Vi sinh thanh trung

BÀI GIẢNG
CĂN BẢN VI SINH HỌC
(Dùng cho đào tạo khối ngành Y-Dược)

NGUYỄN THÀNH TRUNG


MỤC LỤC
PHẦN I. ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT ...................................................................... 1
Mở đầu. Đối tượng nghiên cứu và một số đặc điểm chung của vi sinh vật ............ 2
1. Đối tượng nghiên cứu của Vi sinh vật học ....................................................... 2
2. Một số đặc điểm chung của vi sinh vật ............................................................ 2
Chương 1. Vi sinh vật và y học ............................................................................... 4
1. Sơ lược lịch sử ngành vi sinh vật học và bệnh nhiễm trùng ............................. 5
1.1. Vi sinh vật và nhiễm trùng ......................................................................... 5
1.2. Phương pháp vệ sinh, phòng và điều trị các bệnh nhiễm trùng................. 9
2. Các nguồn lây nhiễm và quá trình phát tán bệnh nhiễm trùng ...................... 10
Chương 2. Đặc điểm hình thái và cấu tạo tế bào vi sinh vật ................................. 14
1. Tế bào nhân sơ (Prokaryotes) và nhân thực (Eukaryotes) ............................. 16
2. Giải phẫu học tế bào vi khuẩn ....................................................................... 17
2.1. Thể nhân vi khuẩn ................................................................................... 19
2.2. Ribosome ................................................................................................ 20
2.3. Màng sinh chất ........................................................................................ 21
2.4. Thành tế bào (cell wall) ........................................................................... 22
2.5. Các loại polysaccharide ngoại bào: capsule, vi capsule và lớp mùn lỏng . 25
2.7. Lông roi và sự vận động của vi khuẩn ...................................................... 26
2.8. Lơng nhung (fimbriae hoặc pili) ............................................................... 27
2.9. Vai trị quan trọng của các cấu trúc bề mặt vi khuẩn trong lây nhiễm ..... 28
3. Vòng đời của vi khuẩn ................................................................................... 28
3.1. Bào tử (spore) ......................................................................................... 28
3.2. Ngoại bào tử (conidia) ............................................................................. 30

4. Cấu trúc và đặc tính tự nhiên của virus ......................................................... 30
4.1. Cấu trúc virus .......................................................................................... 30
4.2. Nucleic acid của virus .............................................................................. 30
4.3. Các enzyme của virus .............................................................................. 31
4.4. Protein của virus ..................................................................................... 32


4.5. Viroid, virus khiếm khuyết và prion ......................................................... 32
Chương 3. Phân loại, định danh các vi sinh vật .................................................... 33
1. Phân loại học vi sinh vật ................................................................................ 34
2. Các phương pháp phân loại........................................................................... 36
2.1. Thành phần DNA ..................................................................................... 36
2.2. Mức độ tương đồng DNA ........................................................................ 36
2.3. Giải trình tự RNA ribosome ..................................................................... 37
3. Phân loại trong lĩnh vực lâm sàng .................................................................. 37
3.1. Động vật nguyên sinh .............................................................................. 38
3.2. Nấm ........................................................................................................ 38
3.3. Vi khuẩn .................................................................................................. 39
3.4. Virus ........................................................................................................ 39
4. Các phương pháp nhận biết vi sinh vật ......................................................... 39
4.1. Phương pháp soi kính.............................................................................. 40
4.2. Phương pháp ni cấy ............................................................................ 40
4.3. Các phương pháp sinh hóa ...................................................................... 41
5. Các phương pháp nhận biết gián tiếp vi sinh vật ........................................... 41
5.1. Phương pháp phân tích gene đích ........................................................... 41
5.2. Các phản ứng kháng thể .......................................................................... 42
5.3. Phản ứng ngưng kết Latex ....................................................................... 43
5.4. ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) ......................................... 43
5.5. Phản ứng ngưng kết hồng cầu và hấp phụ hồng cầu ............................... 43
5.6. Sử dụng kính hiển vi huỳnh quang và miễn dịch huỳnh quang ................ 44

5.7. Phương pháp PCR miễn dịch ................................................................... 44
6. Định typ vi khuẩn .......................................................................................... 44
6.1. Định typ huyết thanh (serotyping) .......................................................... 45
6.2. Định typ độc tố vi khuẩn (bacteriocin typing) .......................................... 45
6.3. Định typ enzyme cắt giới hạn (restriction endonuclease typing) ............. 46
6.4. Định typ bằng phương pháp PCR............................................................. 46
6.5. Định typ dựa trên toàn bộ hệ gene ......................................................... 47
Chương 4. Các đặc tính sinh trưởng, sinh lý của vi khuẩn .................................... 47


1. Sinh trưởng vi khuẩn ..................................................................................... 49
1.1. Các kiểu sinh trưởng ............................................................................... 50
1.2. Các pha sinh trưởng trong môi trường lỏng ............................................ 51
2. Môi trường cho sinh trưởng vi khuẩn ........................................................... 53
2.1. Môi trường phân lập và nhận biết các vi khuẩn gây bệnh ....................... 54
2.2. Môi trường chọn lọc và môi trường chỉ thị.............................................. 54
2.3. Môi trường cho các nghiên cứu trong phịng thí nghiệm ........................ 55
3. Sinh lý học vi khuẩn ....................................................................................... 55
3.1. Các kiểu dinh dưỡng................................................................................ 56
3.2. Các điều kiện vật lý cần thiết cho sinh trưởng ......................................... 57
3.3. Nhu cầu về khí cho sinh trưởng ............................................................... 58
3.4. Điều kiện nhiệt độ cho sinh trưởng ......................................................... 59
3.5. Các sinh vật ưa điều kiện khắc nghiệt (Extremophile) ............................. 60
4. Trao đổi chất ở vi khuẩn ................................................................................ 60
4.1. Các phản ứng thích nghi của vi khuẩn ..................................................... 62
4.2. Phản ứng tự vệ của vi khuẩn trước những loại hóa chất độc .................. 63
5. Khả năng sống của vi khuẩn .......................................................................... 63
6. Khử trùng và tẩy trùng .................................................................................. 64
6.1. Các phương pháp được sử dụng để khử trùng và tẩy trùng .................... 64
6.2. Lựa chọn phương pháp ........................................................................... 66

Chương 5. Chất kháng sinh .................................................................................. 68
1. Các chất kháng khuẩn.................................................................................... 70
1.1. Nhóm chất ức chế q trình sinh tổng hợp thành tế bào vi khuẩn .......... 70
1.2. Nhóm chất ức chế q trình tổng hợp protein vi khuẩn .......................... 71
1.3. Nhóm chất ức chế quá trình tổng hợp acid nucleic ................................. 72
2. Các chất kháng nấm ...................................................................................... 72
3. Các chất kháng virus ...................................................................................... 73
4. Các chất kháng sinh vật ký sinh ..................................................................... 74
5. Các test xác định độ nhạy kháng sinh ............................................................ 75
Chương 6. Di truyền vi khuẩn ............................................................................... 77
1. Sắp xếp thơng tin di truyền và điều hịa ở tế bào vi khuẩn ............................ 78


