Giáo trình Vi sinh vật (Nghề Phòng và chữa bệnh thuỷ sản Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: VI SINH VẬT
NGÀNH: PHỊNG VÀ CHỮA BỆNH THUỶ SẢN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định Số:…./QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày… tháng… năm 2018 của
Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2018


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.


LỜI GIỚI THIỆU
Vi sinh thủy sản đại cương là môn học cơ sở cung cấp những kiến thức
cơ bản cho sinh viên chuyên ngành cao đẳng nuôi trồng thủy sản. Là cơ sở để
sinh viên tiếp thu kiến thức các môn học chuyên ngành như quản lý dịch bệnh
thủy sản, quản lý môi trường ao nuôi thủy sản.
Vi sinh thủy sản đại cương giới thiệu về lịch sử quá trình phát sinh và
phát triển vi sinh sinh vật. Những thành tựu đã đạt được và những triển vọng
của ngành vi sinh vật đối với đời sống và sản xuất. Hiểu rõ cấu trúc, chức năng
và hoạt động sống của vi sinh vật. Môi quan hệ giữa vi sinh vật với các yếu tố

mơi trường và vai trị của vi sinh vật trong môi trường nước.
Phần thực hành giúp sinh viên tiếp cận các phương pháp cơ bản trong
nghiên cứu vi sinh vật dùng trong quản lý dịch bệnh thuỷ sản và quản lý mơi
trường ao ni.
Trong q trình biên soạn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót rất mong
được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Đồng Tháp, ngày…..tháng ... năm 2018
Chủ biên: ThS. Huỳnh Chí Thanh


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ................................................................................................................................ iii

LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................................ ii
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC .............................................................................................. 1
CHƯƠNG 1 ..................................................................................................................... 4
ĐẠI CƯƠNG VI SINH VẬT .......................................................................................... 4
1 Vi sinh vật và vi sinh vật học .................................................................................... 4
2 Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và trong đời sống con người ......................... 5
2.1. Trong nông nghiệp ............................................................................................5
2.2. Trong công nghệ thực phẩm: ............................................................................. 6
2.3. Trong y học: ....................................................................................................... 6
2.4. Trong các nguồn năng lượng: ............................................................................ 6
2.5. Trong bệnh học: ................................................................................................. 6
3. Lịch sử phát triển ngành vi sinh vật học .................................................................. 6
3.1. Giai đoạn phát hiện vi sinh vật..........................................................................6
3.2. Giai đoạn vi sinh học thực nghiệm với Louis Pasteur ......................................7
3.3. Giai đoạn sau Pasteur và vi sinh học hiện đại ...................................................8

4. Đặc điểm chung của vi sinh vật ............................................................................. 10
4.1 Kích thước nhỏ bé: ...........................................................................................10
4.2 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh : ..................................................................11
4.3 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh :...............................................................11
4.4 Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị : ............................12
4.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều :......................................................................12
4.6 Là sinh vật xuất hiện đầu tiên trên trái đất : .....................................................13
CHƯƠNG 2 ................................................................................................................... 14
VIRUS ........................................................................................................................... 14
1 Khái niệm về virus .................................................................................................. 14
1.1 Khái niệm .........................................................................................................14
1.2 Lịch sử phát hiện virus .....................................................................................14
1.3 Đặc tính chung của virus .................................................................................15
2 Hình thái và cấu tạo của virus ................................................................................. 16
2.1 Kích thước và hình dạng của virus ..................................................................16
2.2 Cấu tạo của virus ..............................................................................................17
2.2.1 Vỏ capsid ...................................................................................................17
2.2.2 Vỏ ngoài ....................................................................................................18
2.2.3 Acid nucleic của virus ...............................................................................19
2.2.3 Cấu tạo của thể thực khuẩn ...........................................................................20
2.2.4 Các dạng đối xứng của virus .........................................................................21
2.2.4.1 Cấu trúc đối xứng xoắn ..........................................................................21
2.4.2 Cấu trúc đối xứng dạng khối đa diện nhiều mặt........................................21
2.4.3 Virus có cấu tạo phức tạp ..........................................................................22
3 Các hình thức sao chép của virus ............................................................................ 22
3.1 Sao chép ở virus động vật và virus thực vật ....................................................22
3.1.1 Giai đoạn hấp thụ của hạt virus tự do trên tế bào chủ ...............................23
3.1.2 Giai đoạn xâm nhập của virus vào tế bào chủ: ..........................................23
3.1.3 Giai đoạn sinh sản của virus trong tế bào chủ (sao chép và nhân lên) ......23

3.1.4 Giai đoạn trưởng thành của hạt virus và giải phóng chúng ra khỏi tế bào:
............................................................................................................................24
3.2 Sự sao chép của thể thực khuẩn (phage) ..........................................................24
CHƯƠNG 3 ................................................................................................................... 36
VI KHUẨN VÀ NẤM .................................................................................................. 36
1 Vi khuẩn (Bacteria) ................................................................................................. 36
1.1 Vi khuẩn thật ....................................................................................................36
1.1.1 Khái niệm vi khuẩn ...................................................................................36
1.1.2.1 Các cầu khuẩn ........................................................................................37
1.1.2.2 Trực khuẩn..............................................................................................38
1.1.2.3 Xoắn khuẩn (Spirochaetales)..................................................................38
1.1.2.4 Phẩy khuẩn .............................................................................................38
1.1.3 Cấu tạo tế bào vi khuẩn .............................................................................39
1.1.3.1 Thành tế bào (Cell wall): ........................................................................39
1.1.3.2 Màng tế bào chất (Cell membran) ..........................................................40
1.1.3.3 Tế bào chất (cytoplasma) .....................................................................41
1.1.3.4 Thể nhân (Nuclear body) ........................................................................41
1.1.3.5 Vỏ nhày (capsule) ...................................................................................42
1.1.3.6 Lông (hay tiên mao, flagella) .................................................................43
1.1.3.7 Pili (lông nhung, nhung mao) .................................................................43
1.1.3.8 Bào tử (Spore, nha bào) ..........................................................................44
1.2 Xạ khuẩn (Actinomycetes) ...............................................................................45
1.2.1 Hình thái và kích thước .............................................................................45
1.2.2 Cấu tạo tế bào ............................................................................................46
1.2.3 Sinh sản ....................................................................................................46
1.3 Vi khuẩn lam ....................................................................................................47
1.4 Vi khuẩn nguyên thuỷ ......................................................................................49
1.4.1 Mycoplasma.................................................................................................49
1.4.2 Ricketsia ....................................................................................................49

