Giáo trình vi sinh vật học lý thuyết và bài tập giải sẵn phần 1 kiều hữu ảnh

PGS.TS. KIỀU HỮU ẢNH

GIÁO TRÌNH
Mluvlllll

Will IIuÙ

LÝ THUYẾT *BÀI TẠP GIẢI SẲN


PGS.TS. KIEU HỮU ẢNH

G iáo t r ì n h

VI SINH VẬT HỌC
Lý thuyết và bài tập giải sẵn
PHẦN 1

(S on g ngũ’V iệt-A nh)

MICROBIOLOGY
Core con cep ts and solved problem s
Part One

N H À X U Ấ T B Ả N K H O A H Ọ C V À KỸ T H U Ậ T
H À NỘI


6-608
KHKT - 06

72-2005/CXB/15-39-KHKT-05


L ị i n ó i đấu
Trong chương trình giảng dạy các m ôn học thuộc ngành SIN H
H O C Ở bậc đại học, BÀ I TÁP là m ột bộ phận không th ể thiêu, tu y nhiên Ở
nước ta, B À I TẬP cịn chưa được chính thức đưa vào các giáo trình. Do vậy,
sinh viên thường gặp nhiều lúng túng kh i tham d ự các k ỷ th i k ế t thúc m ôn
học ha y các cuộc th i tuyên tìm việc làm ứong và ngồi nước. Đó là chưa kê
trong nhiều cuộc phỏng vấn tuyên người làm hiện nay, tiếng A nh thường
được dùng n h ư m ộ t ngôn ngữ chính thức hoặc ít ra cũng được sử dụng đê
đánh giá trình độ. R õ ràng, nếu khơng được chuẩn b ị tốt, k ế t quẩ th i có thê
không tương xứng với sức học và kiêh thức của ngư ờ i được d ự tuyên.
Cuốn sách này được viết ra nhằm g iú p các sinh viên SIN H HOC
có điều kiện làm quen với m ột sơ' dạng bài tập cơ bản trong giáo trình VI
SIN H VẠTH O C, m ộ t tiong những m ôn học chủ ch ố t của các ngành sinh
hoc và công nghê sinh hoc. Sách được viết dưới dạng song n g ữ VIỆTA N H đ ể sinh viên có th ể bước đầu làm quen vớ i cách diễn đ ạ t các ý tương
của m ình bằng tiếng Anh là thứ ngôn ngữ hiện đang dược ưa dùng.
Được viết theo m ột ý tưởng còn kh á m ớ i m ẻ, chắc chắn cuốn
sách không tránh kh ỏ i nhiều thiếu só t cả về n ộ i dung lẫn hình thức. Tác giả
m ong nhận được nhiều ý kiến p h ê bỉnh và dóng g ó p từ phía các dồng
nghiệp, và dặc biệt, từ đông đảo các bạn sinh viên, học viên cao học và
nghiên
cứu sinh.
c?
N hân dây, tác giả xin bày tỏ lòng cắm ơn chân thành tớ i Ban
Giấm hiệu Trường Đại học Khoa học Tư nhiên - ĐHQG Hà N ộ i và Ban Chủ
nhiệm Khoa Sinh học dcĩ tạo m ọi điều kiện thuận lợ i đê cuốn sách có thê
sớm ra m ắt bạn dọc.

H à N ộ i, n g à y 3 th á n g 2 năm 2006

Tác giả


MỤC LỤC

Trang
LỜI N Ó I ĐẦU

3

MỤC LỤC

5

CHƯƠNG M Ộ T : Lược s ử PHÁT TRIEN CỦA VI SINH VẬT HỌC
1.1. Muc tiêu
1.2. Sơ lược lịch sử
1.2.1. Giai đoạn phát triển sớm của vi sinh vật học
1.2.2. Thời kỳ hoàng kim của vi sinh vật học
1.2.3. Giai đoạn đương thời của vi sinh vật học
1.3. Bài tâp
1.3.1. Bài kiếm tra nh ập môn
1.3.2. C âu hỏi lựa chọn
1.3.3. Đ iền vào các chỗ trống
1.3.4. Trả lời bằng đúng hoặc sai
1.3.5. Sắp xếp cho p h ù hợp
1.3.6. Trả lời ngắn
1.3.7. C âu hỏi suy luận

9
9
10
10
12
27
33
33
34
45
48
49
51
52

CHƯƠNG H A I : CẤU TRÚC VÀ CHỨC NẢNG TẾ BẢO
2.1. Muc tiêu
2.2. Cấu trúc và chức năng tê bào
2.2.1. Các khái niệm cơ bản
2.2.2. H ình thái học
2.2.3. Kích thước
2.2.4. Tỷ lệ bề m ặt trên thể tích
2.2.5. Tổ chức tế bào sinh v ật nhân sơ
2.2.6. M àng tế bào nhân sơ
2.2.7. N ền tế bào chất
2.2.8. Riboxom
2.2.9. Thể n hân
2.2.10. Thành tế b à o
2.2.11. Các câu trúc nằm bên ngoài thành tếb ào

2.2.12. Lông nhung và pili
2.2.13. Lông roi và sự chuyên động
2.2.14. H óa ứng động
2.2.15. N ội bào tử vi khuẩn
2.3. Bài tập
2.3.1. Bài kiểm tra nhập môn
2.3.2. C âu hỏi lựa chọn
2.3.3. Đ iền vào chỗ trống

53
53
54
54
55
56
58
58
59
67
70
72
74
85
87
89
92
94
97
97
99

120


2.3.4. Trả lời và bằng đúng hoặc sai
2.3.5. Sắp xếp cho phù hợp
2.3.6. Trả lời ngắn

125
126
127

C H Ư Ơ N G BA : CÁC KHÁI NỈỆM c ơ BAN VỂ V1RUT HỌC
3.1. Mục tiêu
3.2. Virut - các thưc thể chưa có cấu tao tế bào
3.2.1. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra v iru t nhờ nghiên cứu bệnh
cây
3.2.2. V irut là m ột genom được bao bọc trong m ột vỏ bảo vệ
3.2.3. G enom virut
3.2.4. C apxit và vỏ
3.2.5. V irut chỉ có thể sinh sản bên trong m ột tế bào v ật chủ
3.2.6. Phagơ sinh sản bằng cách sử dụng các chu trình sinh tan hay
tiềm tan
3.2.7. Các v iru t động vật đa dạng về phương thức lây nhiễm và
nhân lên
3.2.8. ARN là nguyên liệu di truyền của v iru t
3.2.9. Các v iru t m ới xuất hiện
3.2.10. V irut và ung thư
3.2.11.,V irut thực v ật là những vật gây hại nghiêm trọng đối với
■ '
*

*
*
nông nghiệp
3.2.12. V ừoid và prion là các tác nhân lây nhiễm thậm chí cịn đơn
giản hơn virut
3.3. Bài tâp
3.3.1. Bài kiểm tra nhập môn
3.3.2. C âu hỏi lựa chọn
3.3.3. Điển vào chỗ trống
3.3.4. Trả lời bằng đ úng hoặc sai
3.3.5. Sắp xếp cho p h ù hợp
3.3.6. Trả lời ngắn
3.3.7. Câu hỏi suy luận
3.3.8. Chú thích

133
133
134
^

CHƯ ƠNG BỐN : TRAO Đ ổ i CHẤT ở VI SINH VẬT
4.1. M ục tiêu
4.2. Các khái niệm cơ bản
4.2.1. Các phản ứng ọxi hóa khử
4.2.2. Sự sản sinh ATP và d ự trữ năng lượng
4.2.3. Cách gọi tên và phân loại enzim
4.2.4. Bản chất của các enzim
4.2.5. H oạt tính enzim
4.2.6. N hiệt độ
4.2.7. pH

4.2.8. N ồng độ enzim và cơ chất
4.2.9. Các chất kìm hãm
4.2.10. Đường phân
4.2.11. Con đường pentozophotphat
4.2.21. Con đường Entner-D oudoroff
4.2.13. Hô hấp tế bào

171
171
173
174
176
177
178
179
181
182
182
183
186
189
190
191

135
136
136
137

144

146
148
loo

152
152
153
165
167
167
168
169
170


4.2.14. Sư tổng hợp axetyl-CoA
4.2.15. Chu trình Krebs
4.2.16. Sự vận chuyên điện tử
4.2.17. Hóa thẩm
4.2.18. Lên m en
4.2.19. Các con đường trao đơi chất dị hóa khác
4.2.20. Q uang hợp
4.2.21. Các con đường trao đơi chất đồng hóa khác
4.2.22. Sự thống n h ấ t và điều hòa các chức năng trao đổi chất
Tổng kết
4.3. Bài tập
4.3.1. Bài kiểm tra nhập môn
4.3.2. C âu hỏi lựa chọn
4.3.3. Điền vằo chỗ trông
4.3.4. Trả lời bằng đúng hoặc sai

