gãy u gen cảm ứng thực vật sản sinh opin Plasmit Ti mã hóa cho gen vir liên quan tới thiết lập nhiễm gen hóa Vi chuyển rAviệc táchóa dông opin nhưsựmót chấttrùng, cảm biếncác - hoạt 2 2 Giáo trinh vi sinh vại học • Lý thuyết lập giải săn 493 VirG chất náy đến lượt minh tác động lên phiên ôn transcription of other virgenes mã gen wr'A khác T-ADN chuyển từ tế T-DNA transferred tròm bacterial cell to plant cell báo vi khuẩn sang tế bào thực vạt - VirD - VirD is endonuclease, VirE is single stranded endonucleaza, VirE protein liên kết mạch binding protein, VirB forms 'conjugation' tube đơn, VirB tạo thànhống "tiếp hợp" T-DNA transíerred into plant cell - integrates into T-ADN chuyển vào tế bào thực vật - gắn vào plant DNA - leadstotumor formation ADN thực vật - dấn đốn tạo thành khói u Once T-DNA transferred the bacterial cell is no Một T-ADN chuyển vào tế bào vi khuẩn longer required không cắn thiết 20 Discuss the establishment of a nodule (n 20 Hãy thảo luận vé việc hình thành nót sắn including nitrogen íixation) in a legume by Rhizobium (không bao gồm cố định nitơ)ở họ đậuspp Rhiĩobium spp Root secretes compounds thát stimulate growth Rẻ tiết hợp chất kích thích sinh trưởng soil microorganisms vi sinh vật đất Organisms adhere to root hairs Vi sinh vật gắn vào lông rể Nod tactor secretion induced curling of the root Sự tiết nhân tó nod cảm ứng cong hair - nod íactors speciíĩc for speciíc microbelại lông rê - nhân tố nod đặc hiệu đối plant interactions với mối tươgn quan vi sinh vật - thực vật đặcOrganism penetrates root hair - multiply within thù 'intection thread' - spread down root hair into Vi khuẩn xâm nhập váo lóng rễ - sinh sàn bên main part of root- nod factors stimulate plant cell "sợi nhiễm trùng" - phát triển xuống phía division - íormation of nodule lõng rẽ vào phẩn chinh rễ - nhân tố Bacteria transtormed into bacteriods 21 Nitrogen íĩxation is the aim oi nodule causing nod kích thích phân chia tế bào thực surrounded by peribacteroid membrane Rhizobium spp The process is dependent ôn the host vật - hình thành nốt sẩn Bacteroids carry out nitrogen dxation Vi khuẩn chuyển hóa thành giả khuẩnand the bacterium Discuss the contribution of each thể - bao quanh màng bao giả khuẩn.(plant and bacterium) to the ability to be able to carry out nitrogen fixation in the nodule Giả khuẩn thể tiến hành cố định nitơ 21 Cố định nitơ đích nót sắn Rhizobium Nitrogen íixation involves both plant and spp tạo nên Quả trinh phụ thuộc vào vật chủ vi bacterium khuẩn Hãy thảo luận vé đóng góp thành Nitrogen Hxation carried out by nitrogenase viên (thực vật vi khuẩn) khả thực oxygen sensitive - enzyme is located in bacteroid noi plant cytosol cố định nitơ nốt sần Sự cố định nitơ có liên quan tới thực vật lẫn viBacteroid dependent ôn plant to supply energy sources khuẩn Sự cố định nitơ thực nitrogenaza - Organic acids (succinate, fumarate, malate) mẫn cảm với oxi - enárn định vị giả transported into bacteroid - used as electron khuẩn thể mà không bào tương thực vật donors for ATP production - required for nitrogen Giả khuẩn thể phụ thuộc vào thực vật vé cung fìxation Oxygen is terminal electron acceptor - oxygen cấp nguồn lượng Các axit hữu (xucxinat, íumarat, malat) supplied in limited amounts by leghemoglobin vận chuyển vào giả khuẩn thể - sử dụng Leghemoglobin - genetically encoded in part by chất cho điện từ để sản sinh ATP - cẩn cho sựplant, in part by bacteroid Some ammonia assimilated by bacteroid bút mosl cố định nitơ Oxi chất nhận điện tử cuối - oxi cung is passed into plant cells - assimilated as cấp với số lượng hạn chế leghemoglobin Leghemoglobin - mã hóa vé mặt di truyền mót phấn thực vật, phẩnchuyển bời giả khuẩn thể khuẩn M óthể t lượng amháu m onhết iamột c được đồng hóa vào bởicấcgiảtế Phẩn trả lời - Chuông mười 494 bào thực vật - đồng hóa dạng glutamin glutamine and other nitrogenous compounds hợp chất chứa nitơ khác - dược vận chuyển transported to plant tissues vào mõ thực vật 22 Compare mixed acid íermentation and but 22 So sành lên men axit hỗn hợp lẽn men íermentation butandiol Mixed acid fermentation Lên men axit hỗn hợp acids íormed in signiíicant amounts (lactic Ba axit tạo thành với số lượng lớn (lactic, acetic, succinic) - ethanol, C0 and H, also axetic, xucxinic) - etanol, C0 H formed - latter two products formed in equal tạo thành - hai sản phẩm cuối dược tạo amounts thành với số lượng Tỉ lệ phân tử găm acidic:neutral molar ratio - 4:1 axit: trung tính-4:1 Butanediol íermentation Lên men butandiol Smaller amounts of acid tormed than in mixed Một lượng nhò axit tạo thành so với acid fermentation - butanediol, ethanol, H; and lên men axit hôn hợp - butandiol, etanol, H C0 are main products - more C0 than H; C0 sản phẩm - C0 dược tạo produced (5:1) thành nhiêu so với H (5:1) tỉ lệ phân tử găm Acid:neutral molar ratio -1:6 axit: trung tính -1:6 23 Many bacteria have human or animal cells as their 23 Nhiêu vi khuẩn dùng tế bào người host One organism, Bdellovibrio, has as its host a đông vật vật chủ minh Vi khuẩn Bdellovibrio lại cell Discuss the life cycle of Bdellovibrìo bacterial có tế bào vi khuẩn vật chủ Tại vi khuẩn Why is the organism restricted to only Gram negaíve lại chọn vào vi khuẩn Gram âm? organisms? Gắn vào tế bào vi khuẩn - xâm nhập nhân đốiAttaches to bacteriaỉ cell - penetrates and vùng chu chất - tạo thành bdelloplast - kéo replicates in periplasmic space - forms dài - phân