1.4.3 Clamydia....................................................................................................49
1.3 Vi khuẩn cổ .......................................................................................................... 50
1.3.1 Vi khuẩn sinh khí methan .............................................................................50
1.3.2 Vi khuẩn ưa mặn ...........................................................................................50
1.3.3 Vi khuẩn ưa nhiệt ..........................................................................................50
1.3.4 Vi khuẩn ưa nhiệt ..........................................................................................50
1.4 Di truyền ở vi khuẩn ............................................................................................ 51
1.4.1 Sinh sản hữu tính ở vi khuẩn .........................................................................51
1.4.2 Hiện tượng tiếp hợp ở vi khuẩn .................................................................51
1.4.3 Hiện tượng tải nạp .....................................................................................51
1.4.4 Hiện tượng biến nạp .................................................................................52
1.4.5 Đột biến ở vi khuẩn .......................................................................................52
1.4.5.1 Định nghĩa ..............................................................................................52
1.4.5.2 Tính chất của đột biến ............................................................................52
1.4.5.3 Lợi ích của đột biến ................................................................................54
2. Nấm ........................................................................................................................ 54
2.1 Đặc điểm chung của vi nấm .............................................................................54
2.2 Nấm sợi ............................................................................................................54
2.3 Nấm men ..........................................................................................................55


2.4 Vai trò của nấm trong thiên nhiên ................................................................56
2.5 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường .............................................................56
2.6 Sinh sản của nấm ..............................................................................................57
2.6.1 Sinh sản vơ tính: từ 1 sợi nấm, ......................................................................57
2.6.2 Sinh sản hữu tính ...........................................................................................57
CHƯƠNG 4 ................................................................................................................... 59
DINH DƯỠNG, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT ............... 59
1. Dinh dưỡng vi sinh vật: ........................................................................................ 59
1.1 Thành phần tế bào của vi sinh vật...................................................................59

1.2 Các nguồn dinh dưỡng chính của vi sinh vật .................................................61
1.2.1 Nguồn dinh dưỡng carbon ........................................................................61
1.2.2 Nguồn dinh dưỡng Nitơ ............................................................................62
1.2.3 Nguồn dinh dưỡng khoáng .......................................................................64
1.2.4 Nhu cầu về chất sinh trưởng .....................................................................64
1.3 Cơ chế vận chuyển các chất qua màng tế bào ..................................................64
2. Sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật ............................................................... 65
2.1 Đường cong tăng trưởng của vi sinh vật ..........................................................65
2.1.1 Giai đoạn chuẩn bị (Pha lag) .....................................................................66
2.1.2 Giai đoạn tăng trưởng nhảy vọt (Pha log) .................................................66
2.1.3 Giai đoạn ổn định (Pha ổn định) ...............................................................66
2.1.4 Giai đoạn tử vong (Pha tử vong) ...............................................................67
3. Các phương pháp xác định sự tăng trưởng và phát triển của vi sinh vật ............... 67
3.1 Các phương pháp xác định số lượng tế bào .....................................................67
3.2 Phương pháp xác đinh sinh khối tế bào ...........................................................67
3.2.1 Các phương pháp trực tiếp ........................................................................68
3.2.2 Các phương pháp gián tiếp ........................................................................68
4. Ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài lên sự phát triển của vi sinh vật................. 68
4.1 Nước và ẩm độ môi trường: .............................................................................68
4.2 Nhiệt độ ...........................................................................................................69
4.3 pH của môi trường ..........................................................................................70
4.4. Áp suất môi trường .........................................................................................71
4.5. Ánh sáng..........................................................................................................71
5. Thực hành ...........................................................................................................72
5.1 Các thiết bị thường dùng trong nghiên cứu vi sinh vật ....................................73
5.1.1 Các qui tắc an toàn trong phịng thí nghiệm vi sinh .....................................73
5.1.3 Một số lưu ý với sinh viên nhằm đạt kết quả tốt trong thực hành vi sinh vật
................................................................................................................................74
5.1.4 Các thiết bị thường dùng ...............................................................................75
5.2 Chuẩn bị môi trường phân lập và nuôi cấy vi sinh vật ....................................80

5.2.1 Vật liệu và thiết bị .........................................................................................80
5.2.2 Phương pháp .................................................................................................81
5.2.3 Thực hành ......................................................................................................82
5.3 Phân lập, nuôi cấy và tách ròng vi sinh vật ......................................................83
5.3.1 Vật liệu thực hành (mỗi nhóm một bộ dụng cụ) ...........................................83
5.3.2 Phương pháp phân lập vi khuẩn ................................................................83
5.3.2.1 Lấy vi khuẩn từ nguồn vi sinh vật thiên nhiên ...........................................83
5.4 Đếm số lượng vi khuẩn tổng số .......................................................................86
5.4.1 Vật liệu và thiết bị .........................................................................................86