4.3.5. Trả lời ngắn

191
193
194
197
200
203
204
210
214
215
221
221
222
237
246
246

CHƯ ƠNG NĂM : DINH DƯỠNG VÀ SINH TRƯỞNG Ở VI SINH VẬT
5.1. Mục tiêu
5.2. Các khái niêm cơ bản
5.2.1. Các dạng năng lượng ở vi sinh vật
5.2.2. Các nhu cầu sinh trưởng
5.2.3. N hững nhu cầu về vật lý
5.2.4. Các mối tương quan sinh thái
5.2.5. N uôi cấy vi sinh vật
5.2.6. Mô tả sinh trưởng logarit
5.3. Bài tập
5.3.1. Bài kiểm tra nhập môn

5.3.2. C âu hỏi lựa chọn
5.3.3. Điền vào chỗ trống
5.3.4. Trả lời bằng đứng hoặc sai
5.3.5. Trả lời ngắn

253
253
254
254
261
267
275
277
289
294
294
295
312
316
317

PHẦN TRẢ LỜI
Chương môt
Chương hai
Chương ba
Chương bốn
C hư ơng năm

321
323

332
357
366
392

TÀI LIỆU THAM KHẢO CH ÍN H

403


CHƯƠNG MỘT

LƯỢC SỬ PHÁT TRIỂN CỦA
VI SINH VẬT HỌC
A b rie f h is to ry of m icro b io lo g y
1.1. MỤC TIÊU
Khi đã nắm vững chương này bạn phải có
khả năng:
• Mơ tả những đóng góp khoa học làm
thay đơi thế giới của Leeuwenhoek
• Định nghĩa vi sinh vật bằng các thuật
ngừ của Leeuwenhoek và theo những gì
chúng ta biết về chúng hiện nay.
• Kê tên năm nhóm vi sinh vật.
• Giải thích tại sao ngun sinh động vật,
tảo và các giun ký sinh-phi vi sinh vât
cũng được nghiên cứu trong vi sinh vật
học.
• Phân biệt giữa sinh vật nhân sơ vầ sinh
vật nhân chuẩn.

• Kê ra bôn vấn đề đả đấy các nghiên cứu
tới giai đoạn được gọi là "Thời kỳ hoàng
kim của vi sinh vật học".
© Xác định những nhà khoa học nào
đã đấu tranh ủng hộ thuyết tự sinh.
• So sánh và đối lập các nghiên cứu của
Redi, Spallanzani, vả Pasteur nhằm bác
bỏ thuyết tự sinh.
• Thảo luận về tầm quan trọng của các thí
nghiệm lên men của Pasteur đơi với thế
giới ngày nay.
• Gọi tên nhà khoa học đã có các thí

OBJECTIVES
Once you have mastered this chapter, you
should lia b le to:
• Describe the world-changing scientific
contributions of Leeuwenhoek.
• Define microbes in the words of
Leeuwenhoek and as we know them
today.
• List five groups of microorganisms.
• Explam why protozoa, algae, and nonmicrobial parasitic worms are studied in
microbiology.
•
•

•
•

•

•

Differentiate between prokaryotic and
eukaryotic organisms.
List four questions that propelled
research into what is called "the Golden
Age of Microbiology."
Identify the scientists w ho argued in
favor of spontaneous generation.
Compare and contrast the investigations
of Redi, Spallanzani, and Pasteur to
disprove spontaneous generation.
Discuss the significance of Pasteur's
fermentation experiments to our world
today.
Identify the scientist whose experiments


10

•
•

•
•

•

Chương một ■ LƯỢC sử phái triển của vi sinh vật học

nghiệm mở đầu ngành hóa sinh học và
các nghiên cứu vể trao đơi chất.
Kê ra ít nhất bảy đóng góp của Koch đối
với lĩnh vực vi sinh vật học.
Kê ra bốn bước cần phải tiến hành để
chứng minh tác nhân của một bệnh
truyền nhiễm.
Mơ tả sự đóng góp của Gram đối với
lĩnh vực vi sinh vật học.
Gọi tên bốn nhân viên ngành y tế đã tiến
hành các nghiên cứu tiên phong trong
lĩnh vực vi sinh vật học sức khoẻ cộng
đồng và dịch tễ học. Kể tên hai nhả khoa
học mà các cơng trình về vacxin của họ
đã mở đầu ngành miễn dịch học.
Mơ tả cơng cuộc tìm kiếm đốĩ với "viên
thuốc kỳ diệu".

led to the field of biochemistry and the
study of metabolism.
► List at least seven contributions made by
Koch to the field of microbiology.
► List tire four steps that must be taken to
prove the cause of a contagious disease.
► Describe the contribution of Gram to the
field of microbiology.
► Identify four health care practitioners
who did pioneering research in the areas

of public health microbiology and
epidemiology. Name two scientists
whose work with vaccines began the
field of immunology.
► Describe the quest for a "magic bullet."

1.2. S ơ LƯỢC LỊCH s ử

BRIEF HISTORY

1.2.1. GIAI ĐOẠN PHÁT TR1EN SỚM CỦA
VI SINH VẬT HỌC
Chỉ có một vài người đã làm thay đổi vĩnh
viễn thế giới khoa học. Chúng ta đã nghe kê
về Galileo, Newton, và Einstein, song danh
sách này cũng có thổ bao gồm cả Antoni van
Leeuwenhoek (1632-1723), một thợ may,
thương gia, và thợ mài thấu kính người Hà
Lan, và lả người dầu tiên đã khám phá ra thế
giới vi sinh vật.
Hành trình dẫn đến sự nổi tiếng của ơng
được bắt đầu khá đơn giản, lúc đó, vì là một
thương gia, ồng cần phải kiêm tra chất lượng
của vải. Thay vì chỉ mua một trong các kính
lúp có sẵn, ơng đâ học cách mài kính vả làm
ra kính lúp cho riồng minh. Chăng bao lâu
ơng bắt đầu đặt câu hỏi vổ tất cả những thứ
xung quanh ông "Thật ra chủng trồng như
thế nào nhỉ?"
Leeuwenhoek đã phát hiện ra một thế giới

vi sinh vật trước đó chưa ai biết tới, thế giới
mà ngày nay chúng ta biết rằng, bao gồm các
động vật nhỏ xíu, nấm, tảo, và các nguyên
sinh dộng vật đơn bào. Từ bức vẽ đi kèm với
bản báo cáo vầ từ sự mơ tả chính xác về kích
thước của các sinh vật thu được từ các kẽ

THE EARLY YEARS OF MICROBIOLOGY
Only a few people have changed the
world of science forever. We've all heard of
Galileo, Newton, and Einstein, but the list
also includes Antoni van Leeuwenhoek
(1632-1723), a Dutch tailor, merchant, and
lens grinder, and the man who first
discovered the microbial world.
His journey to fame began simply enough,
when as a tailor he needed to examine the
quality of cloth. Rather than merely buying
one of the magnifying lenses already
available, he learned to grind glass and
made his own. Soon he began asking the
question "What does it really look like?" of
everything in his world.

Leeuwenhoek had discovered a previously
unknow n microbial world, which today we
know to be populated with tiny animals,
fungi, algae, and single-celled protozoa .
From tire figure accompanying his report
and the precise description of the size of

these organisms from between his teeth, we


Giáo trinh vl sinh vệt học - Lý thuyết và bài tập giải sẩn

răng của ông, chúng ta biết răng lúc đỏ
Leeuwenhoek đang nói về sự tồn tại của các
vi khuân. Vào cuối thếkỷ 19, những "con thú
nho" của Leeuwenhoek được gọi lả các
"microbes" còn ngày nay chúng ta gọi chúng
là các "microorganisms", c ả hai thuật ngữ
đều bao gồm tất cả nhưng sinh vật nào nhỏ
tới mức không thế nhìn thấy được nếu thiếu
trong tay một kính hiên vi.
Nhờ chất lượng các kính hiển vi, nhờ các
kỹ năng quan sát sâu sắc, nhờ các báo cáo
trong suốt 50 năm liền và nhờ bcỉn báo cáo chi
tiết của ổng về sư phát hiện ra nhiều loại vi
sinh vật, Antoni van Leeuwenhoek đã đước
bầu vào Hội Hoàng gia vào năm '1680. Ong
vầ Isaac Newton chắc chắn đã là những nhà
khoa học nơi tiếng nhất vào thời đại của họ.
Vì rằng ổng đã làm thay đơi vĩnh viễn cách
nhìn của chúng ta về thế giới của mình, ngày
nay Leeuwenhoek được biết đến như người
khai sinh ra ngành Nguyên sinh động vật học
và ngành Vi khuân học.
Dạng vi sinh vật duy nhất còn là một bí ân
đốì với Leeuwenhoek và các nhà vi sinh vật
học khác thời đó là virut, bọn này nhỏ hơn

nhiều so với các sinh vật nhân sơ nhỏ nhất và
khơng the nhìn thấy đươc dưới kính hiển vi
quang học. Virut chỉ được quan sát thấy vào
năm 1932 khi kính hiển vi điện tử được phát
minh.
Lần đầu tiên Leeuwenhoek báo cáo về sự
tổn tại của vi sinh vật là vào năm 1674, nhưng
gần hai thố kỷ sau vi sinh vật học vẫn khổng
được phát triển mạnh mè như một lĩnh vực
nghiên cứu. Có nhiều ngun nhân đối với sự
chậm trỗ này. Trước hết, Leeuwenhoek lả một
con người hay nghi ngờ và bí hiểm. Mặc dù
đã làm ra trên 400 kính hiển vi, song ông
chưa hể đảo tạo một thợ học nghề và cũng
không bao giờ bán hoặc cho ai một kính hiến
vi nào. Sự thật là ơng chưa bao giờ đ ể bất kv
ai - kở cầ’gia đình mình lẫn các vị khách đáng
kính như Nga hồng hoặc Nữ hoảng Anh được xem qua các dụng cụ tốt nhất của ông.
Khi Leeuwenhoek qua đời, bí mật của việc
chế tạo các kính hiến vi cao cấp cũng mốt
theo. Gần 100 năm sau các nhà khoa học mới

