Vi sinh vật học bài giảng dành cho sinh viên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA SƯ PHẠM TỰ NHIÊN
TỔ SINH – KTNN

GV: NGUYỄN TRUNG NHÂN

BÀI GIẢNG

VI SI NH VẬ T HỌ C
( Dùng cho sinh viên ngành Cao đẳ ng Sư phạ m Sinh họ c)

Năm 2015

-1-


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………...

5

PHẦN A. LÍ THUYẾT…………………………………………………….

7

Chương 1: ĐỐI TƯỢNG NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU CỦA VI SINH VẬT HỌC……….......................................................

7

1.1. Đối tượng của vi sinh vật học………………………………………........

7

1.2. Các phương pháp nghiên cứu của vi sinh vật học……………………….

7

1.3. Lược sử của vi sinh vật học……………………………………………...

8

1.4. Giới thiệu các hệ thống sinh giới……………………………………......

9

1.5. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và đời sống………………….......

11

Câu hỏi và bài tập……………………………………………........................

12

Chương 2: VI SINH VẬT NHÂN SƠ………………………………….......

13

2.1. Vi khuẩn Archaea………………………………………………............

13

2.2. Archaea…………………………………………………………….........

21

Câu hỏi và bài tập………………………………………………………........

25

Chương 3: VI SINH VẬT NHÂN CHUẨN…………………………….....

26

3.1. Khái quát về cấu tạo tế bào nhân chuẩn…………………………….......

26

3.2. Vi nấm……………………………………………………………….......

29

3.3. Vi tảo……………………………………………………………….........

30

3.4. Động vật nguyên sinh……………………………………………….......

32

Câu hỏi và bài tập……………………………………………………….........

33

Chương 4: VIRÚT.……………………………………………………….....

34

4.1. Lược sử phát hiện và nghiên cứu virút…………………………….........

34

4.2. Đại cương về virút………………………………………………….........

36

4.3. Các kiểu chu trình sống của virút……………………………………......

39

4.4. Virút và bệnh tật……………………………………………………........

42

Câu hỏi và bài tập………………………………………………….................

44

Chương 5: SỰ SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT…..

45

5.1. Nhu cầu về các chất dinh dưỡng…………………………………...........

45

-2-


5.2. Các tác nhân kiểm soát sự sinh trưởng của vi sinh vật…………….........

46

5.3. Đồ thị sinh trưởng của vi khuẩn…………………………………...........

47

Câu hỏi và bài tập……………………………………………………………

51

Chương 6: SỰ CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT VÀ CÁC QUÁ TRÌNH
LÊN MEN…………………………………………………………………...

52

6.1. Sự chuyển hóa vật chất trong tế bào vi sinh vật…………………….....

52

6.2. Các kiểu hô hấp…………………………………………………….......

53

6.3. Các con đường phân giải gluxit ở vi sinh vật……………………….....

54

6.4. Sự chuyển hóa các hợp chất protein……………………………….......

55

6.5. Sơ đồ khái quát các quá trình lên men từ pyruvate…………………....

56

6.6. Lên men hỗn hợp các axit hữu cơ………………………………….......

56

6.7. Lên men butyric và axetônobutylic……………………………….........

56

6.8. Lên men lactic………………………………………………………......

57

6.9. Lên men êtylic………………………………………………………......

58

6.10. Lên men metan…………………………………………………….......

59

6.11. Tóm tắt các quá trình lên men chính………………………………......

60

Câu hỏi và bài tập……………………………………………………………

63

Chương 7: VI KHUẨN QUANG HỢP VÀ VI KHUẨN CỐ ĐỊNH
NITƠ………………………………………………………………………
7.1. Vi khuẩn quang hợp………………………………………………........
7.2. Vi khuẩn cố định nitơ……………………………………………..........
Câu hỏi và bài tập…………………………………………………………...
Chương 8: ĐẠI CƯƠNG VỀ BỆNH TRUYỀN NHIỄM VÀ MIỄN
DỊCH………………………………………………………………………..
8.1. Hệ vi sinh vật của người và động vật……………………………….......
8.2. Quá trình nhiễm vi khuẩn gây bệnh (nhiễm trùng)………………….....
8.3. Sự đề kháng của cơ thể chủ………………………………………..........
8.4. Diệt vi khuẩn gây bệnh bàng các chất kháng sinh………………...........
Câu hỏi và bài tập………………………………………………………........
Chương 9: ĐẠI CƯƠNG VỀ DI TRUYỀN – BIẾN DỊ Ở VI SINH

-3-

64
64
66
69

70
70
70
71
74
75


VẬT………......................................................................................................

76

9.1. Vật chất di truyền ở vi khuẩn và vi sinh vật nhân chuẩn……………......

76

9.2. Đặc điểm của sự di chuyển thông tin di truyền từ ADN sang protein ở
vi khuẩn và cơ thể nhân chuẩn………………………………………….........

77

9.3. Cơ chế sinh hóa của hiện tượng biến đổi ADN……………………........

77

9.4. Sự tái tổ hợp di truyền và sự truyền các tính trạng ở vi sinh vật…….....

78

9.5. Một số ứng dụng của công nghệ di truyền vi sinh vật……………........

80

Câu hỏi và bài tập……………………………………………………….........

82

PHẦN B. THỰC HÀNH………………………………………………........

