giáo trình vsv sinh học 10 nguyễn thị minh ngọc thư viện giáo dục tỉnh quảng trị

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14.88 MB, 360 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

1

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

GIÁO TRÌNH

Đ

I

Ệ

N T

Ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

2

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

Giảng viên: GVC.TS. BIỀN VĂN MINH

Đơn vị: Bộ môn SPKTNL- ĐHSP- ĐHHuế
Địa chỉ: 49 Hoàng Quốc Việt Huế

Điện thoại: 054. 833121, 054.829207, Mobil: 0913 439 685

Email:

THÔNG TIN VỀ MÔN HỌC

1. Số đơn vị học trình: 4 (3LT, 1TH)

2. Trình độ: Dùng cho sinh viên Khoa Sinh học và SPKTNL năm thứ 2

3. Phân bổ thời gian

- Thời gian lên lớp: 45 tiết
- Thực hành: 30 tiết

4. Điều kiện tiên quyết

Muốn học được học phần này phải học qua những học phần: Sinh hoá học, Tế bào
học, Di truyền học, Thực vật học, Động vật học.

5. Mục tiêu của học phần

- Nắm được các đặc tính cơ bản của vi sinh vật.

- Thấy được tính chất đa dạng trao đổi chất, sự tiến hóa ở vi sinh vậtvà vai trị khơng
thể thiếu của chúng trong thiên nhiên và đời sống con người.

6. Mô tả môn học

Học phần cung cấp cho sinh viên những kiến thức về lịch sử ra đời và phát triển của
ngành vi sinh vật học, đặc điểm hình thái, cấu tạo và hoạt động sống của vi sinh vật; trình bày
những nhóm vi sinh vật chính có ý nghĩa trong nông nghiệp, công nghiệp những ý nghĩa của
chúng trong bảo quản, chế biến nông - lâm - thủy - sản, trong việc sản suất thức ăn gia súc,
phân bón và thuốc trừ sâu sinh học.

7. Tài liệu học tập
- Sách, giáo trình chính:

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học Lý thuyết và bài tập giải sẵn song
ngữ Việt- Anh, phần 1& phần 2,NXB KH&KT Hà Nội.

2. Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Phạm Hồng Sơn,

Phạm Văn Ty, Nguyễn thị Thu Thuỷ, 2006. Vi sinh vật học, NXB Đại học Huế.

- Tài liệu tham khảo:

1. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty, 1997. Vi sinh vật học.
NxbGD.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

3

8. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên

Theo Quy chế 25/2006/QÐ-BGDÐT ngày 26/6/2006 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và

Đào tạo và Quy định tạm thời về thực hiện Quy chế 25 của Trường ĐHSP-ĐH Huế.
+ Phần lý thuyết: hệ số 2

- Dự lớp: chuyên cần 10% tổng sốđiểm (trọng số 1,0)

- Bài tập lớn hoặc kiểm tra từng phần: 20% tổng sốđiểm (trọng số 2,0)
- Bài thi kết thúc học phần hoặc tiểu luận môn học: 70% tổng sốđiểm (trọng
số 70%). Hình thức thi: viết, hoặc trắc nghiệm khách quan.

+ Phần thực hành: hệ số 1

- Dự lớp: chuyên cần 10% (trọng số 1,0)

- Kiểm tra từng bài: 20% tổng sốđiểm (trọng số 2,0)
- Bài thi thực hành: 70% tổng sốđiểm (trọng số 7)

Điểm LTx2 + Điểm THx1

Điểm tổng kết học phần =

9. Thang điểm: 10

10. Nội dung chi tiết học phần

Phần 1: Lý thuyết (45 tiết)

Chương 1: Mở đầu (2 tiết)
1. Vị trí và vai trò của vi sinh vật.

2. Sơ lược lịch sử phát triển của vi sinh học
3. Cách đọc (phát âm) tiếng Latinh

4. Hệ thống sinh giới và vị trí của các nhóm vi sinh vật
5. Vai trị của vi sinh vật trong đời sống

6. Các phương pháp và kỹ thuật nghiên cứu VSV

Câu hỏi ôn tập

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào (4 tiết)

1. Sự phát hiện và định nghĩa virus
2. Hình thái và cấu trúc của virus
3. Nuôi cấy virus

4. Ảnh hưởng của virus lên tế bào

5. Phân loại virus

6. Các bệnh do virus

7. Ảnh hưởng của tác nhân vật lý, hoá học đến virus
8. Con đường lây nhiễm của virus vào cơ thể

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

4

Câu hỏi ôn tập

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ (3 tiết)

1. Cổ khuẩn

2. Vi khuẩn

3. Vi khuẩn đặc biệt

Câu hỏi ôn tập

Chương 4: Sinh học của các cơ thể nhân thực (4 tiết)

1. Vi nấm

2. Vi tảo

3. Động vật nguyên sinh

Câu hỏi ôn tập

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật (4 tiết)

1.Thành phần hóa học của vi sinh vật

2.Dinh dưỡng

3. Sinh trưởng của vi sinh vật

4. Sự kìm hãm sinh trưởng và diệt khuẩn

5. Sinh sản ở vi sinh vật

Câu hỏi ôn tập

Chương 6: Trao đổi chất ở vi sinh vật (5 tiết)

1. Đường phân

2. Chu trình tricacboxylic acid (Krebs)
3. Chuỗi hơ hấp và phosphoryl hóa

4. Sự vận chuyển các chất dinh dưỡng vào tế bào

5.Trao đổi chất và năng lượng

Câu hỏi ôn tập

Chương 7: Hô hấp kị khí (3 tiết)

1. Khái niệm chung

2. Hô hấp nitrate, ammonium hóa nitrite và khử nitrogen
3. Hơ hấp sunfate

4. Hô hấp carbonate tạo thành methan (CH4)
5. Hô hấp carbonate tạo thành Acetate

Câu hỏi ôn tập

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiếu khí (3 tiết)

1. Nitrate hố

2. Oxygen hóa các hợp chất lưu huỳnh

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

5

4. Oxygen hoá hydrogen

Câu hỏi ơn tập

Chương 9: Các q trình lên men (6 tiết)

1. Các con đường lên men phổ biến ở vi sinh vật
2. Tính đa dạng của lên men

3. Lên men khơng có sự phosphoryl hoá cơ chất

4. Hiện tượng cộng dưỡng

5. Lên men rượu nhờ nấm men và vi khuẩn
6. Lên men lactic và họ Lactobacteriaceae

Câu hỏi ôn tập

Chương 10: Vi khuẩn quang hợp và cố định nitrogen(4 tiết)

1. Vi sinh vật quang hợp

2. Cốđịnh nitrogen

Câu hỏi ôn tập

Chương 11: Di truyền và biến dị vi sinh vật (4 tiết)

1. Khái niệm chung

2. Cơ sở vật chất di truyền ở vi sinh vật
3. Cơ chế chống sự xâm nhập của gen lạ

4. Biến dị

5. Cơ chế vận chuyển vật chất di truyền

6. Kỹ thuật di truyền

Câu hỏi ôn tập

Chương 12: Vi sinh vật gây bệnh, miễn dịch học và các chất có hoạt tính

sinh học (4 tiết)

1. Vi sinh vật gây bệnh

2. Kháng nguyên, kháng thể và bổ thể

3. Vaccine và huyết thanh miễn dịch

4. Miễn dịch

5. Các chất có hoạt tính sinh học

Câu hỏi ôn tập

Chương 13. Sinh thái học vi sinh vật (3 tiết)

1. Đại cương về sinh thái học vi sinh vật
2. Sự phân bố vi sinh vật trong tự nhiên

3. Một số biện pháp vi sinh góp phần bảo vệ mơi trường

Câu hỏi ôn tập

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

6

1. Phần câu hỏi, bài tâp
2. Phần trả lời

Phần 2: THỰC HÀNH (30 tiết)

Bài 1: Pha chế môi trường nuôi cấy vi sinh vật
Bài 2: Phân lập, nuôi cấy và bảo quản chủng (giống) vi sinh vật
Bài 3: Quan sát hình thái vi sinh vật trong tự nhiên
Bài 4: Xác định số lượng và đo kích thước tế bào vi sinh vật
Bài 5: Quan sát cấu tạo tế bào vi sinh vật
Bài 6: Phân tích một số quá trình lên men các hợp chất carbon hydrate
Bài 7: Sự chuyển hoá các hợp chất nitrogen
Bài 8: Vi sinh vật cốđịnh nitrogen
Bài 9: Các chất có hoạt tính sinh học của vi sinh vật
Bài 10: Vi sinh vật ứng dụng.

