Vi sinh vật học môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀ TĨNH TRẦN VIẾT CƯỜNG, BÙI VĂN HẠT, LÊ THỊ BÍCH LAM NGUYỄN XUÂN HUY, PHẠM QUANG HÀ, BIỀN VĂN MINH GIÁO TRÌNH VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNG NHÀ XU T B N GIÁO D C - 2015 TS.TRẦN VIẾT CƯỜNG (Chủ biên) ThS.BÙI VĂN HẠT, ThS LÊ THỊ BÍCH LAM, TS.NGUYỄN XUÂN HUY PGS.TS.PHẠM QUANG HÀ, PGS.TS BIỀN VĂN MINH Giáo trình VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNG NHÀ XU T B N GIÁO D C - 2015 LỜI NÓI ĐẦU Vi sinh vật học môi trường ngành khoa học nghiên cứu đối tượng vi sinh vật tồn môi trường tự nhiên nhân tạo Nguồn gốc nghiên cứu quan sát Antony van Leeuwenhoek (1684) Ơng sử dụng kính hiển vi thủ công tự tay làm người người quan sát thấy vi khuẩn động vật nguyên sinh mà ông gọi “animalcules” (những động vật nhỏ bé), ngày gọi "Vi sinh vật" Trong suốt nhiều kỷ tiếp theo, hiểu biết vi sinh vật môi trường dựa quan sát chi tiết thí nghiệm với giúp đỡ kính hiển vi cơng cụ lý, hóa, sinh tốn học đại Như biết, vi sinh vật diện khắp nơi, đất, nước, khơng khí, thể sinh vật khác, đặc biệt chúng tồn môi trường khắc nghiệt Chúng đóng vai trị quan trọng vịng tuần hồn vật chất Vì chúng xem mắt xích quan trong q trình chuyển hóa vật chất Giáo trình vi sinh vật học mơi trường dùng cho sinh viên ngành Khoa học mơi trường gồm hai tín lý thuyết tín thực hành, giới thiệu cách khái quát nhóm vi sinh vật, q trình chuyển hóa vật chất mơi trường tự nhiên nhân tạo Qua nắm bắt quy luật chuyển hóa chất hữu vô vi sinh vật nhằm điều khiển áp dụng chúng cách hiệu cơng trình xử lý chất thải Nghiên cứu tác động tương hỗ thể vi sinh vật, vi sinh vật môi trường (các tác nhân lý, hóa sinh học) nhằm kiểm sốt sinh trưởng, phát triển, nâng cao hiệu xử lý chất thải chúng áp dụng Từ có hiểu biết đắn vi sinh vật tầm quan trọng chúng môi trường tự nhiên nhân tạo Để giúp cho sinh viên tự học, tự nghiên cứu, biên soạn cố gắng đưa vào tài liệu kiến thức nhất, đại vi sinh vật học môi trường, đồng thời ý vấn đề gợi mở cần tiếp tục nghiên cứu Mỗi chương có trình bày mục tiêu, tóm tắt chương, tâp, câu hỏi gợi mở, giải thích thuật ngữ khó Mặc dù có nhiều cố gắng để hồn thiện nội dung chắn cịn nhược điểm thiếu sót định Vì chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp để nội dung sách hồn thiện cho lần tái sau Chúng xin chân thành tiếp thu cảm ơn! CÁC TÁC GIẢ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT ATP Adenosine triphosphate BOD Biochemical Oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) CMC Carboxymethyl cellulose COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học) CFU Colony–forming unit (Đơn vị hình thành khuẩn lạc) CKS Chất kháng sinh DO Dissolved Oxygen (Lượng oxy hòa tan nước cần thiết cho hô hấp sinh vật nước) DNA Deoxyribonucleic acid F–6–P Fructose–6–phosphate FAD Flavin adenine dinucleotide G–6–P Glucose–6–phosphate GAP Glyceraldehyde phosphate KDPG 2–Keto–3–deoxy–6–phosphogluconate N Nitrogen (Nito) + NAD Nicotinamide adenine dinucleotide dạng oxy hóa NADH Nicotinamide adenine dinucleotide dạng khử NADP+ Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate dạng oxy hóa NADPH MT Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate dạng khử Môi trường PP Pentose phosphate RNA Ribonucleic acid TDS Total dissolved solids (Tổng chất rắn hòa tan) TSS Turbidity & suspendid solids (Tổng chất rắn lơ lửng) TOC Total Organic Carbon (Tổng carbon hữu cơ) TS Total solids (Tổng chất rắn) VOCs Volatile Organic Compounds (Các hợp chất hữu bay hơi) SS Suspended solids (Chất rắn