Các nhóm cơ bản: Vi khuẩn bacteria; Virut virus; Cyanobacteria; Nấm men Yeasts; Nấm mốc Molds; Tảo Algae; Ricketxia Rickettsia; Mycoplasma… Vi sinh vật học là môn học nghiên cứu về ho
Trang 1HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP ViỆT NAM
KHOA CHĂN NUÔI VÀ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
Vi sinh vật đại cương
Giáo viên: TS Nguyễn Thị Tuyết Lê
Bộ môn: Dinh dưỡng & Thức ăn
Tel 0912 563 942 Email: tuyetle.hua@gmail.com
2
Tài liệu tham khảo
Giáo trình chính:
- Bài giảng VSV đại cương
- Vi sinh vật học Nguyễn Khắc Tuấn, NXBNN 1996
Giáo trình tham khảo:
- Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến,
Phạm Văn Ty, NXB Giáo dục (1997)
Website:
https://sites.google.com/site/tuyetlenguyenthi/
3
Giáo trình
4
5
Nội dung môn học:
Chương I MỞ ĐẦU
Chương II Đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh sản
của VSV
Chương III Sinh lý học vi sinh vật
Chương IV Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh
đến vsv
Chương V Di truyền vi sinh vật
Chương VI Sự phân bố vi sinh vật trong tự nhiên
6
1.1 Khái niệm
Vi sinh vật là thuật ngữ miêu tả một nhóm sinh vật có kích thước nhỏ bé, chỉ quan sát được khi sử dụng kính hiển vi.
Các nhóm cơ bản: Vi khuẩn (bacteria); Virut (virus);
(Cyanobacteria); Nấm men (Yeasts); Nấm mốc (Molds);
Tảo (Algae); Ricketxia (Rickettsia); Mycoplasma…
Vi sinh vật học là môn học nghiên cứu về hoạt
động sống của các vi sinh vật.
Chương I MỞ ĐẦU
Trang 21.2 Phân ngành vi sinh vật học
• Vi sinh đại cương: Nghiên cứu những quy luật
chung nhất của thế giới vsv: hình thái, cấu tạo, hoạt
động sinh lý, hoá học, di truyền, phân loại và đặc
biệt là mối quan hệ qua lại giữa chúng với môi
trường tự nhiên và đời sống con người
• Các môn chuyên ngành: VSV học (nhân) y, VSV
học thú y, VSV học thuỷ hải sản, VSV học công
nghiệp, VSV học nông nghiệp, VSV chăn nuôi…
VSV học ngoài trái đất (Astro-(exo)-microbiology):
nghiên cứu sự tồn tại của các vsv ngoài trái đất
8
1.2 Phân ngành vi sinh vật học (tiếp)
Dựa vào đối tượng nghiên cứu:
- Vi khuẩn học (Bacterialogy)
- Nấm học (Mucology)
- Tảo học (Algology)
- Virus học (Virology) -…
9
1.3 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.3.1 Giai đoạn trước khi phát hiện ra vi sinh vật:
- Tín ngưỡng ngự trị: giải thích dịch bệnh chết chóc là
sự trừng phạt của Chúa trời
- Thuyết Tự sinh (Spontaneous Generation ) : sự sống có
thể bắt nguồn từ những vật thể không sống Tồn tại
đến giữa 1880s
- Nghề nấu rượu xuất hiện cách đây 4000 năm
- 2500 năm trước người Ai cập đã sản xuất bánh mì và
bia bằng phương pháp lên men
- Sách cổ Trung Quốc mô tả phương pháp trồng xen,
11
4.2 Giai đoạn phát hiện vi sinh vật
Giai đoạn này gắn liền với việc phát
minh ra kính hiển vi
- Robert Hooke (1635-1703): quan sát tế bào,
xb sách “Hình ảnh vi thể” micrographia
vsv (protozoa, tảo, một số vk) => nhà vsv học
- Carolus Linnaeus (1735): phân loại vsv và
12 KHV của Hooke năm 1670
Trang 3Robert Hooke (1635-1703) và cấu tạo tế
bào theo quan sát của ông
14
Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)
15
Kính hiển vi của Leeuwenhoek và những phát hiện
về vsv
16 Bảo tàng Leeuwenhoek tại Hà Lan
17
Từ 1767 đến 1838 có khoảng 600 loại được
phát hiện, song cũng chỉ là sự miêu tả đơn
thuần về mặt hình thái, cho nên người ta gọi
giai đoạn này là giai đoạn hình thái học .
Các thí nghiệm về vsv học đều tiến triển
18
Các nghiên cứu chống lại thuyết tự sinh:
- 1668 Francesco Redi: thí nghiệm sự phát sinh giòi ở thịt
để ôi theo thuyết tự sinh Thí nghiệm đã chứng minh miếng thịt ôi không tự sinh ra giòi
Trang 41861: Thí nghiệm bình cổ cong của Louis Pasteur
VSV có mặt trong không khí và là nguyên nhân gây ô nhiễm nước thịt.
