Bài giảng Vi sinh vật học đại cương gồm có những nội dung chính sau: Đại cương về vi sinh vật; Đối tượng và nhiệm vụ của vi sinh vật học; hình thái câu tạo của vi sinh vật; sinh lý học vi sinh vật; di truyển học vi khuẩn; virus; ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đối với vi sinh vật; sự phân bố của vi sinh vật trong tự nhiên. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.
VI SINH VẬT HỌC ĐẠI CƯƠNG CHƯƠNG 1: (01 tiết) MỞ ĐẦU I Đại cương vi sinh vật 1.1 Vi sinh vật (Micro oganism): Là tên chung dung đề tất loại sinh vật nhỏ bé, muốn nhìn thấy chúng phải sử dụng kính hiển vi 1.2 Các nhóm vi sinh vật chủ yếu: - Vi khuẩn : Bacteria - Tảo: Algae - Nấm men: Levuve - Động vật nguyên sinh: Protozoa - Nấm mốc: Molds - Virut: virus 1.3 Phân loại vi sinh vật học: Theo nhóm vi sinh vật: Vi khuẩn học: Bacteriology; virus học: Virology + Theo phương hướng ứng dụng: Y sinh vật học, Thú y vi sinh vật học, Vi sinh vật nước/ nơng nghiệp/ khơng khí + Trong nơng nghiệp phân ra: Vi sinh vật học đất/ lâm nghiệp/ thú y Đối tượng nhiệm vụ vi sinh vật học 2.1 Đối tượng - Nghiên cứu đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh lý, sinh học, di truyền…của nhóm vi sinh vật thường gặp tự nhiên - Nghiên cứu vai trò nhiều mặt vi sinh vật này, khai thác mặt lọi, hạn chế vi sinh vật gây - Trên sở nghiên cứu đặc điểm sinh vât, hố học nhóm vi sinh vạ, tìm giải pháp để ni cấy thích hợp nâng cao hiệu ứng dụng vi sinh vât sống 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu vi sinh vật học - Nghiên cứu vi sinh vật để tìm phương pháp phịng, trị, chẩn đốn - Nghiên cứu vi sinh vật tăng cường mặt tích cực áp dụng rộng rãi sông nhiều lĩnh vực CHƯƠNG (05 tiết) HÌNH THÁI CÂU TẠO CỦA VI SINH VẬT Hình thái- kích thước cấu tạo vi sinh vật 1.1 Vi khuẩn ( Bacteria) - Là sinh vật mà thể chi gồm tế bào, có hình thái dặc tính sinh vật riêng, ni cấy mơi trường nhân tạo quan sát kính hiển vi bình thường - Một số có khả gây bệnh rộng rãi cho sinh vật nói chung - Đa số sống họại sinh tự nhiên, số lồi có khả nàng tiết chất kháng sinh Bacillus subtilis tiết subtilin, Bacillus brevis tiết Tirotoxin - Vi khuẩn có hình thái định màng vi khuẩn định, số khơng có màng nên khơng có hình thái định 1.1.1 Phương pháp nghiên cứu hình thái- cấu tạo vi sinh vật a) Phương pháp soi tươi Làm giọt ép từ bệnh phẩm hay canh khuẩn .quan sát hình thái, di động b) Phương pháp nhuộm - Là phương pháp nghiên cứu vi sinh vật: Nhuộm đơn, kép, gram phương pháp đặc biệt khác quan sát hình thái tính bắt màu, nhân giáp mơ, hạt nhiễm sắc, lông vsv * Nhuộm đơn: Thường dùng đỏ fucsin kiềm, xanh methylen -Nhỏ thuốc nhuộm lên tiêu để yên 1-2 tới 10 phút (tuỳ thuốc nhuộm) -Rửa nước, để khô thấm sấy khô tiêu * Nhuộm kép + Nhuộm gram - Nhỏ 1-2 giọt dung dịch tím gentian lên tiêu bản, để yên 1-2 phút - Rửa nước nhanh, vẩy nước - Nhỏ dung dịch Lugol, để yên phút ( Tiêu bắt màu nâu đen) - Rửa nước nhanh, vẩy nước - Nhỏ cồn Axeton thật nhanh - Rửa nước nhanh, vẩy nước - Nhỏ giọt íucsin kiềm hay Safranin để yên phút - Rửa nước - Làm khơ tiêu giấy thím hơ nóng tiêu rịi đem soi kính * Kết quả: Vk gram dương bắt màu tím Vk gram âm bắt màu đỏ + Nhuộm Giemsa - Làm tiêu máu, sau cố định cổn nguyên chất 10 phút sau - rửa nước cất trung tính - Nhỏ dung dịch giemsa( 1/20 hay l/10 ,uỳ theo công thức xác định) cho ngập chỗ phết kính để 20-30 phút - Rửa nước nhanh - Sấy khô xem kính * Kết quả: Hồng cầu hạt nhỏ BCĐN toan tính màu hồng NSC BC nhiễm sắc động vật màu xanh Nhân BC hạt nhỏ BCĐN trung tính màu tím Vk màu tím Ngồi nhuộm kép phưcmg pháp Vrait (Wright), Zinnenxon, Hiss c) Phương pháp quan sát kính hiển vi điện tử Với phưong pháp nhuộm âm nhuộm lát cắt cực mỏng vi khuẩn sau quan sát kính hiển vi điện tử để nghiên cứu cấu tạo tùng phận vk 1.1.2 Các dạng hình thái kích tliước vi khuẩn - Cầu khuẩn (Coccus) - Trực khuẩn (Bacillus, Bacterium) - Cầu trực khuẩn (Cocco- bacillus) - Xoắn