Giáo trình vi sinh vật học đại cương phần 2 nguyễn thị liên (chủ biên), nguyễn quang tuyên

Chương VIRỦT (VIRUS) Virút coi sinh vật nhỏ đơn giản chúng khơng có cấu tạo tế bào, khơng có khả tự sinh sản khơng có q trình trao đổi chất sinh vật khác Virút dường đại phân tử Nucleoprotein có đặc tính sinh vật, chúng xếp vào vị trí ranh giới vật vơ sinh giới hữu sinhệ Với cấu tạo đơn giản, với chế nhân đặc biệt, nhanh dễ dàng tế bào nuôi invitro, với khả tinh khiết virút thành phần chúng, thực đóng vai trị quan trọng việc tạo mơ hình nghiên cứu lý tưởng di truyền học, sinh học phân tử Từ mô hình người ta đạt nhiều thành tựu việc xác định vật thể di truyền chứa đựng axit nucleic, hoạt động gen, chế sinh tổng hợp AND, ARN protein Virút học trở thành môn quan trọng quan tâm nhiều lĩnh vực khác Ngày nghiên cứu virút quan tâm nhiều lý sau: - Trong kháng sinh làm giảm cách đáng kể có hiệu bệnh nhiễm trùng vi khuẩn bệnh dịch virút gây chiếm tỷ lệ cao, việc nghiên cứu thuốc đặc trị cho virút cịn gặp nhiều khó khăn - Mối liên quan trực tiếp gián tiếp ung thư virút có chứng rõ ràng, đặc biệt bệnh ung thư động vật Việc phát gen ung thư số loại virút góp phần quan trọng vào q trình nghiên cứu chế gây ung thư - Trong năm gần xuất virút HIV- nguyên nhân SIDA thực gây lo ngại cho nhân loại Trước hết HIV gây nên dịch SIDA có nguy lây lan tồn cầu, bệnh nhân có tỷ lệ tử vong cao, chưa có thuốc đặc trị Sau có câu hỏi: gần HIV xuất hiện, liệu sau HIV cịn xuất virút khác nguy hiểm HIV không? Câu hỏi có câu trả lời Năm 2003 loại bệnh gây viêm đường hô hấp cấp (SARS) gây tử vong cao không rõ nguyên nhân xuất số nước như: Việt nam, Trung Quốc Hồng Công, Canada Với nỗ lực cao độ nhà khoa học tìm nguyên nhân gây bệnh loại virút gây ra, chưa có thuốc điều trị Virút nghiên cứu từ trãm năm ngày nghiên cứu với qui mô lớn nhiều ngành khoa học khác 88 5Ễl ề M Ộ T SỐ M ỐC LỊCH s TRONG NGHIÊN c ứ u VIRÚT - Năm 1796: E Jenner người Anh chế tạo vacxin phòng bệnh đậu mùa - Năm 1882: L Pasteur người Pháp chế tạo vacxin dại - Năm 1892: Ivanopxski người Nga lần xác định có loại vi sinh vật đặc biệt qua lọc vi khuẩn, sau gọi virút - Năm 1899 phát virút dịch tả trâu bò - Năm 1901 phát virút bệnh sốt vàng - Năm 1902 phát virút bệnh đậu mùa - Năm 1917 phát virút vi khuẩn - Năm 1939: kính hiển vi điện tử hoàn thiện dần cho phép quan sát hình thái bên ngồi lẫn số cấu trúc virút - Năm 1940 thừa nhận có virút côn trùng - Năm 1962 phát virút nấm - Nãm 1972 phát virút nguyên sinh động vật Virus (theo tiếng La tinh nghĩa độc) Lơ vốp (Nga - nhà sinh vật học lỗi lạc) năm 1965 định nghĩa "Virút Virus" để nhấn mạnh tính chất đặc biệt virút, khác hẳn với thể sống khác Để mở rộng khái niệm Sukhốp tóm tắt đặc tính chung virút điểm 5.2 ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA VIRÚT - Có kích thước vô nhỏ bé: từ hàng chục đến hàng trăm nanomét - Khơng có cấu tạo tế bào - Thành phần hoá học đơn giản: gồm protein axit nucleic - Khơng có khả sinh sản môi trường dinh dưỡng tổng hợp - Ký sinh nội bào - Một số virút động vật thực vật có khả tạo thành tinh thể 5ẵ3 HÌNH THÁI VÀ KÍCH THƯỚC CỦA VIRÚT 5.3Ể1 Hình thái virút Virút có nhiều hình dạng khác Virút có cấu trúc nói chung bền vững, làm cho phần lớn virút có hình dạng định, đặc trưng cho lồi virút Một vài virút thay đổi hình dạng điều kiện ni cấy khác Một số hình dạng thường gặp là: 89 ễ3 i ề/ ề D ạn g hình cầu Gồm phần lớn virút gây bệnh cho người động vật: cúm, sởi, bại liệt, quai bị, virút dịch tả lợn, virút dịch tả trâu bị Kích thước: 100-150 nm (nm: nanomet; nm= 1/1000 |J = 10"V)5.3.1.2 D ạn g hình que Gồm virút gây bệnh: đốm thuốc lá, đốm khoai tây Kích thước: rộng 15 nm; dài: 250 nm 5.3.1.3 D ạng hỉnh khối Gồm virút có nhiều cạnh như: đậu, enterovirút, virút khối u người - động vật, virút đường hô hấp Kích thước: 30 - 350 nm 5.3.1.4 Dạng giống hình tinh trùng Là dạng đặc trưng cho virút