Người viết đề cương

TS. Biền Văn Minh

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

7

M

Ụ

C L

Ụ

C

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT... 17

CHƯƠNG 1... 18

VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG SINH GIỚI... 18

I. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI SINH VẬT... 19

1. Khái niệm chung về vi sinh học và vi sinh vật... 19

1.1. Vi sinh học (Microbiology)... 19

1.2. Vi sinh vật (Microorganisms)... 19

2. Các đặc điểm chung của vi sinh vật... 19

2.1. Kích thước nhỏ bé... 19

2.2. Hấp thụ chất dinh dưỡng trực tiếp qua bề mặt tế bào, chuyển hóa nhanh... 20

2.3. Khả năng sinh sản nhanh... 20

2.4. Khả năng thích ứng rất cao và phát sinh biến dị mạnh... 20

2.5. Phân bố rộng, chủng loại nhiều... 20

2.6. Sựđa dạng của các phản ứng hóa sinh học... 20

2.7. Có chủng xuất hiện sớm nhất trên trái đất... 21

3. Các nhóm đối tượng vi sinh học... 21

4. Nội dung... 22

5. Vai trò của vi sinh vật... 22

II. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT HỌC... 23

III. CÁCH ĐỌC (PHÁT ÂM) CỦA CHỮ LATINH... 33

IV. HỆ THỐNG SINH GIỚI VÀ VỊ TRÍ CỦA CÁC NHĨM VI SINH VẬT... 35

1. Khái niệm về giới sinh vật... 35

2. Một số hệ thống phân loại... 36

3. Những sai khác giữa các tế bào Prokaryote và Eukaryote... 39

V. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG ĐỜI SỐNG... 40

VI. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU... 41

1. Phương pháp quan sát tế bào... 41

2. Phương pháp tách ly các thành phần của tế bào... 45

3.Phương pháp nghiên cứu tính đa dạng của VSV... 45

Câu hỏi ôn tập chương 1... 47

* Tài liệu đọc thêm... 47

* Tài liệu tham khảo... 47

* Giải thích thuật ngữ... 47

CHƯƠNG 2... 52

SINH HỌC CỦA CÁC CƠ THỂ VÔ BÀO... 52

I. KHÁI NIỆM VỀ VIRUS, VIRION, VIROID VÀ PRION... 53

1. Virus là gì?... 53

2. Đặc điểm chung của virus... 54

3. Virion, viroid, prion... 54

3.1. Virion... 54

3.3.1. Khái quát về prion... 57

3.3.2. Cấu trúc của prion... 58

3.3.3. Sự nhân lên của prion... 58

3.3.4. Nghiên cứu biện pháp chống bệnh prion... 59

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

8

II. HÌNH THÁI VÀ CẤU TRÚC CỦA VIRUS... 61

1. Hình thái... 61

1.1. Cấu tạo cơ bản... 61

1.2. Vỏ capsid... 61

2. Kích thước của virus... 63

3. Cấu trúc của virus... 63

4. Genom của virus... 65

III. NUÔI CẤY VIRUS... 66

IV. ẢNH HƯỞNG CỦA VIRUS LÊN TẾ BÀO... 67

V. CÁC BỆNH DO VIRUS... 67

VI. ẢNH HƯỞNG CỦA TÁC NHÂN VẬT LÍ, HĨA HỌC ĐẾN VIRUS... 69

VII. CON ĐƯỜNG LÂY NHIỄM VIRUS VÀO CƠ THỂ... 69

VIII. CÁC QUÁ TRÌNH NHÂN LÊN CỦA VIRUS... 69

Quá trình nhân lên của virus diễn ra theo 7 giai đoạn... 70

IX. CÁC PHƯƠNG THỨC NHÂN LÊN CỦA VIRUS... 72

1. Quá trình nhân lên của virus RNA chuỗi dương... 72

2. Quá trình nhân lên của virus RNA chuỗi đơn, âm... 74

3. Sơđồ nhân lên của virus RNA chuỗi kép... 75

4. Sơđồ nhân lên của virus Retro... 76

Câu hỏi ôn tập chương 2... 77

* Tài liệu đọc thêm... 78

* Tài liệu tham khảo... 78

* Giải thích thuật ngữ... 78

CHƯƠNG 3... 79

SINH HỌC CỦA CÁC CƠ THỂ NHÂN SƠ... 79

I. CỔ KHUẨN (Archaea)... 80

1. Khái niệm... 80

2. Đặc điểm của cổ khuẩn... 81

3. Môi trường sống của cổ khuẩn và giả thuyết về hình thành sự sống trên trái đất 83
4. Phả hệ cổ khuẩn dựa trên trình tự 16S rRNA... 85

5. Các hình thức dinh dưỡng ở cổ khuẩn... 86

6. Một số nhóm cổ khuẩn đại diện... 87

6.1. Cổ khuẩn sinh methane (methanogens)... 87

6.2. Cổ khuẩn ưa mặn Halobacteriales... 93

6.3. Cổ khuẩn ưa nhiệt cao (hyperthermophiles)... 94

6.4. Cổ khuẩn ưa nhiệt và acid (Thermoplasmatales)... 96

Kết luận:... 96

II. VI KHUẨN (BACTERIA)... 97

1. Khái niệm chung:... 97

2. Lịch sử nghiên cứu và phân loại vi khuẩn... 97

4. Cấu trúc tế bào vi khuẩn... 98

4.1. Vỏ nhầy và dịch nhầy... 98

4.2. Thành tế bào... 100

4.3. Màng sinh chất... 101

4.4. Tế bào chất... 102

4.5. Thể nhân... 103

4.6. Tiên mao và khuẩn mao... 103

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

9

5. Sơ lược phân loại vi khuẩn... 105

6. Vi khuẩn có ích và Vi khuẩn gây hại... 107

7. Các vấn đề khác... 108

III. VI KHUẨN ĐẶC BIỆT... 108

1. Xạ khuẩn (Actinomycetes)... 108

1.1. Đặc điểm chung... 108

1.2. Xạ khuẩn khác nấm... 110

1.3. Lợi ích của xạ khuẩn... 110

2. Xoắn thể (Spirochaetales)... 111

3. Rickettsia... 111

4. Mycoplasma và Chamydia... 112

Câu hỏi ôn tập chương 3... 114

* Tài liệu đọc thêm... 115

* Tài liệu tham khảo... 115

* Giải thích thuật ngữ... 116

CHƯƠNG 4... 117

SINH HỌC CỦA CÁC CƠ THỂ NHÂN THỰC... 117

I. VI NẤM (MICROFUNGI)... 118

1. Nấm men (Levures, Yeasts)... 118

1.1. Đặc điểm hình thái, cấu trúc và sinh sản của nấm men... 118

1.2. Vai trò sinh học của nấm men... 121

2. Nấm mốc... 123

2.1. Cấu tạo của nấm mốc... 123

2.2. Đời sống của nấm mốc... 124

2.3. Vai trò của nấm mốc... 126

3. Nấm nhầy... 127

3.1. Nấm nhầy có cấu tạo cộng bào... 127

3.2. Nấm nhầy có cấu tạo tế bào... 128

II. ÐỊA Y... 130

III. VI TẢO... 131

1. Đặc điểm chung... 131

2. Đời sống của vi tảo... 132

3.Vai trò của vi tảo... 132

IV. ĐỘNG VẬT NGUYÊN SINH... 134

Câu hỏi ôn tập chương 4... 136

* Tài liệu đọc thêm... 136

* Tài liệu tham khảo... 136

*Giải nghĩa từ:... 137

CHƯƠNG 5... 138

DINH DƯỠNG, SINH TRƯỞNG VÀ SINH SẢN Ở VI SINH VẬT... 138

I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO VI SINH VẬT... 139

1. Nước... 139

2. Protein... 139

3. Gluxit (hay carbonhydrate- saccharide)... 141

4. Lipid và các chất tương tự (lipoid):... 142

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

10

6. Các nguyên tố khoáng:... 143

II. DINH DƯỠNG... 144

1. Các chất dinh dưỡng... 144

2. Các loại môi trường sống của vi sinh vật... 144

2.1. Phân loại dựa vào thành phần chất dinh dưỡng... 144

2.2. Phân loại dựa vào trạng thái vật lý của môi trường... 144

3. Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật... 145

4. Vi sinh vật nguyên dưỡng và khuyết dưỡng... 146

III. SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT... 146

1. Các nhân tố sinh trưởng... 146

2. Điều kiện sinh trưởng... 146

2.1. Cơ chế tác dụng của các yếu tố bên ngoài lên vi sinh vật... 146

2.2. Các nhân tốảnh hưởng... 147

IV. SỰ KÌM HÃM SINH TRƯỞNG VÀ DIỆT KHUẨN... 155

1. Các phương pháp khử trùng... 155

1.1. Khử trùng bằng nhiệt... 155

1.2. Khử trùng không bằng nhiệt... 155

1.3. Khử trùng bằng chiếu xạ... 155

2. Kiểm sốt tăng trưởng của vi sinh vật bằng hóa chất... 155

3. Các phương pháp bảo quản... 156

V. SINH SẢN Ở VI SINH VẬT... 156

1. Sinh sản ở vi khuẩn (Bacteria)và cổ khuẩn (Archaea)... 156

2. Sinh sản ở vi sinh vật nhân thực... 157

2.1. Sinh sản vơ tính... 158

2.2. Sinh sản hữu tính... 158

3. Khai thác và phòng ngừa của con người đối với VSV... 158

3.1. Với vi sinh vật có ích, con người đã sử dụng để... 158

3.2. Với vi sinh vật có hại:... 158

Câu hỏi ơn tập chương 5... 158

* Tài liệu đọc thêm... 158

* Tài liệu tham khảo... 159

* Giải thích thuật ngữ... 159

CHƯƠNG 6... 161

TRAO ĐỔI CHẤT Ở VI SINH VẬT... 161

I. ĐƯỜNG PHÂN... 162

II. CHU TRÌNH TRICARBOXYLIC ACID (Krebs)... 163

III. CHUỖI HƠ HẤP VÀ PHOSPHORYL HĨA... 164

1. Chuỗi hơ hấp... 164

2. Phosphoryl hố... 165

IV. SỰ VẬN CHUYỂN CHẤT DINH DƯỠNG VÀO TẾ BÀO... 165

V. TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG... 167

1. Các nguồn năng lượng ở vi sinh vật... 167

1.1. Các cơ thể quang dưỡng (phototroph) và quang tổng hợp (photosynthesis)167
1.2. Các cơ thể hóa dưỡng và oxygen hóa sinh học... 167