11

know that Leeuwenhoek was reporting the
existence of bacteria. By the end of the 19th
century Leeuwenhoek's "beasties" were
called microbes, and today we also know
them as microorganisms. Both terms
include all organisms that are too small to

be seen without a microscope.

Because of the quality of his microscopes,
his profound observational skills, his
detailed reports over a 50-year period, and
his report of the discovery of many types of
microorganisms, Antoni van Leeuwenhoek
was elected to the Royal Society in 1680. He
and Isaac Newton were probably the most
famous scientists of their time. Because he
changed forever the way we view our
world, Leeuwenhoek is known today as the
Father of Protozoology and Bacteriology.

The only type of microbes that remained
hidden from Leeuwenhoek and other early
microbiologists are viruses, which are mud)
smaller than the smallest prokaryote and
are not visible by light microscopy . Viruses
could not be seen until the electron
microscope was invented in 1932.
Leeuwenhoek first reported the existence
of
microorganisms
in
1674,
but
microbiology did not develop significantly
as a field of study for almost two centuries.
There were a number of reasons for this

delay. First, Leeuwenhoek was a suspicious
and secretive man. Though he built over
400 microscopes, he never trained an
apprentice, and he never sold or gave away
a microscope. In fact, he never let anyone not his family or such distinguished visitors
as the Czar of Russia and the Queen of
England - so much as peek through his very
best instruments. When Leeuwenhoek died,
the secret of creating superior microscopes
was lost. It took almost 100 years for
scientists to
make
microscopes
of


12

Chương mội - Lược sử phà! tri ấn của »I sinh vật học

có thể tạo ra các kính hiển vi có chất lượng
tương tự.
Một lý do khác khiến vi sinh vật học chậm
được phát triển thành một một ngành khoa
học là các nhà khoa học của những năm 1700
cho rằng vi sinh vật chỉ là những vật lạ của tự
nhiên mà ít có tầm quan trọng đối với đời
sống của con người.

equivalent quality.

Another reason that microbiology was
slow to develop as a science is that
scientists in the 1700s considered microbes
to be curiosities of nature and insignificant
to hum an affairs.

1.2.2. THỜI KỶ HOÀNG KIM CỦA VI SINH
VẬT HỌC
Trong khoảng 50 năm của thời kỳ mà ngày
nay chúng ta gọi là "Thời kỳ hoàng kim của vi
sinh vật học", các nhà khoa học và ngành vi
sinh vật học đã được thúc đây bởi các nghiên
cứu nhằm trả lời bốn câu hỏi sau đây:
•1. Có thể có hiện tượng tự sinh trong thế
giới vi sinh vật hay khơng?
2. Điều gì gây ra lên men?
3. Điều gì gây ra bệnh tật?
4. Bằng cách nào chúng ta có thê ngăn ngừa
sự nhiễm trùng và bệnh tật?

THE GOLDEN AGE OF MICROBIOLOGY
For about 50 years, during what is now
called "The Golden Age of Microbiology,"
scientists and the blossoming field of
microbiology were driven by the search for
answers to the following four questions :
1. Is spontaneous generation of microbial
life possible?
2. What causes fermentation?
3. What causes disease?

4. How can we prevent infection and
disease?

Có thể có hiên tượng tự sinh trong thế giới vi
sinh vât hay không?

Is spontaneous generation of microbial life
possible?

Aristotle (384-322 trước Công nguyên), nhà
khoa học nổi tiếng nhất người Hy Lạp, đã viết
rằng sinh vật có thể xuất hiện thơng qua ba q
trình: nhờ sinh sản vơ tính, nhờ sinh sản hữu
tính và từ các vật chất khổng sống. Sự xuất hiện
của tơm và cóc trong nước bùn của một cái hồ
trước đó vừa bị khơ cạn có thể được xem như
một ví dụ về q trình thứ ba, một q trình
sau đó được gọi là sự p h ấ t sinh tự nhiên hay sự
tự sinh. Thuyết tự sinh được Aristotle đề xuất
đã được chấp nhận rộng rãi trong si thời
gian dài trên 1900 năm vì dường như nó có thê
giải thích được hàng loạt hiện tượng thường
gặp, như sự xuất hiện của giòi trên những
miếng thịt đang thối rữa. Tuy nhiôn, vào thế kỷ
17, giá trị của học thuyết này đã được mang ra
tranh cãi.

Aristotle (384-322 B.c.), the most famous
Greek scientist, w rote that living things can
arise via three processes: through asexual

reproduction, through sexual reproduction, or
from nonliving matter. The appearance of
shrimp and toads in the m ud of whet so
recently was a dry lakebed was seen as an
example of the third process, which came to
be known as abiogenesis or spontaneous
generation. The theory of spontaneous
generation as prom ulgated by Aristotle was
widely accepted for over 1900 years because it
seemed to explain a variety of commonly
observed phenomena, such as the appearance
of maggots on spoiling meat. However, the
validity of the theory came under challenge in
the 17th century.


Giáo trinh vì sinh vật học • Lý thuyết và bàí tập gíảỉ sẩn

NHÀ SINH HỌC (BIOLOGISTS)
Trước 1857 (Pre -18571

13

BỘ MÔN (DISCIPLINES)

Thời kỳ hoảng kim của vi sinh vắt hoc (The Golden Age of Microbiology : 1857-1907)

Hình 1- Một sổ bộ môn khoa học và lĩnh vực ứng dung xuất hiện ngay trước và trong
"Thời kỳ hoàng kim của vi sinh vật học" (Soime scientific disciplines and applications
arose just before and during the "(Golden Age of Microbiology")

14

Chương một - Lược sứ phát triển của vỉ sính vật học

Các th í nghiêm của R edi

Redi's Experiments

Vào cuối những năm 1600, Francesco Redi
(1626-1697), một bác sĩ người Ý, bằng một loạt
thí nghiệm đã chứng minh được rằng thịt
đang thối rữa nếu được ngăn cách với ruồi thì
giịi sẽ không bao giờ xuất hiộn, trong khi thịt
được tiếp xúc với ruồi sẽ sinh ra giòi ngay lập
tức. Từ kết quả của những thí nghiệm kiểu
như vậy, các nhà khoa học bắt đầu nghi ngờ
học thuyết của Aristotle và thừa nhận quan
điểm cho rằng động vật chỉ có thê bắt nguồn
từ các động vật khác.

In the late 1600s, the Italian physician
Francesco Redi (1626-1697) demonstrated
by a series of experiments that when
decaying meat was kept isolated from flies,
maggots never developed, while meat
exposed to flies was soon infested. As a
result of experiments such as these,
scientists began to doubt Aristotle's theory

and adopt the view that animals only come
from other animals.

Các th í nghiêm cua Needham
Cuộc luận chiến về thuyết tự sinh đã được
nhen nhóm lại khi Leeuwenhoek phát hiện ra
vi sinh vật và chỉ ra rằng chủng xuất hiện chỉ
vài ngày sau khi các giọt nước mưa được
đọng lại. Mặc dù các nhà khoa học nhất trí
rằng các dộng vật lớn có thê khơng xuất hiện
một cách ngẫu nhiên, song họ khơng nhất trí
được về các con "dã thú" nhỏ của
Leeuwenhoek; chắc chắn chúng đã khơng có
bơ" mẹ, họ nghĩ như vây. Vậy thì chúng phải
được xuất hiện một cách ngẫu nhiên.
Nhà nghiên cứu người Anh Turbervile
Needham (1713-1781) đã đun sơi nước thịt bị
và dịch chiết thực vật chứa trong nhừng lọ
nhỏ, sau dó ông nút chặt những lọ này bằng
nút bấc. Vài ngày sau, Needham quan sát
thây các lọ đục lên và sau khi xem xét đã phát
hiện ra rất nhiều "động vật hiển vi có kích
thước rất khác nhau". Theo sự giải thích của
ồng, phải có một "lực sơng" làm cho các vật
chất không sống được chuyên một cách ngẫu
nhiẽn thành sự sơng, vì ơng ta dã đun nóng
những lọ nhỏ này tới mức đủ đơ giết chết mọi
thứ. Các thí nghiệm của Needham gây ấh
tượng mạnh đến nỗi Hội Hoàng gia đã bầu
ông làm hội viên.