giả mồi giải phóng tế bàobdelloplast - elongates - prey lysis releases progeny Năng lượng lấy từ oxi hóa amino axit Energy from oxidation amino acids and acetate axetat - khả sử dụng loại unable to utilize sugars as electron donors đường lầm chất cho điện tử Assimilates nucleoside phosphates, fatty acids, Đống hóa nucleozit photphat, axit béo, proteins from host protein từ vật chủ Only in Gram negative organisms due to its Chíở vi khuẩn Gram âm chép replication in the periplasmic space diễn vùng chu chất 24 Consortia are two or more organisms vvhose 24 Tập đoán hai nhiêu mà trao đổimetabolism is interdependent In certain cases chất chúng phụ thuộc lẫn Trong sốseparation of the two partners is difficult, if nót trường hợp việc tách rời hai đối tác lả khó khănimpossible is also possible by controlling the Người ta có composition of the medium and appropriate physicothể liềm soát thành phần mói trưởng thòng chemical parameters, to establish a consortium How số lý hóa để thiết lập tập đoàn Bằng cách would you establish consortia between the following bạn thiết lập tập đoàn cặp vi pairs of bacteria? khuẩn sau N.B Pure cultures of any bacterium thát you need are Chú ý : giống khiết vi khuẩn nàoavailable mà The "trick" is to chose the right combination bạn cấn đêu nhận "Nghiêm ngặt" có of bacteria, and to construct a medium, in vvhich át nghĩa chọn tổ hợp vi khuẩn tạo mộtleast mồi one of the members is dependent upon a trường thành viên phụ thuộc vào sản product of the metabolism of the other bacterium phàm trao đổi chất vi khuẩn Dưới điếuUnder ideal conditions you might have mini-cycle kiện lý tưởng bạn thiết lập vi chu trinh established A vi khuẩn sinh lactis axetic vi khuẩn khử A sunfat B Một Sừeptococcus vàmặt Desulíovìbrio B A streptococcus n acetogen and alactis sulíateand reducer Desultovibrio 2 2 2 2 Giao trinh »1 sinh vật học - lý thuyết tập giải sẵn 495 A Vi khuẩn sinh axetic vã vi khuẩn khử sunfat A An acetogen and a sultate reducer Hai phương trinh sau khống cân The following two equations are nót balanced Vi khuẩn sinh axetic Acetogen: C0 + H = axetat C0 + H Acetate Vi khuẩn khử suníat cách sử dụng axetat Acetate-utiliáng sulfate reducer axetat + S0 = HS + C0 Acetate + so,,- HS + CO; Thiết lập làm giàu cách sử dụng Set-up an enrichment using a mineral salts mõi trường muối khoáng bổ sung nồng medium supplimented with increased sulfate, độ suntat cao, vitamin kim loại vết Môi vitamins and trace metals This should be trường cần biến thành thiếu khí, bị rendered anoxic, and reduced, and the gas phase khử, pha khí cần phải chứa N, C0, H cấy should contain N, C0 and H Inoculate with the hai loài vi khuẩn (chú ý cộng thèm two bacterial species (N.B bonus points wili be điểm xác định loài) ủ 20 - 3Ũ°C Mẫugiven for identiíicantion of the species) Incubate phải cấy truyền định kỳ sang môi trường át 20 - 30°c Samples of this should be quan sát kính hiển vi để xác định có periodically transíerred to fresh medium and mặt hai vi khuẩn microscopically monitored for the presence of B streptococcus lactis Desulíovibrio both Đây organisms câu hỏi dễ vid sàn phẩm cùa B streptococcus lactis and Desulỉovibrio chuyển hóa glucoza/lactozaở This is an easier question since the product of Lactococcus laclis axit lactic, chất chglucose/lactose ung metabolism Lactococcus lactis is cho loài Desulíovibrio lactic acid, a common substrate for Desultovibrio 25 Tập đoàn hai nhiều thể màspecies trao đổi chất chúng phụ thuộc lẫn Bằng cách kiểm 25 Consortia are two or more organisms whose soát thành phẩn môi trường thông số lý hóametabolism is interdependent By controlling the thích hợp thường thiết lập tập đoàn Bằng composition ũf the medium, and appropriate physicocách mà bạn thiết lập tập đoàn chemical parameters Ít is often possible to establish a cặp vi khuẩn sau đây? consortium How would you establish consortia Chứ ý (i) Giống khiết mà bạn cắn betvreen the following pairs of bacteria? nhận (li) Điêu quan trọng cán phải nhớ N.B (i) Pure cultures of any bacterium thát you need cách bạn phải biết tập đoàn thiếtare available (li) is important to note how you knovv lập Người ta muốn thiết kế diếu kiện sinh trường thát the consortium has been established mà điêu kiện sản phẩm trao đổi chất O ne wants to sét úp growth conditions under vvhich vi khuẩn cho phép vi khuẩn thứ hai sinh trưởng the metabolic products of the metabolism of one dược Dưới điêu kiện lý tưởng người ta có khả organism vvil permit the second bacterium to grow thiết kế chu kỳ vi dinh dưỡng Under ideal conditions one may be able to set-up a A Một vi khuẩn khử suníat loài Thiobacillus mini nutrient cycle B Một loài Chlorobium loài Desulturomonas A A sultate reducer and a Thiobacillus species c Một vi khuẩn lam Desultovibrio B A Chlorobìum species and a Desulíuromonas A Một vi khuẩn khử sunfat loài species Thiobacillus c A cyanobacterium and Desultovibrio Điêu lả nghiêm ngặt vi loài ThiobacillusA.là A sulíate reducer and a Thiobacillus species hiếu vi khuẩn khử suníat (SRB) This would appear tricky smce Thiobacillus kỵ khí Có hai phương pháp tùy thuộc vào chủng species are aerobic, whìle sulfate reducers (SRB) Thiobacillus sử dụng Nếu người taare sử anaerobic There are two approaches dụng Thiobacillus denilridcans SRB depending upon which strain of Thiobacilius one người ta phải thiết kế môi trường muối khoáng employs If one uses Thiobacillus denitriticans