Bài giảng vi sinh vật đại cương

KHOA MÔI TRƯỜNG
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BÀI GIẢNG

VI SINH VẬT ĐẠI CƯƠNG

TS. Nguyễn Thị Minh


Chương I. Mở đầu
Đối tượng, nội dung và lịch sử của môn học vi sinh vật
1. Khái niệm
Chung quanh ta ngoài các sinh vật lớn mà chúng ta có thể nhìn thấy, cầm nắm được còn
có vô vàn các sinh vật nhỏ bé mà ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường, muốn thấy chúng phải
sử dụng kính hiển vi. Những sinh vật đó người ta gọi là VSV.
1.1.

Định nghĩa:
Vi: Là nhỏ
Sinh: Sự sống
Vật: Là khoa học hay là cái có thực không phải là ảo tưởng.

Định nghĩa: Vi sinh vật (VSV) là tên gọi chung để chỉ tất cả các sinh vật có hình thể nhỏ bé, mà
mắt thường không thể nhìn thấy được, muốn quan sát được người ta phải sử dụng tới kính hiển
vi.
Vi sinh vật học: Là môn khoa học nghiên cứu về hoạt động sống của các loài vi sinh vật.
1.2. Phân bố của VSV
VSV bao gồm rất nhiều nhóm khác nhau: virus, vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, tảo và các
niêm vi khuẩn..
Trong khi toàn bộ giới động vật có khoảng 1,5 triệu loài. Thực vật có khoảng 0,5 triệu

loài thì VSV cũng có tới trên 100 nghìn loài bao gồm 30 nghìn loài động vật nguyên sinh, 69
nghìn loài nấm, 23 nghìn loài vi tảo, 2,5 nghìn loài vi khuẩn lam, 1,5 nghìn loài vi khuẩn, 1,2
nghìn loài virus và ricketxi….
VSV phân bố ở khắp nơi trên Trái Đất.
+ Trong đất, trong nước, trong không khí
+ Trong cơ thể người, động vật, thực vật và thậm chí trong cơ thể của sâu hại, côn trùng và vi
khuẩn, trên mọi đồ dùng, vật liệu, lương thực, thực phẩm.
+ Thậm chí VSV còn tồn tại ở những nơi, những chỗ mà những sinh vật khác không thể tồn tại
và sinh sống. Ví dụ:
Trong điều kiện sống khắc nghiệt -1900C, -2000C, +1350C.


Năm 1969, Meyer, nhà bác học người Mỹ, đã phát hiện thấy các tế bào VSV trên lớp
băng dầy 30m, -1950C, người ta ước tính xuất hiện cách đây khoảng 3.000 năm. Dùng dụng cụ
lấy VSV này và cấy vào môi trường dinh dưỡng thì nó sẽ phát triển.
Năm 1972, ở Nga người ta tìm thấy sự sống của VSV ở một lớp quặng Kali nóng chảy
trong lòng đất, nhiệt độ >1000C, người ta ước tính xuất hiện cách đây khoảng 250 triệu năm.
Vi khuẩn Bacillus anthracis, có nha bào gây bệnh than (làm máu chuyển từ màu đỏ sang
màu đen). Những bệnh này xuất hiện ở Việt Nam vào những năm 1950-1966, thường nhiễm qua
trâu bò. Lúc đó trâu bò chết người ta nghĩ là do rét cước, một số người ăn trâu bò bị bệnh này đã
bị nhiễm bệnh mà chết. 20 năm sau người ta nghĩ rằng bệnh này đã biến mất. Nhưng đầu những
năm 90 bệnh đã quay lại ở những vùng Trung Du. Một số người đã lấy đuôi con trâu bị bệnh,
ninh nhừ trong nồi áp suất rồi ăn thì vẫn bị nhiễm bệnh.
ở độ cao trên 20km người ta vẫn còn phát hiện thấy có VSV. Mặt khác khi khoan xuống
các lớp đá trầm tích sâu tới 427m ở châu Nam Cực người ta vẫn phát hiện được các vi khuẩn
sống.
ở độ sâu 10.000m của Đông Thái Bình Dương, nơi hoàn toàn tối tăm, lạnh lẽo và có áp
suất cao người ta vẫn phát hiện thấy có khoảng 1 triệu - 10 tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn
lưu huỳnh).
1.3. Nội dung

+ Nghiên cứu những đặc tính sinh lý, sinh hoá, di truyền của các nhóm VSV trong tự nhiên và
đặc biệt các nhóm VSV trong nông nghiệp. Cụ thể về: hình thái, cấu tạo, kích thước, đặc tính
sinh học của từng chủng VSV.
+ Trên cơ sở đấy ta tìm kiếm các phương pháp, biện pháp để khai thác một cách đầy đủ và có
hiệu quả những VSV có lợi phục vụ đắc lực cho con người, đồng thời ngăn chặn những VSV có
hại, cân bằng hệ sinh thái học VSV.
1.4. Các lĩnh vực VSV
Vi sinh vật học phát triển rất nhanh và đã dẫn đến việc hình thành các lĩnh vực, chuyên
khoa khác nhau:
* Lĩnh vực khoa học: Chia ra thành 4 lĩnh vực
- Vi khuẩn học (bacteriology)
- Nấm học (Mycology)
- Tảo học (Phycology)


- Virus học (Virology).
Các chuyên khoa khác nhau như:
Y vi sinh vật học, vi sinh vật công nghiệp, VSV nông nghiệp, VSV không khí, VSV
nước…Gần đây còn phát triển các lĩnh vực mới như vi sinh vật học phóng xạ, địa vi sinh vật
học, vi sinh vật học vũ trụ.
Mỗi 1 chuyên khoa lại chia thành các ngành khác nhau.
Ví dụ như trong vi sinh vật nông nghiệp có: vi sinh vật đất, vi sinh vật trồng trọt, vi sinh
vật trong bảo vệ thực vật, vi sinh vật xử lý ô nhiễm môi trường, vi sinh vật chăn nuôi, vi sinh vật
thú y, vi sinh vật thuỷ sản, vi sinh vật học lâm nghiệp, vi sinh vật trong lương thực, thực phẩm…
* Về lĩnh vực sinh thái học người ta cũng có thể chia ra làm 4 lĩnh vực:
- Từ thấp đến cao: Đây không phải là chia theo tiến hoá của VSV, mà là phân chia theo địa
hình tức là độ cao so với mực nước biển. Người ta thấy ở các độ cao chênh lệch nhau 100m thì
hệ VSV đã khác nhau rất nhiều.
- Hảo khí đến yếm khí: Có VSV sống được trong điều kiện có O2 nhưng trong điều kiện không
có O2 thì chết và ngược lại. Ví dụ: Azotobacter và Methanococcus là VSV hảo khí.

- Chua đến kiềm: Thang chuẩn của Việt Nam và Thế giới quy định như sau:
pH

< 4,5

4,5-5,5

5,6-6,5

6,6-7,5

7,6-8,5

8,6-9,5

9,6-10,5 10,6-11,5

Môi

Rất

Chua

Chua ít

Trung

Kiềm

Kiềm

Kiềm

Kiềm rất

trường

chua

tính

yếu

mạnh

mạnh

Người ta không tính đến pH = 14 vì tất cả các môi trường trong thực tế ở trên thế giới này không
có pH đến 14.
Đất Việt Nam: từ chua đến ít chua. Môi trường kiềm rất ít thấy, nếu thấy pH=9 thì thường là do
ô nhiễm môi trường. Ví dụ nhà máy giấy Bãi Bằng dùng vôi để xử lí, hoặc xà phòng thải ra của
sinh hoạt.
- Lạnh đến nóng: Có chủng VSV ưa lạnh, ưa ấm và ưa nóng. Ví dụ Celvibrio là vi khuẩn dạng
phẩy khuẩn phân huỷ và chuyển hoá các chất sợi, xenlulô trong các đống ủ có nhiệt độ thường từ
70-800C. Người ta gọi VSV này là VSV sinh nhiệt, nhiệt độ càng cao, độ ẩm thích hợp thì VSV
này hoạt động mạnh và phân huỷ mạnh.
2. Lịch sử phát triển
Lịch sử phát triển của VSV có thể chia ra thành 4 giai đoạn như sau

2.1. Giai đoạn trước kính hiển vi (Trước khi có kính hiển vi - Tính từ trước thế kỷ 15)
Trước thế kỷ 15 tất cả các sự kiện xảy ra trong tự nhiên trong hoạt động sống của con
người và trong nông nghiệp loài người đều cho rằng đó là do chúa trời định mệnh hay do ma quỷ
tạo ra. Tuy nhiên con người đã biết áp dụng một số quy luật của thiên nhiên vào trong cuộc sống
như: ủ men, nấu rượu..., nhưng bản chất và cơ chế của quá trình thì không biết. Biết trồng xen
canh hoặc luân canh giữa cây hoà thảo với cây họ đậu có tác dụng cải tạo đất tăng năng suất cây
trồng.
Mãi đến giữa thế kỷ 15, bác sỹ nổi tiếng người ý Fraccastor (1483-1553) đã nghiên cứu
bệnh truyền nhiễm ở người, ông đã kết luận: "Nguồn gốc của bệnh truyền nhiễm là do sự bẩn
thỉu gây ra, nó được truyền từ người này sang người khác qua một “môi giới”, mà “môi giới”
này từ trước đến nay loài người còn chưa biết đến". Nhờ có phát minh này mà sau đó nhiều nhà
khoa học đã tập trung nghiên cứu tìm hiểu về "Môi giới".
2.2. Giai đoạn kính hiển vi (Tính từ thế kỷ 17)