1.1. Các quá trình dẫn tới việc tổng hợp protein ............................................ 79
1.2. Điều hòa gene ......................................................................................... 80
2. Đột biến ........................................................................................................ 82
2.1. Các khác biệt về kiểu hình ....................................................................... 83
2.2. Các loại đột biến...................................................................................... 84
3. Quá trình vận chuyển gene ........................................................................... 84
3.1. Biến nạp (transformation) ....................................................................... 85
3.2. Tiếp hợp (conjugation) ............................................................................ 85
3.3. Tải nạp (transduction) ............................................................................. 86
4. Plasmid.......................................................................................................... 86
5. Transposon, integron và các đảo gene .......................................................... 87
6. Lập bản đồ di truyền ..................................................................................... 87
7. Cơ sở di truyền của tính kháng kháng sinh .................................................... 88
7.1. Kháng thuốc tự nhiên .............................................................................. 88
7.2. Kháng thuốc thu được............................................................................. 88
7.3. Kiểm sốt tính kháng thuốc kháng sinh ................................................... 89
PHẦN II. NHIỄM TRÙNG VÀ MIỄN DỊCH HỌC ........................................................ 90

Chương 7. Miễn dịch học trong nhiễm khuẩn ...................................................... 91
1. Hệ thống bảo vệ của cơ thể chủ .................................................................... 91
1.1. Phản ứng viêm ........................................................................................ 92
1.2. Miễn dịch dịch thể................................................................................... 93
1.3. Miễn dịch qua trung gian tế bào ............................................................. 94
2. Cơ chế lẩn tránh hệ miễn dịch của vi khuẩn .................................................. 95
3. Bệnh miễn dịch ............................................................................................. 96
3.1. Tác động của nội độc tố .......................................................................... 97
3.2. Bệnh do Mycobacteria ............................................................................ 97
Chương 8. Khả năng gây bệnh của vi khuẩn ......................................................... 98
1. Các loại vi khuẩn gây bệnh ............................................................................ 99
1.1. Những vi khuẩn gây bệnh cơ hội ............................................................. 99
1.2. Những vi khuẩn gây bệnh chính .............................................................. 99
1.3. Các vi khuẩn thuộc loại zoonose và không phải zoonose ....................... 100


2. Các yếu tố quyết định độc lực ..................................................................... 100
2.1. Biểu hiện và phân tích các yếu tố quyết định độc lực ............................ 101
2.2. Thiết lập lây nhiễm ................................................................................ 102
2.3. Chiếm đóng ........................................................................................... 103
2.4. Xâm nhiễm ............................................................................................ 103
2.5. Tồn tại và sinh sản ................................................................................. 104
2.6. Lẩn tránh khỏi các cơ chế bảo vệ của vật chủ ........................................ 104
2.7. Gây tổn thương hoặc gây rối loạn chức năng ........................................ 107
2.8. Độc tố.................................................................................................... 107
2.9. Các yếu tố ức chế sức đề kháng khác .................................................... 110
PHẦN III. MỘT SỐ VI SINH VẬT GÂY BÊNH PHỔ BIẾN ......................................... 111
Chương 9. Tụ cầu khuẩn..................................................................................... 112
1. Staphylococcus aureus ................................................................................ 113
1.1. Đặc điểm ............................................................................................... 113

1.2. Khả năng gây bệnh ................................................................................ 113
1.3. Dịch tễ học ............................................................................................ 115
1.4. Phương pháp chẩn đoán ....................................................................... 116
1.5. Phương pháp điều trị ............................................................................ 117
2. Tụ cầu khuẩn không sinh coagulase ............................................................ 117
2.1. Đặc điểm ............................................................................................... 118
2.2. Khả năng gây bệnh ................................................................................ 118
2.3. Phương pháp điều trị ............................................................................ 118
Chương 10. Liên cầu khuẩn ................................................................................ 119
1. Phân loại ..................................................................................................... 121
2. Streptococcus pyogenes .............................................................................. 121
2.1. Khả năng gây bệnh ................................................................................ 122
2.2. Đặc tính lâm sàng .................................................................................. 123
3. Streptococcus pneumoniae ......................................................................... 126
3.1. Cơ chế gây bệnh .................................................................................... 127
3.2. Phương pháp chẩn đoán ....................................................................... 127
3.3. Phương pháp điều trị ............................................................................ 129


Chương 11. Trực khuẩn lao và trực khuẩn phong .............................................. 129
1. Phức hợp vi khuẩn M. tuberculosis ............................................................. 131
1.1. Đặc điểm ............................................................................................... 131
1.2. Khả năng gây bệnh ................................................................................ 132
1.3. Phương pháp chẩn đoán ....................................................................... 136
1.4. Phương pháp điều trị ............................................................................ 138
1.5. Dịch tễ học ............................................................................................ 140
1.6. Vắc xin phòng bệnh ............................................................................... 140
2. Vi khuẩn phong Mycobacterium leprae ....................................................... 141
2.1. Đặc điểm ............................................................................................... 141
2.2. Khả năng gây bệnh ................................................................................ 142

2.3. Phương pháp chẩn đoán ....................................................................... 144
2.4. Phương pháp điều trị ............................................................................ 145
2.5. Dịch tễ học ............................................................................................ 145
Chương 12. Salmonella ...................................................................................... 146
1. Đặc điểm ..................................................................................................... 147
1.1. Cấu trúc kháng nguyên .......................................................................... 147
1.2. Phổ vật chủ ........................................................................................... 147
2. Khả năng gây bệnh ...................................................................................... 147
3. Các hội chứng lâm sàng ............................................................................... 149
3.1. Sốt thương hàn ..................................................................................... 149
3.2. Viêm dạ dày ruột ................................................................................... 149
3.3. Nhiễm trùng máu và các bệnh liên quan ............................................... 150
4. Phương pháp chẩn đoán ............................................................................. 150
4.1. Sốt thương hàn ..................................................................................... 150
4.2. Ngộ độc thực phẩm ............................................................................... 151
5. Phương pháp điều trị .................................................................................. 151
5.1. Sốt thương hàn ..................................................................................... 151
5.2. Viêm dạ dày ruột ................................................................................... 152
5.3. Nhiễm trùng máu .................................................................................. 152


Chương 13. Escherichia: tác nhân gây viêm đường tiết niệu, tiêu chảy, viêm đại
tràng xuất huyết, hội chứng tan máu-tăng urê máu ........................................... 153
1. Đặc điểm ..................................................................................................... 153
2. Khả năng gây bệnh ...................................................................................... 154
3. Các hội chứng lâm sàng ............................................................................... 155
3.1. Nhiễm trùng đường tiết niệu và nhiễm trùng máu ................................ 155
3.2. Bệnh tiêu chảy....................................................................................... 157
4. Điều trị và kiểm soát bệnh viêm ruột do E. coli ........................................... 159
Chương 14. Togavirus: Rubella ........................................................................... 160