ký sinh tế bào vi khuẩn, gọi thực khuẩn thể (phagiơ) Kích thước: 47 - 154 nm 10 - 250 nm c) & a ' f K? w % ị e) í H ình 19 Hình thái m ột số v irú t 90 / h) Đối xứng 20 mặt: a) Virút polio, mụn cơm, adeno, rota b) Herpesvirút Đối xứng xoắn ốc: c) TMV; d) Cúm; e) Sởi, quai bị, cúm; f) Dại Đối xứng không rõ ràng phức tạp: g) Poxvirút; h) Các phagiơ T chẵn 5.3ẵ2 Kích thước virút Virút coi vi sinh vật có kích thước nhỏ nhất, nói chung quan sát kính hiển vi điện tử, virút qua lọc vi khuẩn Mỗi loại virút có kích thước định khơng đổi suốt q trình phát triển Một số virút có dạng sợi que có biến thiên nhỏ độ dài chiều rộng ln cố định Có thể dựa vào tiêu chuẩn kích thước để chia virút làm loại: - Loại nhỏ: có kích thước 10-70 nm như: Virút bại liệt, viêm não - Loại trung bình: có kích thước 100-150 nm như: virút cúm, sởi, quai bịẽ - Loại to: có kích thước 250-300 nm như: Virút đậu mùa- quan sát kính hiển vi quang học 5.4 TH ÀN H PHẦN HOÁ HỌC CỦA VIRÚT Virút có cấu tạo hố học đơn giản, tất virút nucleoproteit, tức có cấu tạo chủ yếu từ protein lõi axit nucleic Phân tử axit nucleic nằm phía trong, protein bao bọc bên ngồi Một số virút có cấu tạo phức tạp hơn, ngồi protein axit nucleic cịn có chứa lượng nhỏ protein, người ta gọi protein protein trong, protein vỏ protein Một số virút vỏ bọc ngồi cịn chứa lipit hydratcacbon 5.4.1 Vỏ protein Là thành phần cấu trúc chủ yếu capxome capxit, protein cấu trúc virút có nhiều chức quan trọng + Lớp vỏ protein làm thành cấu trúc chặt chẽ, bền vững bao bọc bảo vệ nhân virút + Chúng tham gia vào việc hấp thụ virút vào tế bào cảm thụ + Chúng chịu trách nhiệm đối xứng cấu trúc hạt virút + Chúng định đặc trưng kháng nguyên virút 91 5.4.2 Lõi axit nucleic Các virút chứa loại axit nucleic ADN, ARN, axit nguồn thông tin di truyền cần thiết cho nhân lên virút Nhân ADN hay ARN chuỗi đơn hay chuỗi kép Kiểu chuỗi, loại axit nucleic trọng lượng phân tử đặc tính chủ yếu dùng để phân loại virút 5.4.3 Lipit hydratcacbon + Một số virút có vỏ bọc ngồi chứa lipit phần cấu trúc chúng, loại virút thường nhạy cảm với ether dung môi hữu khác, việc lipit làm cho virút ln khả gây nhiễm trùng Các virút khơng chứa lipit nói chung kháng lại tác dụng ether + Vỏ bọc virút chứa lượng đáng kể hydratcacbon, chủ yếu glycoprotein Các glycoprotein thành phần quan trọng yếu tố xác định tính kháng nguyên virút 5.5 CẤU TRÚC CỦA VIRÚT Virút khơng có cấu trúc tế bào, phần tử tế bào tương đương với đại phân tử nucleoprotein Mỗi loại virút có cấu trúc riêng biệt Mọi virút có cấu tạo chung giống đơn giản: gồm có vỏ protein nhân axit nucleic 5ễ5.1 Cấu trúc 5.5.1 / ắ L õi axit nucleic Mỗi virút chứa loại axit nucleic nhất, ADN, ARN Đây tiêu chuẩn quan trọng để xác định vi sinh vật có virút hay không để phân loại virút ADN virút dạng sợi Adenoviridae, dạng sợi đơn parvoviridae ARN virút dạng sợi Picomaviridae, dạng sợi Reoviridae ADN chiếm 1-2% trọng lượng phân tử virút Tuy vậy, ADN có tồn mã thơng tin di truyền virút có vai trị định toàn hoạt động gây nhiễm trùng virút Trong điều kiện thí nghiệm, người ta đưa riêng ADN virút vào loại tế bào không cảm thụ với virút q trình nhân lên virút xảy hệ virút hình thành 92 5.5ế/ ẵ Vỏ capxit Các phân tử protein với phân tử lượng 18.000 - 38.000 tập hợp lại thành đơn vị hình thái (capxome) Những đơn vị hình thái lại liên kết với để tạo thành vỏ (gọi capxit) Những capxit xếp theo kiểu cấu trúc là: xoắn, khối hỗn hợp 5.6.1.3 Cấu trúc xoắn Vỏ virút capxome ghép lại với thành vòng theo chiều xoắn lị xo tạo thành ống xoắn trơng giống bắp ngố mà hạt capxome, lõi axit nucleic xoắn theo chiều xoắn vỏ Điển hình virút đốm thuốc có vỏ hình ống gồm 162 vịng xoắn, vịng xoắn có 16 capxome (mỗi capxome có phân tử lượng 18.000) Như virút đốm thuốc có 2.600 đơn vị hình thái phân tử lượng khoảng 46,8 X 106 Các virút có cấu trúc xoắn gồm có virút như: cúm, sởi, newcastle, dại Quan sát