Đầu thế kỷ 17 một nhà bác học người Nga, Uyllam đã chế tạo ra một dụng cụ gồm
nhiều kính lúp ghép lại với nhau với độ phóng đại hàng chục lần.
Giữa thế kỷ 17. Người có công phát hiện ra thế giới VSV và cũng là người đầu tiên mô tả
hình thái nhiều loại vi sinh vật là người Hà Lan tên là Antonie Leeuwenhoek (Anton Van Lơ
ven Húc) (1632-1723) vốn học nghề trong một hiệu buôn vải. Ông đã tự chế tạo ra kính hiển vi
có độ phóng đại 160 lần dựa trên thiết kế của Uyllam. Gọi là kính hiển vi nguyên thuỷ.
Bằng dụng cụ này ông đã quan sát trong tự nhiên: trong đất, trong nước ao tù, các dung
dịch nước ngâm các chất hữu cơ, bựa răng..Leewenhoek thấy ở đâu cũng có những VSV nhỏ bé.
Rất đỗi ngạc nhiên với hiện tượng quan sát được ông đã viết: “Tôi thấy trong bựa răng ở miệng
tôi có rất nhiều sinh vật tí hon hoạt động. Chúng nhiều hơn so với cả vương quốc Hà Lan hợp
nhất”. Chính nhờ dụng cụ này ông đã phát hiện ra một thế giới mới "Một thế giới huyền ảo của
VSV". Nhờ công lao lớn này loài người tôn sùng ông là "Cha" của ngành VSV.
Với quan sát và phát hiện của mình, Leewenhoek đã trình bày trong nhiều tiểu phẩm.
Những tiểu phẩm này được tập hợp lại trong tác phẩm: “Phát hiện của Leewenhoek về những bí
mật của giới tự nhiên” xuất bản năm 1695. Trong tác phẩm này ông đã ghi chép tỉ mỉ tất cả
những điều quan sát được về VSV.

Nhưng mãi đến 150 năm sau, VSV mới được chú ý. Linne nhà phân loại học lớn nhất lúc
bấy giờ đã đem tất cả các loài VSV xếp lại thành một nhóm chung gọi là chaos (nghĩa là hỗn
loạn). Đến năm 20 của thế kỷ thứ XIX nhiều loại VSV bắt đầu được phát hiện, con người bắt đầu


nhận thức được tác động của VSV trong một số bệnh và chúng được một số nhà phân loại học
chú ý tới.
Nhìn chung trong thời kỳ này các nhà nghiên cứu mới chỉ chú ý đến việc quan sát và mô
tả các loại VSV. Vì thế cho nên người ta thường gọi giai đoạn này là giai đoạn hình thái học.
2.3. Giai đoạn hình thành khoa học VSV (Tính từ thế kỷ 19)
Do sự phát triển mạnh của chủ nghĩa tư bản, các ngành khoa học kỹ thuật nói chung,
trong đó có ngành VSV học nói riêng đã phát triển mạnh.
Đến đầu thế kỷ 19, những chiếc kính hiển vi quang học hoàn chỉnh mới ra đời với các
cống hiến to lớn của G.Battista Amici (1784-1860).
Từ thập kỷ 60 của thế kỷ 19 bắt đầu thời kỳ nghiên cứu về sinh lý học của các VSV.
Người có công trong nghiên cứu VSV là Louis Pasteur (1822-1895). Một số công trình nghiên
cứu của ông.
- Năm 1857. Đưa ra cơ chế của quá trình lên men.
Chứng minh nhiều quá trình lên men (etilic, lactic, axetic..) là do VSV gây nên. Ông đã tìm cách
phòng ngừa sự hoá chua của rượu và xác định sở dĩ rượu biến thành dấm là do kết quả hoạt động của một
loại VSV khác. Nghiên cứu của Pasteur chẳng những có tác dụng lớn đến kỹ thuật chế biến rượu mà còn
giải quyết một cách cơ bản một quá trình sinh lý quan trọng. Đấy là quá trình hô hấp.Ông đã chỉ rõ lên
men chính là một quá trình hô hấp yếm khí. Nghiên cứu của Pasteur đã bác bỏ quan điểm hoá học đơn
thuần của Liebig thời bấy giờ. Trong khi nghiên cứu qúa trình lên men Pasteur đã tìm ra một nguyên tắc
đơn giản nhưng rất có giá trị: Khi rượu đã đủ ngon rồi thì chỉ cần đun nóng lên và giữ trong thùng kín là
có thể bảo quản được khá lâu. “Phương pháp khử trùng của Pasteur” này không những có tác dụng to lớn
đối với công nghiệp thực phẩm mà còn đặt cơ sở cho các phương pháp khử trùng trong y học.

- Năm1860. Đi nghiên cứu và đưa ra một thuyết "Thuyết tự sinh"
- Năm 1863. Chứng minh vi khuẩn là nguồn gốc của bệnh nhiệt thán.

- Năm 1865. Đưa ra quy trình công nghệ sản xuất vang.
- Năm 1868. Phát hiện ra nguyên nhân của bệnh bào tử trùng ở tằm và đề xuất được các biện
pháp phòng tránh bằng phương pháp cách ly.
Phương pháp này rất có hiệu quả. Nó giải quyết được vấn đề lớn trong nghề nuôi tằm thời bấy
giờ. Có thể nói là trong thời đại đó ông đã cứu được cả thế giới loài người. Vì loài người thời đó chỉ trồng
dâu, nuôi tằm, kéo tơ dệt sợi. Từ nghiên cứu này Pasteur đã ứng dụng vào việc chữa bệnh cho người và
gia súc. Từ đó phương pháp cách ly để tránh sự lây lan của bệnh tật đã trở thành một phương pháp phòng
bệnh rất quan trọng.


- Năm 1877. Đi nghiên cứu bệnh tụ huyết trùng ở động vật và đưa ra phương pháp phòng bệnh.
- Năm 1880. Phát hiện ra các tụ cầu khuẩn gây bệnh và Phát hiện ra liên cầu khuẩn gây bệnh.
Tìm ra vacxin chống bệnh dịch tả gà nhờ sử dụng vi khuẩn đã chuyển sang dạng mất độc lực.
Phát hiện não mô cầu khuẩn.
- Năm 1881. Tìm ra vacxin chống bệnh than.
- Năm 1883. Phát hiện tụ huyết khuẩn lợn
- Năm 1880-1885. Nghiên cứu vacxin chống bệnh dại. Ngày 6-7-1885 một em bé 9 tuổi là người
đầu tiên được cứu sống nhờ vacxin chống dại của ông. Và ngày này đã đi vào lịch sử loài người.
- Năm 1888. Trở thành viện trưởng đầu tiên của viện Pasteur ở Pháp
Hiện nay có rất nhiều nước trên thế giới có viện Pasteur. ở Việt Nam có hai viện: Bệnh
viện Vệ sinh dịch tễ Trung Ương Hà Nội và Viện Pasteur ở Thành phố Hồ Chí Minh.
Tiếp tục phát huy những thành tựu của L.Pasteur trong việc khám phá ra nguồn gốc của
các bệnh truyền nhiễm, trong các năm tiếp theo hầu hết các VSV gây bệnh đã được phân lập,
nuôi cấy và định tên (như bệnh sốt hồi quy, bệnh phong, bệnh thương hàn..)
- Năm 1886. Helrigell và UynFax đưa ra bản chất của quá trình cố định Nitơ phân tử.
- Nhà bác học người Đức Robert Kock (1843-1910) đã khám phá ra vi khuẩn lao, vi khuẩn tả.
Kock cũng đã nghiên cứu bệnh nhiệt thán. Ông đã dùng môi trường đặc chứa thạch hoặc gelatin
để nuôi vi khuẩn. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với công tác phân lập và thuần khiết vi sinh
vật.
- Nhà thực vật học người Nga D.I. Ivanovskii (1864-1920) đã chứng minh có sự tồn tại của loại

VSV siêu hiển vi gây ra bệnh khảm ở lá thuốc lá (mosaic) vào năm 1892. Đến năm 1897 nhà
khoa học Hà Lan M.W. Beijerinck (1851-1931) gọi loại VSV này là virut theo gốc Latinh có
nghĩa là “nọc độc”. Đến năm 1917 F.H. d’Hðrelle (1873-1949) phát hiện ra các virut của vi
khuẩn và đặt tên là thể thực khuẩn (Bacteriophage)
- Nhà khoa học Hà Lan Beijerinck là người đầu tiên phân lập được vi khuẩn nốt sần Rhizobium
vào năm 1888, vi khuẩn cố định đạm hiếu khí Azotobacter (1901), vi khuẩn lên men butilic, vi
khuẩn phân giải pectin và nhiều nhóm vi khuẩn khác.
- Người đầu tiên phát hiện ra chất kháng sinh là bác sĩ người Anh Alexander Fleming (18811955).
- Năm 1897 Eduard Buchner (1860-1917) lần đầu tiên chứng minh được vai trò của enzim trong
quá trình lên men rượu.


