CHƯƠNG I: HÌNH THÁI, CẤU TẠO VI SINH VẬT I. VI KHUẨN – BACTERIA Vi khuẩn là những sinh vật mà cơ thể chỉ gồm một tế bào, chúng có kích thước vô cùng nhỏ bé và thay đổi tuỳ từng loài, chiều dài từ một 2 - 8m chiều ngang từ 0,2 -2m. Vi khuẩn có hình thái, đặc tính sinh vật riêng. Chúng có khả năng gây bệnh cho người, động vật và thực vật.
Một số trong chúng có khả năng tiết chất kháng sinh (Bacillum subtilis,…). Đa số vi khuẩn sống hoại sinh trong tự nhiên. Vi khuẩn có hình thái nhất định, hình thái này do màng vi khuẩn quyết định, trừ một số vi khuẩn không có màng nên không có hình thái nhất định 1. Hình dạng Dựa theo hình thái bên ngoài của vi khuẩn người ta chia làm các loại sau: cầu khuẩn, trực khuẩn, xoắn khuẩn, phẩy khuẩn.
Nhóm cầu khuẩn (Coccaceae) Là loại vi khuẩn có hình cầu khoặc elíp. Tuy nhiên, có nhiều loại không thật giống với hình cầu, tế bào đứng riêng rẽ hoặc dính lại với nhau. Kích thước của cầu khuẩn thay đổi trong khoảng 0,5 - 1m. Tuỳ theo đường kính của mặt phẳng phân cắt và đặc tính rời nhau hoặc dính với nhau sau khi phân cắt mà cầu khuẩn có một số hình dạng sau : Đơn cầu khuẩn (monococcus) Thường đứng riêng rẽ từng tế bào một, đa số sống hoại sinh trong đất, nước và không khí như Micrococcus roseus, Micrococcus luteus Song cầu khuẩn (diplococcus) Cầu khuẩn được phân cắt theo một mặt phẳng xác định và dính với nhau thành từng đôi một.
Tứ cầu khuẩn (tetracoccus) Cầu khuẩn phân cắt theo hai mặt trực giao và sau đó dính với nhau thành từng nhóm 4 tế bào một. Tứ cầu khuẩn thường sống hoại sinh, song cũng có loài có khả năng gây bệnh như Tetracoccus homari. Bát cầu khuẩn (sarcinacus) Cầu khuẩn phân cắt theo ba mặt phẳng trực giao (thẳng góc) tạo thành những khối gồm 8 hoặc 16 tế bào dính liền nhau.Trong không khí thường gặp một số loài như Sarcinacus lutea khi cấy vào môi trường đặc chúng phát triển thành những khuẩn lạc có màu vàng. Liên cầu khuẩn (streptolococcus) 5 Downloaded by Th?o Nguyên Lê (thaonguyen.com) lOMoARcPSD|10285921 Vi sinh vật học đại cương và ứng dụng Cầu khuẩn được phân cắt theo một mặt phẳng xác định và dính với nhau thành từng chuỗi dài.
Tụ cầu khuẩn (staphylococcus) Cầu khuẩn được phân cắt theo các mặt phẳng bất kỳ, sau đó dính lại với nhau thành từng chùm nhỏ. Đa số sống hoại sinh, một số có thể gây bệnh cho người và động vật như Staphyloccoccus aureus. Cầu khuẩn nói chung không có tiên mao, không có khả năng di động. Nhóm trực khuẩn: (bacillaceae – bacteriaceae) Trực khuẩn là tên chung chỉ các loài vi khuẩn có dạng que, hình gậy, kích thước của trực khuẩn khoảng 0,5-1 1- 4m.
Những trực khuẩn thường gặp thuộc các giống sau: a. Trực khuẩn không có nha bào ( bacterium) b. Trực khuẩn có nha bào (bacilllus) Dạng 2 đầu vuông: trực khuẩn nhiệt thán Dạng 2 đầu tròn: trực khuẩn thương hàn Dạng 2 đầu phình to như quả tạ: trực khuẩn bạch hầu Dạng phình to ở giữa như trực khuẩn uốn ván c. Nhóm xoắn khuẩn: (spirillaceae) Là loại vi khuẩn có một hay nhiều vòng xoắn: có 2 dạng: Phẩy khuẩn (Vibrio) có một vòng xoắn Xoắn khuẩn (Spirillum) có nhiều vòng xoắn.