Needham rs experim ents
The
debate
over
spontaneous
generation
was
rekindled
when
Leeuwenhoek discovered microbes and
showed that they appeared after a few days
in freshly collected rainwater. Though
scientists agreed that larger animals could
not arise spontaneously, they disagreed
about Leeuwenhoek's "wee animalcules";
surely they did not have parents, did they?
They must arise spontaneously.
The British investigator Turbervile
Needham (1713-1781) boiled beef gravy
and infusions of plant material in vials,
which he then tightly sealed with corks.
Some days later, Needham observed that
the vials were cloudy, and examination
revealed an abundance of "microscopical
animals of most dimensions." As he
explained it, there must be a "life force" that
causes inanimate matter to spontaneously
come to life, since he had heated the vials
sufficiently to kill everything. Needham's

experiments so impressed the Royal Society
that they elected him a member.

Spallanzani's Experiments
Các th í nghiêm của Spallanzani
Then,
in 1799, the Italian scientist Lazzaro
Sau đó, vào năm 1799, nhà khoa học
Spallanzani (1729-1799) reported results
người Ý Lazzaro Spallanzani (1729-1799) đã
that contradicted Needham's findings.
đưa ra các kết quả chông đối lại nhừng phát


Giáo trinh vi sinh vật học ■ Lý thuyết và bài tập gỉải sẩn

hiện của Needham. Spallanzani đun sôi một
số dịch chiết khoảng một giờ vầ hàn miệng
các lọ này lại. Các dịch chiết của ông vần giữ
trong suốt, trừ phi ông dập vờ chỗ hàn và cho
dịch chiết tiếp xúc với khơng khí, sau động
tác nảy chúng đã dục lên vì chứa các vi sinh
vật.
Ơng rút ra ba kết luận:
1. Needham đã đun các lọ nhỏ của ông
không đủ nóng đê giết chết tồn bộ vi sinh
vặt hoặc lả ông ta đã không nút chúng thật
kín.
2. Vi sinh vật tồn tại trong khơng khí và
có thể nhiễm vào các thí nghiệm.

3. Sự tự sinh của vi sinh vật khơng xảy
ra; mọi sinh vật đều xuất hiện từ các sinh vật
khác.
Mặc dù các thí nghiệm của Spallanzani
tưởng như có thê lầm yên ả vĩnh hằng sự
tranh luận, nhưng thật khó có thể hạ bệ một
học thuyết đã từng ngự trị từ 2000 năm nay,
dặc biệt, khi người dưa ra nó lại là một nhả
khoa học nổi tiếng như Aristotle. Một trong
các ý kiến phê phán cơng trình của
Spallanzani nói rằng, các lọ hàn kín của ỏng
khống cho phép khổng khí đi vào đủ đê cho
sinh vật phát triển; một sự phản đơi khác cho
rằng việc dun nóng kéo dài của ông dã phá
hủy "lực sồng". Cuộc luận chiên tiếp tục cho
đến khi nhà hóa học người Pháp Louis
Pasteur tiến hành các thí nghiộm mà rốt cuộc
sẽ chơn vùi vĩnh viễn thuyết tự sinh.

Bình khơng đậy kín
(Flask unsealed)

15

Spallanzani boiled some infusions for
almost an hour and sealed the vials by
melting their slender necks closed. His
infusions remained clear, unless he broke
the seal and exposed the infusion to air,
after which they became cloudy with

microor-ganisms. He concluded three
things:
1. Needham had either failed to heat
his vials sufficiently to kill all microbes, or
he had not sealed them tightly enough.
2. Microorganisms exist in the air and
can contaminate experiments.
3.
Spontaneous
generation
of
microorganisms does not occur; all living
things arise from other living tilings.
Although
Spallanzani's
experiments
would appear to have settled the
controversy once and for all, it proved diffi­
cult to dethrone a theory that had held
sway for 2000 years, especially when so
notable a scientist as Aristotle had pro­
pounded it. One of the criticisms of
Spallanzani's work was that his sealed vials
did not allow enough air for organisms to
thrive; another objection was that his
prolonged heating destroyed the "life
force." The debate continued until the
French chemist Louis Pasteur conducted
experiments that finally laid the theory of
spontaneous generation to rest.

Bình đậy kín
(Flask sealed)

Bình được phủ bằng vải màn
(Flask covered with gauze)

Hình 2 - Các thí nghiệm của Redi: khi thịt thối dược giữ cách ly với
ruồi, giịi sẽ khơng bao giờ xuất hiện (Redi's Experiments: when
decaying meat was kept isolated from flies, maggots never developed)


16

Chương một ■ Lược sử phât triển của vi sinh vệt học

a) Khơng có sinh trưởng (No growth)

H ình 3 - Các thí nghiệm của Pasteur với "bình cổ ngỗng "
(Pasteur's experiments with "swan-necked flasks"
Các th í nghiêm của Pasteur
Louis Pasteur (1822-1895), giống như
Spallanzani, đã đun sôi các dịch chiết đủ lâu
để giết chết mọi thứ. Song thay vì hàn các
bình lại ơng đã uốn cong cổ của chúng thành
hình chữ s, hình này cho phép khơng khí đi
vào song lại có thê ngăn cản bụi và các vi sinh
vật xâm nhập vào dịch lỏng. Các "bình cơ
ngỗng" của ơng đã duy trì được sư vang mặt
của vi sinh vật thậm chí sau 18 tháng. Vì rằng

dịch lỏng chứa đủ mọi chất dinh dưỡng (kể
cả khơng khí) cần thiết cho các sinh vật, nên
ông đã kết luận: "Thuyết tự sinh sẽ khơng bao
giờ có thê ngóc đầu dậy được sau cú địn chí
tử của-thí nghiệm đơn giản này".
Sau thí nghiệm này Pasteur còn chứng
minh được rằng, vi sinh vật trong khơng khí
chính là "bố mẹ" của các vi sinh vật trong thí
nghiệm của Needham. Ồng đập vỡ cổ của
một sơ' bình, cho dịch lỏng tiếp xúc trực tiếp

Pasteur's experim ents
Louis Pasteur (1822-1895), like Spallanzani,
boiled infusions long enough to kill
everything. But instead of sealing the flasks,
he bent their necks into an S-shape, which
allowed air to enter while preventing the in­
troduction of dust and microbes into the
broth. His "swan-necked flasks" remained
free of microbes even 18 months later. Since
they contained all the nutrients (including
air) known to be required by living things, he
concluded,
"Never
will
spontaneous
generation recover from the mortal blow of
this simple experiment."
Pasteur followed this experiment with
demonstrations that microbes in the air were

the "parents" of Needham's microorganisms.
He broke the necks off some flasks, exposing
the liquid in them directly to the air, and he


Giáo trình vi sinh vật học • Lý thuyết và bài tập giải sẩn

17

với khơng khí vằ cẩn thận nghiêng một số
bình khác để cho dịch lổng có thê the tiếp xúc
với phẩn bụi đã lắng dọng trong cỏ bình,
Hơm sau, tât ca các bình này đều due lổn do
sự có mặt của vi sinh vật. Ơng ket luận rằng
vi sinh vật trong dịch lỏng chính lá con cháu
của các vi sinh vật đã chứa săn trong các hạt
bụi.

carefully tilted others so that the liquid
touched the dust that had accumulated in
their necks . The next day, all of these flasks
were cloudv with microbes. He concluded
that the microbes in the liquid were the
progeny of microbes that had been on the
dust particles,

Điêu gi gây ra lên men?

What causes fermentation?

Tại nước Pháp của thế kỷ 19, rượu vang bị
chua và bị hổng đã đe dọa sự tồn tại của
nhiều nhà trổng nho. Câu hỏi đầu tien được
đặt ra lả "Tại sao rượu vang bị hỏng?", song
câu hồi này dẫn đến một vấn đề cơ bản hơn
"Đâu là nguvên nhân của sự lên men dịch
nho thảnh rượu vang?".

In 19th-century France, spoiled, acidic
wine was threatening the livelihood of
many grape growers. The initial question
was, "Why is the wine spoiled?" but this led
to a more fundamental question, "What
causes the fermentation of grape juice into
wine?"