83

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………....

84

-4-


MỞ ĐẦU
1. Nội dung bài giảng
Học phần này giúp sinh viên biết được hình thái cấu tạo của vi sinh vật
(VSV), hiểu được các quy luật hoạt động sống của các nhóm VSV (nhân sơ,
nhân chuẩn, virút), thấy được tính đa dạng về cơ chế trao đổi chất trong cơ thể
VSV (sinh trưởng, phát triển, lên men và phân giải các chất...).
Sinh viên phân tích được cơ sở khoa học của việc ứng dụng VSV học trong

thực tiễn công nông nghiệp, y học, công nghệ sinh học, công nghệ di truyền,
công nghiệp vi sinh, trong vệ sinh phòng bệnh và bảo vệ môi trường.
Sinh viên có một số kỹ năng thực hành (quan sát hình thái, pha chế môi
trường nuôi cấy, nhuộm, thí nghiệm lên men vài loại hợp chất, thử hoạt tính vài
hoạt chất sinh học), có thể ứng dụng những quy luật hoạt động của VSV vào thực
tiễn đời sống, sản xuất. Có năng lực tự học, tích lũy kiến thức và vận động người
khác tham gia các hoạt động xã hội, có khả tự định hướng, thích nghi và tìm hiểu
môi trường.
Học phần này dùng cho sinh viên ngành Cao đẳng Sư phạm Sinh học với
03 tín chỉ nhằm trang bị kiến thức cần thiết về VSV để sinh viên có thể dạy tốt
các phần có liên quan trong sách giáo khoa sinh học ở hệ THCS, bài giảng được
biên tập theo chương trình qui định, gồm 09 chương:
- Chương 1: Đối tượng nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu của vi sinh
vật học
- Chương 2: Vi sinh vật nhân sơ
- Chương 3: Vi sinh vật nhân chuẩn
- Chương 4: Virút
- Chương 5: Sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật
- Chương 6: Sự chuyển hóa các chất và các quá trình lên men
- Chương 7: Vi khuẩn quang hợp và vi khuẩn cố định nitơ
- Chương 8: Đại cương về bệnh truyền nhiễm và miễn dịch
- Chương 9: Đại cương về di truyền-biến dị ở vi sinh vật

-5-


2. Mục tiêu bài giảng
*Kiến thức:
- Trình bày được các cấu trúc đặc trưng của các loại tế bào vi sinh vật
(VSV) từ tế bào nhân sơ (Prokaryote) đến tế bào nhân chuẩn (Eukaryote), các

hoạt động sống đa dạng ở các nhóm VSV, vai trò lớn lao trong đời sống con
người và muôn loài.
- Hiểu và trình bày được các kiến thức cần thiết để phục vụ cho việc giảng
dạy ở THCS nhất là các kiến thức về vi sinh nông nghiệp, vi sinh ứng dụng.
* Kỹ năng:
- Thành thạo các thao tác sử dụng và bảo quản kính hiển vi thường.
- Biết làm tiêu bản sống và tiêu bản cố định, biết cách nhuộm đơn, nhuộm
Gram.
- Có kỹ năng sử dụng tài liệu, kỹ năng phân tích, tổng hợp để tự rút ra vấn
đề trong lí luận và thực tiễn.
* Thái độ:
- Hình thành thế giới quan khoa học, lòng yêu mến, quí trọng thiên nhiên,
bảo vệ sự đa dạng sinh học và hệ sinh thái bền vững.
- Biết cách ứng dụng các kiến thức vi sinh vật học để giữ vệ sinh, phòng
chống các tệ nạn xã hội, góp phần tích cực vào phong trào văn hóa sinh thái ở địa
phương.
- Có năng lực dẫn dắt về chuyên môn, nghiệp vụ, có khả tự định hướng,
thích nghi và tìm hiểu môi trường. Có năng lực tự học tập, bồi dưỡng và nghiên
cứu khoa học, năng lực tổ chức đánh giá và dạy học phân hóa, tích hợp, năng lực
vận động người khác tham gia các hoạt động xã hội.

-6-


PHẦN A. LÝ THUYẾT
Chương 1: ĐỐI TƯỢNG NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU CỦA VI SINH VẬT HỌC
Mục tiêu
Sinh viên cần biết được VSV là gì? Lược sử phát triển, các phương pháp cơ

bản nghiên cứu VSV, hệ thống sinh giới và vị trí vai trò của VSV trong tự nhiên
và trong đời sống.
1.1. Đối tượng
1.1.1. Vi sinh vật và vi sinh vật học
Vi sinh vật (Microorganism) là những sinh vật có kích thước rất nhỏ (từ vài
trăm nm đến vài nm), muốn thấy rõ chúng phải sử dụng kính hiển vi.
Vi sinh vật học (Microbiology) là khoa học nghiên cứu sự sống hiển vi bao
gồm các vi sinh vật và dạng sống vô bào, hoạt động sống và vai trò của chúng
đối với đời sống trên hành tinh; đó là khoa học liên ngành và hiện đại.
1.1.2. Các chuyên ngành của vi sinh vật học
Theo nhóm đối tượng, vi sinh vật học có các chuyên ngành:
1. Virology: khoa học nghiên cứu các virút
2. Bacteriology: khoa học nghiên cứu cơ thể nhân sơ
3. Mycology: khoa học nghiên cứu về nấm
4. Algology: khoa học nghiên cứu về vi tảo
5. Protozoology: khoa học nghiên cứu về động vật nguyên sinh
Số lượng cá thể của từng nhóm cũng như số nhóm vi sinh vật có thể thay
đổi theo điều kiện sinh thái cụ thể; hơn nữa, tại một số vùng sinh thái, số lượng
đó cũng thay đổi theo chiều sâu các lớp đất và các lớp nước.
1.2. Các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học
1.2.1. Đơn vị đo
Để đo kích thước của vi sinh vật, người ta thường dùng các đơn vị sau:
Đơn vị

