Vi sinh vật cổ

Trường: ĐH SÀI GÒN
Khoa: SP KHTN
Lớp: DSI 1081
Tổ: 2
Bài thuyết trình
VI SINH VẬT HỌC
Đề tài
Giảng viên hướng dẫn: Cô ĐẶNG THỊ NGỌC THANH
Trình bày:
• ĐỖ THỊ TRÂM ANH
• TRẦN HỒNG VÂN
• NGHIÊM THỊ PHƯƠNG LOAN
• NGUYỄN THỊ NGỌC ĐIỆP
• NGUYỄN HUỲNH BÍCH TRANG
• VÕ THỴ THÚY NGA
• TÔ HUỲNH THIÊN TRỌNG
1
A_ VI SINH VẬT CỔ:
1.Khái niệm:
Các vi sinh vật cổ mà trước đây gọi là các vi khuẩn cổ (Archaeobacteria) là nhóm sinh vật
nhân sơ xuất hiên sớm nhất (khoảng 3,5-4 tỷ năm trước đây).
Carl R. Woese và cộng sự (1977) sau khi xem xét trình tự 16S rARN nhận thấy rằng các
sinh vật nhân nguyên thuỷ (Prokaryote) cần được chia thành hai nhóm khác biệt nhau hoàn toàn
là Vi khuẩn (Eubacteria hay Bacteria) và Cổ khuẩn (Archaeabacteria hay Archaea), và cùng
với các Sinh vật nhân thực (Eukarya) làm thành ba lĩnh giới (Domains) ở sinh vật .
2.Cấu tạo và hình thức dinh dưỡng:
2.1. Hình dạng và kích thước:
 Archaea là rất nhỏ, thường nhỏ dưới một micromet.
 Hình dạng của vi sinh vật cổ có thể hình cầu, hình que hay những hình dạng đặc biệt
mà các vi khuẩn khác không thấy có như hình sao, hình vuông và dẹt.
 Cấu trúc đa dạng archaeans đa dạng, không giới hạn hình dạng của tế bào. Archaea

có thể có một hoặc nhiều flagella gắn liền, hoặc có thể thiếu flagella hoàn toàn.
 Các flagella là roi được sử dụng giúp sinh vật di chuyển, được gắn trực tiếp vào
màng ngoài của tế bào. Khi flagella xuất hiện nhiều, chúng thường tập trung ở một
bên của tế bào.
 Giống như vi khuẩn, archaeans không có màng trong và DNA của chúng thuộc
DNA dạng vòng gọi là plasmid.
 Các tế bào archaeal có một màng tế bào bên ngoài đóng vai trò ngăn cách giữa tế
bào và môi trường xung quanh.
2
 Bên trong màng tế bào là tế bào chất, nơi diễn ra các hoạt động sống và là nơi chứa
đựng DNA.
 Archaea có cấu trúc giống như các sinh vật khác, nhưng chúng được hình thành từ
các thành phần hóa học khác nhau. Ví dụ, các thành tế bào của tất cả các vi khuẩn
chứa peptidoglycan hóa học. Thành tế bào của Archeae không chứa hợp chất này.
 Cấu trúc cơ bản Archaea: tế bào archaeal có 3 thành phần chính là thành tế bào,
màng tế bào chất và tế bào chất.
2.2. Các hình thức dinh dưỡng ở vi khuẩn cổ:
Cổ khuẩn có nhiều hình thức dinh dưỡng:
 Hoá dưỡng hữu cơ (chemoorganotrophy)
Hoá dưỡng hữu cơ là hình thức dinh dưỡng của nhiều loài cổ khuẩn, tuy nhiên các
chu trình phân giải chất hữu cơ thường có một số điểm khác biệt so với vi khuẩn.
Cổ khuẩn ưa mặn (halophiles) và ưa nhiệt cao (extreme thermophiles) phân giải
glucoza theo một dạng cải biên của con đường Entner-Doudoroff (E-D). Nhiều loài cổ
khuẩn lại có khả năng sản sinh ra glucoza từ các chất ban đầu không phải là hydratcarbo
(gluconeogenesis) thông qua các bước đảo ngược của quá trình glycolysis (con đường
Embden-Meyerhof).
 Hoá dưỡng vô cơ (chemolithotrophy)
Hoá dưỡng vô cơ khá phổ biến ở cổ khuẩn, trong đó hydro thường được sử dụng làm
chất cho điện tử.
 Tự dưỡng (autotrophy)