1. Đặc điểm ..................................................................................................... 161
2. Đặc tính lâm sàng ........................................................................................ 162
2.1. Rubella tiên phát sau sinh ..................................................................... 162
2.2. Tái nhiễm rubella .................................................................................. 162
2.3. Rubella bẩm sinh ................................................................................... 163
3. Khả năng gây bệnh ...................................................................................... 163
3.1. Rubella sau sinh .................................................................................... 163
3.2. Rubella bẩm sinh ................................................................................... 164
4. Phương pháp chẩn đoán ............................................................................. 164
4.1. Rubella sau sinh .................................................................................... 164
4.2. Rubella bẩm sinh ................................................................................... 165
4.3. Sàng lọc kháng thể rubella .................................................................... 166
Chương 15. Hepadnavirus: Virus viêm gan B ...................................................... 167
1. Virus viêm gan B (HBV) ................................................................................ 168
1.1. Cấu trúc ................................................................................................. 168
1.2. Các biến thể di truyền ........................................................................... 169
1.3. Độ bền của virus .................................................................................... 169
1.4. Quá trình sao chép virus........................................................................ 169
2. Nhiễm virus cấp tính ................................................................................... 170
3. Nhiễm virus mãn tính .................................................................................. 171
4. Phương pháp chẩn đốn ............................................................................. 173
4.1. Nhiễm virus cấp tính ............................................................................. 173


4.2. Nhiễm virus mãn tính ............................................................................ 174
5. Phương pháp điều trị .................................................................................. 175
6. Dịch tễ học .................................................................................................. 177
7. Phương pháp phòng bệnh ........................................................................... 178
7.1. Chủng ngừa thụ động ............................................................................ 179
7.2. Chủng ngừa chủ động ........................................................................... 179

PHẦN I. ĐẠI CƯƠNG VỀ
VI SINH VẬT

1


Mở đầu. Đối tượng nghiên cứu và một số đặc
điểm chung của vi sinh vật
1. Đối tượng nghiên cứu của Vi sinh vật học
Vi sinh vật học (Microbiology) là khoa học nghiên cứu về các đặc điểm sinh
học của các vi sinh vật (theo tiếng Hylạp, micros là nhỏ bé, bios là sự sống và logos
là khoa học).
Vi sinh vật học lại bao gồm nhiều phân môn như: Vi sinh vật đất, vi sinh vật
thú y, vi sinh vật thực vật, vi sinh vật công nghiệp và vi sinh vật y học
Vi sinh vật y học (Medical microbiology) là môn học chuyên nghiên cứu về
các vi sinh vật có ảnh hưởng (cả có lợi lẫn có hại) tới sức khỏe con người. Vi sinh
vật y học lại bao gồm các tiểu phân môn như: Vi khuẩn học, virus học, miễn dịch
chống nhiễm trùng, di truyền vi sinh vật, vi sinh vật và mơi trường, kháng sinh và
hóa trị liệu, …
Vi sinh vật (Microorganism) là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ bé,
khơng quan sát được bằng mắt thường mà phải sử dụng kính hiển vi.
Vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, vi nấm, vi tảo, virus và động vật nguyên sinh.
Trước khi khám phá vi sinh vật người ta chia sinh vật làm hai giới: giới động vật và
giới thực vật. Sau khi khám phá vi sinh vật người ta nhận thấy vi sinh vật kết hợp
những đặc tính của thực vật và động vật với tất cả những tổ hợp có thể có, cho
nên việc phân loại sinh vật thành hai giới làm phát sinh một số điều khơng hợp lý.
Ví dụ như nấm men được phân loại là thực vật vì phần lớn khơng di động mặc dù
chúng ít có những tính chất của thực vật và cho thấy những liên hệ sinh tiến hóa

đậm nét với nguyên sinh động vật.

2. Một số đặc điểm chung của vi sinh vật
 Kích thước nhỏ bé. Kích thước vi sinh vật thường được đo bằng micromet (1µm
= 10-3 mm ). Các cầu khuẩn có đường kính trung bình là 1 µm cịn các trực
khuẩn có kích thước khoảng 1 µm x 5 µm. Các virus bé hơn nhiều và được đo
bằng nanomet (1 nm = 10-6 mm). Do kích thước nhỏ bé nên diện tích bề mặt
của vi sinh vật rất lớn. Ví dụ, nếu một lượng cầu khuẩn có thể tích 1 cm3 thì
diện tích bề mặt của chúng lên tới 6 m2.
 Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh. Vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có
thể phân giải một lượng đường lactose nặng hơn 103 lần khối lượng của chính

2


nó. Tính chất này được ứng dụng trong vi sinh vật công nghiệp để xử lý chất
thải.
 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh. Vi sinh vật thường mất khoảng 20-30 phút
để hoàn tất một chu kỳ phân chia. Nếu được ni cấy ở điều kiện nhiệt độ và
mơi trường thích hợp, từ một tế bào vi khuẩn ban đầu, sau 24h có thể thu
được 108 đến 109 tế bào. Đặc điểm này được ứng dụng để sản xuất sinh khối và
các chất do vi khuẩn sinh ra như chất kháng sinh, vắc xin.
 Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị. Các vi sinh vật có thể tồn tại
và phát triển tốt ở các dải nhiệt độ, áp suất và môi trường rất lớn. Do bộ gene
của vi sinh vật rất nhỏ đồng thời không được bảo vệ tốt nên chúng dễ dàng bị
biến đổi do các tác nhân mơi trường. Đây là một tính chất rất nguy hiểm vì rất
nhiều vi sinh vật, đặc biệt là các virus dễ bị biến đổi trở thành các tác nhân gây
bệnh. Các bệnh nguy hiểm như AIDS, SARS, Ebola, cúm xuất hiện gần đây có
thể do các virus từ động vật biến đổi trở thành tác nhân gây bệnh trên người.
Tuy nhiên tính chất này lại được ứng dụng trong sinh học phân tử để tạo ra các

chủng đột biến cần thiết, có lợi cho con người.
 Phân bố rộng, chủng loại nhiều. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi trên trái đất, ngay
ở điều kiện khắc nghiệt nhất như ở nhiệt độ cao trong miệng núi lửa, nhiệt độ
thấp ở Nam Cực, và áp suất lớn dưới đáy đại dương vẫn thấy sự có mặt của vi
sinh vật. Vi sinh vật có khoảng trên 100 nghìn lồi bao gồm 30 nghìn lồi động
vật ngun sinh, 69 nghìn lồi nấm, 1.2 nghìn lồi vi tảo, 2.5 nghìn lồi vi khuẩn
lam, 1.5 nghìn lồi vi khuẩn, 1.2 nghìn lồi virus.

