Vi sinh vật học -2

Theo quan điểm hiện đại (NCBI- National Center for Biotechnology Information, 2005) thì vi khuẩn bao gồm các ngành sau đây : 1. -Aquificae 2. -Thermotogae 3. -Thermodesulfobacteria 4. -Deinococcus-Thermus 5. -Chrysiogenetes 6. -Chloroflexi 7. -Nitrospirae 8. -Defferribacteres 9. -Cyanobacteria 10. -Proteobacteria 11. -Firmicutes 12. -Actinobacteria 13. -Planctomycetes 14. -Chlamydiae/Nhóm Verrucomicrobia 15. -Spirochaetes 16. -Fibrobacteres /Nhóm Acidobacteria 17. -Bacteroidetes/Nhóm Chlorobia 18. -Fusobacteria 19. -Dictyoglomi Việc phân ngành dựa trên các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa, sinh thái...

Bài 4 Các nhóm vi khuẩn chủ yếu

Theo quan điểm hiện đại (NCBI- National Center for Biotechnology Information, 2005) thì vi khuẩn

bao gồm các ngành sau đây :

Việc phân ngành dựa trên các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa, sinh thái

Căn cứ vào tỷ lệ G + C trong ADN người ta xây dựng được cây phát sinh chủng loại (Phylogenetic tree) và chia vi khuẩn thành 11 nhóm sau đây :

1 -Nhóm Oxy hoá Hydrogen

Sơ đồ về các loài điển hình

Để có khái niệm về các chi vi khuẩn thường gặp chúng ta làm quen với một số khoá phân loại đơn giản, dựa trên các đặc điểm về hình thái, sinh lý , sinh hoá Trong thực tiễn với các loài vi khuẩn gây bệnh người ta thường chẩn đoán thêm bằng phản ứng huyết thanh (với các kháng thể đặc hiệu)

1.Vi khuẩn quang hợp (Phototrophic bacteria) :

1.1.Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía (Purple sulfur bacteria):

Thuộc nhóm này là các vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có khả năng quang tự dưỡng vô cơ (photolithoautotroph), tế bào có chứa chlorophyll a hoặc b , hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến (lamellar) gắn với màng sinh chất Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp thường sử dụng H2, H2S hay S Có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, có loài chu mao, tỷ lệ G+C là 45-70%

Chromatium Thiocapsa

b, hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến (lamellar) gắn với màng sinh chất Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp thường sử dụng chất hữu cơ, đôi khi

sử dụng hợp chất lưu huỳnh dạng khử hoặc H2 Có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc không di động, một số loài có túi khí (gas vesicles), tỷ lệ G+C là 61-72%

Rhodopseudomonas Rhodopseudomonas dưới KHV điện tử

Rhodocyclus purpureus Rhomicrobium

1.3.Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục (Green sulfure bacteria)

Thuộc nhóm này là các vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có khả năng quang tự dưỡng vô cơ (photolithoautotroph), tế bào có chứa chlorophyll a cùng với b , c hoặc e, chứa caroten nhóm 5, hệ thống quang hợp liên quan đến các lục thể (chlorosom) và độc lập đối với màng sinh chất Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp thường sử dụng H2, H2S hay S Hạt lưu huỳnh tích luỹ bên ngoài tế bào Không có khả năng di động , một số loài có túi khí; tỷ lệ G+C là 48-58%

H2, H2S Di động bằng phương thức trườn (gliding) , tỷ lệ G+C là 53-55% Chi điển hình là

Chloroflexus., Chloronema

Chloronema Chloroflexus

1.5- Vi khuẩn lam (Ngành Cyanobacteria)