Tự dưỡng đặc biệt phổ biến ở cổ khuẩn và diễn ra dưới nhiều hình thức khác nhau. Ở
cổ khuẩn sinh methane và cổ khuẩn hoá dưỡng vô cơ ưa nhiệt cao CO
2
được chuyển hoá
thành các hợp chất hữu cơ qua con đường acetyl-CoA, trong đó một số loài có cải biên ở
các bước phản ứng khác nhau.
Một số loài cổ khuẩn khác (như Thermoproteus) cố định CO
2
theo chu trình citric
acid đảo ngược, tương tự như ở vi khuẩn lam lưu huỳnh. Mặc dù các loài cổ khuẩn ưa
nhiệt cao đều thực hiện hình thức dinh dưỡng hữu cơ nhưng nhiều loài vẫn có khả năng
cố định CO
2
và thực hiện quá trình này theo chu trình Calvin, tương tự như ở vi khuẩn và
sinh vật nhân thực.
 Quang hợp (phototrophy)
Khả năng quang hợp có ở một số loài cổ khuẩn ưa mặn cao, tuy nhiên khác với vi
khuẩn, quá trình này được thực hiện hoàn toàn không có sự tham gia của chlorophill hay
bacteriochlorophill mà nhờ một loại protein ở màng tế bào là bacteriorhodopsin kết gắn
với phân tử tương tự như carotenoid có khả năng hấp phụ ánh sáng, xúc tác cho quá trình
chuyển proton qua màng nguyên sinh chất và sử dụng để tổng hợp ATP. Tuy nhiên, bằng
hình thức quang hợp này cổ khuẩn ưa mặn cao chỉ có thể sinh trưởng với tốc độ thấp
trong điều kiện kỵ khí, khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng hữu cơ.
2.3. Môi trường sống của cổ khuẩn và giả thuyết về hình thành sự sống trên
Trái đất:
- Cổ khuẩn được biết đến như những vi sinh vật thích nghi với các môi trường có
điều kiện khắc nghiệt (extreme) như nhiệt độ cao (thermophilic), nơi lạnh giá
(psychrophilic), nồng độ muối cao (halophilic) hay độ acid cao (acidophilic) v.v.
Đó cũng là một lý do giải thích tại sao cổ khuẩn lại khó được phân lập và nuôi
cấy trong điều kiện phòng thí nghiệm. Trong giới sinh vật, cổ khuẩn có các đại

diện cư trú ở các điều kiện nhiệt độ cao hơn.
- Với các đặc điểm sinh lý như tính ưa nhiệt, sống kỵ khí, sử dụng các chất hữu cơ
và vô cơ là nguồn năng lượng, các loài cổ khuẩn ưa nhiệt cao có lẽ phù hợp với
dạng sống nguyên thuỷ mô phỏng theo điều kiện của trái đất trong thời kỳ đầu.
Trong thực tế, chất chỉ thị mạch isoprene-lipid thành phần màng tế bào của cổ
3
khuẩn được tìm thấy trong các lớp trầm tích có tuổi là 3,8 tỷ năm. Các nghiên cứu
dựa trên trình tự 16S rARN cho thấy cổ khuẩn, đặc biệt là nhóm cổ khuẩn ưa
nhiệt cao, tiến hoá chậm hơn đáng kể so với vi khuẩn và sinh vật nhân thực. Tuy
nhiên tốc độ tiến hoá chậm của cổ khuẩn so với hai lĩnh giới còn lại có thể do môi
trường sống khắc nghiệt của chúng tạo ra. Cho đến nay câu hỏi về nguồn gốc sự
sống và vai trò của cổ khuẩn trong đó vẫn còn đang tiếp tục được tranh luận.
2.4. Phả hệ cổ khuẩn dựa trên trình tự 16S rARN:
Dựa trên so sánh trình tự 16S rARN các đại diện cổ khuẩn đã phân lập được chia
thành hai nhóm chính là Euryarchaeota và Crenarchaeota. Euryarchaeota là nhóm cổ
khuẩn được biết rõ nhất, bao gồm nhiều loài sinh methane, cổ khuẩn ưa mặn, khử sulfat
(Archaeoglobales), Thermoplasmalates và Thermococcales. Nhóm Crenarchaeota gồm ba
lớp Desulfococcales, Sulfolobales và Thermoproteales. Sau này nhóm cổ khuẩn
Korarchaeota được đề xuất thêm (Hình 3.6), tuy nhiên chỉ dựa trên các trình tự 16S rADN
có được từ các mẫu ADN tách trực tiếp từ môi trường chứ chưa có đại diện nào được phân
lập và nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.
3.Một số nhóm cổ khuẩn đại diện:
Xét về các đặc điểm sinh lý, cổ khuẩn có thể phân thành bốn nhóm chính là:
 Sinh methane (methanogens)
 Cổ khuẩn ưa nhiệt cao (hyper-therrmophiles)
 Cổ khuẩn ưa mặn (halophiles)
 Cổ khuẩn ưa acid (acidophiles) thuộc lớp Thermoplasmatales với nhiều đại diện đã
được phân lập và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
3.1. Cổ khuẩn sinh methane (methanogens)
Trong cổ khuẩn, các loài sinh methane làm thành một nhóm lớn và đa dạng với các