2. Các kiểu hô hấp... 168

3. Nghiên cứu sự trao đổi năng lượng... 170

3.1. Nghiên cứu kiểu hô hấp... 170

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

11

3.3. Thử catalase... 170

3.4. Phản ứng nitrate reductase... 171

3.5. Nghiên cứu kiểu trao đổi chất... 171

3.6. Khử các sản phẩm lưu huỳnh... 171

3.7. Đo mức độ hô hấp... 171

4. Sự tích trữ và sử dụng năng lượng... 172

4.1. Các mối liên kết giàu năng lượng... 172

4.2. Nguồn gốc hợp chất cao năng... 172

5. Sự trao đổi carbohydrate... 173

5.1. Sự phân giải carbohydrate... 173

5.2. Sự tổng hợp carbohydrate... 173

6. Sự trao đổi protein... 174

6.1. Sự phân giải protein... 174

6.2. Sự tổng hợp protein... 176

7. Sự trao đổi lipid... 177

7.1. Sự phân giải lipid... 177

Câu hỏi ôn tập của chương 6... 179

* Tài liệu đọc thêm... 179

* Tài liệu tham khảo... 179

*Giải thích thuật ngữ... 179

CHƯƠNG 7... 181

HƠ HẤP KỴ KHÍ... 181

I. KHÁI NIỆM CHUNG... 182

II. HƠ HẤP NITRATE, AMMONIUM HĨA NITRITE VÀ KHỬ NITROGEN... 182

III. HÔ HẤP SULFATE... 184

IV. HÔ HẤP CARBONATE TẠO METHANE... 185

V. HÔ HẤP CARBONATE TẠO THÀNH ACETATE... 187

Câu hỏi ôn tập chương 7... 188

* Tài liệu đọc thêm... 188

* Tài liệu tham khảo... 188

* Giải thích thuật ngữ... 188

CHƯƠNG 8... 190

VI KHUẨN HĨA DƯỠNG VƠ CƠ HIẾU KHÍ... 190

I. NITRATE HĨA... 191

1.Vi khuẩn nitrate hóa... 191

1.1. Vi khuẩn nitrơ... 191

1.2. Vi khuẩn oxygen hóa nitrite thành nitrate (biến NO−2→ NO−3)... 191

2. Cơ chế phản ứng của q trình nitrate hóa... 191

3. Các yếu tốảnh hưởng đến quá trình nitrate... 192

4. Ý nghĩa của q trình nitrate hóa... 193

II. OXYGEN HÓA CÁC HỢP CHẤT LƯU HUỲNH... 193

1. Vi khuẩn tự dưỡng hóa năng... 193

2. Vi khuẩn tự dưỡng quang năng... 195

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

12

III. OXYGEN HÓA SẮT... 196

IV. OXYGEN HĨA HYDROGEN... 198

Câu hỏi ơn tập chương 8... 200

* Tài liệu đọc thêm... 200

* Tài liệu tham khảo... 200

* Giải thích thuật ngữ... 200

CHƯƠNG 9... 202

CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN... 202

I. CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN PHỔ BIẾN Ở VSV... 203

II. TÍNH ĐA DẠNG CỦA LÊN MEN... 203

III. LÊN MEN KHƠNG CĨ SỰ PHOSPHORYL HĨA CƠ CHẤT... 204

IV. HIỆN TƯỢNG CỘNG DƯỠNG (syntrophy)... 206

V. LÊN MEN RƯỢU NHỜ NẤM MEN VÀ VI KHUẨN... 206

1. Sự tạo thành ethanol nhờ nấm men... 207

2. Các dạng phương trình Neuberg... 207

3. Hiệu ứng Pasteur... 208

4. Kỹ thuật sản xuất ethanol nhờ nấm men... 209

5. Hiệu suất lên men... 210

6. Sự tạo thành ethanol nhờ vi khuẩn... 211

VI. LÊN MEN LACTIC VÀ HỌ LACTOBACTERIACEAE... 212

1. Nhu cầu về các chất bổ sung và nhân tố sinh trưởng... 213

2. Lên men lactic đồng hình... 214

3. Lên men lactic dị hình... 214

4. Ứng dụng của lên men lactic... 215

4.1. Thức ăn ủ chua... 216

4.2. Dưa... 216

4.3. Các sản phẩm sữa... 216

Câu hỏi ôn tập chương 9... 219

* Tài liệu đọc thêm... 219

* Tài liệu tham khảo... 219

* Giải thích thuật ngữ :... 219

CHƯƠNG 10... 220

VI KHUẨN QUANG HỢP VÀ CỐ NITROGEN PHÂN TỬ... 220

I. VI SINH VẬT QUANG HỢP... 221

1. Chu trình carbon trong tự nhiên... 221

2. Các vi khuẩn quang hợp (Phototrophic bacteria)... 222

2.1. Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía (Purple sulfur bacteria)... 222

a - Họ Chromatiaceae:... 222

b- Họ Ectothiorhodospiraceae:... 223

2.2. Vi khuẩn khơng lưu huỳnh màu tía (Nonsulfure purple bacteria)... 224

2.3. Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục (Green sulfure bacteria)... 225

2.4. Vi khuẩn không lưu huỳnh màu lục (Green nonsulfur bacteria)... 225

2.5. Vi khuẩn lam (Ngành Cyanobacteria)... 226

3. Trao đổi chất ở các vi sinh vật quang dưỡng... 229

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

13

1. Vi khuẩn cốđịnh N cộng sinh... 233

1.1. Vi khuẩn nốt rễ... 233

1.2. Phân bón nốt rễ (nitragin)... 234

2. Vi sinh vật cố định nitrogen sống tự do (không cộng sinh):... 235

2.1. Azotobacter... 235

2.2. Clostridium pasteurianum và một số VSV cố định N khác... 236

3. Vi khuẩn lam (xem chương III )... 236

Câu hỏi ôn tập chương 10... 237

* Tài liệu đọc thêm... 237

* Tài liệu tham khảo... 237

* Giải thích thuật ngữ... 237

CHƯƠNG 11... 240

DI TRUYỀN HỌC VI SINH VẬT... 240

I. KHÁI NIỆM CHUNG... 241

II. CƠ SỞ VẬT CHẤT DI TRUYỀN Ở VI SINH VẬT... 244

1. Cấu trúc genom của sinh vật nhân sơ... 244

1.1. Nhiễm sắc thể nhân sơ... 244

1.2. Plasmid và episom... 244

2. Vật chất di truyền ở virus... 246

Phương thức sinh sản và vòng đời của virus... 247

3. Cấu trúc genom của sinh vật nhân thực... 249

III. CƠ CHẾ CHỐNG SỰ XÂM NHẬP CỦA GENE LẠ (hạn chế và cải biến)... 250

IV. BIẾN DỊ... 252

1. Biến dị kiểu hình... 252

2. Biến dị kiểu gene... 252

2.1.Thử nghiệm Luria và Delbrruck (1943)... 252

2.2.Phương pháp phát hiện chủng đột biến bằng thí nghiệm in vết của
Ledergberg, 1952... 252

2.3. Bản chất của đột biến:... 253

IV. CƠ CHẾ VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU DI TRUYỀN... 254

1. Biến nạp (Transformation)... 254

2. Sự tải nạp (Transduction)... 255

3. Tiếp hợp (hay giao nạp - conjugation)... 257

V. KỸ THUẬT DI TRUYỀN... 257

TÓM TẮT CHƯƠNG 11... 260

*Câu hỏi ôn tập chương 10... 260

* Tài liệu đọc thêm... 260

* Tài liệu tham khảo... 260

* Giải thích thuật ngữ... 260

CHƯƠNG 12... 270

VI SINH VẬT GÂY BỆNH, MIỄN DỊCH HỌC VÀ CÁC CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH 
HỌC... 270

I. VI SINH VẬT GÂY BỆNH... 271

1. Bệnh truyền nhiễm và không truyền nhiễm... 271

1.1. Khái niệm... 271

1.2. Nguồn gốc bệnh truyền nhiễm... 271

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

14

1.4. Đặc điểm quá trình bệnh truyền nhiễm... 272

2. Độc tố và độc lực... 272

2.1. Độc lực... 272

2.2. Độc tố... 272

3. Bệnh do virus, vi khuẩn và các phần tử hữu cơ khác... 272

3.1. Bệnh do vi khuẩn... 272

3.2. Bệnh do vi nấm... 273

3.3. Bệnh do virus... 273

II. KHÁNG NGUYÊN, KHÁNG THỂ VÀ BỔ THỂ... 273

1. Kháng nguyên... 273

1.1. Khái niệm... 273

1.2. Tế bào trình diện kháng nguyên (tiếng Anh là antigen presenting cell, APC)274
1.2.1. Phân loại tế bào trình diện kháng nguyên... 274

1.2.2. Sự tương tác với tế bào T... 275

2. Kháng thể... 275

2.1. Khái niệm... 275

2.2. Cơ chế tác động của kháng nguyên- kháng thể... 279

2.3. Các hình thức tác động của kháng thể... 280

2.4. Vai trò của kháng thể... 281

3. Bổ thể... 281

III. VACCINE VÀ HUYẾT THANH MIỄN DỊCH... 283

1. Vaccine... 283

1.1. Định nghĩa... 283

1.2. Các loại vaccine... 283

1.3. Nguyên lý sử dụng vaccine... 283

1.4. Một số loại vaccine mới đang nghiên cứu... 284

2. Huyết thanh... 284

2.1. Nguyên lý sử dụng huyết thanh... 284

2.2. Nguyên tắc sử dụng... 284

2.3. Đường đưa huyết thanh vào cơ thể... 285

IV. MIỄN DỊCH... 285

1. Định nghĩa:... 285

2. Cơ chế bảo vệ không đặc hiệu... 285

3. Chất sinh miễn dịch (immunogen)... 287

4. Tính đặc hiệu của kháng nguyên (KN)... 287

5. Các cơ quan và tế bào tham gia vào hệ thống miễn dịch... 287

5.1. các cơ quan lympho... 287

5.2. Các tế bào tham gia và đáp ứng miễn dịch... 288

6. Miễn dịch bệnh lý... 289

6.1. Quá mẫn... 289

6.2. Bệnh tự miễn... 292

V. CÁC CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC... 293

1. Enzym... 293

1.1. Khái niệm chung... 293

1.2. Cấu tạo hóa học của enzym... 294

1.3. Tính chất của enzym... 294

1.4. Cơ chế tác dụng của enzym... 294

1.5.Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzym... 294

1.6.Cách gọi tên và phân loại enzym... 294

1.7. Các phản ứng enzym phổ biến trong sản xuất thực phẩm... 294

2. Chất kháng sinh... 295

2.1. Định nghĩa... 295

2.2. Bản chất hóa học... 295

2.3. Tác động của kháng sinh... 295

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

15

a. Sự kháng chất kháng sinh có nguồn gốc từ nhiễm sắc thể:... 295

b. Sự kháng chất kháng sinh có nguồn gốc ngồi nhiễm sắc thể :... 296

2.5. Qui tắc sử dụng kháng sinh:... 296

3. Vitamin... 296

3.1. Sơ lược về vitamin... 296

3.2. Các nhóm vitamin... 297

Câu hỏi ơn tập chương 12... 299

* Tài liệu đọc thêm... 299

* Tài liệu tham khảo... 299

* Giải thích thuật ngữ... 299

CHƯƠNG 13... 315

SINH THÁI HỌC VI SINH VẬT... 315

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ SINH THÁI HỌC VI SINH VẬT... 316

1. Các khái niệm cơ bản... 316

2. Đặc điểm của vi sinh vật trong tự nhiên... 316

3. Các phương pháp nghiên cứu sinh thái học vi sinh vật... 317

4. Hoạt động và vai trò của vi sinh vật trong các hệ sinh thái... 322

4.1. Vi sinh vật trong các môi trường trên cạn... 322

4.2. Yếu tốảnh hưởng đến hoạt tính vi sinh vật trong mơi trường đất... 322

4.3. Vi sinh vật ở các tầng sâu... 322

4.4. Vi sinh vật trong hệ sinh thái ao hồ... 323

4.5. Ảnh hưởng của oxygen tan và chất hữu cơ lên vi sinh vật trong môi trường
nước... 323

