Vi Sinh Vat Hoc Moi Truong

L Xun Phng VI SINH VT HC MI TRNG

1

PHN I I CNG V VI SINH VT HC MI TRNG

CHNG I HNH THI, CU TO V CC

C TNH C BN CA VI SINH VT 1.1. C IM CHUNG CA VI SINH VT Vi sinh vt l mt th gii sinh vt v cng nh b m ta khng th quan st thy bng mt thng. N phn b khp mi ni, trong t, trong nc, trong khng kh, trong thc phm ... N c mt di nhng su tm ti ca i dng. Bo t ca n tung bay trn nhng tng cao ca bu kh quyn, chu du theo nhng m my. N sng c trn knh, trn da, trn giy, trn nhng thit bbng kim loi ...

Vi sinh vt ng vai tr v cng quan trng trong thin nhin cng nh trong cuc sng ca con ngi. N bin m thnh t trng, n lm giu cht hu ctrong t, n tham gia vo tt c cc vng tun hon vt cht trong t nhin. N l cc khu quan trng trong chui thc n ca cc h sinh thi. N ng vai tr quyt nh trong qu trnh t lm sch cc mi trng t nhin.

T xa xa, con ngi bit s dng vi sinh vt trong i sng hng ngy. Cc qu trnh lm ru, lm dm, lm tng, mui chua thc phm ... u ng dng c tnh sinh hc ca cc nhm vi sinh vt. Khi khoa hc pht trin, bit r vai tr ca vi sinh vt, th vic ng dng n trong sn xut v i sng ngy cng rng ri v c hiu qu ln. V d nh vic ch vacxin phng bnh, sn xut cht khng sinh v cc dc phm quan trng khc ... c bit trong bo v mi trng, ngi ta s dng vi sinh vt lm sch mi trng, x l cc cht thi c hi. S dng vi sinh vt trong vic ch to phn bn sinh hc, thuc bo v thc vt khng gy c hi cho mi trng, bo v mi cn bng sinh thi.

Trong thin nhin ngoi nhng nhm vi sinh vt c ch nh trn, cn c nhng nhm vi sinh vt gy hi. V d nh cc nhm vi sinh vt gy bnh cho ngi, ng vt v thc vt, cc nhm vi sinh vt gy nhim thc phm, nhim cc ngun nc, t v khng kh ... Nu nm vng c s sinh hc ca tt c cc qu trnh c li hay c hi trn, ta s a ra c nhng bin php khoa hc pht


2

huy nhng mt c li v hn ch nhng mt gy hi ca vi sinh vt, c bit l trong bo v mi trng.

Vi sinh vt (microorganisms) l tn gi chung ch tt c cc sinh vt c hnh th b nh, mun thy r c ngi ta phi s dng ti knh hin vi.

Virut (Virus) l nhm vi sinh vt c bit, chng nh b ti mc ch c thquan st c qua knh hin vi in t (eletron microscope). Virut cha c c cu trc t bo. Cc vi sinh vt khc thng l n bo hoc a bo nhng c cu trc n gin v cha phn ho thnh cc c quan sinh dng (vegetative organs). Vi sinh vt khng phi l mt nhm ring bit trong sinh gii. Chng thm ch thuc v nhiu gii (kingdom) sinh vt khc nhau. Gia cc nhm c th khng c quan h mt thit vi nhau. Chng c chung nhng c im sau y:

1. Kch thc nh b Mt con ngi kh thy c r nhng vt nh hn 1mm. Vy m vi sinh vt thng c o bng micromet (m, micrometre), virut thng c o bng nanomet (nm, nanometre). 1 m = 10-3 mm; 1 nm = 10-6 mm, 1A (angstrom) = 10-7 mm. V vi sinh vt c kch thc nh b cho nn din tch b mt ca mt tp on vi sinh vt ht sc ln. Chng hn s lng cu khun chim th tch 1 cm3 c din tch b mt l 6m2. 2. Hp thu nhiu, chuyn ho nhanh Vi sinh vt tuy nh b cht trong sinh gii nhng nng lc hp thu v chuyn ho ca chng c th vt xa cc sinh vt bc cao. Chng hn vi khun lactic (Lactobacillus) trong 1 gi c th phn gii mt lng ng lactoz nng hn 1000 - 10000 ln khi lng ca chng. Nu tnh s l O2 m mi mg cht kh ca c th sinh vt tiu hao trong 1 gi (biu th l - QO2) th m l hoc m r thc vt l 0,5 - 4, t chc gan v thn ng vt l 10 - 20, cn nm men ru (Sacharomyces cerevisiae) l 110, vi khun thuc chi Pseudomonas l 1200, vi khun thuc chi Azotobacter l 2000. Nng lc chuyn ho sinh ho mnh m ca vi sinh vt dn n nhng tc dng ht sc ln lao ca chng trong thin nhin cng nh trong hot ng sng ca con ngi.

3. Sinh trng nhanh, pht trin mnh


3

So vi cc sinh vt khc th vi sinh vt c tc sinh trng v sinh si ny n cc k ln. Vi khun Escherichia coli trong cc iu kin thch hp c khong 12 - 20 pht li phn ct mt ln. Nu ly thi gian th h (generation time) l 20 pht th mi gi phn ct 3 ln, 24 gi phn ct 72 ln, t mt t bo ban u ssinh ra 4.722.366.500.000.000.000.000 t bo (nng 4711 tn!). Tt nhin trong thc t khng th to ra cc iu kin sinh trng l tng nh vy c cho nn slng vi khun thu c trong 1ml dch nui cy thng ch t ti mc 108 - 109 t bo. Thi gian th h ca nm men Saccharomyces cerevisiae l 120 pht. Khi nui cy thu nhn sinh khi (biomass) giu protein phc v chn nui ngi ta nhn thy tc sinh tng hp (biosynthesis) ca nm men ny cao hn ca b ti 100.000 ln. Thi gian th h ca to Chlorella l 7 gi, ca vi khun lam Nostoc l 23 gi. 4. Nng lc thch ng mnh v d pht sinh bin d Nng lc thch ng ca vi sinh vt vt rt xa so vi ng vt v thc vt. Trong qu trnh tin ho lu di vi sinh vt to cho mnh nhng c ch iu ho trao i cht thch ng c vi nhng iu kin sng rt bt li. Ngi ta nhn thy slng enzim thch ng chim ti 10% lng cha protein trong t bo vi sinh vt. Sthch ng ca vi sinh vt nhiu khi vt qu tr tng tng ca con ngi. Phn ln vi sinh vt c th gi nguyn sc sng nhit ca nit lng (-1960C), thm ch nhit ca hydro lng (- 2530C). Mt s vi sinh vt c th sinh trng nhit 2500C, thm ch 3000C. Mt s vi sinh vt c th thch nghi vi nng 32% NaCl (mui n). Vi khun Thiobacillus thioxidans c th sinh trng pH = 0,5 trong khi vi khun Thiobacillus denitrificans c th sinh trng pH = 10,7. Vi khun Micrococus radiodurans c th chu c cng bc x ti 750.000 rad. ni su nht trong i dng (11034 m) ni c p lc ti 1103,4 atm vn thy c vi sinh vt sinh sng. Nhiu vi sinh vt thch nghi vi iu kin sng hon ton thiu oxi (vi sinh vt k kh bt buc - obligate anaerobes). Mt s nm si c th pht trin thnh vng dy ngay trong b ngm xc c nng phenol rt cao.

Vi sinh vt rt d pht sinh bin d bi v thng l n bo, n bi, sinh sn nhanh, s lng nhiu, tip xc trc tip vi mi trng sng. Tn s bin d vi sinh vt thng l 10-5 - 10-10. Hnh thc bin d thng gp l t bin gen (genemutation) v dn n nhng thay i v hnh thi, cu to, kiu trao i cht,


4

sn phm trao i cht, tnh khng nguyn, tnh khng ... Chng hn khi mi tm thy kh nng sinh cht khng sinh ca nm si Penicillium chrysogenum ngi ta ch t ti sn lng 20 n v penixilin trong 1ml dch ln men. Ngy nay trong cc nh my sn xut penixilin ngi ta t ti nng sut 100.000 n v/ml. Bn cnh cc bin d c li, vi sinh vt cng thng sinh ra nhng bin d c hi i vi nhn loi, chng hn bin d v tnh khng thuc. Nm 1946 t l cc chng Staphylococcusaureus khng thuc phn lp c bnh vin l khong 14%, nm 1996 tng ln n trn 97%. Ngi ta ch tim cho bnh nhn mi ngy khong 100.000 n v penixilin, ngy nay c lc phi tim n 10.000.000 - 200.000.000 n v.

5. Phn b rng, chng loi nhiu Vi sinh vt phn b khp mi ni trn tri t. Chng c mt trn c thngi, ng vt, thc vt, trong t, trong nc, trong khng kh, trn mi dng, vt liu, t bin khi n ni cao, t nc ngt, nc ngm cho n nc bin ... Trong ng rut ca ngi thng c khng di 100 - 400 loi sinh vt khc nhau, chng chim ti 1/3 khi lng kh ca phn. Chim s lng cao nht trong ng rut ca ngi l vi khun Bacteroides fragilis, chng t ti s lng 1010 - 1011/g phn (gp 100 - 1000 ln s lng vi khun Escherichia coli).

su 10.000 m ca ng Thi Bnh Dng, ni hon ton ti tm, lnh lo v c p sut rt cao ngi ta vn pht hin thy c khong 1 triu - 10 t vi khun/ml (ch yu l vi khun lu hunh).

6. Vi sinh vt c vai tr to ln i vi h sinh thi cng nh i vi i sng con ngi

Vi khun ng vt nguyn sinh Vi to Vi nm

(T bo nhn chun) (T bo nhn s)

Vi sinh vt nguyn thuHnh 1.1. S pht sinh cc nhm vi sinh vt


5

- Vi khun v vi nm l sinh vt phn gii cc cht hu c thnh cc cht v c trong chu trnh chuyn ho vt cht ca h sinh thi. - Mt s vi khun, vi nm cng nh mt s ng vt nguyn sinh l nhng tc nhn gy nhiu bnh cho cy trng, vt nui cng nh con ngi. - Mt s vi khun v vi nm ph hu lng thc thc phm, vt liu xy dng, kin trc, cng nghip, m thut. - Vi sinh vt mang li li ch cho con ngi trong nhiu lnh vc cng nghch bin thc phm, dc phm, cng ngh sinh hc v mi trng. 1.2. CC NHM VI SINH VT CHNH Vi sinh vt v cng phong ph c v thnh phn v s lng. Chng bao gm cc nhm khc nhau c c tnh khc nhau v hnh dng, kch thc, cu to v c bit khc nhau v c tnh sinh l, sinh ho. Da vo c im cu to t bo, ngi ta chia ra lm 3 nhm ln: - Nhm cha c cu to t bo bao gm cc loi virus. - Nhm c cu to t bo nhng cha c cu trc nhn r rng (cu trc nhn nguyn thu) gi l nhm Procaryotes, bao gm vi khun, x khun v to lam. - Nhm c cu to t bo, c cu trc nhn phc tp gi l Eukaryotes bao gm nm men, nm si (gi chung l vi nm) mt s ng vt nguyn sinh v to n bo.

1.2.1. Virus 1.2.1.1. c im chung Virus l nhm vi sinh vt cha c cu to t bo, c kch thc v cng nhb, c th chui qua mng lc vi khun. Nh c s pht trin nhanh chng ca kthut hin vi in t, siu ly tm, nui cy t bo ... nhng thnh tu nghin cu vvirus c y mnh, pht trin thnh mt ngnh khoa hc gi l virus hc.

Virus khng c kh nng sng c lp m phi sng k sinh trong cc t bo khc t vi khun cho n t bo ng vt, thc vt v ngi, gy cc loi bnh him ngho cho cc i tng m chng k sinh. V d nh bnh AIDS. Virus l nhm vi sinh vt c pht hin ra sau cng trong cc nhm vi sinh vt chnh v kch thc nh b v cch sng k sinh ca chng. Ngi pht hin ra virus ln u tin l nh bc hc ngi Nga - Ivanpski. ng l mt chuyn gia nghin cu v bnh khm cy thuc l. Khi nghin cu v bnh ny ng pht


6

hin ra rng: Dch lc ca l cy b bnh khi cho qua mng lc vi khun vn c khnng gy bnh. T ng rt ra kt lun: Nguyn nhn gy bnh m thuc l phi l mt loi sinh vt nh hn vi khun. Pht hin ny c cng b nm 1892, 6 nm sau, nm 1898, nh khoa hc ngi H Lan Beijerinck cng nghin cu v bnh khm thuc l v c nhng kt qu tng t, ng t tn mm gy bnh khm thuc l l virus. Tip ngi ta pht hin ra mt s virus khc gy bnh cho ng vt v ngi. n nm 1915 pht hin ra virus k sinh trn vi khun, gi l thc khun th (Bacteriophage). 1.2.1.2. Hnh thi v cu trc ca virus 1.2.1.2.1. Hnh thi v kch thc

Virus c kch thc rt nh b, c th lt qua mng lc vi khun, ch c thquan st chng qua knh hin vi in t. Kch thc t 20 x 30 n 150 x 300 nanomet (1 nm = 10-6 mm) Nh k thut hin vi in t, ngi ta pht hin ra 3 loi hnh thi chung nht ca virus. l hnh cu, hnh que v hnh tinh trng.

Hnh que in hnh l virus m thuc l (virus VTL), chng c hnh que di vi cu trc i xng xon. Cc n v cu trc xp theo hnh xon quanh 1 trc, mi n v gi l capxome.

Loi hnh cu in hnh l mt s virus ng vt. Cc n v cu trc xp teo kiu i xng 4 mt, 8 mt hoc 20 mt.

Loi c hnh dng tinh trng ph bin hn c l cc virus k sinh trn vi khun gi l thc khin th hoc Phage. Loi hnh dng ny phn u c cu trc i xng khi phn ui l c cu trc i xng xon.

1.2.1.2.2. Cu trc in hnh ca virus

Kiu cu trc phc tp nht ca virus l cu trc ca thc khun th (Phage). Sau y ta nghin cu cu trc ca thc khun th T4 k sinh trn vi khun E. Coli. Thc khun th T4 c 3 phn: u, c v ui. u c dng lng knh 6 cnh, ng knh 65 nm di 95 nm, cu to bi protein to thnh v capsit, v capsit c cu to bi 212 n v capsome. Bn trong phn u c cha mt phn t AND 2 si c phn t lng 1,2.108.