lơ lửng) VSV Vi sinh vật MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU Đối tượng nhiệm vụ vi sinh vật học môi trường Lịch sử phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học môi trường 10 Vai trị vi sinh vật mơi trường .13 Định hướng nghiên cứu vi sinh vật học môi trường Việt Nam 15 Vị trí vi sinh vật sinh giới 16 Chương 1.VI SINH VẬT NHÂN SƠ 22 Vi khuẩn (Bacteria) .22 Vi khuẩn đặc biệt 31 Vi khuẩn cổ (Archaea) 37 Chương VI SINH VẬT NHÂN THỰC .43 Vi nấm (Microfungi) nấm mũ (Cremini) 43 Vi tảo (Microalgae) .53 Động vật nguyên sinh (Protozoa) 56 Chương VI RUS HỌC 61 Lịch sử phát virus 61 Đặc điểm chung virus 63 Hình dang, kích thước cấu trúc virus .64 Sự nhân lên virus 69 Bacteriophage .72 Các bệnh virus 76 Ảnh hưởng tác nhân vật lí, hóa học đến virus 77 Các thực thể virus 79 Chương SINH LÝ HỌC VI SINH VẬT 86 Thành phần hóa học vi sinh vật 86 Dinh dưỡng vi sinh vật 87 Sinh trưởng sinh sản vi sinh vật .91 Các phương pháp khử trùng 103 Các phương bảo quản chủng giống vi sinh vật 107 Hơ hấp , chuyển hóa lên men vi sinh vật .109 Chương VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG ĐẤT .119 Môi trường đất 119 Đất môi trường sống vi sinh vật .125 Vi sinh vật đất 127 Sự chuyển hóa hợp chất hữu cơ, vơ đất 132 Vai trò vi sinh vật đất 152 Chương VI SINH VẬT MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ 155 Mơi trường khơng khí 155 Sol khí sol khí sinh học 157 Chu trình vi sinh vật khơng khí 157 Vi sinh vật tồn khơng khí .159 Vi sinh vật khơng khí ngồi trời 161 Vi sinh vật khơng khí nhà 163 Kiểm sốt sol khí sinh học 164 Chương 7.VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG NƯỚC 168 Sinh cảnh vi sinh vật môi trường nước 168 Các kiểu dinh dưỡng vi sinh vật môi trường nước .172 Môi trường biển 174 Môi trường nước 177 Kiểm soát ngăn ngừa ô nhiễm nước Việt Nam 179 Chương 8.VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG CỰC TRỊ 184 Môi trường cực trị .184 Môi trường nhiệt độ thấp 184 Môi trường nhiệt độ cao 185 Mơi trường khơ xạ cực tím 188 Môi trường thiếu ánh sáng 190 Chương ỨNG DỤNG VSV TRONG XỬ LÝ PHẾ THẢI .194 Nguồn gốc phế thải biện pháp xử lý 194 Sử dụng vi sinh vật xử lí rác thải sinh hoạt .196 Sử dụng vi sinh vật xử lý nước thải 198 Các phương pháp xử lý phế thải 201 Phát triển trình xử lý chất thải thân thiện với môi trường .220 Chương 10 CHẾ PHẨM VI SINH VẬT VÀ CÁCH SỬ DỤNG .223 Các dạng chế phẩm vi sinh vật 223 Các phương pháp sử dụng chế phẩm vi sinh vật 226 Một số chế phẩm vi sinh vật thông dụng 228 THỰC HÀNH 236 Phần NHỮNG CHỈ DẪN CHUNG 236 Quy định thực hành .236 Một số thiết bị, dụng cụ thí nghiệm cần thiết .236 Xử lý bao gói dụng cụ, vật liệu thí nghiệm 241 Sử dụng bảo quản kính hiển vi .243 Phần HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH 246 Bài Làm tiêu nhuộm tế bào vi sinh vật 246 Bài Pha chế môi trường dinh dưỡng 260 Bài Phân lập, nuôi cấy giữ giống vi sinh vật 265 Bài Đo kích thước đếm số lượng vi sinh vật 272 Bài Các tính chất sinh hóa vi sinh vật 283 Bài Lên men phân giải phế thải hữu 293 Bài Vi khuẩn cố định nitơ – Sản xuất sử dụng nitragin 307 Bài Xác định hoạt tính enzyme chất kháng sinh vi sinh vật 314 Bài Phân tích vi sinh vật chất thải hữu 321 Bài 10.Tham quan thực tế sở xử lý chất thải .330 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ GỢI Ý TRẢ LỜI CÁC BÀI TẬP .331 PHỤ LỤC ẢNH MÀU 336 TÀI LIỆU THAM KHẢO 342 BÀI MỞ ĐẦU Mục tiêu  Nắm cách tổng quát khái niệm, đặc điểm, nội dung, lịch sử nghiên cứu vai trò vi sinh vật học môi trường  Hiểu phân bố vai trị vi sinh vật mơi