Giáo trình vi sinh vật đại cương pdf I Đại học Y Dược Cần Thơ

11-May-11 NỘI DUNG VI SINH ĐẠI CƯƠNG
Chương I. Mở đầu về vi sinh vật học
Chương II. Hình thái cấu tạo và sinh sản của vsv
Số tiết: 30 tiết
Chương III. Sinh lý học vi sinh vật Chương
Giảng viên: Ths.Lê Hồng Thía
IV. Ảnh hưởng của của các yếu tố môi
trường đến sự sinh trưởng của vsv
Chương V. Sự phân bố và khả năng chuyển hóa
vật chất của vi sinh vật trong tự nhiên
Chương VI.Kỹ thuật bảo quản giống VSV
Email: lehongthia@yahoo.com Đánh giá môn học
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Sinh viên cần tích lũy đầy đủ 3 cột điểm:
1. Giáo trình vi sinh đại cương- Viên SH-TP
1. Điểm kiểm tra giữa kỳ: Trắc nghiệm
2. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, 2. Điểm chuyên đề
Phạm Văn Ty - Vi sinh vật học- NXB Giáo dục- 2002
3. Điểm thi cuối kỳ: trắc nghiệm
Sinh viên tham dự ít nhất 85% số tiết 1 http://www.iesemhui.org 11-May-11 CHƯƠNG I
Mở đầu về vi sinh vật học
1.1 Đối tượng và nhiệm vụ của vi sinh vật học
1.2 Vai trò vsv trong tự nhiên và trong đời sống
1.1 Đối tượng của vi sinh vật học con người
1.3 Các đặc điểm của vi sinh vật
1.4 Khái lược về lịch sử phát triển của vsv Khái niệm
• Vi sinh vật học là ngành khoa học chuyên nghiên
cứu về vi sinh vật bao gồm:
Cấu tạo và hoạt động sống của vi sinh vật Đa dạ
ng sinh học và sự tiến hoá của vi sinh vật
Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên nhất là trong
đời sống của động, thực vật và con người 2 http://www.iesemhui.org 11-May-11 Khái niệm
Kích thước của vi sinh vật trong sinh giới
• Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước rất nhỏ bé
muốn thấy rõ được người ta phải sử dụng tới kính hiển vi
• Vi sinh vật thường đo bằng μm hoặc bằng nm
• Các vi sinh vật thường là đơn bào hoặc đa bào
nhưng có cấu trúc đơn giản và rất kém phân hoá.
• Khác với các tế bào động vật và thực vật, các tế
bào vi sinh vật có khả năng sống, phát triển và
sinh sản một cách độc lập trong tự nhiên
Khái niệm về hệ thống sinh giới
Đơn vị phân loại từ cao đến thấp
• Linneaus (Thụy Điển) là người đầu tiên đề xướng Giới (kingdom)
sử dụng tiếng latinh làm tên gọi của từng loài sinh vật. Ngành (phylum)
Chữ đầu tiên viết hoa chỉ tên chi (genus), chữ sau Lớp (class)
không viết hoa chỉ tên loài (species) Bộ (order)
Ví dụ: Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli, Họ (family)
Rhizobium; Vibrio cholera; Clostridium botulinum Chi (Genus)
Ông chia sinh vật làm 2 giới: Động vật và thực vật Loài (species) 3 http://www.iesemhui.org 11-May-11
Khái niệm về hệ thống sinh giới
Khái niệm về hệ thống sinh giới
• Năm 1969 R.H.Whittaker (Mỹ) đề xuất phân loại theo 5 giới
• Năm 1979 nhà sinh vật học Trung Quốc- Trần Thế
Tương (1905- 1988) đưa ra hệ thống phân loại theo 6 giới
• Năm giới bao gồm: Động vật, thực vật, Nấm,
nguyên sinh (protista: tảo đơn bào, nấm đơn bào có
• Ông phân thành 3 nhóm giới như sau
tiêm mao, động vật nguyên sinh); khởi sinh
(prokaryata hay Monera: vi khuẩn và vi khuẩn lam)
Vòtrí c u ûa vi sinh v a ät trong sinh g iôùi
1.1.1 Đối tượng của vi sinh vật đại cương - Nhoù m sinh vaät phi baøo • Vi khuẩn + Giôù i virus - Nhoù
m sinh vaät nhaân nguyeân thuû y • Virus (prokaryote) + Giôùi Monera (giôù i khôû i sinh) • Nấm men + Giôùi Protista (giôù i nguyeân sinh) - Nhoù
m sinh vaät nhaân thaät (eukaryote) • Nấm mốc + Giôùi Fungi (giôù i naám) • Tảo và protozoa + Giôùi Plantae (giôù i thöïc vaät) + Giôùi Animalia (giôù i ñoäng vaät) 4 http://www.iesemhui.org 11-May-11 Sự phân bố của vsv
• Phân bố rộng trong tự nhiên: trong đất, nước, không
khí, trên cơ thể các sinh vật khác, trên lương thực,
thực phẩm và các loại hàng hóa, từ lạnh đến nống,
từ chua đến kiềm, từ háo khí đến kị khí,...