chứa hạn sử chếdụng suníat điếu and R B onTotally e should construct kiện kỵlactat khí và nitrat, khử sẽvàđược bằngCáccách mediuamS limiting sulíate containing lactate anaerobic and anitrate, nda mineral reduced and salts 2 2 2 2 2 2 Phẩn trả lời • Chuông muôi 496 dùng pha N/C0 SRB oxi hóa lactat conditions would be employed with a gas phase sinh trưởng bị giới hạn bời tập of N/C0 The SRB will oxidize the lactate bút Its trung chất nhận điện tử (sunfat) growth will be limited by the concentrate of Its Thiobacillus sinh trưởng nhờ oxi hóa suntuaelectron từ acceptor (sulfate) The Thiobacillus will SRB sử dụng nitrat lâm chất nhận điện tử cùa grow by oxidizing the sulíide from the SRB using mình, qua đóng hóa C0 sinhranhiêu nitrate as its electron acceptor, assimilating CO; sunfat cho SRB Người ta kiểm tra xemand generating more sulíate for the SRB One axetat tử SRB có trợ giúp sinh trưởng might want to check ôn vvhether acetate tròm the Thiobacillus hay không xem SRB có thề sửSRB will also support the growth of the dụng nitrat làm chất nhận điện tử thay hay Thiobacillus, and vvhether the SRB can use không Nếu sử dụng chủng Thiobacillus không nitrate as an alternative electron acceptor thể sinh trưởng nhờ hô hấp kị khí thi vấn đề lí using a strain of Thiobacillus vvhich cannot grow phải tiếp cận việc thiết kế mót quán by anaerobic respiration, this problem has to be xã nhân tạo gồm nhiêu tầng làm bén approached by setting úp an artificial layered thạch pha loãng Một khí không khí cẩn community stabilized with dilute agar An air sử dụng trường hợp náy atmosphere would be used in this case permitting Thiobacillus sính trưởng theo phương thức hiếuthe Thiobacillus to grow aerobically The growth Sự sinh trưởng SRB nằm sâu mõi of the SRB deeper in the medium vvould be trưởng kích thích Ttìiobacillus nhờ stimulated (a) by the Thiobacillus by (a) provision of cung cấp sunfat vá (b) tạo diêu kiện cạn kiệt oxisulfate, and (b) generation of oxygen depleted bên thạch conditions within the agar B Một loài Chlorobium loài B A Chlorobium species and a Desulíuromonas Desulíuromonas species Chuẩn bị môi trường muối khoáng hoàn toàn Prepare a fully reduced mineral salts medium có tinh khử chứa nguyên tó vết lượng containing trace elements and a limiting amount hạn chế suníua natri (chú ý người ta sử of sodium sulíĩde (N.B one might want to employ dụng tác nhân khử thay titan trixitrat) an alternative reducing agent suclì a titanium Pha cán phải N/C0 ủ với hai vi khuẩn tricitrate) ánh sáng Chlorobium oxi hóa suntuaThe gas phase should be N/C0 Inoculate with thành lưu huỳnh nguyên tổ nằm bẽn tế bào the two bacteria, and incubate in the light The khí quang đóng hóa dioxit cacbon Chlorobium should oxidize the sulfide to Desulíuromonas có khả sử dụng lưu extracellular elemental sulíur, while huỳnh lâm nguồn điện tử qua tái sinh photoassimilating carbon dioxide The sunfua Để hệ thống hoạt động người ta sẽDesulíuromonas vvil be able to use the sulfur as phải thêm lượng nhỏ cacbon hữu cho bọn an electron sink regenerating sulfide In order to vi khuẩn khử lưu huynh get the system to work, one will have to add a khuẩn m vànăm Desultovibrìo đâysmall amount of organic carbon for the suKur26.c.BạnMộtđãviquan sátlathấy kiểu hình thái khác nhưtrong lại làcác nghiêm vichùkhuẩn reducer cácdường xoắn thể kẽ nứtngặt củavilợirằng chuôt bọn sinh oxi c A cyanobacterium and DesuKovibrio chânlamtrắng, đóhiếu cáckhí vi khuẩn Gravà m Desultovibrìo âm chiếm ưu lại khícác mẫnvi ckhuẩn ảm với Bạn chi phảivi nhớ This again would appear to be tricky since Bạnbọn nghikỵngờ nàyoxi thuộc khuẩn số loài vi khuẩn lam Oscillatoria limnetica cyanobacteria are oxygenic aerobes and sinh trưởng ky khíở nồng độ suníua cao Desultovibrio are oxygen sensitive anaerobes You should remember thát certain cyanobacterial species such as Oscillatoria limnetica will grow anaerobically át high sulíide concentralions 26 uhW h observed five sspirochetes bacteria hrevvYow erain evheathey tthe gegingival nare us the woul crevaces predominant d different you suspect of morphotypes the Gram-negative thát white-toed theseof 2 2 2 2 Giáo trinh »1 sính vệt học • Lý thuyết li lập giải sẵn 497 nào? Hãy mô tả bạn phân lập cách bacteria Giả to belong to? Describe how you would thiết bạn tim cách phân lập đại diện attempt their isolation Assuming thát you only kiểu hình thái, thi cách bạn xác managed to isolate representatives of one định đặc điểm kiểu hỉnh thái morphotype, how could you characterize the others? Háu hết chi xoắn thể sống miệng đêu The most logical genus of oral spirochete would Treponema Sự phân lập chúng cẩn phải be Treponema Their isolation would be thực cách sử dụng môi trường phức attempted using a complex medium tạp bổ sung huyết (hoặc dịch cỏ, supplemented with serum (or rumenfluid,or short axit béo chuỗi ngắn), hiđratcacbon chain fatty acids), a temnentable carbohydrate, lẽn men, vitamin va riíampixin C hú ý vitamins and riíampicin N.B AU spirochetes are tất xoắn thể đêu đế kháng với chất ức che resistant to this RNA polymerase inhibitor ARN polimeraza Khả chúng di Advantage could also be taken of their ability to chuyển trẽn thạch màng lọc migrate through agar or filters ưu điểm cẩn lợi dụng Microscopy will presumably aid one in identiíying Soi kính hiển vi giúp người ta việc xác which of the five morphotypes one had isolated định năm kiểu sinh thái To gain some