C l mt a 6 cnh ng knh 37,5 nm c 6 si tua gi l tua c. ui


7

l mt ng rng c bao bc bi bao ui, bao ui c cu to protein to thnh v Capxit, kch thc 8 x 95 nm. Phn rng trong ui gi l tr c ng knh 2,5 - 3,5 nm.

Hnh 1.2. Cu trc n ca thc khun th (Phage) Phn cui cng ca ui l mt a gc hnh 6 cnh ging nh a c t mc ra 6 si gai gi l chn bm. Hnh trn l cu trc in hnh ca thc khun th T4. Da trn cu trc c bn , thin nhin to ra hng trm hng nghn loi virus khc nhau. V d nh phn li khng phi l tt c cc virus u cha AND, c rt nhiu loi cha ARN, ch yu l cc virus thc vt. Chnh t loi ny ngi ta pht hin ra qu trnh sao chp ngc thng tin di truyn : ARN - AND. Sau y l c im kch thc v cu trc ca mt s virus in hnh:

Bng 1.1 Virus Axit nucleic Kiu i xng Kch thc (nm)

VR u ma AND Khi 230 x 300 VR cm ARN Xon 80 x 200 VR m thuc l ARN Xon 200 x 300 VR khoai ty ARN Xon 480 x 500

TKT T4AND Khi v xon

u : 65 x 95 ui : 8 x 95

Trong thnh phn Protein ca virus c 2 loi - Protein cu trc v Protein men. Protein cu trc cu to nn v capxit t cc n v hnh thi capxome v vtrong mt s loi virus c v trong. Protein men bao gm men ATP - aza v men Lizozym.

ATP - aza c chc nng phn hu ATP gii phng nng lng cho virus co rt lc xm nhp vo t bo ch. Lizozym c chc nng phn hu mng t bo vt ch


8

Hnh 1.3 So snh kch thc ca virut vi phn t sng v vi khun hng cu


9

Hnh 1.4 : Cu trc ca cc loi vi rt khc nhau


10

1.2.4. Mt s virus in hnh Da vo hnh thi ngoi ca virus ngi ta chia virus lm 3 loi: hnh trxon, hnh khi a in v dng phi hp. Ring hnh khi a din chng ta xt 2 i din virus An v virus trn l HIV l mt dng virus c v bc. Cn virus hnh tr xon chng ta nghin cu i din l virus khm thuc l v dng phi hp l phag T2 l mt loi phag E.Coli.

Hinhg 1.7 c. Virut ca E. coli (Phag)

Hnh 1.5. Virus khm thuc l (TMV)

Hnh 1.6. Hnh thi v cu trc phn t ca HIV


11

1.2.1.3. Qu trnh hot ng ca virus trong t bo ch Virus khng c kh nng sng c lp, chng sng k sinh trong t bo sng. Kt qu ca qu trnh k sinh c th xy ra 2 kh nng: Kh nng th nht l ph v t bo lm t bo cht v tip tc xm nhp ri ph v cc t bo ln cn. Khnng th 2 l to thnh trng thi tim tan trong t bo ch, ngha l tm thi khng ph v t bo m ch hot ng sinh sn cng nhp iu vi t bo ch. nhng iu kin mi trng nht nh, trng thi tim tan c th bin thnh trng thi tan ph v t bo. Nhng virus c kh nng ph v t bo gi virus c, nhng virus c kh nng to nn trng thi tim tan gi l virus khng c.

1.2.1.3.1. Qu trnh hot ng ca virus c Qu trnh ca virus c chia lm 4 giai on: - Giai on hp th ca ht virus t do trn t bo ch: Cc ht virus t do tn ti ngoi t bo khng c kh nng hot ng, chng trng thi tim sinh gi l ht Virion. Khi gp t bo ch, ph thuc vo tn s va chm gia ht virion v tbo, va chm cng nhiu cng c kh nng tm ra cc im th cm trn b mt tbo gi l cc receptor. Lc im th cm ca t bo ch v gc ui ca virus kt hp vi nhau theo c ch khng nguyn - khng th nh c thnh phn ho hc ph hp vi nhau. Kt qu l virus bm cht ln b mt t bo ch. Mi loi virus c kh nng hp th ln mt hoc vi loi t bo nht nh. iu ny gii thch c ti sao mi loi virus ch gy bnh cho mt vi loi nht nh.

- Giai on xm hp ca virus vo t bo ch:

Qu trnh xm nhp ca virus vo t bo ch xy ra theo nhiu c ch khc nhau ph thuc vo tng loi virus v t bo ch.

thc khun th T4 sau khi virus bm vo im th cm ca t bo ch, n tit ra men Lizozym thu phn thnh t bo vi khun. Sau di tc dng ca ATP - aza bao ui ca phage co rt lm cho tr ui xuyn qua thnh t bo v phn t ADN c bm vo bn trong t bo ch. V capxit vn nm ngoi. Ngi ta chng minh c c ch trn nh phng php nguyn t nh du.

Ngoi c ch trn cn c mt s c ch khc: mt s virus ng vt, sau khi tit ra men phn hu thnh t bo ch, ton b ht virion lt vo trong t bo, sau cc men bn trong t bo mi tin hnh phn hu v Capxit gii phng ADN. Ngi ta gi l qu trnh ny l qu trnh ci o. Mt s t bo ch li c


12

kh nng bao bc virion ri nut theo kiu thc bo. Sau c qu trnh ci o gii phng ADN ca virus.

- Giai on sinh sn ca virus trong t bo ch (sao chp v nhn ln). Qu trnh sinh sn ca virus cn gi l s nhn ln ca chng. y l vn rt hp dn ca sinh hc phn t trong thi gian gn y. Bng cc phng php hin i ngi ta lm sng t qu trnh nhn ln ca virus. Sau khi phn t ADN ca virus lt vo t bo ch, qu trnh tng hp ADN ca t bo ch lp tc b nh ch. Sau qu trnh tng hp protein ca t bo cng ngng v bt u qu trnh tng hp cc enzym ny cn gi l protein sm v n l nhng protein c tng hp u tin sau qu trnh xm nhp. Khi cc enzym ny c hon thnh, bt u xc tc cho qu trnh tng hp ADN ca virus bng nguyn liu ADN ca t bo ch b phn hu. Sau khi cc phn t ADN virus c tng hp n mt s lng nht nh qu trnh ny ngng v bt u qu trnh tng hp Protein mun bao gm v Capxit ca virus v cc enzym c trong thnh phn ca virus trng thnh. Cc qu trnh ny c tin hnh do s iu khin ca b gen virus. Nh vy, 2 phn vv li virus c tng hp ring bit.

- Giai on lp rp ht virus v gii phng chng ra khi t bo: Giai on ny cn gi l s chn ca virus. Sau khi cc b phn ca virus c tng hp ring bit (axit nucleic, v capxit, bao ui, a gc, lng ui) cc thnh phn lp rp li vi nhau thnh ht virus trng thnh, kt thc thi k tim n, tc l thi k trong t bo cha xut hin virus trng thnh. Thi k tim n ko di bao lu tu thuc tng loi virus/ Trong nhiu trng hp cc virus trng thnh tit men lizozym phn hu thnh t bo v ra ngoi, t bo b ph v. Cc virus con tip tc xm nhp vo cc t bo xung quang v ph v chng. mt s virus, virus trng thnh khng ph v t bo m chui ra qua l lin bo sang t bo bn cnh hoc c phng thch nh qu trnh o thi ca t bo. Trong t bo u tin vn tip tc qu trnh tng hp virus mi. c 2 c ch, t bo ch sm mun cng b cht hng lot. l qu trnh hot ng ca virus c. Sau y ta nghin cu qu trnh hot ng ca virus khng c.

1.2.1.3.2. Qu trnh hot ng ca virus khng c


13

Virus khng c cn gi l virus n ho, hot ng ca n khng lm cht tbo ch m ch gy nn trng thi tim tan, gi l trng thi Lyzogen. Virus sng chung vi t bo ch, sinh sn cng nhp iu vi n.

Hin tng Lyzogen c pht hin trn vi khun, cc phage ny c gi l phage n ho hoc prophage. T bo c cha prophage c kh nng min dch vi cc phage khc. Nguyn nhn ca hin tng ny l do prophage c kh nng tng hp nn cc protein c tc dng km hm s nhn ln ca virus l cng nh vn thn prophage. Mt s tc nhn t bin lm mt hot tnh hoc lm ngng s tng hp cht km hm trn, dn n s thay i trng thi Lyzogen, tc l bin trng thi tim tan thnh trng thi tan. Lc phage n ho bin thnh phage c v tbo ch s b ph v. Qu trnh ny ngoi tc nhn t bin cn ph thuc vo hgen ca prophage v trng thi sinh l ca t bo cng nh c im nui cy. Bi vy, cng mt loi vi khun, c nhng chng cm ng vi phage, c chng khng. Khi nui chung hai chng vi nhau trn mi trng thch a c th thy r nhng vt b tan trong thm vi khun khng b tan. Trong iu kin t nhin, tn s bin trng thi tim tan thnh trng thi tan ch l 10-2 - 10-5.


14

S NHN LN CA VIRUS TRONG T BO CH

Hnh 1.8 Cc giai on xm nhim v pht trin ca phag


15

1.2.1.4. Hin tng Interference v ng dng ca n

Interference l hin tng khi gy nhim mt loi virus cho t bo th vic gy nhim virus khc s b c ch. Hin tng c ch ny khng c tnh c hiu i vi virus. Cc virus hon ton khc nhau c th c ch nhau, v d virus AND c th c ch s xm nhim ca virus ARN v ngc li. Mt virus b lm bt hoi bi tia cc tm vn c kh nng gy ra hin tng Interference i vi virus sng. Song hin tng ny li c tnh c hiu i vi loi thuc t bo ch. Cht c ch gi l Interferon sinh ra bi t bo thuc loi no th ch c tc dng i vi cc t bo thuc loi y. V d Interferon sinh ra t bo g th khng c tc dng c ch t bo b hoc ln. Interferon l mt loi protein c bit c sinh ra trong t bo sau khi bnhim virus. Chnh n c ch qu trnh tng hp ARN ca virus l, t khng th c qu trnh tng hp AND hay protein. Bi vy m virus l c th xm nhp vo t bo nhng khng pht trin nhn ln c. Cng ca hin tng ny phthuc vo s lng virus gy nhim ln th 1 v thi gian t lc n lc gy nhim ln th 2, thng khong 2 gi th c tc dng.

Ngi ta ng dng hin tng Interference trong vic phng chng bnh do virus gy nn. Cht Interferon c th c ch rng ri nhiu loi virus khc nhau v n khng c tnh c hiu i vi virus m ch c tnh c hiu i vi t bo ch.

1.2.1.5. ngha khoa hc v thc tin ca virus

- ngha khoa hc

Virus c cu to v cng n gin, in hnh cho s sng mc di tbo. Bi th m n tr thnh m hnh l tng ca sinh hc phn t v di truyn hc hin i. Rt nhiu thnh tu ca sinh hc phn t v di truyn hc hin i da trn m hnh virus. V d nh vic dng virus chuyn cc gen cn thit t t bo ny sang t bo khc, to nn cc c tnh di truyn mong mun.


16

- ngha thc tin

Rt nhiu bnh tt ca con ngi, ng vt, thc vt m nguyn nhn gy ra l virus. c im sng ca virus l k sinh trn t bo, bi vy cha bnh do virus gy ra l rt kh khn v phc tp. i vi ngi mt trong nhng cn bnh nguy him nht hin nay l AIDS do virus HIV gy ra. Loi virus ny lm suy gim khnng min dch lm cho ngi b bnh AIDS c th cht bi bt c mt bnh thng thng no khc m bnh thng c th c th chng chu c. i vi nng nghip, hu ht cc bnh nguy him cho cy trng u do virus gy ra lm gim nng sut ma mng, nhiu khi b tht thu hon ton.

Tuy nhin, c th ng dng hin tng Interference ch cc vacxin chng virus gy bnh. Vacxin ny u vit hn vacxin ch t vi khun ch mt loi vacxin c th phng nhiu bnh virus khc nhau.

Ngoi ra, ngi ta cn dng cc virus gy bnh cn trng tiu dit cn trng c hi m vn gi c cc loi cn trng khc trong mi cn bng sinh thi. l mt u im ng k so vi cc thuc ho hc dit cn trng c kh nng tiu dit nhiu loi cn trng mt lc, c c ch ln c hi. iu nh hng khng nh n cn bng sinh thi trong thin nhin.

1.2.2. Vi khun (Bacteria)

Vi khun l nhm vi sinh vt c cu to t bo nhng cha c cu trc nhn phc tp, thuc nhm Prokaryotes. Nhn t bo ch gm mt chui AND khng c thnh phn protein khng c mng nhn.

1.2.2.1. Hnh thi v kch thc

Vi khun c nhiu hnh thi khc nhau: hnh cu, hnh que, hnh xon, hnh du phy, hnh si ... Kch thc thay i tu theo cc loi hnh v trong mt loi hnh kch thc cng khc nhau. So vi virus, kch thc ca vi khun ln hn nhiu, c th quan st vi khun di knh hin vi quang hc. Da vo loi hnh c th chia ra mt s nhm sau:


17

Hnh 1.9. Cc hnh dng chnh ca vi khun

- Cu khun 1, 2, 3, 4, 5 - Trc khun 6, 7, 8, 9

- Xon khun 10, 11, 12

1. Cu khun (Coccus - t ting Hy Lp Kokkos - ht qu): l loi vi khun c hnh cu. Nhng c nhiu loi khng hn hnh cu th d nh hnh ngn nn nh ph cu khun - Diplococcus pneumoniae hoc ht c ph (lu cu khun Neisseria gonorrhoeae). Kch thc ca vi khun thng thay i trong khong 0,5 (1 = 10-3 mm). Tu theo tng loi m chng c nhng dng khc nhau.

c tnh chung ca cu khun:


18

- T bo hnh cu c th ng ring r hay lin kt vi nhau.

- C nhiu loi c kh nng gy bnh cho ngi v gia sc

- Khng c c quan di ng.

- Khng to thnh bo t.