Viết tắt

Giá trị so với met hoặc inch

1 xăngtimet

cm

10-2 met hoặc 0,394 inch

1 milimet

mm

10-3 met

-7-


1 micromet

µm

10-6 met

1nanomet

nm

10-9 met

1 angstrom

Å

10-10 met

1 picomet

pm

10-12 met

Để đo khối lượng vi sinh vật, khoa học thường dùng:
Đơn vị

Viết tắt

Giá trị so với kilogam

1 gam

g

10-3 kg (1pao = 0,4536 kg)

1 miligam

mg

10-6 kg

1 microgam

µg

10-9 kg

1 nanogam

ng

10-12 kg

1.2.2. Các thiết bị nghiên cứu vi sinh vật
- Kính hiển vi quang học (khv thường), khv nền đen, khv đối pha, khv
huỳnh quang, khv điện tử thường (TEM), khv điện tử quét (SEM).
- Nồi hấp vô trùng, tủ sấy, tủ nuôi cấy ổn nhiệt, phòng cấy vô trùng.
1.2.3. Các phương pháp khác
Muốn nghiên cứu cấu tạo siêu hiển vi nằm trong các vi sinh vật và tế bào
sống, người ta dùng phổ biến các phương pháp siêu li tâm với tốc độ 500.000
vòng/phút. Các phương pháp đồng vị phóng xạ ( thường dùng S35 đối với protein
chứa S và P32 đối với axit nucleic). Sử dụng các phương pháp sắc kí, điện di. Một
nhóm phương pháp rất phổ biến trong vi sinh vật học là phương pháp nuôi cấy
trên môi trường lỏng và đặc để nghiên cứu khả năng hiếu khí của tế bào và các
hợp chất mà chúng tiết ra. Các phương pháp cố định và nhuộm màu (nhuộm đơn,
nhuộm kép, nhuộm phân li...) để nghiên cứu hình dạng, kích thước và một số cấu
tạo trong tế bào vi sinh vật.
1.3. Lược sử của vi sinh vật học
Lịch sử vi sinh vật học có thể chia thành 4 giai đoạn: giai đoạn sơ khai,
giai đoạn Pasteur, giai đoạn sau Pasteur và giai đoạn hiện đại.
-Antony Van Leeuwenhoek (1632-1723)
-Louis Pasteur (1822-1895)

-8-

-Vi sinh vật học sau Pasteur
-Vi sinh vật học hiện đại
1.4. Giới thiệu các hệ thống sinh giới
1.4.1. Hệ thống 5 giới
Hệ thống các cơ thể sống ngày càng hợp lí nhờ những hiểu biết sâu sắc về
sinh học phân tử.
Ngay từ năm 1969, dựa vào những nghiên cứu của Masgulis về cấu tạo và
hệ enzym oxi hóa các cơ thể nấm, Whittaker đã đề nghị tách nấm thành một giới
riêng và nêu ra hệ thống sinh giới gồm năm giới:
1.Giới (Kingdom) khởi sinh (Monera): gồm tất cả cơ thể nhân sơ, mà chủ
yếu là vi khuẩn.
2. Giới nguyên sinh (Protista): gồm tất cả cơ thể đơn bào hoặc tập hợp đơn
bào nhân chuẩn.
3. Giới nấm (Fungi): các cơ thể nấm dinh dưỡng theo kiểu “thấm”.
4. Giới thực vật (Plantae): gồm tất cả các cơ thể đa bào nhân chuẩn quang
hợp.
5. Giới động vật (Animalia): gồm tất cả các cơ thể đa bào nhân chuẩn dinh
dưỡng kiểu nuốt.

Hình 1.1. Hệ thống phân loại 5 giới sinh vật
-9-


Ba tiêu chí cơ bản của hệ thống 5 giới là:
- Loại tế bào nhân sơ hay nhân chuẩn
- Mức độ tổ chức cơ thể
- Kiểu dinh dưỡng.
1.4.2. Hệ thống 3 nhánh (domain, lãnh địa) sinh vật
Dựa vào trật tự các nucleotit của 16S ARNr hoặc 18S ARNr mà khoa học

đã thấy được trong các cơ thể có hai nhóm khác biệt nhau bởi nhiều đặc điểm: vi
sinh vật cổ (trước đây gọi là vi sinh vật cổ Archaeobacteria) và vi khuẩn
(Bacteria) (trước đây gọi là vi khuẩn Eubacteria). Những cơ thể nhân sơ này
khác hoàn toàn với các cơ thể nhân chuẩn, tế bào nhân chuẩn (Ecarya) có cấu
trúc màng bao quanh nhân, các cơ quan con. Các cơ quan này là những hạt có
cấu trúc đặc trưng nằm trong tế bào chất; mỗi cấu trúc thực hiện những chức
năng riêng.

