Giáo trình vi sinh vật 1.2

vi sinh vật (microorganisms) là những sinh vật nhỏ bé đến mức chỉ có thể thấy được chúng dưới kính hiển vi quang học hay kính hiển vi điện tử.

Bài Cấu trúc tế bào vi khuẩn Thành tế bào : Thành tế bào (cell wall) giúp trì hình thấi tế bào, hỗ trợ chuyển động tiên mao (flagellum) , giúp tế bào đề kháng với áp suất thẩm thấu, hỗ trợ trình phân cắt tế bào , cản trở xâm nhập số chất có phân tử lớn, liên quan đến tính kháng nguyên , tính gây bệnh, tính mẫn cảm với Thực khuẩn thể (bacteriophage) Năm 1884 H.Christian Gram nghĩ phương pháp nhuộm phân biệt để phân chia vi khuẩn thành nhóm khác : vi khuẩn Gram dương (G+) vi khuẩn Gram âm (G-) Phương pháp nhuộm Gram sau sử dụng rộng rãi định loại vi sinh vật Thành phần hoá học nhóm khác chủ yếu sau : Gram dương Thành phần Peptidoglycan Gram âm Tỷ lệ % khối lượng khô thành tế bào 30-95 5-20 Acid teicoic (Teichoic acid) Cao Lipid Hầu khơng có 20 Protein Khơng có có Cao Màng sinh chất (plasma membrane); Màng (outer membrane); Chu chất (Periplasmic space) Peptidoglycan loại polyme xốp, bền vững, cấu tạo thành phần: -N-Acetylglucosamin ( N-Acetylglucosamine, NAG) -Acid N-Acetylmuramic (N-Acetylmuramic acid, NAM) -Tetrapeptid chứa D- L- acid amin Thành tế bào vi khuẩn Gram dương Thành tế bào vi khuẩn Gram âm 2- Màng sinh chất: Màng sinh chất hay Màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane, CM) vi khuẩn tương tự sinh vật khác Chúng cấu tạo lớp phospholipid (PL), chiếm 30-40% khối lượng màng, protein (nằm trong, hay xen màng), chiếm 60-70% khối lượng màng Đầu phosphat PL tích điện, phân cực, ưa nước ; hydrocarbon khơng tích điện, khơng phân cực, kỵ nước CM có chức chủ yếu sau đây: - Khống chế qua lại chất dinh dưỡng, sản phẩm trao đổi chất - Duy trì áp suất thẩm thấu bình thường tế bào - Là nơi sinh tổng hợp thành phần thành tế bào polyme bao nhày (capsule) - Là nơi tiến hành q trình phosphoryl oxy hố q trình phosphoryl quang hợp (ở vi khuẩn quang tự dưỡng) - Là nơi tổng hợp nhiều enzym, protein chuỗi hô hấp - Cung cấp lượng cho hoạt động tiên mao Sinh viên điền thích theo hướng dẫn giáo viên Cấu trúc đầu đuôi phospholipid Tế bào chất : Tế bào chất (TBC-Cytoplasm) phần vật chất dạng keo nằm bên màng sinh chất, chứa tới 80% nước Trong tế bào chất có protein, acid nucleic, hydrat carbon, lipid, ion vơ nhiều nhiều chất khác có khối lượng phân tử thấp Bào quan đáng lưu ý TBC ribosom (ribosome) Ribosom nằm tự tế bào chất chiếm tới 70% trọng lượng khô TBC Ribosom gồm tiểu phần (50S 30S), hai tiểu phần kết hợp với tạo thành ribosom 70S S đơn vị Svedberg- đại lượng đo tốc độ lắng ly tâm cao tốc Cấu trúc ribosom vi khuẩn so với ribosom 80S sinh vật nhân thật (nấm, thực vật, động vật) trình bày bảng sau (Giáo viên giảng để sinh viên thích vào hình tiếng Việt) Ribosom vi khuẩn So sánh Ribosom Vi khuẩn Sinh vật nhân thật (Eukaryotic ribosome) Trong tế bào chất vi khuẩn cịn gặp chất dự trữ hạt glycogen, hạt PHB (Poly-ß-hydroxybutyrat), Cyanophycin, Phycocyanin, hạt dị nhiễm sắc (metachromatic body), giọt lưu huỳnh Ở lồi vi khuẩn diệt trùng Bacillus thuringiensis Bacillus sphaericus gặp tinh thể độc (parasoral body) hình trám, có chất protein chứa độc tố giết hại 100 lồi sâu hại (tinh thể độc giải phóng độc tố mơi trường kiềm vi khuẩn hồn tồn vơ hại với người, gia súc, gia cầm, thuỷ hải sản- có hại tằm) Bacillus sphaericus diệt cung quăng lồi muỗi Bào tử (spore) Tinh thể độc (Crystal) Bacillus thuringiensis (trái) Bacillus sphaericus (phải) Thể nhân: Thể nhân ( Nuclear