insight into the other four types one phân lập Để hiểu biết rõ vé bốn kiểu khác could isolate total DNA (or RNA) tròm the gingival người ta phải tách toàn ADN ARN từ túi pockets, and using PCR and bacteria (or lợi, sử dụng PCR đoạn môi đặc hiệu vớispirochete)-specific primers to the 16S rRNA vi khuẩn (hoặc xoắn thể) gen rARN genes amplity the rDNA This population could be 16S để nhãn rARN Quẩn thể co thể dượccloned and a number of isolates sequenced tách dòng nhiều chủng xác định trinh Comparison with the GenBank or Ribosomal RNA tự So với ngân hàng gen liệu rARN có databases might help one identity the bacterium thể giúp người ta xác định vi khuẩn Theo cách Alternatively, a series of specitic tluorescently khác loạt đoạn mói đánh dâu labeled probes could be made based upon the huỳnh quang tổng hợp dựa trẽn 16S rDNA sequence analysis, and use in in situ phân tích trinh tự rADN 16S, việc sử dụng phép hybridizations to correlate the nucleic acid lai in situ để so sánh trình tự axit nucleic với sequence with the morphotypes kiểu hình thái 27 How vvould you isolate a bacterium tròm t 27 Bằng cách bạn phân lập mộtbovine vi rumen, which was capable of anaerobic khuẩn từ đường ruột bò có khả hô hấprespiration kỵ using írans-aconitic acid as an khí cách sử dụng axit írans-acotinic làm electron/proton sink? nguồn điện tử/proton ? N.B Be very precise about detining the medium and Chú ý xác xác định môi trường physicochemical conditions used I must be convinced diêu kiện lý hóa sử dụng Bạn phải kết thúc thát you end úp with a pure culture, which can reduce giống khiết có khả khử axit trans-aconitate to tricarballylate trans-acotinic thành tricacballyat Some students tound thát a paper ôn this topic Một số sinh viên tỉm thấy báo vé đè had been published in Applied and tài cõng bố trẽn tạp chi Applied and Environmental Microbiology One needs a Environmental Microbiology Người ta cần kỹ technique to resolve (rans-aconitic acid from thuật để phân giải axit (rans-aconitic từ tricarballylate so thát one could monitor the tricacballiat nhờ người ta giám sát fermentation The logical procedure would be to lèn men Quy trinh hợp lý sử dụng sắc kýemploy HPLC lỏng cao áp (HPLC) Thiết kế môi trường làm Sét úp an enrichment culture for an anaerobic giàu cho vi khuẩn ky khí bacterium Sử dụng môi trường muỗi khoáng kể Use the mineral salts medium outlined above vầ khống Thêm dịchaxetat chứa cỏ glucoza, nhânmột tạo vànguồn bố sung cacbon (nếukhó cân)lên vitamin men with without vitamins glucose, andand artiticial supplemented rumen fluid (if desired) ; 498 Phần trả lài - Chương tương tự đó, axit (rans-aconitic làm Add acetate, or some similar difficult-to-ferment chất nhận diện tử carbon source, and frans-aconitic aád as the Diếu chỉnh pH tới 7,0 Thêm tác nhân khử ví electron acceptor sụ sunfua natri thiogliconat natri Adjust pH to 7.0 Add a reducing agent e.g Pha khí: N N^CO; sodium sulfide or sodium thioglycollate Cấy dịch cỏ từ bò bị bệnh Gas phase: N or HỊỊCOỊ uốn ván sinh khí Chú ý vấn đế lầm giàu Inoculate with rumen contents from a cow luôn tim cách sử đụng mọt nguồn "hợp lý" suffering tròm grassy tetani N.B In enrichment làm nguyên liệu cấy ủở 37°c questions always try to use a "logical" source for Theo dõi sinh trưởng (độ đục) xuất the inoculum Incubate át 37°c tricacbayllat Monitor for grovvth (turbiditỵ) and appearance of Chuyển sang chai chứa môi trường để pha tricarbayllate loãng tế bào không sinh trưởng Transter to flask of fresh medium to dilute-out Cấy môi trường đặc chửa thạch (1,5%), nongrowing cells cho sinh trưởng điêu kiện gióng Plate ôn medium soliditied with agar (1.5%), bút hệt Thử khuẩn lạc riêng rẽ trẽn : môi trường grow under identical conditions Test indĩvidual muối khoáng + axetat +/-axit írans-aconitic Chú colonies ôn: ý : tế bào buộc phát triển mõi trường Mineral salts medium + acetate +/- /rans-aconitic + axit írans-aconitic acid N.B The cells should only grow ôn the + Môi trường muối khoáng +axit trans-aconitic Chú írans-aconitic acid medium ý tế bào buộc không sinh trưởng Mineral salts medium + trans-aconitic acid N.B 28 Cộng dưỡng chưa chứng minh tồn nót graw The cells should vi khuẩn siêu ưu nhiệt Hãy ra, các28.ví Syntrophism has nót been shown to occur in dụ vé loại biết cách bạn có thểhyperthemnophiles Indicate, with example(s) of chứng minh thực nghiệm tượng cộng dưỡng known species, how you would experimentally thể Hãy chắn trao đổi chất demonstrate syntrophism in these organisms Be sure thánh viên làm cho bạn tin chúng cótothểindicate the metabolism of the members thát leads tham gia vào tinh trạng cộng dưỡng Giải thích you to believe they could be involved in a syntrophic thực nghiệm mà bạn mô tả thực chứng misituation nh Make clear thát the experiments you mối quan hệ cộng dưỡng! describe actually demonstrate thát the relatonship is Các trường hợp cổ điển mối quan hệ công syntrophism! dưỡng dựa chuyển hiđro liên loài Một The classic cases of syntrophic associations were cách để tiếp cận vấn đè xem xét bọn siêu based ôn interspecies hydrogen transíer One ưu nhiệt bọn bị ức chế B,, khí chúng way to approach this problem is to look át sản sinh sản phàm trao đổi chất hyperthermophiles, which inhibited by the H, thát Chẳng hạn Pyrococcus íuriosusi sinh trường they produce as metabolic products Fũf hỗn hợp pepton cao nấm men, tạoexamples, Pyrococcus turiosus grown ôn a CO; H dạng sản phẩm