Hình 1.2. Cây chủng loại phát sinh của các nhánh lớn cơ thể nhân
sơ và nhân chuẩn dựa trên 16S ARNr và 18S ARNr (Theo Thomas D.
Brock và cộng sự, 1995)
- 10 -


1.5. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và đời sống
1.5.1. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên
Các vi sinh vật tham gia chủ yếu vào quá trình phân giải các chất hữu cơ.
Vi sinh vật có nhiều chức năng quan trọng trong môi trường tự nhiên, trong
đó có thể tóm tắt:
- Phân giải các hợp chất hữu cơ (vô cơ hóa).
- Làm nguồn thức ăn bổ dưỡng cho các vi sinh vật hóa dị hữu cơ khác, tức
chuyển hóa nhanh các chất hữu cơ trong chu trình thức ăn.
- Làm nguồn thức ăn cho các loại giun, sâu bọ tạo ra mạng lưới thức ăn.
- Biến đổi các chất để các cơ thể khác nhau có thể sử dụng được.
- Biến đổi rất lớn các chất bằng cách hình thành các chất hòa tan và khí, từ
đó tạo ra các chất tham gia vào các con đường chuyển hóa trực tiếp hoặc biến đổi
môi trường một cách gián tiếp.
- Hình thành các chất ức chế làm giảm hoạt động của các vi sinh vật khác,
của thực vật và động vật.
1.5.2. Vai trò của vi sinh vật trong đời sống

Sử dụng vi sinh vật trong lên men đồ uống, lên men lactic, ủ chua thức ăn
gia súc, sử dụng những tác nhân ức chế vi sinh vật trong bảo quản thực phẩm,
giữ vệ sinh môi trường làm việc và hoạt động sống.

- 11 -


CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. Vi sinh vật học gồm những chuyên ngành gì? Vi sinh vật có phải là khái
niệm phân loại không?
2. Hệ thống 5 giới (Kingdom) có ưu và nhược điểm gì? Hệ thống 3 nhánh
(domain) sinh vật dựa trên cơ sở khoa học nào? Vì sao virút không được nêu
trong hệ thống 5 giới và trong hệ thống 3 nhánh sinh vật?
3. Liệt kê 6 chức năng mà vi sinh vật có thể tham gia trong tự nhiên.
4. Nêu một số loại vi sinh vật gây bệnh thường thấy có thể lan truyền chủ
yếu bằng con đường không khí và nước bẩn.
5. Có người nói: "Vi sinh vật học là khoa học nghiên cứu về vi sinh vật".
Anh (chị) nên hiểu như thế nào?

- 12 -


Chương 2: VI SINH VẬT NHÂN SƠ
Mục tiêu
Sinh viên hiểu được cấu trúc tổng quát tế bào VSV nhân sơ, phân biệt được
thành tế bào vi khuẩn và thành tế bào Archaea, hiểu được vật chất nhân và sự
sinh sản của prokaryote, biết được các nhóm vi khuẩn có trong tự nhiên.
2.1.Vi khuẩn
2.1.1. Kích thước, hình dạng các loài vi khuẩn
Hình dạng vi khuẩn khác nhau giữa các loài này và loài khác.

Những hình dạng chính của vi khuẩn:
- Cầu khuẩn (coccus)
- Trực khuẩn:
+ Trực khuẩn không sinh bào tử như Escherichia coli... (0,5 × 2-3µm)
+ Trực khuẩn sinh bào tử: Bacillus, Clostridium với kích thước khoảng (23 ×1µm).
- Xoắn khuẩn và xoắn thể: Xoắn khuẩn như Spirillum, Campylobacter.
Xoắn thể với các vòng khác nhau.
- Xạ khuẩn
- Vi sinh vật hình sao như giống Stella và vi sinh vật hình vuông như giống
Haloarcula, một loại vi sinh vật cổ ưa mặn.
2.1.2. Các phương pháp và kỹ thuật nghiên cứu vi sinh vật
Nhờ khv (LM, TEM, SEM) mà khoa học có thể thấy được tế bào, cấu trúc
siêu hiển vi của vi khuẩn với đường kính khoảng 1µm.
- Có thể quan sát vi sinh vật giữa lam và lamen, thường gọi là “tiêu bản
sống”, nhuộm mực nho để thấy rõ màng nhày. Đây là phương pháp hay dùng cho
những vi sinh vật nuôi cấy trong môi trường lỏng, với khv thường, quan sát được
khả năng vận động của chúng.
- Quan sát vi sinh vật trên tiêu bản cố định, nhuộm màu: phương pháp
nhuộm Gram và ZiehI-Nielsen cho phép nhận biết hai nhóm vi khuẩn Gram
dương và Gram âm, hình dạng của bào tử, các vật thể ẩn nhập như hạt dự trữ
poliphotphat (hạt dị nhiễm sắc, hạt volutin), các giọt mỡ, glucogen...