khuẩn (Spirillum) - Phẩy khuẩn (Vibrio) Kích thước vk thay đổi tuỳ lồi, tính Micromet 1.2.1.1 Cầu khuẩn (Coccus) - Thường hình cầu bầu dục, có loại dẹp, dài hay nhọn đầu (phế cầu) - Kích thước 0,3- µ, mủ có đường kính khoảng 0,8- µ - Dựa vào xếp chia ra: Tứ cầu, song cầu, liên cầu, tụ cầu, bát cầu a) Đơn cầu: Thường đứng riêng lẻ tế bào, đa số sống hoại sinh đất, nước khơng khí như: Micrococcus agilis; Micrococcus roseus b) Song cầu khuẩn (Diplococcus): Do cầu khuẩn tập hợp lại, số loài gây bệnh thường gặp như: Màng não cầu (Meningococcus), Lậu cầu khuẩn (Gonococcus) c) Tứ cầu khuẩn (Tetracoccus) Gồm cầu khuẩn hợp lại, kết phân chia mặt, sống hoại sinh, loài gây bệnh cho đv như: Tetracoccus homani d) Bát cầu khuẩn(Sarcina) Gồm tụ cầu tụ lại với thành đám thành 16 phân chia mặt tế bào, tồn nhiều tự nhiên như: Sarcina lutena, Sarcina aurantiaca e) Liên cầu khuẩn (Streptococcus) - Cầu khuẩn tụ lại thành chuỗi dây xích phân chia liên tục mặt tế bào - Liên cầu sinh mủ Streptococcus pyogenes; Liên song cầu khuẩn Streptodiplococcus g) Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) - Tập trung thành chùm, khơng định hình, phân chia nhiều mặt tế bào - Đa số sống hoại sinh, số gây bệnh như: Staphylococcus pyogenes 1.1.2.2 Trực khuẩn ( Bacillus, Bacterium) - Gồm vi khuẩn hình que, gậy, dài, mỏng khác - Kích thước 0,5-1 µ x 1-4 µ, gồm nhiều loại: - Hai đầu trịn: E.coli; Sal - Hai đầu vng : Bacillus anthracis - Hai đầu phình to chùy: Corynebactrium diphteriae - Hai đầu nhọn phình : Bacillus fusiformis 1.1.2.3 Cầu trực khuẩn (Coco- bacillus) - Là vk trung gian cầu khuẩn trực khuẩn, hình trứng, kt 0,25- 0,3µx0,4-1,5 µ Vd: Pasteurella 1.1.2.4 Xoắn khuẩn (Spỉrillum ) - Có hình xoắn lị xo, nhiều dạng dày, thưa kt 0,5-3µx5 - 40µ - Gram (+), di động nhờ tiên mao đỉnh VD: Leptospira icterohaemorrhagiae ; Leptospira canicola ; L.ponoma 1.1.2.5 Phẩy khuẩn (Vibrỉo) - Là vk có hình que uốn cong dấu phẩy, lưỡi liềm - Sống hoại sinh, số gây bệnh –phẩy khuẩn tả: Vibrio cholerace, kt 0,4-5µ 1.2 Cấu tạo tế bào vi khuẩn * Màng tê bào (Membrane) Màng gồm lớp: Lớp màng lớp màng NSC a) Màng + Là lớp vỏ tế bào , dai chắc, kích thước thay đổi tuỳ lồi - Vi khuẩn gr (+), kích thước 20-80 nm - Vi khuẩn gr (-), kích thước 10-15 nm + Khối lượng màng chiếm 10- 20% khối lượng khô tb * Nhiệm vụ màng - Là khung tạo hình thái, có cấu trúc cứng chịu áp suất nội tế bào, giúp vi khuẩn chịu tác nhân lý, hoá, học - Là yếu tố kháng nguyên thân (O) - Đối vi khuẩn gây bệnh màng tế bào có vai trị quan trọng yếu tố độc lực * Vai trò màng vi khuẩn nhuộm gram - Do vi khuẩn gr (-) gr (+) có nhiều đặc điểm khác nên có tính quan trong nhuộm màu - Mơt số sai khác như: Khác điểm đẳng điện, chiều dày màng tế bào, tượng co NSC, hàm lượng amin a.amin, tính kháng axit b) Màng nguyên sinh chất(Cytoplasmic membrane; Protoplasmic membrane) - Nằm màng ngoài, bọc khối NSC nhân, độ dày 5-10 nm, chiếm 10-15 % kl tế bào vi khuẩn gồm lớp: Ngoài lớp protein, lớp phospholipit - Nhiệm vụ màng nguyên sinh chất + Duy trì áp suất thẩm thấu tế bào + Tích luỹ chất dinh dưỡng tế bào thải sp TĐC tế bào + Là nơi xảy trình sinh tổng hợp số tế bào( màng tế bào giáp mô) + Chứa enzim + Nhiệm vụ phân chia tế bào + Tham gia TĐC lượng c) Nguyên sinh chất (Cytoplasm) - Là tế bào vi khuẩn, khối keo bán lỏng chứa 80-90 % nước lại Lipoprotein - Hệ keo có tính dị thể, ln biến đổi phụ thuộc vào môi trường hoạt động tế bào - Khi tế bào non NSC cấu tạo đồng nhất, bắt màu giống nhuộm/ già khác xuất mesosome, không bào, hạt dự trữ, hạt sắc tố d) Nhân (Nucleus) - Là phận cùa tế bào vi khuẩn chứa nhiều AND chiếm 1-2% kl khơ cùa tế bào vi khuẩn nên có tính ưa kiềm thuốc nhuộm kiềm - Khơng phân hố thành khối rõ rệt nấm, tảo…Cấu trúc chứa ADN vi khuẩn thể nhân - Trong trình phân bào nhân phân chia - Chức nhân: Điều khiển tổng hợp protit di truyền e) Giáp mô (Capsule) - Một số vi khuẩn tạo giáp mô màng vi