thấy virút có dạng hình que 5.5.1.4 Cấu trúc khối - Sợi xoắn bên axit nucleic - Các thể hình củ khoai liên kết bên ngồi đơn vị hình thái H ình 20 M hình virút đốm thuốc Hình 21 S ự xếp 42 đơn vị hình thái tạo thành đa diện 20 m ặt tam giác 12 mặt trắng nằm đỉnh 30 mặt đen nằm cạnh Cách xếp làm cho chúng đối xứng m ột cách nghiêm ngặt 93 Các virút quan sát thấy có dạng hình cầu virút đường hô hấp, virút đường ruột, virút khối u thực tế chúng có cấu trúc vỏ dạng hình khối đa diện mà thường khối đa diện tam giác Kết xếp chặt chẽ capxome tạo nên mặt tam giác có đối xứng qua mặt cắt khối đa diện theo qui luật định capxome Bất capxome có capxome khác đối xứng với qua trục 5.5.1.5 Cấu trúc phức tạp (phage) Có cấu trúc gồm loại virút virút đậu mùa thực khuẩn thể (phagiơ) Đặc biệt phagiơ - virút ký sinh vi khuẩn E.coli (Phagiơ T 1, T2, T \ T4, T5, T6, T7) có cấu trúc dạng nịng nọc Có thể thấy cấu trúc phagiơ T gồm đầu - Đầu: Có dạng lăng trụ cạnh, capxom xếp theo nguyên tắc đối xứng tạo nên Lõi ADN nằm cuộn lại bên - Đi: Gồm có bao cấu tạo capxom có khả đàn hồi Bên bao đuôi trụ trụ ống dẫn Phần cuối đĩa gốc 6 lông đuôi, dùng để cảm nhận bám vào bề mặt tế bào vi khuẩn Hình 22 Sơ đổ thực khuẩn th ể A: Thực khuẩn thể T trưởng thành B: Thực khuẩn thể T bơm axit nucleic vào tế bào 94 cạnh, gồm gai 5.5.2 Câu tạo riêng, đặc biệt 5.5.2.1 Bao Một số virút virút herpes, arbo, HIV có thêm bao ngồi lớp bao bọc vỏ capxit Cấu tạo bao thường gồm lipit, protein gluxit Bao thường tạo nên từ màng bào tương màng nhân tế bào chủ chúng thường có chứa kháng nguyên tế bào chủ Hầu hết virút dễ bị bất hoạt dung mơi hồ tan lipit ether, muối mật, Những virút khơng có bao ngồi gọi virút trần 5.6.22 Tơ' ngưng kết hồng cầu Nhiều loại virút có tố ngưng kết hồng cầu - Hemagglutinin (viết tắt tố NKHC) nhũng protein nằm bề mặt virút có khả bám vào bề mặt hồng cầu số loài động vật người Invitro hồng cầu bị ngưng kết lại với tạo thành lớp đáy ống nghiệm quan sát mắt thường Hiện tượng ứng dụng để phát có mặt virút chuẩn độ virút dịch nuôi tế bào, dịch niệu phôi gà gọi phản ứng ngưng kết hồng cầu (NKHC) Mỗi loại virút gây tượng NKHC vài loại động vật định Tố ngưng kết hồng cầu kháng nguyên mạnh tạo nên kháng thể ngăn hay ức chế NKHC, viết tắt kháng thể NNKHC, Kháng thể thường xuất huyết người bệnh bị nhiễm virút có tố NKHC, kháng thể NNKHC trung hồ khả gây NKHC virút tương ứng Phản ứng NNKHC ứng dụng rộng rãi virút học để xác định chủng virút phân lập chuẩn đoán huyết học cho bệnh nhân Tính đặc hiệu phản ứng đến typ Nguyên lý phản ứng diễn đạt sơ đồ sau: Virút + HC -> NKHC (+) Kháng thể NNKHC + Virút + HC -> NKHC (-) 5.5.2.3 Một sô enzym Virút khơng có hệ chuyển hố hồn chỉnh vi khuẩn Virút khơng có hoạt động trao đổi chất với mơi trường Nhiều loại virút có chứa vài loại protein có hoạt tính enzym Ví dụ: - ARN polymeraza phụ thuộc ARN có nhiều loại virút chứa ARN để tổng hợp nên ARN - ARN polymeraza phụ thuộc ADN thấy virút nhóm Poz để tổng hợp ARN 95 - ADN polymeraza phụ thuộc ARN thấy Retrovirút gọi enzym phiên mã ngược để tổng hợp nên ADN từ khuôn mẫu ARN - Neuraminidaza myxovirút - Lyzozym phagiơ Các enzym đóng vai trị quan trọng giai đoạn khác trình nhân lên cúa virút Virút khối u người - động vật, virút đường hô hấp 5.6 SỨC ĐỂ KHÁNG CỦA VIRÚT 5.6.1 Sức đề kháng virút nhân tô vật lý 5.6.1.1 Sức đề kháng nhiệt độ a) Đ ối với nhiệt độ cao Khả nãng chịu nhiệt virút tuỳ thuộc loại, nhiệt độ cao làm đơng vón protein capxit, nên virút không hấp thụ vào tế bào được, không thực trình nhân virút - Hoạt tính gây nhiễm trùng virút thường bị huỷ dễ dàng nhiệt độ cao 50-60'’C 30 phút, trừ số ngoại lệ virút viêm gan, virút serapie Một số virút chịu nhiệt độ từ 65-80°C thời gian 30 phút Virút chịu nhiệt độ cao kém: Đa số virút bị bất hoạt 55 - 60°c - phút, số chịu nhiệt độ 65- 80°c 30 phút Virút ưa nhiệt thấp, nhiệt độ thấp hoạt tính virút bền (nhiệt độ - 70°c hay - 75°C), người ta thường sử dụng phương pháp đông khô hay phương pháp làm lạnh đột ngột - 70°c sau bảo quản - 2Ơ’C giữ hoạt tính nhiều năm b) Đ ối với Iiliiệt độ thấp - nhiệt độ thấp lại điều kiện tốt để bảo quản virút Nhiệt độ thấp sức đề kháng virút bền độ lạnh sâu -35°c đến -90°c nhiều virút giữ hoạt tính nhiều nãm Do phương pháp bảo quản virút tốt phương pháp đông khô hay phương pháp làm lạnh đột ngột -70ưc sau bảo quản tủ lạnh -2Ơ’C - Ở trạng thái đông khỏ nhiệt độ -5, - 10ưc virút giữ hoạt tính nhiễm trùng nhiều nãm - Các virút có bao ngồi thường dễ hoạt tính nhiễm trùng bảo quản lạnh lâu ngày, - 90°c 96 5.6.1.2 Các tia xạ âm Tất virút bị bất hoạt nhanh chóng tia tử ngoại, tia Rơnghen chúng phá huỷ axit nucleic virút Sóng âm cao tần có khả làm tan virút 5.6.2 Tác động yếu tơ hố học tới virút Đ ộ p H Độ pH mơi trường có ảnh hưởng khơng nhỏ đến hoạt tính virút Đa số virút chịu độ pH từ đến 9, độ pH phạm vi này-đều làm bất hoạt virút vỏ cạpxit chúng bị phá hủy làm cho nhân axit nucleic bị biếrí đổi hoạt tính 5.62.2 Các chất hố học - Các virút chứa lipit dễ bị huỷ dung mơi hồ tan lipit muối mật, ether (trừ virút đậu mùa) - Một số thuốc nhuộm: xanh toluidin, đỏ trung tính, vàng da cam, kết hợp với axit nucleic virút làm cho virút dễ bị diệt ánh sáng nhìn thấy - Làm tãng sức đề kháng virút số loại muối Một số loại virrut đặt dung dịch số loại muối như: MgCl2, M gS Na S có sức đề kháng tăng lên, chúng chịu nhiệt độ 50°c vịng Tính chất ứng dụng việc bảo quản vacxin 4 V í dụ: Bình thường vacxin bại liệt phải bảo quản độ lạnh sâu có thêm MgCl chúng giữ hoạt tính hàng tuần nhiệt độ bình thường Mặt khác hâm nóng vacxin bại liệt trạng thái có thêm MgCl tiêu diệt virút khác có lẫn vào Herpes B mà không làm tổn thương đến virút vacxin bại liệt 2 Cơ chế chung tượng chưa giải thích rõ Mỗi loại muối làm tăng sức chịu đựng số virút định Bình thường hố chất có tác dụng làm bất hoạt virút muối kim loại nặng, chất oxy hóa mạnh, chất sát trùng chứa clo, alđêhit, phênol chế phẩm Do chất sát trùng thường sử dụng nghiên cứu vể virút khử trùng virút, tẩy uế, lý ổ dịch virút gây 5.6.23 Các chất kháng sinh Các chất kháng sinh khơng có tác dụng virút, người ta không sử dụng kháng sinh điều trị bệnh virút Trừ số kháng sinh có ảnh hưởng tới tổng hợp protein virút n h Actinomycin D, kháng sinh có chế tác dụng ảnh hưởng đến trình sinh tổng hợp axit nucleic Riíamycin 97 Chất mùn dạng dự trữ chất dinh dưỡng đất đê cung cấp dần cho cây, nhờ tác động vi sinh vật, làm cho kết cấu đất tơi xốp dễ hút nước dinh dưỡng + Đất nhiều nước, tương đối yếm khí mùn tích luỹ liên tục có hạn chế tác dụng phân huỷ vi sinh vật hiếu khí, chất dinh dưỡng đất bị gắn vào hợp chất hữu không hấp thu mùn, vùng đất màu mỡ, hộ vi sinh vật không đa dạng, cối phát triển + Đất cát pha, đất khô: hợp chất hữu bị phân hưỷ nhanh vi sinh vật hiếu khí khó hình thành tích lũy mùn làm cho đất khơng màu mỡ b) Sự pliân giải hợp chất hữu đất: phân huỷ hợp chất hữu có chứa nitơ khơng chứa nitơ + Sự phân huỷ hợp chất hữu khòng chứa nitơ: - Vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn tác nhân yếu thực thủy phân thuộc nhóm yếm khí hiếu khí chúng tiết ngoại enzim, thuỷ phân họp chất như: xơ, hemixellulo, tinh bột, pectin, disaccarit thành đường đôi hay đơn: glucoza, fructoza, galactoza, xiloza, arabinoza, chất béo thành axit béo + glyxerin - Vi khuẩn yếm khí, nấm men phân giải hợp chất: glyxerin, axit béo, axit uronic đường đơn thành hợp chất hữu đơn giản chất khí như: axit focmic, axetic, propionic, lactic, butyric, etylic, butylic, C 2, H2, CH4 Sự phân giải vi khuẩn hiếu khí cho C H 20 + Sự phân huỷ họp chất hữu có chứa N: Trong điều kiện yếm khí vi khuẩn tác nhân chủ yếu Trong điều kiện hiếu khí nấm mốc, vi khuẩn yếm khí xạ khuẩn tác nhân + Sự phân giải protein -> polypeptit -> axit amin, nhờ khử cacboxyl hay amin mà phân giải axit amin thành hợp chất hữu khác chất khí NH„CO~ + Sự phân giải urê, uric, pyruvic —» NH3, C 7.2.3.3 Tăng cường chuyển hố hợp chất vơ đất - Vi sinh vật (chủ yếu vi khuẩn) có tác dụng chuyển hố hợp chất có chứa nitơ khơng chứa nitơ Ví dụ: Vi khuẩn nitrat hố (Nitrosomonas, Nitrobacter) !