Trước đây thường nhầm lẫn là Tảo lam (Cyanophyta) Thực ra đây là những cơ thể nhân nguyên thuỷ, không liên quan gì đến tảo , ngoài khả năng quang hợp hiếu khí (quang tự dưỡng vô cơ)

và dùng H2O làm chất cho điện tử trong quá trình quang hợp Vi khuẩn lam chứa chlorophyll a và phycocyanin- phycobiliprotein Một số loài có sắc tố đỏ phycoerythrin Chúng phối hợp với sắc tố lục tạo nên màu nâu Màng liên kết với phycobilisom Đơn bào hoặc đa bào dạng sơi Không di động hoặc di động bằng cách trườn (gliding), một số loài có túi khí (gas vesicles).Nhiều loại có dị tế bào (heterocysts) và có khả năng cố định nitơ Vi khuẩn lam có mặt ở khắp mọi nơi, trong đất, trên đá, trong suối nước nóng, trong nước ngọt và nước mặn Chúng có năng lực chống chịu cao hơn so với thực vật đối với các điều kiện bất lợi như nhiệt độ cao, pH thấp Một số loài có khả năng sống cộng sinh với các cơ thể khác như Rêu, Dương xỉ, Tuế Nhiều loài cộng sinh với nấm để tạo ra Địa y (Lichen) Vi khuẩn lam có thể là sinh vật xuất hiện sớm nhất trên Trái đất

Vi khuẩn lam được chia thành 5 nhóm (subsection) như sau:

a- Nhóm I (có tác giả gọi là bộ Chroococcales):

Hình que hoặc hình cầu đơn bào, không có dạng sợi hay dạng kết khối (aggregate); phân đôi hoặc nẩy chồi; không có dị tế bào (heterocytes) Hầu hết không di động Tỷ lệ G+C là 31-71% Các chi tiêu biểu là:

Chamaesiphon Chroococcus

b-Nhóm II (có tác giả gọi là bộ Pleurocapsales):

Hình que hoặc hình cầu đơn bào có thể tạo dạng kết khối (aggregate); phân cắt nhiều lần tạo

ra các baeocytes; không có dị tế bào.Chỉ có các baeocytes là có di động Tỷ lệ G+C là 40-46% Các

chi tiêu biểu là:

c-Nhóm III (có tác giả gọi là bộ Oscillatorriales):

Dạng sợi (filamentous) ; dạng lông (trichome) không phân nhánh chỉ có ở các tế bào dinh dưỡng; phân đôi trên mặt phẳng, có kiểu đứt đoạn (fragmentation); không có dị tế bào; thường di động Tỷ lệ G+C là 34-67% Các chi tiêu biểu là:

Lyngbya Oscillatoria Prochlorothrix

Spirulina Pseudanabaena

d-Nhóm IV (có tác giả gọi là bộ Nostocales) :

Dạng sợi ; dạng lông (trichome) không phân nhánh có thể chứa các tế bào biệt hoá

(specialized cell) ; phân đôi trên mặt phẳng, có kiểu đứt đoạn tạo thành đoạn sinh sản (hormogonia) ;

có tế bào dị hình ; thường di động có thể sản sinh bào tử màng dày (akinetes) Tỷ lệ G+C là 38-47%

Các chi tiêu biểu là :

Anabaena Anabaena trong Bèo hoa dâu

Cylindrospermum Calothrix

Nostoc Scytonema

e-Nhóm V (có tác giả gọi là bộ Stigonematales) :

Lông (trichome) dạng sợi, phân nhánh hoặc do các tế bào nhiều hơn một chuỗi tạo thành ;

phân đôi theo nhiều mặt phẳng, hình thành đoạn sinh sản (hormogonia) ; có tế bào dị hình ; có thể sản sinh bào tử màng dày ( alkinetes), có hình thái phức tạp và biệt hóa (differentiation) Tỷ lệ G+C là 42-

44% Các chi tiêu biểu là :

• -Fischerella

• -Stigonema

• -Geitlerinema

Fischerella

2- Vi khuẩn sinh nội bào tử (Endospore-forming bacteria):

A-Vi khuẩn hình cầu

2.4- Chi Sporomaculum

EE- Không phân giải Axit 3-hydroxybenzoic

F- Chiều rộng của tế bào > 2,5mm

2.5- Chi Oscillosporia

FF- Chiều rộng của tế bào < 2,5mm

G-Sử dụng axit béo bão hoà và axit butyric

BBB- Hiếu khí và kỵ khí không bắt buộc

C- Phân giải lignin trên môi trường kiềm

2.9- Amphibacillus

CC- Không phân giải lignin trên môi trường kiềm

D-Sinh trưởng trên môi trường > 10% NaCl

H- Có thể tạp giao với 1741F (chạy PCR)