đặc điểm chung là :
- Tạo khí methane như sản phẩm cuối cùng của chu trình trao đổi năng lượng và
- Sống kỵ khí bắt buộc.
Cổ khuẩn sinh methane thu năng lượng cho quá trình sinh trưởng từ việc chuyển hoá
một số chất thành khí methane. Nguồn cơ chất chủ yếu của các vi sinh vật này là hydro,
format và acetat. Ngoài ra, một số hợp chất C
1
như metanol, trimethylamin, dimethylsulfid
và rượu như isopropanol, isobutanol, cyclopentanol, etanol cũng được sử dụng làm cơ chất.
Về hình thái, cổ khuẩn sinh methane rất đa dạng, trong đó một số loài có hình dạng
đặc trưng dễ nhận biết dưới kính hiển vi như Methanosarcina, Methanospirillum hay
Methanosaeta. Ngoài ra, một trong những đặc điểm quan trọng dùng để phân loại nhóm cổ
khuẩn này là nguồn cơ chất có thể sử dụng để sinh methane
Cổ khuẩn sinh mêtan được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, điển
hình nhất là trong các công nghệ xử lý chất thải giầu hữu cơ, chuyển hoá chất hữu cơ thành
mêtan và CO
2
. Do khả năng sử dụng cơ chất hạn hẹp nên cổ khuẩn sinh mêtan ít được đưa
vào các qui trình xử lý ở dạng chủng đơn mà thường ở dạng hỗn hợp với các loài dị dưỡng
có khả năng chuyển hoá chất hữu cơ trong chất thải thành nguồn cơ chất thích hợp cho
chúng. Các loài vi sinh vật được sử dụng đồng thời với cổ khuẩn sinh mêtan trong các qui
trình xử lý chất thải hữu cơ thường là các loài có khả năng lên men đường, protein như
Lactobacillus, Eubacterium, Clostridium, Klebsiella, hay Leuconostoc. Ngoài ra, cổ khuẩn
sinh mêtan còn được sử dụng để phân huỷ các hợp bền vững làm ô nhiễm môi trường như
các hợp chất thơm và cao phân tử mạch thẳng chứa halogen. Cùng với vi khuẩn khử sulfat,
cổ khuẩn sinh mêtan còn là tác nhân gây ăn mòn kim loại ở điều kiện không có oxygen.
3.2. Cổ khuẩn ưa mặn Halobacteriales
Cấu tạo hoá học của thành tế bào ở Halobacterium là glycoprotein đặc biệt giàu các
acid amin mang điện tích dương như aspartat và glutamat. Nhóm carboxy của các acid amin
4