VSV cũng giống như các SV khác: cũng có sự sinh trưởng phát triển và
sự di truyền bảo toàn nòi giống
Không có sự tự sinh ngay cả đối với VSV đánh đổ thuyết tự sinh ngự
1.3.2 Giai đoạn hình thành môn học (Kỷ nguyên vàng của vsv học 1857-1914)
Là giai đoạn bùng nổ các nghiên cứu về vsv.
Kéo dài trong 60 năm (1857-1914) kỷ nguyên vàng của vsv học.
Nhiều lĩnh vực nghiên cứu về vsv học đã được thành lập là cơ sở cho ngành vsv học hiện đại
Chiến tranh thế giới I năm 1914 đã kết thúc kỷ nguyên vàng của vsv học Kỷ nguyên của hóa học trị liệu và di truyền vi sinh vật bắt đầu
a Một số cống hiến của Louis Pasteur
• 1857: Xác định được bản chất của các quá trình lên men
là nhờ vi sinh vật (lên men rượu do nấm men, lên men lactic do vk lactic thực hiện)
• 1857-1859: Trong không khí có nhiều vsv sống gây ô
nhiễm các dung dịch như rượu, sữa, dấm…
• 1861: Đánh đổ thuyết tự sinh; Hiệu ứng Pasteur (Pasteur
effect)
• 1862: Đề ra Học thuyết mầm bệnh
• 1865: Nguyên nhân gây bệnh cho tằm và biện pháp cách
ly tránh lây lan bệnh ở tằm và động vật.
• 1866: nguyên nhân làm chua rượu vang phương pháp
khử trùng nhờ nhiệt độ (Pasteurization)
23
• 1873: Vi trùng gây bệnh nhiệt thán và đề ra biện pháp
khử trùng.
• 1880: Vacxin chống bệnh dịch tả gà.
• 1881: Vacxin phòng bệnh nhiệt thán
• 1883-1885: Nguyên nhân gây bệnh dại và vacxin
phòng dại.
Đề ra học thuyết mầm bệnh (Germ theory of
disease): Các bệnh truyền nhiễm được gây ra bởi vsv
Mỗi vsv riêng biệt sẽ gây ra 1 bệnh truyền nhiễm
riêng
Cùng với Robert Koch và Ferdinand Cohn, được
coi là ông tổ của ngành vsv học
24
Louis Pasteur (1822-1895)
Trang 5b Một số cống hiến của Robert Koch (1843-1910)
1876 - Chứng minh nhiệt thán do vk Bacillus anthracis gây
ra
1877- Sáng tạo ra phương pháp nhuộm màu và chụp ảnh tiêu
bản
1881- Phát minh ra môi trường đặc có chứa thạch, lòng trắng
trứng hoặc gelatin dùng nuôi cấy vi khuẩn
1882- Phân lập được vk gây ra bệnh lao là Mycobacterium
tuberculosis
1883- Phân lập vi khuẩn gây dịch tả Vibrio cholera; Sử dụng
agar cho môi trường nuôi cấy rắn
1884- Đề ra định đề Koch
Định đề Koch: là một chuỗi các thí nghiệm xác minh lại Học
thuyết mầm bệnh của Pasteur Các bước tiến hành này đã trở
thành tiêu chuẩn để xác định mầm bệnh
1905 Nobel Prize về lĩnh vực Sinh lý và Y học cho những
Robert Koch
Khuẩn lạc của vi khuẩn lao
27
Định đề Koch (Koch's Postulates)
1 Mầm bệnh phải luôn được tìm
thấy ở động vật bệnh nhưng
không ở ĐV khỏe
2 Mầm bệnh phân lập ở ĐV
bệnh phải nuôi cấy được trên
môi trường nhân tạo
3 VSV phân lập được phải là
nguyên nhân gây bệnh ban
đầu khi gây nhiễm cho động
vật thí nghiệm
4 Mầm bệnh phải được phân lập
lại từ động vật thí nghiệm
1.3.4 Giai đoạn phát triển của VSV học hiện đại
Sự phát triển của vsv học ở thế kỷ 20 đã đạt được những thành tựu to lớn ở các lĩnh vực: di truyền vsv, sinh học phân tử, liệu pháp kháng sinh, sự phát triển các môi trường phân lập, chọn lọc vsv; virus học…
Phân loại vsv đã có bước tiến lớn: mô tả hình thái đơn thuần dựa vào các đặc điểm trao đổi chất Phân loại lại một số loài dựa vào trình tự gen của chúng.
Sự phát hiện ra kháng sinh và các liệu pháp kháng sinh.
Xác định vai trò và bản chất DNAnghiên cứu sự đột biến và kháng kháng sinh ở vk.