Cấu tạo của tế bào vi khuẩn a. Màng tế bào vi khuẩn (thành tế bào) Màng tế bào nằm trong lớp vỏ nhầy hay giáp mô và bên ngoài màng nguyên sinh chất. Trong điều kiện bình thường, màng tế bào nằm sát liền màng nguyên sinh chất. Cấu tạo: Màng tế bào chiếm từ 25 - 30% khối lượng khô của vi khuẩn, màng có nhiều lớp, được cấu tạo chủ yếu là glycopeptit (mucopeptit, peptidoglycal, murein).
Hàm lượng glycopeptit trong màng tế bào vi khuẩn chiếm tới 95%. Chức năng: - Là khung để giữ cho tế bào vi khuẩn có hình thái nhất định. - Hỗ trợ sự vận chuyển của tiên mao. - Cần thiết cho quá trình phân cắt bình thường của tế bào.
6 Downloaded by Th?o Nguyên Lê (thaonguyen.com) lOMoARcPSD|10285921 Vi sinh vật học đại cương và ứng dụng - Màng có cấu trúc cứng chịu được áp suất nội tế bào (áp suất này khoảng 25 atm) nên giúp cho vi khuẩn chống lại được các tác nhân vật lý và hoá học có hại ở bên ngoài. - Có liên quan mật thiết đến tính kháng nguyên, tính gây bệnh (khả năng sinh nội độc tố, tính mẫn cảm với thẻ thực khuẩn). Hình thái tế bào vi khuẩn Hình 2. Cấu tạo của vi khuẩn 7 Downloaded by Th?o Nguyên Lê (thaonguyen.com) lOMoARcPSD|10285921 Vi sinh vật học đại cương và ứng dụng b.
Màng tế bào chất: Dưới lớp màng tế bào là lớp màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane), lớp màng này bao bọc toàn bộ lớp nguyên sinh chất và nhân. Cấu tạo: Màng tế bào dày khoảng 50-100A0 (1A0 = 10-1nm = 10-4 m = 10-7 mm), màng có cấu tạo 3 lớp: lớp ngoài cùng và lớp trong cùng là hai lớp protein, ở giữa là lớp photpholipid, lớp photpholipid lại gồm hai lớp phân tử, một lớp có gốc quay vào trong (kỵ nước), một lớp có gốc quay ra ngoài (ưa nước) Chức năng: - Khống chế sự vận chuyển trao đổi ra, vào tế bào của các chất dinh dưỡng và các sản phẩm trao đổi chất. - Duy trì áp suất thẩm thấu của tế bào. - Tham gia vào quá trình trao đổi chất.
- Là nơi xảy quá trình sinh tổng hợp một số thành phần của tế bào, nhất là các thành phần của màng tế bào và giáp mô. - Là nơi tiến hành quá trình photphoryl oxy hoá và photphoryl quang hợp. - Cung cấp năng lượng cho sự hoạt động của tiên mao. Tế bào chất Cấu tạo: Là thành phần chính của tế bào vi khuẩn.
Đây là một khối dịch ở thể keo, trong suốt, không đồng nhất, chứa 80 - 90% nước, thành phần còn lại là lipoprotein. Khi còn non tế bào chất có cấu tạo đồng nhất, bắt mầu giống nhau khi nhuộm mầu. Khi già, xuất hiện những không bào và các thể ẩn nhập (thể vùi, granlulosse) mà tế bào chất trở nên có dạng lổn nhổn, bắt mầu không đều và có tính chiết quang khác nhau. Tế bào chất của tế bào vi khuẩn rất khác tế bào chất của tế bào thực vật.
Trong tế bào chất của tế bào thực vật có cấu trúc phức tạp với trung thể (centroxome), ty thể (mitochrondla), bộ máy golgi, lạp thể, có chuyển động dòng nội bào. ở vi khuẩn, cấu trúc của tế bào chất rất đơn giản. Trong tế bào chất của các vi khuẩn trưởng thành, người ta quan sát thấy có nhiều cơ quan khác nhau: mezosome, ribosome (40 -60%), không bào, các hạt dự trữ. Chức năng: - Tổng hợp protein và đóng vai trò quan trọng trong quá trình dinh dưỡng của vi khuẩn.