Các th í nghiêm của Pasteur
Các nhà khoa học của những năm 1800
sử dụng từ lên m en khổng chỉ đê nói lên sự
tạo thành rượu từ đường mà cịn đê nói về
các phản ứng hóa học khác như sự tạo thành
axit lactic, sư thôi rữa của thịt và sư phân
hủy các chất thải. Nhiều nhà khoa học quả
quyết rằng khơng khí là kề gây ra các phản
ứng lỏn men còn những người khác lại cho
rằng các cơ thê sống mới chịu trách nhiệm
đổi với quá trình này.
Pasteur đà tiến hành một loạt ¿[uan sát và
thực nghiệm kỹ lường đê trả lời câu hỏi
"Điều gì gây ra lên men?". Trước hết, ồng

quan sát thấy các tế bào nấm men sinh
trưởng và nảy chồi trong dịch nho vả đã tiến
hành các thí nghiệm đế chỉ ra rằng chúng chỉ
xuất hiện từ các tô" bào nấm men khác. Sau
đó, bằng cách hàn kín một số bình vô trùng
chứa dịch nho và nấm men và bằng cách để
các bình khác mơ thơng với khơng khí, ơng
đã chứng minh được rằng nârn men có thê
sinh trương cả khi có mặt lẫn khi vắng mặt
oxi; tức là, ỏng dã phát hiộn ra nấm men lả
nil ừng sinh vật k ị k h íjỵ ỳ jjệ n - những cơ thê
có thế sơng cả khi có mặt lẫn khi vắng mặt
oxi. Cuối cùng, bằng cách dưa các tế bào vi
khuân và nấm men vào các bĩnh khác nhau

Pasteur's Expertm en ts
Scientists of the 1800s used the word
fermentation to mean not only the
formation of alcohol from sugar, but also
other chemical reactions such as the
formation of lactic acid, the putrefaction of
meat, and the decomposition of waste.
Many scientists asserted that air caused
fermentation reactions, others insisted that
living organisms were responsible.
Pasteur conducted a series of careful
observations
and
experiments
that

answered the question "What causes
fermentation?" First, he observed yeast cells
growing and budding in grape juice and
conducted experiments showing that they
arise only from other yeast cells. Then, by
sealing some sterile flasks containing grape
juice and yeast, and by leaving others open
to the air, he demonstrated that yeast could
grow with or without oxygen; that is, he
discovered that yeasts are facultative
anaerobes - organisms that can live with or
without oxygen. Finally, by introducing
bacteria and yeast cells into different flasks
of sterile grape juice, he proved that bacteria
ferment grape juice to produce acids, and

ị ¿ M 3 0ẠI HỌC NHATRANG

I THƯVifN

t '(Yi


18

Chương một - LƯỢC sử phát triển của vỉ sinh vệt học

chứa dịch nho vô trùng, ông đã chứng minh
được rằng vi khuân lên men dịch nho đế tạo
ra axit còn các tế bào nấm men lên men dịch

nho đổ tạo thành rượu.
Phát hiện của Pasteur về việc các vi khuân
k ị k h í lẽn men dịch nho thành axit đã làm
xuất hiện ý tưởng về một phương pháp ngăn
ngừa sự hư hỏng của rượu vang. Tên tuổi
của ông đã trở thành một từ nội trọ’ quen
thuộc khi ồng đề xuất phương pháp khư
trùng Pasteur, một quá trình đun nóng dịch
nho vừa đủ đê giết chết hầu hết các vi khuân
tạp nhiễm song không làm thay đôi chất
lượng cơ bản của dịch áp nho. Dịch này sau
đó có thố được cấy bằng nấm men đế đám
bảo có thế diễn ra quá trình lên men rượu.
Như vậy, Pasteur là người đã mơ đầu lĩnh
vực vi sinh vật học cổng nghiệp (hoặc cơng
nghệ sinh học), một chun ngành mả ở đó
vi sinh vật được sử dung có mục đích đê tạo
ra nhiều sản plìâm.
Ngày nay phương pháp khử trùng Pasteur
dược sử dụng thông dụng trôn sừa để loại bỏ
tác nhân gây các bộnh như bộnlì lao bị hay
bệnh do Brucella; nó cũng dược sử dụng đô
.loại các tác nhân gây bệnh trong dịch quả và
các loại dồ uống khác.
Đảy chỉ là một số trong nhiều thí nghiệm
mả Pasteur đã tiến hành trên vi sinh vật. Do
đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng và
phong phu khi tiến hành với vi sinh vật,
Pasteur được coi là người khai sinh ra ngành
Vi sinh vật học.

Cấc th í nghiệm của Buchner
Các nghiên cứu về lổn men dược bắt dầu
với ý tưởng cho rằng phản ứng lên men chỉ
là những phản ứng thuần tủy hóa học và
khơng có sự tham gia của các cơ thể sống.
Vào năm 1897 nhà khoa học Đức Eduard
Buchner (1860-1917) đã làm sống lại sự giải
thích theo quan diêm hỏa học bằng cách chỉ
ra rằng lên men không cần tới các tế bào
sơhg. Các thí nghiệm của Buchner đã chứng
minh được sự có mặt của các enzim , đó là
các protein do các tế bào sinh ra có tác dụng
kích hoạt các phản ứng hóa học. Cơng trình

that yeast cells ferment grape juice to
produce alcohol.

Pasteur’s discovery that anaerobic
bacteria fermented grape juice into acids
suggested a method for preventing the
spoilage of wine. His name became a
household word when he developed
pasteurization, a process of heating the
grape juice just enough to kill most
contaminating bacteria without changing
the juice's basic qualities. It could then be
inoculated with yeast to ensure that alcohol
fermentation occurred. Pasteur thus began
the field of industrial microbiology (or
biotechnology) in which microbes are

intentionally used to manufacture products.

Today pasteurization is used routinely
on milk to eliminate pathogens that cause
diseases such as bovine tuberculosis and
brucellosis; it is also used to eliminate
pathogens in juices and other beverages.
These are just a few of the many
experiments
Pasteur conducted
with
microbes. Because of his many, varied, and
significant accomplishments in working
with microbes, Pasteur is considered the
Father of Microbiology.

Buchner's Experiments
Studies on fermentation began with the
idea that fermentation reactions were
strictly chemical and did not involve living
organisms. In 1897, the German scientist
Eduard Buchner (1860-1917) resurrected the
chemical explanation by showing that
fermentation does not require living cells.
Buchner’s experiments demonstrated the
presence of enzym es, which are cell produced proteins that promote chemical
reactions. Buchner's work began the field of
biochemistry and the study of metabolism, a

Giáo trinh ví sinh vệt học - Lý thuyết và bài tập giải sẩn

19

của Buchner đà mở đáu cho lĩnh vực hóa
sinh học vả những nghiên cứu về trao đơi
chất, một thuật ngừ ám chỉ tồn bộ các phản
ứng hóa học xảy ra bôn trong một cơ thổ.
Cuộc luận chiôh đã có thố xảy ra theo
hướng nào nếu giả sử Buchner tiến hành các
thí nghiệm của mình vào năm 1857 chứ
không phải năm 1897?

How might the debate over spontaneous
generation have been different if Buchner
had conducted his experiments in 1857
instead of 1897?

Điêu gì gây nên bênh tât?

What causes such a disease?

Vấn đề thứ ba thức đẩy sự phát triển của vi
sinh vật học có liổn quan đen bộnh tật, một
thuật ngữ thường được dùng đỏ chỉ bất kỳ
trạng thái bất thường nào diễn ra trong cơ
thê. Trước những năm 1800, người ta cho
rằng bệnh là do nhiều yếu tô" khác nhau gây
ra, như linh hồn xâu xa, tội lỗi, sự mất cân
bằng trong các dịch cơ thế, và hơi nước hôi

thôi. Mặc dù ngay từ năm 1546 nhà triết học
người Y Girolamo Fracastoro (1478-1553) đã
phỏng đoán rằng các "mầm lây nhiễm" là ke
đã gây ra bệnh tật, song quan niệm cho rằng
chính các cơ thê sơng khơng thê nhìn thây
được mới lầ mầm bệnh thì chỉ dược xuât
hiện 230 năm sau, sau những phát minh về
kính hiên vi của Leeuwenhoek.
Phát hiện của Pasteur về việc vi khuân có
trách nhiệm dối với viộc làm hỏng rượu
vang dương nhiổn đã dẫn đến giả thuyết vào
năm 1857 của ổng cho rằng vi sinh vật cung
là những kẻ chịu trách nhiệm dồi với bệnh
tật. Tư tưởng này về sau dã dược gọi là học
thuyết m ầm bệnh. Vì rằng một bệnh cụ thể
thường được di kèm với các triệu chứng như
nhau ở mọi cơ thê bị nhiễm bệnh, nên các
nhà nghiên cứu trước đó nghi ngờ rằng mọi
loại bộnh như bệnh tả, bộnh lao và bộnlì
than, đều do một mầm bệnh chuyên biệt
dược gọi là tác nhân gây bệnh gây ra. Ngày
nay chúng ta biết rằng một số bệnh có tính di
truyền vả một số bệnh khác thì lại do các
phản ứng dị ứng hoặc các dộc tô" của môi
trường gây ra, cho nên học thuyết mầm bệnh
chỉ có thể áp.dụng với các bệnh nhiễm trùng.
Trong khi Pasteur dược coi là nhà nghiên
cứu chủ chốt trong việc bác bỏ thuyết tự sinh

The third question that propelled the

advance of microbiology concerned disease,
defined generally as any abnormal
condition in the body. Prior to the 1800s,
disease was attributed to various factors,
including evil spirits, sin, imbalances in
body fluids, and foul vapors. Although the
Italian philosopher Girolamo Fracastoro
(1478-1553) conjectured as early as 1546 that
"germsof contagion" cause disease, the idea
that germs might be invisible living
organisms awaited the invention of
Leeuwenhoek's microscope 230 years later.

term that refers to the sum of all chemical
reactions within an organism.