trao dổi mixture of peptone and yeast extract, generates chất Khi có mặt s°, H bị loại độc C0 and H as metabolic products If s° is chuyển hóa thành HS Tuy nhiên vắng mặt present, the H is detoxitied by its conversion to s°, H sinh nhanh chóng ức chế sinh HS However, in the absence of s°, the H; trưởng Pyrococcus Một mối tương quan produced quickly inhibits the grawtti of cộng dưỡng tiềm tàng xảy sử Pyrococcus A potential syntrophic association dụng thể sử dụng H có khả sinh could be envisioned using a H utiliàng organism trưởng trang mõi trường nhiệt độ tương tự capable of growth in a similar media and giống với Pyrococcus Vi Pyrococcus sinh trưởng temperature as Pyrococcus Since Pyrococcus nhiệt tiếm dưỡng độ 70-103°C táng cócho thểnênlàmột Methanococcus đói tác cộng culture grows might bát woul e 70-103°c, Methanococcus d be grown a potential ôn peplone syntrophic kanơler and yeast partnef The mixed 2 2 2 2 2 2 Giảo trinh vi sinh tật Học - Lỷ thuyết lập giải săn 499 kandler Giống hỗn hợp sinh trưởng extract under a headspace of COj and N The pepton cao" nấm men khí C0 methanogen shoulđ use the H producẽd by vá N Vi khuẩn sinh metan phải sử dụng H sinh Pyrococcus in combination with the C0 in the Pyrococcus với C0 khí headspace to generate methane The H để tạo metan Sự sử dụng H tóivi khuẩn sinh utilization by the methanogen shouldạllow the metan cho phép Pyrococcus tiếp tục sinh Pyrococcus to continue to grow You woulđ show trưởng Bạn cân rang trường hợpthát Ít was a true case of syntrophism by cộng dưỡng thực cách chứng minh demonstrating thát neither culture coulđ grow in vi khuẩn minh sinh the media by itself, bút both grew when placed trưởng môi trường này, song hai together đêu sinh trưởng đặt 29 What is symbiosis? What are the major íun 29 Cộng sinh gi? Các chức nàng mối of symbiotic associations? How does mutualism or quan hệ cộng sinh gì? Hỗ sinh hội sinh kháccovới mmensalism differ tròm parasitism? Could many of kỵ sinhỏ chõ nào? Nhiêu mối tương tác these associations originate through parasitism? bắt nguồn từ ký sinh, điêu có không? Symbiosis is the living together of two dissimilar Cộng sinh sống chung hai thể khácorganisms in a more or less intimate association mối quan hệ tương đối khăng khít In mutualism both of the partners benetit, and in Trong hỗ sinh hai đối tác đêu có lợi, commensalism one benetits anđ the other is hội sinh đối tác có lợi đối tác không bịunaffected In parasitism one partner benetits and ảnh hưởng Trong ký sinh đối tác có lợi cỏn the other is harmed is prabable thát many dối tác bị hại Rất nhiêu mối quansymbiotic associations began as cases of hệ cộng sinh bắt đầu dạng trường parasitism and evolved to become mutualistic or hợp ký sinh phát triển để trở thành hội commensalistic associations sinh hỗ sinh 30 How does a symbiotic association get 30 Một mối quan hệ cộng sinh hình thành established? nào? Symbiotic associations occurred between loosely Các mối quan hệ cộng sinh xảy loài cóinteracting species where there was an increasing tương quan chặt chẽ với nơi có mối phụ interdependence with time thuộc lẫn tăng dẩn theo thời gian 31 Define: ectosymbiont, endosymbiont, 31 Định nghĩa : ngoại cộng sinh, nội cộng sinh,commensalism, hội syntrophy, and consortium What are sinh, cộng dưỡng, tập đoàn Cho số ví dụ vésomỗi me examples oi each? loại? An ectosymbiont lives outside bút in close Một thể ngoại cộng sinh sống bẽn proximitytothe host vvhereas an endosymbiont sát vật chủ thể nội cộng sinh exists vvithin the cell of the host Syntrophy is a tổn bên tế bào vật chủ Cộng dưỡng nutritional cooperation where two organisms hợp tác mặt dinh dưỡngở hai sinh combine to synthesize a growth tactor or vặt kết hợp để tổng hợp nhân tố sinh trưởng catabolize a substrate thát neither could alone hay chuyển hóa chất mà minh không Consortia are stable mixed cultures thát are less thể làm deíined than occurs in symbiosis Tập đoàn hỗn hợp giống khó xác định 32 How does a deep-sea chemosynthetic e so với cộng sinh differ from the ecosystems ôn the surtace of the 32 Hệ sinh thái hóa tổng hợp biển sâu khác với hệ Earth? Which animal systems ôn the Earth's surtace sinh thái bé mặt Trái Đất nào? Các resemble hệ those in the deep sea? động vật bé mật Trái Đất giống với hệ The fundamental difference between the deep sea động vạt vùng biển sâu? chemosynthetic systems and those ôn the surtace Sự khác biệt hệ thống hóa tổng of the Earth is in the ultimate source oi energy hợp mạt Mặt Trời Trái vùnglà Đất biển nguồn nằm sáuởnàng vànguồn lượng hệ nâng cho thống lượng sựnằsổng m cuốitrên bébéThe sun is the source of energy for life ôn the 2 2 2 2 Phẩn trả lời - Chương muôi 500 mật Trái Đất lượng cho hệ sinhEarth's surtace whereas the energy for deep sea thái biển sâu bắt nguồn từ thân Trái Đất ecosystems comes tròm the earth itselí (sutíide (suntua, metan) Động vặt nhai lại gióng methane) The ruminant resembles the tube giunốngở nhiêu điểm, ví dụ hai đêu cán quần vvorms in many ways, as both are determined ôn thể vi khuẩn để hỗ trợ chúng Một thực vật làtheir bacterial population to sustain thèm A plant bèo hoa dâu Azolla nhận lượng tử cácsuch as the water fern Azolla ũbtains energy tron vi khuẩn lam nội cộng sinh điêu giống nhưendosymbiotic cyanobacteria and this resembles trai sò trắng nhận lượng từ thể nội the white clams thát obtain their energy tròm cộng sinh endosynibionts 33 Kể cách "dinh