khuẩn sinh - Cấu tạo giáp mô gồm nước nhiều gốc đường - Kích thước giáp mơ tuỳ thuộc lồi vi khuẩn điểu kiện sống, thường vài µ - Vai trị giáp mơ giúp đề kháng, tích luỹ dinh dưỡng, vi khuẩn sinh giáp mô môi trường nuôi cấy tạo nên khuẩn lạc khác :R, M, S f) Nha bào (Spore) Một số vi khuẩn có khả hình thành nha bào, hình thức tiềm sinh cùa vi khuẩn giúp vi khuẩn chống lại điều kiện bất lợi ngoại cảnh tác động * Sự hình thành nha bào trải qua giai đoạn - Tế bào dinh dưỡng dán nước, NCS kết lại tế bào vi khuẩn gọi vùng bào sinh - NSC dần nước, hình thành kết cấu đồng suốt (tiền nha bào) - Hình thành lớp màng bao bọc gổm lớp: lớp màng ngoài; lớp vỏ bào tử; lớp màng - Thời gian hình thành nb trung bình 18 h, NB tồn lâu dài * Cấu trúc nha bào: hình thành nhiều lớp, nước NB dạng liên kết * Sức đề kháng nha bào: + Với nhiệt độ: Một số đun sôi sau ngày tiêu diệt - Ở 180°c Nb vi khuẩn Cl.botulinum chịu 10 phút - Ở đk nhiệt độ thấp khô Nb tồn lâu - Với hoá chất loại xạ phải với nồng độ cao, cường độ mạnh * Lý đề kháng cao NB + Nước NB dạng liên kết, khơng gây biến tính protit nhiệt độ cao + Trong NB có lượng lớn Ca++ a.dipicolinic, protein NB kết hợp với dipicolinat canxi thành chất có tính ổn định cao với nhiệt độ + Các enzim va hoạt chất sinh hoc khác NB tồn tai dạng không hoạt động hạn chế TĐC với NB với môi trường + Các a.amin có chứa S đặc biệt Xystin giúp NB đề kháng cao với tia cực tím + Với cấu trúc nhiều màng bao bọc tính thẩm thấu lớp màng làm cho chất hoá học thuốc sát trùng khó tác động tới NB * Sự nảy mầm nha bào - Khi gặp điều kiện thuận lợi ngoại cảnh NB nảy mầm - NB hút nước trương to dài vỏ NB phân đôi, teo dần đi, màng bọc tan vi khuẩn xuất nhân đôi thường lệ - Thời gian từ 10 phút đến vài giờ, sư đổi nâng cao sư sống vi khuẩn * Vị trí NB: nằm thân vi khuẩn đầu h) Tiên mao khả di động vi khuẩn Là vi khuẩn có lơng (tiên mao- ílagellar) mảnh nhỏ, vài µ giúp vi khuẩn di động * Cấu tạo lông vi khuẩn - Là sợi NSC mảnh xoắn lại với nhau, lông cố định với vi khuẩn sợi móc - Thành phần lông vi khuẩn chủ yếu protein chiếm 98% ; hydrat c : 2% ; Lipit khoảng 0,1%, kl phân tử 30-40.000 - Vị trí lơng vi khuẩn tuỳ lồi: lơng đầu lơng đầu mọc tồn thân - Vị trí số lượng lơng vi khuẩn liên quan rõ tới đặc tính, chẩn đốn, di động vi khuẩn i) Các pili vi khuẩn Ngồi lơng số cịn phận phụ khác gọi tiêm mao(pili, íimbriae) đk 20-80 nm, dài 0,3-0,4 µ, Vi khuẩn gr (-) rõ, có từ 250- 400 lông/1 vi khuẩn gồm loại + Pili chung pili giới tính (có từ 1-4 pili giới tính, có vi khuẩn gr(+) Hình thái, cấu tạo xạ khuẩn 2.1 Đặc điểm xạ khuẩn (Actinomycestes) - Là nhóm vsv đơn bào, phân bố rộng tự nhiên - Là sinh vật độ vi khuẩn nấm 2.2 Vai trò xạ khuẩn tự nhiên - Tác dụng hình thành đất, phân giải, chuyển hoá chất tạo độ phì đất - Nhiều giống Actinomycestes tạo kháng sinh, VTM nhóm B số a hữu - Một số sinh men: proteaza, amylaza, kitilaza số chất kích thích sinh trưởng thực vật - Một số sinh chất kìm hãm sinh trưởng thực vật, số gây bệnh cho đv 2.3 Khuẩn ty xạ khuẩn - Có hệ khuẩn ty phát triển tốt, khơng có vách ngăn phân nhánh, hình que hay hình cầu - Thành phần hố học màng khuẩn ty khí sinh chứa nhiều lipit, a.nucleic, men - Các loại xạ khuẩn có khả phân nhánh - Cấu tạo tế bào xạ khuẩn giống vi khuẩn gồm: + Màng tế bào ( màng ngoài- màng NSC) + NSC nhân xạ khuẩn: tương tự vi khuẩn - Bào tử xạ khuẩn hình thành nhánh phân hố của khuẩn ty khí sinh - Bào tử hình thành theo cách: Liên kết đoạn cắt khúc Nấm men (Yeast- Levuve) 3.1 Hình thái- kích thước - Có cấu tạo đơn bào, hình thái tuỳ thuộc lồi, đk ni cấy, tuổi hình trứng,trịn , bầu dục, ống số hình đặc biệt khác - Kích thước trung bình 3-5 x 5-10µ 3.2 Cấu tạo nấm men - Gần giống tế bào vi khuẩn gồm: + Màng màng ngoài- màng NSC; + NSC có ty thể, riboxom, khơng bào hạt dự trữ + Nhân: có phân hố, thuộc nhân thật, có kết cấu hồn chỉnh, phân chia gián phân, nảy chồi 3.3 Phương thức sinh sản - Sinh