Pasteur's discovery that bacteria are
responsible for spoiling wine led naturally
to his hypothesis in 1857 that mi­
croorganisms are also responsible for
diseases. This idea came to be known as the
germ theory o f disease. Since a particular
disease is typically accompanied by the
same symptoms in all affected individuals,
early investigators suspected that diseases
such as cholera, tuberculosis, and anthtax
are each caused by a specific germ, called a
pathogen. Today we know that some
diseases are genetic and that allergic
reactions and environmental toxins cause

others, so the germ theory applies only to
infectious diseases.

Just as Pasteur was the chief investigator
in disproving spontaneous generation and


20

Chương một ■ Lược sử phát triển của vỉ sính vật học

và xác định nguyên nhân của lên men, thì
các nghiên cứu về bệnh nguyên (nguyên
nhân gây bệnh) lại do Robert Koch (18431910) chiếm lĩnh.

determining the cause of fermentation, so
investigations in etiology (the study of cau­
sation of disease) were dominated by Robert
Koch (1843-1910) .

Các th í nghiêm của Koch

Koch's experim ents

Khi còn là một bác sĩ làng quê ở Đức,
Koch đã bắt đầu cuộc chạy đua với Pasteur
đê tìm ra nguyên nhân của bệnh than, một
bệnh gây chết tiềm tàng chủ yếu gặp ở động
vật, ở dó dộc tơ" tạo nên các vết loét trên da.
Bệnh than gây nên những tơn thất vơ giá về

tài chính dơi với nơng dân và các chủ trang
trại vào những năm 1800, và bệnh có thê lây
sang người.
Koch đã nghiên cứu kỹ lường máu của
các động vật bị nhiễm bệnh, - và trong mọi
trường hợp ơng đều phát hiện ra một vi
khn hình que xếp thành chuỗi. Ơng quan
sát thây sự hình thành các thể nghỉ (nội bào
tử) bổn trong các tô" bảo vi khuân và chỉ ra
rằng bào tử luôn luôn gây nên bệnh than
khi chúng được tiêm vào chuột. Đây là lần
đầu tiên một vi khuân được chứng minh là
căn nguyên gây ra một loại bệnh.
Được cỏ vũ bởi thành cống này, Koch đã
chuyên sự chú ý của mình sang các bệnh
khác. Ông dà gặp may khi chọn bộnh than
cho các nghiôn cứu khởi dầu của mình vì
các vi khuẩn gây bệnh than khá lớn và dễ
nhận dạng dưới các kính hiên vi có vào thời
dó. Tuy nhiơn, hầu hết vi khn khác đểu
râ"t nhỏ và giừa các dạng vi khuân khác
nhau thường ít hoặc khổng thê hiện sự khác
biệt rõ rệt. Koch đã gặp lúng túng trong việc
phân biệt các vi khn này.
Ơng đã tìm ra giải pháp bằng cách thu
mẫu (máu, mủ, dờm, dãi) từ các con bệnh
rồi sau đó câ"y (bôi) lên một bề mặt rắn như
khoai tây cắt lát hay một môi trường chứa
gelatin. Rồi ổng đợi đến khi vi khuẩn vặ
nấm có trong mẫu sinh sản và tạo nên các

khuân lạc rõ rệt. Koch dã cho răng mỗi
khuẩn lạc chứa các con cháu của một tế bào
duy nhâ"t. Sau đó ơng tiêm các mẫu vi sinh
vật lây từ từng khuân lạc vảo các dộng vật

Koch was a country doctor in Germany
when he began a race with Pasteur to
discover the cause of anthrax, which is a
potentially fatal disease, primarily of
animals, ill which toxins produce ulceration
of the skill. Anthrax caused untold financial
losses to farmers and ranchers in the 1800s,
and the disease can be spread to humans.
Koch carefully examined the blood of
infected animals, - and in every case he
identified a rod-shaped bacterium that
formed chains. He observed the formation of
resting stages (endospores) within the
bacterial cells and showed that the spores
always produced anthrax when they were in­
jected into mice. This was the first time that a
bacterium was proven to cause a disease.
Heartened by his success, Koch turned his
attention to other diseases. He had been
fortunate when he chose anthrax for his
initial investigations,
because anthrax
bacteria are quite large and easily identified
with the microscopes of that time. However,
most bacteria are very small, and different

types exhibit few or no visible differences.
Koch puzzled how to distinguish among
these bacteria.
He solved the problem by taking
specimens (for instance, blood, pus, or đờm
dãi sputum) from disease victims and then
smearing the specimens onto a solid surface
such as a slice of potato or a gelatin medium.
He then waited for bacteria and fungi
present in the specimen to multiply and form
'distinct colonies . Koch hypothesized that
each colony consisted of the progeny of a
single cell. He then inoculated samples from


Giáo trình vỉ sinh vệt học ■ Lý thuyết và bài tập giải sần

21

thí nghiệm đế xem vi sinh vật nào đã gây
nên bệnh. Phương pháp phân lập của Koclì
là một kỹ thuật tiêu chuẩn trong các phịng
thí nghiệm vi sinh vật học và y học vẫn
được sử dụng cho tới ngày nay, chỉ có điều
một chất keo có tên là thạch - sản phẩm
đựơc chế từ tảo biển đỏ - đã được sử dụng
thay cho gelatin hoặc khoai tây.
Koch và các cộng tác viên của ông cũng là
những người đã tạo nên nhiều tiến bộ khác
trong lĩnh vực vi sinh vật học phịng thí

nghiệm, bao gồm những thảnh tựu sau đây:
- Các kỹ thuật nhuộm đơn giản đốì với tế
bào và lông roi vi khuân
- Những bức ảnh hiến vi đầu tiên về vi
khuân
- Những bức ảnh đầu tiên về vi khuân
trong các mô bị bệnh
- Các kỹ thuật xác định số lượng vi khuân
trong một dung dịch dựa trên sô' khuân lạc
tạo thảnh sau khi được nuôi cấy trên bề mạt
một mỏi trường rắn
- sử dụng hơi nước đố khử trùng môi
trường nuôi cấy
- s ử dụng đĩa Petri để giừ các môi trường
rắn
- Các kỹ thuật vô trùng trong phịng thí
nghiệm như dùng que cấy platin được tiệt
trùng trên ngọn lửa để cấy truyền vi khuân
giữa các mơi trường
- Phân biệt vi khn như các lồi riêng
biệt
Do các thảnh tưu này, Koch được coi là
người cha của Phịng thí nghiêm vi sinh Vật
học.

each colony into laboratory animals to see
which caused disease. Koch's method of
isolation is a standard technique in
microbiological and medical labs to this day,
though a gel called agar, derived from red

seaweed, is used instead of gelatin or potato.

Các gia th u yết của Koch

Koch’s Postulates

Sau khi phát hiên 1'ci vi khuân gây bênh
than, Koch đã tiếp tục tìm kiếm các tác nhân
gây bệnh khác. Trong hai cơng trình khoa
học cơng bồ vào năm '1882 và 1884, ông đã
thổng báo rằng tác nhân của bệnh lao lả một
vi khn hình que có tơn là Mycobacterium
tuberculosis. Vảo năm 1905 ông đã nhận
được giải thưởng Nobel về sinh lý học và y
học cho cơng trình này.

After discovering the anthrax bacterium,
Koch continued to search for disease agents.
In two pivotal scientific publications in 1882
and 1884, he announced that the cause of tu­
berculosis was a rod-shaped bacterium,
Mycobacterium tuberculosis. In 1905 he
received the Nobel Prize in Physiology or
Medicine for this work.

Koch and his colleagues are also
responsible for many other advances in
laboratory microbiology, including the
following;
- Simple staining techniques for bacterial

cells and flagella
- The first photomicrograph of bacteria
- The first photograph of bacteria in
diseased tissue
- Techniques for estimating the number of
bacteria in a solution based on the number of
colonies that form after inoculation onto a
solid surface
- The use of steam to sterilize growth
media
- The use of Petri dishes to hold solid
growth media
- Aseptic laboratory techniques such as
transferring bacteria between media using a
platinum wire that had been heat-sterilized
in a flame
- Elucidation of bacteria as distinct species
For these achievements, Koch is considered
the Father of the Microbiological Laboratory.