3


Chương 1. Vi sinh vật và y học
Những nội dung quan trọng
 Vi sinh vật nhỏ tới mức chúng ta không thể trực tiếp quan sát được bằng
mắt thường và cần có những phương pháp đặc biệt để nghiên cứu chúng.
Trong cuộc sống hàng ngày và trong thực hành lâm sàng, chúng ta buộc
phải sử dụng khả năng tưởng tượng của mình để hiểu những hành vi của
chúng ta ảnh hưởng tới hoặc bị ảnh hưởng bởi các vi sinh vật.
 Nhiễm trùng và vi sinh vật được coi là hai hiện tượng tách biệt cho đến cuối
thế kỷ 19 khi Pasteur tìm ra mối liện hệ giữa các vi sinh vật và bệnh nhiễm
trùng trong các nghiên cứu của mình.
 Một số bệnh nhiễm trùng có thể được ngăn chặn bằng cách gây gián đoạn
giai đoạn truyền bệnh hoặc bằng các hình thức gây miễn dịch.
 Vai trị của các vi sinh vật đặc biệt trong các điều kiện lây nhiễm đặc biệt có
thể được xác định bằng cách nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường tổng hợp
và sau đó lây nhiễm vi khuẩn lên động vật mơ hình.
 Sinh học phân tử đã mở ra cách thức mới trong việc định loại vi sinh vật và
tìm tác nhân gây nhiễm trùng.
 Khả năng lây truyền có liên quan tới nguồn lây, các nguồn trung gian và
phương thức lây truyền của tác nhân lây nhiễm.

 Có khoảng 1014 tế bào vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh sống trên cơ
thể người khỏe mạnh. Hầu hết số đó khơng có hại và thậm chí cịn có lợi.
Những loại gây bệnh cho người khỏe mạnh được gọi là các tác nhân gây
bệnh. Hệ vi sinh vật thông thường tạo thành nguồn và các nguồn trung gian
của các nhiễm trùng nội sinh. Các loại nhiễm trùng có nguồn lây xuất phát
từ ngoài cơ thể được gọi là các nhiễm trùng ngoại sinh.
 Hiện nay nhiều bệnh nhiễm trùng có thể được điều trị bằng các loại thuốc
kháng sinh chứa tính độc chọn lọc. Tuy nhiên, nhiễm trùng vẫn là nguyên
nhân phổ biến nhất gây ra bệnh tật và chết sớm trên toàn thế giới.

4


Hãy đọc đoạn văn này, sau đó nhắm mắt lại và nghĩ tới điều sau: bên trong
đường ruột, trong miệng, trên da của bạn đang có hơn 100.000.000.000.000 tế
bào vi sinh vật, nhiều hơn 100 lần tổng số tế bào cấu tạo nên cơ thể mỗi người
chúng ta. Chúng ta thường khơng có ý thức về những kẻ đồng hành này và chúng
ta có thể phát tán chúng từ người này sang người khác mỗi khi chúng ta bắt tay,
nói chuyện hoặc chạm vào bề mặt nào đó. Chỉ cần nhiễm một tế bào vi sinh vật
khác dạng thông thường theo một cách thức khác biệt cũng có thể giết chết bạn.
Do mắt thường không thể quan sát được các vi sinh vật nên việc đánh giá
về chúng cũng như các bệnh nhiễm trùng do chúng gây ra buộc chúng ta phải sử
dụng trí tưởng tượng và hình dung. Tuy nhiên điều này lại không giúp chúng ta
biết được các tác nhân gây nhiễm trùng bệnh viện nguy hiểm cũng như đặc tính
kháng thuốc của vi khuẩn.
Các tiến bộ đạt được trong vi sinh vật học trong thời gian gần đây đã làm
thay đổi cách thức chẩn đoán, ngăn chặn và phương pháp chữa trị các bệnh
nhiễm trùng và đã có những đóng góp quan trọng tới việc tăng cường sức khỏe,
giúp tăng tuổi thọ của con người lên gấp đơi. Ở các quốc gia nghèo, ước tính hàng
năm có khoảng 10 triệu trẻ nhỏ bị tử vong từ các bệnh nhiễm trùng như tiêu

chảy, sởi, sốt rét, uốn ván, bạch hầu và ho gà. Ngoài ra, một số bệnh nguy hiểm
khác như lao, dịch tả, thương hàn và bệnh phong cũng gây ra những tác hại to
lớn.
Thậm chí ở những quốc gia khỏe mạnh thì các bệnh nhiễm trùng cũng rất
phổ biến: có ít nhất khoảng 1/4 số ca bệnh ở nước Anh là các bệnh nhiễm trùng
và cứ 10 người vào bệnh viện thì có 1 người bị nhiễm trùng bệnh viện. Hiện nay,
vấn đề giao thương toàn cầu, những thay đổi trong các hệ thống sản xuất, đặc
biệt là những hệ thống tác động đến thực phẩm có thể có ảnh hưởng lớn tới việc
phát tán bệnh truyền nhiễm. Sự xuất hiện của virus HIV, bệnh Creutzfeldt-Jakob
biến thể mới, hội chứng hô hấp cấp (SARS), cúm gia cầm và gần đây nhất là cúm
heo khiến chúng ta luôn luôn phải cảnh giác cao độ.

1. Sơ lược lịch sử ngành vi sinh vật học và bệnh nhiễm trùng
1.1. Vi sinh vật và nhiễm trùng
Nhiễm trùng và vi sinh vật học có lịch sử phát triển theo hai con đường
khác nhau qua hàng thế kỷ (Hình 1.1). Sơ đồ này được xây dựng trên cơ sở các
mốc quan trọng nhất mặc dù cịn nhiều đóng góp quan trọng khác không được
liệt kê ở đây.

5


Các ý niệm về nhiễm trùng và dịch bệnh được ghi nhận lần đầu tiên bởi
Hippocrates, nhưng phải sau gần 2000 năm thì Girolamo Fracastoro (1483 - 1553)
mới đề xuất tên gọi “De contagione” hay còn gọi là “các hạt truyền nhiễm” để chỉ
các tác nhân gây bệnh. Khá tách biệt, các nhà vi sinh vật học sơ khai bắt đầu có
những quan sát và ghi chép về các sinh vật nhỏ bé tới mức khơng thể nhìn bằng
mắt thường. Người có đóng góp quan trọng nhất trong số đó là nhà sáng chế
người Hà Lan Antonie van Leeuwenhoek (1632 - 1723). Với chiếc kính hiển vi tự
sáng chế tại nhà, ơng đã tìm thấy rất nhiều loại vi sinh vật trong nước, bùn, nước

bọt và thành phần trong ruột của những người khỏe mạnh và gọi chúng là các
sinh vật sống (animalcules) bởi vì chúng bơi lội rất mãnh liệt. Những gì ơng quan
sát được là các vi khuẩn và cả những vi sinh vật lớn hơn dựa trên kích thước mà
ơng đo được (nhỏ bằng 1/6 đường kính tế bào hồng cầu).