5.4.2. Đếm số tế bào vi sinh vật .............................................................................86
5.5 Xác định đặc đểm hình thái vi sinh vật ............................................................88
5.5.1 Nguyên liệu, vật liệu và dụng cụ...................................................................89
5.5.2 Phương pháp nhuộm Gram ...........................................................................90
5.5.2 Thực hành quan sát trên môi trường .............................................................92
5.5.3 Thực hành quan sát bằng kính hiển vi ..........................................................93
CHƯƠNG 5 ................................................................................................................... 95
SINH CẢNH VÀ VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC . 95
1 Sinh cảnh và sự phân bố của vi sinh vật trong nước .............................................. 95
1.1 Sinh cảnh vi sinh vật nước ...............................................................................95
1.2 Sự phân bố của các vi sinh vật trong thủy vực ................................................96
2 Vai trò của vi sinh vật trong các vùng nước. .......................................................... 97
2.1 Tham gia các vịng tuần hồn vật chất trong thuỷ vực ....................................98
2.1.1 Vịng tuần hồn cacbon ............................................................................98
2.1.2 Vịng tuần hồn Nitơ .............................................................................. 100
2.1.3 Vịng tuần hồn lưu huỳnh ..................................................................... 102
2.1.4 Vịng tuần hồn Oxygen ......................................................................... 103
2.2 Vi sinh vật làm chỉ thị trong nước ............................................................. 104
2.2.1 Khái niệm ............................................................................................... 104

2.2.2 Các loại vi sinh vật chỉ thị ..................................................................... 104
2.3 Vi sinh vật là các tác nhân gây bệnh trong nước .......................................... 105
2.4 Vi sinh vật và sự tự làm sạch các nguồn nước .............................................. 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 108


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Mơn học: Vi sinh thủy sản đại cương
Mã số: CNN201
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:
- Vị trí mơn học: Là mơn cơ sở ngành cao đẳng nuôi trồng thủy sản. Môn này có
mối quan hệ mật thiết với mơn học khác như quản lý dịch bệnh thủy sản và sử dụng
các chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản sau này.
- Tính chất của mơn học: Mơn học hướng dẫn nghiên cứu đời sống vi sinh vật bao
gồm cấu tạo, sự trao đổi chất và ảnh hưởng của chúng đến môi trường sống của động
vật thủy sinh.
Mục tiêu môn học:
- Về kiến thức:
 Hiểu được quá trình phát sinh và phát triển của ngành vi sinh vật, những thành
tựu và những triển vọng của ngành vi sinh vật đối với đời sống và sản xuất.
 Trình bày được đặc điểm, hình thái và cấu tạo của vi sinh vật.
 Trình bày được quá trình dinh dưỡng và phát triển, trao đổi chất và năng
lượng, sinh trưởng, di truyền và mối quan hệ giữa vi sinh vật với môi trường nước và
thủy sản.
- Về kỹ năng:
 Thực hiện được các kỹ thuật vi sinh cơ bản;
 Thực hiện được các kỹ thuật phân tích vi sinh từ mẫu thủy sản, mẫu bùn và
mẫu nước đúng quy trình;
 Thực hiện được việc xử lý và đánh giá kết quả phân tích vi sinh;
 Tổ chức làm việc nhóm hoặc hợp tác với thành viên khác trong lĩnh vực phân

tích hoặc nghiên cứu liên quan đến vi sinh vật.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Phát triển ý thức trung thực, khách quan
trong nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật vào thực tế của ngành nghề.

1


Nội dung môn học:
Thời gian (giờ)

Stt

1

2

3

4

5

Tên chương, mục

Tổng
Lý
số
thuyết

Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VI SINH VẬT

1 Vi sinh vật và vi sinh vật học
2 Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên
và với đời sống con người
3 Lịch sử phát triển của vi sinh vật học
4 Đặc điểm chung của vi sinh vật
Chương 2: VIRUS
1 Khái niệm về virus
2 Hình thái cấu tạo của virus
3 Các hình thức sao chép của virus
Chương 3: VI KHUẨN VÀ NẤM
1 Vi khuẩn
2 Nấm
Chương 4: DINH DƯỠNG, SINH
TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI
SINH VẬT
1 Dinh dưỡng của vi sinh vật
2 Sinh trưởng và phát triển của vi sinh
vật
3 Các phương pháp xác định sự tăng
trưởng và phát triển của vi sinh vật.
4 Ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài
lên sự phát triển của vi sinh vật.
5. Thực hành
Kiểm tra
Chương 5: SINH CẢNH VÀ VAI TRỊ
CỦA VI SINH VẬT TRONG MƠI
TRƯỜNG NƯỚC
1 Sinh cảnh và sự phân bố của vi sinh
vật nước.
2

3

3

2

2

6

6

24

4

1

4

Thực hành,
thí nghiệm,
thảo luận,
bài tập

Kiểm
tra
(định
kỳ)/ôn

tập/Th
i

19

1LT

4


2 Vai trị của vi sinh vật trong các vùng
nước.
Ơn tập
Kiểm tra kết thúc môn học
Cộng

1

1

1

1

40

3

19

19

2


CHƯƠNG 1
ĐẠI CƯƠNG VI SINH VẬT
MH09-01

Giới thiệu: Đối tượng của vi sinh vật học học đại cương là vi khuẩn, virus, nấm men,
nấm mốc tảo và protozoa. Vi sinh vật phân bố rộng rãi trong tự nhiên và ảnh hưởng
rất lớn đến đời sống của con người và mọi sinh vật khác. Là môn học đại cương nên
người học cần nắm vững đặc điểm hình thái, cấu tạo, tính chất lý hóa của mỗi đối
tượng đồng thời nghiên cứu phương pháp để phát triển vi sinh vật có lợi phát triển và
tìm cách để ức chế, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật có hại trong cuộc sống. Lịch
sử nghiên cứu về vi sinh vật được thể hiện qua 4 giai đoạn: trước khi phát minh ra
kính hiển vi, kính hiển vi ra đời, Pasteur với các thực nghiệm, giai đoạn sau Pasteur
và sinh học hiện đại. Ngày nay con người đã có thể có nhiều nghiên cứu chuyên sâu
về vi sinh vật nhờ sự phát triển của sinh học phân tử và các kỹ thuật di truyền hiện
đại.
Mục tiêu:
- Kiến thức: Khái quát về quá trình phát sinh và phát triển của ngành vi sinh
vật, những thành tựu và những triển vọng của ngành vi sinh vật đối với đời sống và
sản xuất
- Kỹ năng: Thành thạo về các kỹ thuật vi sinh cơ bản.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Phát triển ý thức trung thực, khách quan
trong nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật vào thực tế của ngành nghề.
1. Vi sinh vật và vi sinh vật học
 Vi sinh học (microbiology) là ngành khoa học nghiên cứu về:
- Cấu tạo và đời sống của vi sinh vật