2.4. Giai đoạn hiện đại
Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành khoa học và sự ra đời của một loạt các
phương tiện nghiên cứu mới đã đưa đến những tiến bộ có tính chất nhẩy vọt trong sinh học nói
chung và trong vi sinh vật học nói riêng (đặc biệt là các cơ chế di truyền).
Năm 1934 chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên ra đời. Đó là loại kính hiển vi không dùng
ánh sáng khuyếch đại nhờ các thấu kính mà dùng một chùm điện tử khuyếch đại lên nhờ các điện
từ trường. Máy siêu âm để phá vỡ tế bào và màng, tách từng cấu trúc của tế bào, nhờ đó mà loài
người có thể thấy được cấu trúc xây dựng nên cơ thể VSV.
Nhờ các phương pháp phân tích nhanh chóng và hiện đại (như điện tử, sắc kí, quang phổ
tử ngoại, quang phổ phát xạ, quang phổ hồng ngoại, cộng hưởng từ hạt nhân…). Người ta có thể
làm thuần khiết và định lượng từng nhóm hợp chất hoá học chứa trong tế bào VSV hoặc trong
các sản phẩm trao đổi chất mà VSV đã tích luỹ lại trong môi trường xung quanh. Nhờ kỹ thuật
nhiễu xạ tia Rơngen và việc sử dụng máy tính điện tử người ta có thể biết rõ được cấu trúc không
gian của các hợp chất cao phân tử có ý nghĩa quan trọng trong hoạt động sống (protein, axit
nucleic)
Các nhà VSV còn tạo ra bước ngoặt của di truyền học D.T. Avery, C.M. MacLeod, M.Mc.Carty
với thực nghiệm trên vi khuẩn đã chứng minh qúa trình biến nạp được thực hiện thông qua ADN.
Cùng với những nghiên cứu về cấu trúc ADN xoắn kép (Watson và Crick), phát hiện ra vai trò

của operon trong việc đóng mở gen (F.Jacob), việc xác định ra mã di truyền của M.Nirenberg ..con người
đã đủ nhận thức để có được bức tranh toàn cảnh về cấu trúc chức năng, các quy luật vận động của vật liệu
di truyền, mở ra một kỷ nguyên tạo ra các cơ thể hoàn toàn mới lạ một cách chủ động nhờ mang gen
TTH. Các chủng VSV được tạo ra nhờ thao tác di truyền sẽ có mặt trong đời sống nhân loại ở mọi lĩnh
vực khác nhau. Đây là hi vọng để tháo gỡ những khó khăn về lương thực, thực phẩm, thuốc men, bảo vệ
môi trường. Nhưng đây cũng là mối đe doạ khủng khiếp đối với nhân loại nếu các VSC đã thay đổi gen
được sử dụng trong chiến tranh như những loại vũ khí phân tử nguy hiểm.
Năm 1970 một số nhà bác học (H.O.Smith, K.W.Wilkox) lần đầu tiên tách được enzim có khả
năng cắt ADN ở những vị trí xác định.
Ví dụ năm 1978 lần đầu tiên sản xuất ra Insulin (chữa bệnh tiểu đường) bằng công nghệ gen. Và
cũng trong năm này người ta đã chế tạo thành công kích tố sinh trưởng (HGH).
Những công trình nghiên cứu trên là cơ sở cho sự phát triển của ngành công nghệ vi sinh.
Như vậy rõ ràng VSV là một đối tượng rất quan trọng trong công nghệ sinh học để phục vụ ngày
càng đắc lực cho sản xuất và đời sống của loài người.

Thế kỷ 21là thế kỷ của Công nghệ Sinh học trong đó công nghệ vi sinh vật là hạt nhân là
nòng cốt của Công nghệ Sinh học


3. Vai trò của VSV
Vi sinh vật phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất: trong không khí, trong đất, trong nước,
trong hầm mỏ, trên cơ thể người, động thực vật, đồ dùng, lương thực thực phẩm…Ngay cả trong
những nơi mà điều kiện sống tưởng chừng hết sức khắc nghiệt vẫn thấy sự phát triển của VSV.
Như nhà bác học người Pháp đã nói “Mặc dù VSV gây nên các bệnh hiểm nghèo, nguy
hiểm cho người và động vật, nhưng chúng ta không nên tức giận chúng vì nếu không có VSV thì
không có cuộc sống trên trái đất này như ngày nay, cũng không có các nhà bác học về VSV”
VSV có vừa có lợi lại vừa có hại
3.1. Mặt lợi của vi sinh vật
Tham gia vào quá trình hình thành cuộc sống trên thế giới vì từ khi trái đất được hình
thành người ta đã chứng minh được sinh vật sống đầu tiên trên trái đất là VSV.

VSV tham gia tích cực vào quá trình hình thành đất trồng trọt, chúng phân huỷ chuyển
hóa các hợp chất bền vững, các xác hữu cơ thành các hợp chất đơn giản hơn và các chất dinh
dưỡng dễ tiêu cung cấp cho cây trồng (P, K, S, Ca…) VSV sống trong đất và trong nước còn
tham gia vào quá trình hình thành chất mùn. Trong đất, chất mùn là kho dự trữ thức ăn cho cây
trồng và là yếu tố kết dính để tạo ra cấu tượng của đất. Đất có cấu tượng là đất có đủ điều kiện
thích hợp về độ ẩm, về không khí, về chất hữu cơ đối với cây trồng.
Vi sinh vật tham gia vào khép kín vòng tuần hoàn các vật chất và giữ cân bằng sinh thái
trong tự nhiên.
VSV tham gia tích cực vào việc phân giải các chế phẩm nông nghiệp, phế thải đô thị,
phế thải công nghiệp, các chất độc hại..góp phần làm sạch môi trường.
Một số loài VSV tiết ra chất kháng sinh, vitamin, chất kích thích sinh trưởng. Chính vì
vậy nó còn được áp dụng trong các quy trình công nghệ để sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin và
các chất kích thích sinh trưởng…
Một số loài VSV trong tế bào có chứa tinh thể diệt côn trùng. Người ta dùng các chủng
VSV này vào trong quy trình công nghệ để sản xuất chế phẩm VSV dùng trong bảo vệ thực vật
để diệt côn trùng có hại. Đó là thuốc trừ sâu Bt (Bacillus thuringiensis).
Một số loài VSV có khả năng đồng hoá Nitơ không khí (N 2) thành hợp chất Nitơ (NH3,
NH4+) cung cấp đạm cho cây cối, làm giàu dinh dưỡng Nitơ cho đất. Lợi dụng để sản xuất chế
phẩm sinh học.


Trong công nghệ tuyển khoáng, người ta sử dụng nhiều chủng VSV hoà tan kim loại quý
từ quặng nghèo hoặc bã thải chứa quặng. Đó là phương pháp chắt lọc kim loại Thường sử dụng
chắt lọc kim loại đồng, bạc vàng..
ứng dụng VSV trong xử lý tràn dầu.
VSV có vai trò quan trọng trong ngành năng lượng. Sử dụng VSV và các enzim do chúng
tạo ra để chuyển hoá sinh khối thành cồn làm nhiên liệu. VSV là động lực để vận hành các bể
sinh khí sinh học (biogas). Từ 1 tấn phân chuồng được đưa vào lên men có thể làm sản sinh ra
70-73m3 khí sinh học, cho năng lượng tương đương với 45l xăng).
VSV là lực lượng sản xuất trực tiếp của ngành công nghệ lên men. Các sản phẩm lên men