4.6. Vi sinh vật trong biển sâu... 323

4.7. Vi sinh vật tại các khe thủy nhiệt... 324

5. Vai trò của vi sinh vật trong các chu trình sinh điạ hóa - các ngun tố cần cho sự
sống... 325

5.1. Chu trình carbon... 325

5.2. Chu trình nitrogen... 328

5.3. Chu trình lưu hùynh... 329

5.4. Chu trình sắt... 331

5.5. Làm giàu quặng bằng vi sinh vật... 332

5.6. Cơ chế kháng độc tính thủy ngân ở vi sinh vật... 333

5.7. Các chất dị sinh... 333

II. SỰ PHÂN BỐ CỦA VI SINH VẬT TRONG TỰ NHIÊN... 335

1. Vi sinh vật trong khơng khí... 335

2. Vi sinh vật đất... 336

3. Vi sinh vật nước... 337

III. MỘT SỐ BIỆN PHÁP VI SINH GĨP PHẦN BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG... 337

1. Ngun nhân gây ô nhiễm môi trường... 337

1.1. Phá rừng:... 337

1.2. Sự phát triển các ngành công nghiệp:... 338

1.3. Thuốc trừ sâu, phân hóa học:... 338

1.4. Hoạt động của con người:... 338

2. Một số biện pháp vi sinh góp phần bảo vệ mơi trường... 338

2.1. Trồng cây xanh:... 338

2.2. Dùng phân sinh học thay phân hóa học... 338

2.3. Dùng phương pháp sinh học để bảo vệ thực vật thay cho thuốc trừ sâu... 338

2.4. Xử lý chất thải bằng CNVS... 338

3. Một số biện pháp hiện đang được áp dụng trong nước và trên thế giới... 338

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

16

3.1.1. Công nghệ gen tạo giống cây có khả năng cốđịnh đạm... 338

3.1.2. Công nghệ sinh học với sản xuất phân vi sinh vật... 339

3.1.3. Phân vi khuẩn nốt sần (Nitragin):... 339

3.1.4. Phân Azotobacterin... 340

3.1.5. Phân lân sinh học... 340

3.2. Thuốc sinh học bảo vệ thực vật... 341

3.2.1. Biện pháp dùng VSV diệt côn trùng... 341

3.3. Công nghệ xử lý rác thải hữu cơ... 345

3.3.1. Xử lý rác thải bảo vệ môi trường và tận thu làm phân bón... 345

3.3.2. Xử lý nước thải bằng cơng nghệ sinh học... 347

CÂU HỎI ƠN TẬP... 349

* Tài liệu đọc thêm... 350

* Tài liệu tham khảo... 350

* Giải thích thuật ngữ... 350

CHƯƠNG 14... 351

CÂU HỎI ÔN TẬP... 351

I. PHẦN CÂU HỎI... 352

II. TRẢ LỜI... 358

TÀI LIỆU THAM KHẢO... 360

I. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT... 360

II. TÀI LIỆU TIẾNG NƯỚC NGOÀI... 360

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

17

NH

Ữ

NG CH

Ữ

VI

Ế

T T

Ắ

T

ADP Adenosine diphosphate

AMP Adenosine monophosphate

APG Acid 3-phosphoglyceric

A-1,3-DPG Acid 1,3 diphosphoglyceric

ATP Adenosine triphosphate

A-6PA Acid 6-penicillanic

CoA Coenzym A

CKS Chất kháng sinh

DNA DeOxygenribonucleic acid

R-1,5-DP Ribulose-1,5-diphosphate
R-5-P Ribulose-5-diphosphate

RNA Ribonucleic acid

VSV Vi sinh vật

F-6-P Fructose-6-phosphate
FAD Flavin adenine dinucleotide
G-6-P Glucose-6-phosphate

GAP Glyceraldehyde phosphate

KDPG 2-Keto-3-deOxygen-6-phosphogluconate
N Nitrogen

NAD Nicotinamid adenine dinucleotide dạng Oxygen hóa
NADH Nicotinamid adenine dinucleotide dạng khử

NADP Nicotinamid adenine dinucleotide phosphat dạng Oxygen hóa

NADPH Nicotinamid adenine dinucleotide phosphat dạng khử

PP Pentose phosphate

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

CH

ƯƠ

NG 1

VAI TRÒ C

Ủ

A VI SINH V

Ậ

T

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 19

I.

ĐẶ

C

Đ

I

Ể

M CHUNG C

Ủ

A VI SINH V

Ậ

T

1. Khái niệm chung về vi sinh học và vi sinh vật

1.1. Vi sinh học (Microbiology)

Là khoa học nghiên cứu các cơ thể sống hiển vi và siêu hiển vi, cấu tạo tế bào và quy
luật hoạt động của chúng, sử dụng các vi sinh vật nhằm phục vụ lợi ích của con người và giữ

vững hệ sinh thái trên Trái Đất.

1.2. Vi sinh vật (Microorganisms)

Là tên gọi chung để chỉ tất cả các loại sinh vật nhỏ bé, chỉ có thể nhìn rõ dưới kính
hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử.

Vi sinh vật bao gồm nhiều nhóm khác nhau:

1. Virus

2. Archaea (Cổ khuẩn hay còn gọi là vi khuẩn cổ)
3. Vi khuẩn (Bacteria)

4. Xạ khuẩn (Actinomycetes)
5. Vi nấm (Microfungi)
6. Vi tảo (Microalgae)

Giữa các nhóm trên khơng có mối liên hệ chặt chẽ về mặt hình thái hay phân loại,
nhưng người ta gộp chúng lại vì chúng cùng có một số phương pháp ni dưỡng, nghiên cứu
và hoạt động sinh lý gần giống nhau.

2. Các đặc điểm chung của vi sinh vật.

2.1. Kích thước nhỏ bé

Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet (1µm= 1/1000mm hay
1/1 000 000m).Virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet (1nm=1/1 000 000mm hay 1/1
000 000 000m).

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 20

2.2. Hấp thụ chất dinh dưỡng trực tiếp qua bề mặt tế bào, chuyển hóa nhanh

Đa số VSV là đơn bào nên chúng nhận các chất dinh dưỡng bằng hấp thụ
(absorbtion) qua bề mặt tế bào, khác với thực vật là tự dưỡng (autotrophic) và động vật là nội 
tiêu hóa (ingestion) qua ống tiêu hóa. Chính điều này mà việc ni các VSV được thực hiện
dễ dàng và nhanh chóng.

Một vi khuẩn lắctic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải được một lượng

đường lactose lớn hơn 100-10 000 lần so với khối lượng của chúng. Tốc độ tổng hợp protein
của nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần so với trâu bò.

2.3. Khả năng sinh sản nhanh 
Thời gian thế hệ ngắn.

- 1 trực khuẩn Escherichia coli trong các điều kiện thích hợp chỉ sau 12-20 phút lại
phân cắt một lần.

- Nấm men rượu (Saccharomyces cerevisiae) là 120 phút.

- Tảo Tiểu cầu (Chlorella) là 7 giờ, với vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ...

Vi khuẩn

Escherichia coli

Nấm men

S. cerevisiae

Nấm sợi

Alternaria sp.

Vi tảo

Chlorella sp.

Hình 1.2: Một số vi sinh vật được sử dụng trong đời sống

2.4. Khả năng thích ứng rất cao và phát sinh biến dị mạnh

Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với
môi trường sống. Do đó, rất dễ dàng phát sinh biến dị. Tần số biến dị thường ở mức 10-5-10-10.

Ví dụ. Khi mới phát hiện ra penicillin hoạt tính chỉ đạt 20 đơn vị/ml dịch lên men
(1943) thì nay đã có thểđạt trên 100 000 đơn vị/ml.

2.5. Phân bố rộng, chủng loại nhiều

Vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái đất, trong khơng khí, trong đất, trên núi
cao, dưới biển sâu, trên cơ thể, người, động vật, thực vật, trong thực phẩm, trên mọi đồ vật...

Người ta ước tính trong số 1,5 triệu lồi sinh vật có khoảng 200 000 loài vi sinh vật
(100 000 loài động vật nguyên sinh và tảo, 90 000 loài nấm, 2500 loài vi khuẩn lam và 1500
loài vi khuẩn). Tuy nhiên hàng năm, có thêm hàng nghìn lồi sinh vật mới được phát hiện,
trong đó có khơng ít lồi vi sinh vật.

2.6. Sựđa dạng của các phản ứng hóa sinh học

Các phản ứng sinh hóa trong cơ thể VSV thường đơn giản hơn nhiều so với trong cơ

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 21

các loài VSV khác nhau rất đa dạng. Dù một hợp chất có phức tạp đến đâu, trong thiên nhiên

đều có các VSV sử dụng hoặc phân hủy chúng. Sản phẩm do loài này tạo ra có thểđược lồi
khác sử dụng.

Mỗi lồi thường tạo ra một số chất trao đổi thứ cấp (secondary metabolites) đặc hiệu
giúp cho chúng phát triển tốt hơn và kìm hãm một số lồi khác. Ví dụ: các lồi nấm men rượu
thích nghi với nồng độđường cao và tạo ra rượu là chất hạn chế sự phát triển nhiều loài khác.
Do đặc điểm này, sản phẩm khi bị nhiễm sẽ kìm hãm sự tăng trưởng của các chủng sản xuất.

2.7. Có chủng xuất hiện sớm nhất trên trái đất

Trái đất hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm nhưng chỉ tìm thấy dấu vết của sự

sống từ cách đây 3,5 tỷ năm.

Vi sinh vật hoá thạch cổ xưa nhất đã được phát hiện là những dạng rất giống với vi
khuẩn lam ngày nay. Chúng được J.William Schopf tìm thấy tại các tầng đá cổ ở miền Tây
Australia. Chúng có dạng đa bào đơn giản, nối thành sợi dài đến vài chục mm với đường kính
khoảng 1-2 mm và có thành tế bào khá dày.

Trước đó các nhà khoa học cũng đã tìm thấy vết tích của chi Gloeodiniopsis có niên

đại cách đây 1,5 tỷ năm và vết tích của chi Palaeolyngbya có niên đại cách đây 950 triệu năm.