dưỡng" loài giun ống 33 Outline the leeding" of a tube worm What are Những đặc điểm gặpở giunống? some of the unique íeatures of a tube womn? Giunống hệ tiêu hóa tương tự The tube vrorms have no digestive system động vặt khác Thay vào thể dinh dưỡng equivalent to other animals In place of this is a khoang thể chúng dó mô trophosome in ttieir body cavity which is a tissue chứa tế bào nhân sơ hình cấu phân bố rải rác consisting of coccoid prokaryotic cells với mạch máu động vật C0, vầ interspersed with the animal's blood vessels CO;, suntua mạch máu mang tới thể dinh and sulfide are carried by blood vessels to the dưỡng vi khuẩn tổng hợp chất hữu co trophosome where the bacteria synthesize nhở chu trình Calvin cách sủe dụng oxi organics vía the C alvin cycle using sultide hóa suntua để sinh lượng Thể dinh oxidation to generate energy The trophosome dưỡng tạo nén khối lượng giun makes úp about half of the worm's mass 34 Vé mặt vi sinh vật học vùng rễ gi môi trường 34 Microbiologically, what is a rhizosphere and how nảy khác với môi trường đất xung quanh chỗ does this environment ditíer tròm surrounding soil? Những lợi ích mà thực vật vi sinh vật nhận Wtừ hat are beneíits thát the plant and microorganism mối quan hệ cộng sinh theo kiểu gi? receive in symbiotic assocations of this type? Vùng rê lớp đất mỏng cỏn bám vào rê thựcThe rhizosphere is the thin layer of soil thát vặt sau loại thực vật khỏi môi trường lắcremains ôn a plant root after removing the plant bỏ hết phần đất bám lỏng lẻo Số lượng vi sinh vậttròm the environment and shaking oft all loose có mặt vùng rễ nói chung cao nhiêu sosoil The number of microorganisms present in với môi trường đất xung quanh Các chất tiết the rhizosphere is generally much higher than in rễ cung cấp chất dinh dưỡng cho sinh vật surrounding soil The root exudate provides vùng rễ vầ tới 40% sản phẩm quang hợp cónutrient for the itiizosphere organisms and úp to thể giải phóng rễ Thực vạt co thể 40 percent of photosynthate may be released in cung cấp vitamin nhóm B amino axit the roots The plant may also supply B-vitamins cho vi khuẩn vùng rẽ Các vi khuẩn phản nitrat and amino acids to the rhizosphere bacteria hóa cung cấp nitrat cho sinh trưỏng thực vật Denitritying bacteria supply nitrate for plant số vi khuẩn vùng rễ cố định nitơ khí quyểngrovvth and some rhizosphere bacteria fix cho thực vật atmospheric nitrogen for the plant 35 Nấm rễ ngoại, nấm rễ nội nấm rê nội ngoại35 How ectomycorrhizae, ectoendomycorrhizae khác chỗ nào? Hãy nghĩ vé số phương and endomycorrtiizae differ? Think of some of the thức mà mối quan hệ nảy có lợi thựcwvật ays thát ttiese relationships benetit a plant? What Loại thực vật tham gia vào mói quan hệ?type of plant is involved in each of these? Nấm rễ ngoại loại nấm sinh trưởng Ectomycorrhizae are fungi thát grow as an dạng bao nằm bên bao bọc lấy chóp rễexternal sheath around the root tip They are nói chung chúng có mặtở nhọn generally present ôn conifers and oaks loại sồi Nấm rễ nội ngoại xâm nhập tế bào vỏEctoendomycorrhizac invade cortical cells WỮ Ĩ1 với mốimột Các q dạng uansốnhệ ấsợi mnấnấm m nội -ngoại đâm thựcra tạo vậtngoài nén gặp từ rẽ.cấuĐây loại trúclàlan nội mộtThis someistungal a fungal-plant hyphae extending assodation outpresent from theinroot 2 Giáo trinh vi sinh vải học - Lý thuyết hài lập giải sin SOI bào với rẽ loại thực vật lúa orchids The endomycoorhizal tom intracellular mạch, ngô, loại cỏ Mối quan hệ tạo rastructures with the roots of plants such as wheat, sống lâu cho loại ré làm tăng com, and grasses These relationships provide hấp thụ chất dinh dưỡng, hấp thụ chọn longevity to feeder roots, improve nutrient lọc lon absorption, and selective absorption of ions 36 Prankia lã gi? Nó gặp đâu? thực 36.hiện What is Frankia? Where is Ít found? What does Ít trinh nào? do? Frankia loại xạ khuẩn dạng sợi tạo thànhPrankia is a íilamentous actinomycete thát forms tương tác với thực vật di tiên phong an association with pioneering plants Frankia will Frankia định khu rễ loại không colonize the roots of phylogenetically unrelated có quan hệ chủng loại alder bayberry plants includíng alder and bayberry 37 Kể bước tham gia vào thiết lập nốt sán 37.ởOutline the steps involved in the establishment of rè họ đậu Chức leghemoglobin root nodules ôn a leguminous plant What is the gì? íunction oi leghemoglobin? Rhizobium sp cộng sinh chuyển động tới bám The symbiotic Rhizobium sp moves to and vào protein đặc thù nằm trẽn họ đậu có attaches to a specific protein ôn the legume tên lectin Sau bám lông rẽ quăn trở lại vàtermed a lectin Following attachment the root vi khuẩn xâm nhập vào rê qua trinh lõm hair curls back and the bacterium enters the root vào Sợi lây nhiễm tạo thành vi khuẩn vía an invagination process An iníection thread is chuyển qua cấc tế bào vùng vỏ rẽ Vi khuẩn tormed as the bâcterium moves through cells in tiếp tục đạt tới tế bào tứ bội the root cortex The bađerium continues until Ít rẽ Tế bào tứ bội tế bào lưỡng bội nằmreaches a tetraploid root cell The tetraploid cell cạnh phân chia nhiêu lấn tạo thành and adjacent diploid cells divide repeatedly nốt sẩn Quần thể vi khuẩn bị biến dạng thành íorming a nodule The bacterial population is giả khuẩn thể phân nhánh hình chùy hình transíormed to branched, club-shaped or cầu Phần protein leghemoglobin tổng spherical bacteroids The protein portion of hợp nhờ gen mã hóa ADN