ở quy mô công nghiệp: penixillin, vitaminC, thuốc trừ sâu sinh học, axit xitric…
Bắt đầu từ đầu thập kỷ 70 của thế kỷ 20 người ta bắt đầu thực hiện thành công thao tác di
truyền (genetic engineering) ở VSV. Đó là việc chủ động chuyển một số gen hay một nhóm gen
từ một VSV hay từ một tế bào khác của sinh vật bậc cao sang tế bào một VSV khác. VSV mang
gen tái tổ hợp có thể mang lại những lợi ích to lớn bởi vì có thể sản sinh ở quy mô công nghệ
những sản phẩm trước đây chưa hề được tạo thành bởi VSV. Một số sản phẩm của các VSV đã
được tái tổ hợp gen trong phục vụ y tế và thú y (interferon, insulin, kích tố sinh trưởng người),
trong sản phẩm phục vụ công nghiệp thực phẩm và thức ăn chăn nuôi (các axit amin, các enzim,
sinh khối VSV), trong các sản phẩm phục vụ nông nghiệp (thuốc trừ sâu sinh học, phân bón
VSV), trong bảo vệ môi trường (các chủng VSV mang gen TTH có thể phân giải mạnh các chất
phế thải hoặc phá huỷ các chất độc…)
3.2. Mặt hại của vi sinh vật
VSV gây nên các bệnh rất hiểm nghèo và hiểm nghèo cho người (HIV, ung thư..), động
vật (lở mồm, long móng..) cây trồng, cây rừng (bệnh đạo ôn, khô vằn, đốm lá..). Ví dụ chỉ riêng
sự tấn công của virut HIV cũng đủ gây ra ở cuối thế kỷ 20 khoảng 30-40 triệu người mang HIV
Chúng phá huỷ mùa màng (giảm từ 30-40% có khi mất trắng), làm hư hao hoặc biến chất
lương thực, thực phẩm, nguyên liệu, vật liệu, hàng hoá. Chúng sản sinh độc tố trong đó có các
độc tố hết sức độc. Ví dụ chỉ cần 1mg độc tố của vi khuẩn Clostridium botulinum cũng đủ giết
hại tới 1000 tấn cơ thể sinh vật.
VSV còn phá huỷ các công trình xây dựng cầu cống, các di tích lịch sử, gây phiền nhiễu
trong hoạt động sống của con người.
Người ta tổng kết thấy, trong bất cứ một môi trường sống nào kể cả trong môi trường
thiên nhiên, hệ VSV hay cân bằng VSV luôn tồn tại ở 100%. Trong đó 5% là VSV có ích, để đối


trọng với nó là 5% VSV có hại, và 90% là VSV trung gian. Nếu bên nào mạnh hơn thì 90% này
sẽ nghiêng về bên đấy. Vì vậy mục đích của môn học này là tìm kiếm giải pháp để 90% này
nghiêng về 5% có lợi.

Chương II. VI KHUẨN (BACTERIA)

1. Định nghĩa
Vi khuẩn là nhóm VSV đơn hoặc đa bào đa số sống hoại sinh và thuộc nhóm Procaryota
hay nhóm nhân giả (tức là không có màng nhân)
Sống hoại sinh là sống trên cơ chất hữu cơ hoặc trên các cơ thể đã chết của các sinh vật
khác.
Kích thước của vi khuẩn được tính bằng µm. 1 µm = 10-3mm.
Xét về thành phần và số lượng thì vi khuẩn là nhóm đông nhất và có vai trò kể cả thuận
và nghịch nhiều nhất so với các sinh vật khác.
2. Các phương pháp nghiên cứu về vi khuẩn
Có nhiều phương pháp nghiên cứu về vi khuẩn, nhưng trong khuôn khổ của giáo trình
này đề cập đến 3 phương pháp cơ bản sau:
2.1. Phương pháp soi tươi
Người ta lấy mẫu còn tươi từ một canh khuẩn hay một bệnh khuẩn rồi đem chấm lên lam
kính. Sau đó dùng lamen đè lên. Và đem quan sát dưới kính hiển vi.
Đây là phương pháp rất đơn giản và dễ làm, cho chúng ta kết quả rất nhanh. Nhờ phương
pháp này chúng ta sơ bộ biết được: hình thái, kích thước về bệnh khuẩn hay chủng giống VSV
cần nghiên cứu.
Hạn chế của phương pháp này là chúng ta không biết được chính xác về hình thái, kích
thước của chủng giống VSV mà chúng ta chỉ biết sơ bộ. Phương pháp này cũng rất nguy hiểm, vì
chúng ta quan sát vi khuẩn khi chúng còn sống nên dễ nhiễm sang người nghiên cứu. Vì soi tươi
nên vi khuẩn còn di động nên khó xem
2.2. Phương pháp cố định tiêu bản và nhuộm tế bào sinh vật.
Đây là phương pháp không thể thiếu được trong nghiên cứu về vi khuẩn nói riêng và
VSV nói chung. Nhờ phương pháp này chúng ta biết được chính xác hình thái, kích thước của
chủng giống VSV mà chúng ta nghiên cứu. Ngoài ra chúng ta còn sơ bộ bước đầu phân loại
chủng giống VSV này nhằm khai thác những mặt lợi và hạn chế những mặt hại.


Cố định tiêu bản: Nhỏ một giọt nước vô trùng lên một lam kính sạch. Dùng que cấy lấy
giống VSV cần nghiên cứu rồi hoà vào giọt nước trên. Đem hơ trên ngọn lửa đèn cồn với khoảng

cách từ 15-20cm. Mục đích giết chết VSV, và gắn chặt VSV vào lam kính.
Khi nào khô thì người ta nhuộm. Có hai loại thuốc nhuộm. Một loại mang tính axit, còn
một loại mang tính bazơ (tím Gentian).
Tẩy và rửa để khô và đem soi dưới kính hiển vi
Khi tiến hành nhuộm Gram: tế bào vi sinh vật bắt màu hồng là vi khuẩn Gram âm, tế bào
vi sinh vật bắt màu tím là vi khuẩn Gram dương.
2.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử
Đây là phương pháp rất hiện đại, nhờ phương pháp này không những biết được chính xác
hình thái, kích thước chủng giống VSV này mà còn biết được các vị trí cấu trúc bên trong của
VSV.
Dùng bạch kim phủ bóng tiêu bản, sau đó quan sát dưới kính hiển vi điện tử
3. Hình thái, kích thước của vi khuẩn
Vi khuẩn có nhiều hình thái, kích thước và cách sắp xếp khác nhau. Tuỳ từng chủng
giống khác nhau mà khác nhau. Đường kính của phần lớn vi khuẩn thay đổi trong khoảng từ 0,2
- 2,0µm, chiều dài cơ thể khoảng 2,0-8,0µm,
Dựa theo hình thái bên ngoài có thể chia vi khuẩn làm 5 loại hình thái khác nhau: cầu
khuẩn, trực khuẩn, cầu trực khuẩn, xoắn khoẩn, và phẩy khuẩn.
3.1. Cầu khuẩn (Coccus - Viên bi tròn vo)
3.1.1. Đơn cầu khuẩn (Micrococcus)
Các tế bào thường đứng thành riêng từng tế bào một, đa số sống hoại sinh trong đất, nước
và không khí như Micrococcus agilis, Micrococcus roseus, M. luteus
3.1.2. Song cầu khuẩn (Diplococcus)
Các tế bào thường đứng với nhau thành cặp như Diplococcus pneumonia (gây bệnh viêm
phổi) Azotobacter chrococcum, một số loại có khả năng gây bệnh như lậu cầu khuẩn (Neiseria
gonorrhoeae) não mô cầu khuẩn (Neiseria meningitidis)
3.1.3. Liên cầu khuẩn (Streptococccus)
Các tế bào thường đứng với nhau thành chuỗi dài như liên cầu khuẩn sinh mủ
(Streptococcus pyogenes, Streptoccus lactis)

Đơn cầu

Song cầu

Liên cầu

Tứ cầu

Tụ cầu

3.1.4. Tứ cầu khuẩn (Tetracoccus)
Các tế bào đứng với nhau thành nhóm 4 tế bào một. Tứ cầu khuẩn thường sống hoại sinh,
song cũng có loài có khả năng gây bệnh chó động vật như Tetracoccus homari, Tetracoccus
lactis,
3.1.5. Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus)
Các tế bào đứng với nhau thành từng đám giống như chùm nho. Đa số tụ cầu sống hoại
sinh, một số có thể gây bệnh cho người và động vật như Staphylococcus aureus, Staphylococcus
epidermisdis, S. lactis.
3.2. Trực khuẩn (Bacillus - Batoong - hình que)
Là tên chung để chỉ các loài vi khuẩn có hình que, hình gậy, đầu tròn hay đầu vuông.
Kích thước của trực khuẩn 0,5-1x 1-5µm. Những trực khuẩn hay gặp thuộc các giống sau:
3.2.1. Trực khuẩn Gram không sinh nha bào
Chúng có dạng hình que, hai đầu tù, bắt màu khi nhuộm Gram.
- Trực khuẩn Gram âm không sinh nha bào thì bắt màu hồng khi nhuộm Gram. Ví dụ
như: Bacterium, Rhizobium, Flavobacterium, có nhiều loại gây bệnh cho người và gia súc như
trực khuẩn đường ruột. Như Salmonena, Escherichia, Shigella, Proteus..
- Trực khuẩn Gram dương không sinh nha bào lại bắt màu tím khi nhuộm Gram. Ví dụ
như: Corynebacterium.
3.2.2. Trực khuẩn Gram sinh nha bào.
Đa số là các loài Gram dương. Có hai dạng hình chính,

- Một dạng do kích thước nha bào nhỏ hơn kích thước của vi khuẩn, nên vẫn có dạng
hình que. Ví dụ Bacillus anthracis, B. thurigensis, B. subtilis.
- Một dạng do kích thước nha bào lớn hơn chiều ngang của vi khuẩn, do đó khi mang nha
bào thì vi khuẩn bị biến đổi hình dạng và có dạng hình thoi, hình vợt, hay hình dùi trống. Ví dụ
Clostridium pasteurianum trực khuẩn cố định Nitơ, Clostridium tetani trực khuẩn gây bệnh uốn
ván.