1.2 Vai trò của vi sinh vật
• Tham gia các vòng tuần hoàn vật chất trên trái đất Trong tự nhiên Ví dụ
• Vi sinh vật giữ những mắt xích trọng yếu
trong sự chu chuyển liên tục và bất diệt Chuỗi thức ăn trong của vật chất tự nhiên: VSV là nhóm phân hủy xác bả động vật
• Vi sinh vật là nhân tố tham gia vào việc Tham gia vào quá
giữ gìn tính bền vững của các hệ sinh thái trình quang hợp trong tự nhiên 5 http://www.iesemhui.org 11-May-11 Trong nông nghiệp
• Tham gia vào việc phân giải các hợp chất hữu cơ,
chuyển hóa các chất khoáng, cố định nitơ phân tử
để làm giàu thêm dự trữ nitơ của đất
• Sản sinh ra rất nhiều chất có hoạt tính sinh học
cao có tác dụng trực tiếp đối với quá trình sinh
trưởng, phát triển của cây trồng, vật nuôi: chất
kháng sinh, chất diệt côn trùng,..
Trong chăn nuôi và ngư nghiệp
Trong chế biến thực phẩm • •
Trong cơ thể của các loài động vật có hệ vi sinh
Sử dụng trong quá trình sản xuất protein, các vật rất phong phú, hệ chất gia vị vi sinh vật này giúp cho
cho thực phẩm như acid amin,
quá trình đồng hóa các chất dinh dưỡng và thải vitamin.
các chất cặn bã trong quá trình sống
• Sử dụng trong quá trình lên men, sx enzym
phục vụ ngành sx bánh kẹo, giải khác,.. 6 http://www.iesemhui.org 11-May-11 Trong y học
Trong khai thác nguyên liệu
• Sản xuất chất kháng sinh trong việc điều
• Sử dụng vi khuẩn Thiobacillus trong khai thác
trị các bệnh nhiễm trùng
quặng đồng sulfic. Loại vsv này có khả năng oxy
hóa lưu huỳnh thành acid sulfuric
• Sản xuất vacxin phòng ngừa dịch bệnh
• Khả năng phân hủy cenllulose thành các sản
phẩm đường, metan, aceton,…
Trong công tác bảo vệ môi trường
1.3 Đặc điểm chung của vi sinh vật § Kích thöôùc nhoûbeù
• Tuần hoàn các chất trong tự nhiên
§ Ha áp thu nhieàu, chuyeån hoaùnhanh
• Ứng dụng VSV trong xử lý nước thải, rác thải § Sinh tröôû
ng nhanh, pha ùt trieån maïnh
• Tham gia vào quá trình tự làm sạch của môi
trường đất, nước, không khí.
§ Naêng löïc thích öùng maïnh vaødeãphaù t sinh bieán dò § Phaân boároäng, chuû ng loaïi nhieàu 7 http://www.iesemhui.org 11-May-11 Ví dụ 1 Ví dụ 2
• Kích thước càng bé thì diện tích bề mặt của vi
• Vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể
sinh vật trong1 đơn vị thể tích càng lớn.
phân giải được một lượng đường lactose lớn hơn
100-10.000 lần so với khối lượng của
• 1 μm = 10-3 mm; 1nm= 10-6 mm; 1A0 = 10-7 mm chúng.