Vết tích vi khuẩn lam

Cyanobacteria

cách đây 3,5 tỷ năm

Vết tích

Gloeodiniopsis

cách đây 1,5 tỷ năm

Vết tích

Palaeolyngbya

cách đây 950 triệu năm
Hình 1.3. Các vi sinh vật hố thạch

3. Các nhóm đối tượng vi sinh học

Vi sinh vật học hiện đại đi sâu nghiên cứu từng nhóm đối tượng riêng biệt trên và đã
trở thành những môn học chuyên sâu như: virus học (Virology) - nghiên cứu vi sinh vật chưa
có cấu tạo tế bào (virus RNA và virus DNA), vi khuẩn học (Bacteriology) - nghiên cứu VSV
nhân sơ, gồm cổ khuẩn (Archaea) và vi khuẩn (Bacteria), nấm học (Mycology)- nghiên cứu
các vi nấm (nấm men, nấm sợi hay nấm mốc và nấm nhầy), tảo học (Algology)- nghiên cứu
các vi tảo và động vật nguyên sinh học (Protozoology)- nghiên cứu các động vật nguyên sinh.

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 22

Về mặt ứng dụng ngành vi sinh học gồm có các chuyên ngành như: vi sinh vật học
công nghiệp, vi sinh vật học thực phẩm, vi sinh vật học y học, vi sinh vật học thú y, vi sinh
vật đất, vi sinh vật học nước, vi sinh vật học khơng khí, vi sinh vật học dầu hỏa... và ngày nay
cịn thêm ngành vi sinh vật học ngồi trái đất (Exomicrobiology).

4. Nội dung

Lịch sử ra đời và phát triển của ngành vi sinh vật học. Vai trò của vi sinh vật trong sản
xuất và đời sống. Cấu tạo và phân loại vi sinh vật. Sinh lý vi sinh vật. Di truyền vi sinh vật

(virus, cổ khuẩn, vi khuẩn và vi nấm). Vi sinh vật gây bệnh, miễn dịch học và các chất có hoạt
tính sinh học. Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến hoạt động của vi sinh vật. Sự phân bố

vi sinh vật trong tự nhiên.

5. Vai trò của vi sinh vật.

Hình 1.4: Một số ích lợi của VSV trong nông nghiệp, thực phẩm

Đại đa số vi sinh vật là “bạn”:

- Về nông nghiệp: cốđịnh đạm cho cây trồng; tuần hoàn các chất dinh dưỡng trong

đất; giúp gia súc tiêu hóa cỏ, rơm thành thịt…

- Về thực phẩm: tạo các thực phẩm lên men (bia, rượu, fomage, yaourt…); kéo dài
thời gian bảo quản; tạo các phụ gia thực phẩm…

- Về công nghiệp: tạo ra các dung môi hữu cơ, các chất dinh dưỡng, vitamin, sinh
khối…

- Về y tế: sản xuất kháng sinh, giúp ổn định hệ vi khuẩn đường ruột

- Về môi trường: phân hủy các chất thải, cải thiện môi trường bị ô nhiễm thuốc trừ

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 23

- Về năng lượng: tạo khí methane dùng làm nhiên liệu; tạo H2 từ năng lượng ánh
sáng và các nguồn năng lượng vô cơ, hữu cơ dùng làm nguồn năng lượng tái sinh
của tương lai.

- Có vai trị khơng thể thiếu trong Cơng nghệ Sinh học hiện đại.

Một sơ ít vi sinh vật là “thù”:

- Gây bệnh trên người
- Gây bệnh trên vật nuôi
- Gây bệnh trên cây trồng.

- Gây hư hỏng các dụng cụ thiết bị…

Hình 1.5. Ứng dụng của vi sinh vật trong công nghiệp

II. S

Ơ

L

ƯỢ

C L

Ị

CH S

Ử

PHÁT TRI

Ể

N C

Ủ

A VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

Năm 1546, Girolamo Fracastoro (1478- 1553) cho rằng các cơ thể nhỏ bé là tác nhân
gây ra bệnh tật.

Năm 1590, Zacharias Janssen (1580-1638) người Hà Lan đầu tiên lắp ghép kính hiển vi.

Năm 1665, Robert Hooke nhà khoa học người Anh, lần đầu tiên quan sát thấy tế bào
sống dưới kính hiển vi “miếng bấc bần” và đưa ra khái niệm: Tế bào “Cell”

1 2 3 4

Hình 1.6: 1.Girolamo Fracastoro (1478-1553); 2.Zacharias Janssen (1580-1638); 
3. Robert Hooke (1635 - 1703) và 4. Lát cắt miếng bấc bần

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 24

Năm 1676, Antony van Leeuwenhoek(162-1723) hồn thiện kính hiển vi và khám

phá ra thế giới vi sinh vật (mà ông gọi là anmalcules).

[A] [B] [C]
 Hình 1.7: Antony van Leeuwenhoek (162-1723) [A]

Kính hiển vi đầu tiên của nhân loại [B]

Bút tích miêu tả vi sinh vật của Leeuwenhoek [C]

Năm 1688, nhà vạn vật học người Ý Francisco Redi (1626-1697) công bố nghiên
cứu về sự phát sinh tự nhiên của giòi.

Những năm 1765-1776, Spallanzani (1729-1799) cơng kích thuyết Phát sinh tự nhiên.
Năm 1798, Edward Jenner (1749-1823) nghĩ ra phương pháp chủng mủ đậu bò để

phòng ngừa bệnh đậu mùa.

Những năm 1838-1839, Theodor Schwann (1810-1882) và Matthriat Schleiden
(1804-1881) công bố Học thuyết tế bào.

1 2 3 4

Hình 1.8: 1.Francisco Redi (1626-1697); 2.Spallanzani (1729-1799); 
3.Theodor Schwann (1810-1882) và 4. Matthriat Schleiden (1804-1881)

Những năm 1847-1850, Ignaz Philipp Semmelweis (1818-1865) cho rằng bệnh sốt
hậu sản lây truyền qua thầy thuốc và kiến nghị dùng phương pháp vơ khuẩn để phịng bệnh.

Năm 1873, Gerhard Armauer Hansen (1841-1912) tìm thấy trực khuẩn

Mycobacterium leprae gây bệnh hủi.

Năm 1875 Ferdinand Julius Cohn (1828-1898) tìm được vi khuẩn than Bacillus anthracis. 
Năm 1880, Charles Louis Alphonse Laveran (1845 -1922) phát hiện ký sinh trùng

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 25

1 2 3 4 
Hình 1.9: 1.Semmelweis (1818-1865); 2. G. A. Hansen (1841-1912) ;

3. F. J. Cohn (1828-1898) ; 4.Charles Louis Alphonse Laveran (1845 -1922)

Người có cơng lớn nhất khai sinh ra vi sinh vật học thực nghiệm, nhằm nghiên cứu
các hoạt động sinh lí, sinh hố của vi sinh vật và ứng dụng chúng trong lên men, đặc biệt
trong chế tạo vaccine phòng bệnh dại, là nhà bác học lỗi lạc người Pháp Louis Pasteur
(1822-1895).

Đồng thời và tiếp theo Pasteur cũng có nhiều nhà vi sinh học nổi tiếng:

Robert Koch (1843-1910) đã nghiên cứu vi khuẩn gây bệnh lao (Mycobacterium 
tuberculosis-1882), bệnh tả ( Vibrio cholerae-1883), ông đã sáng tạo nhiều phương pháp
nghiên cứu như kỹ thuật cốđịnh, nhuộm màu vi khuẩn, nuôi cấy và phân lập VSV trên môi
trường đặc.

Năm 1884, Elie Metchnikoff (1845-1916) miêu tả hiện tượng thực bào
(phagocytosis); Hans Christian J. Gram (1853-1938) tìm ra phương pháp nhuộm Gram.

1 2 3 4

Hình 1.10: 1. Louis Pasteur (1822-1895); 2. Robert Koch (1843-1910);

3. Elie Metchnikoff (1845-1916); 4. Theodor Escherich (1857 –1911)

Năm 1885, Theodor Escherich (1857 –1911) tìm ra vi khuẩn Escherichia coli gây ra
bệnh tiêu chảy; Daniel E. Salmon (1850-1914) phát hiện ra Salmonella typhi gây ra bệnh
thương hàn.

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 26

Năm 1887, Richard Petri (1852-1921) phát hiện ta cách dùng hộp lồng (đĩa Petri) để

nuôi cấy vi sinh vật.

Những năm 1887-1890, Serge Winogradsky (1856-1953) nghiên cứu về vi khuẩn lưu
huỳnh và vi khuẩn nitrate hố.

1 2 3 4 
Hình 1.11: 1. Daniel E. Salmon (1850-1914); 2. Hans Christian J. Gram (1853-1938);

3. Richard Petri (1852-1921); 4. Serge Winogradsky (1856-1953)

Năm 1889, Martinus Beijerinick (1851-1931) phân lập được vi khuẩn nốt sần từ
rễđậu.

Năm 1890, Emil Adolph von Behring (1854-1917) làm ra kháng độc tố chống bệnh
uốn ván và bệnh bạch hầu.

Năm 1892, Dmitri Iwanowski (1864-1920) phát hiện ra mầm bệnh nhỏ hơn vi khuẩn
(virus) gây ra bệnh khảm ở cây thuốc lá.

Năm 1894, Alexandre Yersin (1863-1943) và Kitasato Shibasaburo (1852-1931)

khám phá ra vi khuẩn gây bệnh dịch hạch (Yersina pestis).

1 2 3 4

Hình 1.12: 1. Martinus Beijerinick (1851-1931); 2. Emil Adolph von Behring (1854-1917) 
3. Dmitri Iwanowski (1864-1920) ; 4. Alexandre Yersin (1863-1943)

Năm 1895, Jules Bordet (1870-1961) khám phá ra Bổ thể (complement)

Năm 1896, Emile van Ermengem tìm ra mầm bệnh ngộ độc thịt (vi khuẩn

Clostridium botulinum).

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 27

Năm 1899, Martinus Beijerinick (1851-1931) chứng minh những hạt virus đã gây
nên bệnh khảm ở lá thuốc lá.

1 2 3 4

Hình 1.13: 1. Jules Bordet (1870-1961); 2. Emile van Ermengem(?); 
3. Ronald Ross(1857-1932); 4. Eduard Buchner (1860- 1917)

Năm 1900, Major Walter Reed (1851-1902) chứng minh bệnh sốt vàng lây truyền do muỗi.

Năm 1902, Karl Landsteiner (1868-1943) khám phá ra các nhóm máu.

Năm 1903, Wright và cộng sự khám phá ra kháng thể (antibody) trong máu của các

động vật đã miễn dịch.