trường đất, nước, khơng khí…  Biết định hướng nghiên cứu VSV môi trường Việt Nam  Vận dụng kiến thức vi sinh vật học mơi trường vào thực tiễn sống góp phần bảo vệ phát triển môi trường bền vững ĐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNG 1.1 Khái niệm chung Vi sinh vật (Microorganisms) tên gọi chung sinh vật có kích thước nhỏ bé mà mắt thường khơng nhìn thấy được, quan sát chúng kính hiển vi Vi sinh vật (VSV) gồm nhiều nhóm khác nhau: virus thực thể virus, vi khuẩn, cổ khuẩn, vi nấm, protozoa, vi tảo Môi trường hệ thống yếu tố vật chất tự nhiên nhân tạo có tác động tồn phát triển người sinh vật (Điều 3, Luật bảo vệ môi trường, 2014) Theo Luật Bảo vệ Mơi trường Việt Nam, 2014: "Ơ nhiễm môi trường biến đổi thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến người sinh vật" Trên giới, ô nhiễm môi trường hiểu việc chuyển chất thải lượng vào môi trường đến mức có khả gây hại đến sức khoẻ người, đến phát triển sinh vật làm suy giảm chất lượng môi trường Các tác nhân gây ô nhiễm bao gồm chất thải dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hóa chất tác nhân vật lý, sinh học dạng lượng nhiệt độ, xạ Tuy nhiên, môi trường coi bị ô nhiễm hàm lượng, nồng độ cường độ tác nhân đạt đến mức có khả tác động xấu đến người, sinh vật vật liệu Bảo vệ môi trường hoạt động giữ cho môi trường lành, đẹp, cải thiện môi trường, đảm bảo cân sinh thái, ngăn chặn, khắc phục hậu xấu người thiên nhiên gây cho môi trường, khai thác, sử dụng hợp lý tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên "Hoạt động bảo vệ mơi trường hoạt động giữ gìn, phịng ngừa, hạn chế tác động xấu đến môi trường; ứng phó cố mơi trường; khắc phục nhiễm, Suy thối, cải thiện, phục hồi mơi trường; khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên nhằm giữ môi trường lành" (Điều 3, Luật bảo vệ môi trường, 2014) Vi sinh vật học môi trường (Environmental microbiology) môn khoa học nghiên cứu hoạt động sinh lý VSV có ảnh hưởng đến chất lượng mơi trường, tìm hiểu quy luật phát triển VSV mơi trường để có biện pháp ngăn ngừa tác động tiêu cực phát huy tác động tích cực chúng q trình bảo vệ phát triển môi trường bền vững Vi sinh vật học môi trường nghiên cứu vi sinh vật tất loại môi trường sống (đất, nước, khơng khí mơi trường cực trị…) tác động có lợi có hại chúng đến sức khỏe phúc lợi người Vi sinh vật học mơi trường có mối liên hệ mật thiết với mơn khoa học khác (Hình 1) Hình Mối quan hệ vi sinh vật học môi trường với ngành khoa học khác (Pepperet al.,2015) Phục hồi sinh học (Bioremediation) – Đây trình làm nhờ sử dụng hệ thống sinh học (chủ yếu VSV) đưa môi trường trở lại trạng thái ban đầu chí làm cho độc hại giảm nồng độ chúng đến mức an tồn Đối với vi sinh vật mơi trường, xử lý sinh học liên quan đến việc tăng cường tối ưu hóa q trình phân hủy vi sinh vật chất gây ô nhiễm để mang lại môi trường giảm tác động tiêu cực đến sức khỏe người 1.2 Nội dung môn học vi sinh vật học mơi trường  Tìm hiểu quy luật phát sinh, phát triển tiến hóa VSV, hình thái, cấu tạo, sinh lý, sinh hóa, di truyền nhóm VSV thường gặp mơi trường tự nhiên  Nghiên cứu vai trị to lớn nhiều mặt nhóm VSV tự nhiên, sở tìm kiếm giải pháp, biện pháp, phương pháp nhằm khai thác cách đầy đủ tác động tích cực VSV ngăn chặn cách hiệu tác động có hại chúng  Nắm nguyên lý công nghệ vi sinh, chất chế phẩm vi sinh vật, quy trình cơng nghệ, hiệu tác dụng cách sử dụng loại chế phẩm vi sinh vật dùng xử lý chất thải, phế thải chống ô nhiễm môi trường  Định hướng nghiên cứu lĩnh vực công nghệ vi sinh để tạo nhiều loại chế phẩm vi