Hình 1.1. Sơ lược lịch sử phát triển của vi sinh vật học và nhiễm trùng
6


Louis Pasteur (1822 - 1895) và Robert Koch (1843 - 1910) đóng vai trị trung
tâm trong việc xác định mối liên quan giữa các vi sinh vật và bệnh truyền nhiễm.
Louis Pasteur, nhà hóa học lỗi lạc người Pháp, đã phá vỡ 2 quan niệm cổ hủ được
thừa nhận lúc bấy giờ: quá trình lên men tạo ra cồn là một q trình hóa học
thuần túy (bằng cách chứng minh sự tồn tại của các vi sinh vật là cần thiết cho quá
trình này) và quan niệm sự sống được hình thành theo thuyết tự sinh (bằng thí
nghiệm chỉ ra rằng các dung dịch dinh dưỡng vẫn ở điều kiện vô trùng nếu loại bỏ
được các vi sinh vật ra khỏi dung dịch). Việc bác bỏ được thuyết tự sinh đã xác
định một cách chắc chắn rằng toàn bộ sự sống phát triển từ tổ tiên chung. Ngoài
ra, Pasteur cũng cịn nhiều đóng góp quan trọng khác bao gồm việc xác định một
số yếu tố gây bệnh cũng như nhận thấy các vi sinh vật bị giảm khả năng gây bệnh
khi cấy truyền liên tục. Ông đã sử dụng nguyên lý làm suy yếu vi sinh vật để phát
triển thành cơng loại vắc xin phịng bệnh than sử dụng cho động vật. Dựa trên
những phát hiện của Pasteur mà nhà giải phẫu học người Anh Joseph Lister (1827
- 1912) đã tìm ra loại thuốc sát trùng để loại bỏ các vi sinh vật lây nhiễm trong q
trình phẫu thuật.
Đóng góp to lớn khác là của cha đẻ ngành vi sinh y học là Robert Koch. Công
việc ban đầu của ông là một bác sỹ tại đơng Prussia, ơng đã tìm ra các kỹ thuật
giúp phân lập và nuôi cấy thuần các vi khuẩn đặc biệt. Ơng cũng có nhiều đóng
góp như tìm ra nguyên nhân gây bệnh than, bệnh lao và dịch tả. Robert Koch cũng
xây dựng những đề xuất chính xác hơn mà sau này cố vấn của ơng là Jacob Henle

(1809 - 1885) đã phát triển thêm để mơ tả những đặc điểm của lồi vi sinh vật gây
bệnh. Những nguyên lý này, thường được gọi là định đề Koch, được sử dụng để
chứng minh các tuyên bố rằng một loài sinh vật nhất định là nguyên nhân gây ra
một bệnh nào đó. Nguyên lý bao gồm:
- Sinh vật gây bệnh được tìm thấy trong mọi trường hợp mắc bệnh.
- Nó có thể được phân lập, nhân lên trong mơi trường thuần ở điều kiện
phịng thí nghiệm.
- Việc lây nhiễm một dòng thuần vào vật chủ theo con đường phù hợp sẽ gây
ra bệnh.
- Sinh vật gây bệnh có thể được tái phân lập từ vật chủ mới.
Các vi sinh vật đáp ứng các nguyên lý của Koch và một số nguyên lý cải biến
sau này đều thể hiện khả năng gây bệnh và chúng được gọi là các tác nhân gây
bệnh (pathogen) để phân biệt chúng với đại đa số các vi sinh vật không gây bệnh
(non-pathogenic micro-organism). Cần phải nhấn mạnh rằng, việc thỏa mãn các
tiêu chí của định đề và q trình chẩn đốn để xác định một bệnh cụ thể là do
một tác nhân gây bệnh đã biết gây ra là hai quá trình hoàn toàn khác nhau. Quá
7


trình thứ nhất bao gồm nhiều thí nghiệm được tiến hành để có được các bằng
chứng khoa học chắc chắn, ngược lại quá trình thứ 2 chỉ thu được bằng chứng
gián tiếp.
Trong thế kỷ theo sau những phát hiện của Pasteur và Koch, danh sách các
tác nhân gây bệnh ở người được mở rộng bao gồm hàng trăm loài vi sinh vật.
Trong giai đoạn đầu, các tác nhân gây bệnh là nấm và động vật nguyên sinh đã
được ghi nhận và cả các tác nhân kích thước lớn như giun ký sinh và côn trùng.
Cùng với sự đột phá về cơng nghệ như phương pháp ni cấy mơ và kính hiển vi
điện tử đã cho phép phát hiện các virus gây bệnh.
Rất nhiều tiến bộ khoa học công nghệ khác trong thế kỷ 20 đã cung cấp
nhiều hiểu biết chính xác về đặc điểm tự nhiên và vai trò của vi sinh vật. Quá trình

phát triển của lĩnh vực sinh học phân tử sau khi tìm ra cấu trúc phân tử DNA năm
1953 đã tạo ra một bước nhảy vọt trong các kỹ thuật phân tích di truyền. Trong 3
thập kỷ đầu, điều này không làm thay đổi đáng kể những hiểu biết về vi sinh vật
và nhiễm trùng. Tuy nhiên, gần 1 thế kỷ sau những phát hiện của Pasteur và Koch
thì có 3 bước đột phá có liên quan tới nhau đã lại một lần nữa làm thay đổi quan
điểm:
 Việc phát hiện ra phân tử ribonucleic acid của ribosome (rRNA) (do nhà sinh
học phân tử người Mỹ Carl Woese tìm thấy) có cấu trúc lõi phân tử giống
nhau ở toàn bộ các tế bào lại mang các đặc điểm đặc trưng thể hiện mối
quan hệ tiến hóa của chúng. Do vậy tồn bộ các dạng sống có cấu trúc tế
bào có thể được phân loại dựa trên trình tự DNA mã hóa ra rRNA của
chúng. Việc xác định các trình tự này đã cho phép phân loại được toàn bộ
hệ vi sinh vật, ngoài ra cũng dẫn tới việc phát hiện ra nhóm vi khuẩn cổ
(Archaea).
 Các tiến bộ kỹ thuật có thể được thực hiện bằng di truyền phân tử. Xác
định được cơ sở phân tử của quá trình gây bệnh đã cho phép nhận diện
được vai trò đặc hiệu của từng gene và sản phẩm của chúng ở cả tác nhân
gây bệnh và cơ thể chủ. Điều này đã tạo ra một cách tiếp cận mới trong việc
điều trị và phòng ngừa bệnh. Việc phát hiện ra các yếu tố di truyền vận
động giúp chuyển gene từ sinh vật này sang sinh vật khác đã giúp chúng ta
hiểu được ý nghĩa sinh học của những thứ tạo nên một cá thể. Các gene
vận động của vi khuẩn mã hóa cho đặc tính kháng thuốc kháng sinh khiến
cho q trình điều trị gặp nhiều khó khăn.
 Các kỹ thuật siêu nhạy dùng để phát hiện các trình tự DNA, RNA đặc hiệu và
kỹ thuật PCR (Polymerase chain reaction) cũng đã được phát triển. Khả
năng phân tích của kỹ thuật khuếch đại nucleic acid khiến cho việc chẩn
8


đoán các bệnh do vi khuẩn gây ra nhanh hơn và chính xác hơn so với kỹ

thuật ni cấy thơng thường.
Khả năng của chúng ta nhằm khai thác các bước đột phá trên đã được tăng
cường bằng việc phát triển kỹ thuật giải trình tự DNA bởi Fred Sanger (người sau
đó đã được trao 2 giải Nobel về cơng nghệ này). Gần đây, các thành tựu trong
cơng nghệ phân tích DNA đã cho phép giải trình tự DNA ngay trong các phịng thí
nghiệm chẩn đốn lâm sàng. Tiến bộ này cũng cho phép chúng ta hiểu biết hơn về
dịch tễ học của bệnh nhiễm trùng cũng như quá trình tiến hóa của các vi sinh vật
gây bệnh.