• Đường kính của 1 cầu khuẩn (Coccus) chỉ có 1
μm, nhưng nếu xếp đầy chúng thành 1 khối lập
• Tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp
có thể lích là 1cm3 thì chúng có diện tích bề mặt
1000 lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần rộng tới ...6 m2 ! so với trâu bò. Ví dụ 3 Ví dụ 4 •
Escherichia coli trong các điều kiện thích hợp
chỉ sau 20 phút lại phân cắt một lần.
• Có vi sinh vật sống được ở môi trường nóng
đến 1300C, lạnh đến 0-50C, mặn đến nồng độ
32% muối ăn, ngọt đến nồng độ mật ong, pH
thấp đến 0,5 hoặc cao đến 10,7
• Nếu lấy thời gian thế hệ là 20 phút thì mỗi giờ
phân cắt 3 lần, sau 24 giờ phân cắt 72 lần và
tạo ra 4 722 366 500 000 000 000 000 000 tế
bào tương đương với 4722 tấn
• Biến dị của các virus gây bệnh cúm 8 http://www.iesemhui.org 11-May-11 1.4 Lòch söûphaù
t trieån cuûa vi sinh vaät hoïc Ví dụ 5 Tra ûi qua 4 giai ñoaïn:
• Trong nước vi sinh vật có nhiều ở vùng - Giai ñoaïn sô khai
duyên hải (littoral zone), vùng nước nông
(limnetic zone) và ngay cả ở vùng nước
- Giai ñoaïn vi sinh vaät hoïc Pasteur
sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ
- Giai ñoaïn vi sinh vaät hoïc sau Pasteur (benthic zone).
- Giai ñoaïn vi sinh vaät hoïc hie än ñaïi
1.4.1. Giai ñoaïn sô khai c u ûa vi sinh v a ät hoïc
Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723)
• Người Aicập biết nấu rượu cách đây 6000 năm TCN •
Con người biết lên men cách đây 3.500 năm TCN
• 1664- Robert Hooke lần đầu tiên mô tả tế bào
• 1673- Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) lần đầu
Kính hiển vi đầu tiên: chế
tạo ra các thấu kính và lắp
tiên quan sát thấy vi khuẩn và ký sing trùng
ráp chúng thành một kính
hiển vi có độ phóng đại 160 lần 9 http://www.iesemhui.org 11-May-11
Phát minh của Leewenhoek củng cố quan niệm
về khả năng tự hình thành của vi Sinh vật.
Thời gian này người ta cho rằng Sinh vật quan
Sát được là từ các vật vô Sinh, thịt, cá Sinh ra
vSv và Sau đó người ta cho ra đời thuyết tự Sinh (hay thuyết ngẫu Sinh).
1.4.2. Giai ñoaïn vi sinh v a ät hoïc Pasteur
• Đến thế kỷ XIX ngành vi Sinh vật học phát triển
mạnh mẽ, nhiều nhà khoa học đã quan Sát và
nghiên cứu về một Số vSv gây bệnh và Sáng tạo ra Ông là ai?
một Số phương pháp mới để nghiên cứu về vSv
• Người khai Sinh ra ngành vi Sinh vật học thực
nghiệm là nhà khoa học người pháp LouiS PaSteur
(1822-1895) Với công trình nghiên cứu của mình
ông đã đánh đổ học thuyết tự Sinh, nhờ chế tạo ra Louis Pasteur bình cổ ngỗng. (1822-1895) 10 http://www.ieSemhui.org 11-May-11 Louis Pasteur
§ Chiến thắng trong cuộc tranh cải “Thuyệt tự Sinh” (1822-1895)
§ Tìm ra nguyên nhân gây chua rượu vang, đề
xuất phương pháp thanh trùng PaSteur
§ PaSteur là người đã đề xuất thuyết mầm bệnh,
thuyết miễn dịch học, là cơ Sở để Sản xuất vaccin trong phòng bệnh