2.14- Brevibacillus

HH- Không thể tạo giao với 1741F

I-Phân giải quặng pyrit

2.15- Sulfidobacillus II- Không phân giải quặng pyrit 1.16- Bacillus

Sporosarcina Desulfotomaculum Clostridium

Paenibacillus Bacillus

3- Trực khuẩn Gram âm, lên men , hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc

A- Catalase dương tính, không di động hay di động nhờ tiên mao ở cực

B- Thường di động nhờ tiên mao ở cực, không ký sinh ở động vật có xương sống

Họ Vibrionaceae

3.1- Chi Aeromonas 3.2- Chi Enhydrobacter 3.3- Chi Photobacterium 3.4- Chi Pleisiomonas 3.5- Chi Vibrio

BB- Không di động, ký sinh ở động vật có xương sống

Pasteurella Pasteurella Enterobacter

Klebsiella Klebsiella Escherichia

4-Trực khuẩn Gram âm , không lên men , hiếu khí hoặc kỵ

C-Có thể dùng glucose làm nguồn carbon

D-Sinh trưởng được ở pH 4,5

AA- Không sinh trưởng được ở 60°C

B-Có thể oxy hoá etanol thành axit axetic

C-Có thể oxy hoá etanol tới CO2 và H2O

D-Có thể oxy hoá acid DL-lactic tới CO2 và H2O

D-Có thể oxy hoá acid DL-lactic tới CO2 và H2O

4.7- Chi Frateuria

DD-Không oxy hoá acid DL-lactic tới CO2 và H2O

4.8- Chi Gluconobacter

BB-Không oxy hoá etanol thành acid acetic

C-Có thể cố định Nitơ ngoài cơ thể

D-Có thể cố định Nitơ trong điều kiện hiếu khí

E-Có thể sinh bào xác (cysts)

4.9-Chi Azotobacter

EE-Không sinh bào xác

F-Có lipoid trong phần cực của tế bào

DD- Có thể cố định nitơ trong điều kiện vi hiếu khí

E-Tiên mao thường mọc ở cực

F-Trong đất, có thể trao đổi carbohydrat

4.13- Chi Agromonas

FF-Trong nước, không trao đổi carbohydrat

4.14-Loài Aquaspirillum fasciculus

EE-Chu mao

F-Sinh trưởng và cố định nitơ ở pH < 3,0

4.5- Loài Acetobacter diazotrophicus

FF-Không sinh trưởng và cố định nitơ ở pH < 3,0

4.15- Chi Xanthobacter

CC- Không thể cố định nitơ ngoài cơ thể

D-Hình thành nốt sần trong rễ, trong thân thực vật, có thể cố định nitơ từ không khí

E-Sinh acid trên môi trường Thạch-Cao nấm men-Mannit

F-Có thể dùng DL-Arginin, L-Histidin làm nguồn nitơ duy nhất

G-Có thể dùng hợp chất 1 carbon làm nguồn carbon duy nhất

H-Có tích luỹ PHB trong tế bào

LL- Không sinh axít từ mannit

4.36- Chi Pseudomonas (P.stanieri, P.perfectomarina,

P.doudoroffii, P.nautica) HH- Sinh trưởng không cần NaCl hay nước biển

I- Có tự dưỡng hydrogen

J-Có tiên mao ở cực hay gần cực K-Khuẩn lạc màu vàng L-Không sinh trưởng ở 520C

4.35- Chi Hydrogenophaga

LL- Sinh trưởng ở 520C

4.36- Loài Ps hydrogenothermophila

KK- Khuẩn lạc không màu vàng

4.36- Chi Pseudomonas (P saccharophila, P.facillis,

P.hydrogenovora)

JJ- Có chu mao thưa

4.50- Chi Alcaligenes (A.paradoxus, biovar, A.eutrophus,

A.latus, A.denitrificans subsp xylosoxidans)