Ging Monococcus

Thng ng ring l tng t bo mt, a s chng thuc loi hoi sinh. Thng thy chng sng trong t, nc v trong khng kh (Th dnh Micrococcus agilis, M. roseus, M. luteus) Ging Diplococcus

(T ting Hy Lp - Diplos - thnh i) phn cch theo mt mt phng xc nh v dnh nhau thnh tng i mt. Trong s ny c mt s c kh nng gy bnh nh ging Neisseria - Lu cu khun N meningitidis gonorrhoeae - No m cu khun). Ging Tetracoccus

Thng lin kt vi nhau thnh tng nhm 4 t bo mt. Chng thng gy bnh cho ngi v mt s c th gy bnh cho ng vt.

Ging Streptococcus

T ting Hy Lp (Streptos - chui) chng phn cch theo mt mt phng xc nh v dnh vi nhau thnh tng chui mt di. Th d nh Streptococcus lactic. Strep-pyogenes.

Ging Monococcus

Ging Diplococcus

Ging Tetracoccus

Ging Streptococcus

Ging Sarcina

Ging Staphitococcus


19

Ging Sarcina T ting Hy Lp Saricio - gi hng. Phn cch theo 3 mt phng trc giao vi nhau, to thnh nhng khi t 8 - 16 t bo (hoc nhiu hn na). Trong khng kh chng ta thng gp mt s loi nh Sarcinalutea, Sarcina auratiaca. Chng thng nhim vo cc mi trng trong phng th nghim v to thnh mu vng. Ging Staphilococcus T ting Hy Lp Staphile - chm nho. Thng chng lin kt vi nhau thnh nhng m trng nh chm nho. Chng phn cch theo mt mt phng bt k v sau dnh li vi nhau thnh tng m nh hnh chm nho. Bn cnh cc loi hoi sinh cn c mt s loi gy bnh ngi v ng vt (Staph. Curcreus, Staph. Emidermidis ...) 2. Trc khun

L tn chung ch tt c cc vi khun c hnh que. Kch thc ca chng thng t 0,5 - 1,0 x 1 - 4 . Thng gp cc loi trc khun sau y:

- Bacillus (Vit tt l Bac) trc khun gram dng, sinh bo t. Chiu ngang ca bo t khng vt qu chiu ngang ca t bo. V th khi to thnh bo t t bo khng thay i hnh dng chng thng thuc loi hiu kh hoc kkh khng bt buc.

- Bacterium (vit tt l Bact) Trc khun gram m khng sinh

bo t. Thng c tin mao mc xung quanh t bo ngi ta gi l chu mao. Cc ging Salmonella, Shigella, Erwina, Serratia u c hnh thi ging Bacterium.

Bacterium (Vit tt l Bact)

Pseudomonas (Vit tt l P.s)

Bacillus (Vit tt l Bac)


20

- Pseudomonas (vit tt l Ps) `Trc khun gram m, khng sinh bo t, c mt tin mao (hoc mt chm tin mao) mt u. Chng thng sinh ra sc t. Cc ging Xanthomonas. Photobacterium, Azotomonas, Aeromonas, Zymononas, Protaminobacter, Alginomonas, Mycoplazma, Halobacterium, Methanomonas, Hydroginomonas, Carloxydomonas, Acetobater, Nitrosomonas, Nitrobacter u c hnh thi ging Pseudomonas.

- Corynebacterium

Khng sinh bo t, hnh dng v kch thc thay i kh nhiu. Khi nhum mu t bo thng to thnh cc on nh bt mu khc nhau. Trc khun bch cu (Corynebacterium diphtheriae) c bt mu hai u lm t bo c hnh dng ging qu t. Mt s khc c hnh thi ging Corynebacterium gm c Listeria, Erysipelothric, Microbacterium, Cellulomonas, Arthrobacter.

- Clostridium (Vit tt l Cl, ting Hy Lp Kloster - con thoi) Thng l trc khun gram dng. Kch thc thng vo khong 0,4 - 1 x3- 8

Sinh bo t, chiu ngang ca bo tthng ln hn chiu ngang ca t bo, do lm t bo c hnh thoi hay hnh di trng.

Chng thng thuc loi k kh bt buc, c nhiu loi c ch. Th d nh cc loi c nh nit. Mt s loi khc gy bnh. Th d vi khun un vn ... Cl. Botulium

- Phy khun

L tn chung ch cc vi khun hnh que un cong ging nh du phy. Ging in hnh l ging Vibro (T ch La tinh Vibrare - dao ng nhanh). Mt s ging phy khun c kh nng phn gii xenluloza (Cellvibrio, Cellfalcicula) hoc c kh nng kh sunfat (Desulfovibrio).

Xon khun

Vi khun Clostridium

Phy khun Vibrio


21

Spirillum - T ch Spira - Hnh cong, xon gm tt c cc vi khun c hai vng xon tr ln. L loi gram dng, di ng c nh c mt hay nhiu tin mao mc nh.

a s chng thuc loi hoi sinh, mt s rt t c kh nng gy bnh (SP. Minus) c kch thc thay i 0,5 - 3,0 - 5 - 40.

Xon khun


22

Hnh 1.11 Cc loi vi khun

Cu khun

Trc khun

Xon khun

Xon th

Cun Si Cc nhm hnh thi ch yu ca vi khun

Chp qua knh hin vi in t qut t trn xung:Lin cu khun, T cu khun, Lin trc khun


23

Hnh 1.12 M hnh cu ca thnh t bo vi khun G+ v vi khun G-

- Cu to chung + cu to c bit

Hnh 1.12 M hnh cu trc t bo vi khun

1. Thnh t b2. Mng t bo cht 3. Th nhn 4. Mezoxom 5. Cht d tr6. T bo cht 7. Bo t8. Tim mao 9. Khun mao 10. Khun mao gii tnh11. Bao nhy 12. Tng dch nhy

G+ G-

OMP (Protein mng ngoi)Lipoprotein

Protein c cht hoc Protein l

Khong nguyn 0

LPS (lipopoli- Saccarit - Phot pholipit Khng gian chu cht PetidoglicanKhng gian chu cht Mng t bo cht

Peotidoglican

Axit teicoic thnh t bo

Axit teicoic mng t bo Lp khng gian chu cht


24

1.2.2.2. Cu to t bo 1. Thnh t bo

Thnh t bo l lp ngoi cng bao bc vi khun, gi cho chng c hnh dng nht nh, chim 15 - 30% trng lng kh ca t bo. Thnh t bo c nhng chc nng sinh l rt quan trng nh duy tr hnh thi t bo v p sut thm thu bn trong t bo, bo v t bo trc nhng tc nhn vt l, ho hc ca mi trng, thc hin vic tch in b mt t bo. Thnh t bo chnh l ni bm ca Phage v cha ni c t ca mt s vi khun c c t. C mt s vi khun khng c thnh t bo (Micoplasma), mt s trng hp vi khun b ph v thnh t bo m vn sng (Protoplast ...) Thnh phn ho hc ca thnh t bo vi khun rt phc tp, bao gm nhiu hp cht khc nhau nh Peptidoglycan, Polisaccarit, Protein, Lipoprotein, Axit tecoic, Lipoit v.v.... Da vo tnh cht ho hc ca thnh t bo v tnh cht bt mu ca n, ngi ta chia ra lm 2 loi Gram + v Gram -. Vi cng mt phng php nhum nh nhau, trong c hai loi thuc nhum Cristal Violet mu tm v Fushsin mu hng, vi khun gram + bt mu tm, vi khun gram - bt mu hng. Nguyn nhn l do cu to thnh t bo ca hai loi khc nhau. Ngoi hai loi trn, cn c loi gram bin i (gram variable) c kh nng bin i t gram + sang gram - v ngc li. Sau y l s cu to ca thnh t bo vi khun E.coli.

Hnh 1.13. Cu to thnh t bo vi khun 2. V nhy (Capsul) Nhiu loi vi khun bn ngoi thnh t bo cn c mt lp v dy hay lp dch nhy. Kch thc ca lp v nhy khc nhau tu theo loi vi khun. vi khun Azotobacter chroococum khi pht trin trn mi trng giu hydrat cacbon c thhnh thnh lp v nhy dy hn chnh bn thn t bo.

Lp Lipoproteit Lp Lipopolisaccarit Cc phn t protein Lp Glycoproteit Mng nguyn sinh cht


25

V nhy c tc dng bo v vi khun trnh tc dng thc bo ca bch cu. Chnh v th m mt s vi khun gy bnh ch khi c lp v nhy mi c khnng gy bnh. Khi mt lp v nhy, lp tc b bch cu tiu dit khi xm nhp vo c th ch. Vi khun c v nhy to thnh khun lc trn bng khi mc trn mi trng thch gi l dng S, ngc li dng R c khun lc x x.

Hnh 1.14. V nhy ca Klebsialla pneumoniae trong sut hin R trn nn en mc

V nhy cn l mt ni d tr cc cht dinh dng. Khi nui cy vi khun c v nhy trn mi trng ngho dinh dng, lp v nhy b tiu bin dn do b sdng lm cht dinh dng.

mt s vi khun v nhy c dng bm vo gi th. Cc cht trong vnhy l do thnh t bo tit ra, thnh phn ca n tu thuc vo loi vi khun. a strng hp v nhy c cu to bi polysaccarit, i khi c cu to bi polypeptit. Thnh phn ho hc ca v nhy quyt nh tnh khng nguyn ca vi khun.

3. Mng t bo cht (Cell membran) Mng t bo cht cn gi l mng nguyn sinh cht l mt lp mng nm di thnh t bo, c dy khong 4 - 5 nm, chim 10 - 15% trng lng t bo vi khun.

Mng t bo cht c nhiu chc nng quan trng: Duy tr p sut thm thu ca t bo, m bo vic ch ng tch lu cht dinh dng v thi cc sn phm trao i cht ra khi t bo. Mng t bo cht l ni sinh tng hp mt s thnh phn ca t bo, c bit l thnh phn ca thnh t bo v v nhy, l ni cha mt s men quan trng nh Permeaza, ATP-aza v.v... Mng t bo cht cn l ni tin hnh qu trnh h hp v quang hp ( vi khun quang dng).


26

Thnh phn ho hc ca mng t bo cht n gin hn ca thnh t bo nhiu. Bao gm photpholipit v protein v protein sp xp thnh 3 lp: lp gia l photpholipit bao gm hai lp phn mi phn t gm 1 u cha gc photphat ho nc v mt u cha hydratcacbon, u ho nc ca hai lp phn t photpholipit quay ra ngoi, y cha cc men vn chuyn Pecmeaza. Hai lp ngoi v trong v Protein.

Mng t bo cht cn l ni gn ca nhim sc th. Ngoi hai thnh phn chnh trn, mng t bo cht cn cha mt s cht khc nh hydratcacbon, glycolipit, v.v... 4. T bo cht (Cytoplast) T bo cht l thnh phn chnh ca t bo vi khun, l mt khi cht keo bn lng cha 80 - 90% nc, cn li l protein, hydratcacbon, lipit, axit nucleic v.v... H keo c tnh cht d th, trng thi phn tn, lun lun bin i ph thuc vo iu kin mi trng. Khi cn non t bo cht c cu to ng cht, bt mu ging nhau. Khi gi do xut hin khng bo v cc th n nhp, t bo cht c trng thi ln nhn, bt mu khng u. T bo cht l ni cha c c quan quan trng ca t bo nh: nhn t bo, Mezoxom, Riboxom v cc ht khc. 5. Mezoxom Mezoxom l mt th hnh cu trong ging nh ci bong bng gm nhiu lp mng cun li vi nhau, c ng knh khong 250 nm. Mezoxom ch xut hin khi t bo phn chia, n c vai tr quan trng trong vic phn chia t bo v hnh thnh vch ngn ngang. nhiu loi vi khun, Mezoxom l mt thnh phn ca mng tbo cht pht trin n su vo t bo cht. Mt s enzym phn hu cht khng sinh nh Penixilinaza c sinh ra t Mexozom.

Hnh 1.15. Cu to mng t bo cht ca vi khun

Protein

Photpholipit Protein


27

6. Riboxom Riboxom l ni tng hp protein ca t bo, cha ch yu l ARN v protein. Ngoi ra c cha mt t lipit, v mt s cht khong. Riboxom c ng knh khong 200A, cu to bi 2 tiu th - 1 ln, 1 nh. Tiu th ln c hng slng l 50S, tiu th nh 30S (1S = 1-13 cm/giy)

Mi t bo vi khun c trn 1000 riboxom, trong thi k pht trin mnh ca n, s lng riboxom tng ln. Khng phi tt c cc riboxom u trng thi hot ng. Ch khong 5 - 10% riboxom tham gia vo qu trnh tng hp protein. Chng lin kt nhau thnh mt chui gi l polyxom nh si ARN thng tin. Trong qu trnh tng hp protein, cc riboxom trt dc theo si ARN thng tin nh kiu c thng tin. Qua mi bc c, mt axit amin li c gn thm vo chui polypeptit. 8. Th nhn (Nuclear body) Vi khun thuc loi procaryotic, bi vy cu to nhn rt n gin, cha c mng nhn. Th nhn vi khun ch gm mt nhim sc th hnh vng do mt phn t AND cu to nn dnh mt u vo mng t bo cht khng c thnh phn protein nh nhn t bo bc cao. Chiu di phn t AND thng gp 1000 ln chiu di t bo, mang ton b thng tin di truyn ca t bo vi khun. Ngoi nhim sc th, mt s vi khun cn c Plasmic, l nhng phn t AND hnh vng kn kch thc nh, mang thng tin di truyn, c kh nng sao chp c lp.

nhng vi khun khng thuc, c tnh khng thuc thng c quy nh bi cc gen nm trn cc plasmic ny.