Những thành tựu về virus học: sử dụng trứng gà để nuôi
cấy virus, kỹ thuật nuôi cấy mô, chế tạo kính hiển vi điện
tử, các kỹ thuật chẩn đoán virus, sản xuất vaccine…
29
Năm 1928, Alexander Fleming (1881 - 1955) phát hiện ra chất kháng
sinh penicillin từ nấm Penicillium notatum
Năm 1942: Florey và Chain: sản xuất Penicillin G ở quy mô công
nghiệp
Fleming,H W Florey và E B.Chain đạt giải Nobel năm 1945 cho
việc phát hiện và phương pháp sản xuất penicillin
30
Vi sinh vật học trong thế kỷ 21
Thách thức mới: bùng nổ nhiều bệnh truyền nhiễm đe dọa sức khỏe cộng đồng:
• 2001- khủng bố Anthrax ở USA ; 2003-SARS epidemic;
• 2004- 2014 Salmonellosis ở Mỹ (756 ca nhiễm Salmonella từ cà
chua); Cúm gia cầm H5N1 ở Trung quốc, Indonesia…; Cúm lợn H1N1 ở Mexico, Đức, Úc, Mỹ, Ai cập…; Dịch tả ở châu phi
(Cameroon, Haiti…); E coli type O104:H4 outbreak ở Đức, Pháp và
Tây ban nha ; Ebola outbreak ở Ugandans, Guinea, Liberia…
• 3/5/2013: Trung Quốc đã xác nhận >300 ca nhiễm cúm, 37 ca chết do chủng virus mới gây ra H7N9
• 5/2/2014: chủng virus cúm mới H10N8 ở 2 bệnh nhân Trung quốc
Sự phát triển của các công nghệ mới: Công nghệ thông tin (tin y, tin sinh…), kỹ thuật hình ảnh mới (novel imaging techniques), hệ gen học (genomics), proteomics, nanotechnology, rapid DNA sequencing… giúp cho các nhà khoa học tiếp cận những lĩnh vực chưa hề được khám phá
Trang 61.4 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VSV
1 Kích thước nhỏ bé : micromet (1μ= 1/103mm hay
1/106m) hay nanomet đối với virus (1nm=1/106mm
hay 1/109m).
2 Sinh trưởng, phát triển vô cùng nhanh chóng: 1 TB
nấm men sau 24 giờ lên men khoảng 109tế bào
3 Hấp thu và chuyển hóa nhanh : tốc độ tổng hợp
protein của nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu
tương và gấp 100 000 lần so với trâu bò.
4 Khả năng thích nghi và biến dị cao
5 Chủng loại đa dạng, phân bố rộng rãi trong tự
nhiên
6 Là sinh vật đầu tiên xuất hiện trên trái đất
32 Vết tích vi khuẩn lam cách đây 3,5 tỷ năm
33
1.5 VỊ TRÍ CỦA VSV TRONG TỰ NHIÊN
Carolus Linnaeus (1707 -1778
34
Tất cả các SV sống được xếp vào 1 trong 3 nhóm hay còn gọi là lĩnh giới (Domain) sau:
Vi khuẩn (Bacteria)
Cổ khuẩn (Archaea)
Nhân thật =
Prokaryote (Nhân sơ)
Eukaryote
Domain (Lĩnh giới) Kingdom (Giới)
Bacteria Eubacteria
Division (Phylum-Ngành) Proteobacteria Class (Lớp) Grammaproteobacteria Order (Bộ) Enterobacteriales Farmily (Họ) Enterobacteriaceae Genus (Giống) Escherichia Species (Loài) E coli
35
1.6 VAI TRÒ CỦA VSV TRONG TỰ NHIÊN VÀ ĐỜI SỐNG
1.6.1 Vai trò có lợi
Có vai trò rất quan trọng đối với sự tuần hoàn vật chất trong tự
nhiên ứng dụng trong trồng trọt, xử lý ô nhiễm môi
trường….
Trong công tác bảo quản, chế biến thức ăn/thực phẩm: muối
dưa, ủ chua…
Công nghệ vi sinh có vai trò chủ đạo trong sản xuất sinh khối,
các chế phẩm lên men và các sản phẩm hữu cơ khác.
VSV có vai trò quan trong trong sx năng lương: sinh khối hóa
thạch (dầu mỏ, khí đốt, than đá), NL sạch (dầu chiết xuất từ tảo,
lên men tinh bột cồn sinh học…)
Ứng dụng của công nghệ di truyền ở VSV trong chẩn đoán
bệnh, chọn giống… (chuyển gen, AND tái tổ hợp…)
1.6.2 Vai trò có hại
Vi sinh vật có hại thường gây bệnh cho người, cho gia súc, gia
cầm, tôm cá và cây trồng
Ôn tập chương I
• Thí nghiệm bình cổ cong của L Pasteur
• Những đóng góp nổi bật của L Pasteur và Robert Koch
• Đặc điểm chung của vi sinh vật
• Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và đời sống