ạo thành muối nitrit nitrat đất từ NH, + 156 Lưu huỳnh hợp chất chứa lưu huỳnh số nhóm vi khuẩn tự dưỡng không nha bào thuộc giống Thiobacillus chuyển thành H 2S sau phản ứng với bazơ đất tạo thành suníat 7.2.3.4 Đất mơi trường tồn giữ vi sinh vật gây bệnh cho người gia súc Đất dễ cảm nhiễm vi sinh vật gây bệnh từ nguồn chất thải người động vật Trực khuẩn lao sống đất tháng Trực khuẩn thường hàn: tháng Cầu khuẩn nung mủ: tháng Trực khuẩn đóng dấu lợn: 5,5 tháng Trực khuẩn Pasteurella: 14 ngày Trực khuẩn Brucella: > tháng Virút dịch tả: ngày 7.2ề4 Sự phân bô vi sinh vật nước 7.2.4.1 N guồn gốc viếsinh vật nước - Trong tự nhiên có nước vô trùng, nguồn vi sinh vật nước từ đất, khơng khí, chất thải - Khi nước ngấm xuống đất, phần lớn vi sinh vật bị tách tác dụng lọc khơng hồn tồn nước sâu đất mang vi sinh vật, nước đáy sâu: giếng, hồ, sông mang vi sinh vật ô nhiễm nước thải 7.2.4.2 Sự tồn phát triển vi sinh vật nước - Nước coi mơi trường thích hợp nhiều loại vi sinh vật: chứa chất hữu cơ, khơng khí, nhiệt độ giới hạn sinh trưởng - phát triển vi sinh vật - Trong nước có số vi khuẩn sống thường xuyên trực khuẩn màu lục Phần lớn cảm nhiễm từ nguồn khác Sau xâm nhập, số lớn khơng có khả phát triển chúng khơng có khả hình thành nha bào hay bào tử Hầu hết vi khuẩn có nước khơng có nha bào, cịn bùn vi khuẩn có nha bào + Nước bề mặt: thấy lồi: cầu khuẩn, trực khuẩn khơng nha bào, xoắn khuẩn, xạ khuẩn, vi khuẩn có nha bào, vi khuẩn quang hợp, loại tảo + Nước sâu; tồn số nhóm với số lượng nhỏ nước bể mặt Sự tồn vi sinh vật cịn phụ thuộc vào nguồn nước, thời tiết, khí hậu, loại hình vi sinh vật cảm nhiễm: 157 - Nguồn nước gần thành phố, khu vực dân cư đỏng đúc có hệ vi sinh vật phức tạp hơn, số lượng lớn nguồn nước vùng hẻo lánh, dân - Vào mùa nắng ấm, mưa nhiều vi sinh vật nước tăng mùa lạnh, mưa Trời nắng nhiều không mưa làm giảm số lượng vi sinh vật - Vi sinh vật có nha bào hay bào tử tồn lâu Những vi sinh vật gây bệnh nhiễm vào nước từ chất thải khả phát triển, thường bị chết thời gian ngắn, tồn nha bào chúng Vi sinh vật gây bệnh sống sót lâu nước lạnh so với nước nóng giàu chất hữu - Sự giảm dần dinh dưỡng nước hay lắng cặn, kết tủa chất hữu với vi sinh vật làm giảm vi sinh vật nước 7.2.4.3 Vi sinh vật ao hồ * Sơ lượng, loại hình: - Chủ yếu nhóm vi khuẩn hoại sinh, nhóm vi sinh vật yếm khí hiếu khí tuỳ tiện khác - Vi khuẩn gây bệnh nhiễm từ nguồn chất thải (phân, nước tiểu, xác chết) như: tụ cầu, trực khuẩn thương hàn, phẩy khuẩn tả, trực khuẩn lỵ, trực khuẩn đóng dấu, virút tả * S ố lượng vi sinh vật biển đổi theo độ sâu cột nước: - Mặt nước: chứa nhiều vi sinh vật (dinh dưỡng, nhiệt độ, khơng khí tốt), Iihưng thường bị ánh sáng chiếu nhiều nên số lượng giảm - độ sâu 5-20m: số lượng vi sinh vật lớn dinh dưỡng đầy đủ, bị tác động nhiều yếu tố ngoại cảnh, đặc biệt ánh sáng - Ở độ sâu 20-50m: số lượng vi sinh vật giảm dần giảm, nhiệt độ lạnh dần, dinh dưỡng hồ tan - Lớp bùn đáy: nhiều vi sinh vật yếm khí: gam bùn chứa: 1-10 triệu vi khuẩn nitrat hoá; 1-10 vạn vi khuẩn phân giải xơ, 1-10 vạn vi khuẩn lên men thối Độ sâu lớp bùn lớn phân bố vi sinh vật giảm * Sự biến đổi vi sinh vật theo nguồn nước thời tiết: - Nước ao hồ nơi dàn cư đông đúc, gần thành thị, đường giao thơng có nhiều vi sinh vật (đặc biệt vi sinh vật gây bệnh) - Thời kỳ nắng nóng, mưa nhiều lượng vi sinh vật ao hồ lớn thời kỳ giá rét hanh khô dinh dưỡng không bổ sung, điều kiện không thích hợp 158 - Vi sinh vật lúc buổi sáng sớm đêm nhiều trưa, chiều nắng gắt - Vi sinh vật lúc râm mát, trời mưa nhiều trời nắng 7.2.4.4 Vi sinh vật sơng ngịi - Sơng ngịi