10. Cc ht khc trong t bo

200 A

50 S 30 S

70 S


28

Trong t bo vi khun ngoi cc cu trc ni trn cn c mt s ht m slng v thnh phn ca n khng nht nh. S c mt ca chng ph thuc vo iu kin mi trng v vo giai on pht trin ca vi khun. Nhiu loi ht c tnh cht nh cht d tr, c hnh thnh khi t bo tng hp tha cc cht v c tiu hao khi t bo cn n. Cc ht ny bao gm ht hydratcacbon, ht polyphotphat v c, cc git lipit, lu hunh, cc tinh th Ca v cc ht sc t. c bit, trong t bo ca mt s vi khun gy bnh cho cn trng (Bacillus thurigiensis) cn c cc tinh th dit cn trng c hnh thoi hoc hnh khi. S c mt ca cc tinh th ny lin quan n kh nng gy bnh cn trng ca vi khun. Ngi ta li dng c tnh ny nghin cu, sn xut ra nhng ch phm dit cn trng gy hi. 11. Tin mao v nhung mao Tin mao l nhng c quan di ng ca vi khun, nhng khng phi tt ccc vi khun u c tin mao. Tin mao thng c chiu rng 10 - 25 m, chiu di thay i tu theo loi vi khun. S lng tin mao cng ph thuc vo loi vi khun. Loi c 1 tin mao gi l n mao, mc ra mt cc ca t bo, loi c 2 gi l song mao mc ra t mt cc t bo, loi c nhiu gi l chm mao cng mc ra t mt cc t bo, c loi mc ra t hai cc ca t bo. Loi mc quanh mnh thnh mt vnh ai nh chic tht lng c lng gi l chu mao. Cc vi sinh vt khc nhau c s lng v s sp xp cc tin mao trn t bo khc nhau.

Hnh 1.16. Cc kiu t bo vi khun c tin mao n mao khun: 1, 2, 4, 11

Chm mao khun: 3, 5, 6, 12, 13 Chu mao khun: 7, 8, 9, 10


29

Tin mao c bn cht protein, b phn gii nhit 600C hoc mi trng axit. Tu theo kiu tin mao m vi khun c cc kiu di ng khc nhau. Loi n mao di ng theo hnh sin, loi chm mao di ng theo kiu xoy trn c v.v....

- Nhung mao: Khc vi tin mao, nhung mao khng phi l c quan di ng ca vi khun. Chng l nhng si lng mc khp b mt ca mt s vi khun, lm tng din tip xc vi thc n, ngoi ra cn dng bm vo gi th. mt s vi khun, nhung mao cn c dng lm cu ni nguyn sinh cht trong qu trnh tip hp gia hai vi khun.

10. Bo t (Spore) Bo t l mt hnh thc tim sinh ca vi khun. Khi gp iu kin kh khn, vi khun c kh nng hnh thnh bo t. Bo t c hnh thnh bn trong t bo, c khi to hn kch thc t bo lm t bo phnh ra so vi bnh thng. V d nh Clostridium, khi hnh thnh bo t, t bo hnh thnh hnh di trng hoc hnh thoi. Bo t c 3 lp v bc, nhng lp v bc ny trnh cho bo t nhng tc ng ca mi trng nh: nhit , pH, tc ng ca men, v.v.... nhit 1000C trong khi cc t bo dinh dng b tiu dit th bo t Bacillus cereus c th chu c 2,5 pht, Bacillus subtilis thm ch chu c 180 pht. Bo t ca vi khun gy ngc 1800C vn sng c ti 10 pht. Trong phenol 5% t bo dinh dng cht ngay trong khi bo t c th sng c n 15 ngy.

S d bo t c th c kh nng chu c nhng iu kin kh khn v n c cu to khc vi t bo. Nc trong bo t phn ln trng thi lin kt, trong khi nc trong t bo trng thi t do. Cc enzym trong t bo phn ln trng thi khng hot ng. Cc thnh phn ho hc khc ca bo t cng khc vi t bo dinh dng. Th d nh bo t c hm lng ion Ca++ cao hn v.v...

Nguyn nhn ca vic hnh thnh bo t cho n nay cn c nhiu tranh lun.

Mt s cho rng t bo hnh thnh bo t khi gp iu kin kh khn nhm tn ti qua thi k kh khn . Nhng mt s ngi khc cho rng: S hnh thnh bo t l mt hnh thc i mi t bo do s kt hp ca cc phn nguyn sinh cht trong qu trnh hnh thnh bo t m t bo c i mi, kin ny da trn mt s th nghim bc b lun thuyt trn. mt s mi trng dinh dng tt bo t


30

li c hnh thnh nhiu hn mi trng ngho dinh dng. a s vi sinh vt t, ngay nhng iu kin bt li cng khng thy hnh thnh bo t.

Bo t khi gp iu kin thun li th ny mm thnh t bo dinh dng, bo t thng ny mm mt cc, c khi ny mm c hai pha. Mt s vi khun nhng iu kin nht nh c th b mt kh nng hnh thnh bo t.

Hnh 1.17. Hnh dng t bo vi khun mang bo t


31

Hnh 1.18a. Bao nhy ca vi khun


32

Hnh 1.18b. Riboxom ca vi khun

Hnh 1.18c. Th nhn vi khun (nh chp qua knh hin vi in t lt ct mng qua t bo E.coli)


33

Hnh 1.19. S cu trc t bo vi khun

Hnh 1.20. S khc nhau gia mng t bo vi khun Gr (-) v vi khun Gr (+)


34

Hnh 1.21. So snh t bo vi khun G+ v G-


35

Hnh 1.22. Chuyn ng ca vi khun theo ho hng ng

Hnh 1.23. Bo t vi khun bacillus megatherium 1. o bo t2. V bo t3. Mng ngoi 4. Thnh li (core wall) 5. AND; 6. Riboxom


36

Hnh 1.24. Cc giai on ca qu trnh hnh thnh bo t


37

Hnh 1.25. Sinh sn ca vi khun


38

1.2.2.3. Sinh sn ca vi khun Vi khun sinh sn ch yu bng hnh thc nhn i t bo. T mt t bo mphn ct thnh 2 t bo con. T bo con c hnh thnh sau mt thi gian sinh trng nht nh li tin hnh phn ct. Bng hnh thc , s lng t bo tng ln theo cp s nhn. Tu tng loi vi khun, c khong 10 n 30 pht li cho ra mt th h.

V sinh sn hu tnh vi khun, ngi ta ch mi pht hin ra hnh thc tip hp gia hai t bo, h gen ca t bo cho s qua cu nguyn sinh cht chuyn sang t bo nhn, thng ch chuyn mt phn. T bo nhn c thm mt phn h gen ca th cho khi phn ct s sinh ra nhng t bo mi mang c tnh lai gia hai tbo.

C quan im cho rng: bo t cng l mt hnh thc sinh sn v i mi tbo ca vi khun. V lc t bo bnh thng ny mm t bo t, n c i mi khng cn nh trc na.

1.2.2.4. ngha thc tin ca vi khun Vi khun chim a s trong cc vi sinh vt, c nhng mu t vi khun chim ti 90%, bi vy n ng vai tr quyt nh trong cc qu trnh chuyn ho vt cht. Vi khun tham gia vo hu ht cc vng tun hon vt cht trong t v trong thin nhin. Tuy vy, rt nhiu vi khun gy bnh cho ngi v ng vt, thc vt, gy nn nhng tn tht nghim trng v sc kho con ngi cng nh sn xut nng nghip. Ngy nay vi nhng thnh tu ca khoa hc hin i, ngi ta tm ra nhng bin php hn ch tc hi do vi khun gy ra, v d nh vic ch vacxin phng bnh, s dng cht khng sinh v.v...

1.2.3. X khun (Actinomycetes) X khun thuc nhm Procaryotes, c cu to nhn n gin ging nh vi khun. Tuy vy, a s t bno x khun li c cu to dng si, phn nhnh phc tp v c nhiu mu sc ging nh nm mc.

1.2.3.1. Hnh thi v kch thc a s x khun c cu to dng si, cc si kt vi nhau to thnh khun lc

c nhiu mu sc khc nhau: trng, vng, nu, tm, xm v.v.... Mu sc ca xkhun l mt c im phn loi quan trng. ng knh si ca x khun khong t 0,1 - 0,5 m. C th phn bit c hai loi si khc nhau.


39

Si kh sinh l h si mc trn b mt mi trng to thnh b mt ca khun lc x khun. T y pht sinh ra bo t. Si c cht l si cm su vo mi trng lm nhim v hp thu cht dinh dng. Si c cht sinh ra sc t thm vo mi trng, sc t ny thng c mu khc vi mu ca si kh sinh. y cng l mt c im phn loi quan trng.

Mt s x khun khng c si kh sinh m ch c si c cht, loi si ny lm cho b mt x khun nhn v kh tch ra khi cy truyn. Loi ch c si kh sinh th ngc li, rt d tch ton b khun lc khi mi trng.

Khun lc x khun thng rn chc, x x, c th c dng da, dng phn, dng nhung, dng vi ph thuc vo kch thc bo t. Trng hp khng c si kh sinh khun lc c dng mng do. Kch thc khun lc thay i tu loi xkhun v tu iu kin nui cy. Khun lc thng c dng phng x (v th m gi l x khun), mt s c dng nhng vng trn ng tm cch nhau mt khong nht nh. Nguyn nhn ca hin tng vng trn ng tm l do x khun sinh ra cht c ch sinh trng, khi si mc qua vng ny chng sinh trng yu i, qua c vng c cht c ch chng li sinh trng mnh thnh vng tip theo, vng ny li sinh ra cht c ch sinh trng st vi n khin khun ty li pht trin yu i. Cth to thnh khun lc c dng cc vng trn ng tm.

1.2.3.2. Cu to t bo Khun lc x khun tuy c dng si phn nhnh phc tap an xen nhau nhng ton b h si ch l mt t bo c nhiu nhn, khng c vch ngn ngang. Ging nh vi khun, nhn thuc loi n gin, khng c mng nhn.

Thnh t bo x khun ging vi thnh t bo vi khun gram +. Mng t bo cht dy khong 50 nm v c cu trc tng t nh mng t bo cht ca vi khun. Nhn khng c cu trc in hnh, ch l nhng nhim sc th khng c mng. Khi cn non, ton b t bo ch c mt nhim sc th sau hnh thnh nhiu ht ri rc trong ton b h khun ty (gi l ht Cromatin).

1.2.3.3. Sinh sn


40

X khun sinh sn sinh dng bng bo t. Bo t c hnh thnh trn cc nhnh phn ho t khun ty kh sinh gi l cung sinh bo t. Cung sinh bo t cc loi x khun c kch thc v hnh dng khc nhau. C loi di ti 100 - 200 nm, c loi ch khong 20 - 30 nm. C loi cu trc theo hnh ln sng, c loi l xo hay xon c. Sp xp ca cc cung sinh bo t cng khc nhau. Chng c thsp xp theo kiu mc n, mc i, mc vng hoc tng chm. c im hnh dng ca cung sinh bo t l mt tiu chun phn loi x khun.

Bo t c hnh thnh t cun sinh bo t theo kiu kt on (fragmentation) hoc ct khc (segmentation).

- Kiu kt on:

Ht cromatin trong cung sinh bo t c phn chia thnh nhiu ht phn b ng u dc theo si cung sinh bo t. Sau t bo cht tp trung bao bc quang mi ht cromatin gi l tin bo t. Tin bo t hnh thnh mng to thnh bo t nm trng cung sinh bo t. Bo t thng c hnh cu hoc van, c gii phng khi mng cung sinh bo t b phn gii hoc b tch ra.

- Kiu ct khc:

Ht cromatin phn chia phn b ng u dc theo cung sinh bo t. Sau gia cc ht hnh thnh vch ngn ngang, mi phn u c t bo cht. Bo thnh thnh theo kiu ny thng c hnh vin tr hoc hnh que.


41

Ngoi hnh thc sinh sn bng bo t, x khun cn c th sinh sn bng khun ty. Cc on khun ty gy ra mi trng pht trin thnh h khun ty. Thuc nhm Procaryotes ngoi x khun v vi khun cn c nim vi khun, xon th, ricketsia v Mycoplasma. Cc nhm ny u c cu to nhn n gin. Cu to tbo v hot tnh sinh l c nhiu sai khc. V d nh Mycoplasma c kch thc rt nh b so vi vi khun, khng c mng t bo, v th hnh dng lun bin i. Ricketsia cng c kch thc nh b, sng k sinh bt buc v.v...

1.2.3.4. ngha thc tin ca x khun

X khun l nhm vi sinh vt phn b rng ri trong t, chng tham gia vo cc qu trnh phn gii cc hp cht hu c trong t nh xenluloza, tinh bt v.v.... gp phn khp kn vng tun hon vt cht trong t nhin. c tnh ny cn c ng dng trong qu trnh ch bin phn hu rc v.v... Nhiu x khun c kh nng sinh cht khng sinh. c im ny c s dng trong nghin cu sn xut cc cht khng sinh dng trong y hc, nng nghip v bo qun thc phm.

Hnh 1.26 hnh dng cun bo t x khun

Strep.Griseus


42

Hnh 1.27. Cc dng bo t x khun

Hnh 1.28 Cu trc ca khun ti x khun cp: t bo cht pm: mng t bo cht cw: thnh t bo

se:vch ngn ri: riboxom re: cht d tr


43

Hnh 1.30. S hnh thnh bo t trong bao bo t (Sporangia) x khun

Hnh 1.29. Mt s dng bo t x khun - Bo t n (monosporouss)


44

1.2.4. Vi nm

Vi nm l nhm nm c kch thc hin vi. Vi nm khc vi vi khun v xkhun, chng c cu to nhn in hnh, v vy chng c xp vo nhm Eukaryotes. Vi nm gm 2 nhm ln - Nm men v nm si, nm men c cu trc n bo, nm si c cu trc a bo. Nm si cn gi l nm mc. Vi nm c xp loi trong gii nm (Fungi) bao gm c cc nm ln. 1.2.4.1. Nm men (Yeas) 1.2.4.1.1. Hnh thi v kch thc

Nm men thng c hnh cu hoc hnh bu dc, mt s loi c hnh que v mt s hnh dng khc. Kch thc trung bnh ca nm men l 3 - 5 x 5 - 10m. Mt s loi nm men sau khi phn ct bng phng php ny chi, t bo con khng ri khi t bo m v li tip tc mc chi. Bi vy n c hnh thi ging nh cy xng rng khi quan st di knh hin vi.

Hnh 1.31 Nm Saccharomyces Cerevisiea

1.2.4.1.2. Cu to t bo

Khc vi vi khun v x khun, nm men c cu to t bo kh phc tp, gn ging nh t bo thc vt. C y cc cu to thnh t bo, mng t bo cht, tbo cht, ty th, riboxom, nhn, khng bo v cc ht d tr.

- Thnh t bo

Thnh t bo nm men c cu to bi hai lp phn t bao gm 90% l hp cht glucan v mannan, phn cn li l protein, lipit v glucozamin. Glucan l hp cht cao phn t ca D - Glucoza, mannan l hp cht cao phn t ca D - Manoza.