thực vậtleghemoglobin is synthesized by genes encoded nhân hem chứa sắt mã hóa ADN viin the plant DNA and the iron containing heme is khuẩn Leghemoglobin liên kết với oxi có W hy does the addiíon water thát contains coded in bacterial DNAof Leghemoglobin bindsa nót sán tri nồng độ oxi đủ cho hô hấpreadily củaoxygen metabolized, non-toxic suchoxas in the nodule andcompound, maintains an ygen giả khuẩn thể đủ thấp để enzim starch, rivers or for lakes have arespiration negative bút effect leveltosufficient bacteroid lowôn nitrogenaza vốn mẫn cảm với oxi không bị ức chế water enoquality? ugh thát the oxygen sensitive nitrogenase is 10.3.8 Câu hỏi suy luận (Critical Thinking) Snót uchinhibited compounds stimulate the growth of microbes Tại việc đưa nước chứa hợp chất thátkhông exist in the stream độc dễ phân giải tinh bột vào sông hổ lại The growth of these microbes in the water causes gây hậu âm tinh lên chất lượng nước ? turbidity - the water is nót as clear is was Các hợp chất kích thích sinh trưởng The fìrst microbes thát begin growth are aerobes vi sinh vật tồn sông ngòi thát consume the in the water Sự sinh trưởng vi sinh vật nước The reduction in the concentration is gây nên đục - nước không deleterious to many fomns of aquatic life - fish and bình thường so forth die Các vi sinh vật bắt đầu sinh trưởng bọn As the concentration in the water drops, hiếu khí tiêu thụ nước Sự giảm nồng độ có hại nhiêu dạng sinh vật thủy sinh - cá v.v chết Khi nồng độ nước giảm , vi sinh vật kị bắt đáu sinh trưởng 2 2 2 Phẩn trà lời - Chuông mo* 502 Các vi sinh vật kị tạo nén nhiêu hợp chất khửanaerobes begin to grow axit hữu HS The anaerobes tonri many reduced compounds Các hợp chất tạo vị mùi thổi rữa trongsuch as organic acids and HS nước These compounds create a foul taste and smell in Trong háu hết nơi sống, sản sinh metan the vvater trinh cộng dưỡng Hãy giải thích metan có In most habitats, the production of methane is a thề tạo từ xenluĩoza môi trườngsyntrophic process Explain how methane might be thiếu ? evolved from cellulose in an anoxic environment Các vi khuẩn phân giải xenluloza phân huy The celluloytic bacteria cleave the cellulose to xenluloza thành xenlobioza vả glucoza tự cellobiose and to free glucose Các sinh vật lên men sơ cấp lẽn men glucoza The primary termentere ferment the glucose many thành nhiêu sản phẩm gồm axetat, propionat, products, including acetate, propionate, butyrate, butyrat, sucxirat, rượu, H C0 succinate, alcohols, H and C0 Các vi khuẩn sinh metan sử dụng H axetat Methanogens use H and the acetate to produce dể tạo metan methane Các vi sinh vật lẽn men thứ cấp sử dụng cấc The seconđary íermenters use the fatty aòds axit béo (từ lên men sơ cấp) để tạo CO; H (from primary fermenters) to produce C0 and H Các vi khuẩn sinh metan sử dụng C0 H The niethanógens use the C0 and Htõ produce để tạo metan methane Tại trinh phản nitrat hóa lâm người Why is the process of denitrification of m nông dân lo lắng phận khác chu concern to íarmers than are other parts of the nitrogen trinh nitơ nitrat hóa khử nitrat dồng hóa ?cycle, such as nitrifìcation and- assimilatory nitrate Nitrit có tuổi thọ ngắn đất, chắn reduction? không tích luỹở nồng độ cao Nitrite is very short lived in the soil, and probably Sự chuyển hóa lẫn nitrat, nitrit doesrTt accumulate to high concentrations ammoniac thực bồi hàng loạt vi sinh Interconversion of nitrate, nitrite and ammonia are vật hầu hết thực vật sử dụng ammoniac làm done by a variety of microbes, and most plants nguồn nitơcùa chúng! use ammonia as their nitrogen source Nitrat, nitrit ammoniac, tất đêu cồn lại Nitrate, nitrite and ammonia all remain in the soil, đất, chúng chất bay they are non-volatile Sự phản nitrat hoa dẫn đến tạo thành NO, Denitritication N0 leads to the production of NO tất đêu có tính bay cao and N, all of vvhich are highly volatile Ví nông dân cẩn bổ sung nitơ cho sinh Because tarmers need to add nitrogen for crop trưởng trồng tạo sản grovvth, the production of volatile nitrogen phẩm nitơ bay dan đến tổn thất vé nitơ choproducts results in the loss of nitrogen to the field ruộng Fotlowing eutrophication of a lake, microbes Sau tượng phi dưỡng hồ, vi sinh reproduce proliíically and then die and sink to the vật sinh sản mạnh sau chết rói chim xuống bottom đáy to "feed" anaerobes in the sediments để nuôi dưỡng vi sinh vật kị khí phán lắng Even though the surtace water may then look clear, đọng Mặc dù nước bé mặt trông songwhtại y is Ít stiil unsaíe to drink? không an toàn nêu dùng dể uống ? Although physical and chemical pollution are Mặc dù ô nhiễm vật lý hóa học có tắm quanimportant, of greater concern is biological trọng song nhiễm bẩn sinh học nước contamination of water with human pathogens, tác nhân gây bệnh người với dấu hiệu which may be present without visible sign They không nhìn thấy lại đáng quan tâm nevertheless can cause signidcant human disChúng gây nên bệnh quan trọng eases thát can be prevented only through vigilant người nước có thểtrước phòng gừathụ việc xử lý treatment of water beíore consumption can thận ntiêu 2 2 2 2 2 2 2 2 Giảo trình vi sinh vại học - Lý thuyết li nai tập giải sin 503 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH ì Atlas, RonaldM, 1997 Principles of Microbiology, Second Edition, WCB Me Graw-Hill Bauman , Robert w, 2004 Microbiology, Pearson Benjamin Cummings Georg Fuchs and Hans G Schlegel, 