- 13 -


2.1.3. Thành phần hóa học của vi khuẩn
Thành phần hóa học tế bào ở các vi khuẩn thường gặp được nêu trong bảng
dưới đây:
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của các vi khuẩn ( Theo C.Senez, 1994)
Hàm lượng tính theo % trọng

Thành phần các chất

lượng tế bào

1. Thành phần nước:
- Ở Escherichia coli

73-78

- Ở Pseudomonas aeruginosa

75

- Ở Bacillus anthracis

80

- Ở Mycobacterium

86

2. Thành phần các nguyên tố trong tế bào (theo % trọng lượng khô)
Escherichia coli
- Cacbon

50 ± 5

- Nitơ theo phương pháp kjeldahl

10,3

- Photpho

3,2

- Lưu huỳnh

1,1

3. Thành phần các nguyên tố kim loại trong (theo % trọng lượng khô)
tế bào Escherichia coli:
- Tổng các tro

12,75

Trong đó: muối cố định không tan trong nước 7,25
và muối tự do (chiết bằng nước)

5,5

- Các nguyên tố:

% muối cố định % của muối tự do

Na

2,6

19,8

K

12,9

9,9

Ca (CaO)

9,1

13,8

Mg (MgO)

5,9

2,0

P (P2O5)

45,8

41,3

Cl

0

7,4

Fe (Fe2O3)

3,4

vết mờ

- 14 -


Mn

Vết mờ

Cu

Vết mờ

Al

Vết mờ

4. Các thành phần hữu cơ trong tế bào (% trọng lượng khô)
Escherichia coli
- Các phân tử lớn:
+ Protein

50

+ axit nucleic: ADN

3-4

ARN

10

+ Polisaccharit

4-9

+ Lipit

10-15

Tập hợp các chất chuyển hóa: axit amin, axit hữu cơ, este, olygopeptit, ATP,
vitamin, coenzym

2.1.4. Cấu trúc tế bào Prokaryote
Nhờ kính hiển vi điện tử khoa học đã biết rất rõ tổ chức dưới mức tế bào
của vi khuẩn:
- Lớp màng nhày (capsule)
- Thành tế bào (cell wall)
- Màng tế bào chất (membrane cytoplasmic)
- Chất nguyên sinh với các thành phần quan trọng cho sự sống của vi
khuẩn: chất nhân, ribosom, plasmid, meosom, cacboxysome, chất mang màu (ở
vi khuẩn quang hợp), không bào khí, các chất dự trữ...
2.1.4.1. Màng nhày
Nhiều vi khuẩn được bao bọc bên ngoài bằng một lớp màng nhày có bản
chất hóa học polisaccharit của một loại gốc đường (homopolisaccharit) hoặc của

nhiều gốc đường khác nhau (heteropolisaccharit). Ở một số vi khuẩn trong vỏ
nhày còn chứa một ít lipoprotein. Người ta xác định được 90-98% trọng lượng
màng nhày là nước.
Màng nhày có tác dụng hạn chế khả năng thực bào, do đó tăng cường độc

- 15 -


lực đối với vi khuẩn gây bệnh, do cấu trúc hóa học của màng nhày là
polisaccharit có ít lipoprotein nên có liên quan đến tính kháng nguyên của vi
khuẩn gây bệnh.
2.1.4.2. Thành tế bào
Thành tế bào của các vi sinh vật cổ rất khác biệt với thành tế bào của vi
khuẩn và hoàn toàn khác với cơ thể nhân chuẩn.

Hình 2.1. Thành tế bào vi khuẩn Gram âm
2.1.4.3. Màng tế bào chất
Màng tế bào chất của vi khuẩn và vi sinh vật cổ có thể thấy được nhờ gây
co nguyên sinh. Lớp màng này dưới khv đối pha có độ dày khoảng 7,5 nm, nằm
ngay dưới lớp thành hoặc các lớp màng ngoài, bao bọc toàn bộ khối chất nguyên
sinh. Khoa học còn gọi là màng cơ sở vì có cấu tạo giống hầu hết các màng trong
tế bào như màng nhân, màng ti thể, lục lạp, màng lưới nội chất, màng bào quan...
Màng tế bào chất ở vi khuẩn không hình thành màng lưới nội chất, nhưng ở
một số loại vi khuẩn (như vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn quang hợp...), người ta
thấy màng tế bào chất gấp lại thành màng trong của tế bào. Màng tế bào chất của
vi khuẩn khác với màng tế bào chất của cơ thể nhân chuẩn ở chỗ nó không chứa