Năm 1905, Fritz Schaudinn (1871-1906) và Jakob Wassermann (1873-1934) tìm ra
mầm bệnh giang mai (Treponema pallidum).

1 2 3 4 
Hình 1.14: 1. Major Walter Reed (1851-1902); 2. Karl Landsteiner (1868-1943);

3. Fritz Schaudinn (1871-1906); 4. Jakob Wassermann (1873-1934)

Năm 1906, Jakob Wassermann phát hiện ra xét nghiệm cốđịnh bổ thểđể chẩn đoán
giang mai.

Năm 1909, Howard Taylor Ricketts (1871-1910) chứng minh bệnh Sốt ban núi đá
lan truyền qua ve là do mầm bệnh vi khuẩn (Rickettsia rickettsii).

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 28

1 2 3 4

Hình 1.15: 1. Jakob Wassermann (1873-1934); 2. Ricketts (1871-1910); 
3. Prowazek(1875-1915) và 4. Peyton Rous (1879-1970)

Năm 1915, Frederick Twort (1877-1950) và năm 1917, Felix d'Herelle (1873-1949)
phát hiện ra virus của vi khuẩn ( thực khuẩn thể-phage).

Năm 1923, xuất bản lần đầu cuốn Phân loại vi khuẩn (Bergey's Manual of Systematic 
Bacteriology)

Năm 1928, Frederick Griffith ( 1881-1941) khám phá ra việc biến nạp
(transformation) ở vi khuẩn.

1 2 3 4

Hình 1.16; 1. Frederick Twort (1877-1950); 2. Felix d'Herelle (1873-1949); 
3. David Hendricks Bergey (1860-1937); 4. Frederick Griffith ( 1881-1941)

Năm 1928, Alexander Fleming (1881-1955) phát hiện ra chất kháng sinh penicillin.
Năm 1931, Van Niel (1897-1985)chứng minh vi khuẩn quang hợp sử dụng chất khử

như nguồn cung cấp electron và không sản sinh oxygen.

Năm 1933, Ernst August Friedrich Ruska (1906-1988) làm ra chiếc kính hiển vi điện
tửđầu tiên.

Năm 1935, Wendell Stanley (1904-1971) kết tinh được virus khảm thuốc lá (TMV);
Gerhard Domag (1895 –1964) tìm ra thuốc sulfamide.

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 29

1 2 3 4

Hình 1.17: 1. Alexander Fleming (1881-1955); 2. Friedrich Ruska (1906-1988); 
3. Wendell Stanley (1909-1971) và 4. Gerhard Domag (1895 –1964)

Năm 1941, George W. Beadle (1903-1989) và Tatum, Edward Lawrie (1909-1975)

đưa ra giả thuyết một gen- một enzym.

Năm 1944, Oswald Avery (1877-1955) chứng minh DNA chuyển thông tin di truyền
trong quá trình biến nạp; Selman Abraham Waksman(1888-1973) tìm ra chất kháng

sinh streptomycin.

1 2 3 4

Hình 1.18: 1. Edouard Chatton (1883-1947); 2.George W. Beadle (1903-1989); 
3. Tatum, Edward Lawrie (1909-1975); 4. Oswald Avery (1877-1955).

Năm 1946, Lederberg Joshua (1925-?), và Tatum Edward Lawrie (1909-1975),
khám phá ra quá trình tiếp hợp (conjugation) ở vi khuẩn.

Năm 1949, Enders, John Franklin (1897-1985), Weller, Thomas Huckle (1915- ) và
Robbins, Frederick Chapman (1916-2003), nuôi được virus Polio (Poliovirus) trên mô người
nuôi cấy và nhiều loại mô khác nhau.

Năm 1950, André Michel Lwoff (1902-1994)xác định được các thực khuẩn thể tiềm
tan (lysogenic bacteriophages).

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 30

1 2 3 4

Hình 1.19: 1.Selman Abraham Waksman (1888 – 1973); 
 2. Barbara McClintock (1902-1992);

3. Lederberg Joshua (1925- ); 4. F.C.Robbins (1916-2003)

Năm 1952, Alfred Hershey và Martha Chase chứng minh thực khuẩn thể tiêm DNA
của mình vào tế bào vật chủ (host); Zinder và Lederberg khám phá ra quá trình tải nạp
(transduction) ở vi khuẩn.

Năm 1953, Watson và Crick khám phá ra chuỗi xoắn kép của DNA; Frits (Frederik)
Zernike (1888-1966) làm ra kính hiển vi tương phản pha (phase-contrast microscope);
Medawar khám phá ra hiện tượng nhờn miễn dịch (immune tolerance).

1 2 3 4

Hình 1.20: 1. A.M.Lwoff(1902-1994); 2. Alfred Hershey và Martha Chase; 
3. J.D.Watson (1928-) và 4. F.H.C.Crick (1916-2004)

Năm 1955, Francois Jacob (1920- ) và Jacques Monod (1910-1976) khám phá ra yếu
tố F là một plasmid; Jerne và Burnet chứng minh lý thuyết chọn lọc clone (clonal selection).

Năm 1959, Yalow triển khai kỹ thuật miễn dịch phóng xạ.

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 31

1 2 3 4 
Hình 1.21 : 1. Francois Jacob (1920-); 2. Jacques Monod (1910-1976);

3. Har Gobind Khorana(1922-); 4.Nirenberg Marshall (1927- ) 
Năm 1962, Porter chứng minh cấu trúc cơ bản của Globulin miễn dịch G.

Năm 1970, Nathans Daniel (1928-1999), Arber Werner (1929-),

Smith Hamilton O. (1931-) khám phá ra enzym giới hạn (restriction endonuclease); Temin và
Baltimore khám phá ra enzym phiên mã ngược (reverse transcriptase)

1 2 3

Hình 1.22. 1.Nathans, Daniel (1928-1999); 2. Arber Werner (1929-); 
3. Smith Hamilton O. ( 1931-)

Năm 1973, Ames triển khai phương pháp vi sinh vật học để khám phá ra các yếu tố

gây đột biến (mutagens); Cohen, Boyer, Chang và Helling sử dụng vector plasmid để tách
dòng gen ở vi khuẩn.

1 2 3 4 
Hình 1.23: 1. Temin, Howard Martin(1934-1994); 2.Paul Berg (1926-);

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 32

Năm 1975, Kohler và Milstein phát triển kỹ thuật sản xuất các kháng thểđơn dòng
(monoclonal antibodies).

Năm 1977, Woese và Fox thừa nhận Vi khuẩn cổ (Archaea) là một nhóm vi sinh vật
riêng biệt; Walter Gilbert và Frederick Sanger triển khai kỹ thuật giải trình tự DNA (DNA
sequencing)

Năm 1979, tổng hợp Insulin bằng kỹ thuật tái tổ hợp DNA.
Năm 1980, phát triển kính hiển vi điện tử quét

Năm 1981, Stanley B. Prusiner(1942- ) phát hiện ra các đặc trưng của Prion
Năm 1982, phát triển vaccin tái tổ hợp chống viêm gan B.

Những năm 1982-1983, Thomas R. Cech và Sidney Altman phát minh ra RNA xúc
tác.

Những năm 1983-1984, Robert Gallo và Luc Montagnier phân lập và định loại virus
gây suy giảm miễn dịch ở người

1 2 3 
Hình 1.24 : 1. Luc Montagnier; 2. Robert Montagnier; 3. Stanley B. Prusiner(1942- );

Năm 1986, lần đầu tiên ứng dụng trên người vaccin được sản xuất bằng kỹ thuật di
truyền (vaccin viêm gan B).

Năm 1990, bắt đầu thử nghiệm lần đầu tiên liệu pháp gen (gene-therapy) trên người.
Năm 1992, thử nghiệm đầu tiên trên người liệu pháp đối nghĩa (antisense therapy).
Năm 1995, Venter, Smith giải trình tự hệ gen của vi khuẩn Haemophilus influenzae.

Năm 1996, giải trình tự hệ gen của vi khuẩn Methanococcus jannaschii; Giải trình
tự hệ gen nấm men S. cerevisiae gồm 6 000 gene.

Năm 1997, phát hiện ra loại vi khuẩn lớn nhất Thiomargarita namibiensis; Giải
trình tự hệ gen vi khuẩn Escherichia coli cỡ 3 200 gene.

Năm 2000, Edward Delong phát hiện ra Archea biển.

Vi sinh vật học là một ngành khoa học có tốc độ phát triển mạnh mẽ, nhiều giải
thưởng Nobel đã được trao cho các nhà vi sinh vật học hoặc những công trình nghiên cứu trên

đối tượng vi sinh vật.

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 33

Robin Warren - do đã khám phá ra vi khuẩn Helicobacter pylori và vai trò của chúng trong
bệnh viêm loét hệ tiêu hoá (chứng viêm dạ dày, loét dạ dày hoặc tá tràng).

1 2 3

Hình 1.25: 1.Barry J. Marshall (1951-); 2. J. Robin Warren (1937-) và 
vi khuẩn Helicobacter pyroli sống trong đáy dạ dày

Giải Nobel Y học 2006 dành cho hai nhà khoa học Mỹ Andrew Z. Fire và Craig C.
Mello của Mỹđã có cơng khám phá cách vơ hiệu hóa ảnh hưởng của các gene đặc biệt.

1 2 3

Hình 1.26: 1. Craig C. Mello (1960-); 2. Andrew Z. Fire (1959-) 
và cơ chế vơ hiệu hóa gen

Ngày nay vi sinh vật học đã phát triển rất sâu với hàng trăm nhà bác học có tên tuổi
và hàng chục ngàn người tham gia nghiên cứu. Các nghiên cứu đã đi sâu vào bản chất của sự

sống ở mức phân tử và dưới phân tử, đi sâu vào kỹ thuật cấy mô và tháo lắp gene ở vi sinh vật
và ứng dụng kỹ thuật tháo lắp này để chữa bệnh cho người, gia súc, cây trồng và đang đi sâu
vào để giải quyết dần bệnh ung thưở loài người.