2006 Allgemeine Mikrobiologie, 8.Auflage, Thieme Lìm, Daniel, 1998 Microbiology, Second Edition, WCB c Brovvn Madigan, Mìchael T, Martinko John M and Parker Jack 2002 Brock Biology of Microorganism, Ninth Edition, Prentice Hau Mims c, J Playíair, I Roitt, D VVakelin & R VVilliams, 1998 Medical Microbiology, Second Edition, Mosby] Perry, staley, 1997 Microbiology, VVilliam H Colema Prescott, Lansing M, Harley, John p, Khin, Donald A, 2005 Microbiology, Sixth Edition, Me Graw-Hill Talaro, Kathleen Park, Talaro Arthur, 1999 Founđation in Microbiology, WCB Me Graw-HÌII 10 Tortora Gerarơ J, Funke Berdell R, Case Christine L, 2002 Microbiology, Benjamin Cummings 11 http://cwx.prenhall.cm/bookbind/pubbooks/brock2 12 www.microbiologyplace.com G I Á O TRÌNH V I S I N H V Ậ T H Ọ C LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP GIẢI SAN (Microbiology - Core concepts and solved problems) Phần (Part T w o ) Song ngữ Việt'Anh Tắc giả: Chịu trách nhiệm xuất : Biên tập sửa bài: Trình bày bìa: PGS.TS KIỂU HỮU ẢNH PGS.TS TÔ ĐĂNG HAI ThS NGUYỄN HUY TIÊN NGỌC LINH HƯƠNG LAN NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT 70 Trần Hưng Đạo - Hà Nôi In 1000 cuốn, khổ 19 X 27 em, Xưởng in NXB Văn hóa Dân tộc Quyết định xuất số: 136-2(W6/CXiyi35-2-0é/KHKT-5-10-2006 In xong nộp lưu chiểu Quý ì năm 2007 [...]... Barophiles Vi sinh vt a kim Alkalinophiles Vi sinh vt a C0 Capnophiles Vi sinh vt a mn Halophiles 6 Mt vi sinh vt s dng cỏc ngun cacbon vụ c6.vA microbe thỏt uses inorganic sources of carbon and nng lng mt tri l mt solar energy is a Vi sinh vt quang t dng Photoutotroph Vi sinh vt húa t dng Chemoautotroph Vi sinh vt quang d dng Photoheterotroph Vi sinh vt húa di dng Chemoheterotroph 7 Cỏc vi khun Gram... kinds of Sụcụla 72 Cỏc cht khỏng sinh mi c phỏt hin c th vộ hot tớnh c ch i vi cỏc loi vi sinh vt khỏc nhau vi rng S cú mt c hi tt hn tỡm ra s c ch Cỏc cht khỏng sinh cú ớch ớt khi c ch mi loi Giỏo trinh vi sinh vi hc - Lý thuyt v bai lp gii sn 28 3 vi sinh vt microbes Chỳng phi khụng c ch khu h vi sinh vt binh They should nút inhibit the normal flora thng Some may counter the effects of the antibiotic... chlorine to be potable binh do d cú th ung c 0 .2 - 0.6 (.ig/m/ 0 ,2 - 0,6 ng/m/ 2 - 6 g// 2 - 6 g// Ogll 0g// 0 .2 - 0.6 mg/m/ 0, 2 0,6 mg/m/ 66 V hich statement about industrial microbiology is 66 sinhNKhng hc ú bacụng onh gm nghip no cỏcsau k ? ngh õy khụng phn t ỳng gnkhidóynúinht vộ NểviT ớtVincludes true? the latest molecular techniques 28 2 Chng chớn VI sinh Ht hc thc phm cụng nghip Nú Cú t thi c... dng sn phm ph cựa quang hp 34 S Nitrat chuyn hú lhúa nit NH hu thnhcNH thnh NH 2 2 3 2 3 2 4 Giỏo trinh vớ sinh vt hc Lý thuyt t bi tp gii sn 27 7 S chuyn húa NH thnh N0 ConvertsNHtoN0 S chuyn húa N0 thnh N Converts N0to N 35 Trong cỏc mụi trng nc sõu hõu ht s sng 35 In deep aquatic environments, most microbial life vi sinh vt c tim thy is found in the Vựng ven bin Littoral zone Vựng nc ngt Limnetic... Kin gram negative contaminants Git cht cỏc vi khun Gram õm lõy nhim K in gram positive contaminants Git cht cỏc vi khun Gram dng lõy nhim Gio trinh vớ sinh vi hc Lý thuyt l bi tp gii sin 28 5 88 Vitamin thu c t s tng hp vi sinh vt 88 A vitamin thỏt is obtained from microbial Biotin synthesis Axit pantotenic Biotin Ribotlavin Pantothenic aci Niaxin Riboớlavin Niacin 89 Lốn men malo-lactic tham gia... v ng vt c gi l: intestinal tracts of humans and anỡmals are called Cỏc tỏc nhón gõy bnh Pathogens Cỏc colitorm Coliớorms Cỏc vi khun a C0 Capnophiles 2 2 72 Chng chớn VI sinh vt hc thc phm cng wW> Cỏc Pseudomonas Pseudomonads 8 Vi sinh vt nao sau dóy la vi sinh vt nhim bnh8 Which of the following is a dangerous contaminant oi nguy him ca tht ó c ch bin? processed meats? staphylococcus aureus staphylococcus... x lý hoc nc thi tng s kt bụng sewage treatment to promote Aocculation? Sludge Bựn BOD Phốn chua P 1 52 HA.Trong x lý húa hc nc ung v nc thi, vi 29 4 Chuụng chớn Vi sinh vi hc thc phm cng tgấ sinh vt no sau õy ớt cú kh nng b bt hot hoc Bod git cht nht? Mỳm To PHA Nụi bo t ca vi khun 1 52 During chemical treatment of drinking water and Bo t ca nm wastewater, which of the following microbes is least Virut... cp v tam 9 Giỏp trinh vi sinh vt hc - Lý thuyt v bi lp gii sin 27 5 Cú th c iờu tr bờn ngoi bnh vin 20 Which of the following category A bioterror threats 20 Tỏc nhõn no thuc nhúm A sau õy ca bnis the most worrisome? khng bú sinh hc l ỏng de da nht? Plague Dch hch Tularemia Bnh tularemia (bnh th) Smallpox u mựa Botulism Ng c tht 21 Food fermentations do all of the following e 21 S ln men thc phm thc... cỏc vi sinh vt gõy bnh cú th cú mt trong mt pathogenic microbes thỏt may be present in a mi trng? medium? Kh trựng Pasteur Pasteurization Lc Rltration Hp ỏp lc cao Autoclaving úng khú Lyophilization 5 Nhúm vi sinh vt no sau y thớch nghi vi s sinh 5 VVhich of the following groups of microbes is adapted trng cỏc mụi trng cú ỏp sut thm thu cao? to growth in high osmotic pressure environments? Vi sinh. .. BOD BOD Phốn Mỳm PHA PHA 28 Trong x lý hũa hc nc ung v nc thi28 .vi During chemical treatment of drinking water and sinh vt no sau õy ớt cú kh nng b lm bt wastewater, hot which of the following microbes IS least hoc git cht? likely to be mactivated or killed? To Aègae Nụi bo t vi khun Bacterial endospores Bo t nm Fungal spores Virut Viruses 29 Trong bc no sau dóy hu ht hm lng 29 huIn which step is most