22

Chương một - Lược sử phát triển của vl sình vật học

Hinh 4 - Các giả thuyết của Koch (Koch's postulates)
1. Quan sát thây các vi sinh vật gây bệnh trong chuột bị bộnh, khơng có mặt
trong chuột khỏe mạnh. (Observe microoganisms in sick mouse that are not
present in healthy mouse)
2. Phân lập được vi sinh vật và nuôi cây trong phịng thí nghiệm. (Isolate

microorgasnism and grow in laboratory)
3. Chuột khỏe được tiêm bởi các vi sinh vật phân lệp được sẽ bị mắc bệnh.
(Healthy mouse infected with the isolated microorganism becomes sick)
4. Tái phân lập được vi sinh vật giống hệt từ chuột bị bệnh. (Reisolate identical
microorganism from sick mouse)
Trong các cơng bố của mình về bệnh lao,
Koch đã làm sáng tỏ một loạt các bước cần
phải được tiến hành để chứng minh căn
nguyên của bất kỳ một bệnh nhiễm trung
nào. Các bước này, ngày nay chủng ta gọi là
cắc giả ữ iuỵết của Koch, là một trong những
đóng góp quan trọng nhất của ơng đối với vi
sinh vật học. Các giả thuyết của Koch bao
gồm:
1. Tác nhân nghi ngờ gây bệnh phải được

In his publications on tuberculosis, Koch
elucidated a series of steps that must be taken
to prove the cause of any infectious disease.
These steps, now known as Koch's postulates,
are one of his more important contributions
to microbiology. The postulates are the
following:

l.The suspected causative agent must be


Giáo trinh vi sinh vệt học - Lý thuyết và hài tập giải sẩn

tìm thây trong mọi trường hợp của bệnh và

vắng mặt trong các vật chủ khỏe mạnh.
2. Tác nhân phải phân lập được vả phát
triển được bồn ngoài vật chủ.
3. Khi tác nhân được đưa vào một vặt chủ
khỏe mạnh, mẫn cảm, vật chủ phải bị nhiễm
bệnh.
4. Tác nhân đó phải được phân lập lại từ vật
chủ thí nghiệm đã mắc bệnh.
Chúng ta sử dụng thuật ngừ tác nhẫn nghi
ngờ ẹâv hênh vì "tác nhân" có thể là nâm,
nguyên sinh động vật, vi khuân, virut hoặc
các tác nhân khác. Nó vẫn là "nghi ngờ" cho
đến khi các giả thuyết được chứng minh.

23

found in every case of the disease and be
absent from healthy hosts.
2.
The agent must be isolated and grown
outside the host.
3.
When the agent is introduced to a
healthy, susceptible host, the host must get
the disease.
4. The same agent must be reisolated from
the diseased experimental host.
We use the term suspected causative agent
because "agent" can refer to a fungus,
protozoan, bacterium, virus, or other

pathogen. It is "suspected" until the
postulates have been fulfilled.

Trong những "năm hoàng kim" của vi sinh
vật học, nhiều nhà khoa học khác đã sử
dụng các giả thuyết của Koch cũng như các
kỹ thuật phịng thí nghiệm do Koch và
Pasteur đề ra đê phcìt hiện căn nguyên của
hầu hết các bệnh do nguyên sinh động vật
và vi khuân gây ra cũng như của một số
bộnh do virut. Chang hạn, Charles Laveran
(1845-1922) đã chỉ ra được một loài nguyổn
sinh dộng vật là tác nhân gây bệnh sốt rét,
còn Edwin Klebs (1834-1913) đã mô tả vi
khuan gây bệnh bạch hầu. Dmitri Ivanowski
(1864-1920) và M artmus Beijerinck (18511931) đã phát hiện ra một loại bệnh ở cây
thuốc lấ với tác nhân có thê chui qua các
màng lọc có lổ rất nhị mà vi khuân khống
thổ di qua. Beijerinck, khi nhận ra tác nhân
không phải vi khuân, đã gọi nó là một virilt
có thế qua lọc. Ngày nay những tác nhân
như vậy được gọi dơn giản là VIr u t Như đã
lưu ý trước đây, virut chỉ được nhìn thấy
vào năm 1932 khi kính hiển vi điện tư được
phát minh. Vào năm 1900, bác sĩ người Mỹ
Walter Reed (1851-1902) đã chứng minh
dược ràng virut cũng có thể gây ra các bệnh
khác như bộnh sốt vàng ở người.

During microbiology's "golden years,"

other scientists used Koch's postulates, as
well as laboratory techniques introduced by
Koch and Pasteur, to discover the causes of
most protozoan and bacterial diseases, as
well as some viral diseases. For example,
Charles Laveran (1845-1922) showed that a
protozoan is the cause of malaria, and Edwin
Klebs (1834-1913) described the bacterium
that causes diphtheria. Dmitri lvanowski
(1864-1920) and Martinus Beijerinck (18511931) discovered that a certain disease in
tobacco plants is caused by a pathogen that
passes through filters with such extremely
small pores that bacteria cannot pass
through. Beijerinck, recognizing that the
pathogen was not bacterial, called it a
filterable virus. Now such pathogens are
simply called viruses. As previously noted,
viruses couldn't be seen until electron
microscopes were invented in 1932. The
American physician Walter Reed (1851-1902)
proved in 1900 that viruses can cause such
diseases as yellow fever in humans.

Bang cách nào chúng ta có thê ngăn ngừa sư
nhiêm trùng và bênh tât?
Câu hổi lớn cuối cùng thúc đây các
nghiên cứu vi sinh vật học trong "Thời ký
hoàng kim" là làm th ế nào đẽ ngăn ngừa các

How can we prevent infection and disease?

The last great question that drove
microbio-logical
research
during
the
"Golden Age" was how to prevent infectious


24

Chương một ■ Lược sử phát trỉấn cúa vỉ sinh vật học

bệnh nhiễm trùng. Mặc dù một số phương
pháp ngăn ngừa và hạn chế bệnh đã được
phát hiện ngay cả trước kh i con người biết
được vi sinh vật chính lầ kề gây ra các bệnh
truyền nhiễm, song chỉ sau khi Pasteur vả
Koch chỉ ra rằng sự sông bắt nguồn từ sự
sơng vả vi sinh vật có thê gây ra các loại
bệnh thì con người mới đạt được những tiến
bộ đáng kê.
Vào giữa những năm 1800, các nguyên lý
hiện đại về vệ sinh như nguyên lý xử lý
nước và nước thải, vệ sinh cá nhân, kiêm
soát các vật gây dịch hại cịn chưa được ứng
dụng rộng rãi. Nói chung, các nhân viên y tế
và các thiết bị chăm sóc sức khỏe còn chưa
dạt yỏu cầu về mặt vệ sinh. Các bệnh nhiễm
trùng bệnh viện - tức là các bệnh nhiễm
trùng mắc phải trong các cơ sở y tế - đ ã xuất

hiện tràn lan. Ví dụ, các bệnh nhân dược
phẫu thuật thường bị chết do bệnh hoại thư
mắc phải trong thời gian được các bác sĩ
chăm sóc, và nhiều phụ nữ sinh con tại bệnh
viện thường bị chốt vì bệnh sốt sản. Bốn
nhân viên ngành y tế dà có cơng dặc biệt
trong việc làm thay đổi phương thức chăm
sóc bệnh nhân, đó là Semmelweis, Lister,
Nightingale, và Snow.

diseases. Though some methods of
preventing or limiting disease were
discovered even before it was understood
that microorganisms caused contagious
diseases, great advances occurred only after
Pasteur and Koch showed that life comes
from life and that microorganisms can cause
diseases.

Sem m el w eis và biện pháp rủa tay
Ignaz Semmelweis (1818-1865) lả một bác
sĩ làm việc tại nhà hộ sinh trong một bệnh
viện thực tập ở Vienna. Vào khoảng năm
1848 ông nhận thây nhừng phu nừ sinh con
ở các khu vực có sinh viên dang thực tập
thường bị chết vì bệnh sốt sản với tỉ lộ cao
gâp 20 lần so với tỷ lộ tử vong của các phụ
nừ khác dược các bả đỡ dứng tuổi chăm sóc
hoặc các dối tượng sinh con tại nhà.