III. CÁCH

ĐỌ

C (PHÁT ÂM) C

Ủ

A CH

Ữ

LATINH

Chữ Latinh tuy khơng cịn thơng dụng trên thế giới nhưng các nhà khoa học vẫn sử

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 34

Bảng 1.1: Cách đọc (phát âm) của chữ Latinh

STT Chữ cái Tên gọi Cách đọc Thí dụ

1 A a a a apis a-pi-xơ (ong)
2 B b bê b beta bê-ta (củ cải đường)

3 C c xê k(cứng)
x (mềm)

cicada xi-ca-da (ve sầu)

4 D d đê đ decem đê- xêm (mười)
5 E e ê ê ego ê-gô (tôi)
6 F f ép-phơ ph familia pha-mi-lia (họ)
7 G g ghê gh gutta gu-ta (giọt)
8 H h hát h homo hô-mô (người)
9 I i i i iodum i-ô-đum (iốt)

10 J j iôta i injectio in-ếch-xi-ô (thuốc tiêm)
11 K k ca k kalium ca-li-um (kali)

12 L l e lơ l lamina la-mi-na (phiến lá)
13 M m em- mơ m mel mê- lờ (mật ong)
14 N n en-nơ n nomen nô-mênờ (tên)
15 O o ô ô ovum ô-vum (trứng)
16 P p pê p penna pên-na (lông chim)
17 Q q cu q quinque quanh-quê (năm)
18 R r e-rơ r raus ra-ru-xờ (hiếm)

19 S s ét-xơ x semen xê-mên (hạt)
20 T t tê t tela tê- la (vải)
21 U u u u đuo, dvo đu-ơ(hai),

có thể viết:dvo

22 V v vê v vox vơ-ích- xờ (tiếng nói)
23 X x ich-xơ kx simples xim-plêch- xờ (đơn giản)
24 Y y ip-xi-lon uy amylum a-my-lum (tinh bột)
25 Z z dê-ta d zona dô- na (vùng)
26 W w v

Wolfram vôn-phơ-ram

wedelia u-ê-đê-li-a (cây sài đất)

Bảng 1.2. Quy tắc văn phạm Latinh biến đổi từ số ít sang số nhiều

Giống

Cái Đực Trung

Số ít -a -us -um
Số nhiều -ae -i -a
Thí dụ alga,

algae

fungus,
Fungi

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 35

IV. H

Ệ

TH

Ố

NG SINH GI

Ớ

I VÀ V

Ị

TRÍ C

Ủ

A CÁC NHÓM VI SINH V

Ậ

T

1. Khái niệm về giới sinh vật

Giới (Kingdom) là đơn vị phân loại hiện nay bao gồm những sinh vật có chung
những đặc điểm nhất định. Các hệ thống phân loại sinh vật là kết quả của hơn 200 năm nghiên
cứu về hệ thống học.

Hệ thống các cơ thể ngày càng hợp lý nhờ những hiểu biết sâu sắc về sinh học phân
tử. Ngày nay nhờ các phương pháp phân loại hiện đại như: Hóa phân loại (Chemotaxonomy),
phân loại số (Numerical taxonomy), phân loại chủng loại phát sinh (Phylogeney taxonomy),...
mà khoa học đã xác định vị trí khá chính xác của các nhóm cơ thể và mối liên hệ chủng loại
phát sinh giữa chúng.

Thế giới sinh vật vô cùng phong phú và đa dạng. Để nghiên cứu chúng các nhà khoa
học phải dựa vào các tiêu chí về cấu tao, dinh dưỡng, sinh sản... để sắp xếp chúng vào bậc
thang phân loại và đặt tên

Các sinh vật được sắp xếp theo thang phân loại lệ thuộc từ thấp đến cao:

Loài (Species), Chi (Genus), Họ (Family), Bộ (Order), Lớp (Class), Ngành
(Phylum), và Giới (Kingdom). Hiện nay trên giới cịn có một mức phân loại nữa gọi là lĩnh
giới (Domain). Đấy là chưa kểđến các mức phân loại trung gian như Loài phụ (Subspecies),
Chi phụ (Subgenus), Họ phụ (Subfamily), Bộ phụ (Suborder), Lớp phụ (Subclass), Ngành phụ

(Subphylum).

Loài là bậc thang phân loại thấp nhất, lĩnh giới là cấp phân loại cao nhất. Bất kỳ một
sinh vật nào cũng được sắp xếp vào một loài nhất định. Nhiều loài thân thuộc tập hợp thành
chi, nhiều chi thân thuộc tập hợp thành họ, nhiều họ thân thuộc tập hợp thành bộ, nhiều bộ

thân thuộc tập hợp thành lớp, nhiều lớp tập hợp thành ngành, nhiều ngành hợp thành một giới.

Để tránh nhầm lẫn người ta đặt tên loài theo nguyên tắc dùng tên kép (theo tiếng Latinh). Tên
thứ nhất là tên chi (viết hoa), tên thứ 2 là tên lồi (viết thường) Ví dụ: Escherichia coli. Khi
cần viết tắt ta chỉ viết tắt tên chi, tên loài viết đầy đủ (bằng chữ thường). Ví dụ: E. coli .

Một lồi bất kỳ thì thường viết tắt là "sp." cịn số nhiều là "spp.".

1 2 3 
Hình 1.27 : 1. A. P. de Candolle (1778 -1841),

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 36

2. Một số hệ thống phân loại

Bảng 1.3.Một số hệ thống phân loại sinh vật

*Trước Linne có nhiều tác giả phân loại sinh vật nổi tiếng, đáng chú ý là Aristotle (384-322
TCN) có nhiều đóng góp trong phân loại động vật.

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 37

Hình 1.29: Một số nhà phân loại học xuất sắc (từ trái qua phải)

Carolus Linnaeus (1707-1778); ; Ernst Heinrich Haeckel (1834-1919); 
Robert Whittaker (1921-1981) và Carl R. Woese (1928-)

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 38

Hình 1.31: Vị trí phân loại của cổ khuẩn và hệ thống ba llĩĩnhnh ggiiớới i ((DDoommaaiinn)) 
C

Caarrll RR.. WWooeessee,, 11999900

Hình 1.32. Hệ thống phân loại 8 giới sinh vật (T. Cavalier- Smith -1993)

Bảng 1.4: Hệ thống ba siêu giới với bảy giới* (dẫn theo Nguyễn Thành Đạt, 2001)

TT Siêu giới Các giới sinh vật
1 Acaryote Protovira (Virus RNA); Euvira(Vi rut DNA)

2 Prokaryote Archaea (Vi sinh vật cổ); Bacteria (Vi khuẩn)

3 Eukaryote Plantae (Thực vật); Fungi (Nấm); Animalia (Động vật)

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 39

3. Những sai khác giữa các tế bào Prokaryote và Eukaryote

Nhóm sinh vật nhân sơ và nhân thực có những sai khác cơ bản (Bảng 1.5):

Bảng 1.5: Những sai khác giữa các tế bào Prokaryote và Eukaryote

Đặc điểm Nhóm nhân sơ (Prokaryote) Nhóm nhân thực (Eukaryote)

Sinh vật điển hình bacteria, archaea protista, nấm, động vật, thực vật

*Tổ chức di truyền:

Cấu trúc nhân tế bào vùng nhân; khơng có cấu trúc

điển hình

cấu trúc nhân điển hình với màng
nhân có các cấu trúc lỗ nhân
-Số NST

-Các NST chứa histon
-Hạch nhân

-Trao đổi di truyền

1
khơng có
khơng có

1 chiều qua plasmid

> 1
có
có

bằng sự kết hợp giao tử

*Các cấu trúc của tế

bào:

-Lưới nội chất
-Bộ máy golgi
-Ti thể

-Các lisosom
-Các lạp thể

khơng có
khơng có
khơng có
khơng có
khơng có
có
có
có
có

có ở thực vật

-Kích thước ribosom 70s 80s ở nhân,70s -bào quan
-Sợi thoi vơ sắc khơng có có

-Màng sinh chất khơng chứa steron(trừ vk lam) có chứa steron
-Vách tế bào chứa PG

(Peptidoglycan)

có murein ngoại trừ mycoplasma
và vk cổ

khơng có

*Chức năng đặc trưng:

-Thực bào
-Ẩm bào

-Vị trí vận chuyển điện tử

-Dịng tế bào chất

khơng có
khơng có
màng tế bào

khơng có chuyển động nội bào

đơi khi có

đơi khi có
màng bào quan

chuyển động nội bào rõ rệt

Ngồi virus là nhóm vi sinh vật chưa có cấu trúc tế bào ra, tất cả các sinh vật khác
trên Trái đất này được chia thành hai nhóm lớn:

Nhóm nhân sơ (Prokaryote): bao gồm vi khuẩn (theo nghĩa rộng gồm vi khuẩn
(Bacteria), xạ khuẩn (Actinomycetes), xoắn thể (Spirochaeta), vi khuẩn cực nhỏ (Rickettsia,

Mycoplasma, Chlamydia) và vi khuẩn lam Cyanobacteria.

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 40

V. VAI TRÒ C

Ủ

A VI SINH V

Ậ

T TRONG

ĐỜ

I S

Ố

NG

Cho đến nay con người vẫn sử dụng các phương pháp vi sinh vật cổ điển như sản
xuất rượu, bia, men nở bột mỳ, các sản phẩm sữa nhờ vi khuẩn lactic, dấm nhờ vi khuẩn
acetic, chế biến tương, đậu nành nhờ nấm mốc...

Hầu hết các chất kháng sinh đều do vi sinh vật tổng hợp

Một số sản phẩm của vi sinh vật cũng được sản xuất nhờ các phương pháp vi sinh vật
hiện đại: carotenoid và steroid từ nấm mốc, acid glutamic và các aminoacid khác cũng như

nucleotid từ vi khuẩn. Nhiều enzym quan trọng đều do vi sinh vật tổng hợp. Chỉ có vi sinh vật
mới có khả năng chuyển hóa các nguyên liệu đặc biệt, trữ lượng lớn như dầu lửa, khí đốt,
cellulose thành sinh khối hoặc các sản phẩm trung gian tiết vào môi trường.

Năm 1982 hai nhà khoa học y học Australia Robin Warren và Barry Marshall đã phát
hiện ra vai trò của vi khuẩn Helicobacter pylori và cơ chế gây bệnh viêm loét dạ dày và viêm
ruột ở người (giải Nobel năm 2005).

Kỹ thuật di truyền hiện đại có thể đưa một đoạn DNA bất kỳ vào vi khuẩn, buộc

chúng tổng hợp một protein tương ứng như hormon, kháng nguyên, kháng thể...Việc chuyển
các gene cốđịnh N và các gene kháng sâu hại sang cây hay chuyền khả năng điều trị các bệnh
do khuyết tật sinh hóa gây nên, cũng đang được quan tâm đặc biệt.