- 16 -

cholesterol (một loại sterol), nhưng lại chứa sterol pentacyclic như hopanoid.
Màng tế bào chất chứa các enzym sinh tổng hợp kiểm soát các khâu kết
thúc tổng hợp lipit của màng và các hợp chất kiến tạo thành tế bào.
2.1.4.4. Tế bào chất và các hạt nội bào
Tế bào chất của cơ thể nhân sơ gồm có 80-90% là nước. Nước có thể ở
trạng thái tự do (chiếm phần lớn) làm nhiệm vụ hòa tan các chất và tạo nên dung
dịch keo với các chất cao phân tử hoặc ở trạng thái kết hợp (phần nhỏ), thường
liên kết trong các vi cấu trúc như protein, lipit và hydratcacbon. Phần còn lại của
tế bào chất là lipoproteit (chiếm từ 10-20%). Hệ keo của tế bào chất bao gồm hai
pha: Ppa thứ nhất là dung dịch muối khoáng và các hợp chất hòa tan có bản chất
là lipoproteit; pha thứ hai là pha huyền phù gồm các hạt nucleoprotein, lipit và
nhiều loại hạt có kích thước rất khác nhau.
Trong tế bào chất, ngoài vật chất nhân, các hạt và các cấu trúc thường thấy
là ribosom, các axit ribonucleic, các chất dự trữ ẩn nhập và vài bào quan chuyên
hóa đặc biệt.
2.1.4.5. Chất nhân (thể nhân- Nucleoid) của vi khuẩn
ADN của tế bào vi khuẩn chiểm khoảng 1-2% trọng lượng khô của chúng,
đó là hợp chất chứa đựng lượng thông tin di truyền chủ yếu của tế bào. Để xác
định chất nhân của vi khuẩn, người ta dùng phản ứng Feulgen.
Chất nhân của vi khuẩn không có màng bọc, hình dạng chất nhân rất khác
nhau chỉ có một chuỗi gồm hai mạch ADN. Chiều dài của nó trong tế bào E.coli
đo được là 1 mm, tức là gấp từ 500 đến 1000 lần chiều dài của vi khuẩn. Vòng
thể nhiễm sắc được định vị tại một điểm trên màng tế bào chất lúc sắp phân chia.
Độ lớn ADN vào khoảng 5.106 pb (cặp bazơ nitơ) với khối lượng phân tử vào
khoảng 3.109 dalton (4,5.108 đối với Mycoplasma, 1.109 đối với Acholeplasma).
Không thấy có histon kiểu tế bào nhân chuẩn, mà chỉ có các poliamin như
specmidin và specmin làm chức năng củng cố ổn định ADN.
Vòng ADN xoắn kép của vi khuẩn thường được gọi là thể nhiễm sắc vi
khuẩn hay genophore.
2.1.4.6. Yếu tố di truyền ngoài chất nhân của vi khuẩn-Plasmid

- 17 -


Ngoài các gen nằm trong genophore ra, tế bào vi khuẩn có thể chứa các yếu
tố di truyền ngoài thể nhiễm sắc, chúng có thể tự nhân lên, năm 1952 Lederberg
đã gọi chúng là plasmid, để chỉ tính chất độc lập của chúng đối với các gen nằm
trên thể nhiễm sắc.
Khái niệm vật chất di truyền ngoài thể nhiễm sắc bao gồm ADN của các ti
thể, lục lạp (nếu có), các plasmid, các yếu tố giới tính, các yếu tố “diệt”, một số
prophage...
Vi sinh vật học đã xác định plasmid có ở rất nhiều loài vi khuẩn, plasmid là
phân tử ADN vòng kín hai mạch hiếm thấy 2 mạch thẳng nằm ngoài thể nhiễm
sắc có kích thước nhỏ (bằng khoảng 1/100 thể nhiễm sắc của vi khuẩn, gần giống
như một prophage) có khả năng tự nhân lên độc lập với tế bào, chúng được phân
sang các tế bào con khi nhân lên cùng với sự nhân lên của tế bào. Các plasmid có
thể tăng lên hoặc giảm đi khi có yếu tố bất lợi như nhiệt độ, thuốc màu, kháng
sinh, các chất dinh dưỡng... Các plasmid có thể ở trạng thái cài vào thể nhiễm
sắc; có khả năng tiếp hợp hoặc không tiếp hợp, có thể có một hoặc nhiều bản sao
cùng loại ngay trong một tế bào vi khuẩn.
2.1.4.7. Tiên mao (Flagella), tiêm mao (Cillia) và nhung mao (Pile)
Tiên mao thường thấy ở Vibrio. Một tiên mao có chiều dài từ 6 đến 30 µm
và đường kính từ 10 đến 30 nm. Tiên mao ngắn thường được gọi là tiêm mao.
Tiên mao có cấu tạo từ một loại đơn phân protein gần với keratin mà người ta gọi
là flagellline. Protein này có khối lượng phân tử khoảng 40.000 daltons (trong đó
các axit amin chủ yếu là acginin, lysin, axit aspactic, axit glutamic); những
protein này có tính kháng nguyên (H).

- 18 -

Hình 2.2.Tiên mao và khuẩn mao ở vi khuẩn

Các loại tiên mao ở vi khuẩn

Tiên mao giúp cho vi khuẩn chuyển động. Trong vi sinh vật học, người ta
thường dùng tiên mao và tiêm mao với một nghĩa; khác với chúng là nhung mao
là những sợi mảnh và ngắn hơn nhiều, được chia làm hai loại: loại nhung mao
phổ thông (Type I) và loại nhung mao giới tính (Type II). Loại nhung mao phổ
thông, phân bố có số lượng lớn trên bề mặt tế bào vi khuẩn (vài trăm).
2.1.4.8. Các loại bào tử của vi khuẩn
+ Nội bào tử vi khuẩn (Endospore)
Một số loài vi khuẩn ở cuối giai đoạn sinh trưởng, khi chất dinh dưỡng ở
môi trường cạn kiệt và chất qua trao đổi độc hại quá nhiều, hoặc có sự thay đổi
đột ngột các điều kiện sinh trưởng, có khả năng hình thành bào tử ở bên trong tế
bào, nên gọi là nội bào tử.
+ Khác với nội bào tử, ở một số loài vi khuẩn có thể hình thành bào tử bên
ngoài tế bào (ngoại bào tử-exospore), bào tử nhày (myxospore), bào tử giáp
(cyste) và các bào tử đốt (arthrospore hay conidium) là những bào tử sinh sản.
Khi đưa bào tử vào môi trường thuận lợi để phát triển, bào tử sẽ có hàng
loạt thay đổi tích cực và mọc mầm. Quá trình mọc mầm gồm 3 giai đoạn chủ
yếu: hoạt hóa, nứt vỏ và mọc ra. Muốn quan sát được bào tử, người ta dùng
phương pháp nhuộm đơn hoặc kép.
2.1.4.9. Xạ khuẩn và các vi khuẩn bé kí sinh nội bào
a. Xạ khuẩn:

- 19 -


Xạ khuẩn cũng có quá trình sinh sản phân bào theo kiểu trực phân. Loại vi

khuẩn này cũng chưa có giới tính, nghĩa là chưa có sự phân hóa thành tế bào đực,
cái và có thể hình thành hợp tử từng phần nhờ tiếp hợp, tải nạp và biến nạp.

khuẩn lạc xạ khuẩn

Khuẩn ty xạ khuẩn và bào tử
Hình 2.3. Các dạng khuẩn lạc xạ khuẩn

- 20 -


2.2. Archaea
So sánh một số tính chất giữa vi khuẩn và Archaea:
Tính chất

Bacteria

Archaea

Thành phần thành tế bào

Murein

Pseudomurein,

protein,

polisaccharit
Lipit của màng

Glyxerol, axit béo, este

Hình dạng tế bào có _

Glyxerol, ete isopranyl
+ (hoặc không)

dạng hình vuông và dẹt
Nội bào tử (endospore)

+ hoặc không

_

Chất “ở nhánh” của ribothymidine

Pseudouridine

ARNt

L.methylpseudouridine

Hình thành chất kích +

_

hoặc

thích methyonyl ARNt
Có intron trong genes

+ (nhiều loài)

_

Có polimeraza-ARN loại _

+

nhân chuẩn
Có coenzym đặc biệt

_

+

- Chia Archaea thành 2 giới (kingdom):
+ Giới Crenarchaeota là những vi sinh vật cổ kị khí bắt buộc, ưa nhiệt và ưa
axit.
+ Giới Euryarchaeota là những vi sinh vật cổ ưa mặn, sinh metan và một
vài loài kị khí ưa nhiệt.
Có 3 nhóm sinh lí và sinh thái quan trọng là:
1. Các cơ thể sinh metan (methanogen): đây có lẽ là nhánh cổ xưa nhất, ở
các lớp nước sâu, ở đáy, kị khí, một số loài tìm thấy trong đường tiêu hóa của
động vật nhai lại.
Phân loại cơ thể sinh metan dựa chủ yếu vào khả năng và cơ chế sinh metan
của chúng.
2. Các cơ thể ưa mặn (halophile): những cơ thể này sống trong môi

- 21 -

trườngcó nồng độ muối cao (ở biển, ở mỏ muối), hấp thụ chất dinh dưỡng chủ
yếu là do chênh lệch gradien nồng độ muối tạo ra.
3. Các cơ thể ưa nhiệt, ưa axit (thermoacidophile), là những cơ thể sống ở
nguồn đất-nước nóng, ở vùng núi lửa như các loài của Sulfolobus,
Thermoplasma, chúng là những cơ thể hiếu khí hoặc hiếu kị khí.
Bảng 2.2. So sánh một số tính chất của tế bào vi sinh vật cổ, vi khuẩn
và cơ thể nhân chuẩn
Archaea

Bacteria

Cơ thể nhân chuẩn

+ Màng nhân

_

_

+

+ Có histon kết hợp ADN

_

_

+

Tính chất
I. Về nhân

(một số ít +)
+ Genopho

Gen trong nhân Gen trong nhân Gen trong nhân, trong
và plasmid

và plasmid

ti thể và lục lạp (cơ
thể quang hợp)

+ Cấu tạo thể nhiễm sắc

Khi sắp phân chia tạo thành vòng

Tạo thành các thể

ADN (thể nhiễm sắc vòng trần)

nhiễm sắc thấy rõ khi

+ Số lượng thể nhiễm sắc

phân bào
1

1
Nhiều

II. Về sự sinh sản, phân bào
+ Cơ chế hình thành hợp tử

Có thể tạo thành hợp tử từng phần Tạo thành hợp tử
bằng biến nạp, tiếp hợp và tải nạp

hoàn toàn nhờ kết hợp
cả hai tế bào đực và
cái

+Cách phân bào

Trực phân

Trực phân

Phân

bào

nguyên

nhiễm và giảm nhiễm
+ Hợp nhân hoàn toàn để tạo _

_

(hợp tử) cơ thể lưỡng bội
III. Về tế bào chất

- 22 -

+


+Màng lưới nội chất

_

_

+

+Luồng tế bào chất chuyển _

_

+

70S

80S

dịch trong lưới nội chất
+Loại ribosom

70S

(70S trong ti thể, lạp
thể)
+Các cơ quan con (bào quan)

_

_

Ti thể

_

_

+

Golgi

_

_

+

Lysosom

_

_

+

Lục lạp

+
(Cơ thể quang hợp)
Tilacoit (ở cơ thể quang hợp)

IV. Về thành tế bào
+ Có glucopeptit (murein,

+

_

peptidoglucan)
+

Có

pseudomurein

(axit +hoặc hợp chất

talosaminuronic)

khác,

_

(β1,4 glucozit)
_

_

_

+/- tùy từng nhóm: ở

hoặc

không có thành
(β 1,3 glucozit)
+ Các hợp chất (lipoprotein,

_

động vật- lipoprotein,

chitin, xenlulozo,...)