- Đa dạng sinh học và sự tiến hóa của vi sinh vật
- Vai trị của vi sinh vật trong tự nhiên, trong đời sống của động vật, thực vật
và con người
 Vi sinh vật (microorganism) là những sinh vật có kích thước rất nhỏ phải
dùng kính hiển vi mới quan sát được. vi sinh vật được đo bằng micromet (µm) hoặc
bằng nanomet (nm)
- Vi sinh vật thường là đơn bào hoặc đa bào
4


- Cấu trúc đơn giản và kém phân hóa
- Vi sinh vật có khả năng sống, phát triển và sinh sản độc lập trong tự nhiên
Trong hệ thống phân loại tổng quát vi sinh vật được chia thành các nhóm:

Vi khuẩn
Nấm
Nguyên sinh

Hình 1.1: Thế giới vi sinh vật

- Vi khuẩn, xạ khuẩn, tảo lam

- Nấm

- Mycoplasma, Ritketxia, Clamydia

- Tảo
- Protozoa

 Các môn học chuyên sâu thuộc ngành vi sinh vật học: virus học, vi khuẩn

học, nấm học, tảo học, ký sinh trùng học.
 Chuyên ngành nghiên cứu những tính chất riêng biệt của vi sinh vật: tế bào
học, phân loại học, sinh lý học, sinh hóa học, di truyền học.
 Chuyên ngành ứng dụng vi sinh vật: vi sinh học y học, vi sinh học công
nghiệp, vi sinh học thực phẩm, vi sinh học thú y, vi sinh học đất, vi sinh học nước, vi
sinh học khơng khí, bệnh lý thực vật…
2. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và trong đời sống con người
2.1. Trong nông nghiệp
Vi sinh vật sống trong đất và trong nước có vai trò phân giải chất hữu cơ tạo
thành CO2 và các hơp chất vơ cơ; có khả năng cố định Nitơ tổng hợp thành các hợp
chất N cung cấp cho cây; Phân giải các hợp chất khó tan chứa P,K,S và tạo ra các
vịng tuần hồn trong tự nhiên. Vi sinh vật tham gia tích cực trong qúa trình hình
thành mùn. Vi sinh vật còn là nguồn thức ăn tự nhiên quan trọng trong thuỷ vực.
5


- Vi sinh vật là thành phần chủ yếu của các chế phẩm sinh học dùng trong việc
quản lý môi trường ni thuỷ sản.
- Một số nhóm vi khuẩn có tác dụng rất lớn trong các hệ thống lọc sinh học.
2.2. Trong công nghệ thực phẩm:
Vi sinh vật là lực lượng sản xuất trực tiếp của công nghiệp lên men. Vi sinh
vật sinh ra rất nhiều sản phẩm trao đổi chất khác nhau trong số đó có nhiều sản phẩm
đa được sản xuất lớn ở qui mô công nghiệp như men bánh mì, rượu etilic, riboflavin,
vitamin B2, penixilin, streptomixin, oxytetracilin.
2.3. Trong y học:
Trích một số chất dùng làm thuốc chữa bệnh: Thuốc kháng sinh, khoảng 80%
thuốc kháng sing dùng trong điều trị bệnh hiện nay được chiết xuất từ vi sinh vật;
con người cũng chiết xuất từ vi sinh vật các loại vitamin, điều chế vacxin sử dụng
trong phòng và trị bệnh trên người và động vật. Sinh khối vi sinh vật cũng được sử
dụng rất nhiều trong y học làm nguồn thục phẩm hay dùng hỗ trợ điều trị.

2.4. Trong các nguồn năng lượng:
Trong các nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác mạnh mẽ trong
tương lai có năng lượng thu từ khối lượng chất sống của vi sinh vật. Vi sinh vật là
động lực để vận hành các bể sinh khí sinh học. Vi sinh vật có vai trị quan trọng trong
việc phân giải các phế thải nông nghiệp, phế thải đô thị, phế thải công nghiệp chúng
đóng vai trị hết sức quan trọng trong việc bảo vệ môi trường.
2.5. Trong bệnh học:
Vi sinh vật gây bệnh cho động vật, thực vật; một số gây ô nhiễm môi trường;
Vi sinh vật gây hư hao, biến chất lương thực thực phẩm và sản sinh ra độc tố gây ngộ
độc thực phẩm.
3. Lịch sử phát triển ngành vi sinh vật học
3.1. Giai đoạn phát hiện vi sinh vật
 Người đầu tiên phát hiện vi sinh vật và miêu tả hình thái vi sinh vật là Antonie
Van Leeuwenhook (Hà Lan, 1632-1723 ).
- Chế tạo ra > 400 Khv, phóng đại 270-300 lần.
- Xuất bản quyển sách << Những bí ẩn của giới tự nhiên 1695 >>
 Carl Linne, nhà phân loại học (1707 – 1778). Trong quyển <nhiên>> Linne cho rằng vi sinh vật thuộc một chi (Genus) gọi là CHAOS = hỗn loạn.
6


Cuối thế kỷ 18: phát triển nhiều nhà bác học nghiên cứu về vi sinh vật liên hệ
đến con người.
3.2. Giai đoạn vi sinh học thực nghiệm với Louis Pasteur
Louis Pasteur (Pháp, 1822 – 1895) khai sinh ngành thực nghiệm, chứng minh
vi sinh vật khơng thể tự sinh, ngẫu sinh.