sinh vật hữu ích ứng dụng vào cơng tác bảo vệ, cải tạo phát triển môi trường bền vững 1.3 Yêu cầu môn học vi sinh vật học môi trường Sau học xong môn học người học phải hình thành lực sau: 1.3.1 Về kiến thức Sau nghiên cứu học phần sinh viên hiểu thực trạng, ngun nhân gây nhiễm mơi trường, sở khoa học biện pháp vi sinh vật góp phần bảo vệ phát triển mơi trường bền vững 1.3.2 Về kỹ  Trang bị cho sinh viên sở lý luận thực tiễn phương pháp nghiên cứu, phân lập, nuôi cấy, định loại vi sinh vật sống môi trường đất, nước, khơng khí, vật phẩm mơi trường cực trị  Rèn luyện kỹ tư tổng hợp, biết lựa chọn, vận dụng nội dung thích hợp vào bảo vệ phát triển môi trường bền vững thực tiễn sản xuất, đời sống 1.3.3 Về thái độ  u thích mơn vi sinh vật học mơi trường với mong muốn khám phá đặc tính cịn tiềm ẩn giới vi sinh vật kỳ diệu ảnh hưởng đến mơi trường sống  Có lực tự học, tự nghiên cứu để nâng cao hiểu biết thân lĩnh vực VSV học môi trường ứng dụng VSV vào bảo vệ phát triển môi trường bền vững LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNG 2.1 Lịch sử nghiên cứu Lịch sử phát triển ngành vi sinh vật học mơi trường chia thành giai đoạn: 2.1.1 Giai đoạn trước Pasteur (1865) Các trình chuyển hóa chất tự nhiên người biết đến từ lâu, chủ yếu ứng dụng ngẫu nhiên, theo kinh nghiệm Mãi sau Antoni van 10 Mật bị khơ g Thạch 15 g Natri cholate g Nước cất .1000 ml Citrate sắt………………………1 g Đặc điểm khuẩn lạc: Trên mơi trường TCBS, phẩy khuẩn tả có khả lên men saccharose nên khuẩn lạc có màu vàng, to nhẵn, vi khuẩn khác có màu xanh Tiêu chuẩn xác định Vibrio choleraedựa vào đặc tính sinh hóa: - Lên men đường glucose, saccharose, mannose, khơng sinh - Không lên men đường arabinose, lactose, di động mạnh - Indole(+), oxydase (+) , VP (±), urease (–), H2S (–), RM (–) 7) Phương pháp xác định Pseudomonas aeruginosa Trực khuẩn mủ xanh Pseudomonas aeruginosa có hình dạng thẳng, hai đầu trịn, dài 1–5 µm, rộng 0,5–1 µm Trực khuẩn có vỏ, có roi đầu, di động, không sinh bào tử, bắt màu Gram âm Môi trường phân lập Pseudomonas aeruginosa (Môi trường SS):(pH 7,0–7,2) Peptone g Citrate sắt 1g Cao thịt g Xanh brillia 0,1% 0,3 ml Lactose 10 g Đỏ trung tính 1% .2,5 ml Muối mật 8,5 g Thạch 20 g Natri citrate 8,5 g Nước cất .1000 ml Natri thiosulfate 8,5 g pH 7,0–7,2 Đặc điểm khuẩn lạc: có dạng : Khuẩn lạc trịn đều, mặt nhẵn khuẩn lạc có bờ dẹt, nham nhở, vùng trung tâm lồi.Khuẩn lạc Pseudomonas aeruginosa thường có ánh xanh, tiết sắc tố màu xanh lục vàng lục Vi khuẩn thường nhiễm vào vết thương hở tạo mủ xanh nên goi vi khuẩn mủ xanh Tiêu chuẩn xác định Pseudomonas aeruginosa dựa vào đặc tính sinh hóa: Glucose (+) Indole (–) LDC (–) Sinh sắc tố màu xanh lục Lactose (–) H2S (–) Oxydase (+) Viết tường trình chi tiết III CÂU HỎI Fecal coliform gì? Tại phải nhận biết Coliform Fecal coliform? Môi trường điều kiện nuôi cấy Coliform? Nguyên tắc phương pháp xác định Coliform? Fecal coliform? Nguyên tắc phương pháp xác định vi khuẩnSalmonella? Shigella? Nguyên tắc phương pháp xác định vi khuẩn Vibrio cholerae, Pseudomonas aeruginosa? Nhận xét mẫu phân tích so sánh mẫu phân tích theo TCVN ? Khi thực phản ứng sinh hóa cần lưu ý điểm gì? 329 Bài 10 THAM QUAN THỰC TẾ CƠ SỞ XỬ LÝ CHẤT THẢI Mục tiêu -Nhằm trang bị kiến thức thực tế cho sinh viên ứng dụng VSV sản xuất xử lý ô nhiễm môi trường -Sau học xong sinh viên phải viết thu hoạch đợt tham quan, thực tế Nội dung địa điểm 2.1 Phương pháp thu mẫu điều tra thực địa -Đo trường tiêu: +Nhiệt độ (bằng nhiệt kế); +pH (bằng may đo pH); +Oxy hòa tan (bằng máy đo DO) -Mẫu