mơi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển (dinh dưỡng, độ thơng khí tốt) - lít nước sơng đoạn qua thành phố, khu dân cư có 400.000 vi khuẩn ; đoạn chưa qua thành phố có 197.000 vi khuẩn - gam bùn đoạn sơng có dịng chảy chậm có 2.250 triệu vi khuẩn, đoạn chảy nhanh 470 triệu vi khuẩn 7.2.4.5 Vi sinh vật nước mạch, nước giếng, nước mưa - Nước mạch: nước lọc qua tầng đất dày, chất hữu bị giữ lại với phần vi sinh vật nên số lượng cịn lít có khoảng 100.000 tế bào vi sinh vật - Nước giếng: lấy từ nguồn nước ngầm, qua lọc, phun thấm giữ lại giếng nên bị chi phối nhiều nhân tố + Vị trí đào giếng: đào chỗ mạch ngầm thi trong, vi sinh vật Đào gần ao, sơng, đất thấp dễ thu phải nguồn nước thấm, nước mạch + Kỹ thuật xây giếng, cách bảo quản sử dụng: giếng có thành thấp, khơng có nắp đậy dễ bị cảm nhiễm vi sinh vật từ đất bụi, khơng khí, rác bẩn lít nước có hàng chục vạn đến hàng triệu tế bào vi sinh vật 7.2.4.6 Vấn đ ề làm nước - bảo vệ nước tránh ó nhiễm Nước dùng thường bị ô nhiễm vi sinh vật gây bệnh xuất phát từ nguồn gốc nước thải: - Nước bể bơi, bãi biển thường bị ô nhiễm trực tiếp từ người bị bệnh - Nước ao hồ, sơng ngịi, giếng bị nhiễm qua nước thải Nước thải từ vật, người bị bệnh mang vi sinh vật gây bệnh như: tả thương hàn, kiết lỵ, bạch hầu Muốn tránh nước bị ố nhiễm phải thực biện pháp sau: - Xây dựng trạm xử lý nước thải để loại trừ vi sinh vật gây bệnh - Có hướng dẫn qui định cho cá nhân gia đình, cụm dân cư nước thải cách, chỗ để tránh nhiễm vào nước dùng họ - Xây dựng xác định thích hợp nguồn nước 159 - Các hồ chứa nước thải phải có chống thấm tốt để đề phòng ngấm vào mạch nước, nguồn nước khác 1.2.4.1 Làm lắng lọc nước Vi sinh vật nước thường lắng xuống nước giữ yên thời gian, qui trình lắng nhanh tạo có mặt chất tạo keo vẩn, chất thu hút vi sinh vật vào bề mặt bị lắng xuống nhanh chóng Vậy muốn làm lắng phải đưa nước vào bể chứa bể lắng, cho vào thêm chất keo lắng (muối sắt) làm lắng vi sinh vật chất bẩn khác nước Nước chưa hoàn toàn - Để lọc nước người ta dùng kiểu lọc chính: + Lọc chậm cát: dùng bể lọc có lớp xếp thứ tự sau: đá lớn, đá dăm, cát to, cát mịn Các vi sinh vật chất bẩn giữ lại lớp cát mịn nên thường phải làm vệ sinh + Lọc nhanh cát: sử dụng bể lọc có nhiều ngăn dịng chảy lớn Trước lọc cho thêm chất đông lắng muối nhôm làm tăng lắng đọng, làm cho nước trước lọc, nhanh có hiệu + Bể lọc cát tiêu chuẩn loại trừ 90-99% vi sinh vật nước, cịn tồn vi sinh vật gây bệnh, bước chuẩn bị quan trọng cho việc làm nước triệt để 7.2.4.8 K h trùng - Sử dụng clo hợp chất chứa clo: clo không diệt tất vi sinh vật nước: vi khuẩn gram dương, nha bào vi khuẩn chịu nồng độ clo thường dùng Tuy vi khuẩn gây bệnh thường có nước loại khơng có nha bào vi khuẩn gram âm mẫn cảm với clo (với nồng độ clo phần triệu khơng có hại cho người gia súc) - Tia cực tím: thường dùng cho nước đóng chai khơng gây mùi lạ cho nước - Đun sôi trực tiếp để khử trùng - Dùng ozon ( 3): dùng rộng rãi nước phát triển, hiệu khử trùng cao, nước khơng có mùi vị lạ 7.2Ế5ệ Sự phân bơ vi sinh vật khơng khí 7.2.5.1 Sự tồn vi sinh vật khơng khí - Khơng khí coi mơi trường khơng thuận lợi cho phát triển vi sinh vật do: dinh dưỡng thiếu, khô, bị tác động ánh sáng mưa rửa trôi bụi bẩn 160 - Sự cám nhiễm vi sinh vật yếu từ: đất, gió thổi mang vi sinh vật, từ nước bốc hơi, thớ người vật bị bệnh đường hô hấp Hệ vi sinh vật khơng khí quan hệ tới nhân tố: - Hệ vi sinh vật có đất - Sự hoạt động người, động vật phương tiện cho sinh hoạt người - Tầng khơng khí: khơng khí gần mặt đất số lượng vi sinh vật lớn - Thời tiết khí hậu: nắng, mưa làm giảm vi sinh vật, khô hanh, nhiều gió tăng lượng vi sinh vật khơng khí 7.2.5.2 Biện pháp làm khơng khí Trong khơng khí thường tồn tại: vi khuẩn, bào tử mốc số nhóm khác, tồn dạng tế bào khơ, bào tử tự dính vào cát bụi chúng di chuyển khơng khí nhờ gió - Các tế bào vi sinh vật có khối lượng riêng