Hình 1.2: Thí nghiệm của Louis Partuer chứng minh vi sinh vật khơng phải tự sinh ra

- Có cơng lớn về thực nghiệm trong các lĩnh vực:

- Chứng minh sự có mặt vi sinh vật trong khơng khí
- Các biện pháp vô trùng trong y học và công nghệ thực phẩm
- Chứng minh bệnh than ở cừu do vi sinh vật và lan truyền.
- Chứng minh bệnh dịch trên tằm do vi sinh vật và lan truyền.
- Tìm ra vaccin phịng bệnh than, vaccin phòng bệnh THT ở gà và vaccin ngừa
bệnh chó dại
7


3.3. Giai đoạn sau Pasteur và vi sinh học hiện đại
 Robert koch (Đức, 1843–1910): phát triển phương pháp nghiên cứu vi sinh
vật:
- Qui tắc Koch : chứng minh vi sinh vật là tác nhân gây bệnh truyền nhiễm.

Hình 1.3: Nguyên tắc về tác nhân gây bệnh của R. Koch.

Năm 1884, R. Koch đưa ra 4 nguyên tắc về tác nhân gây bệnh mà cho đến
ngày nay vẫn còn được áp dụng là nguyên tắc chuẩn để chứng minh khả năng gây
bệnh đặc trưng của một loài vi sinh vật nào đó. Các nguyên tắc đó là:
1. Tác nhân gây bệnh phải ln được tìm thấy trên sinh vật bị nhiễm bệnh
nhưng khơng có ở sinh vật khỏe
2. Tác nhân gây bệnh phải được nuôi trong điều kiện thực nghiệm bên ngoài
cơ thể sinh vật
3. Tác nhân gây bệnh phải có khả năng gây bệnh khi gây nhiễm vào con vật
mẫn cảm
8


4. Tác nhân gây bệnh phải được xác định từ kết quả tái phân lập.
Các nguyên tắc này là cơ sở khoa học cho việc phòng và trị các bệnh truyền

nhiễm có ý nghĩa quan trọng về mặt lâm sàng nhất là trong y học và thú y.
- Công bố khám phá ra vi trùng lao
- Dùng kỹ thuật nuôi vi khuẩn trên môi trường đặc 1887
 Richard Petri (1852-1921) :
- Phát minh ra đĩa petri.
- Đưa ra sản phẩm nhuộm màu vi sinh vật
 Martinus Beijerinck (Hà Lan, 1851-1931)
- Tìm ra phương pháp tăng sinh bằng mơi trường chọn lọc
- Phân lập nhiều loại vi sinh vật trong đất và nước, trong đó có vi khuẩn cố
định đạm hiếu khí (Azotobacter, 1901), vi khuẩn nốt sần Rhizobium (1888), vi
khuẩn phân giải pectin và nhiều nhóm vi khuẩn khác.
 Sergei Winogradsky (Pháp gốc Nga, 1856-1953)
- Phát hiện ra vi khuẩn sắt (1880).
- Vi khuẩn lưu huỳnh 1887.
- Vi khuẩn Nitrat hoá 1890.
 IvanovsKii (1864-1920) nhà sinh lý thực vật Nga và M.Beijerinck
- Phát hiện ra bệnh khảm trên cây thuốc lá.
 Bác sĩ người Anh Alexander Fleminh (1881-1955)
- Phát hiện ra chất kháng sinh
- 1928 tách được chủng nấm sinh chất kháng sinh.
 Eduerd Buchner (1860-1917), 1897 chứng minh vai trị của enzim trong q
trình lên men rượu
 Hiện nay còn nhiều nhà bác học nghiên cứu sâu về :
- Công nghệ enzim  mũi nhọn của công nghệ sinh học.
- Bản chất sự sống của vi sinh vật ở mức phân tử và dưới phân tử
- Kỹ thuật cấy mô và tháo lắp gen ở vi sinh vật.
9


- Ứng dụng kỹ thuật vi sinh vật để điều trị bệnh ở người, gia súc, cây trồng

và bảo vệ mơi trường.

4. Đặc điểm chung của vi sinh vật
4.1. Kích thước nhỏ bé:
Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet (1mm=
1/1000mm hay 1/1000 000m). virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet
(1nn=1/1000 000mm hay 1/1000 000 000m).
Kích thước càng bé thì diện tích bề mặt của vi sinh vật trong 1 đơn vị thể tích
càng lớn. Chẳng hạn đường kính của 1 cầu khuẩn (Coccus) chỉ có 1mm, nhưng nếu
xếp đầy chúng thành 1 khối lập nhưng có thể lích là 1cm3 thì chúng có diện tích bề
mặt rộng tới ...6 m2 !

10


Hình 1.4: Ba dạng chủ yếu ở vi khuẩn: trực khuẩn, cầu khuẩn và xoắn khuẩn.

4.2. Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh
Tuy vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé nhưng chúng lại có năng lực hấp thu
và chuyển hoá vượt xa các sinh vật khác. Chẳng hạn 1 vi khuẩn lắctic
(Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải được một lượng đường lactose lớn hơn
100-10 000 lần so với khối lượng của chúng. tốc độ tổng hợp protein của nấm men
cao gấp 1000 lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần so với trâu bị.