thủy hóa đựng lọ nhựa, đậy kín nút, nước phân tích sau mang phịng thí nghiệm -Mẫu để xác định VSV lấy vào lọ thủy tinh có nút mài khử trùng từ trước Mẫu phân tích sau mang phịng thí nghiệm 2.2 Các tiêu VSV tiêu thủy hóa phân tích 2.2.1 Các tiêu VSV - Các VSV thông thường: Vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm, vi khuẩn quang hợp - Coliform tổng số - Fecal Coliform - Salmonella - Shigella - Vibrio cholerae - Pseudomonas aeruginosa 2.2.2 Các tiêu thủy hóa - Độ đục - Chất rắn lơ lững (SS) - H2S - Hàm lượng oxy hịa tan (DO) - Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) - Nhu cầu oxy hóa học (COD) - NH , NO , NO ,PO 2.3.Địa điểm -Viện Sinh học, Viện khoa học Việt Nam -Các phịng thí nghiệm VSV đại chuyên phục vụ giảng dạy nghiên cứu lĩnh vực mơi trường -Nhà máy hay xí nghiệp xử lý phế thải đô thị thành phố, tỉnh Viết thu hoạch (theo hướng dẫn giảng viên) 330 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ GỢI Ý TRẢ LỜI CÁC BÀI TẬP I Câu hỏi ôn tập Vi sinh vật học mơi trường? Vai trị vi sinh vật môi trường tự nhiên? Các nhóm vi sinh vật mơi trường chủ yếu? Tại nói vi sinh vật hợp phần môi trường sống? Các loại virus? Đặc điểm chung virus? Virus khác biệt với vi sinh vật khác đặc điểm nào? Quá trình nhân lên virus tế bào chủ? Trình bày chi tiết phát triển vi khuẩn? Phân biệt vi khuẩn hiếu khí với vi khuẩn kị khí? Thế quan hệ đối kháng? Ứng dụng mối quan hệ đối kháng nhóm vi sinh vật xử lý môi trường? Đất trồng bị ô nhiễm nguyên nhân nào? Hiện Việt Nam sử dụng biện pháp để hạn chế nhiễm đất trồng? Vai trị làm nước thải vi sinh vật? Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tự làm nước thải? Các hình thức hơ hấp lên men vi khuẩn, ứng dụng xử lý môi trường? 10 Có loại vi sinh vật kị khí? Cho ví dụ nêu vai trị vi sinh vật kị khí thiên nhiên đời sống người 11 Vai trị vi sinh vật hiếu khí xử lý phế thải hữu cơ? 12 Vai trò vi sinh vật cố định nitơ? Các biện pháp sinh học để làm tăng lượng nito đất? 13 Tại thiên nhiên vi sinh vật tăng lên không tương ứng với tốc độ sinh sản vô nhanh chóng nó? 14 Các tác nhân gây bệnh nước thải? Vai trò vi sinh vật kị khí mơi trường tự nhiên? 15 VSV tham gia phân giải chất hữu chứa cellulose? Các phương pháp xử lý phế thải hữu công nghệ vi sinh vật? 16 Quy trình xử lí kị khí nước thải sinh hoạt công nghệ vi sinh vật? 17 Nguyên lý chung trình xử lý sinh học hiếu khí? Các yếu tố mơi trường ảnh hưởng đến q trình xử lý nước thải hiếu khí? 18 Trình bày mối quan hệ tương hỗ vi sinh vật – đất, vi sinh vật với trồng? Ứng dụng bảo vệ môi trường? 19 Một số biện pháp vi sinh góp phần bảo vệ mơi trường nay? 20 Một số định hướng nghiên cứu vi sinh vật học môi trường Việt Nam? 331 II Gợi ý trả lời tập Mở đầu Chọn đáp án nhất: j Tất nhóm trên; d Tất ý Điền vào chỗ trống: Archaea (cổ khuẩn), Bacteria (vi khuẩn), Eukarya (cơ thể nhân thực); Vi môi trường Chương Vi sinh vật nhân sơ Chọn đáp án nhất:7 A 1-2-3-4; d Các phospholipid;9 d Nó bảo vệ tế bào khỏi lực thẩm thấu 10 So sánh số tính chất vi khuẩn (Bacteria) cổ khuẩn (Archaea) Đặc điểm so sánh Bacteria Archaea a Tế bào có dạng hình vng hình  + b Khơng hình thành nội bào tử  + c Khơng có intron gene (hệ gene khơng phân mãnh, gene liên tục) +  d Nhiều loài sinh methane dinh dưỡng methane  + e Sống điều kiện sinh thái đặc biệt  + f Lipid màng có glycerol, acid béo mạch thẳng liên kết ester +  j Có thymine RNAt +  Điền vào chỗ trống: 11 a Chất nhân, màng nhân; b Ti thể, lưới nội chất, máy Golgi; c PG hay peptidoglycan; d 70S; 12 a Thể nghỉ; b Chương Vi sinh vật nhân