45

Trn thnh t bo c nhiu l, qua cc cht dinh dng c hp thu v cc sn phm ca qu trnh trao i cht c thi ra. - Mng nguyn sinh cht Mng nguyn sinh cht ca t bo nm men dy khong 8 nm c cu to tng t nh mng nguyn sinh cht ca vi khun. T bo cht ca nm men cng tng t nh t bo cht ca vi khun, nht ca t bo cht cao hn ca nc 800 ln. Nhn t bo nm men l nhn in hnh, c mng nhn, bn trong l cht dch nhn c cha hch nhn. Cng nh nhn t bo ca vi sinh vt bc cao, nhn tbo nm men ngoi AND cn c protein v nhiu loi men. Hch nhn ca t bo nm men khng phi ch gm mt phn t AND nh vi khun m c cu to nhim sc th in hnh v c qu trnh phn bo nguyn nhim cn gi l gin phn. Qu trnh gin phn gm 4 giai on nh vi sinh vt bc cao. S lng nhim sc th trong t bo nm men khc nhau tu loi nm men. Saccharomyces serevisiae l nhm nm men phn b rng ri nht, th n bi ca n c n = 17 nhim sc th, th lng bi c 2n = 34. Ngoi nhim sc th ra, trong nhn t bo S. serevisiae cn c t 50 n 100 plasmic c cu to l 1 phn t AND hnh vng kn c kch thc 2 m, c kh nng sao chp c lp, mang thng tin di truyn. - Ty th: Khc vi vi khun, nm men c ty th ging nh t bo bc cao, l c quan sinh nng lng ca t bo. Ty th nm men c hnh bu dc, c bao bc bi hai lp mng, mng trong gp khc thnh nhiu tm rng lc hc nhiu ng nh lm cho din tch b mt ca mng trong tng ln. Cu trc ca hai lp mng ty th ging cu trc ca mng nguyn sinh cht. Trn b mt ca mng trong c dnh v s cc ht nh hnh cu. Cc ht ny c chc nng sinh nng lng v gii phng nng lng ca ty th. Trong ty th cn c mt phn t AND c cu trc hnh vng, c kh nng t sao chp. Nhng t bin to ra t bo nm men khng c AND ty th lm cho t bo nm men pht trin rt yu, khun lc nh b. Trong ty th cn c c cc thnh phn cn cho qu trnh tng hp protein nh riboxom, cc loi ARN v cc loi enzym cn thit cho s tng hp protein. Cc thnh phn ny khng ging vi cc thnh phn tng t ca t bo nm men nhng li rt ging ca vi khun. AND ca ty th rt nh nn ch c th mang mt m tng hp cho mt s


46

protein ca ty th, s cn li do t bo tng hp ri a vo ty th. Ngi ta chng minh c qu trnh t tng hp protein ca ty th. Qu trnh ny b km hm bi cloramfenicol ging nh vi khun, trong khi cht khng sinh ny khng km hm c qu trnh tng hp protein t bo nm men. - Riboxom ca t bo nm men c hai loi : loi 80S gm 2 tiu th 60S v 40S nm trong t bo cht, mt s khc gn vi mng t bo cht. Mt s nghin cu chng minh rng: cc riboxom gn vi mng t bo cht c hot tnh tng hp protein cao hn. loi 70S l loi riboxom c trong ti th.

Ngoi cc c quan trn, nm men cn c khng bo v cc ht d tr nhht Volutin, ht ny khng nhng mang vai tr cht d tr m cn dng lm ngun nng lng cho nhiu qu trnh sinh ho hc ca t bo. Ngoi ht Volutin trong tbo cn c cc ht d tr khc nh glycogen v lipit. Mt s nm men c kh nng hnh thnh mt lng ln lipit.

- Bo t: Nhiu nm men c kh nng hnh thnh bo t, l mt hnh thc sinh sn ca nm men. C 2 loi bo t: bo t bn v bo t ti. Bo t ti l nhng bo t c hnh thnh trong mt ti nh cn gi l nang. Trong nang thng cha t 1-8 bo t, i khi n 12 bo t. Phng thc hnh thnh ti phthuc vo hnh thc sinh sn ca nm men. Bo t bn l nhng bo t au khi hnh thnh nh nng lng ca t bo bn mnh v pha i din. l mt hnh thc pht tn bo t. C th quan st bo t bn bng cch nui cy nm men trn a petri, vi ngy sau thy xut hin trn np hp pha i din thnh mt lp mm. em np hp soi di knh hin vi s thy r cc bo t.

1.2.4.1.3. Sinh sn 3 nm men c 3 hnh thc sinh sn - Sinh sn sinh dng : l hnh thc sinh sn n gin nht ca nm men. C

2 hnh thc sinh sn sinh dng: ny chi v hnh thc ngang phn i t bo nhvi khun. hnh thc ny chi, t mt cc ca t bo m ny chi thnh mt t bo con, sau hnh thnh vch ngn ngang gia hai t bo. T bo cn c th tch khi t bo m hoc c th dnh vi t bo m v li tip tc ny chi lm cho nm men ging nh hnh dng cy xng rng tai nh. - Sinh sn n tnh: bng hai hnh thc bo t ti v bo t bn nh ni phn bo t.


47

- Sinh sn hu tnh: do hai t bo nm men kt hp vi nhau hnh thnh hp t. Hp t phn chia thnh cc bo t nm trong nang, nang chn bo t c pht tn ra ngoi. Nu 2 t bo nm men c hnh thi kch thc ging nhau tip hp vi nhau th c gi l tip hp ng giao. Nu 2 t bo nm men khc nhau th gi l tip hp d giao. Trong chu trnh sng ca nhiu loi nm men, c s kt hp cc hnh thc sinh sn khc nhau. Sau y l qu trnh sinh sn ca S. serevisiae - mt loi nm men phn b rng ri trong thin nhin. Chu trnh sng ca nm men ny c 2 giai on n bi v lng bi. u tin t bo sinh dng on bi (n) sinh si ny ntheo li ny chi. Sau 2 t bo n bi kt hp vi nhau, c s trao i ca tbo cht v nhn hnh thnh t bo lng bi (2n). T bo lng bi li ny chi (sinh sn sinh dng) thnh nhiu t bo lng bi khc, cui cng hnh thnh hp t. Nhn ca hp t phn chia gim nhim thnh 4 nhn n bi. Mi nhn n bi c bao bc nguyn sinh cht, hnh thnh mng, to thnh 4 bo t nm trong mt ti gi l bo t ti. Khi ti v, bo t ra ngoi pht trin thnh t bo dinh dng v li phn chia theo li ny ri tip tc chu trnh sng. Ngoi hnh thc sinh sn nh S. serevisiae, mt s loi nm men khc c nhng hnh thc sinh sn v c bn cng ging nh trn nhng c mt s sai khc. V d nh l Schizosaccharomyces octosporus hp t lng bi phn chia 3 ln, ln u gim nhim sinh ra 8 bo t nm trong nang.

Hnh 1.32. Chu trnh sinh sn ca nm men


48

Hnh 1.33. Cc kiu ny chi v cc hnh dng ca t bo, bo t nm men

A. Ny chi nhiu cc; B. Ny chi n cc; C. Ny chi lng cc; D. Phn ct E. Khun ti gi; F. Khun ti; G. Bo t t; H. Ni bo t; I. Bo t bn; J. Bo t trn


49

1.2.4.1.4. ngha thc tin ca nm men Nm men l nhm vi sinh vt phn b rng ri trong thin nhin, n tham gia vo cc qu trnh chuyn ho vt cht, phn hu cht hu c trong t. Hot tnh sinh l ca nhiu loi nm men c ng dng trong cng nghip thc phm, nng nghip v cc ngnh khc. c bit trong qu trnh sn xut cc loi ru, cn, nc gii kht ln men, lm thc n gia sc ... Ngoi hot tnh sinh l, bn thn tbo nm men c rt nhiu loi vitamin v cc axit amin, c bit l axit amin khng thay th. c tnh ny c dng ch to thc n gia sc t nm men, thm ch thc n dng cho ngi cng c th ch to t nm men.

1.2.4.2. Nm mc (nm si) Nm mc cng thuc nhm vi nm, c kch thc hin vi. Khc vi nm men, c khng phi l nhng t bo ring bit m l mt h si phc tp, a bo c mu sc phong ph.

1.2.4.2.1. Hnh thi v kch thc

Nm mc c cu to hnh si phn nhnh, to thnh mt h si chng cht pht trin rt nhanh gi l khun ti th hay h si nm. Chiu ngang ca khun ti thay i t 3 - 10 m. Nm mc cng c 2 loi khun ti: khun ti kh sinh mc trn b mt mi trng, t y sinh ra nhng c quan sinh sn. Khun ti c ch mc su vo mi trng.

Khun lc ca nm mc cng c nhiu mu sc nh khun lc x khun. Khun lc nm mc khc vi x khun ch n pht trin nhanh hn, thng to hn x khun ch n pht trin nhanh hn, thng to hn khun lc x khun nhiu ln. Dng xp hn do kch thch khun ti to hn. Thng th mi khun lc sau 3 ngy pht trin c kch thc 5 - 10 mm, trong khi khun lc x khun chkhong 0,5 - 2 mm. 1.2.4.2.2. Cu to t bo

Cng nh nm men, nm mc c cu to t bo in hnh nh sinh vt bc cao. Thnh phn ho hc v chc nng ca cc cu trc ny cng tng t nh nm men. iu sai khc c bn gia nm mc v nm men l t chc t bo.

Nm men ch l nhng t bo ring r hoc xp vi nhau theo kiu cy xng rng nh ni phn trn. Nm mc c t chc t bo phc tp hn, tr


50

mt s nm mc bc thp c cu to n bo phn nhnh. nhng nm mc bc thp ny, c th l mt h si nhiu nhn khng c vch ngn.

a s nm mc c cu to a bo, to thnh nhng t chc khc nhau nhsi kh sinh, si c cht. Si c cht ca nm mc khng n gin nh x khun m phc tp hn. C nhng loi c si c cht ging nh r chm thc vt gi l r gi, v d nh Aspergillus niger. nhng loi nm mc k sinh trn thc vt, si c cht to thnh nhng cu trc c bit gi l vi ht.

mt s loi nm mc, cc si nm ni vi nhau thng qua cc cu ni, cc cu ni hnh thnh gia cc si nm gn nhau gi l s hp ni do c hin tng 2 khi nguyn sinh cht trn ln vi nhau. c th l mt hnh thc lai dinh dng.

Mt s loi nm mc c cu to gn ging m thc vt gi l m gi. l cc t chc si xp gm cc si nm xp song song vi nhau to thnh mt t chc si xp. Ngoi t chc si xp cn c t chc mng mng gi gn ging nh mng mng thc vt bc cao. Chng gm nhng t bo c kch thc xp x nhau hnh bu dc, xp li vi nhau. Hai t chc trn c th m v hch nm. Th m cu to bi nhiu khun ti kt li vi nhau, t sinh ra cc c quan sinh sn ca nm mc. Hch nm thng c hnh trn hoc hnh bu dc khng u, kch thc tutheo loi, t di 1 mm n vi cm. c bit c loi c kch thc hch nm ti vi chc cm. Hch nm l mt t chc gip cho nm sng qua nhng iu kin ngoi cnh bt li. Si nm tn ti trong hch khng pht trin. Khi gp iu kin thun li hch s ny mm v pht trin bnh thng.

1.2.4.2.3. Sinh sn

Nm mc c 3 hnh thc sinh sn chnh

a. Sinh sn dinh dng

- Sinh sn dinh dng bng khun ti: l hnh thc t mt khun ti gy ra nhng on nh, nhng on nh ny pht trin thnh mt h khun ti.

- Sinh sn dinh dng bng hch nm: nh ni phn trn.

- Sinh sn dinh dng bng bo t dy: trn phn gia ca khun ti hoc phn u khun ti hnh thnh t bo c mng dy bao bc, bn trong cha nhiu cht d tr. Gp iu kin thun li bo t dy s ny mm thnh mt h si nm. Bo t dy thng l n bo, i khi l 2 hoc nhiu t bo.

b. Sinh sn v tnh


51

Sinh sn v tnh nm mc c hai hnh thc:

- Bo t kn: l bo t hnh thnh trong mt nang kn. T mt khun ti mc ln cung nang, cung nang thng c ng knh ln hn ng knh khun ti. Cung nang c loi phn nhnh v c loi khng phn nhnh. Trn cung nang hnh thnh nang bo t. Cung nang c phn n su vo trong nang gi l nang tr. Nang tr c hnh dng khc nhau tu loi. mt s loi, bo t nm trong nang c tin mao, khi nang v bo t c kh nng di ng trong nc gi l ng bo t(Zoospore). S khc nhau gia bo t dy sinh sn dinh dng v bo t kn sinh sn v tnh: bo t dy chnh l mt hoc mt vi t bo trong mt si nm hnh thnh mng dy bc li. Bo t kn phc tp hn, c c quan mang bo t l nang, c nang tr, cung nang ...

- Bo t nh: l hnh thc bo t c hnh thnh bn ngoi c quan sinh bo t ch khng nm trong nang kn. Hnh thc ny c nhiu loi khc nhau.

C loi bo t nm hon ton bn ngoi c quan sinh bo t. T si nm mc ln cung sinh bo t, cung sinh bo t c th phn nhnh hoc khng. Tnh ca cung sinh bo t bng cch phn ct cng mt lc t mt si thnh nhiu bo t. C loi mc chi thnh bo t th nht ri bo t th nht li mc chi thnh bo t th hai, c nh th to thnh chui, trong chui kiu ny bo t cui chui non nht, bo t st cung sinh bo t gi nht, gi l chui gc gi. C loi cc bo t c lin tip mc ra t nh cung sinh bo t y dn thnh mt chui trong bo t cui chui c sinh ra u tin gi l chui gc non.

mt s loi bo t nm trong th bnh, phng thc sinh bo t cng tng t nh c ch trn (phn ct cng mt lc, chui gc nh, chui gc non). c im khc c bn l cung sinh v bo t nm trong mt th hinh bnh, cc bo t sinh ra c y dn ra khi ming bnh. Khc vi bo t kn, nang phi v ra bo t mi ra ngoi c.