này liên kết với ion Na
+
(hướng ra phía ngoài), và vì thế khi thiếu Na
+
thành tế bào sẽ lập
tức bị phá vỡ.
Một đặc điểm thích nghi với nồng độ muối cao khác ở cổ khuẩn ưa mặn cực đoan là
phần lớn các protein trong nguyên sinh chất đều phân cực, có tính acid cao và hoạt tính phụ
thuộc vào ion K
+
. Trong môi trường có nồng độ ion rất cao như nguyên sinh chất ở cổ
khuẩn ưa mặn cực đoan (Bảng 3.7) thì chỉ có protein phân cực mới tồn tại được trong dung
dịch, các protein không phân cực ở điều kiện này sẽ bị kết dính và mất hoạt tính.
Đây là một nhóm cổ khuẩn đa dạng, thuộc lớp Halobacteriales, sống ở các môi
trường có nồng độ muối cao như là các hồ nước mặn trong tự nhiên, các cánh đồng muối
hay trong thực phẩm muối như thịt muối, cá muối làm nước mắm.
Cổ khuẩn ưa mặn có hình thái rất đa dạng (Hình 3.9), từ hình que, hình cầu cho đến
các hình dạng vô cùng đặc biệt. Về phả hệ, dựa trên trình tự 16S rARN cổ khuẩn ưa mặn
phân nhánh rất gần với cổ khuẩn sinh mêtan. Các loài cổ khuẩn ưa mặn được biết đến hiện
nay được xếp vào 14 chi với 35 loài được mô tả chính thức, trong đó 6 chi đồng thời là cổ
khuẩn ưa kiềm cao (extreme alkaliphiles).
B_ XẠ KHUẨN:
1. Khái niệm:
 Xạ khuẩn hay còn gọi là nấm tia.
 Xạ khuẩn (Actinobacteria) là một nhóm vi sinh vật đơn bào phân bố rất rộng
rãi trong tự nhiên. Trước kia được xếp vào Tản thực vật (tức nấm), nhưng ngày nay
chúng được xếp vào vi khuẩn.
2. Đặc điểm:
 Kích thước tương đương với vi khuẩn, nhưng dài hơn.
 Nhân nguyên thủy, không có màng nhân và tiểu hạch.

 Vách tế bào không chứa cellulose hay kitin.
 Sự phân chia tế bào theo kiểu của vi khuẩn.
 Không có giới tính.
 Hoại sinh và ký sinh, phân bố rộng rãi trong tự nhiên.
 Xạ khuẩn giống nấm: có cấu tạo dạng sợi gọi là sợi khuẩn ty.
 Xạ khuẩn sống trong đất, tham dự vào quá trình chuyển hóa tự nhiên của nhiều hợp
chất trong đất.
3 . Đặc điểm của khuẩn ty và khuẩn lạc:
Khuẩn ty không vách ngăn, không tự đứt đoạn, G
+
, không có nha bào… Có dạng hình chùy,
dạng phân nhánh hay dạng sợi dài.
Khuẩn ty xạ khuẩn và bào tử
5
Khi phát triển trên môi trường đặc, xạ khuẩn phân hóa thành:
 Khuẩn ty cơ chất
 Khuẩn ty khí sinh

Khuẩn lạc xạ khuẩn: thường chắc, xù
xì và có dạng nhăn, dạng vôi, dạng
nhung tơ hay dạng màng dẻo, nhiều
màu sắc (trắng, đỏ, vàng, nâu, tím…)

Khuẩn lạc xạ khuẩn
4. Cấu tạo:
a) Vách tế bào xạ khuẩn:
- Dày và khá vững chắc
- Cấu tạo: protein, lipid, mucopolisaccarit, hợp chất photpho và axit teictioic, nhiều enzym
tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào.
- Chức năng: cho các chất kháng sinh, enzym, protein…đi qua một cách dễ dàng; thẩm

thấu có chọn lọc.
b) Màng nguyên sinh chất:
- Dày khoảng 7,5 – 10 nm, có cấu tạo như màng tế bào chất của vi khuẩn.
- Chức năng: điều hòa hấp thu các chất dinh dưỡng vào tế bào và tham gia quá trình hình
thành bào tử.
c) Nguyên sinh chất và nhân:
- Thể nhân.
- Ribosom.
- Mesosom.
- Các vật thể khác: các hạt poliphotphat, các hạt polisaccharit.
5. Sự sinh sản của xạ khuẩn:
 Xạ khuẩn sinh sản dinh dưỡng bằng đoạn sợi: mỗi đoạn sợi xạ khuẩn
khi đứt ra đều có khả năng nảy chồi tạo ra hệ sợi xạ khuẩn.
6