ở thực vật- xanlulozo
ở nấm, động vật chân
đốt: chitin
+ Loại lipit của màng

- Liên kết êt - Liên kết este - Liên kết este có axit
không có axit trong lipit

béo trong lipit

béo phân nhánh
trong lipit
V. Tính chất khác

Methionin

Formylmethionin

- 23 -

methionin


+ Chất kích thích ARNt
+ARNt mạch vòng

_

+

_

+ Có intron

+

_

+

+ ARN-polimeraza
+ Ribosom mẫm cảm với độc

Một loại

Vài loại

Vài loại

+

_

+

_

+

_

+

_

_

+ (nhiều loại)

_

_

+

_

_

+ (nhiều loài)

-(hoặc rất ít)

_

tố diphtharia
+ Mẫm cảm với các kháng
sinh tác động vào thành
glucopeptit
+ Chịu mặn (20-30% NaCl)
+ Chịu axit (pH 2-3)
+ Chịu nhiệt (t0opt 60-800C)
+ Cơ thể đồng hóa hoặc dị
hóa metan (CH4)

Dựa vào sự nghiên cứu cấu trúc phân tử của thành tế bào, kiểu trao đổi
chất... có thể xếp các cơ thể nhân sơ thành hai nhánh: vi sinh vật cổ với loại
thành đặc biệt và kiểu trao đổi chất khác thường và vi khuẩn với ba nhánh tiến

hóa: nhánh có thành dày các vi khuẩn Gram dương, nhánh có thành mỏng các vi
khuẩn Gram âm và nhóm tiêu giảm không còn hoặc có thành rất mỏng.
Hợp chất cơ bản của thành tế bào vi khuẩn là hai chất dị cao phân tử
(heteropolimer): glucopeptit và axit tecoic. Glucopeptit là khung chắc giữ vững
hình dạng vi khuẩn.
Sự khác biệt về thành tế bào vi khuẩn và vi sinh vật cổ là ở vị trí axit Naxetyl muramic (µ) trong thành vi khuẩn được thế bằng hợp chất axit N-axetyl
talozaminuronic (T) trong thành các vi sinh vật cổ, vì vậy ở đây người ta gọi là
pseudomurein, trong đó giữa T và G (N-Axetyl Glucosamic) được nối bằng β-1,3
glucozit.
Ngoài ra, trong chuỗi peptit còn có một số sai khác về thành phần và trật tự
các axit amin.

- 24 -


CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. Hãy chọn các câu ở cột B ghép đúng vào các ô có liên quan ở cột A.
Cột A

Cột B

A. Thành vi khuẩn Gram dương

1. Bắt màu thuốc nhuộm bổ sung

B. Thành vi khuẩn Gram âm

2. Đã tiêu giảm

C. Thành Archaea

3. Có lớp thành mỏng

D. Thành Mycoplasma

4. Không có murein
5. Bắt màu thuốc tím tinh thể
6. Bắt màu cả hai loại thuốc nhuộm

2. Các câu sau đây đúng hay sai, giải thích:
a. Các loài vi khuẩn đều có khả năng hình thành nội bào tử (endospore).
b. Cơ chế nhân đôi ADN bán bảo tồn là vì nó giữ lại 50% số lượng ADN có
mặt trong tế bào bố mẹ.
c. Axit teicoic là thành phần đặc trưng của thành vi khuẩn Gram dương.
d. Thành phần và kiểu cấu tạo thành tế bào vi khuẩn Gram âm đã làm cho
rượu khó đi qua trong quá trình nhuộm Gram.
3. Nghiên cứu sự kháng thuốc penixilin của tụ cầu vàng Staphylococcus
aureus,người ta thấy ở Việt Nam có đến 70% số tụ cầu vàng mới phân lập có khả
năng kháng penixilin gốc.
a. Sự kháng thuốc này thường có nguồn gốc từ plasmid. Vậy plasmid là gì?
Vai trò của các loại plasmid?
b. Sự có mặt của plasmid trong vi khuẩn cho phép nó tổng hợp một loại
phân tử mới, đó là phân tử gì? Hoạt động của phân tư này như thế nào?
c. Người ta làm một kháng sinh đồ đối với chủng tụ cầu vàng được phân lập
từ một người bệnh chỉ chữa bệnh bằng penixilin. Chủng vi khuẩn này xuất hiện
sự đề kháng đồng thời với penixilin và tetra xyclin, biết rằng lúc đầu khi chữa
bệnh, các tụ cầu vàng là những chủng mẫn cảm với cả hai loại kháng sinh trên.
- Có thể giải thích hiện tượng trên như thế nào?
- Có thể sử dụng phương pháp điều trị nào để tránh hiện tượng trên?

- 25 -