body) vi khuẩn dạng nhân ngun thuỷ, chưa có màng nhân nên khơng có hình dạng cố định, cịn gọi vùng nhân Khi nhuộm màu tế bào thuốc nhuộm Feulgen thấy thể nhân màu tím Đó nhiễm sắc thể (NST, chromosome) dạng vòng chứa sợi ADN xoắn kép (ở Xạ khuẩn Streptomyces gặp nhiễm sắc thể dạng thẳng) NST vi khuẩn Escherichia coli dài tới 1mm (!), có khối lượng phân tử 3.109, chứa 4,6.106 cặp base nitơ Thể nhân phận chứa đựng thông tin di truyền vi khuẩn * Thể nhân tế bào vi khuẩn Escherichia coli Ngoài NST, tế bào nhiều vi khuẩn cịn gặp ADN ngồi NST Đó ADN xoắn kép có dạng vịng khép kín, có khả chép độc lập, chúng có tên Plasmid Bao nhầy: Bao nhầy hay Giáp mạc (Capsule) gặp số loài vi khuẩn với mức độ khác nhau: -Bao nhầy mỏng ( Vi giáp mạc, Microcapssule) -Bao nhầy (Giáp mạc, Capsule) -Khối nhầy ( Zooglea) Muốn quan sát bao nhầy thường lên tiêu với mực tàu, bao nhày có màu trắng lên tối Thành phần chủ yếu bao nhầy polysaccarid, ngồi có polypeptid protein Trong thành phần polysaccarid ngồi glucose cịn có glucozamin, ramnose, acid 2-keto-3-deoxygalacturonic, acid uronic, acid pyruvic, acid axetic Ý nghĩa sinh học bao nhầy là: -Bảo vệ vi khuẩn điều kiện khô hạn, bảo vệ vi khuẩn tránh bị thực bào (trường hợp Phế cầu khuẩn-Diplococcus pneumoniae) -Cung cấp chất dinh dưỡng cho vi khuẩn thiếu thức ăn -Là nơi tích luỹ số sản phẩm trao đổi chất (dextran, xantan ) -Giúp vi khuẩn bám vào giá thể ( trường hợp vi khuẩn gây sâu Streptococcus salivarrius, Streptococcus mutans ) Vi khuẩn Acetobacter xylinum có bao nhầy cấu tạo cellulose Người ta dùng vi khuẩn nuôi cấy nước dừa để chế tạo Thạch dừa (Nata de coco) dừa (Nata de coco) Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides có bao nhầy dày chứa hợp chất polyme Dextran có tác dụng thay huyết tương cấp cứu mà thiếu huyết tương Sản phẩm quan trọng có chiến tranh Vi khuẩn thường gặp nhà máy đường gây tổn thất đường bể chứa nước ép mía Nhờ enzym dextransuccrase mà đường saccarose bị chuyển thành dextran fructose Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides Một số bao nhầy vi khuẩn dùng để sản xuất Xantan (Xanthane) dùng làm chất phụ gia công nghiệp dầu mỏ Tiên mao khuẩn mao : Tiên mao (Lơng roi, flagella) khơng phải có mặt vi khuẩn, chúng định khả phương thức di động vi khuẩn Tiên mao sợi lơng dài, kính hiển vi quang học thấy rõ nhuộm theo phương pháp riêng Dưới kính hiển vi điện tử thấy rõ cấu trúc sợi tiên mao Để xác định xem vi khuẩn có tiên mao hay khơng cịn có cách thử gián tiếp nhằm biết khả di động chúng Cấy que cấy nhọn đầu vào môi trường thạch đứng chứa 0.4% thạch (agar-agar), gọi môi trường thạch mềm Nếu thấy vết cấy lan nhanh xung quanh chứng tỏ vi khuẩn có tiên mao, có khả di động Tiên mao gốc (basal body), gồm trụ nhỏ gắn với đĩa trịn (vi khuẩn G - ) có dạng vòng nhẫn (ring), ký hiệu vòng L,P,S M Vịng L nằm ngồi cùng, tương ứng với lớp liposaccarid màng ngồi ; vịng P tương ứng với lớp peptidoglycan, vịng S tương ứng với lớp khơng gian chu chất ; vòng M nằm Vi khuẩn G+ có vịng : vịng nằm tương ứng với thành tế bào vòng tương ứng với màng sinh chất Xuyên vịng trụ nhỏ (rod) có đường kính 7nm Bao bọc tiên mao phần phía ngồi bao ngắn có hình móc (hook) Sợi tiên mao (filament) dài khoảng 10-20m có đường kính khoảng 13-20nm Đường kính bao hình móc 17nm Khoảng cách vòng S vòng M 3mm, vòng P vòng L 9nm, vòng P vịng S 12nm Đường kính vịng 22nm, đường kính lỗ vịng 10nm Khoảng cách từ mặt ngồi vịng L đến mặt vòng M 27nm Sợi tiên mao cấu tạo loại protein có tên flagellin, có trọng lượng phân