nhỏ khơng khí khơng có gió chúng có xu hướng lắng đọng xuống, đặc biệt chúng bám vào bụi dễ lắng đọng - Mưa có tác dụng dội rửa vi sinh vật khơng khí, tia cực tím ánh sáng mặt trời có tác dựng khử trùng S ổ lương Viẽsinh vật khơng khí nơi khác Địa điểm Số lượng vi sinh vật /1m khơng khí Chuồng súc vật 1.000.000-2.000.000 Khu nhà 120.000-200.000 Đường phố 5.000 - 50.000 Trên mặt biển 700 - 800 Công viên 200 Bắc cực (vĩ độ 73°) Bắc cực (vĩ độ 80°) * Một sô'biện pliáp khử trùng khơng khí: Trong khơng khí thực tồn chủ yếu vi khuẩn, bào tử mốc số nhóm khác Chúng tồn dạng tế bào khô, bào tử hay nha bào tự dính vào cát bụi chúng di chuyển khơng khí nhờ gió Các tế bào vi khuẩn có trọng lượng riêng nhỏ khơng khí khơng có gió chúng có xu hướng lắng đọng xuống, đặc biệt chúng bám vào bụi Mưa có tác dụng dội rửa vi sinh vật 161 không khí, tia cực tím ánh nắng mặt trời có tác dụng khử trùng Trong thực tiễn người sử dụng số biện pháp sau: - Phương pháp lọc: sử dụng nguyên liệu, vật liệu có tác dụng giữ vi sinh vật với bụi bẩn khơng khí để lọc bơng, dung dịch nước sát trùng Ví dụ: + Dùng nút bỏng làm nút ống mối trường, dung dịch nước sát trùng + Dùng trang mổ làm việc nơi bụi bẩn + Máy điều hồ nhiệt độ có khả lọc khống khí qua - Khử trùng tác nhân vật lý: dùng đèn tử ngoại khử trùng khơng khí phịng mổ, phịng thí nghiệm vi sinh vật, phịng lên men Dùng phương pháp nung nóng khơng khí cục đèn cồn cấy truyền vi sinh vật - Khử trùng hố chất: xơng phịng formol pha thuốc tím 162 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Đức Chương, Cao Văn, Từ Quang Hiển, Dược lý học tliú y, Nhà xuất Nông nghiệp, 2003 Nguyễn Lân Dũng, Phạm Vãn Ty, Dương Đức tiến, Vi sinh vật liọc, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1979 Nguyễn Vĩnh Phước, Vi sinh vật học thú y, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội, 1982 Nguyễn Đường, Nguyễn Như Thanh, Nguyễn Khắc Tuấn, Nguyễn Thị Bích Lộc, Nguyễn Bá Hiên, Vi sinh vật liọc đại cương, Trường đại học Nơng nghiệp I, Hà Nội, 1990 Nguyễn Đình Bảng, Hoàng Ngọc Hiển, Phạm Lê Hùng, Đàm Viết Cương, Vi sinh vật liọc, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1992 Phạm Sỹ Lãng, Lê Thị Tài, Thuốc điều trị vacxin sử dụng thú y, Nhà xuất Nông nghiệp, 1994 Nguyễn Đức Lưu, Nguyễn Hữu Vũ, Thuốc Thú ỵ cách sử dụng, Nhà xuất Nông nghiệp, 1997 Nguyễn Khắc Tuấn, Vi sinh vật học, Nhà xuất Nông nghiệp, 1996 Packer, Bacteriologia Lahabana, 1997 y Virologia veterinarias, Edicion Revolucionnnaria, 10 Pelezar M.I Reid, Microbiologia, Ediciones DelCastillo, Madrid, 1997 163 MỤC LỤC Lời nói đầu Chương GIỚI THIỆU MÔN HỌC 1.1 Định nghĩa đợi cương vi sinh vật 1 Vi sinh vật: Microorgnism 1.1.2 Vi sinh vật học: Microbiology 1.1.3 Các nhóm vi sinh vật chủ yếu 1.1.4 Phân loại vi sinh vật học Đối tượng nghiên cứu nhiệm vụ vi sinh vật học 1.2.1 Đối tượng nghiên cứu vi sinh vật học 1.2.2 Nhiệm vụ vi sinh vật học 1.3 Lịch sử phát triển vi sinh vật học 1.3.1 Nhũng khái niệm vi sinh vật thời thượng cổ trung cổ 1.3.2 Thời kỳ phát minh kính hiển vi - phát phân loại vi khuẩn học 1.3.3 Giai đoạn vi sinh vật học 1.3.4 Thời kỳ phát nghiên cứu virút 12 1.3.5 Giai đoạn đại phát triển vi sinh vật học 13 Chương HÌNH THÁI CẤU TẠO CỦA VI SINH VẬT 2.1 Hình thái - kích tliước cấu tạo cùa vi khuẩn 15 15 2.1.1 Khái niệm vi khuẩn (Bacteria) 15 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu hình thái - cấu tạo vi khuẩn 15 2.1.3 Các dạng hình thái kích thước vi khuẩn 17 2.2 M ột s ố nhóm vi sinh vật đặc biệt JỌ 2.2.1 Xạ khuẩn (Actinomycestes) 39 2.2.2 Rickeltsia 43 2.3 Nấm men (Yeast - Levuve) 164 45 2.3.1 Hình thái, kích thước nấm men 45 2.3.2 Cấu tạo tế bào nấm men 47 2.3.3 Phương thức sinh sản tế bào nấm men 49 2.3.4 Vai trò nấm men đời sống 50 2.4 Nấm mốc (Molcls) 50 2.4.1 Hình thái kích thước nấm mốc 51 2.4.2 Sinh sản nấm mốc 52 2.4.3 Vai trò nấm mốc 55 Chương SINH LÝ HỌC VI SINH VẬT 