1.2. Phương pháp vệ sinh, phòng và điều trị các bệnh nhiễm trùng
Các nghiên cứu của Snow, Semmelweis, Lister và những người khác đã cho
thấy lợi ích của phương pháp vệ sinh trong việc phòng các bệnh nhiễm trùng. Việc
thực hành điều dưỡng xuất phát từ các chuẩn mực thực hành vô trùng (nhằm
tránh sự tiếp xúc giữa các mô cơ thể vô trùng với các vật liệu bị nhiễm vi sinh vật
sống). Trước khi phát hiện ra chất kháng sinh thì phương pháp vệ sinh là một vấn
đề liên quan tới sự sống và cái chết; các viện vệ sinh dịch tễ sau đó đã được thành
lập trên tồn thế giới. Khi việc điều trị các bệnh nhiễm trùng sau đó trở nên
thường xuyên và đáng tin cậy, các tiêu chuẩn thực hành vệ sinh đã bị xem nhẹ
dẫn tới các vấn đề phức tạp hiện nay, điển hình là bệnh nhiễm trùng bệnh viện.
Vào những năm cuối thế kỷ 19, việc khám phá ra các tế bào thực bào và
miễn dịch thể dịch (các kháng thể) như là hàng rào bảo vệ tự nhiên đã dấn tới việc
đánh giá lại các đáp ứng với bệnh nhiễm trùng. Kết quả là đã tìm ra phương pháp
sử dụng các kháng thể được tạo ra từ loài này để bảo vệ loài khác (liệu pháp
huyết thanh). Sự kiện này đã dẫn tới một số thành cơng ngoạn mục, điển hình là
đã cứu được mạng sống của rất nhiều người bằng cách sử dụng kháng độc tố
bạch hầu và uốn ván. Thật không may là các protein ngoại lai này lại có thể gây ra
các phản ứng quá mẫn và một số bệnh đáp ứng lại liệu pháp huyết thanh.
Năm 1909, Ehrlich và các cộng sự của mình đã tìm ra thuốc Salvarsan để
điều trị bệnh giang mai nhưng nó đã khơng thành cơng như những gì ơng mong
đợi là loại thuốc này có thể tấn cơng mầm bệnh mà hồn tồn vơ hại đối với cơ

thể chủ. Năm 1928, Alexander Fleming đã tình cờ phát hiện ra đặc tính kháng
khuẩn của một loại nấm mốc có tên Penicillium notatum nhưng ơng đã khơng
tách chiết và tinh sạch được hoạt chất cũng như không khai thác được tiềm năng
điều trị của nghiên cứu này. Sau này một nhóm nhà khoa học tại Oxford dẫn đầu
bởi nhà bệnh học thực nghiệm người Úc có tên Howard Florey (1898 - 1968) đã
tiếp tục hướng nghiên cứu của Fleming và mở ra kỷ nguyên của chất kháng sinh.
9


Trong khi đó tại Mỹ, nhà vi sinh vật đất người Ukraina Selman Waksman sử
dụng phương pháp tìm kiếm hệ thống các chất kháng sinh tạo ra bởi vi sinh vật
đất và thành cơng lớn nhất của nhóm ơng là tìm ra streptomycin (phát hiện bởi
Albert Schatz, một trong những nghiên cứu sinh của Waksman). Việc tìm kiếm các
chất kháng sinh được tăng cường sau thế chiến thứ 2 và lần lượt tìm thấy
chloramphenicol, tetracycline và nhiều loại kháng sinh tự nhiên, kháng sinh tổng
hợp và bán tổng hợp khác. Quá trình phát triển các chất kháng virus, kháng nấm
và kháng ký sinh trùng chậm hơn.

2. Các nguồn lây nhiễm và quá trình phát tán bệnh nhiễm
trùng
Để nắm bắt được đầy đủ các cách thức mà thế giới vi sinh vật tương tác với
đời sống con người thì cần phải hiểu phương thức sống của các loài vi sinh vật
khác nhau và mức độ phụ thuộc vào loài người của chúng. Do đó, có một số tác
nhân gây bệnh phải gắn kết với cơ thể người mới có thể tồn tại và nhân lên, trong
khi một số khác lại ít phụ thuộc hơn vì chúng có thể tồn tại và nhân lên trong các
lồi sinh vật khác hoặc ngồi mơi trường. Các vi sinh vật phụ thuộc con người
được gọi là các sinh vật ký sinh bắt buộc (obligate parasite). Một số ít cần phải
gây ra bệnh để chúng nhân lên trong cơ thể được gọi là nhóm gây bệnh bắt buộc
(obligate pathogen). Trong hầu hết các trường hợp, bệnh hình thành một cách
tình cờ, hoặc thậm chí là bất lợi cho sự tồn tại lâu dài của vi sinh vật trong cơ thể.

Virus gây bệnh ở người là các sinh vật ký sinh bắt buộc mặc dù chúng thường gây
ra các bệnh không rõ ràng, cận lâm sàng hoặc khơng có triệu chứng. Nhiều lồi
virus lại phụ thuộc vào việc lây nhiễm một loài vật chủ nhất định. Bệnh đậu mùa
đã được thanh tốn, khơng chỉ bởi chúng ta đã có loại vắc xin phịng bệnh hiệu
quả mà cịn bởi người là vật chủ duy nhất của tác nhân gây bệnh này. Một số vi
khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh và giun sán cũng là những sinh vật ký sinh đặc
hiệu loài. Trong số vi khuẩn, tác nhân gây bệnh lao bắt buộc phải gây bệnh để tiếp
tục lây truyền một cách tự nhiên.
Tất cả các tác nhân lây nhiễm phát hiện gần đây đều cần có một nguồn
trung gian (immediate source) để lây sang các cá thể mới thông qua một hay một
số phương thức truyền bệnh. Bên cạnh việc này, sinh vật gây bệnh vẫn tiếp tục
sống và nhân lên trong môi trường sống tự nhiên của chúng. Điều này có thể
giống hoặc khơng giống ở nguồn trung gian, nhưng khi xem xét ở khía cạnh kiểm
sốt lây nhiễm thì mơi trường sống tự nhiên của sinh vật gây bệnh tạo thành
nguồn lây nhiễm tự nhiên (reservoir of infection) (Hình 1.2). Nếu loại bỏ được
sinh vật gây bệnh từ nguồn tự nhiên sẽ giúp loại bỏ được nguồn bệnh, ngược lại
10


nếu chỉ loại bỏ được nguồn trung gian thì chỉ giúp kiểm sốt được phần nào bệnh
lây nhiễm.