3.3. Cầu trực khuẩn (Cocobacillus)
Là dạng trung gian giữa cầu khuẩn và trực khuẩn, có hình bầu dục, hình trứng, hình elip,
có kích thước khoảng 0,25-0,3 x 0,4-1,5µm.
Ví dụ vi khuẩn tụ huyết trùng (Pasteurella)
3.4. Xoắn khuẩn (Spirillum)
Là những vi khuẩn có hình sợi lượn sóng, gồm các vi khuẩn có từ hai vòng xoắn trở lên,
bắt màu Gram dương, di động được nhờ có một hay nhiều lông mọc ở đỉnh. Kích thước thay đổi
trong khoảng 0,5-3,0x5-40µm. Ví dụ như Leptospira canicola, Treponema dentian (gây bệnh
giang mai), Spirillum rubrum (uốn ván).
3.5. Phẩy khuẩn (Vibrio)
Là những vi khuẩn có hình que uốn cong, có hình giống như dấu phẩy, hình lưỡi liềm,
đứng riêng lẻ hoặc nối với nhau thành hình chữ S, hình số 8.
Phần lớn sống hoại sinh, một số ít có khả năng gây bệnh

phẩy trùng tả Vibrio cholerae,
Cellvibrio denitrificans có khả năng phân huỷ, chuyển hoá mạnh các chất sơ sợi.
4. Cấu tạo tế bào vi khuẩn
4.1. Tiên mao (roi - flagellum)
Tiên mao (hay lông roi) là những sợi lông dài, uốn khúc, mọc ở mặt ngoài một số vi
khuẩn
Kích thước tiên mao dao động vào khoảng 0,01-0,04 x 1,0-100µm. Có những tiên mao
rất dài gấp nhiều lần chiều dài cơ thể.

Thành phần hoá học: Tiên mao chứa 90% là protein phần còn lại là lipit, hidrat cacbon và ion
vô cơ. Protein của tiên mao gọi là flagellum có trọng lượng phân tử khoảng 30.000-40.000.
Cấu trúc của tiên mao: Tiên mao của vi khuẩn gồm có ba phần: sợi, móc và thể cơ bản
- Sợi bao gồm một số chuỗi protein đặc biệt, nó xoắn lại với nhau phía trong vỏ rỗng.


- Móc gắn vào phần đầu cuối của sợi
- Thể cơ bản gắn vào móc để giữ lông vào thành tế bào và màng tế bào chất.
Vị trí và số lượng của tiên mao. Vị trí sắp xếp và số lượng tiên mao trên thân vi khuẩn thay đổi
tuỳ loại vi khuẩn. Có loại không có tiên mao (atricha), loại có tiên mao người ta chia thành các
loại như sau:
- Đơn mao: Chỉ có một sợi (monotrichous) ví dụ ở vi khuẩn Vbrio cholerae, Bdellovibrio spp.
- Chùm mao: Có 2, 3, 4.. roi mọc từ một đầu. Ví dụ ở Pseudomonas fluorescens.
- Chu mao: Các roi mọc khắp xung quanh bề mặt tế bào. Ví dụ ở các chi Salmonella, Proteus,
Escherichia, Shigella, Bacillus, Clostridium..
Quan sát tiên mao dễ dàng nhất là sử dụng kính hiển vi điện tử. Muốn thấy được dưới
kính hiển vi điện tử phải xử lí tiêu bản và nhuộm theo những phương pháp nhuộm tiên mao đặc
biệt hay bằng kỹ thuật nhuộm huỳnh quang, ngoài ra cũng có thể nhìn thấy lông vi khuẩn trên
kính hiển vi có tụ quang nền đen và kính hiển vi phản pha.
Đặc biệt bằng kính hiển vi điện tử có thể quan sát thấy tiên mao của vi khuẩn là những sợi
nguyên sinh chất rất mảnh xoắn lại với nhau, tiên mao xuất phát từ lớp ngoại nguyên sinh chất
rồi xuyên qua màng nguyên sinh chất và thành tế bào rồi ra ngoài. Tiên mao cố định vào tế bào
vi khuẩn bằng một cái móc có đường kính lớn hơn đường kính của sợi tiên mao.
Vai trò của tiên mao.
- Giúp các vi khuẩn có thể chuyển động trong môi trường lỏng. Nhờ sự chuyển động của
tiên mao mà có thể giúp vi khuẩn di động trong dịch lỏng với tốc độ khoảng 100µm/s.
- Flagellin của lông là cơ sở của kháng nguyên H (H antigene) ở vi khuẩn. Khi trong
huyết thanh của động vật có tồn tại kháng thể H tương ứng thì sẽ xảy ra sự kết dính các tiên mao
của vi khuẩn lại với nhau tạo nên phản ứng ngưng kết.
4.2. Tiêm mao

Ngoài tiên mao, ở nhiều vi khuẩn còn có một bộ phận phụ khác hình sợi rất ngắn và rất
mảnh gọi là pili, fimbriae, bám xung quanh cơ thể, nó có thể mất đi mà không ảnh hưởng tới sự
tồn tại của vi khuẩn. Kích thước 10-30nm x 0,1-0,3µm. Pili thường thấy rất rõ ở các vi khuẩn
Gram âm, và trên mỗi tế bào có tới 250-400 pili. Thành phần hoá học chủ yếu của nó là protein.
Vai trò: - Bảo vệ thành tế bào vi khuẩn


- Các pili nói chung là giúp vi khuẩn bám giữ vào giá thể, bề mặt cơ chất như (màng nhầy
của đường hô hấp, đường tiêu hoá, đường tiết niệu, sinh dục…). Ngoài ra nó còn là chỗ bám để
cho 2 tế bào sinh vật tiếp hợp với nhau trong hiện tượng tiếp hợp.
- Các pili chung có cấu tạo của một protein mang tên pilin và nó là một kháng nguyên.
Pili chung không phải là cơ quan di động của vi khuẩn, nó có tác dụng làm tăng thêm bề mặt để
thu chất dinh dưỡng của tế bào.
Pili giới tính hay pili F: Có một số loại vi khuẩn có một loại tiêm mao đặc biệt gọi là tiêm mao
giới tính (sex pilus, F-pilus). Nó giống tiêm mao nhưng dài hơn nhiều. Mỗi vi khuẩn có thể có từ
1-4 tiêm mao giới tính, chỉ có các vi khuẩn đực F+ hoặc Hfr mới có tiêm mao này. Nhiệm vụ của
các pili này là tham gia vào quá trình tiếp hợp, tiêm mao này hình thành cầu nối nguyên sinh
chất giữa 2 tế bào khác giới tính do đó giúp quá trình truyền vật liệu di truyền từ vi khuẩn thể
cho sang vi khuẩn thể nhận. Ngoài ra pili giới tính này còn là thụ thể để cho các thể thực khuẩn
ARN hấp phụ.
4.3. Lớp vỏ nhầy hay lớp dịch nhầy (capsule)
ở một số loài vi khuẩn bên ngoài thành tế bào còn có một lớp bao nhầy hay còn gọi là lớp
vỏ nhầy. Đây là một lớp vật chất dạng keo, có độ dầy bất định. Tùy từng loại vi khuẩn khác nhau
mà có lớp vỏ nhầy có cấu trúc, thành phần hoá học, kích thước khác nhau. Thậm chí còn tuỳ
thuộc vào từng giai đoạn sinh trưởng phát triển và điều kiện môi trường sống.
Ví dụ Azotobacter sống trong môi trường thiếu đạm thì lớp dịch nhầy dầy hơn khi nó
sống trong môi trường thừa Nitơ. Hoặc Diplococcus vi khuẩn gây bệnh hô hấp chỉ hình thành
lớp vỏ nhầy khi xâm nhập vào TBVC để gây bệnh.
Về độ dày của lớp vỏ nhầy chia làm hai loại:
- Vỏ nhầy lớn (macrocapsule) có kích thước lớn hơn 0,2µm có khi dày đến 10-20µm. Lớp vỏ

nhầy này còn gọi là giáp mô (capsule). Để quan sát giáp mô có thể dùng phương pháp nhuộm
bằng mực tàu để thấy rõ bao nhầy màu trắng nổi lên trên một nền đen.
- Vỏ nhầy nhỏ: Kích thước nhỏ hơn 0,2µm
Thành phần chủ yếu của bao nhầy là polisaccarit, ngoài ra còn có homopolysaccarit hoặc
heteropolysaccarit, polipeptit và protein...Ngoài các hợp chất hữu cơ trên, thành phần hoá học
còn lại của giáp mô chủ yếu là nước chiếm tới 98% trong thành phần hoá học của giáp mô.
Chung quy lại gồm hai cấu trúc:
- Polypeptit ví dụ như Bacillus anthracis
- Polysaccarit ví dụ như Diplococcus


