Hình thiais bà cấu tạo của các nhóm vi sinh vật

11
BÀI 3. HÌNH THÁI VÀ CẤU TẠO CỦA CÁC NHÓM VI
SINH VẬT

Vi sinh vật gồm 2 nhóm:
 Vi sinh vật nhân nguyên thuỷ (Procaryotes) gồm:
- Vi khuẩn cổ (Archaebacteria).
- Vi khuẩn thật (Eubacteria):
+ Vi khuẩn (Bacteria).
+ Xạ khuẩn (Actinomycetes).
+ Vi khuẩn lam (Cyanobacteria).
+ Vi khuẩn nguyên thuỷ: Micoplatma (Mycoplasma), Ricketxi
(Ricketsia), Clamidia (Chlamydia).
 Vi sinh vật nhân thật (Eucaryotes) gồm:
- Vi nấm (Microfungi):
+ Nấm men (Levure, Yeast).
+ Nấm mốc (Moulds)/ Nấm sợi (Filamentous fungi).
- Một số động vật nguyên sinh.
- Một số tảo đơn bào.
I.Vi khuẩn (Bacteria):
1. Hình thái, kích thước của vi khuẩn:
Vi khuẩn có hình thái và kích thước rất khác nhau tuỳ từng loài. Đa số các vi
khuẩn có đường kính từ 0,2 – 2,0 µm, chiều dài từ 2,0 – 8,0 µm. Hình dạng chủ yếu
của vi khuẩn là: hình cầu, que, dấu phẩy, hình xoắn, hình khối vuông, hình tam
giác, hình sao…
Mỗi tế bào vi khuẩn rất nhỏ và nhẹ. Ví dụ: trực khuẩn đại tràng (Escherichia
coli) có kích thước 0,5 x 2,0 µm, 1 tỷ vi khuẩn này có khối lượng là 1 mg.
Tuỳ theo hình thái bên ngoài người ta có thể chia vi khuẩn thành 5 loại hình
khác nhau:
* Cầu khuẩn (Coccus): có kích thước từ 0,5 – 1,0 µm, gồm những vi khuẩn
hình cầu, hình bầu dục (Lậu cầu khuẩn Neisseria gonorrhoea), hình ngọn nến (Phế

cầu khuẩn Streptococcus pneumoniae), hình hạt cà phê.
* Trực khuẩn (Bacillus,Bacterium): có kích thước từ 0,5 – 1,0 x 1,0 – 4,0
µm, là những vi khuẩn có hình que.
* Cầu trực khuẩn (Cocco-bacillus): có kích thước từ 0,25 – 0,3 x 0,4 – 1,5
µm, gồm những vi khuẩn có hình dạng trung gian giữa cầu khuẩn và trực khuẩn, có
hình bầu dục, hình trứng.
* Xoắn khuẩn (Spirillum): có kích thước từ 0,5 -3,0 x 5,0 – 40 µm, gồm
những vi khuẩn có hình xoắn,ví dụ:
- Spirochaeta/Borrelia: vòng xoắn thưa, không đều, không quy tắc.
- Treponema: nhiều vòng xoắn sát nhau, cuộn đều đặn, có quy tắc
(Treponema pallidum: xoắn khuẩn giang mai).
12
- Leptospira: vòng xoắn hơi sát nhau, xếp lộn xộn.
* Phẩy khuẩn (Vibrio): gồm những vi khuẩn hình que, uốn cong như dấu
phẩy.
2.Cấu tạo tế bào vi khuẩn:
a. Màng tế bào:
*Vỏ nhầy/Dịch nhầy (Capsule)-Giáp mô: Một số vi khuẩn bên ngoài
được bao bọc bởi một lớp vỏ nhầy hay dịch nhầy. Đó là một lớp vật chất dạng keo,
có độ dày bất định. Kích thước và thành phần hoá học của lớp vỏ nhầy thay đổi tuỳ
từng loại vi khuẩn.
+ Chức năng:
- Góp phần bảo vệ tế bào vi khuẩn (bảo vệ tế bào vi khuẩn tránh bị tổn
thương khi gặp khô hạn, giúp cho vi khuẩn đề kháng mạnh hơn với những điều kiện
bất lợi, giúp vi khuẩn chống lại hiện tượng thực bào của bạch cầu).
- Là nơi dự trữ thức ăn (khi thiếu thức ăn vi khuẩn có thể sử dụng vỏ
nhầy như là nguồn dinh dưỡng).
- Là nơi tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất (vi khuẩn sắt tích luỹ
Fe(OH)
2