Sem m elw eis and Handwashing
Ignaz Semmelweis (1818-1865) was a
physician on the obstetric ward of a teaching
hospital in Vienna. In about 1848 he
observed that women giving birth in the
wing where medical students were trained
died from puerperal fever at a rate 20 times
higher than the mortality rates of either
women attended by mid wives in an
adjoining wing or women who gave birth at
home.
Though Pasteur had not yet elaborated his
germ theory of disease, Semmelweis
hypothesized that medical students carried
"cadaver particles" from their autopsy
studies into the delivery rooms, and that
these "particles" resulted in puerperal fever.
Semmelweis gained support for his hypoth­
esis when a doctor who sliced his finger

Mặc dầu lúc dó Pasteur chưa đưa ra học
thuyết mầm bệnh, song Semmelweis đã
nghi ngờ rằng chính các sinh viên y khoa là
người đã mang "các phần tử gây chết" từ các
buổi thực tập làm sinh thiết của họ vào
phịng hộ sinh vả chính các phần tử này dã
gây nôn sốt sản. Giả thuyết của Semmelweis
dược ủng hộ khi một bác sĩ làm đứt ngón

In the mid-1800s, modern principles of

hygiene, such as those involving sewage and
water treatment, personal cleanliness, and
pest control, were not widely practiced.
Typically, medical personnel and health care
facilities lacked adequate cleanliness.
Nosocom ial infections - infections acquired
iir a health care setting - were rampant. For
example, surgical patients frequently
succumbed to gangrene acquired while
under their doctor's care, and many women
who gave birth in hospitals died from
puerperal
fever.
Four
health
care
practitioners
who
were
especially
instrumental in changing the way health
care is delivered were Semmelweis, Lister,
Nightingale, and Snow.


Giáo Irinh ví sinh vật học ■ Lý thuyết và bàl tập giải sẩn

25

tay của mình trong lúc làm sinh thiết đã bị

tử nạn sau khi biêu hiện các triệu chứng
giồng như các triệu chứng của bệnh sốt sản.
Ngày nay chúng ta biết rằng nguyên nhân
chủ yếu của bệnh sốt sản là các vi khuân
thuộc chi Streptococcus, bọn này thông
thưởng sống vô hại trên đa và trong khoang
miệng, song sẽ gây ra những biến chứng
nghiêm trọng khi chúng xâm nhập vào máu.
Semmelweis bắt đầu yêu cầu các sinh
viên y khoa phải rửa tay của họ bằng nước
vổi đã đước bỏ sung clo, một chất từ lâu đã
được sử dụng đê khử mùi xác chết. Tỷ lệ tử
vong trong năm kế tiếp đã giảm từ 18,3%
xuống còn 1,3%.

during an autopsy died after showing
symptoms similar to those of puerperal
fever. Today we know that the primary
cause of puerperal fever are bacteria in the
genus Streptococcus, which are usually
harmless on the skin or in the mouth but
cause severe complications when they enter
the blood.
Semmelweis began requiring medical
students to wash their hands with
chlorinated lime water, a substance long
used to eliminate the smell of cadavers.
Mortality in the subsequent year dropped
from 18.3% to 1.3%.

K ỹ thuât sát trùng củ ã Lister
Bác sĩ người Anh Joseph Lister (18271912) là người đã cải tiến và phát triốn ý
tưởng về sát trùng trong ngành y tế. Là một
bác sĩ phẫu thuật, Lister nhận thức được
hậu quit nghiêm trọng của sự nhiễm trùng
các vết thương. Do đó, ơng đà dùng axit
cacbolic (phenol), một hóa chất trước đó đà
dược chứng minh là có hiệu quả trong việc
khư mùi các chất thôi rữa trong nước công,
dế phun vào các vết thương, dao kéo mô và
quần áo. Giỏng như Semmelweis, lúc dầu
ỏng gặp sự chống dối, song khi chỉ ra dược
răng phương pháp này làm giảm tỷ lệ tử
vong trong các bệnh nhân của ông tới 2/3
thì nỏ dã dược dưa vào ứng dung thưc tế.
Nhờ vậy, Lister trở thành người sáng lập
môn phẫu thuật sát trùng và mở ra các lĩnh
vực nghiên cửu mới về sát trùng vả khử
trùng.

Lister's antiseptic technique
The English physician Joseph Lister (18271912) modified and advanced the idea of
antisepsis in health care settings. As a
surgeon, Lister was aware of the dreadful
consequences that resulted from the
infection of wounds. Therefore, he began
spraying wounds, surgical incisions, and
dressings with carbolic acid (phenol), a
chemical that had previously proven
effective in reducing odor and decay in

sewage. Like Semmelweis, he initially met
with some resistance, but when he showed
that it reduced deaths among his patients by
two-thirds, his method was accepted into
common practice. In this manner, Lister
became the founder of antiseptic surgery,
and opened new fields of research into
antisepsis and disinfection.

N ightingale và vice chăm sóc sức khỏe
Florence Nightingale (1820-1910) là một y
tá người Anh có tay nghề cao đã thành cơng
trong việc dưa các kỹ thuật vệ sinh và sát
trùng vào việc chăm sóc bệnh nhân. Bả đà
có cơng trong việc thiết lặp các tieu chn
vộ sinh, cứu dược vơ số tính mạng trong
cuộc chiến tranh Krưm trong những năm
1854-56. Bả dã dưa ra những sự so sánh

N ightingale am i nursing
Florence Nightingale (1820-1910) was a
dedicated English nurse who succeeded in
introducing cleanliness and other antiseptic
techniques into nursing practice. She was
instrumental in setting standards of hygiene
that saved innumerable lives during the
Crimean War of 1854-56. She thoroughly
documented statistical comparisons to show

26

Chương một - Lược sứ phát trỉấn của vỉ sinh vật học

thống kê để chỉ ra rằng chính các điều kiện
thiếu dinh dưỡng và mất vệ sinh trong các
bệnh viện đã là nguyên nhân dẫn đến cái
chết của nhiều binh sĩ.

that poor food and unsanitary conditions in
the hospitals were responsible for the deaths
of many soldiers.

Snow và địch tề hoc
Một bác sĩ người Anh khác, John Snow
(1813-1858), cũng giữ một vai trị chủ chốt
trong việc dưa ra các tiơu chuẩn vệ sinh
cộng dồng nhằm ngăn ngừa sự lan truyền
của các bệnh nhiễm trùng. Snow đã nghiên
cứu sự phát tán của bệnh tả và nghi ngờ
rằng bệnh này được truyền bởi một nhân tơ'
nhiễm bân có tiDng nước. Vào năm 1854,
ơng đã lập bản đồ về sự có mặt của các
trường hợp bị bệnh tả trong một vụ dịch
xảy ra ở Luân Đôn và chỉ ra rằng chúng tập
trung xung quanh một nguồn nước công
cộng trôn phố Broad. Sau đề xuâ't của ông,
người ta đã bơm nước di và dịch tả đã bị
dập tắt. Mặc dầu Snow khơng biết gì về
ngun nhân của bệnh tả, song các tầi liệu

chi tiết của ồng về vụ dịch đã nhấn mạnh
tầm quan trọng sống còn của việc xử lý
nước thải và việc cung câp nước sạch.
Nghiổn cứu của ông lả cơ sở của hai chuyôn
ngành vi sinh vật học - Kiếm soát bệnh
nhiễm trùng vả Dịch tỗ học, các bộ môn
nghiên cứu sự tồn tại, phân bố vầ sự lan
truyền của bệnh ở người.

Snow and epidem iology
Another English physician, John Snow
(1813-1858), also played a key role in setting
standards for good public hygiene to
prevent the spread of infectious diseases.
Snow had been studying the propagation of
cholera and suspected that the disease was
spread by a contaminating agent in water. In
1854, he mapped the occurrence of cholera
cases during an epidemic in London and
showed that they centered around a public
water supply on Broad Street. When, after
his recommendation, the water pump was
dismantled, the cholera epidemic abated.
Though Snow did not know the cause of
cholera, his careful documentation of the
epidemic highlighted the critical need for
adequate sewage treatment and a pure
water supply. His study was the foundation
for two branches of microbiology - infection
control and epidemiology, which is the

study of the occurrence, distribution, and
spread of disease in humans.

Jenner's vaccine
Vacxin của Jenner
In about 1789, the English physician
Vào khoảng năm 1789, bác sĩ người Anh
Edward Jenner (1749-1823) đã kiểm tra giả Edward Jenner (1749-1823) tested the
thuyết cho rằng một bệnh nhẹ có tên là bệnh hypothesis that a mild disease called
provided
protection
against
đậu mùa bị có thể cung cấp một sự bảo vệ cowpox
chống lại bệnh đậu mùa là bệnh có khả potentially fatal smallpox. After he
năng gây chết tiềm tàng. Sau khi ông chủ intentionally inoculated a boy with pus col­
dộng tiêm một cậu bé bằng mủ lây từ vết lected from a milkmaid's cowpox lesion, the
thương của một cô gái vắt sữa bị bệnh đậu boy developed cowpox, which, of course, he
mùa bị thì dứa trẻ đã phát bệnh đậu mùa survived. When Jenner then attempted to
bò, và tất nhiên, đã sống sót. Sau dó khi infect this boy with smallpox, he found that
Jenner thử lây nhiễm cậu bé này bằng đậu the boy had become immune to it. (Note that
mùa, và ông thây đứa trẻ đã trở nên miễn experiments that intentionally expose
dịch với bệnh này. (Nhớ rằng ngày nay các human subjects to deadly pathogens are
thí nghiệm chủ động cho con người tiếp xúc considered unethical today.) In 1798 Jenner
với các tác nhân gây chết người bị coi là trái reported similar results from additional