Bao nhầy có thể có các chức năng sau:
- Bảo vệ vi khuẩn tránh bị thương tổn khi khô hạn, bảo vệ tránh khỏi hiện tượng thực bào của
bạch cầu (phagocytosis) làm tăng cường sức gây bệnh của vi khuẩn.
- Dự trữ thức ăn, đề phòng khi thiếu thức ăn có thể sử dụng vỏ nhầy như là nguồn chất dinh
dưỡng. Khi chất dinh dưỡng trong môi trường cạn dần, vi khuẩn sẽ tiêu thụ đến các chất dự trữ
chứa trong giáp mô và làm cho giáp mô tiêu biến đi.
- Tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất. Ví dụ ở vi khuẩn Acetobacter xylinum bao nhầy cấu tạo
bởi xenlulozơ. Người ta dùng bao nhầy này để ăn khi nuôi cấy trên nước dừa. Loại sản phẩm có
hương vị cùi vải, cùi nhãn này có tên gọi là “Nato de coco”
- Vỏ nhầy mang tính kháng nguyên rõ rệt, nó là yếu tố độc lực của vi khuẩn.
- Nhờ bao nhầy và một số cấu tạo có liên quan mà giúp cho vi khuẩn bám được vào bề mặt của
một số giá thể. Ví dụ vi khuẩn gây sâu răng Streptococcus salivarius và Streptococcus matans đã
sinh ra enzim hexozơ transpheraza làm tạo ra hợp chất polime của fructozơ, giúp cho vi khuẩn
bám được trên bề mặt của răng, lên men đường sinh axit lactic và dần dần làm hỏng men răng,
gây sâu răng. Bao nhầy tạo thành bao ở một số loài vi khuẩn thuỷ sinh đóng vai trò bám giữ vào
các giá thể trong nước..
- Một số vi khuẩn chỉ tạo thành giáp mô trong điều kiện bất lợi, một số khác chỉ hình thành giáp
mô khi đã xâm nhập vào cơ thể ký chủ, ví dụ như vi khuẩn nhiệt thán
4.4. Thành tế bào

Thành tế bào nằm ở phía trong lớp vỏ nhầy
Thành tế bào thường chiếm 25-30% khối lượng khô của vi khuẩn.
Thành phần cấu tạo của thành tế bào rất phức tạp. Cấu trúc của G + và G- rất khác nhau.
Bảng dưới nêu lên sự sai khác chủ yếu về tỉ lệ các thành phần của thành tế bào vi khuẩn.
Thành phần

Tỉ lệ phần trăm đối với khối lượng khô của thành tế bào vi khuẩn
G+

G-

Peptidoglican

30-95

5-20

Axit teicoic

Cao

0

Lipoit

Hầu như không có

20

Protein

Không có hoặc ít

Cao


Peptidoglican là loại polime xốp, không tan, khá cứng và bền vững. Cấu trúc cơ bản bao
gồm 3 thành phần: N-axetyl glucozamin, axit N-axetyl murumic, và tetrapeptit chứa cả L và D
axit amin.
Để tạo thành mạng lưới cứng, tetrapeptit trên mỗi chuỗi peptidoglican (PG) liên kết chéo
với các tetrapeptit trên các chuỗi khác. Đồng thời các thành phần của lưới phải được mở ra bởi
các enzim autolizin để polime mới có thể lắp thêm vào và tế bào có thể sinh trưởng và phân cắt.
Axit teicoic là một thành phần đặc trưng của tế bào vi khuẩn G +. Axit teicoic là polime
của ribitol và glixerol photphat liên kết với PG hoặc màng tế bào chất. Loại liên kết với màng tế
bào chất được gọi là axit lipoteicoic. Do tích điện âm nên axit teicoic giúp cho việc vận chuyển
các ion dương vào ra tế bào, và giúp tế bào dự trữ photphat. Ngoài ra nó còn liên quan đến tính
kháng nguyên bề mặt và tính gây bệnh của một số vi khuẩn G +. Chúng còn gọi là thụ thể hấp phụ
đặc biệt đối với một số thể thực khuẩn.
Vi khuẩn G- có thành tế bào với cấu trúc phức tạp. Trong cùng là lớp PG mỏng. Cách
một lớp không gian chu chất là tới màng ngoài.
- Màng ngoài có cấu trúc gần giống với màng tế bào chất nhưng chủ yếu là lipopolisaccarit
(LPS). Lớp LPS dày khoảng 8-10nm và cấu tạo như sau: - Lipit A: 2 phân tử N-axytyl
glucozamin, 5 chuỗi dài axit béo. Đây là nội độc tố của vi khuẩn gây sốt, tiêu chảy, phá huỷ
hồng cầu và dẫn đến gây sốc nguy hiểm. - Polisaccarit lõi - và kháng nguyên O đây chính là
phần polisaccarit vươn ra khỏi màng vào môi trường, gồm các phân tử hexozơ (galactozơ,
mannozơ). Kháng nguyên O quyết định nhiều đặc tính huyết thanh của vi khuẩn có chứa LPS và
là vị trí gắn của thụ thể của thể thực khuẩn
- Lớp không gian chu chất: Lớp này không chỉ có ở giữa lớp màng ngoài và lớp PG mỏng ở
thành tế bào vi khuẩn G- mà còn có ở giữa lớp thành tế bào và lớp màng tế bào chất của cả G + và
G-. Trong lớp này có nhiều loại, chẳng hạn proteinaza (đã được chứng minh là có khả năng

chống lại sự tấn công của các vi khuẩn khác), nucleaza, protein vận chuyển qua màng, protein
thụ thể..
Thành tế bào có các chức năng chủ yếu sau:
- Duy trì hình dạng của tế bào
- Vì thành tế bào có cấu trúc cứng nên nó giúp tế bào đề kháng với các lực tác động từ bên ngoài
như áp suất, tác nhân vật lý, hoá học, các thuốc tẩy..ví dụ như G + chịu được áp suất thẩm thấu tới
15-20atm, vi khuẩn G- chịu được tới 5-10atm.
- Hỗ trợ sự chuyển động của tiên mao


- Cần thiết cho quá trình phân cắt bình thường của tế bào
- Cản trở sự xâm nhập vào tế bào một số chất có hại (thuốc nhuộm, một số chất kháng sinh, muối
mật, muối kim loại, một số enzim phân giải)
- Có liên quan mật thiết đến tính kháng nguyên, tính gây bệnh, một số vi khuẩn thành tế bào có
chứa nội độc tố đó là lipopolisaccarit .
- Thành tế bào cũng là nơi tiếp nhận các thụ thể đặc hiệu của phage, điều này có ý nghĩa trong
phân loại vi khuẩn, và phage, cũng như các nghiên cứu cơ bản khác.
- Vai trò của thành tế bào trong phương pháp nhuộm phân biệt hai loại vi khuẩn
4.5. Màng tế bào chất
Màng tế bào chất hay còn được gọi là màng tế bào hay màng nguyên sinh (cytoplasmic
membrane) nằm phía trong thành tế bào, viết tắt là CM. CM dày khoảng 4-5nm.
CM cấu tạo gồm 3 lớp:
- Ở giữa là 1 lớp kép photpholipit (PL), chiếm khoảng 30-40% khối lượng
- 2 lớp protein: một lớp nằm ở phía trong, một lớp nằm phía ngoài. Một số protein có thể xuyên
qua màng chiếm 60-70% khối lượng.
Mỗi phân tử PL chứa một đầu tích điện phân cực (đầu photphat) và một đầu không tích
điện, không phân cực (đầu hidratcacbon). Đầu không phân cực này chứa 2 mạch hidrocacbon no
(CH2)n hoặc chưa no (CH2-CH=CH-CH2) trong đó thường có từ 14-24 nguyên tử C.
- Ngoài ra trong màng nguyên sinh chất còn chứa nhiều loại enzym khác nhau ví dụ như:
pecmeaza tham gia vào vận chuyển các chất qua màng tế bào, các enzym của chuỗi hô hấp và

enzym tổng hợp ATP (ATP synthetase), các enzym tham gia vào tổng hợp một số thành phần
của tế bào…
Hầu hết màng tế bào chất của vi khuẩn thật không chứa các sterol, như colesterol, do đó
không cứng như CM của các tế bào có nhân thật. Microplatma là nhóm vi khuẩn thật không có
thành tế bào. CM của chúng có chứa sterol do đó khá vững chắc.
CM là hàng rào đối với đa số các phân tử tan trong nước và có tính chọn lọc hơn nhiều so
với thành tế bào. Tuy vậy do CM có chứa các protein đặc biệt gọi là pecmeaza, chúng có thể vận
chuyển các phân tử nhỏ vào tế bào theo cơ chế thụ động, không cần năng lượng hoặc chủ động,
cần năng lượng.
CM ở vi khuẩn là vị trí làm nhiệm vụ hô hấp (tương tự như màng trong có dạng gấp khúc
ở ti thể của các tế bào có nhân thật). CM có chứa các protein của chuỗi hô hấp và các enzim tổng