Hình 1.5: Lactobacillus qua KHV điện tử

4.3. Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh
Chẳng hạn, 1 trực khuẩn đại tràng (Escherichia coli) trong các điều kiện thích
hợp chỉ sau 12-20 phút lại phân cắt một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ là 20 phút thì
mỗi giờ phân cắt 3 làn, sau 24 giờ phân cắt 72 lần và tạo ra 4 722 366 500 000 000

000 000 000 tế bào (4 722 366. 1017), tương đương với 1 khối lượng ... 4722 tấn. Tất
nhiên trong tự nhiên khơng có được các điều kiện tối ưu như vậy (vì thiếu thức ăn,
thiếu oxy, dư thừa các sản phẩm trao đổi chất có hại...). Trong nịi lên men với các
điều kiện ni cấy thích hợp từ 1 tế bào có thể tạo ra sau 24 giờ khoảng 100 000 00011


1 000 000 000 tế bào. Thời gian thế hệ của nấm men dài hơn, ví dụ với men rượu
(Saccharomyces cerevisiae) là 120 phút. Với nhiều vi sinh vật khác cịn dài hơn nữa,
ví dụ với tảo Tiểu cầu ( Chlorella ) là 7 giờ, với vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ...Có
thể nói khơng có sinh vật nào có tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh như vi sinh vật.

Vi kuẩn Escherichia
coli

Nấm men
Saccharomyces
cerevisiae

Nấm sợi
Alternaria

Vi tảo Chlorella

Hình 1.6: Hình dạng vi sinh vật

4.4. Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị
Trong q trình tiến hố lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều
hồ trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất khác nhau, kể cả
những điều kiện hết sức bất lợi mà các sinh vật khác tgường khơng thể tồn tại được.
Có vi sinh vật sống được ở mơi trường nóng đến 1300C, lạnh đến 0-50C, mặn đến

nồng độ 32% muối ăn, ngọt đến nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 hoặc cao đến
10,7, áp suất cao đến trên 1103 at. hay có độ phóng xạ cao đến 750 000 rad. Nhiều vi
sinh vật có thể phát triển tốt trong điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có nồi nấm sợi có thể
phát triển dày đặc trong bể ngâm tử thi với nộng độ Formol rất cao...
Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc
trực tiếp với mơi trường sống ... do đó rất dễ dàng phát sinh biến dị. Tần số biến dị
thường ở mức 10-5-10-10. Chỉ sau một thời gian ngắn đã có thể tạo ra một số lượng rất
lớn các cá thể biến dị ở các hế hệ sau. Những biến dị có ích sẽ đưa lại hiệu quả rất
lớn trong sản xuất. Nếu như khi mới phát hiện ra penicillin hoạt tính chỉ đạt 20 đơn
vị/ml dịch lên men (1943) thì nay đã có thể đạt trên 100 000 đơn vị/ml. Khi mới phát
hiện ra acid glutamic chỉ đạt 1-2g/l thì nay đã đạt đến 150g/ml dịch lên men
(VEDAN-Việt Nam).
4.5. Phân bố rộng, chủng loại nhiều
Vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái đất, trong khơng khí, trong đất, trên
núi cao, dưới biển sâu, trên cơ thể, người, động vật, thực vật, trong thực phẩm, trên
mọi đồ vật...
12


Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc thực hiện các vịng tuần hồn sinh-địahố học (biogeochemical cycles) như vịng tuần hồn C, vịng tuần hồn n, vịng tuần
hồn P, vịng tuần hồn S, vịng tuần hồn Fe...
Trong nước vi sinh vật có nhiều ở vùng duyên hải (littoral zone), vùng nước
nông (limnetic zone) và ngay cả ở vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ
(benthic zone).
Trong không khí thì càng lên cao số lượng vi sinh vật càng ít. Số lượng vi sinh
vật trong khơng khí ở các khu dân cư đông đúc cao hơn rất nhiều so với khơng khí
trên mặt biển và nhất là trong khơng khí ở Bắc cực, Nam cực...
Hầu như khơng có hợp chất carbon nào (trừ kim cương, đá graphít...) mà khơng
là thức ăn của những nhóm vi sinh vật nào đó (kể cả dầu mỏ, khí thiên nhiên, formol.
dioxin...). Vi sinh vật có rất phong phú các kiểu dinh dưỡng khác nhau: quang tự

dưỡng (photoautotrophy), quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hoá tự dưỡng
(chemoautotrophy), hoá dị dưỡng (chemoheterotrophy).tự dưỡng chất sinh trưởng
(auxoautotroph), dị dưỡng chất sinh trưởng (auxoheterotroph)...
4.6. Là sinh vật xuất hiện đầu tiên trên trái đất
Trái đất hình thành cách đây 4,6 tỷ năm nhưng cho đến nay mới chỉ tìm thấy
dấu vết của sự sống từ cách đây 3,5 tỷ năm. Đó là các vi sinh vật hố thạch cịn để lại
vết tích trong các tầng đá cổ. Vi sinh vật hoá thạch cỗ xưa nhất đã được phát hiện là
những dạng rất giống với Vi khuẩn lam ngày nay. Chúng được J. William Schopf tìm
thấy tại các tầng đá cổ ở miền Tây Australia. Chúng có dạng đa bào đơn giản, nối
thành sợi dài đến vài chục mm với đường kính khoảng 1-2 mm và có thành tế bào
khá dày. Trước đó các nhà khoa học cũng đã tìm thấy vết tích của chi Gloeodiniopsis
có niên đại cách đây 1,5 tỷ năm và vết tích của chi Palaeolyngbya có niên đại cách
đây 950 triệu năm.
Câu hỏi ơn tập:
1. Nghiên cứu vi sinh vật là nghiên cứu những đối tượng nào?
2. Vi sinh vật có vai trị gì trong tự nhiên và đời sống con người?
3. Nêu những đặc điểm chính của vi sinh vật?