sản vơ tính có cách nảy chồi phân cắt - Sinh sản hữu tính tiếp hợp tế bào nấm men 3.4 Vai trò nấm men - Phân bố rộng - Được sử dụng rộng rãi nông- công nghiệp - Nhiều loại gây hại cho người gia súc, phá hoại nơng sản Nấm mốc(Molds) 4.1 Hình thái kích thước - Có hình sợi phân nhánh, cấu tạo gồm khuẩn ty bào tử - Khuẩn ty (Hypha): lớn gấp 10 lần vi khuẩn, chiều ngang khoảng 3-10µ - Khuẩn ty có nhiều hình dạng khác nhau: lị so, xoắn ốc, dừa - Bào tử: nấm mốc trưởng thành xuất khuẩn ty khí sinh bào tử xuất từ - Bào tử hình thái khác (bút lông hay bàn tay ), tuỳ thuộc loài nấm 4.2 Sinh sản nấm mốc - Sinh sản dinh dưỡng - Sinh sản vơ tính - Sinh sản hữu tính 4.3 Vai trị nấm mốc - Phân bố rộng rãi tự nhiên - Phân giải mạnh hợp chất hữu phức tạp 10 + Pha lag: tính từ ni cấy đến vsv phát triển tới cực đại thể tích khối taợng, số lượng vsv chưa phân chia Pha phụ thuộc lớn vào dinh dưỡng pha khác tuổi ống giống + Pha log: Pha luỹ thừa - tăng sl vsv theo luỹ thừa + Pha ổn định: Số vsv sinh cân số chết, sinh khối không tăng, không giảm + Pha tử vong: Số lượng tb sống giảm theo luỹ thừa, số lượng tb tổng cộng không giảm 3.3 Ứng dụng sinh trưởng phát triển vi khuẩn - Do phát triển vi khuẩn phụ thuộc thân vi khuẩn môi trường, tác động vào trình để tăng cường hay hạn chế phát triển vi khuẩn theo định hướng người, điều trị bệnh cho sinh vật nói chung - N/cứu đặc tính, hình thái vsv - N/cứu việc bảo quản, cấy truyền vsv, sản xuất chế phẩm sinh học - Trong sản xuất tăng cường vsv có lợi, tác động tăng giảm pha Lag pha Log loại vi khuẩn CHƯƠNG (tự đọc tài liệu) DI TRUYỂN HỌC VI KHUẨN Đặc điểm nhân tố di truyền vi khuẩn 1.1 Đặc điểm di truyền vi khuẩn - Các phân tử mang thông tin di truyền chứa vùng xác định tế bào - Phân bố theo trình tự mạch thẳng, dạng chúng truyền từ tế bào sang tế bào tiếp hợp - Kích thước, cấu trúc nhỏ nghiên cứu gặp nhiều khó khăn 1.2 Nhân tố di truyền vỉ khuẩn - Trong tế bào vi khuẩn chứa nhiễm sắc thể tham gia vào phân chia tế bào - Có thê thấy nhiều phần tử nhân (thể nhân, nhiễm sắc thể) tế bào vi khuẩn phần tử phân chia liên tục nhanh tế bào 14 - Thể nhân (nhiễm sắc thể) nhân tố di truyền vi khuẩn, tế bào vi khuẩn chứa yếu tố nhân ADN, chiếm 2-4 % kl khô tế bào, sở biến dị, đột biến di truyền - Nhân tố di truyền vi khuẩn sv khác là ADN ARN - ARN nguyên liệu di truyền thứ cấp, tham gia vào trình phiên mã thông tin di truyền a) ADN thể nhiễm sắc - Chất nhân vi khuẩn phân tử ADN xoắn kép dạng vịng sợi khép lín, dài 1mm tạo nên thể nhiễm sắc vi khuẩn - Thể nhiễm sắc gồm nhiều đoạn gọi gen, gen chuỗi nucleotit có trật tự định mã hoá cho protein cụ thể, pr dịnh tính trang cụ thể -ADN vi khuẩn chép theo chế nửa bảo tồn, tạo nên ADN giống phân tử ADN xoắn kép ban đầu - Các ADN thể nhiễm sắc với gen có chức tổng hợp protein thơng qua ARN t tin v/chuyển b) ADN thể nhiễm sắc (các plasmid) * Plasmid: Là phân tử ADN ngắn khoảng 5- đến 100 gen thể nhiễm sắc vi khuẩn , ADN có sợi xoắn kép dạng vòng, độ dài khoảng 0,1-0,5% chiều dài thể nhiễm sắc vi khuẩn * Epixom vi khuẩn, di truyền thể nhiễm sắc: phân tử di truyền NST, tồn vi khuẩn độc lập liên kết gắn với NST vi khuẩn Những tượng di truyền vi khuẩn 2.1 Đột biến a) Khái niệm: Là biến đổi tính trạng di truyền được, quần thể tế bào vi khuẩn đồng xuất cá thể có tính trạng khác truyền tính trạng cho hệ sau tạo thành clon, cá thể gọi biến chủng hay đột biến 15 b) Các tính chất - Đột biến xảy ngẫu nhiên - Thường hiếm, tần xuất từ 1/1 o7 đến 109 có tế bào đột biến - Có tính bền vững trì hệ - Có tính đặc hiệu: liên quan đến tính trạng, khơng liên quan tới tính trạng khác - Có tính độc lập : xảy riêng rẽ d) Cơ chế đột biến Là thay đổi trật tự nucleotit đoạn gen Có thể thay đổi cặp bazơ khác bị chêm vào cặp khác trình chép e) Tác nhân gây đột biến : nhiều ng/nhân (vật lý, hoá học ) f) Kết : làm cho nhiều đặc tính tính gây bệnh, sức kháng vsv thay đổi 2.3 Biến nạp a) Khái niệm: Là chuyển ADN tự hoà tan thể dung dich đươc giải phóng hay chiết rút từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận, trao đổi tự khơng có can thiệp nhân tố khác - ADN biến nạp có tính đặc hiệu chỗ tạo thành kiểu tế bào tương ứng với ADN gây biến nạp tế bào Ví dụ : vi khuẩn dạng R + ADN vi khuẩn dạng S tạo nên vi khuẩn dạng S - Sự biến nạp cịn có tính thuận nghịch: ADN tế bào gây biến nạp cho tế bào khác ngược lại b/ Điều kiện cần thiết cho biến nạp - Phụ thuộc vào tính di truyền: có lồi có có lồi khơng - Khả dung nạp ADN tự nhiên nịi lồi biến nạp chúng có khác định, phụ thuộc trạng thái sinh lý tế bào - Có thể sử dụng cá nhân tố lý, hoá học tăng khả dung biến nạp ADN - Ngoài cịn phụ thuộc vào kích thước số lượng ADN, số lượng tính trạng di truyền, thành phần nhiệt độ môi trường c) Các giai đoạn trình biến nạp : gồm giai đoạn - GĐ1- ADN tế bào cho tiếp xúc với tế bào nhận xảy tượng liên kết ADN vối tế bào nhận 16 - GĐ2- Có xâm nhập ADN vào tế bào - GĐ3- Xảy kết hợp ADN gây biến nạp vứi đoạn ADN tương ứng thể nhận - GĐ4- Qúa trình tái tổ hợp kết thúc xảy liên kết chặt chẽ vật chất di truyền tế bào cho nhận thành thể biến nạp d) Ứng dụng tượng biến nạp nghiên cứu cấu trúc gen - Là phương tiện phân tích di truyền - Làm vô hoạt đột biến nhiều enzim vi khuẩn tái tổ hợp biến nạp - Phân tích đặc tính chức vi khuẩn nghiên cứu tiếp hợp - Phát gen kiểm sốt hình thành giáp mô, sức đề kháng 2.3 Sự tải nạp (Transduction) a) Khái niệm Là di truyền mảnh nhỏ nguyên liệu di truyền (những đoạn ADN) từ vi khuẩn vi khuẩn nhận qua vài trung gian phagiơ vi khuẩn (thực khuẩn thể) gọi phagiơ vecto phagiơ tải nạp b) Cơ chế chung tải nạp - Thực khuẩn thể vi khuẩn tiếp xúc với nhau, virus phá vỡ tế bào vi khuẩn lấy cắp ADN vi khuẩn đem cho vi khuẩn thể nhận - Mỗi loại phagiơ có đặc hiệu riêng với loại vi khuẩn - Đoạn ADN tế bào cho gắn lên ADN thực khuẩn thể trao đổi chéo c) Các kiểu tải nạp: kiểu * Tải nạp chung hay tải nạp không đặc hiệu gồm - Tải nạp hồn tồn: ADN vi khuẩn cho có liên kết chéo với đoạn ADN tương đương gắn vào hệ gen vi khuẩn nhận, ADN di truyền cho đời sau - Tải nạp hạn chế: không gắn kết ADN, không di truyền * Tải nạp đặc hiệu: Là phagiơ có khả tải nạp tính trạng di truyền, ADN phagiơ tải nạp kết hợp với đoạn xác định hệ gen vi khuẩn 17 d) Ứng dụng q trình tải nạp - Giúp việc phân tích chất phức tạp vùng ADN riêng kiểm soát tính trạng - Phát tượng tái tổ hợp xảy thể dị dưỡng không giống hệt 2.4 Tiếp hợp a) Khái niệm: Là tình trạng tế bào vi khuẩn tiếp xúc trực tiếp với pili sinh dục vật liệu di truyền từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận qua cầu nối pili đó( cho đực nhận cái) b)Yếu tơ giới tính F (Fertility- hữu thụ) - Yếu tố F coi Epixom - Vi khuẩn đực có y/tố F gọi F+; vi khuẩn khơng có y/tố trước tiếp hợp gọi F- Có thể biến vi khuẩn đực thành vi khuẩn cho acridin muối coban vào canh khuẩn đực sau vài đa số vi khuẩn - Yếu tố F kích thích tiếp hợp * Trong vi khuẩn đực F+ phân + Vi khuẩn đực Hfr ( High frequency recombinant): có y/tố giới tính F trạng thái liên kết với NST vi khuẩn nên truyền y/ tố F cho vi khuẩn + Vi khuẩn đực trung gian: dạng vi khuẩn đực Hfr chứa y/ tố giới tính thâm nhập, cấu tạo gen NST gần điểm thâm nhập có khả gây nhiễm cao c) Cơ chế tiếp hợp (truyền vật chất di truyền) Quá trình diễn theo giai đoạn sau - GĐ 1- tiếp xúc ngẫu nhiên xuất vài phút sau trộn vi khuẩn với - GĐ 2- xảy liên kết cặp tế bào nhận tế bào cho - GĐ 3- chromoxom tế bào cho chuyển sang tế bào nhận - GĐ 4- Quá trình tái tổ hợp NST cho nhận cuối tái tạo NST hệ sau, thể lai hình thành * Sự tiếp hợp xảy như: cắt khúc đoạn NST chép xen kẽ 18 d) Các giai đoạn tái tổ hợp Sự hình thành thể tái tổ hợp diễn g/đoạn - Sự xếp NST ( Intergation): Khi NST truyền có xếp lại để hình thành nên NST mang gốc Hfr gen có gốc - Sự phân tách thể tái tổ hợp (Segregation): Mỗi vi khuẩn gồm 1-4 nhân Số lượng vi khuẩn