hợp ATP (ATP synthetase). ở các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía CM còn chứa cả bộ máy quang
hợp.
Trên CM còn gặp các enzim tham gia vào quá trình tổng hợp lipit màng, PG, axit teicoic,
LPS, và các polisaccarit đơn giản.
CM còn chứa các vị trí gắn với NST và plasmit, đóng vai trò quan trọng trong việc phân
phối các yếu tố di truyền vào từng tế bào con.
Nhiều vi khuẩn, nhất là vi khuẩn G+, CM xâm nhập vào tế bào chất và tạo thành hệ thống
ống gọi là mezosom. Mezoxom nằm gần CM hay đâm sâu vào trong tế bào chất. Loại thứ hai có
lẽ gắn với NST và có chức năng nhất định trong quá trình sao chép ADN và qúa trình phân bào.
Vai trò
- Ngăn cách tế bào với môi trường, tạo cho tế bào một hệ thống riêng biệt và duy trì áp suất thẩm
thấu bình thường bên trong tế bào.
- Thực hiện sự trao đổi chất giữa tế bào và môi trường. Khống chế sự vận chuyển trao đổi ra, vào
tế bào của các chất dinh dưỡng, các sản phẩm trao đổi chất.
- Là nơi chứa một số enzym, đặc biệt là các enzym chuyển hoá hô hấp, các pecmeaza..
- Là nơi tổng hợp các thành phần của tế bào nhất là các thành phần của vách tế bào và vỏ nhầy
(GP, LPS, axit teicoic, và các polime của vỏ nhầy).

- Nhiệm vụ trong phân chia tế bào: Người ta thấy các mezoxom và màng nguyên sinh chất hình
như chỉ đạo việc phân chia tế bào vi khuẩn. Trong quá trình phân chia tế bào, các mezoxom lớn
dần lên cùng với lúc NST nhân lên, khi NST tách đôi, các mezoxom đồng thời cũng tách đôi,
chúng xa dần nhau và kéo theo nhân tách xa nhau và giữa tế bào xuất hiện một vách ngăn, qúa
trình phân chia kết thúc.
4.6. Tế bào chất (cytoplasm)
Tế bào chất là vùng dịch thể ở dạng keo chứa các chất hoà tan trong suốt và các hạt như
riboxom. Gồm khoảng 80-90% nước, phần còn lại là các thành phần hoà tan như protein, peptit,
axit amin, vitamin, ARN, riboxom, các muối khoáng (Ca, Na, P..) và một số nguyên tố hiếm, sắc
tố. Tế bào chất của vi khuẩn không di động bên trong tế bào cũng không chứa bộ khung tế bào
tức là mạng lưới các sợi giúp duy trì hình dạng của tế bào. Điều này khác hẳn với TBC của các tế
bào nhân thật.
Protein và polypeptit chiếm tới 50% trọng lượng khô của vi khuẩn và khoảng 90% năng
lượng của vi khuẩn để tổng hợp protein.


Khi còn non nguyên sinh chất có cấu tạo đồng nhất bắt màu giống nhau khi nhuộm màu.
Khi già do xuất hiện những không bào và các thể ẩn nhập (thể vùi, granula inclusion) nên
nguyên sinh chất có dạng lổn nhổn, bắt màu không đều và có tính chiết quang khác nhau.
Trong nguyên sinh chất của các vi khuẩn trưởng thành người ta quan sát thấy nhiều cơ
quan con khác nhau: mezoxom, riboxom, không bào, các hạt chất dự trữ, các hạt sắc tố và các
cấu trúc của nhân.
4.7. Mezoxom
Là một thể hình cầu trông giống như một bong bóng nằm trong nguyên sinh chất, gần
vách ngăn và chỉ xuất hiện khi tế bào phân chia. người ta thường tìm thấy khoảng 1-2 mezoxom
trong mỗi tế bào.
Mezoxom có đường kính khoảng 2500A0 và gồm nhiều lớp bện chặt lại với nhau, chiều
dày của mỗi lớp vào khoảng 75A0.
Vai trò.
- Mezoxom có vai trò quan trọng trong quá trình phân chia tế bào và hình thành vách ngăn.

- Trong mezoxom còn có nhiều hệ thống enzym tham gia vào vận chuyển điện tử
4.8. Riboxom
Riboxom nằm tự do trong TBC, chiếm tới 70% khối lượng khô của tế bào vi khuẩn, kích
thước khoảng 250A0.
Riboxom gồm có 2 tiểu phần:50S và 30S. Hai tiểu phần này kết hợp với nhau tạo thành
monoxom 70S. S là đơn vị Svedberg, tên nhà khoa học Thuỵ Điển, đại lượng đo tốc độ lắng của
các hạt trong một huyền dịch khi li tâm cao tốc. (1S=10-13cm/s).
Riboxom của vi khuẩn chứa khoảng 40-60% ARN, 35-60% protein, ngoài ra riboxom
còn chứa lipit, một số men như ribonucleaza, β-galactozidaza..và một ít chất khoáng Mg và Ca.
Trong tế bào vi khuẩn riboxom nằm chủ yếu trong nguyên sinh chất, một phần bám trên màng
nguyên sinh chất,
Mỗi tế bào vi khuẩn có trên 10.000 riboxom, ở tế bào E.coli đang phát triển mạnh có
khoảng 15.000-20.000 riboxom.
Vai trò
Riboxom là trung tâm tổng hợp của tế bào, nhưng không phải tất cả các riboxom đều có
khả năng tham gia vào quá trình này, số riboxom tham gia tổng hợp protein thường không quá 510% tổng số riboxom có trong tế bào.


4.9. Không bào:
Không bào là một tổ chức hình cầu hoặc bầu dục bao bọc bởi một lớp màng không bào
(tonoplast) có cấu trúc hoá học là lipoprotein, trong không bào chứa đầy dịch tế bào.
Sự hình thành không bào và kích thước của nó chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi thành phần
môi trường và giai đoạn phát triển của tế bào vi khuẩn.
Vai trò
Không bào có vai trò quyết định trong việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào, mặt
khác nó cũng là nơi chứa những sản phẩm bất lợi của quá trình trao đổi chất.
4.10. Các hạt dự trữ hay thể vùi:
Trong tế bào chất của nhiều vi khuẩn còn có nhiều hạt dự trữ khác nhau: Hydratcacbon,
giọt lipit, giọt lưu huỳnh, tinh thể diệt côn trùng ở một số vi khuẩn G + sinh nha bào, sắc tố.... Các
chất này không tan trong nước.

Sắc tố của vi sinh vật được gọi bằng tên chung: Bacteriochlorophyl. Tuỳ từng loại vi sinh
vật khác nhau mà có chứa các sắc tố khác nhau. Ví dụ như Thiobacillus có sắc tố carotenoit nên
có màu đỏ nâu, Pseudomonas có sắc tố piociamin nên có màu xanh.
Có thể chia các chất dự trữ ra thành các nhóm sau:
A - Chất hữu cơ
a. Nguồn C và năng lượng: Glicogen, PHB (poly-β-hydroxybutyrate)
b. Nguồn N: Xianophixin, Phicoxianin
B - Chất vô cơ
a. Hạt dị nhiễm,
b. Hạt lưu huỳnh
Ở một số vi khuẩn tự dưỡng hoá năng còn thấy có trong tế bào chất những hạt nhưng
không phải là chất dự trữ. Đó là cacboxixom. Chúng có kích thước như phần đầu của thể thực
khuẩn (khoảng 10nm). Có thể thấy các hạt này ở tế bào các vi khuẩn Thiobacillus thioparus,
Thiobacillus neapolitanus, Beggiatoa spp..Caboxixom có vai trò nhất định trong quá trình cố
định

CO2

ở

các

vi

khuẩn

tự

dưỡng.

Caboxixom

chứa

AND,

ribulozơ-bis-P-

cacboxylaza/oxigenaza.
Tinh thể diệt côn trùng có hình quả trám, có bản chất là protein và có mặt trong tế bào một số vi
khuẩn như Bacillus thuringientis, B.sphaericus, B.lentimorbus..