§ Ông đã chứng minh bệnh than ở cừu là do vi
khuẩn gây ra và lan truyền từ con bệnh Sang con lành
§ Nghiên cứu thuốc phòng ngừa bệnh chó dại
Vi khuẩn gây bệnh than Bacillus anthracis Máu của bò
1.4.3 Giai ñoaïn vi sinh v a ät hoïc sau Pasteur bị bệnh
R. Koch là người đầu tiên nuôi vi khuẩn bên ngoài
- 1882, Robert Koch (1834-1910) k h a ùm phaùra vi cơ thể Sinh vật nhằm
tr uøng ga ây be nä h lao (Mycobacterium tubeculosis), chứng minh
d u øn g khoai ta ây, thaïch ñe ånuoâi VSV
• Mỗi loại vi khuẩn gây
nên một loại bệnh đặc thù • VSv là tác nhân gây bệnh. 11 http://www.ieSemhui.org 11-May-11 4 nguyên tắc về tác nhân gây bệnh
- 1887, Petri thie át ke áhoäp Petri
- NhaøVSV hoïc ngöôøi Nga Vinogradxki (1856-1953), nhaø
VSV hocï n g öô øi HaøLan Beijerinck (1851-1931) p ha ùt trie ån VSV hoïc ñaát
- 1892, Ivanopxki; 1896, Beijerinck p h a ùt hie än ra sieâu vi
khuaån (virus) gaây be änh ñoám thuoác laù
• Năm 1928, bác sĩ người Anh Alexander Flemming
(1881– 1955) phát hiện ra chất kháng sinh. Ông tách
được chủng nấm sinh chất khánh sinh penixilin, mở ra
một kỉ nguyên mới cho khả năng đẩy lùi nhanh chóng các bệnh nhiễm khuẩn. 12 http://www.ieSemhui.org 11-May-11 Kính hiển vi quang học
1.4.4 Giai ñoaïn vi sinh va ät hoïc hie än ñaïi
- Du øn g VSV trong coâng nghieäp to nå g h ô pï acid
amin, hormon sinh tröôûng, ch a át kha ùng sinh,
duøng vi sinh va ät xöûlyùmoâi tröôø ng, die ät s a uâ
be änh, l a øm vector chuye ån gen
- C a ûi bie án ñ a ëc tính vi sinh vaät, phuïc vuï nhieu à
hôn cho nhu ca àu c u ûa con ngöô øi
Từ những năm 80 của thế kỷ19, kính hiển vi quang học ngày
càng hoàn thiên và định hình Ernst Ruska H1 N1
Kính hiển vi điện tử quét
Kính hiển vi điện tử đầu tiên- 1938 13 http://www.ieSemhui.org 11-May-11 KHÁI NIỆM • Là Sinh vật phi bào
• Kích thước đo bằng nm
• Chỉ mang một loại acid nucleic (AND hoặc ARN)
CẤU TRÚC VÀ HÌNH THÁI VIRUT
• Ký Sinh nội bào bắt buộc
• Không trao đổi chất, không Sinh năng lượng, không
di chuyển, không tăng trưởng nhưng có khả năng
Sinh Sản và thích hợp với các vật chủ mới KHÁI NIỆM
LỊCH SỬ PHÁT HIỆN RA VIRUT
1892 xảy ra dịch khảm thuốc lá ở Nga.
Lúc này con người chỉ mới biết về vi
• Virion (hạt virut): virut chưa có cấu trúc tế bào nên
khuẩn. Họ nghĩ rằng bệnh khảm thuốc
ko gọi là cơ thể mà gọi là dạng Sống đặc biệt gọi là
lá là do1 loại vi khuẩn nào đó gây ra. hạt virut hay virion
D.I.Ivanovski đã tiến hành tìm hiểu
nguyên nhân căn bệnh này
Lá cây thuốc lá bị bệnh 14 http://www.ieSemhui.org 11-May-11 Lá cây thuốc lá bệnh
Đến năm 1898 nhà VSV học Hà Lan M.W Beijerinck, nghiên Nghiền
cứu độc lập mầm bênh khảm thuốc lá Dịch chiết Lọc qua màng lọc VK Dịch lọc Chất dịch có hoạt tính truyền nhiễm Soi dưới NuÔi trên Nhiễm Vào lá kính hiển Vi mt thạch cây lành quang học Gọi mầm bệnh là bị nhiễm độc tố Vk hay
Dùng tiếng latinh là ViruS (mầm Vk cực tiểu