tái tổ hợp bắt đầu tăng phút thứ 120 sau tiếp hợp CHƯƠNG (07 tiết) VIRUS Đặc tính chung vr - Kích thước nhỏ bé, hàng chục, trăm nm - Khơng có cấu tạo tế bào - Tp hố học đơn giản: gồm protein a nucleic - Khơng có khả sinh sản mt dinh dưỡng tổng hợp - Ký sinh nội bào - Một số vr động vật thực vật có kn tạo thành tinh thể Hình thái kích thước vr Có nhiều hình dạng: + Hình cầu (vr gây bệnh cho người đv như: cúm, sởi, bại liệt, DT lợn, Trâu, bị ) + Que (tv); khối; hình tinh trùng đặc trưng cho lồi, số thay đổi đk khác * Kích thước: vài chục (bại liệt, viêm não ) đến vài trăm nm (cúm, sởi, đậu ) , Thành phần hoá học Có ct đơn giản chủ yếu protein a.nucleic Một số có ct phức tạp vỏ bọc ngồi cịn có thêm lipit hydratcacbon - Vỏ protein cấu trúc chủ yêú capxom capxit, có nhiều chức quan trong, cấu trúc chặt chẽ bao vệ nhan vr - Lõi a.nucleic: chứa AND ARN, vai trò lớn việc nhân lên Vr 19 - Vỏ Lipit hydratcacbon: nhạy cảm với ether với dung môi h/ y/tố quan trọng xác định đặc tính kháng nguyên vrút Sức đề kháng vi rút 4.1 Yếu tố vật lý - Đối nhiệt độ cao đa số bất hoạt 55- 60°C/5- 30 phút, số 65- 80°C/ 30 phút - Đối nhiệt độ thấp chịu tốt bền vững tới âm lạnh sâu - 90°c - Tia xạ âm tác động tiêu diệt mạnh 4.2 Yếu tố hoá học - pH: đa số vr chịu đc pH 5-9, ngồi phạm vi thường hoạt tính - Chất hoá học: + Một số muối (MgCl2 ; MgSO4; Na2S04 ) làm tăng sức kháng vr + Nhiều chất làm bất hoạt: chất oxy hoá mạnh, chất chứa clo, phenol 4.3 Kháng sinh Hầu không t/ dụng, số Actinomycin D, Riíamycin ảnh hưởng tới tổng hợp Protein a nucleic 4.4 Yếu tố sinh học - Những đv cảm thụ vr tăng nhanh tăng độc lực - Những đv không cảm thụ vr khơng tăng nhanh cong giảm độc lực ( c/ tạo vx nhược độc) -Một số men t/ dụng phân giải protein (tripxin, pepxin, proteaza ) có t/dụng giảm t/ dụng vr Sinh lý vi rút - Hồn tồn khác vsv khác, khơng có q trình TĐC khơng tự sinh sản phải dựa vào hệ thống tế bào sống - Khi đk mơi trường ngồi vật vơ sinh, xâm nhập vào thể vật chủ t/dụng * Các giai đoạn trình nhân lên vrút + Thòi kỳ bám xâm nhập: vr xn vào tế bào tương ứng gắn vào tế bào thụ thể (receptor), sau tế bào nuốt theo kiểu ẩm bào Vr có thụ thể tế bào có 100 20 + Mỗi loại vr gắn vào số tế bào định (tế bào cảm thụ) Xn xong vr CƠI bo vo, a.nucleic đc giải phóng bắt đầu sinh sản + Thời kỳ tái (ẩn- tiềm tàng) Trong tế bào a.nucleic sinh enzim làm ngừng hoạt động nhân tế bào vật chủ tổng hợp a.nucleic tổng hợp vỏ theo khuôn mẫu cùa lõi vr (do chưa vr hoàn chỉnh nên gọi tk ẩn) + Thời kỳ giải phóng: - Là lắp ghép vỏ nhân tạo nên vr sau giải phóng khỏi tế bào xn vào tế bào thực thực q/ trình nhân - Thời gian nhân lên vr ngắn nhiều vi khuẩn * Hậu Vr xn vào thể tạo nhiều hệ vr tăng tính gây bệnh, gây phản ứng cho thể mức toàn thân hay tế bào + Phản ứng toàn thân: - Gây trình nhiễm trùng cho thểxấp, mãn, tiềm tàng - Kích thích đáp ứng md đặc hiệu với KN (dịch thể tế bào) - Gây trạng thái ức chế hay phá huỷ hệ thống md + Phản ứng tế bào : Có thể xảy nhiều tình trạng: - Tế bào bị phá huỷ (gặp nhiều): cúm, viêm não, bại liệt - Tế bào không bị huỷ hoại nhung vr tồn - Tế bào sinh hạt vùi hay tiểu thể nhân hay bào tương - T/b tổn thương NST tăng sinh vô hạn kích thích tế bào tăng sinh interferon (y/ tố cản nhiễm hay ức chế nhân lên vr ) Nuôi cấy vi rút - Không nuôi cấy mt nhân tạo mà tế bào sống (đv, tv) phôi gà tế bào nuôi invitro - Đv cảm thụ: lồi vr có đv cảm thụ riêng, thường dùng chuột nhắt trắng bú mẹ, khỉ, thỏ , gà khoẻ mạnh); phôi gà, tế bào nuôi ống nghiêm tế bào t/vật 21 Di truyền vr - Vr có đặc tính di truyền biến dị sv khác - Việc bảo tồn giữ đặc tính q/ trọng nghiên cứu - Một số dần độc lực qua nuôi cấy ứng dụng sản xuất vaccine nhược độc - Một số lồi tăng độc lực qua ni cấy (vr viêm gan chuột nhắt trắng) - Nhiều chủng vr thay đổi hồn tồn tính kháng ngun nhiều y/ tố tác động - Biến dị vr theo nhiều dạng : đột biến, tái tổ hợp CHƯƠNG (04 tiết) ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ NGOẠI CẢNH ĐỐI VỚI VI SINH VẬT Sinh trưởng phát triển vsv chịu tác động mạnh mẽ ngoại cảnh, biểu như: - Đẩy mạnh trình sinh trưởng pt vsv - Ức chế trình sinh trưởng pt vsv - Tiêu diệt sống vsv - Tất vấn đề liên quan chặt chẽ tới nhiệt độ cao- thấp; nồng độ- liều lượng chất hoá học đk khác - Đặc tính sinh lý vsv, mơi trường vsv tồn tại, độ nhớt, đặc, lỏng, pH, thời gian tác động ảnh hưởng rõ rệt tới sinh trưởng, phát triển đề kháng vsv - Môi trường rắn vsv đề kháng mạnh mt mềm Cơ chế chung khử trùng - Làm thay đổi tính chất trạng thái kết cấu màng, làm hạn chế ngừng thẩm thấu: gồm enzim dung giải và h/ chất oxy hoá mạnh có kn phân huỷ tế bào - Tác động đến thành phần protein tế bào, làm ngưng kết protein dẫn tới ngừng qua trinh TĐC, vd chất kiêm,; a xit hoăc kim loại mạnh Hg, Cu As;Ag 22 - Sự tác động nhiệt độ cao, ion kim loại làm hoạt hoá enzim tế bào vsv, ảnh hưởng tới tổng hợp chất hữu Tác động nhân tố vật lý tới vsv 2.1 Nhiệt độ Là nhân tố quan trọng, cao thấp làm ngừng tiêu diệt vsv * Nhiệt độ thích hợp cho vsv: tuỳ thuộc lồi (ưa lạnh- ấm - nóng) + Ưa lạnh: nhiệt độ cho sinh trưởng, pt từ 0- 30°C( 15-20°C): vsv biển, sông hồ + Ưa ấm: nhiệt độ cho sinh trưởng, pt từ 10- 45°C( 30-37°C): vsv gây bệnh nấm + Ưa nóng: nhiệt độ cho sinh trưởng, pt từ 35°C - 70°C (50-60°C): vsv đất, phân rác, suối khoáng, phân giải chất h/ * Ứng dụng nhiệt độ khử trùng + Nhiệt độ thấp: - Chủ yếu kìm hãm pt vsv (bảo tồn số lớn vsv gây bệnh từ 0- 2°C) tác dụng diệt mạnh số loài màng não cầu,lậu cầu - Nhiệt độ âm bảo tồn vr, bảo quản vx đông khô - Làm lạnh, đông giá, tan giá liên tục dễ làm tan vỡ tế bào vsv + Nhiệt độ cao: - Tác dụng diệt kìm hãm pt vsv gây ngưng kết NSC, phá vỡ màng tế bào, đốt cháy tế bào: đốt xác đv, sấy khô dụng cụ, sản phẩm - Hấp ướt, đun sôi - Khử trùng nhiệt độ thấp 100°C (pp- Pasteur hoá sữa- nước giải khát ) - Pasteur hoá chậm 63- 65°C/15-30 phút; nhanh 72- 74°C/15-20 giây 2.2 Ẩm độ - Nước tế bào vsv cao, thiếu h/ động sống - Sức đề kháng vsv khác với ẩm độ: K/khí > đất > nước; Xạ khuẩn > vi khuẩn > nấm mốc Tế bào già > tế bào non 23 NB > tế bào dinh dưỡng - Úng dụng bảo quản 2.3 Áp suất - Nhìn chung vsv có khả chịu as cao (vsv đáy biển 200- 500 atm) - Áp suất cao đk thường làm chậm hay khả st, hay độc lực hay chết vsv (tổn thương tế bào , thay đổi độ keo ) 2.4 Các tia xạ: - Tia tử ngoại, X, alpha, gama, ASMT bước sóng ngắn tác dụng mạnh * Ánh sáng mặt trời: tác dụng mạnh vơi nhiều loại vsv, kst, nấm * Tia tử ngoại - Bước sóng thường từ 100- 3000 A° có td kìm hãm, gây đột biến gen, cải tiến tính di truyền diệt vsv (ứng dụng nhiều thực tế n/cứu sản xuất) * Tia X bước sóng từ 0.06- 136 A0, tia gama: b/sóng từ : 0,006 - 1,4 A°, tia có t/ dụng mạnh * Sóng âm thanh: gây xung động tế bào, tạo bọt khí trong nsc t/ dụng diệt khuẩn Những sóng 8800- 8900 Hz 20 KHz tác dụng mạnh * Sức căng bề mặt: - Các muối h/ tác dụng nâng cao sức căng bề mặt - Các a béo,cồn , protein làm giảm Khi thay đổi sức căng bề mặt thay đổi đặc tính bề mặt vsv * Sự va đập - Va đập hay quấy đảo vsv mạnh đặc biệt hạt thuỷ tinh, kim loại sỏi làm vsv bị tiêu diệt Tác động nhân tố hoá học * Những t/chuẩn nhân tố h/học tốt kháng vsv - Diệt đc vsv liều lượng thấp - Dễ tan nước dung môi khác - Bền vững dịnh, không dễ dàng tác dụng - Không độc người đv - Đồng mặt hoá học 24 * Ảnh hưởng pH: - Ảnh hưởng rõ rệt với vsv; pH nói chung vsv từ 3-11 - Đa số pH vsv trung tính, số kiềm ( vi khuẩn cố định đạm, phân giải ure, xạ khuẩn số axit pH ảnh hưởng nhiều khía cạnh tới vsv * Các chất sát trùng: chất gây ức chế, kìm hãm, diệt vsv, độc cho đv * Axit: Phụ thuộc vào nồng độ ion pH: axit mạnh như: HCl; H2SO4 có độ phân ly mạnh,: axit yếu a lactic; axetic * Nhóm chất kiềm - Tác dụng nhóm OH H+( chất xút thường dùng) * Chất oxy hoá: oxy già, thuốc tím, ozon * Halogen hợp chất nó: Clo h/ chất clo, Br, iod * Kim loại nặng h/chất