II- Không có tự dưỡng hydrogen

L-Phospholipid chứa sphingosin

4.51- Chi Sphingobacterium

LL-Phospholipid không chứa sphingosin

4.52- Flavobacterium

KK- Khuẩn lạc không có màu vàng

L- Yêu cầu chặt chẽ về dinh dưỡng

M-Lượng chứa G+C cao (66-70mol%)

OO- Không sinh indol

4.60- Chi Kingella

Thermus

Gluconobacter Azotobacter Methylobacterium

Moraxella Chromobacterium Acinetobacter

5- Cầu khuẩn Gram âm, kỵ khí bắt buộc

A- Đường kính tế bào > 1,3µm

5.1- Chi Megasphaera

AA- Đường kính tế bào < 1,3µm

B- Khuẩn lạc dưới tia tử ngoại (360nm) có màu đỏ huỳnh quang, chỉ sinh acid béo 2 carbon

5.2- Chi Syntrophococcus

BB- Khuẩn lạc dưới tia tử ngoại (360nm) không có màu đỏ huỳnh quang, có thể sinh

cả các acid béo khácC- Aminoacid là nguồn năng lượng chủ yếu, không lên men lactic

5.3- Chi Acidaminococcus

CC- Aminoacid không phải là nguồn năng lượng chủ yếu, lên men lactic

5.4- Chi Veillonella

Megasphaera Acidaminococcus Veillonella

6-Trực khuẩn, phẩy khuẩn, xoắn khuẩn Gram âm, kỵ khí :

I- Sinh trưởng ở nhiệt độ ≥ 550 C

A-Không lên men và đồng hoá carbohydrat , sử dụng peptid, aminoacid, cao nấm men

B- Tế bào có bao, không khử Fe3+

6.1- Chi Thermosipho

BB- Tế bào không có bao

C-Sử dụng các loại acid hữu cơ và H2 đểkhử Fe 3+

6.2- Chi Deferribacter

CC-Không khử Fe3+

6.3- Chi Thermosyntropha

AA-Lên men và đồng hoá carbohydrat

B-Ưa mặn sinh trưởng ở nồng độ NaCl ≥ 4%

C-Di động nhờ chu mao, sản phẩm lên men chủ yếu là acid acetic, ethanol,

BB- Không ưa mặn, không sinh trưởng ở nồng độ NaCl ≥ 4%

C-Sản phẩm lên men chỉ là acid acetic D-Thành tế bào điển hình Gram âm, cần vitamin B12

6.6- Chi Acetothermus

DD-Thành tế bào không điển hình Gram âm, cần H2S hoặc Cystein

II- Không sinh trưởng ở nhiệt độ ≥ 55 0 C, ưa ấm

A- Không đồng hóa và lên men carbohydrat

B-Không nuôi dưỡng được thuần khiết, phải nuôi chung với một vi khuẩn khác, phân giải các đoạn axít béo ngắn

C-Tế bào hình que hay hình sợi dài, sản phẩm phân giải acid béo là acid acetic và

C-Chứa sắc tố tế bào, vi hiếu khí

6.15- Chi Wolinella

CC- Không chứa sắc tố tế bào, kỵ khí bắt buộc

D-Chỉ sử dụng acid succinic và chỉ sản sinh acid propionicE-Phẩy khuẩn, di động nhờ tiên mao mọc ở bên

6.16- Chi Schuartzia

EE- Trực khuẩn, không di động

6.17- Chi Succinoclastium

DD- Đồng hoá các loại protein

E-Di động nhờ chu mao, không lên men hoặc lên men

yếu glucose, sản phẩm là ethanol và acid butyric

6.18- Chi Tissierella

EE- Không di độngF- Trên đĩa thạch máu khuẩn lạc có màu từ nâu đến đen

6.19- Chi Porphyromonas

FF- Trên đĩa thạch máu khuẩn lạc không có màu từ nâu đến đen, lên men pyridin và arginin