8 Downloaded by Th?o Nguyên Lê (thaonguyen.com) lOMoARcPSD|10285921 Vi sinh vật học đại cương và ứng dụng - Ngoài ra trong tế bào chất còn chứa lipit, glucid và protein. Chúng thường kết hợp với nhau tạo thành phức hợp: gluxit – lipit – protit và kim loại mạnh như Mg. Có thể phân biệt các loài vi khuẩn nhờ cách nhuộm tế bào chất bằng các loại thuốc nhuộm khác nhau. Ví dụ: Dùng phương pháp nhuộm gram vi khuẩn để xác định được vi khuẩn thuộc dạng vi khuẩn nào: vi khuẩn gram (+), vi khuẩn gram (-) d.
Nhân Cấu tạo: Nhân là một bộ phận của tế bào vi khuẩn chứa đựng bộ máy di truyền (ADN) (chiếm 1 - 2% trọng lượng khô của tế bào). ADN là chất đặc trưng của vi khuẩn, vì có nhiều acid này nên nhân có tính ưa kiềm đối vối các thuốc nhuộm kiềm. ở các tế bào động vật và thực vật, tế bào chất ít ưa kiềm nên dễ dàng phân biệt được với nhân. Nhân tế bào vi khuẩn không phân chia thành khối rõ rệt như của tế bào nhiều vi sinh vật khác (nấm men, nấm mốc,.
Trước đây có ý kiến cho rằng vi khuẩn không có nhân hoặc chỉ là các hình thức tương tự như nhân, có ý kiến cho rằng nhân chưa phải là nhân thực sự mà là các hạt nhiễm sắc phân tán trong tế bào chất, có ý kiến khác lại cho rằng vi khuẩn chưa phải là nhân thực sự mà là các nhiễm sắc thể riêng biệt. Với những nghiên cứu mới đây về di truyền học, người ta thấy cấu trúc chứa ADN của vi khuẩn chưa phải là nhân thực sự mà chỉ là thể nhân. Thể nhân được coi như nhiễm sắc thể được cấu tạo chủ yếu bằng axít Digoxyribonucliec (AND) xoắn kép rất dài. - Thể nhân không có màng nhân giới hạn giữa thể nhân và nguyên sinh chất.
- Thể nhân được cấu tạo bởi môt sợi nhiễm sắc thể duy nhất của tế bào, đó là một sợi ADN xoắn, sợi ADN tròn và chỉ là một phân tử ADN khép kín. - Ngoài nhiễm sắc thể, nhiều vi khuẩn có chứa ADN ngoài nhiễm sắc thể là plasmid (sợi ADN xoắn kép dạng vòng kín), có khả năng sao chép độc lập. Chức năng: Đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh sản của vi khuẩn và điều khiển việc tổng hợp protid. ở mỗi một vi khuẩn khác nhau, số lượng nhân và vị trí đứng của nhân có khác nhau.
Giáp mạc (vỏ nhầy hoặc lớp dịch nhầy) Cấu tạo: Giáp mạc là sự phát triển phình to ra của lớp keo nhầy ngoài màng tế bào, khi chất nhầy đó nhiều và đặc sẽ hình thành giáp mạc. Chức năng 9 Downloaded by Th?o Nguyên Lê (thaonguyen.com) lOMoARcPSD|10285921 Vi sinh vật học đại cương và ứng dụng - Dùng để chống đỡ với điều kiện ngoại cảnh bất lợi. Ví dụ: Bọn phế cầu nhờ có lớp giáp mạc mà nó không bị bạch cầu tiêu diệt. - Sự hình thành giáp mạc do chức năng sinh lý của cơ thể đòi hỏi.
- Dự trữ thức ăn - Tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất. - Giúp vi khuẩn bám vào bề mặt của một số giá thể g. Nha bào Một số loài vi khuẩn, thường là các vi khuẩn Gram dương như giống trực khuẩn Bacillus và Clostridium trong những giai đoạn phát triển nhất định có thể hình thành trong tế bào những thể hình tròn hay hình bầu dục được gọi là bào tử hay nha bào (spore) Nha bào là hình thức tiềm sinh của vi khuẩn, nó giúp vi khuẩn vượt qua những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh, nha bào thường được sinh ra trong những điều kiện khó khăn như môi trường nghèo nàn, chất dinh dưỡng thiếu, nhiệt độ, pH không thích hợp, môi trường tích luỹ nhiều sản phẩm trao đổi chất bất lợi. Sự hình thành nha bào: Đầu tiên tế bào chất và chất nhân tập trung lại ở một vị trí nhất định trong tế bào, sau đó hình thành một màng bắt đầu là màng tế bào chất.