, đây là sản phẩm sinh năng lượng của vi khuẩn sắt).
- Giúp vi khuẩn bám vào bề mặt của giá thể.
+ Thành phần hoá học của vỏ nhầy:
Nước chiếm chủ yếu (98%). Phần còn lại là chất hữu cơ với thành phần
chủ yếu là polysaccharit, ngoài ra còn có polypeptit, protein.
*Thành tế bào (Cell – wall): Chiếm 25 – 30% khối lượng khô của tế
bào.Thành tế bào có kích thước khác nhau tuỳ từng loại vi khuẩn, đa số các vi
khuẩn Gram dương có kích thước lớn (14 – 18 nm), vi khuẩn Gram âm có kích
thước nhỏ (khoảng 10 nm).
+ Chức năng của thành tế bào:
- Giữ cho tế bào có hình dạng ổn định.
- Bảo vệ tế bào vi khuẩn:
 Giúp tế bào vi khuẩn đề kháng với các lực tác động từ bên
ngoài,ví dụ: Vi khuẩn Gram dương chịu được áp suất thẩm
thấu (P
tt
) từ 15 – 20 atm, Gram âm chịu được 5 – 10 atm.
 Cản trở sự xâm nhập của một số chất có hại vào tế bào, ví
dụ: thành tế bào vi khuẩn Gram âm ngăn cản sự xâm nhập
của các chất kháng sinh có khối lượng phân tử > 800.
- Cần thiết cho quá trình phân cắt bình thường của tế bào.
- Có liên quan đến tính kháng nguyên, tính gây bệnh của vi khuẩn:
 Tính kháng nguyên: ở vi khuẩn Gram dương cấu trúc
polyozit của glycopeptit đã quyết định tính đặc hiệu về
miễn dịch của kháng nguyên; ở vi khuẩn Gram âm: thành tế
bào tạo thành kháng nguyên O, đây là kháng nguyên có tầm
quan trọng trong công tác chẩn đoán bệnh.
 Thành tế bào sinh ra nội độc tố ở vi khuẩn Gram âm.
13
+ Thành phần hoá học của thành tế bào: giữa vi khuẩn Gram dương

và Gram âm có sự khác nhau rõ rệt:

Thành phần Tỷ lệ % đối với khối
lượng
khô của thành tế bào
VK
Gram dương Gram âm
-Peptidoglycan
(glycopeptit,
peptit,mucopeptit,
murein)
95 5 – 10
- Axit teichoic 5 0
- Lipit (Lipoit) 0 20
- Lipoprotein Không có hoặc rất ít 50
- Polysaccharit 0 20
Glycopeptit được tạo nên từ các chuỗi polysaccharit nối với nhau bằng cầu
nối peptit, các chuỗi này được tạo nên từ nhiều loại đường khác nhau gắn với các
đường amin (N-acetyl glucozamin, Galactozamin, Axit-N-Acetylmuramic).
*Màng nguyên sinh chất: dày khoảng 4 – 5 nm.
+ Chức năng của màng nguyên sinh chất:
- Duy trì P
tt
bình thường bên trong tế bào.
- Khống chế (Điều hoà) sự vận chuyển các chất dinh dưỡng và các sản
phẩm trao đổi chất ra hay vào tế bào.
- Là nơi sinh tổng hợp các thành phần của tế bào.
- Là nơi tổng hợp nhiều loại enzim.
- Có nhiệm vụ trong sự phân chia tế bào cùng với mezoxom.
+ Thành phần hoá học của màng nguyên sinh chất: Màng này được