6.20- Chi Synergistes

AA-Có thể đồng hoá và lên men hydrat carbon, sản sinh các loại axit hữi cơ

1 Sản phẩm chủ yếu lên men hydrat carbon là acid acetic

hoặc acid acetic với ethanol và H2/CO2

B-Acid acetic là sản phẩm lên men duy nhất

BB- Sản phẩm lên men gồm có acid acetic, ethanol và H2/CO2

C-Trực khuẩn hoặc phẩy khuẩn, di động D- Di động nhờ tiên mao mọc ở cực, không ưa mặn

2- Sản phẩm chủ yếu lên men carbohydrat là acid lactic hoặc

acid lactic , acid acetic và các acid khác

B-Di động, ưa mặn

6.28- Chi Halocella

BB- Không di động, không ưa mặn

C-Sản phẩm lên men chỉ có acid lactic

6.29- Chi Leptotrichia

CC- Sản phẩm lên men gồm acid lactic và các acid khác

D-Sản phẩm lên men là acid lactic và acid acetic E- Tế bào phình to ở giữa, không sinh khí

6.30- Chi Sebaldella

EE- Tế bào hình cong, sinh khí

6.31- Chi Lachnospira

DD- Sản phẩm lên men là acid lactic, acid acetic và acid succinic

E- Tế bào lớn, đường kính tới 3mm

6.32- Chi Megamonas

EE- Tế bào < 1,5mm

6.33-Chi Mitsuokella

6.34- Chi Halella

3-Sản phẩm chủ yếu lên men carbohydrat là acid propionic

hoặc acid propionic và các acid khác

B-Sản sinh acid hữu cơ và H2/CO2

C-Không di động, ưa mặn, cần NaCl ≥ 1%

D- Chỉ sản sinh acid propionic và CO2

6.35- Chi Propionigenium

DD- Ngoài acid propionic và CO2 còn có các acid khác

E- Sản sinh acid propionic, CO2 ,acid acetic và ethanol

DD-Tế bào hình cong hay hình xoắn, di động nhờ chu mao

6.40- Chi Propionispira

BB- Sản sinh hỗn hợp acid, acid propionic là chính, không sinh khí

C-Chủ yếu sản sinh acid propionic

EE- Đường kính tế bào < 3m

F-Tế bào hình que, chỉ sản sinh acid propionic và acid acetic

4- Sản phẩm chủ yếu lên men carbohydrat là acid butyric

hoặc acid butyric và các acid khác

B-Di động nhờ tiên mao mọc ở cực hay gần cực, tế bào hình cong

C- Sản phẩm lên men chỉ là acid butyric

D- Di động

6.48- Chi Pseudobutyrivibrio

DD- Không di động

6.49- Chi Fusobacterium

CC-Ngoài acid butyric còn có các sản phẩm lên men khác

D-Sản sinh acid butyric và CO2

6.50- Chi Roseburia

DD-Sản sinh acid butyric, acid acetic hoặc acid lactic, không sinh khí

6.51- Chi Butyrivibrio

BB-Di động nhờ chu mao hoặc không di động

C- Sản sinh acid butyric, acid acetic và ethanol, không sinh khí, cần 1% NaCl

6.52- Chi Iliobacter

CC-Sản sinh acid butyric, acid acetic và có sinh khí, cần 13% NaCl

6.37- Chi Haloanaerobium

5-Sản phẩm lên men carbohydrat là hỗn hợp acid có chứa

acid succinic hoặc acid formic

B- Sản sinh hỗn hợp acid có chứa acid formic

C-Sản sinh axit formic và CO2

6.53- Chi Oxalobacter

CC-Sản sinh acid formic và các acid khác nhưng không sinh CO2

D-Tế bào hình que, sản sinh acid formic, acid acetic và acid succinic

6.54- Chi Ruminobacter

DD- Tế bào hình dạng thay đổi, sản sinh acid formic, acid acetic, acid succinic, acid lactic

DD- Tế bào hình cong, sản sinh hỗn hợp acid có chứa acid succinic

E-Sản sinh acid succinic, acid acetic và có sinh CO2

DD-Trong hỗn hợp acid không có acid lactic

E-Sản sinh acid propionic và acid succinic

Thermosipho Syntrophobacter nuôi cấy chung với Methanobrevibacte

Wolinella Porphyromonas gingivalis vệt cấy trên thạch máu