13


CHƯƠNG 2
VIRUS
MH09-02

Giới thiệu: Chương này cung cấp kiến thức về đặc điểm, hình thái virus cũng như
cách sao chép nhân lên của virus trong tế bào vật chủ. Để sinh viên hiểu rõ hơn về
vai trò, khả năng gây bệnh và thế nào là virus độc và không độc. ứng dụng trong
chẩn đốn và phịng bệnh do virus gây ra.
Mục tiêu:

- Kiến thức: Trình bày về đặc điểm, hình thái và cấu tạo của vi sinh vật.
- Kỹ năng: Thành thạo về các kỹ thuật vi sinh cơ bản; Tổ chức làm việc nhóm
hoặc hợp tác với thành viên khác trong nghiên cứu liên quan đến vi sinh vật.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Phát triển ý thức trung thực, khách quan
trong nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật vào thực tế của ngành nghề.
1. Khái niệm về virus
1.1. Khái niệm
Virus là một loại sinh vật phi tế bào, siêu hiển vi, mỗi loại virus chỉ chứa một
loại acid nucleic. Chúng chỉ có thể ký sinh bắt buộc trong các cơ thể sống, dựa vào
sự hiệp trợ của hệ thống trao đổi chất của vật chủ mà sao chép acid nucleic, tổng hợp
các thành phần như protein,… sau đó tiến hành lắp nối để sinh sản; trong điều kiện
ngồi cơ thể, chúng có thể tồn tại lâu dài ở trạng thái đại phân tử hóa học, khơng
sống và có hoạt tính truyền nhiễm''.
Virus là những vi sinh vật chưa có cấu tạo tế bào, kích thước cực kỳ nhỏ bé,
muốn thấy được chúng phải sử dụng kính hiển vi điện tử, mặc dù virus rất nhỏ bé
nhưng nó có đặc trưng của vật chất sống, có thể nhân lên trong tế bào sống và gây
bệnh ở hầu hết các loài sinh vật.
1.2. Lịch sử phát hiện virus
Năm 1884 Charles Chamberland đã tách các vi khuẩn nhỏ qua màng lọc vi
khuẩn có kích thước nhỏ nhất. Vào năm 1892 nhà thực vật học người Nga Dimitri
Ivanovski đã dùng màng lọc này để nghiên cứu bệnh khảm thuốc lá. Qua nghiên cứu
cho thấy, dịch ép lá cây bị bệnh vẫn có khả năng nhiễm bệnh cho cây lành và ông

14


cho rằng tác nhân gây bệnh có lẽ là vi khuẩn có kích thước nhỏ bé đến mức có thể đi
qua màng lọc, hoặc có thể là độc tố do vi khuẩn tiết ra.
Năm 1901 Walter Reed và cộng sự ở Cuba đã phát hiện tác nhân gây bệnh sốt
vàng, cũng qua lọc. Tiếp sau đó các nhà khoa học khác phát hiện ra tác nhân gây

bệnh dại và đậu mùa. Tác nhân gây bênh đậu mùa có kích thước lớn, khơng dễ qua
màng lọc, do đó các tác nhân gây bệnh chỉ đơn giản gọi là virus.
Năm 1915 nhà vi khuẩn học người Anh Frederick Twort và năm 1917 nhà khoa
học người Pháp Felix d'Hérelle đã phát hiện ra virus của vi khuẩn và đặt tên là
Bacteriophage gọi tắt là phage.
Năm 1935 nhà khoa học người Mỹ Wendell Stanley đã kết tinh được các hạt
virus gây bệnh đốm thuốc lá (TMV). Rồi sau đó TMV và nhiều loại virus khác đều
có thể quan sát được dưới kính hiển vi điện tử.
Như vậy nhờ có kỹ thuật màng lọc đã đem lại khái niệm ban đầu về virus và sau
đó nhờ có kính hiển vi điện tử đã có thể quan sát được hình dạng của virus, tìm hiểu
được bản chất và chức năng của chúng.
Ngày nay virus được coi là thực thể chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước siêu
nhỏ và có cấu tạo rất đơn giản, chỉ gồm một loại acid nucleic, được bao bởi vỏ
protein. Muốn nhân lên virus phải nhờ bộ máy tổng hợp của tế bào, vì thế chúng là
ký sinh nội bào bắt buộc.
Virus có khả năng gây bệnh ở mọi cơ thể sống từ vi khuẩn đến con người, là thủ
phạm gây thiệt hại nặng nề cho ngành chăn nuôi, gây thất bát mùa màng và cản trở
đối với ngành công nghiệp vi sinh vật.
Từ những thập kỷ cuối của thế kỷ XX trở lại đây ngày càng xuất hiện các dạng
virus mới lạ ở người, động vật mà trước đó y học chưa hề biết tới, đe doạ mạng sống
của con người. Sau HIV, SARS, Ebola, cúm A H5N1 sẽ còn bao nhiêu loại nữa sẽ
xuất hiện để gây tai hoạ cho con người.
1.3. Đặc tính chung của virus
Virus là nhóm vi sinh vật chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước vơ cùng nhỏ bé,
có thể chui qua màng lọc vi khuẩn. Nhờ có sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật
hiển vi điện tử, siêu ly tâm, nuôi cấy tế bào ... những thành tựu nghiên cứu về virus
đã được đẩy mạnh, phát triển thành một ngành khoa học gọi là virus học.