Ngoi cc hnh thc trn cn mt s hnh thc khc na. Trn cng mt loi nm mc c th c nhiu hnh thc sinh sn khc nhau. V d nh Fusarium c bo t dy v bo t nh. Cch pht sinh bo t khc nhau cng c th c cng mt loi nm.

c. Sinh sn hu tnh


52

Nm mc c 3 hnh thc sinh sn hu tnh - ng giao, di giao v tip hp.

- ng giao: T si khun ti sinh ra cc ti giao t trong c cha giao t.

Cc giao t sau khi ra khi ti kt hp vi nhau thnh hp t. Hp t phn chia gim nhim thnh cc bo t. Mi bo t khi c gii phng ra t hp t c th pht sinh thnh si nm. Cc giao t v ti giao t hon ton ging nhau gia cth c v c th ci.

- D giao: l trng hp cc giao t v ti giao t c th c v ci khc nhau. lp nm non (Oomycestes) c quan sinh sn ci gi l non kh trong cha non cu. C quan sinh sn c gi l hng kh c hnh ng cong. C th c nhiu hng kh mc hng v pha non kh, trong hng kh cha cc tinh trng. Khi hng kh mc vn ti non kh, t hng kh to thnh cc ng xuyn qua tinh trng vo th tinh non cu to thnh non bo t. Non bo t c bao bc bi mt mng dy, sau mt thi gian phn chia gim nhim v pht trin thnh si nm mc.

Hnh 1.34. Sinh sn hu tnh: D giao

- Tip hp: Hnh thc sinh sn thng c nm tip hp. T 2 khun ti khc nhau gi l si m v si dng mc ra 2 mu li gi l nguyn phi nang. Cc nguyn phi nang mc hng vo nhau dn dn hnh thnh mng ngn vi khun ti sinh ra n to thnh t bo a nhn. Hai t bo a nhn tip hp vi nhau to thnh


53

hp t a nhn gi l bo t tip hp c mng dy. Hp t sau mt thi gian ny mm mc thnh mt ng mm. u ng mm sau pht trin thnh mt nang v tnh cha nhng bo t. ng mm tr thnh cung nang ging nh trng hp hnh thnh bo t kn. Sau mt thi gian nang v gii phng bo t ra ngoi. Mi bo tpht trin thnh mt si nm.

Ngoi cc hnh thc sinh sn in hnh trn, nm mc cn c hnh thc sinh sn phn no phc tp hn, gn ging vi thc vt. l mt s loi thuc lp nm m (Basidiomycetes). 2.4.2.4. ngha thc tin ca nm mc Nm mc (hay nm si) l mt nhm vi sinh vt phn b rng ri trong thin nhin. Chng tham gia tch cc vo cc qu trnh chuyn ho vt cht, khp kn cc vng tun hon vt cht trong t nhin. Kh nng chuyn ho vt cht ca chng c ng dng trong nhiu ngnh, c bit l ch bin thc phm (lm ru, lm tng, nc chm v.v....). Mt khc, c nhiu loi nm mc mc trn cc nguyn, vt liu, dng, thc phm ... ph hng hoc lm gim cht lng ca chng. Mt s loi cn gy bnh cho ngi, ng vt thc vt (bnh lang ben, vy nn ngi, nm r st thc vt v.v...). Ngoi cc nhm vi sinh vt chnh m t trn, thuc v cc vi sinh vt c kch thc hin vi c th xp vo i tng ca vi sinh vt hc cn c cc nhm to n bo gi l vi to, cc nhm nguyn sinh ng vt nh trng roi, amip v.v...

Tt c nhng sinh vt nh b ni trn to thnh th gii vi sinh vt v cng phong ph, chng phn b khp mi ni trn hnh tinh chng ta. Chng tham gia vo cc qu trnh chuyn ho vt cht, khp kn cc vng tun hon vt cht trong thin nhin, lm cho s cn bng vt cht c n nh v t bo v s cn bng sinh thi. Ngi ta c th s dng nhiu nhm vi sinh vt vo mc ch bo v mi trng. V d nh nhm vi sinh vt phn hu cht hu c trong rc thi, nhm vi sinh vt phn hu cc cht c hi thnh cht khng c. Trong cng ngh x l cht thi bng phng php sinh hc c s dng rt nhiu nhm vi sinh vt khc nhau. Vi sinh vt cn c ng dng trong nhiu ngnh sn xut nh ch to phn bn sinh hc, thuc bo v thc vt sinh hc ... nhm mc ch thay th cc cht ho hc c hi vi mi trng. S phn b rng ri ca vi sinh vt trong cc mi trng t nhin ng vai tr quyt nh vo kh nng t lm sch mi trng ,


54

cng vi nhng yu t l hc, ho hc v sinh hc khc. Vi sinh vt ng vai tr quan trng trong vic lm nn kh nng chu ti ca mi trng, chnh l khnng t lm sch mi trng, gi cho mi trng t nhin khng b nhim.

Tuy nhin, bn cnh nhng nhm vi sinh vt c kh nng lm sch mi trng, li c nhng nhm gy nhim mi trng. chnh l nhm cc vi sinh vt gy cc bnh v cng nguy him cho ngi, ng vt v thc vt.


55

Hnh 1.35. S hnh thnh ng bo t v cc kiu ng bo t


56

Hnh 1.36. Cc loi bo t ti


57

Hnh 1.37. Cc loi bo t trn


58

Hnh 1.38. Qu trnh hnh thnh bo t ti (t A n J)


59

CHNG II SINH L I CNG VI SINH VT

2.1. DINH DNG CA VI SINH VT

2.1.1. Thnh phn t bo ca vi sinh vt

Cc cht dinh dng i vi vi sinh vt l bt k cht no c vi sinh vt hpth t mi trng xung quanh v c chng s dng lm nguyn liu cung cpcho cc qu trnh sinh tng hp to ra cc thnh phn ca t bo hoc cung cp cho cc qu trnh trao i nng lng.

Qu trnh hp th cc cht dinh dng tho mn mi nhu cu sinh trng v pht trin c gi l qu trnh dinh dng.

Hiu bit v qu trnh dinh dng l c s tt yu c th nghin cu, ng dng hoc c ch vi sinh vt.

Khng phi mi thnh phn ca mi trng nui cy vi sinh vt u c coi l cht dinh dng. Mt s cht rn cn thit cho vi sinh vt nhng ch lm nhim v bom cc iu kin thch hp v th oxi ho - kh, v pH, v p sut thm thu, v cn bng ln ... Cht dinh dng phi l nhng hp cht c tham gia vo cc qu trnh trao i cht ni bo.

Thnh phn ho hc ca t bo vi sinh vt quyt nh nhu cu dinh dng cachng. Thnh phn ho hc cu to bi cc nguyn t C, H, O, N, cc nguyn tkhong a lng v cc nguyn t khong vi lng. Ch ring cc nguyn t C, H, O, N, P, S, K. Na chim n 98% khi lng kh ca t bo vi khun E.Coli.

Bng 2.1. Thnh phn cc nguyn t ch yu ca t bo vi khun E.Coli (S.E.Luria) Nguyn t % Cht kh Nguyn t % Cht kh

C 50 Na 1,0

O 20 Ca 0,5

N 14 Mg 0,5

H 8 Cl 0,2

P 3 Fe

S 1 Cc nguyn 0,3

K 1 t khc


60

Lng cha cc nguyn t cc vi sinh vt khc nhau l khng ging nhau. cc iu kin nui cy khc nhau, cc giai on khc nhau lng cha cc nguyn ttrong cng mt loi vi sinh vt cng khng ging nhau. Trong t bo vi sinh vt cc hp cht c phn thnh 2 nhm ln: (1). Nc v cc mui khong; (2). Cc chthu c.

Bng 2.2. Cc nhm hp cht ch yu ca t bo vi khun E. Coli

Loi hp cht Nc Protein ADN ARN Hidrat C Lipit Cht hu c

phn t nh

Cc phn

t v c

Lng cha (%) 70 15 1 6 3 2 2 1

2.1.1.1. Nc v mui khong

Nc chim m 70 - 90% khi lung c th sinh vt. Tt c cc phn ng xyra trong t bo vi sinh vt u i hi c s tn ti ca nc. vi khun lng chanc thng l 70 - 85%, nm si thng l 85 - 90%.

T c xa ngi ta bit s dng phng php sy kh thc phm nh chs pht trin ca vi sinh vt. Vic s dng mui hoc ng bo qun thc phmchng qua cng ch nhm to ra mt s kh cn sinh l khng thch hp cho s pht trin ca vi sinh vt.

Yu cu ca vi sinh vt i vi nc c biu th mt cch nh lng bng hot ng ca nc (water activity, aw) trong mi trng. hot ng ca nccn c gi l th nng ca nc (water potential, pw):

Ow p

pa

y p l p lc hi ca dung dch cn pO l p lc hi nc. Nc nguyn cht c aw = 1, nc bin c aw = 0,980, mu ngi c aw = 0,995, c mui c aw = 0,750; ko, mc c aw = 0,700.

Mi sinh vt thng c mt tr s aw ti thch v mt tr s aw ti thiu. Mt ssinh vt c th pht trin c trong mi trng c tr s aw rt thp, ngi ta gichng l cc vi sinh vt chu p (osmophyl). Chng hn aw c th chp nhn c caSaccharomyces rouxii l 0,850; ca Saccharomyces bailii; ca Pennicillium l 0,800; ca Halobacterium, Halococcus l 0,750; ca Xeromyces bisporus l 0,700 ...

Phn nc c th tham gia vo cc qu trnh trao i cht ca vi sinh vt cgi l nc t do. a phn nc trong t bo vi sinh vt tn ti dng nc t do.


61

Nc kt hp l phn nc lin kt vi cc hp cht hu c cao phn t trong t bo (protein, lipit, hidrat cacbon ...). Nc lin kt mt kh nng ho tan v lu ng.

Mui khong chim khong 2 - 5% khi lng kh ca t bo. Chng thngtn ti di dng cc mui sunphat, photphat, cacbonat, clorua ... Trong t bo chng thng dng cc ion. Dng cation chng hn nh Mg2+, Ca2+, K+, Na+ ... Dng anion chng hn nh

324

24 HCOSOHPO ,, , Cl

- ... Cc ion trong t bo vi sinh vt lun tn ti nhng t l nht nh nhm duy tr pH v lc thm thu thch hp cho tng loivi sinh vt.

Bng 2.3. Mc aw thp nht i vi mt s vi sinh vt

S th t Nhm vi sinh vt aw thp nht

1 Phn ln vi khun gram (-) 0,97

2 Phn ln vi khun gram (+) 0,90

3 Phn ln nm men 0,88

4 Phn ln nm si 0,80

5 Vi khun a mn 0,75

C th hn ta c th tham kho bng sau v kh nng pht trin ca vi sinh vt nhng gi tr aw khc nhau.

Bng 2.4. Kh nng pht trin ca vi sinh vt gi tr aw ti thiu khc nhau

S th t Vi sinh vt aw

1 Cania scottii 0,92

2 Trichosporon pullulans 0,91

3 Candida zeylanoides 0,90

4 Staphylococcus aureus 0,86

5 Atternaria citri 0,84

2.1.1.2. Cht hu c

Cht hu c trong t bo vi sinh vt ch yu cu to bi cc nguyn t C, H, O, N, P, S ... Ring 4 nguyn t C, H, O, N chim ti 90 - 97% ton b cht kh ca tbo. l cc nguyn t ch cht cu to nn protein, axit nucleic, lipit, hidrat cacbon. Trong t bo vi khun cc hp cht i phn t thng chim ti 96% khi


62

lng kh, cc cht n phn t ch chim c 3,5% cn cc ion v c ch c 1% m thi.

Bng 2.5. Thnh phn ho hc ca mt t bo vi khun

(F.C Neidhardt, 1987)

Phn t% khi lng

kh (1) S phn t/ t bo S loi phn t

Nc - 1

Tng s cc i phn t 96 24.609.802 khong 2500

Protein 55 2.350.000 khong 1850

Polisaccarit 5 4.300 2 (2)

Lipit 9,1 22.000.000 4 (3)

ADN 3,1 2,1 1

ARN 20,5 255.500 khong 660

Tng s cc n phn t 3,5 khong 350

Axit amin v tin th 0,5 khong 100

ng v tin th 2 khong 50

Nucleotic v tin th 0,5 khong 200

Cc ion v c 1 18

Tng cng 100

Ch thch :

(1) khi lng kh ca 1 t bo vi khun E.Coli ang sinh trng mnh l 2,8 x 10-13

g.

(2) : Peptidoglican v glicogen

(3) : l 4 loi photpholipit, mi loi c nhiu nhm khc nhau ph thuc vo thnh phn axit bo.

a. Protein : cu to ch yu bi cc nguyn t : C (50 - 55%), O (21 - 24%), N (15 - 18%), H (6,5 - 7,3%), S (0 - 0,24%), ngoi ra cn c th c mt lng rt nh cc nguyn t khc nhau P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca ...


63

Protein c to thnh t cc axit amin. Khi hnh thnh protein cc axit amin ni lin vi nhau qua lin kt peptit (lin kt cng ho tr). Lin kt ny (-CO-NH-) c to thnh do phn ng kt hp gia

nhm D-cacboxyl

OC

Oca mt axit amin ny vi nhm D-amin (+H3N-) ca mt

axit amin khc v loi i mt phn t nc :

NH2 NH3+

H C COOH H C COO-

R R Dng khng ion ho Dng ion lng cc ca axit amin ca axit amin

O O +H3N CH C + +H3N CH C o

R1 O- O-

O O

+H3N CH C NH CH C

Tu s lng axit amin lin kt vi nhau m ta c cc dipeptit, tripeptit, tetrapeptot, pentapeptit ... T phn t c 15 lin kt peptit tr ln ta gi l polipeptit. Polipeptit ny cn c gi l protein. C lc 1 protein c to thnh do vi polipeptit lin kt li vi nhau.

C 20 loi axit amin tham gia vo cu trc ca protein, s gc axit amin l rtln v vy c th to ra c ti 2018 loi protein khc nhau (hin bit r cu trc 3 chiu ca khang trn 100 loi protein). Cc protein ny c th c xp loi theo hnh dng, theo cu trc hoc theo chc nng.

Axit amin oligopeptit (dipeptit, tripeptit ...)