Hình 1.2. Nguồn tự nhiên, nguồn trung gian và phương thức truyền bệnh
Phương thức lây truyền có thể liên quan tới: các cá thể bị nhiễm khác trong
trường hợp các bệnh nhiễm trùng thường gặp; thực phẩm trong trường hợp ngộ
độc thực phẩm; nước trong trường hợp nước ơ nhiễm; sinh khí ở cá thể bị nhiễm
trùng; các dụng cụ y tế hoặc giường chiếu bị nhiễm khuẩn. Có rất nhiều nguồn lây
nhiễm cũng như phương thức lây truyền và ngày càng nhiều phương thức mới
được ghi nhận. Sự tham gia của tất cả các nhân viên y tế trong việc nhận diện và
kiểm sốt những nguồn lây nhiễm này có ý nghĩa sống còn đối với thực hành y tế.

Điều may mắn là hầu hết các bệnh lây nhiễm được lây truyền qua các phương
thức đã được nắm bắt rõ (Bảng 1.1).
Theo quan niệm của nhiều người thì các bệnh nhiễm trùng thường dễ lây
lan, tuy nhiên phần lớn các bệnh nhiễm trùng xuất phát từ bên trong cơ thể do
những vi khuẩn hoặc nấm tồn tại sẵn trên người bệnh nhân gây ra. Những loại
sinh vật này tạo thành hệ vi sinh vật thông thường trên cơ thể chủ. Chúng thường
gây ra nhiễm trùng khi chúng đi vào nhầm chỗ khi cơ thể có các chấn thương (bao
gồm cả việc phẫu thuật) hoặc bất kỳ tình trạng suy giảm khả năng ngăn chặn sự
phát tán của vi khuẩn tới các vị trí mà chúng có thể gây ra các tổn thương. Việc
làm mất cân bằng hệ vi sinh vật thông thường do điều trị kháng sinh cũng có thể
khiến cho các vi khuẩn gây bệnh cơ hội tồn tại sẵn trên cơ thể hoặc từ ngồi mơi
trường gây ra các bệnh nhiễm trùng.
11


Bảng 1.1. Một số ví dụ về nguồn lây nhiễm tự nhiên, nguồn trung gian và phương
thức lây truyền
Bệnh nhiễm Tác nhân gây bệnh
trùng

Nguồn tự
nhiên

Nguồn trung
gian

Phương thức
lây truyền

Viêm họng

Streptococcus
pyogenes (vi khuẩn)

Đường hô hấp
trên ở người

Đường hô hấp
trên ở người

Ngoại sinh: qua
các bọt nước

Nấm miệng

Candida albicans
(nấm)

Hầu hết bề
mặt niêm mạc
ở người

Hệ vi sinh vật
thông thường
trong niêm
mạc miệng

Nội sinh: bùng
phát ở bệnh
nhân điều trị

kháng sinh hoặc
người bị suy
giảm miễn dịch

Uốn ván

Clostridium tetani
(vi khuẩn)

Đất hoặc
đường ruột
động vật

Mọi môi
trường bị ô
nhiễm bởi đất
hoặc phân
động vật

Ngoại sinh: xâm
nhập qua vết
thương

Giang mai

Treponema pallidum Người bị
(vi khuẩn)
nhiễm khuẩn

Các bệnh nhân

bị viêm loét cơ
quan sinh dục
hoặc bị giang
mai thứ cấp

Ngoại sinh: quan
hệ tình dục

Sốt vàng da

Virus sốt vàng da
(virus)

Khỉ

Thường từ
những người
bị nhiễm, đôi
khi từ khỉ

Ngoại sinh:
thông qua muỗi

AIDS

Virus gây suy giảm
miễn dịch người
(virus)

Người bị

nhiễm virus

Thường từ
máu người bị
nhiễm virus

Ngoại sinh:
thường qua
đường máu và
quan hệ tình
dục

Trong trường hợp nhiễm trùng nội sinh, nguồn tự nhiên và nguồn trung
gian nhiễm trùng là một nên không cần thông qua thể truyền. Tuy nhiên, khi
nhiễm trùng do các nguồn lây nhiễm từ ngoài vào, được gọi là nhiễm trùng ngoại
sinh, và nguồn lây bệnh phản ánh môi trường sống tự nhiên của sinh vật đó. Ở
12


nhiều quốc gia, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, giun sán và virus thường được
truyền qua côn trùng hoặc các động vật chân đốt khác.
Nghiên cứu về sinh thái học và quá trình truyền bệnh, bao gồm các bệnh
nhiễm trùng, là lĩnh vực dịch tễ học sức khỏe cộng đồng quan trọng. Các công cụ
quan trọng bao gồm việc giám sát tỷ lệ bệnh (tổng số ca trong một quần thể xác
định và một khoảng thời gian nhất định) và tốc độ phát triển bệnh (số lượng các
ca nhiễm mới xuất hiện trong một khoảng thời gian nào đó). Các hiểu biết về cách
thức phát tán và gây bệnh của vi sinh vật trong quần thể người là rất quan trọng
và có thể được sử dụng để áp dụng những chương trình kiểm sốt hiệu quả trong
các bệnh viện và ngoài xã hội. Việc giám sát các tỷ lệ mắc bệnh và tốc độ lây
truyền bệnh trong một địa phương, quốc gia hay tồn cầu có thể giúp xây dựng

các chính sách giúp làm giảm tác động của những bệnh nhiễm trùng nguy hiểm
hoặc bởi những vi sinh vật kháng thuốc gây bệnh sốt rét, lao phổi hay các bệnh do
tụ cầu khuẩn gây ra.

13


Chương 2. Đặc điểm hình thái và cấu tạo tế bào vi
sinh vật
Những nội dung quan trọng
 Các tác nhân lây nhiễm bao gồm các sinh vật có cấu trúc tế bào thuộc hai
trong số ba lãnh giới của sự sống là giới vi khuẩn (Bacteria) và giới nhân
thật (Eukarya). Trong giới nhân thật thì chúng thuộc hai nhóm là nấm
(fungi) và động vật nguyên sinh (protozoa). Các sinh vật chưa có cấu trúc tế
bào gồm virus, viroid và virion cũng gây ra các bệnh nhiễm trùng nhưng
chúng là những loại ký sinh bắt buộc trong tế bào và trong mô cơ thể chủ.
 Vi khuẩn và các vi sinh vật nhân thật có thể được quan sát bằng kính hiển vi
quang học, ngược lại muốn quan sát được virus phải sử dụng tới kính hiển
vi điện tử. Các giai đoạn trưởng thành của các tác nhân gây bệnh hoặc tác
nhân phá hoại đa bào như giun, côn trùng thường có thể quan sát được
bằng mắt thường.
 Hầu hết vi khuẩn gây bệnh thuộc một trong hai nhóm là Gram âm hoặc
Gram dương. Đặc tính này phản ánh sự khác biệt về độ dày của lớp thành
tế bào peptidoglycan có ở hai nhóm.
 Nhóm mycobacteria, bao gồm tác nhân gây bệnh lao và bệnh phong có đặc
tính nhuộm màu khác biệt nên cịn gọi là nhóm bắt màu acid fast.
 Bên cạnh thành tế bào, các cấu trúc quan trọng của vi khuẩn với các đặc
tính sinh học và y học quan trọng bao gồm nucleoid, các hạt thể vùi và bào
tử bên trong tế bào, lông roi, lông nhung và lớp vỏ capsule ở bề mặt tế bào.
 Nội bào tử vi khuẩn là các tế bào vi khuẩn có tính kháng cao hình thành từ