Vai trò
- Các chất dự trữ được hình thành khi tế bào tổng hợp quá nhiều, bằng cách này không
những vi khuẩn dự trữ thức ăn mà còn làm giảm bớt áp xuất thẩm thấu dưới dạng polyme
- Các chất dự trữ được dùng khi môi trường dinh dưỡng hạn hẹp
- Sử dụng loài vi khuẩn có khả năng hình thành tinh thể diệt côn trùng làm chế phẩm vi
sinh vật diệt sâu hại.
4.11. Chất nhân
Nhân của vi khuẩn là nhân nguyên thuỷ chưa có màng nhân điển hình, nên gọi là sinh vật
tiền nhân procaryota. Mặc dù không có màng nhân nhưng giới hạn giữa thể nhân và nguyên sinh
chất rất rõ rệt.
Nếu coi trọng lượng khô của tế bào là 100% thì chất nhân chỉ chiếm 1-2%
Thể nhân còn gọi là vùng nhân, khi nhuộm bằng thuốc nhuộm Feulgen có thể quan sát
thấy thể nhân có hình dạng bất định và bắt màu tím. Thể nhân có thể có hình cầu, kéo dài như
hình que, hình quả tạ, hay hình chữ V..
Thể nhân của vi khuẩn là một NST duy nhất cấu tạo bởi một sợi ADN xoắn kép, gắn với
màng tế bào chất (tuy nhiên ở Streptomyces cũng gặp NST dạng thẳng). Như vậy là phần lớn các
tế bào của vi sinh vật nhân nguyên thuỷ là tế bào đơn bội. NST của vi khuẩn có chiều dài thay

đổi trong khoảng 0,25-3,0µm (chiều dài ADN của vi khuẩn E.coli là khoảng 1µm). NST của vi
khuẩn chứa 6,6-13x106 cặp bazơ nitơ (NST của vi khuẩn E.coli gồm 4,6x10 6 cặp bazơ và có khối
lượng phân tử là 3x109.)
Ngoài NST, nhiều vi khuẩn còn có chứa ADN ngoài NST. Đấy cũng là những sợi ADN
kép, dạng vòng kín, có khả năng sao chép độc lập và gọi là plasmit.
Vai trò
- Là cơ sở vật chất chứa đựng thông tin di truyền của vi khuẩn
- Điều hành quá trình tổng hợp protein và duy trì các tính trạng của tế bào
3.7. Nha bào (Spore)
Một số loại vi khuẩn, thường là các vi khuẩn G + như trực khuẩn Bacillus và Clostridium
có thể hình thành trong tế bào những thể hình tròn hay hình bầu dục, gọi là bào tử hay nha bào
(spore).


Sự hình thành nha bào:
Nha bào là một hình thức tiềm sinh của vi khuẩn, các tế bào sinh bào tử khi gặp điều kiện
bất lợi như: thiếu thức ăn, nhiệt độ, độ pH không thích hợp, môi trường tích luỹ nhiều sản phẩm
trao đổi chất bất lợi. Mỗi vi khuẩn chỉ tạo được một nha bào. Khi điều kiện sống thuận lợi nha
bào nảy mầm để đưa vi khuẩn trở lại dạng sinh sản.
Có thể chia quá trình hình thành bào tử như sau: Lúc đầu nguyên sinh chất và chất nhân
tập trung lại ở một vị trí nhất định trong tế bào, tiếp theo là sự hình thành một lớp màng ngăn
cách khối nhân và phần nguyên sinh chất với phần còn lại của vi khuẩn, nguyên sinh chất tiếp
tục cô đặc lại. Đó là giai đoạn tiền nha bào (prospore). Sau đó tiền nha bào được bao bọc dần bởi
các lớp màng và chuyển thành nha bào. Thời gian hình thành nha bào tuỳ theo từng loại vi khuẩn
có thể từ 18 - 20 giờ.
Cấu trúc nha bào:
Khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử cho thấy nha bào được cấu trúc bởi nhiều lớp
màng bao bọc. Tiếp xúc với nguyên sinh chất của nha bào là một lớp màng mỏng gọi là màng
nha bào tương ứng với màng nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn ở thể sinh trưởng, sau đó đến
vách nha bào, vách này sẽ chuyển thành vách tế bào khi vi khuẩn nảy mầm. Vách nha bào được

bao bọc bởi một lớp vỏ dày gọi là vỏ. Vỏ này không bắt màu thuốc nhuộm, xung quanh vỏ có hai
lớp bao: bao trong và bao ngoài đó là những lớp đề kháng mạnh, hai lớp này quyết định tính
không thấm các nhân tố hoá học và quyết định tính đề kháng đối với các nhân tố lý học.
Màng ngoài nằm ở ngoài cùng, đó là các phần còn sót lại của tế bào mẹ, khi có khi
không, khi dày khi xốp, chiếm khoảng 2-10% khối lượng khô của bào tử. Màng ngoài gồm 2
lớp, lớp ngoài dầy 6nm, lớp trong dầy 19nm. Thành phần chủ yếu là lipoprotein, cũng có chứa
một lượng nhỏ axit amin, có tính thẩm thấu kém. Đã có tài liệu phân tích thấy màng ngoài chiếm
52% protein, 20% hidrat cacbon, 12,5% photphat và 3,8% chất khoáng. Có thể thấy rõ màng
ngoài khi quan sát bào tử của vi khuẩn Bacillus cereus.
Lớp áo bào tử (spore coat) nằm dưới lớp màng ngoài dầy khoảng 3nm, cấu tạo bởi 3-15
lớp, chủ yếu là protein sừng (chiếm 50-80% protein tổng số của bào tử) và một ít
photpholipoprotein. áo bào tử có sức đề kháng rất cao với lizorim, proteinaza, các chất hoạt động
bề mặt, có tính thẩm thấu kém đối với cation.
Dưới áo bào tử là lớp vỏ bào tử. Vỏ bào tử chiếm thể tích rất lớn (36-60%). Vỏ bào tử
chứa một lượng lớn peptidoglucan đặc biệt, ít liên kết chéo, ngoài ra còn có 7-10%(tính theo
khối lượng khô của bào tử) chất dipicolinat canxi (DPA-Ca), không chứa axit teicoic. áp suất
thẩm thấu của lớp vỏ bào tử cao tới 20atm, lượng chứa nước là 70% cao hơn nhiều so với lượng


chứa nước bình quân trong bào tử (khoảng 40%) - (lượng chứa nước của tế bào dinh dưỡng là
80%).
Dưới lớp vỏ bào tử là lõi bào tử còn gọi là thể chất nguyên sinh của bảo tử. Lõi cấu tạo
bởi 4 thành phần: thành bào tử, màng bào tử, bào tử chất và vùng nhân.
Thành phần hoá học của nha bào: Các lớp bao và màng của nha bào có cấu tạo cơ bản là
protein có chứa nhiều glyxin, tirozin và đặc biệt là xystin, ngoài ra còn có sự tham gia của
keratin, ở đây có rất nhiều cầu disunfua, những cầu này đóng vai trò quyết định tính chất nha bào
như sự đề kháng với các nhân tố lý hoá học.
Nguyên sinh chất nha bào có chứa ít nhất một NST, một số riboxom và rất nhiều enzim
chuyển hoá nhưng lại ở trạng thái không hoạt động. Khi vi khuẩn nảy mầm thì những enzim này
lại bắt đầu hoạt động.

Nha bào còn chứa một lượng lớn Canxi, magie và axit dipicolinic, axit này chiếm từ 512% trọng lượng khô của nha bào (axit này không bao giời có trong tế bào dinh dưỡng, nó được
hình thành trong quá trình nha bào hoá và mất đi khi nảy mầm).
Lượng nước trong nha bào rất thấp và tồn tại dưới dạng nước liên kết.
Sức đề kháng của nha bào:
Nha bào có sức đề kháng cao với các nhân tố vật lý và hoá học như nhiệt độ, tia cực tím,
áp suất và các chất sát trùng.
Ví dụ bào tử của vi khuẩn gây bệnh ngộ độc thịt Clostridium botulinum đun sôi 1000C
trong 5-9,5 giờ mới chết, ở nhiệt độ 180 0C nha bào chịu được 10 phút. Nha bào vi khuẩn nhiệt
thán Bacillus anthracis có thể sống tới 18 năm hoặc lâu hơn nữa ở trạng thái tiềm sinh.
Dưới tác động của các loại hóa chất cũng như các loại tia bức xạ, cùng một nồng độ,
cùng một thời gian tác động thì có thể giết chết tế bào vi khuẩn, nhưng không giết được nha bào.
Ví dụ trong dung dịch phenol 5% vi khuẩn chết rất nhanh, nhưng nha bào có thể sống tới 25
ngày, hoặc trong dung dịch HgCl2 1% vi khuẩn chết ngay, còn nha bào thì sống được trên 2 giờ.
Trong thời gian nghỉ không thấy bào tử vi khuẩn thể hiện bất kì một hoạt lực trao đổi chất
nào cả. Người ta gọi đó là trạng thái sống ẩn (cryptobiosis). Bào tử có thể giữ sức sống từ vài
năm cho đến vài chục năm. Đã có những chứng cứ về việc duy trì sức sống 200-300 năm của bào
tử vi khuẩn Bacillus subtilis. Trong đất đá trầm tích dưới đáy hồ sâu có những bào tử vi khuẩn
duy trì được sức sống tới 500-1000 năm. Đã có những thông báo tìm được những bào tử trong
các tiêu bản khảo cổ cách đây 3000 năm mà vẫn duy trì được sự sống.