Polipeptit

Protein


64

- Xp loi theo hnh dng : - Protein hnh si - Protein hnh cu - Xp loi theo cu trc : - Protein n gin - Protein phc tp (protein kt hp)

x Nucleoprotein (Protein + axit nucleic)

x Glicoprotein (Protein + hidrat cacbon)

x Mucoprotein (Protein + mucopolisaccarit)

x Photphoprotein (Protein + axit photphoric)

x Cromoprotein (Protein + hp cht c mu)

x Metaloprotein

(Protein + kim loi)

- Xp loi theo chc nng

- Protein phi hot tnh (kin to, d tr ...)

- Protein hot tnh (xc tc, vn ti, chuyn ng, truyn xung thn kinh, iuho, bo v ...)

Trong t bo vi sinh vt ngoi protein, peptit cn c c nhng axit amin trngthi t do.

Axit nucleic cu to ch yu bi N (1 - 16%), P (9 - 10%), phn cn li l C, H, O. Cn c vo ng pentoz trong phn t m axit nucleic c chia thnh 2 loi: ADN (axit deoxiribonucleic, cha deoxiriboz) v ARN (axit ribonucleic, chariboz).

Cc sn phm thu phn ca 2 loi axit nucleic ny l nh sau:

Axit photphoric

ARN o Polinucleotit o Nucleotit D - Riboz

Nucleozit

Baz nit


65

- Adenin (A)

- Guanin (G)

- Uraxin (G)

- Xitozin (X)

Axit photphoric

ADN o Polinucleotit o Nucleotit D - 2 - Deoxiriboz

Nucleozit

Baz nit

- Adenin (A)

- Guanin (G)

- Timin (T)

- Xitozin (X)

T l G + X cc vi sinh vt khc nhau l c th khng ging nhau. y l mtch tiu quan trng c s dng trong phn loi vi sinh vt trong giai on hin nay.

b. Hydrat cacbon (cu to bi C, H, O) vi sinh vt c th chia thnh 3 nhm:

- Monosaccarit:

+ Pentoz : riboz, deoxiriboz

+ Hexoz : glucoz, fructoz, galactoz

- Oligosaccarit:

+ Disaccarit : saccaroz, lactoz, maltoz ...

+ Trisaccarit : rafinoz ...

- Poligosaccarit : tinh bt, glixerin, dextrin, xenluloz, axit hialuronic ...

c. Lipit trong t bo vi sinh vt thng c 2 nhm: lipit n gin v lipit phctp (lipoit).

- Lipit n gin (este ca glixerin v axit bo): ch yu l triaxinglixerol.

- Lipit phc tp:

+ Photpholipit : ch yu l photphoglixerit ...

+ Glicolipit : galactozylglixerit, sulfoglucozylglixerit ...


66

C nhng loi nm men lng lipit cha ti 50 - 60% lipit. Photpholipit kt hpvi protein to thnh lipoprotein. Chng tham gia vo cu trc ca mng t bo cht, mng ti th ...

d. Vitamin : C s khc nhau rt ln trong nhu cu ca vi sinh vt. C nhng vi sinh vt t dng cht sinh trng (auxoautotroph) chng c th t tng hp ra cc vitamin cn thit. Nhng cng c nhiu loi vi sinh vt d dng cht sinh trng (auxoheterotroph), chng i hi phi cung cp t hoc nhiu loi vitamin khc nhau. Vai tr ca mt s vitamin trong hot ng sng ca vi sinh vt c hiu tm tt nhsau :

Bng 2.6. Vai tr ca vitamin i vi vi sinh vt

Vitamin Dng coenzim Chc nng

Tiamin (avevrin, B1) Tiamin pirophotphat (TPP) Oxi ho v kh cacboxyl cc ketoaxit, chuyn nhm aldeit

Riboflavin

(lactoflavin, B2)

Flavinmononucleotit

(FMN), flavin adenin dinucleotit (FAD)

Chuyn hydro

Axit pantotenic (B3) Coenzim A Oxi ho ketoaxit v tham gia vo trao i cht ca axit bo

Niaxin (a. nicotinic, nicotinamin, B5)

Nicotin adenin

Dinucleotit (NAD) v NADP

Kh hydro v chuyn hydro

Piridoxin (pirdoxal, piridoxamin, B6)

Piridoxal photphat Chuyn amin, kh amin, khcacboxyl raxemin ho axit amin

Biotin (B7, H)

Axit folic (folaxin, B9, M, Bc ...)

Biotin

Axit tetrahidrofolic

Chuyn CO2 v nhm cacboxilic

Chuyn n v 1 cacbon

Chuyn CO2 cc nhm cacboxilic

(Axit APAB paraaminobenzoic, B10)

Axit tetrahidrofolic Chuyn n v 1 cacbon

Xianocobalamin Metilxianocobalamit Chuyn nhm metyl


67

(cobalamin, B12)

Axit lipoic Lipoamit Chuyn nhm axyl v nguyn thydro

Axit ascocbic

(Vitamin C)

L cofacto trong hydroxyl ho

Ecgocanxiferol

(Vitamin D2)

1,25 - dihidroxicole-canxiferol

Trao i canxi v photpho

2.1.2. Cc ngun dinh dng chnh ca vi sinh vt

2.1.2.1. Ngun thc n cacbon ca vi sinh vt

Cn c vo ngun thc n cacbon m ngi ta chia vi sinh vt thnh cc nhm sinh l sau y:

* Nhm 1: T dng

- T dng quang nng. Ngun C l CO2, ngun nng lng l nh sng.

- T dng ho nng. Ngun C l CO2, ngun nng lng l mt s hp chtv c n gin.

* Nhm 2: D dng

- D dng quang nng

Ngun C l cht hu c ..., ngun nng lng l nh sng, v d vi khunkhng lu hunh mu ta.

- D dng ho nng:

Ngun C l cht hu c, ngun nng lng l t s chuyn ho trao i chtca cht nguyn sinh ca mt c th khc. V d ng vt nguyn sinh, nm, mt svi khun.

- Hoi sinh:

Ngun C l cht hu c. Ngun nng lng l t s trao i cht ca chtnguyn sinh cc xc hu c. V d nhiu nm, vi khun.

- K sinh :


68

Ngun C l cht hu c. Ngun nng lng l ly t cc t chc hoc dch thca mt c th sng. V d cc vi sinh vt gy bnh cho ngi, ng vt, thc vt.

Nh vy l tu nhm vi sinh vt m ngun cacbon c cung cp c th l chtv c (CO2, NaHCO3, CaCO3 ...) hoc cht hu c. Gi tr dinh dng v kh nng hp th cc ngun thc n cacbon khc nhau ph thuc vo 2 yu t : mt l thnh phn ho hc v tnh cht sinh l ca ngun thc n ny, hai l c im sinh l catng loi vi sinh vt. Trn th gii hu nh khng c hp cht cacbon hu c no m khng b hoc nhm vi sinh vt ny hoc nhm vi sinh vt khc phn gii. Khng t vi sinh vt c th ng ha c c cc hp cht cacbon rt bn vng nh cao su, chtdo, du m, parafin, kh thin nhin. Ngay focmon l mt ho cht dit khun rtmnh nhng cng c nhm nm si s dng lm thc n.

Nhiu cht hu c v khng tan c trong nc hoc v c khi lng phn tqu ln cho nn trc khi c hp th, vi sinh vt phi tit ra cc enzim thu phn (amilaza, xenlulaza, pectinaza, lipaza ...) chuyn ho chng thnh cc hp cht dhp th (ng, axit amin, axit bo ...)

Ngi ta thng s dng ng lm thc n cacbon khi nui cy phn lncc vi sinh vt d dng. Cn ch rng ng n nhit cao c th b chuynho thnh loi hp cht c mu ti gi l ng chy rt kh hp th. Trong mi trng kim sau khi kh trng ng cn d b axit ho v lm bin i pH mi trng. trnh cc hin tng ny khi kh trng mi trng cha ng ngi ta thng ch hp p lc 0,5 atm (112,50C) v duy tr trong 30 pht. Vi cc loing n tt nht l nn s dng phng php hp gin on (phng php Tyndal) hoc lc ring dung dch ng (thng dng nng 20%) bng nn lc hoc mng lc vi khun sau mi dng thao tc v trng b sung vo cc mi trng khtrng.

Khi ch to cc mi trng cha tinh bt trc ht phi h ho tinh bt nhit 60 - 700C sau un si ri mi a i kh trng ni hp p lc.

Xenluloz c a vo cc mi trng nui cy vi sinh vt phn giixenluloz di dng giy lc, bng hoc cc loi bt xenluloz (cellulose powder, avicel ...)


69

Khi s dng lipit, parafin, du m ... lm ngun cacbon nui cy mt s loivi sinh vt phi thng kh mnh cho tng git nh c th tip xc c vi thnh tbo tng vi sinh vt.

nui cy cc loi vi sinh vt khc nhau ngi ta dng cc nng ng khng ging nhau. Vi vi khun, x khun ngi ta thng dng 0,5 - 0,2% ngcn i vi nm men, nm si li thng dng 3 - 10% ng.

Hu ht vi sinh vt ch ng ho c cc loi ng dng ng phn D. Cng may l phn ln cc ng phn ca ng n trong t nhin u l thuc loi D ch khng phi loi L.

Cc hp cht hu c cha c C v N (pepton, nc tht, nc chit ng, ncchit nm men, nc chit i mch, nc chit gi u ...) c th s dng va lm ngun C va lm ngun N i vi vi sinh vt.

Phm vi ng ho cc ngun thc n cacbon ca tng loi vi sinh vt c th rtkhc nhau. C thc nghim cho thy loi vi khun Pseudomonas cepacia c th ngho trn 90 loi ngun thc n cacbon khc nhau, trong khi cc vi khun sinh mtan ch c th ng ho c CO2 v vi loi hp cht cha 1C hoc 2C m thi.

Vi vi sinh vt d dng ngun thc n cacbon lm c hai chc nng : ngundinh dng v ngun nng lng.

Mt s vi khun d dng, nht l cc vi khun gy bnh sng trong mu, trong cc t chc hoc trong rut ca ngi v ng vt mun sinh trng c ngoi ngun cacbon hu c cn cn phi c cung cp mt lng nh CO2 th mi pht trin c.

Trong cng nghip ln men ngun r ng l ngun cacbon r tin v rt thch hp s dng i vi nhiu loi vi sinh vt khc nhau.

Bng 2.7. Thnh phn ho hc ca r ng ma v r ng c ci

Thnh phn T l R ng c ci R ng ma

ng tng s % 48 - 52 48 - 56

Cht hu c khc ng % 12 - 17 9 - 12


70

Protein (N x 6,25) % 6 - 10 2 - 4

Kali % 2,0 - 7,0 1,5 - 5,0

Canxi % 0,1 - 0,5 0,4 - 0,8

Magie % khong 0,09 khong 0,06

Photpho % 0,02 - 0,07 0,6 - 2,0

Biotin Mg/kg 0,02 - 0,15 1,0 - 3,0

Axit pantotenic Mg/kg 50 - 110 15 -55

Inozitol Mg/kg 5000 - 8000 2500 - 6000

Tiamin Mg/kg khong 1,3 khong 1,8

2.1.2.2. Ngun thc n Nit ca vi sinh vt

Ngun Nit d hp th nht i vi vi sinh vt l NH3 v NH4+. Trc y c quan im cho rng mt s vi khun khng c kh nng ng ho mui amon. Quan im ny khng ng. Ngy nay ngi ta cho rng tt c cc loi vi sinh vt u c kh nng s dng mui amon. i khi c nhng loi vi sinh vt khng pht trin ctrn cc mi trng cha mui amon th nguyn nhn khng phi bn thn gc NH4+

m l chua sinh l do cc mui ny to ra. Sau khi ng ha gc NH4+ trong mi trng s tch lu cc anion v c (SO42-, HPO42-, Cl- ...) v v th m lm h thp rtnhiu tr s pH ca mi trng. Mui amon ca cc axit hu c t lm chua mi trng hn do c lc c s dng nhiu hn (mc du t hn). Ure l ngunthc n nit trung tnh v mt sinh l. Khi b phn gii bi enzim ureaza, ure s giiphng thnh NH3 v CO2. Phn NH3 c vi sinh vt s dng m khng lm chua mi trng nh i vi cc mui amon :

NH2 - CO - NH2 + H2O 2NH3 + CO2 Nhiu khi nui cy vi sinh vt bng ngun nit l ure ngi ta phi b sung thm mui amon (nh amon sunfat chng hn). S d nh vy l bi v phi c thc nnit d hp th cho vi sinh vt pht trin th mi c th sn sinh ra c ureaza thy phn ure.

Cng c loi vi sinh vt s d khng pht trin c trn mi trng ch c ngun thc n nit l mui amon khng phi v khng ng ho c mui ny m l

ureaza


71

do chng i hi phi c cung cp thm mt vi loi axit amin khng thay th no .

Mui nitrat l ngun thc n nit thch hp i vi nhiu loi to, nm si v x khun nhng t thch hp i vi nhiu loi nm men v vi khin. Sau khi vi sinh vt s dng ht gc NO3- cc ion kim loi cn li (K+, Na+, Mg2+ ...) s lm kim ho mi trng. trnh hin tng ny ngi ta thng s dng mui NH4NO3 lm ngun nit cho nhiu loi vi sinh vt. Tuy nhin gc NH4+ thng b hp th nhanh hn, ri mi hp th n gc NO3-.

Ngun nit c d tr nhiu nht trong t nhin l ngun kh nit t do (N2)trong kh quyn. Chng chim t l rt cao trong khng kh (75,5% theo khi lnghoc 78,16% theo th tch). S lng nit trong lp kh quyn bn trn mi ha t ainhiu ti 85000 tn, cn tng s nit trong c kh quyn l khong4.000.000.000.000.000 tn. Trong kh Nit (N2) hai nguyn t N lin kt vi nhau bng 3 dy ni rt bn vng (N { N). Nng lng ca 3 dy ni ny cao ti 225 kcal/M. Chnh v vy m N2 rt kh kt hp vi cc nguyn t khc v nit c rtnhiu chung quanh ta m c ngi, c ng vt ln cy trng u lun lun thiu thnthc n nit. Chng hn nh my phn m ho hc, mun lm cho N2 lin kt cvi N2 to thnh NH3 ngi ta phi dng mt nhit l 5000C v mt p sutcao ti 350 atm.

a s vi sinh vt khng c kh nng ng ho N2 trong khng kh. Tuy nhin c nhng vi sinh vt c th chuyn ho N2 thnh NH3 nh hot ng xc tc ca mth thng enzim c tn gi l nitrogenaza. Ngi ta gi cc vi sinh vt ny l vi sinh vt c nh nit (nitrogen - fixing microorganisms) cn qu trnh ny c gi l qu trnh c nh nit (nitrogen fixation). Chng ta s xem xt qu trnh ny mt chngkhc.