một q trình biệt hóa xảy ra ở một số vi khuẩn Gram dương.
 Virus là các sinh vật ký sinh nội bào bắt buộc, sử dụng các bộ máy sinh tổng
hợp của vật chủ để nhân lên. Chúng chứa một lõi acid nucleic bao gồm DNA
hoặc RNA ở dạng sợi đơn hoặc sợi kép.
 Lõi acid nucleic của virus được bao bọc bởi lớp vỏ protein gọi là capsid
(được tạo nên từ rất nhiều capsomere); một số loại virus còn chứa một lớp
vỏ, có nguồn gốc từ màng tế bào vật chủ, bao bọc xung quanh capsid.

14


Khơng cịn nghi ngờ gì nữa, có thể nói VSV là những dạng sống thành công
nhất trên hành tinh của chúng ta, chúng xuất hiện sớm nhất và tồn tại tới nay với
số lượng lớn nhất. Sự phân bố của VSV quy định giới hạn của sinh quyển, chúng
được tìm thấy cả ở những nơi mà trước đây được cho là sự sống không thể tồn
tại. Trong phần này chúng ta chỉ quan tâm tới một phần nhỏ các VSV có mối quan
hệ với con người, bao gồm các thực thể có cấu trúc tế bào như vi khuẩn
(Bacteria), vi khuẩn cổ (Archaea), nấm (Fungi) và động vật nguyên sinh (Protozoa)
và các thực thể có cấu trúc dưới tế bào bao gồm virus, viroid và các prion. Mặc dù
vẫn còn nhiều ý kiến trái chiều xung quanh việc coi virus, viroid và các prion là các
thực thể sống. Tuy nhiên, các đặc tính di truyền tự nhiên, các đáp ứng miễn dịch
mà chúng gây ra và chúng ta không thể quan sát chúng bằng mắt thường mà
những thực thể này đã được đặt vào trong phạm vi nghiên cứu của vi sinh y học.
Trong khoảng 25 năm cuối của thế kỷ 20, chúng ta đã có thể phát hiện, mơ
tả và phân biệt các vi sinh vật bằng các phương pháp sinh hóa và di truyền. Điều
này đã tác động tới ngành vi sinh vật học ở hai khía cạnh. Thứ nhất, nó giúp cho
các nhà khoa học có thể đánh giá mối quan hệ tiến hóa giữa các vi sinh vật, công
việc mà trước đây chỉ thực hiện được đối với các sinh vật có kích thước lớn thơng
qua việc nghiên cứu các mẫu sinh vật hóa thạch (vi sinh vật khơng tạo thành các
mẫu hóa thạch).

Hình 2.1. Sơ đồ mối quan hệ tiến hóa của các lồi sinh vật sống
Thứ hai, hiện nay chúng ta đang sở hữu một cơ sở dữ liệu đồ sộ các trình tự
nucleotide và các dữ liệu phân tử khác dùng để mô tả các vi sinh vật. Chúng bao
gồm các trình tự toàn bộ hệ gene của hầu hết các tác nhân gây bệnh là vi khuẩn
15


và virus quan trọng cũng như các tác nhân do nấm và động vật ngun sinh. Cơng
việc để có dữ liệu thơ về trình tự của tồn bộ hệ gene một vi sinh vật nào đó
thường chỉ cần thực hiện trong vòng một ngày. Do vậy, nhiều người thừa nhận
rằng các đặc điểm hình thái và các đặc tính sinh trưởng chỉ là những đặc điểm thứ
yếu trong việc phân loại và định danh các vi sinh vật. Hiện nay, trong các phịng
thí nghiệm lâm sàng, các phương pháp phát hiện phân tử đã lấn át vai trò của các
loại kính hiển vi cũng như các phương pháp ni cấy thông dụng.
Hiện nay chúng ta đang ở giai đoạn chuyển tiếp, giai đoạn thu thập các
thông tin. Các phương pháp phân tử dùng cho phát hiện và xác định đặc tính
đang chiếm ưu thế, quyết định cái nhìn của chúng ta về thế giới vi sinh vật. Tuy
nhiên ở thời điểm hiện tại, có thể nhấn mạnh rằng phân loại về mặt hình thái vẫn
là phương pháp được nhiều bác sĩ chấp nhận sử dụng và nó sẽ vẫn tồn tại như là
một phương pháp cơ bản trong nghiên cứu vi sinh y học. Tóm lại, trong lĩnh vực vi
sinh vật y học cần phải có những hiểu biết về các đặc điểm cấu trúc và sinh lý cơ
bản của các vi sinh vật để củng cố những tiếp cận về các bệnh nhiễm trùng.

1. Tế bào nhân sơ (Prokaryotes) và nhân thực (Eukaryotes)
Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước hiển vi và thường là đơn bào.
Đường kính của vật thể nhỏ nhất mà mắt thường có thể quan sát được là khoảng
100 µm. Tất cả các vi khuẩn có liên quan trong y học đều nhỏ hơn kích thước trên,
vì vậy cần phải sử dụng kính hiển vi để quan sát các tế bào đơn lẻ này. Khi sinh
trưởng và sinh sản trên môi trường rắn, vi khuẩn (và nấm) tạo thành các cấu trúc

lớn hơn và có thể quan sát được bằng mắt thường, chứa khoảng 108 tế bào, được
gọi là các khuẩn lạc (colonies).
Những nghiên cứu của Woese lần đầu tiên đã đưa ra một cái nhìn kết hợp
về các con đường tiến hóa ẩn chứa trong sự đa dạng của toàn bộ các sinh vật
sống trên trái đất. Đặc biệt, đã có một giải thích thỏa đáng về sự tồn tại và đa
dạng của các tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực, và toàn bộ các dạng sống được
chia thành 3 nhóm lớn là: Vi khuẩn, Vi khuẩn cổ và Sinh vật nhân thực (Eukarya).
Mặc dù hai nhóm đầu là các sinh vật nhân sơ (sinh vật chưa có màng nhân),
nhưng vi khuẩn cổ lại có chung nhiều đặc điểm với các sinh vật nhân thực. Việc
phân chia này có ý nghĩa quan trọng trong thực tế vì càng ở đầu nhánh phân chia
thì các sinh vật đại diện hiện tại của hai nhánh lại càng khác biệt về các đặc điểm
trao đổi chất. Một số khác biệt chính giữa 3 nhóm sinh giới được tóm tắt trong
bảng 2.1.

16