tử 30 000-60 000 Một số vi khuẩn có bao lơng (sheath) bao bọc suốt chiều dài sợi, trường hợp chi Bdellovibrio hay vi khuẩn tả Vibrio cholera Tiên mao khuẩn mao vi khuẩn Tiên mao VK Gram dương Tiên mao VK Gram âm Tiên mao vi khuẩn G + Tiên mao vi khuẩn G Các tiểu phần (subunit) flagellin tổng hợp từ hạt ribosom nằm gần màng sinh chấy tổng hợp nên qua lõi mà tạo dần thành sợi tiên mao Tiên mao vi khuẩn có loại khác tuỳ lồi : -Khơng có tiên mao (vơ mao, atrichia) -Có tiên mao mọc cực ( đơn mao, monotricha) -Có chùm tiên mao mọc cực ( chùm mao, lophotricha) -Có chùm tiên mao mọc cực ( song chùm mao, amphitricha) -Có nhiều tiên mao mọc khắp quanh tế bào (chu mao, peritricha) Có loại tiên mao mọc tế bào trường hợp vi khuẩn Selenomonas ruminantium Các loại tiên mao vi khuẩn Kiểu xếp tiên mao liên quan đến hình thức di động vi khuẩn Tiên mao mọc cực giúp vi khuẩn di động theo kiẻu tiến- lùi Chúng đảo ngược hướng cách đảo ngược hướng quay tiên mao Vi khuẩn chu mao di động theo hướng tiên mao chuyển động theo hướng ngược lại Khi tiên mao không tụ lại hướng vi khuẩn chuyển động theo kiểu nhào lộn Tốc độ di chuyển vi khuẩn có tiên mao thường vào khoảng 20-80µm/giây, nghĩa giây chuyển động khoảng cách lớn gấp 20-80 lần so với chiều dài thể chúng Các chi vi khuẩn thường có tiên mao Vibrio, Spirillum, Pseudomonas, Escherichia, Shigella, Salmonella, Proteus Ở chi Clostridium, Bacterium,Bacillus, có lồi có tiên mao có lồi khơng Ở cầu khuẩn có chi (Planococcus) có tiên mao Xoắn thể có dạng tiên mao đặc biệt gọi tiên mao chu chất (periplasmic flagella), hay gọi sợi trục ( axial fibrils), xuất phát từ cực tế bào quấn quang thể Chúng giúp xoắn thể chuyển động nhờ uốn vặn tế bào theo kiểu vặn nút chai Xoắn thể (Spirochete) quan sát kính hiển vi đen AF: Sợi trục PC: Ống nguyên sinh chất OS: Vỏ IP: Lỗ nối Cơ chế chuyển động uốn vặn tế bào Xoắn thể ( OS, AF, PC- xem thích hình trên) Khuẩn mao Khuẩn mao giới: Khuẩn mao (hay Tiêm mao, Nhung mao , Fimbriae) sợi lông mảnh, ngắn mọc quanh bề mặt tế bào nhiều vi khuẩn Gram âm Chúng có đường kính khoảng 7-9nm, rỗng ruột (đường kính 2-2,5nm), số lượng khoảng 250-300 sợi/ vi khuẩn Kết cấu khuẩn mao giản đơn nhiều so với tiên mao Chúng có tác dụng giúp vi khuẩn bám vào giá thể ( nhiều vi khuẩn gây bệnh dùng khuẩn mao để bám chặt vào màng nhầy đường hô hấp, đường tiêu hoá, đường tiết niệu người động vật) Khuẩn mao vi khuẩn E.coli Có loại khuẩn mao đặt biệt gọi Khuẩn mao giới (Sex pili, Sex pilus-số nhiều) gặp số vi khuẩn với số lượng có 1-10/ vi khuẩn Nó có cấu tạo giống khuẩn mao , đường kính khoảng 9-10nm dài Chúng nối liền hai vi khuẩn làm cầu nối để chuyển vật chất di truyền (ADN) từ thể cho (donor) sang thể nhận (recipient) Quá trình gọi trình giao phối (mating) hay tiếp hợp (conjugation) Một số thực khuẩn thể (bacteriophage) bám vào thụ thể (receptors) khuẩn mao giới bắt đầu chu trình phát triển chúng  ... ribosom vi khuẩn so với ribosom 80S sinh vật nhân thật (nấm, thực vật, động vật) trình bày bảng sau (Giáo vi? ?n giảng để sinh vi? ?n thích vào hình tiếng Vi? ??t) Ribosom vi khuẩn So sánh Ribosom Vi khuẩn...Thành tế bào vi khuẩn Gram dương Thành tế bào vi khuẩn Gram âm 2- Màng sinh chất: Màng sinh chất hay Màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane, CM) vi khuẩn tương tự sinh vật khác Chúng cấu... hoạt động tiên mao Sinh vi? ?n điền thích theo hướng dẫn giáo vi? ?n Cấu trúc đầu đuôi phospholipid Tế bào chất : Tế bào chất (TBC-Cytoplasm) phần vật chất dạng keo nằm bên màng sinh chất, chứa tới