thực Chọn đáp án nhất:8 c Cơ thể đa bào; b Những vi sinh vật nhân thực 10 Điền vào bảng so sánh số đặc điểm vi khuẩn, vi nấm vi tảo Đặc điểm so sánh 332 Vi khuẩn Vi nấm Vi tảo a Loại ribosome tế bào chất 70S 80S 80S b Chất đặc trưng thành tế bào PG (peptidoglycan) Chitin, hemicellulose Cellulose c Dạng dự trữ glucose PHB, glycogen, tinh bột (tùy loài) Glycogen Tinh bột d Quan hệ với oxygen Kị khí đến hiếu khí Hiếu khí Hiếu khí Điền vào chỗ trống: 11 a Nhân thực; b Chitin hay hợp chất chứa chitin; c Cellulose;d.Lục lạp; e Hoại sinh, kí sinh, cộng sinh; f bào tử; J Lông; i Roi Chương Virus học Chọn đáp án nhất: c Có màng bọc bên ngồi vỏ capsid, có lơng dính kết hồng cầu; a, b, d.; So sánh số đặc điểm (có (+)/Khơng ()của virus với số loại VSV khác: Nuôi cấy MT nhân tạo Có ribosome Phân đơi Virus    Micoplasma + + + + /+ Rickettsia /+ + + + /+ Clamydia /+ + + + /+ Đối tượng so sánh Có DNA RNA Kí sinh mức độ  có loại Phân tử Điền vào chỗ trống:9 a.Gai; b Carbohydrate; c.Protein; d Thụ thể (receptor) 10 a.Viroid; b Khoai tây, cà chua, dừa 11 Prion 12 a.Vi khuẩn; b.Gây tan (lytic); c Tế bào tiềm tan (lyzogenic cell) 13 a Nhân lên; b Acid nucleic; c Hệ thống enzyme tế bào, d Lõi acid nucleic, vỏ protein Chương Sinh lý học vi sinh vật Chọn đáp án nhất: d Là thể quang tự dưỡng carbon.9 Nghiên cứu chất nhận electron sử dụng q trình hơ hấp, nhóm VSV tham gia chủ yếu là: (1) Tất vi khuẩn hiếu khí, nấm, động vật nguyên sinh, vi tảo (2) Vi khuẩn đường ruột; (3) Pseudomonas, Bacillus; (4) Desulfovibrio, Deufotomaculum; (5) Vi sinh vật sinh methane; (6) Desufuromonas, Thermoproteus (7) Pseudomonas, Bacillus 10 Nấm men rượu phân giải glucose a Khi có oxygen phân tử: Glucose EMP (aldolase) oxy hóa pyruvatechu trình Krebs chuỗi vận chuyển điện tử CO2 + H2O + nhiều lượng Tế bào nấm men có nhiều lượng, sinh trưởng nhanh, nẩy chồi nhiều b Khi khơng có oxy phân tử: Glucose pyruvate decarboxylase alcoholdehydrogenase ethanol + CO2 + lượng (2% lượng glucose) nấm 333 men nẩy chồi, sinh trưởng chậm Điền vào chỗ trống:11 a Đơn vị hình thành khuẩn lạc; b.CFU–Colony -forming unit; c.đơn độc (riêng biệt); 12 a Máy đo độ đục; b Hấp phụ (absorption), c Tỉ lệ thuận; 13 a Không liên tục; b Batch; c Liên tục, d Lấy khỏi nồi phản ứng (nồi lên men) Chương Vi sinh vật môi trường đất Chọn đáp án nhất: 12 d Tất yếu tố sử dụng để trợ giúp sinh trưởng VSV đất 13 b Vùng rễ 14 c Cả a b Điền vào chỗ trống: 15 Đất vô (Mineral soil); 16 Chất mùn (Humus) Chương Vi sinh vật mơi trường khơng khí Chọn đáp án nhất: d Cả ba ý a, b, c d Tất phương pháp Điền vào chỗ trống: 8.a.Bụi đất bẩn, nước mang VSV; b.Sự hô hấp; a giọt chất lỏng lơ lững khơng khí; b.chất khí khác, c hấp thụ Chương Vi sinh vật môi trường nước Chọn đáp án 6.b Các hồ phú dưỡng; 7.d Thiobacillus thiooxidans Điền vào chỗ trống: BOD Thực vật phù du (Phytoplankton) 10 Vi khuẩn nano, vi khuẩn siêu nhỏ Chương Vi sinh vật môi trường cực trị Chọn đáp án nhất: c Nó chuyển động trườn chuyển động lên xuống bên bao chứa chất dinh dưỡng mà cần; j Cả nhóm Điền vào chỗ trống: a Cực đoan; b ưa cực đoan a H2 ; b acetate 334 a Sự khuếch tán oxygen thấp; b.thiếu oxygen; c thiếu khí Chương Vi sinh vật ứng dụng xử lí phế thải Chọn đáp án nhất: 7.d Sự tiệt trùng (Sterilization) 8.a Các trình sinh học 9.b Xử lí bùn hoạt tính Điền vào chỗ trống: 10 Sự tiệt trùng (Sterilization); 11 DNA; 12 Chất kháng sinh (Antibiotic) Chương 10 Chế phẩm vi sinh vật cách sử dụng Chọn đáp án nhất: 7.j Tất bước trên; Chủng xạ khuẩn sinh kháng tạo chế phẩm dùng bảo vệ thực vật chọn theo tiêu