kloại: Pb, HgCb, AgNƠ3 , CuSO4 * Ngồi cịn chất khác phenol, cồn etylic, formaldehyt, xà phòng Các chất hố trị liệu Là chất tổng hợp được, t/dụng mạnh đối vsv không gây hại cho đv * Sulfamid - Do cấu trúc Sulfamid gần tương tự với PABA (Para amino benzoic axit) phân tử proenzym nằm axit folic vsv, vsv lấy Sulfamid vào đẩy PABA vsv làm cho vsv không pt - Chú ý dùng Sulfamid dùng sớm liều cao từ đầu, đủ liệu trình - Có nhiều dẫn xuất Sulfamid dùng: Sunfadiazan; Suníanilamit * Izonicitin hydrazit; p aminosaloxilic kìm hãm, cạnh tranh đối kháng với vsv * Chất kháng sinh Theo phổ tác dụng: - Gr (+) như: Pv; Erythromycin - Gr (+/-) như: Tetracyclin, levomycetin - Gr (-) như: CM, colistin, - Theo nguồn gốc : Từ vi khuẩn , xạ khuẩn , nấm, bán tổng hợp t/ hợp 25 Tiêu độc khử trùng 5.1 Tiêu độc phương pháp tiêu độc * Động lực học t/đ- đường cong tử vong vsv (logarit) - Khi tác động chất t/đ vsv ngừng st chết theo quy luật định - Nhân tố ảnh hưởng tới t/ độc phụ thuộc nhiều y/ tố : loại n/ tố cường độ, t/ gian t/ chất môi trường, vsv, loại hình vsv * Phương pháp t/độc Tuỳ thuộc loại thuốc, hoá chất vsv khác mà dùng phương pháp khác : ức chế, tiêu diệt 5.2 Khử trùng phương pháp khử trùng Là biện pháp tiêp diệt hoàn toàn loại bỏ vsv có mơi trường Dùng nhiều biện pháp hoá chất, tia xạ, y/tố lý học ngồi cịn dùng phương pháp lọc : Sambeclan, seizt CHƯƠNG (04 tiết) SỰ PHÂN BỐ CỦA VI SINH VẬT TRONG TỰ NHIÊN Tác động nhân tố sinh vật học * Quan hệ cộng sinh bên có lợi, khơng tách rời nhau- vd: họ đậu- nốt sần; tảo lam- bèo dâuvsv cỏ- đv nhai lại * Quan hệ tương hỗ Khá phổ biến, không dàng buộc chặt chẽ, tách rời nhau- vd vsv đất trồng; vsv hiếu khí - vsv yếm khí * Quan hệ đối kháng: Sự có mặt vsv ức chế, đối kháng vsv VD: Vi khuẩn lactic ức chế vsv gây thối rữa; E.coli * Quan hệ ký sinh: bên có lợi - bên bị hại (Khá phổ biến) Phân bố vsv tự nhiên 2.1 Trong đất - Số lượng, chủng loại vsv phụ thuộc nhiều vào đk tổng hợp đất ngoạ cảnh 26 - Trong gram đất trồng trọt có tới hàng chục triêu hay hàng tỷ vsv Có thể vsv đặc trưng đất bị nhiễm từ nguồn khác * Tác dụng vsv đất - Tổng hợp chất cần thiết cho trồng - Tăng phân giải, tăng độ phì cho đất -Tăng chuyển hơá chất vơ đất - Là nơi lưu giữ vsv đất 2.2 Sự phân bố vsv nước * Nguốn gốc vsv nước: * Sự tồn phát triển vsv nước Là nơi tồn phát triển nhiều lồi vsv, phụ thuộc độ sâu nơng * Trong ao hồ, sơng ngịi * Làm nước, tránh ô nhiễm: bể bơi, ao hồ, - Làm lắng lọc nước - Khử trùng: Clo, tia cực tím, ozon 2.3 Phân bố vsv khơng khí - Sự tồn vsv khơng khí - Biện pháp làm khơng k h í : mưa ẩm, dội rửa; tia tử ngoại, xạ; lọc k/khí xơng khơng khí 27 I T i liệu học tập Nguyễn Thị Liên, Nguyễn Quang Tuyên, Vi sinh vật học đại cương, Nxb Nông nghiệp Hà Nội, 2004 II Tài liệu tham khảo Nguyễn Đình Bảng- Hoàng Ngọc Hiền- Phạm Lê Hùng- Đàm Viêt Cương, Vi sinh vật Y học, Hà Nôi 1992 Phạm Đức Chương, Nguyễn Duy Hoan, Lưu Thị Kim Thanh, Hoàng Tồn Thắng, Miễn dịch học Thú y, Nxb Nơng nghiệp,2004 Nguyễn Như Thanh, Phùng Quốc Chướng, Phương pháp thực hành vi sinh vật Thú y, Nxb Nông nghiệp Hà Nội, 2006 Phạm Khắc Hiếu-Lê Thị Ngọc Diệp, Dược lý học Thú Y, Nxb Nông nghiệp Hà Nội,2006 Nguyễn Quang Tuyên,Vi sinh vật Thú y, NxbNông nghiệp Hà Nội, 2008 Trưởng khoa Bộ môn VSV-GP-BL Giảng viên Th.S Nguyễn Mạnh Cường 28 ... tiết) HÌNH THÁI CÂU TẠO CỦA VI SINH VẬT Hình thái- kích thước cấu tạo vi sinh vật 1.1 Vi khuẩn ( Bacteria) - Là sinh vật mà thể chi gồm tế bào, có hình thái dặc tính sinh vật riêng, ni cấy môi trường... men,kháng sinh ứng rộng rộng rãi Rất nhiều loại phá hoại nông sản phẩm, gây bệnh cho giới sinh vật người CHƯƠNG (05 tiết) SINH LÝ HỌC VI SINH VẬT Thành phần dinh dưỡng vsv 1.1 Thành phần hoá học tế...2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu vi sinh vật học - Nghiên cứu vi sinh vật để tìm phương pháp phịng, trị, chẩn đốn - Nghiên cứu vi sinh vật tăng cường mặt tích cực áp dụng rộng rãi