độc) để gọi mầm bênh này KhÔng thấy KhÔng thấy Cây Vẫn bị mầm bệnh khuẩn lạc bệnh (VR)
HÌNH THÁI VÀ CẤU TRÚC CỦA VIRUT
Gồm 2 thành phần cơ bản:
+ Lõi: acid nucleic (AND hoặc ARN) Capsome Axit nucleic
+ Vỏ: prÔtêin (gọi là capSit) Nucleocapsit Vỏ capsit
Phức hợp giữa Vỏ Và capSit Và acid nucleic gọi là NucleocapSit 15 http://www.ieSemhui.org 11-May-11
HÌNH DẠNG VÀ CẤU TẠO CỦA VIRUT Vỏ ngoài Axit nucleic Vỏ capsit Gai glycoprotein
Một Số Virút còn có thêm:
• Lớp Vỏ ngoài: lớp phoSpholipid kép + prÔtêin
• Gai glycoprÔtêin: có nhiệm Vụ kháng nguyên Và
giúp Virut bám Vào bề mặt tế bào chủ. CẤU TRÚC KHỐI
Dựa Vào hình dạng bên ngoài, chia Virut làm 3 loại
- Cấu trúc khối (Virut HIV)
- Cấu trúc xoắn (Virut khảm thuốc lá) Virut bại liệt- ađêno Virút HIV Virut Hecpet AND xoắn kép
2 Sợi ARN đơn- có Vỏ ngoài
- Cấu trúc hỗn hợp (phage T2)
• Hình dạng: CapSome Sắp xếp theo hình khối đa diện Với 20 mặt tam giác đều
• Acid Nucleic: AND xoắn kép
• Vỏ protein: Mỗi tam giác được cấu tạo bởi chuỗi capSome
• Vỏ ngoài: khÔng có Vỏ ngoài 16 http://www.ieSemhui.org 11-May-11 CẤU TRÚC XOẮN
CẤU TRÚC PHỨC HỢP ARN
• Hình dạng: Đầu hình khối đa
diện, đuÔi hình trụ: hình nồng nọc
• Acid Nucleic: AND xoắn kép Virut khảm thuốc lá Virut dại Phage T2
• Vỏ protein: đầu có các capSome • Hình dạng:Hình trụ hình tam giác ghép lại
• Acid Nucleic: AND xoắn đơn
• Vỏ ngoài: khÔng có Vỏ ngoài
• Vỏ protein: CapSome Sx theo chiều xoắn của axít nuclêic
• Vỏ ngoài: khÔng có Vỏ ngoài
Thể thực khuẩn (phage) là virus của vi khuẩn
PHƯƠNG THỨC SINH SẢN Ở VIRUT
PHƯƠNG THỨC SINH SẢN Ở VIRUT
Quá trình Sao chép gồm 6 giai đoạn
• Qua hình thức Sao chép • Hấp thu • Sao chép ở •
Virut động Vật Và Virut thực Vật Xâm nhập • Sao chép
• Sao chép của thực khuẩn thể (phage) • Thành thục • Phóng thích 17 http://www.ieSemhui.org 11-May-11
SAO CHÉP Ở VIRUT ĐỘNG VẬT VÀ VIRUT THỰC VẬT có màng bao Hấp thu Xâm nhập KhÔng có màng bao
(a) Tế bào bị Vở Và Virut thoát ra ngoài Hấp thu Xâm nhập
(b) Virut được phóng thích theo phương thức nảy chồi
(c) ViruS phóng thích nhờ Sự Vận chuyển của màng nguyên Sinh chất của tb chủ
SAO CHÉP CỦA THỰC KHUẨN THỂ (PHAGE)
• Chu trình tan: thực khuẩn thể làm chết tế bào ký chủ gọi là độc
• Chu trình tiềm tan: Virut có thể Sinh Sản mà
khÔng làm chết tế bào chủ nên được gọi là Ôn hòa 18 http://www.ieSemhui.org 11-May-11 a. Hấp phụ b. Xâm nhiễm c. Phân cắt- Sinh tổng hợp Chu trình tan d. Lắp ráp e. Phóng thích Chu trình tiềm tan 1
Dạng khối: H.2, 4, 5, 10 2 3
Dạng xoắn: H.7, 8, 9 4 5 6
Dạng hỗn hợp: H.1, 3, 6 7 8 9 10 19 http://www.ieSemhui.org 11-May-11 Ồ không thấy Không có gì. Nó nhỏ khuẩn lạc, hơn cả vi không phải là khuẩn nữa?! vi khuẩn rồi!!! CHƯƠNG II.
VI SINH VẬT NHÂN NGUYÊN THỦY prokaryote II.1 Vi khuẩn II.1 Vi khuẩn II.2 Xạ khuẩn II.3 Vi khuẩn lam 20 http://www.ieSemhui.org