cấu tạo bởi 2 lớp photpholipit (chiếm 30 – 40% khối lượng) và các protein nằm ở
phía trong, phía ngoài hay xuyên qua màng (chiếm 60 – 70% khối lượng). Sự phân
bố của photpholipit và protein khác nhau ở từng vùng: có vùng nhiều, vùng ít, chính
vì thế đã tạo ra lỗ hổng trên màng nguyên sinh chất, những lỗ hổng này có chứa một
loại protein đặc biệt gọi là permeaza.
Ngoài 2 thành phần chính là protein và photpholipit, trên màng nguyên sinh
chất của vi khuẩn còn có 2 – 5% hydratcacbon, một số ít chứa glycopeptit, một
lượng nhỏ protein.
b. Nguyên sinh chất (Cytoplasm)/Tế bào chất (Protoplasm):
Nguyên sinh chất là thành phần chính của tế bào vi khuẩn. Đây là một khối ở
trạng thái keo, chứa 80 – 90% nước, thành phần còn lại chủ yếu là lipoprotein.
Nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn rất khác với nguyên sinh chất của tế bào thực
vật. Trong tế bào thực vật, nguyên sinh chất có trung thể (centrosome), ty thể
(mitochrondia), Riboxom, bộ máy Golgi, không bào và lạp thể, có chuyển động
dòng nội bào.
14
Ở vi khuẩn cấu trúc của nguyên sinh chất đơn giản hơn, trong nguyên sinh
chất của vi khuẩn trưởng thành người ta quan sát thấy nhiều cơ quan con khác nhau:
Mezoxom, Riboxom, không bào, các hạt dự trữ, các hạt sắc tố và cấu trúc của nhân.
- Mezoxom là 1 thể hình cầu, nằm gần vách ngăn ngang và chỉ xuất
hiện khi tế bào phân chia. Dưới kính hiển vi điện tử mezoxom trông giống như một
phần lõm vào của màng nguyên sinh chất.
- Riboxom: số lượng Riboxom trong tế bào vi khuẩn rất nhiều, thường
có 1000 Riboxom/1 tế bào. Riboxom của vi khuẩn chứa khoảng 40 – 60% ARN, 35
– 60% protein, ngoài ra còn chứa một ít lipit, một số enzim và một ít chất khoáng.
Riboxom chủ yếu nằm trong nguyên sinh chất, một phần nhỏ nằm trên màng
nguyên sinh chất. Mỗi riboxom có 2 tiểu phần, tiểu phần lớn có hằng số lắng 50S,
tiểu phần nhỏ có hằng số lắng là 30S.
- Các hạt dự trữ hay thể vùi bao gồm: hạt lipoit, glycogen. Các hạt dự
trữ được hình thành khi tế bào tổng hợp quá nhiều, bằng cách này không những vi

khuẩn dự trữ được thức ăn mà còn làm giảm bớt áp suất thẩm thấu dưới dạng
polyme.
- Không bào: không bào là một tổ chức có hình cầu hoặc hình bầu dục
được bao bọc bởi một lớp màng không bào (tonoplast) có cấu trúc hoá học là
lipoprotein, trong không bào chứa đầy dịch tế bào. Không bào có vai trò điều chỉnh
áp suất thẩm thấu của tế bào và là nơi chứa những sản phẩm bất lợi của quá trình
trao đổi chất.
c. Thể nhân:
Vi khuẩn chưa có nhân thật, mới chỉ có thể nhân. Thể nhân của vi
khuẩn là 1 nhiễm sắc thể duy nhất cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép còn gắn với
màng nguyên sinh chất. Nhiều vi khuẩn còn chứa ADN ngoài nhiễm sắc thể. Đó là
những sợi ADN kép, dạng vòng kín, có khả năng sao chép độc lập và gọi là plasmit.
- Về hình dạng: thể nhân có hình cầu, kéo dài như hình que hay hình
quả tạ, hình chữ V.
- Về cấu trúc: thể nhân không có màng nhân nhưng giới hạn giữa
nhân và nguyên sinh chất rất rõ. Thể nhân là 1 cấu trúc sợi nhỏ có đường kính 3 – 8
nm, đó là 1 nhiễm sắc thể duy nhất của tế bào, cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép còn
gắn với màng nguyên sinh chất. Nhiễm sắc thể có chiều dài 0,25 – 3,0 µm, chứa 6,6
– 13 x 10
6
cặp bazơN, nếu mở vòng xoắn ra thì sợi dài 1mm, đó chính là 1 sợi ADN
có dạng vòng tròn và chỉ là 1 phân tử ADN đóng kín.
Trong quá trình phân chia tế bào, nhân phân chia bằng cách cắt đôi,
không có sự gián phân bởi vi khuẩn chỉ có 1 nhiễm sắc thể duy nhất.
d. Tiên mao (Flagella) và khuẩn mao (tiêm mao – Pili):
Tiên mao là những sợi lông dài, uốn khúc, mọc ở mặt ngoài một số vi
khuẩn và có tác dụng giúp vi khuẩn có thể chuyển động trong môi trường lỏng (100
µm/s).
Ngoài tiên mao, trên cơ thể vi khuẩn còn có 1 bộ phận phụ khác hình
sợi, rất ngắn và rất mảnh gọi là tiêm mao (Pili) hay khuẩn mao (Fimbria). Đường