3.1 Dinh dưỡng vi sinh vật 57 57 3.1.1 Thành phần hoá học tế bào vi sinh vật 57 3.1.2 Các kiểu dinh dưỡng vi sinh vật 62 3.2 Cơ c h ế vận chuyển thức ăn vào t ế bào vi sinh vật 66 3.3 Sinli trưởng phát triển cùa vi sinh vật 67 3.3.1 Khái niệm 67 3.3.2 Đồ thị sinh trưởng vi sinh vật 67 3.3.3 ứng dụng sinh trưởng phát triển vi khuẩn 68 Chương DI TRUYEN h ọ c VI KHUAN 4.1 Đặc điểm nhân tô'di truyền vi khuẩn 70 70 4.1.1 Đặc điểm di truyền vi khuẩn 70 4.1.2 Nhân tố di truyền vi khuẩn 70 4.2 Những tượng di truyền vi khuẩn 74 4.2.1 Đột biến 74 4.2.2 Biến nạp (transíorsation) 76 4.2.3 Sự tải nạp (nạp di) Transduction 80 4.2.4 Tiếp hợp 83 Chương VIRÚT (VIRUS) 88 5.7 Một s ố mốc lịch sử nghiên cứu virút 89 5.2 Đặc tính chung virút 89 5.3 Hìnli thái kích thước virút 89 5.3.1 Hình thái virút 89 5.3.2 Kích thước virút 91 5.4 Thành phán ìioá học virút 91 Vỏ protein 91 5.4.2 Lõi axit nucleic 92 5.4.3 Lipit hydratcacbon 5.5 Cấu trúc cùa virút 92 92 5.5.1 Cấu trúc chung 92 5.5.2 Cấu tạo riêng, đặc biệt 95 5.6 Sức đ ề kháng virút 96 5.6.1 Sức đề kháng virút nhân tố vật lý 96 5.6.2 Tác động yếu tố hoá học tới virút 97 5.6.3 Yếu tố sinh học 98 5.7 Xếp loại virút 98 5.7.1 Xếp loại dựa cấu tạo virút 98 5.7.2 Xếp loại theo bệnh gây nên 98 5.8 Sinh lý virút 98 5.8.1 Tính ký sinh bắt buộc tế bào sống 99 5.8.2 Sự nhân lên virút 99 5.8.3 Hậu nhân lên virút 5.9 Nuôi cấy virút 103 109 5.9.1 Động vật cảm thụ 109 5.9.2 Phôi gà 110 5.9.3 Tế bào nuôi ống nghiệm 111 5.9.4 Nuôi cấy virút gây bệnh thực vật 112 5.10 Di truyền biến dị virút í 13 Chương ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN T ố NGOẠI CẢNH Đ ố i VỚI VI SINH VẬT 166 114 6.1 Cơ ch ế chung khử trừng 114 6.2 Tác động nhân tố vật lý tới vi sinh vật 115 6.2.1 Nhiệt độ 115 2 Ẩm độ 118 6.2.3 Áp suất 119 6.2.4 Các tia xạ 120 6.2.5 Sóng âm 122 6.2.6 Sức cãng bề mặt 123 6.2.7 Sự va đập 123 6.3 Tác dộng nhân tố h o liọc 123 6.3.1 Ảnh hưởng nồng độ ion hydro (pH) 123 6.3.2 Các chất sát trùng 124 6.4 Các chất hố trị liệu 130 6.4.1 Sunfamit (Sulíamid, Sulfonamide) 131 6.4.2 Izonicotinhidrazit (izonicotinic hydrat (INH); izoniazit; rimifon) 133 6.4.3 p amino saloxilic (P.A.S): 133 6.4.4 Chất kháng sinh 133 6.5 Tiêu độc khử trùng 143 6.5.1 Tiêu độc phương pháp tiêu độc 144 6.5.2 Khử trùng phương pháp khử trùng 147 Chương S ự P H Â N B ố CỦA VI SINH VẬT TRONG TựN H IÊN 7.1 Tác động lìliân tố sinh vật học 152 152 7.1.1 Quan hệ cộng sinh 152 7.1.2 Quan hệ tương hỗ 152 7.1.3 Quan hệ đối kháng 153 7.1.4 Quan hộ ký sinh 153 7.2 Phân b ố cùa vi sinh vật tự nhiên 153 7.2.1 Sự phân bố vi sinh vật đất 153 7.2.2 Vi sinh vật đất trồng lúa 155 7.2.3 Tác dụng vi sinh vật đất 155 7.2.4 Sự phân bố vi sinh vật nước 157 7.2.5 Sự phân bố vi sinh vật khơng khí 160 Tài liệu tham khảo 163 167 Chịu trách nhiệm xuất NGUYỄN CAO DOANH Phụ trách thảo BÍCH H O A -H O À I ANH Trình bày bìa ĐỖ THỊNH NHÀ XUẤT BẢN NÔNG NGHIỆP D 14 - Phương Mai - Đống Đa - Hà Nội ĐT: 5.761075 - 8.521940 - Fax: 04.5.760748 CHI NHÁNH NHÀ XUẤT BẢN NÔNG NGHIỆP 58 Nguyễn Bỉnh Khiêm - Q uận I - Tp Hổ Chí M inh ĐT: 8.297157 - 8.299521 - Fax: 08.9.101036 In 215 khổ 19 X 27cm Công ty CP in 15 Bộ CN Giấy chấp nhận đãng ký K H X B số 9/91 XB-QLXB Cục Xuất cấp ngày 5/2/2004 In xong nôp lưu chiểu IV/2004 quy 168 M - 57Ạ \ 16644 / ... loại vi sinh vật t°mi„ t° TH t ° max - Phần lớn vi sinh vật sinh bệnh 15 -25 °c 37°c 43°c - Bacillus anthracis 29 37-38 41 - Staphylococcus 10 32- 35 42 - E coli 20 37 55 Vi sinh vật Bồi dưỡng vi sinh. .. đến sinh trưởng vi sinh vật 123 * Giới hạn pH sinh trưởng: giới hạn độ pH từ cực tiểu đến cực đại mà vi sinh vật có khả nãng sinh trưởng Trong giới hạn có độ pH thích hợp, mà vi sinh vật có sinh. .. VỎI VI SINH VẬT ■ Sự sinh trưởng phát triển vi sinh vật quan hệ chặt chẽ với yếu tố ngoại cảnh Tác động yếu tố ngoại cảnh tới vi sinh vật biểu mặt: - Đẩy mạnh trình sinh trưởng phát triển vi sinh