chuẩn sau: a Hoạt lực kháng sinh cao; b Hoạt phổ kháng sinh rộng; c Giữ hoạt tính đưa vào đồng ruộng; d Không độc trồng, người, động vật VSV khác.e Không thuộc loại kháng sinh dùng y học Những điểm cần lưu ý sử dụng chế phẩm thuốc trừ sâu VSV bảo vệ thực vật a Chế phẩm hạn sử dụng không bị tạp nhiễm b Đúng đối tượng, thời điểm liều lượng cần thiết c Tránh ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp vào chế phẩm d Tránh sử dụng đồng thời thuốc trừ sâu thuốc diệt cỏ 10 Một số điểm cần ý sử dụng phân vi sinh vật Việt Nam Phân vi sinh vật sản xuất nước ta thường có dạng bột màu nâu, đen, phần lớn nơi sản xuất dùng than bùn làm chất độn, chất mang vi khuẩn Phân vi sinh vật sản xuất nước thường sử dụng cách trộn với hạt giống vảy nước để ẩm hạt trước gieo 10 – 20 phút Nồng độ sử dụng 100 kg hạt giống trộn với kg phân vi sinh vật Các chế phẩm vi sinh vật sản xuất nước thường không cất giữ lâu Thường sau từ đến tháng hoạt tính vi sinh vật chế phẩm giảm mạnh Vì vậy, sử dụng cần xem kỹ ngày sản xuất thời gian sử dụng ghi bao bì Chế phẩm vi sinh vật vật liệu sống, cất giữ điều kiện nhiệt độ cao 300C nơi có ánh nắng trực tiếp chiếu vào, số vi sinh vật bị chết Do hiệu chế phẩm bị giảm sút Cần cất giữ phân vi sinh vật nơi mát không bị ánh nắng chiếu vào Phân vi sinh vật thường phát huy tác dụng điều kiện đất đai khí hậu thích hợp Thường chúng phát huy tốt chân đất cao, loại trồng cạn Điền vào chỗ trống: 11.a Bột; b nước; 12.a Hòa vào nước; b tưới vào gốc 335 PHỤ LỤC HÌNH MÀU Hình 1–4 Sơ đồ minh họa cấu trúc thành tế bào vi khuẩn Gram âm Gram dương ( Pepper et al 2015, vẽ Wayne L Miller, McGill University) Hình 1–5 Mơ hình cấu trúc màng sinh chất (Peter Raven et al., 2017) 336 Hình 2–2 Cấu trúc thành tế bào nấm (Pepper et al., 2015) (A) (B) Hình 2-5 Hình ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét màu sợi nấm mang bào tử (A), nấm mốc Rhizopus; (B), Penicillium roquefortii (Jeffrey et al., 2011) 337 Hình 6-4 Tủ cấy vơ trùng (trái) Dịng khơng khí tủ cấy vơ trùng mặt cắt trước bên (phải) Dịng khơng khí chưa lọc (màu xanh) bơm khơng khí bơm vào qua màng lọc HEPA thành khơng khí trước thổi vào buồng làm việc tránh cho mẫu vật bị nhiễm không khí bên ngồi Khơng khí buồng làm việc trở nên bị nhiễm (màu đỏ) từ mẫu vật thổi qua màng lọc trước thải ngồi mơi trường Chaetoceros debilis (tảo cát) Ceratium sp Oocystis sp Volvox sp Calanoida sp Hyperia macrocephala Hình 7–3 Sinh vật phù du 338 Proton ADP + Pi ATP Hình 7–5 Cấu trúc protein rhodopsin màng tế bào (Delong et al., 2010) Vi khuẩn phù du (trái) cấu trúc protein rhodopsin (phải) (1) Protein rhodopsin sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển proton xuyên qua màng tế bào; (2) proton tế bào; (3) Enzyme ATPase chuyển proton sử dụng lực vận chuyển proton để tổng hợp ATP (5) từ ADP + Pi (4) (a) (c) (b) (d) (e) (g) Hình 9-13 Một số chủng VSV sử dụng xử lý phế thải a–Các khuẩn lạc xạ khuẩn màu trắng –Actinomadura madurae, màu vàng –Nocardia, đỏ – Micromonospora spp.; b– Cellulomonas; c–Actinomycetes; d–Metarhizium anisopliae; e– Lactobacillus acidophylus; g– Bacillus subtilis 339 Hình 25 Khả sinh indole Hình 27 Khả phân giải urea (+) () Hình 29 Phản ứng đỏ methyl (RM) 340 Hình 26 Khả sinh H2S Hình 28 Khả lên men carbohydrate (+) () Hình 31 Khả sử dụng citrate (+) () Hình 30 Phản ứng V.P Ho¹ t tÝnh amylase () (+) Hình 32 Khả enzyme catalase Ho¹ t tÝnh cellulase Ho¹t tÝnh protease Hình 51 Hoạt tính enzyme ca vi sinh vt Vòng vô khuẩn Khoanh giấy tẩm chÊt kh¸ng sinh Hình 52 Vịng vơ khuẩn tạo thành quanh khoanh