15
kính của Pili khoảng 20 – 80 nm, dài khoảng 0,3 – 0,4 µm. Dựa vào chức năng
người ta chia ra 2 loại Pili;
- Pili chung: dùng để bám giữ, giúp cho vi khuẩn bám chắc hơn trên
bề mặt cơ chất. Mỗi tế bào vi khuẩn có hàng trăm pili. Các pili chung có cấu tạo từ
protein có tên là pilin và nó là một kháng nguyên. Đây không phải là cơ quan vận
động của vi khuẩn mà nó có tác dụng làm tăng bề mặt hấp thu chất dinh dưỡng của
tế bào.
- Pili giới tính (Pili F): mỗi vi khuẩn có từ 1 – 4 pili này. Vi khuẩn có
pili giới tính được gọi là vi khuẩn đực (F
+
). Pili giới tính tham gia vào sự tiếp hợp
của vi khuẩn, sự tiếp hợp thể hiện bằng sự cố định một đầu của Pili vào tế bào cái
(F
-
, tế bào không chứa pili giới tính), vật chất di truyền được vận chuyển từ tế bào
đực sang tế bào cái thông qua pili này. Một số thực khuẩn thể bám trên Pili giới tính
sẽ bơm axit nucleic của thực khuẩn thể vào vi khuẩn qua đường Pili đó.

Đặc điểm Tiên mao Tiêm mao
Thành phần Protein tiên mao (Flagellin) Protein tiêm mao (Pilin)
Kích thước 0,1 – 0,2 x 2 – 70 µm 0,007 – 0,009 x 0,5 – 20 µm
Số lượng 1 – vài trăm sợi/tế bào 250 – 400 sợi/tế bào
Chức năng Vận động Bám giữ, tiếp hợp
Nơi sinh ra Thể gốc nằm trong thành tế
bào
Thể gốc nằm trong nguyên
sinh chất
e. Bào tử/Nha bào (Spore, Endospore):
Một số vi khuẩn, thường là các vi khuẩn Gram dương (G

+
) vào cuối
thời kỳ sinh trưởng phát triển có thể hình thành bên trong tế bào những thể hình tròn
hay hình bầu dục gọi là bào tử hay nội bào tử. Vì mỗi tế bào chỉ sinh ra một bào tử
cho nên đây không phải là loại bào tử có chức năng sinh sôi nảy nở như ở nấm.
Nha bào là một hình thức sống tiềm sinh của vi khuẩn, nó giúp cho vi
khuẩn vượt qua được những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh, nó thường được sinh
ra trong những điều kiện bất lợi của môi trường như: thiếu dinh dưỡng, nhiệt độ, pH
không thích hợp, môi trường tích luỹ nhiều sản phẩm trao đổi chất bất lợi ...
Bào tử có tính kháng nhiệt, kháng bức xạ, kháng hoá chất, kháng P
tt
.
Ví dụ: bào tử vi khuẩn gây ngộ độc thịt Clostridium botulinum chịu được 100
o
C
trong 5 – 9,5 giờ, 121
o
C trong 10 phút; Trong dung dịch phenol 5% tế bào dinh
dưỡng chết nhanh nhưng bào tử sống được 25 ngày, trong dung dịch HgCl
2
1% tế
bào dinh dưỡng chết ngay nhưng bào tử tồn tại được 2 giờ. Bào tử có sức sống rất
lâu, từ vài năm đến vài chục năm, ví dụ bào tử của Bacillus subtilis có sức sống từ
200 – 300 năm, có những bào tử tồn tại được 500 – 1000 năm trong đất đá trầm tích
dưới đáy các hố sâu, thậm chí có những bào tử trong các tiêu bản khảo cổ cách đây
3000 năm mà vẫn duy trì được sức sống.
3. Sinh sản của vi khuẩn:
Vi khuẩn sinh sản vô tính bằng cách trực phân nhờ vách ngăn ngang. Từ 1 tế
bào mẹ phân cắt thành 2 tế bào con. Tế bào con được hình thành sau một thời gian
16