15

Virus khơng có khả năng sống độc lập mà phải sống ký sinh trong các tế bào
khác từ vi khuẩn cho đến tế bào động vật, thực vật và người, gây các loại bệnh hiểm
nghèo cho các đối tượng mà chúng ký sinh. Ví dụ như bệnh AIDS.
Virus là nhóm vi sinh vật được phát hiện ra sau cùng trong các nhóm vi sinh vật
chính vì kích thước nhỏ bé và cách sống ký sinh của chúng. Người phát hiện ra virus
lần đầu tiên là nhà bác học người Nga - Ivanơpski. Ơng là một chun gia nghiên cứu
về bệnh khảm cây thuốc lá. Khi nghiên cứu về bệnh này ông đã phát hiện ra rằng:
Dịch lọc của lá cây bị bệnh khi cho qua màng lọc vi khuẩn vẫn có khả năng gây
bệnh. Từ đó ơng rút ra kết luận: Nguyên nhân gây bệnh đốm thuốc lá phải là một loại
sinh vật nhỏ hơn vi khuẩn. Phát hiện này được công bố năm 1892, 6 năm sau, năm
1898, nhà khoa học người Hà Lan Beijerinck cũng nghiên cứu về bệnh khảm thuốc lá
và có những kết quả tương tự, ông đặt tên mầm gây bệnh khảm thuốc lá là virus.
Tiếp đó người ta phát hiện ra một số virus khác gây bệnh cho động vật và người. Đến
năm 1915 đã phát hiện ra virus ký sinh trên vi khuẩn, gọi là thực khuẩn thể
(Bacteriophage).
2. Hình thái và cấu tạo của virus
2.1. Kích thước và hình dạng của virus
Virus có kích thước rất nhỏ bé, có thể lọt qua màng lọc vi khuẩn, chỉ có thể
quan sát chúng qua kính hiển vi điện tử. Kích thước từ 20 x 30 đến 150 x 300
nanomet (1 nm = 10-6 mm)
Nhờ kỹ thuật hiển vi điện tử, người ta phát hiện ra 3 loại hình thái chung nhất
của virus. Đó là hình cầu, hình que và hình tinh trùng.
Hình que điển hình là virus đốm thuốc lá (virus VTL), chúng có hình que dài
với cấu trúc đối xứng xoắn. Các đơn vị cấu trúc xếp theo hình xoắn quanh 1 trục, mỗi
đơn vị gọi là capsome.
Loại hình cầu điển hình là một số virus động vật. Các đơn vị cấu trúc xếp teo
kiểu đối xứng 4 mặt, 8 mặt hoặc 20 mặt.
Bảng 2.1: Đặc điểm kích thước và cấu trúc của một số virus điển hình

Virus

Axit nucleic Kiểu đối xứng

VR đậu mùa

AND

Khối

230 x 300

VR cúm

ARN

Xoắn

80 x 200

VR đốm thuốc lá ARN

Xoắn

200 x 300

VR khoai tây

Xoắn

480 x 500

ARN

16

Kích thước (nm)


TKT T4

AND

Khối và xoắn Đầu : 65 x 95Đuôi : 8 x 95

Trong thành phần Protein của virus có 2 loại - Protein cấu trúc và Protein men.
Protein cấu trúc cấu tạo nên vỏ capxit từ các đơn vị hình thái capxome và vỏ trong ở
một số loại virus có vỏ trong. Protein men bao gồm men ATP - aza và men Lizozym.
ATP - aza có chức năng phân huỷ ATP giải phóng năng lượng cho virus co rút lúc
xâm nhập vào tế bào chủ. Lizozym có chức năng phân huỷ màng tế bào vật chủ

VirusHIV

Virus Khảm
thuốc lá

VirusBại liệt

PhageT2

Hình 2.1: hình dạng các loại virus

2.2. Cấu tạo của virus
Tất cả các virus đều có cấu tạo gồm hai thành phần cơ bản: lõi là acid nucleic
(tức genom) và vỏ là protein gọi là capsid, bao bọc bên ngoài để bảo vệ acid nucleic.
Phức hợp bao gồm acid nucleic và vỏ capsid gọi là nucleocapsid gọi là
nucleoprotein. Đối với virus ARN thì cịn gọi là ribonucleoprotein. Genom của virus
có thể là ADN hoặc ARN, chuỗi đơn hoặc chuỗi kép, trong khi genom của tế bào
luôn là ADN chuỗi kép, và trong tế bào luôn chứa hai loại acid nucleic, ADN và
ARN.
2.2.1. Vỏ capsid
Capsid là vỏ protein được cấu tạo bởi các đơn vị hình thái gọi là capsome.
Capsome lại được cấu tạo từ 5 hoặc 6 đơn vị cấu trúc gọi là protome. Protome có thể
là monome (chỉ có một phân tử protein) hoặc polyme (có nhiều phân tử protein)

Hình 2.2: Cấu tạo vỏ capsid của virus
17


- Pentame (penton) có 5 protome nằm trên các đỉnh của khối đa diện, còn
hexame (hexon) tạo thành các cạnh và bề mặt hình tam giác.
- Capsid có khả năng chịu nhiệt, pH và các yếu tố ngoại cảnh nên có chức năng
bảo vệ lõi acid nucleic
- Trên mặt capsid chứa các thụ thể đặc hiệu, hay là các gai glicoprotein, giúp
cho virus bám vào các thụ thể trên bề mặt tế bào. Đây cũng chính là các kháng
nguyên (KN) kích thích cơ thể tạo đáp ứng miễn dịch (ĐƯMD).
Chức năng của CAPSID
- Bảo vệ nucleic acid của virus không chịu sự tác động của các enzyme
- Các vị trí đặc biệt trên lớp vỏ cho phép các virion gắn vào tế bào chủ
- Cung cấp các protein tạo điều kiện để virion thâm nhập qua màng tế bào chủ.

Trong một số trường hợp, lớp vỏ có tác dụng đưa nucleic acid của virus vào tế bào
chủ
Vỏ capsid có kích thước và cách sắp xếp khác nhau khiến cho virus có hình
dạng khác nhau. Có thể chia ra ba loại cấu trúc: đối xứng xoắn, đối xứng hình khối
và cấu trúc phức tạp (Hình 3)
2.2.2. Vỏ ngồi
Một số virus có vỏ ngồi (envelope) bao bọc vỏ capsid. Vỏ ngồi có nguồn gốc
từ màng sinh chất của tế bào được virus cuốn theo khi nảy chồi. Vỏ ngồi có cấu tạo
gồm 2 lớp lipid và protein. Lipid gồm phospholipid và glycolipid, hầu hết bắt nguồn
từ màng sinh chất (trừ virus pox từ màng Golgi) với chức năng chính là ổn định cấu
trúc của virus.

Hình 2.3: Lớp màng ngồi (envelop) với các "gai" glycoprotein

18