giấy tẩm chất kháng sinh (Prescot L M., Harley J P., Klein D A., 2002) Hình 53 Thử nghiệm IMVIC: Dùng để phân biệt E.coli với vi khuẩn đường ruột khác 341 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Kiều Hữu Ảnh, 1999 Giáo trình Vi sinh vật họchọc công nghiệp NXB KH KT Kiều Hữu Ảnh, 2006 Giáo trình Vi sinh vật học Lý thuyết tập giải sẵn NXB KH & KT, Hà Nội Lê Huy Bá, 2000 Môi trường NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh NguyễnLân Dũng, NguyễnĐình Quyến, Phạm Văn Ty, 2003 Vi sinh vật học, NXB Giáo dục Nguyễn Lân Dũng dịch,1983 Thực tập Vi sinh vật, Egorov N.X., NXB Mir, Maxcơva, NXB ĐH&THCN Hà Nội Nguyễn Thành Đạt, 2008 Câu hỏi tập vi sinh học NXB ĐHSP Tăng Văn Đồn, 2001 Kỹ thuậtmơi trường NXB Giáo dục Vũ Thị Minh Đức, 2001.Thực tập vi sinh vật học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Hòang Huệ, 1996 Xử lý nướcthải NXB Xây dựng 10 TrịnhXuân Lai, 2000 Tính tốn thiếtkế cơngtrình xử lý nướcthải NXB Xây dựng 11 Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Đỗ Thị Bích Thủy, Ngơ Thị Tường Châu, 2013 Vi sinh vậthọc công nghiệp,NXBĐại học Quốc gia Hà Nội 12 Lê Quốc Tuấn, 2009 Vi sinh mơi trường, Trường ĐHNL, Tp Hồ Chí Minh 13 Trần Linh Thước,Phương pháp phân tích vi sinh vật nước, thực phẩm mỹ phẩm, NXB Giáo dục 14 Mai Đình Yên, 1990 Cơ sở sinh thái học, ĐH Tổng hợp Hà nội Tiếng Anh 15 Bertrand J C.,Caumette P.,Lebaron P., Matheron R., Normand P., Sime-Ngando T., 2011 Environmental Microbiology: Fundamentals and Applications Springer 16 Bitton G., 2005 Wastewater Microbiology, 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc 17 Bowen H J M, 1966, Trace metals in biochemistry Academic Press, New York 18 Cowan M K Bunn J., Atlas R M., Smith H., 2016 Microbiology fundamentals: a clinical approach, 2nd ed., McGraw-Hill 19 Hurst C.J., , Crawfod R L., 2002.Manualof Environmental Microbiology,ASM Press 20 Madsen E L., 2008 Environmental Microbiology: From genomes to biogeochemistry, 1st ed., Blackwell Publishing Ltd., USA 21 Mitchell R., Ji-Dong Gu, 2009 Environmental microbiology, 2nd ed., WileyBlackwell 22 Okafor N., 2011 Environmental Microbiology of Aquatic and Waste Systems, 342 Springer 23 Pepper I L Gerba C P., 2004 Environmental Microbiology A Laboratory Manual (http://site.iugaza.edu.ps/tbashiti/files/2010/02/Environmental_Microbiology.p df) 24 Pepper I L., Gerba C P.,GentryT J., 2015 Environmental Microbiology, 3rd edition Academic Press, USA 25 Pommerville J C., 2010 Alcamo’s fundamental Microbiology, 9th ed., Jones & Bartlett Publishers 26 Prescot L M., Harley J P., Klein D A., 2002 Microbiology, McGraw-Hill 27 Prescot L M., Harley J P., Klein D A., 2002 Microbiology– Laboratory, McGrawHill 28 Raven P Johnson G., Mason K., Losos J., Singer S., 2017 Biology, 11th edition McGraw-Hill 29 Tchobanoglous G., Burton F L., 1991 Wastewater Engineering: Treatment Disposal Reuse, McGraw-Hill 343 ... sử phát triển vi sinh vật học môi trường? Những tác động vi sinh vật mơi trường tự nhiên? Tại nói vi sinh vật hợp phần môi trường? Một số định hướng nghiên cứu vi sinh vật học môi trường? * Chọn... trị vi sinh vật học mơi trường  Hiểu phân bố vai trò vi sinh vật môi trường đất, nước, khơng khí…  Biết định hướng nghiên cứu VSV môi trường Vi? ??t Nam  Vận dụng kiến thức vi sinh vật học môi trường. .. VSV Vi sinh vật MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU Đối tượng nhiệm vụ vi sinh vật học môi trường Lịch sử phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học mơi trường 10 Vai trị vi sinh vật môi trường