sinh trưởng lại tiến hành phân cắt. Tuỳ từng loài vi khuẩn và điều kiện sống, cứ
khoảng 10 đến 30 phút lại cho ra 1 thế hệ.
4. Phân loại vi khuẩn:
Việc phân loại vi khuẩn nói riêng và vi sinh vật nói chung gặp khá nhiều khó
khăn vì số lượng vi sinh vật quá nhiều mà sự khác biệt giữa chúng lại quá lớn, có sự
khác biệt khá lớn giữa sơ đồ phân loại vi sinh vật so với động vật và thực vật.
Trong hệ thống phân loại thì loài (species) là đơn vị cơ bản, nhưng khái niệm
về loài giữa vi sinh vật và động, thực vật lại khác nhau. Trong vi khuẩn học, khái
niệm về loài là một quần thể được sinh ra từ một vi khuẩn ban đầu (clone), các
thành viên của một clone này có thể phân biệt với các clone khác ở một số đặc
điểm. Do vậy vấn đề lớn trong phân loại vi khuẩn là xác định được các đặc điểm
giống nhau và khác nhau giữa các clone để xếp loại chúng.
Để xác định các loài vi khuẩn có thể căn cứ vào các đặc tính sau:
- Hình thái, kích thước, cấu tạo tế bào, phản ứng nhuộm Gram, các
chất chứa trong tế bào, năng lực hoạt động, khả năng sinh vỏ nhầy, hình dạng và vị
trí của bào tử.
- Đặc tính nuôi dưỡng, sinh trưởng trên các moi trưởng, hình thái,
màu sắc khuẩn lạc, ...
- Đặc tính sinh lý, sinh hoá và cấu trúc kháng nguyên như quan hệ với
nguồn oxy, nguồn cacbon, nguồn nitơ, quan hệ với nhiệt độ, pH, khả năng khử
nitrat, lên men các loại đường... các phản ứng huyết thanh học, khả năng gây bệnh...
- Số lượng các tính chất sinh học: dây là phương pháp phân loại gián
tiếp, dựa trên các đặc điểm genotip và phenotip.
- Tỷ lệ các base nitơ của các ADN.
- Cấu trúc phân tử của protein.
Như vậy việc phân loại các loài vi khuẩn là một việc hết sức phức tạp, tinh
vi, không thể căn cứ vào đặc tính riêng biệt mà xác định được ngay, cũng chính vì
thế mà cho đến nay việc phân loại vi khuẩn vẫn chưa thực sự hoàn thiện.
Đơn vị cơ bản trong phân loại là loài (species), đây là đơn vị phân loại cơ
bản nhất, tên khoa học của loài thường đặt tên kép, tên giống đặt trước và tên loài

đặt sau. Mỗi loài vi khuẩn đều mang một tên khoa học riêng, tên này được đặt theo
nguyên tắc “danh pháp kép” của Linné, gồm 2 từ: từ thứ nhất chỉ tên giống (viết
hoa), từ thứ hai chỉ tên loài (viết thường). Ví dụ: Saccharomyces cerevisiae.
Các đơn vị trên loài là :
- Giống (genus hoặc genera). Ví dụ: Bacillus, Saccharomyces.
- Tộc (tribe): thường có tận cùng bằng –eae. Ví dụ: Escherichieae.
- Họ (family): thường có tên tận cùng là -aceae. Ví dụ:
Chlorobiaceae.
- Bộ (order): thường có tạn cùng là –ales. Ví dụ: Pseudomonadales.
Trên bộ còn có lớp, ngành, giới.
Các đơn vị dưới loài gồm có: thứ, dạng và một đơn vị gọi là chủng hay nòi.