Vi sinh vt cn c kh nng ng ho rt tt nit cha trong cc thc n huc. Cc thc n ny s va l ngun cacbon va l ngun nit cung cp cho vi sinh vt. Vi sinh vt khng c kh nng hp th trc tip cc protein cao phn t. Ch c cc polipeptit cha khng qu 5 gc axit amin mi c th di truyn trc tip qua mng t bo cht ca vi sinh vt. Rt nhiu vi sinh vt c kh nng sn sinh proteaza xc tc vic thu phn protein thnh cc hp cht phn t thp c kh nng xm nhp vo tbo vi sinh vt.


72

Ngun nit hu c thng c s dng nui cy vi sinh vt l pepton loich phm thu phn khng trit ca mt ngun protein no y. Chng khc nhau v lng cha cc loi polipeptit v lng cha axit amin t do.

V axit amin ngi ta nhn thy c th c ba quan h khc nhau i vi tng loi vi sinh vt. C nhng loi vi sinh vt khng cn i hi phi c cung cp bt kloi axit amin no. Chng c kh nng tng hp ra ton b cc axit amin m chng cnthit t NH4+ v cc cht hu c khng cha nit. Ngi ta gi nhm vi sinh vt ny l nhm t dng amin. C nhng loi vi sinh vt ngc li bt buc phi c cung cpmt hoc nhiu axit amin m chng cn thit. Chng khng c kh nng t tng hpra c cc axit amin ny. Ngi ta gi chng l nhm d dng amin. Loi th ba l loi cc vi sinh vt khng c cc axit amin trong mi trng vn pht trin c,nhng nu c mt mt s axit amin no th s pht trin ca chng s c tngcng hn nhiu.

Nhu cu v axit amin ca cc loi vi sinh vt khc nhau l rt khc nhau. Trong khi cc loi ng vt khc nhau rt xa thng cng ch c nhu cu ging nhau v cc axit amin th gia cc loi vi sinh vt rt ging nhau v hnh thi v rt gn nhau v vtr phn loi li c th i hi rt khc nhau v cc axit amin. Cc axit amin m c thsinh vt i hi phi c cung cp (cng tc l cc axit amin m c th sinh vtkhng t tng hp c) gi l cc axit amin khng thay th. Danh sch cc axit amin khng thay th i vi mi loi sinh vt c gi l aminogram ca loi y.Aminogram ca vi sinh vt rt khc nhau. Nhiu loi vi khun tu thuc nhm ddng amin nhng ch i hi 1 - 2 loi axit amin no . Trong khi c loi vi sinh vt nu khng c cung cp y 17 - 18 loi axit amin th khng th pht trinc. Khng c cc axit amin khng thay th chung cho tt c cc vi sinh vt. Ci l cn thit vi loi vi sinh vt ny c th l hon ton khng cn thit i vi loi vi sinh vt khc.

i vi a s cc loi vi khun ngi ta thng nui cy c thnh phn nh sau :

Pepton 5g

Cao tht 3g

NaCl 8g

Nc ct 1000 ml


73

Nu lm mi trng c th b sung thm 15 - 20g thch (tu theo cht lng ca thch).

Tuy vy c nhng vi sinh vt nui cy c ta phi chun b mi trng virt nhiu thnh phn khc nhau.

Cc ng phn axit amin dy D thng khng c vi sinh vt hp th. Chng thng manh tnh c tnh i vi t bo. Ngi ta bit cc D - axit amin c th c mt trong mt s loi cht khng sinh (nh gramixidin, polimixin, actonomixin ...). Ch c mt s loi nm mc c cha enzim raxemaza mi c kh nng chuyn ho D - axit amin thnh L -axit amin.

tm hiu mi quan h vi axit amin ca mt chng vi sinh vt no trcht ngi ta cy chng vi sinh vt ny ln mt mi trng dinh dng c ngun Nitduy nht l mui amon. Nu chng pht trin c th chng t chng thuc nhm tdng amin. Nu chng khng pht trin c v sau khi b sung hn dch axit amin (dch thu phn cazein c trn thm triptophan) li pht trin tt chng t chng thucnhm d dng amin. Nu b sung hn dch axit amin ri m chng vn khng pht trin c th phi tm xem cn nhng nhu cu no khc cha c p ng (v nguncacbon, v vitamin, v cht khong, v pH, v th xi ho kh ca mi trng).

Mun bit r mi quan h ca mt chng vi sinh vt vi tng loi axit amin ring bit, ngi ta phi s dng nhng mi trng c cha y ngun thc ncacbon, khong, vitamin ( dng ho cht tinh khit) nhng khng cha axit amin. Ln lt b sung tng loi axit amin vo mi trng v theo di nh hng ca chng i vi s pht trin ca chng vi sinh vt ny. Cng c th da vo mi trng mthn dch y cc axit amin v cc hn dch loi b m cch phn bit tng axit amin mt. Theo di s pht trin ca vi sinh vt s xc nh c nhu cu ca chng i vi tng loi axit amin.

Kt qu thc nghim trnh by trong bng di y cho thy trong s cc vi sinh vt d dng amin tu loi, thm ch tu tng typ khc nhau, m c nhng miquan h rt khc nhau i vi cc axit amin.

Ni chung cc vi khun gy bnh, vi khun gy thi, vi khun lactic (sng trong sa) ... thng i hi phi c cung cp nhiu axit amin c sn. Cc loi vi khunthng sng trong t (Azotobacter, Clostridium pasteurianum, cc vi khun t dngho nng ...) c kh nng t tng hp tt c cc axit amin cn thit i vi chng. Nm


74

mc, nm men v x khun cng thng khng i hi cc axit amin c sn. Tuy nhin s c mt ca cc axit amin trong mi trng s lm nng cao tc pht trinca chng.


75

Bng 2.8. Mi quan h ca VSV vi cc axit amin khc nhau

LOI SINH VT

Corynebacterium

diphtheria Loi axit amin ng vt

c v

Staphy-

lococcus gy

tan mu

Lacto-

bacterium

casei

Streptococc

us faecalis HY PW8

Staphy-

tococcus

aureus

Lizin + + (+) + - - -

Acginin (+) + + + - - -

Histidin + + (+) - + - -

Phenylatanin + + + - + - -

Tirozin - + + (+) - - -

Triptophan + + + + + - +

Prolin - + - - - - -

Glixin - + - + + - -

Alanin - + (+) + - - -

Valin + + + - + + -

Lxin + + + + - + -

Izolxin + + (+) + - - -

Xerin - + + + - - -

Treonin + + (+) + - - -

Xixtein - + + (+) + + -

Metionin + + (+) - + + +

Axit asparaginic - + + + - - -

Axit glutamic - - + + + + -

Ghi ch : + : Cn thit

- : Khng cn thit

(+) : C tc dng kch thch


76

Nhiu loi vi sinh vt c kh nng dng mt loi axit amin no lm ngunthc n nit duy nht. Chng s phn gii axit amin ny thnh NH3 ri sau t tnghp nn hng lot cc axit amin khc.

C nhng chng vi sinh vt biu hin mi quan h rt mt thit gia nng ca mt axit amin no trong mi trng v mc pht trin ca chng. Ngi ta gi chng l nhng vi sinh vt ch th v dng chng trong vic nh lng axit amin.

2.1.2.3. Ngun thc n khong ca vi sinh vt

Khi s dng cc mi trng thin nhin nui cy vi sinh vt ngi ta thng khng cn thit b sung cc nguyn t khong. Trong nguyn liu dng lm cc mi trng ny (khoai ty, nc tht, sa, huyt thanh, peptn, gi u ...) thng c cha cc nguyn t khong cn thit i vi vi sinh vt. Ngc li khi lm cc mi trng tng hp (dng nguyn liu l ho cht) bt buc phi b sung cc nguyn t khong cn thit. Nhng nguyn t khong m vi sinh vt i hi phi c cung cp vi liu lng ln c gi l cc nguyn t i lng. Cn nhng nguyn tkhong m vi sinh vt ch i hi vi nhng liu lng rt nh c gi l cc nguyn t vi lng.

Nng cn thit ca tng nguyn t vi lng trong mi trng thng ch vo khon 10-6 - 10-8M.

Hm lng cc cht khong cha trong nguyn sinh cht vi sinh vt thngthay i tu loi, tu giai on pht trin v tu iu kin nui cy. Thnh phnkhong ca t bo cc loi vi sinh vt khc nhau thng l chnh lch nhau rt nhiu. Chng hn c nghin c (Mesrobiana v Peuneska, 1963) cho bit thnh phn khong mt s vi khun gy bnh nh sau (% cht khong) :

P2O5 4,93 - 74,38 Na2O 0,2 - 28,08

K2O 2,4 - 39,8 Cl 0,03 - 43,69

SO3 0,5 - 28,8 MgO 0,12 - 12,0

CaO 0,3 - 14,0

Nhu cu ca vi sinh vt cng khng ging nhau i vi tu loi, tu giai onpht trin. Ngi ta nhn thy nng cn thit v cc mui khong i vi vi khun,nm v x khun thng thay i trong cc phm vi sau y :


77

Bng 2.9. Nng cn thit v mui khong ca vi sinh vt

Nng cn thit (g/l) Mui khong

i vi vi khun i vi nm v x khun

K2HPO4 0,2 - 0,5 1 - 2

KH2PO4 0,2 - 0,5 1 - 2

MgSO4. 7H2O 0,1 - 0,2 0,2 - 0,5

MnSO4. 4H2O 0,005 - 0,01 0,02 - 0,1

FeSO4. 7H2O 0,005 - 0,01 0,05 - 0,02

Na2MO4 0,001 - 0,05 0,01 - 0,02

ZnSO4 . 7H2O - 0,02 - 0,1

CoCl2 ti 0,03 ti 0,06

CaCl2 0,01 - 0,03 0,02 - 0,1

CaSO4. 5H2O 0,001 - 0,005 0,01 - 0,05

Thnh phn mi trng c th thay i tu theo mt s tnh ton no sao cho nng chung ca mi cation hoc mi anion ph hp vi s lng nu ln trong bng ni trn.

- P bao gi cng chim t l cao nht trong s cc nguyn t khong ca t bo vi sinh vt (nhiu khi P chim n 50% so vi tng s cht khong). P c mt trong cu to ca nhiu thnh phn quan trng ca t bo (axit nucleic, photphoprotein, photpholipit, nhiu coenzim quan trng nh ADP, ATP, UDP, UTP, XDP, XTP, NAD, NADP, Flavin ... ; mt s vitamin nh tiamin, biotin ...) m bo ngun dinh dng photpho, ngi ta thng s dng cc loi photphat v c. Vic b sung photphat (nht l photphat kali) vo cc mi trng dinh dng ngoi tc dng cung cp P cn c tc dng to ra tnh m ca mi trng. Vi cc t l thch hp hn hpmui KH2PO4 v K2HPO4 c th to ra nhng mc pH n nh trong khong pH = 4,5 - 8,0 trong mi trng axit K2HPO4 s to ra ion H+ :

HPO42- + H2O H2PO4- + OH-

H2PO4- HPO42- + H+


78

- S cng l mt nguyn t khong quan trng trong t bo vi sinh vt. S cmttrong mt s axit amin (xixtin, xixtein, metionin), mt s vitamin (biton, tiamin ...). xixtin, xixtein v mt tripeptit l glutation khng nhng tham gia vo cu trc protein m cn c vai tr quan trng trong cc qu trnh oxi ho kh. Vic chuyn nhm sunphidrin thnh nhm disunphit c vai tr rt ln trong qu trnh chuyn in t tnguyn liu h hp n oxi phn t.

2RSH RS - SR + 2H

Cc hp cht hu c c cha lu hunh dng oxi ho thng c tc dng ci vi t bo vi sinh vt (c th k ti trng hp streptoxit v cc sunphamit khc). Trong khi cc mui sunphat v c vi nguyn t lu hunh cng trng thi oxi ho th li c c th vi sinh vt ng ho rt tt. Mt s vi sinh vt c th dng cS2O32- (tiosunphat) lm ngun thc n lu hunh. Mt s vi sinh vt khc li i hicc thc n cha lu hunh dng kh (H2S, xixtin, xixtein ...)

- Fe l nguyn t rt cn thit gip vi sinh vt c th tng hp mt s men loi pocphirin cha st (nh xitocrom, xitocromoxidaza, peroxidaza, catataza ...). Nguyn t nit ca 4 nhn piron nh cc lin kt ho hc thng thng l cc lin jtho hc ph. Mt s vi sinh vt t dng quang nng cn s dng st tng hp ra cc sc t quang hp c cu trc pocphirin (clorophin, bacterioclorophin).

- Mg l nguyn t c vi sinh vt i hi cng vi lng kh cao (10-3 - 10-4M). Mg mang tnh cht mt cofacto, chng tham gia vo nhiu phn ng enzim c lin quan n cc qu trnh photphoryl ho (chuyn H3PO4 t mt hp cht hu c ny sang mt hp cht hu c khc). Mg2+ c th lm hot ho cc hexokinaza, ATP-aza, pirophotphataza, photphopheraza, transaxetylaza, photphoglucomutaza, cacboxylaza, enolaza, cc men trao i protein, cc men oxi ho kh ca chu trnh Krebs (tt ckhong trn 80 enzim khc nhau). Mg2+ cn c vai tr quan trng trong vic lm lin kt cc tiu phn riboxom vi nhau.

- Ca mc du l nguyn t t tham gia vo vic xy dng nn cc hp cht huc nhng n c vai tr ng k trong vic xy dng cc cu trc tinh vi ca t bo. Canxi ng vai tr cu ni trung gian gia nhiu thnh phn quan trng ca t bo sng (nh gia ADN v protein trong nhn, gia cc nucleotit vi nhau, gia ARN v protein trong riboxom). Canxi rt cn thit i vi vic hnh thnh cc cu trc khng gian n nh ca nhiu bo quan nh riboxom, ti th, nhn ...


79

- Zn cng l mt cofacto tham gia vo nhiu qu trnh enzim. Zn c tc dngng k tron

Documents

Vi Sinh Vat Hoc Moi Truong