Sau khi tạo DNA tái tổ hợp, việc tiếp theo là đưa nó vào lại tế bào chưa mang
plasmid được thực hiện với nhiều cách khác nhau:

1 2 3 
Hình 1.33: Một số thiết bị chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào

1. Máy điện biến nạp(Electroporation); 
 2. Vi tiêm(Microinjection);

3. Súng bắn DNA (Biolistis apparatus)

+ Dung hợp tế bào trần (protoplast fusion): Dung hợp 2 tế bào đã loại bỏ thành tế bào
+ Hóa biến nạp: Xử lí CaCl2 lạnh, kèm sốc nhiệt (420C trong 2 phút)

+ Điện biến nạp: có thểđến 109- 1010 thể biến nạp/1µgDNA. Đoạn biến nạp có kích
thước 25-135kb (hình 1.33.1)

+ Vi tiêm: Tiêm thẳng DNA tái tổ hợp vào tế bào (hình 1.33.2)
+ Bắn DNA vào tế bào bằng súng bắn DNA (hình 1.33.3)

</div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 41

Hinh 1.34 : Dung hợp protoplast

A. Các protoplast; B. Hai protoplast dung hợp trong một cặp; C. Các protoplast có thể

dung hợp trong thể 3 (bên phải ảnh) hoặc nhiều hơn có khi tới 6 protoplast.

Hình 1.35: Thao tác chuyển gen bằng phương thức “dội bom”

Ở Việt Nam, chúng ta cũng đã dùng phương pháp trực tiếp bắn gene và phương pháp
gián tiếp chuyển gene bằng con đường plasmid để chế vaccine có kết quả. Tháng 2 năm 2004,
viện Pasteur thành phố Hồ Chí Minh cũng đã giải mã thành cơng bộ gene H5N1 (gây bệnh
cúm ở người từ gà) để có hướng điều trị bệnh này.

Những thành tựu khoa học hiện nay, những kinh nghiệm của thế giới đã chứng minh
rằng. vi sinh học là ngành khoa học tuy mới phát triển nhưng có ý nghĩa về mặt lý luận cũng
như thực tiễn, có tương lai phát triển rực rỡ trong thế kỷ XXI.

VI. CÁC PH

ƯƠ

NG PHÁP VÀ K

Ỹ

THU

Ậ

T NGHIÊN C

Ứ

U

1. Phương pháp quan sát tế bào

Nhờ kính hiển vi quang học (kính hiển vi thường) với độ phóng đại 1500 - 2000 lần,

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 42

học có thể thấy được tế bào, cấu trúc siêu hiển vi của vi khuẩn với đường kính khoảng 1μm.

1 2 3 4

Hình 1.36 : Một số loại kính hiển vi

1.Kính của Leeuwenhoek; 2.Kính của Robert Hooke, 
3. Kính hiển vi quang học và 4. kính hiển vi điện tử .

Hình 1.37. Khuẩn lạc vi khuẩn (trái); khuẩn lạc nấm mốc (giữa) và khuẩn lạc nấm men 
Quan sát vi sinh vật trên tiêu bản sống: vi sinh vật ở giữa lam và lamella, nhuộm mực
nho để thấy rõ màng nhầy (capsule), đây là phương pháp hay dùng cho những vi sinh vật nuôi
cấy trên mơi trường lỏng với kính hiển vi thường, quan sát được khả năng vận động của
chúng.

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 43

Bảng 1.6. Một số phương pháp nhuộm màu và nguyên tắc sử dụng

Phương pháp nhuộm màu Nguyên tắc sử dụng

+Nhuộm đơn (xanh

methylene, carbolfuchsin,
crystal violet, safranin…)

Dung dịch rượu hoặc nước của các kiềm, dùng để quan sát hình
dạng vi sinh vật, cách sắp xếp tế bào

Với các phản ứng khác nhau với thuộc nhuộm có thể phân biệt

được chúng

Chia các vi khuẩn thành 2 nhóm lớn: Gram dương giữ màu tím
của crystal violet, Gram âm mất màu khi tẩy do đó sẽ nhuộm
màu phụđỏ hồng safranin

+Nhuộm phân ly
- Gram

- Ziehl - Nielsen Dùng để phân biệt các loài Mycobacterium và một số loài

Nocardia. Vi khuẩn kháng acid nhuộm với carbolfuchsin và xử

lý với dung dịch rượu acid, vẫn giữ màu đỏ. Vi khuẩn không
kháng acid sẽ mất màu do đó sẽ nhuộm màu phụ là xanh

methylene.

Dùng để phát hiện sự có mặt của màng nhầy, bởi vì

polysaccharide màng nhầy khơng bắt màu thuốc nhuộm bao
quanh tế bào vi khuẩn nhuộm màu

Sử dụng để phát hiện bào tử vi khuẩn. khi dùng thuốc nhuộm
lục malachite với tiêu bản có đun nóng, thuốc nhuộm sẽ thâm
nhập vào nội bào tử và làm chúng nhuộm màu lục, khi nhuộm bổ

sung bằng đỏsafranin sẽ làm phần bao quang bào tử nhuộm màu

đỏ hồng.
+Nhuộm đặc biệt

-Nhuộm âm (negative)
-Nhuộm nội bào tử

(endospore)

-Nhuộm tiên mao

(flagella) phDùng ồng tiên mao rđể phát hiồi sau ện tiên mao đó nhuộm bở vi khuằng carbolfuchsin ẩn, sử dụng thuốc làm

- Quan sát vi sinh vật trên tiêu bản cố định và nhuộm màu: Phương pháp nhuộm
Gram và Ziehl – Nielsen... cho phép nhận biết 2 nhóm vi khuẩn Gram dương va Gram âm,
hình dạng của bào tử, các vật thểẩn nhập như hạt dự trữpolyphosphate (hạt dị nhiễm sắc, hạt

</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 44

Hình 1.39. Các bước tiến hành nhuộm Gram và ví dụ minh hoạ kết quả.

(Quan sát lam kính dưới kính hiển vi: 
-Gram dương: xanh đen hay tím 
 -Gram âm: đỏ vàng hay đỏ tía.

-Vi khuẩn khơng phân biệt được với phương pháp này được gọi là Gram biến đổi).

Hình 1.40. So sánh PG ở vi khuẩn Gram dương (trái) và vi khuẩn Gram âm (phải)

1 2 3 
Hình 1.41. 1. Hans Christian Gram (1853-1938)

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 45

Bảng 1.7. Một số tính chất khác biệt giữa vi khuẩn Gram dương và Gram âm

Tính chất Gram dương Gram âm

Phản ứng với hóa chất nhuộm
Gram

giữ màu crystal violet, do

đó tế bào có màu tím hoặc
tía

mất màu tím khi tẩy rửa,
nhuộm màu phụ đỏ
safranin hay Fuchsin

Lớp peptidoglycan dày, nhiều lớp mỏng, chỉ có một lớp

Acid teichoic có khơng có

Lớp phía ngồi thành khơng có có

Lớp lipopolysaccharide rất ít hoặc khơng có nhiều, hàm lượng cao
Hàm lượng lipid và lipoprotein thấp (vi khuẩn acid có lớp

lipid mỏng liên kết với

peptidoglucan)

cao (tạo thành lớp ngoài
thành)

Cấu trúc gốc tiên mao hai vòng ổđĩa gốc bốn vòng ổđĩa gốc
Tạo độc tố chủ yếu là ngoại độc tố

(exotoxins) (endotoxinschủ yếu là n) ội độc tố
Chống chịu với tác nhân vật lý khả năng chống chịu cao khả năng chống chịu thấp
Mẫn cảm với lysozyme rất mẫn cảm, dễ bị tan với

enzym này

ít mẫn cảm (cần phải xử

lý để phá lớp màng ngoài
của peptidoglycan)

Mẫn cảm với penicillin và

sulfonamide cao thấp

Mẫn cảm với streptomycin, 
chloramphenicol, Tetracyclin

thấp cao

Kết hợp với thuốc nhuộm kiềm cao, chặt chẽ thấp, lỏng lẻo
Mẫn cảm với các chất tẩy

anionic

cao thấp

Chống chịu với muối Natri cao thấp

Chống chịu với khô hạn cao thấp

2. Phương pháp tách ly các thành phần của tế bào

Khi cần nghiên cứu các thành phần riêng biệt của tế bào, người ta phải tách ly các
thành phần này nhờ siêu âm, enzym làm tan thành, các kháng sinh tác động vào thành, dùng
áp suất thẩm thấu gây co nguyên sinh, dùng sức ép cơ học, dùng siêu li tâm hoặc li tâm trong

đường gradient…

Nhờ các máy đo quang phổ (Spectrophotometer) chúng ta biết rõ ràng và nhanh
chóng số lượng tế bào trong dịch huyền phù.

Nhờ phương pháp sắc ký giấy hoặc sắc ký cột chúng ta có thể thu được các hợp chất
riêng biệt.

3.Phương pháp nghiên cứu tính đa dạng của VSV

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 46

- Ni tích lũy (enrichment culture): dùng môi trường chọn lọc và điều kiện tối ưu để

làm tăng tỷ lệ hiện diện tương đối của vi sinh vật mục tiêu từ một nguồn tự nhiên
- Ni tích lũy = ni làm giàu

- Ni tích lũy trong hệ kín:

+ Mơi trường chọn lọc lỏng, điều kiện hóa lý chọn lọc, nguồn phân lập thích hợp
+ Chỉ thu được các quần thể tăng trưởng nhanh của một quần dưỡng

- Nhược điểm của phương pháp ni tích lũy trong phân tích tính đa dạng: quần thể

thu được trong ni tích lũy không chắc là quần thể chiếm ưu thế trong mẫu.
3.2. Phân lập và làm thuần

+ Hộp ria (streak plate): phân lập các chủng hiếu khí hoặc kỵ khí khơng nghiêm ngặt
+ Pha lỗng tới hạn (extincting dilution): phân lập các chủng hiếu khí

+ Pha loãng trong ống thạch mềm (agar shake tube method): phân lập các chủng kỵ

khí

3.3. Phương pháp nghiên cứu hoạt tính vi sinh vật trong tự nhiên
*Các phương pháp truyền thống

- Thông thường là các phương pháp ex situ: mẫu được thu, bảo quản và xác định
hoạt tính tại phịng thí nghiệm.

- Đo hoạt tính tổng của vi sinh vật dựa trên mức độ tăng trưởng:
+ Tổng O2 tiêu thụ, tổng CO2 phóng thích

+ Tổng ATP

- Đo tổng hoạt tính các enzym chủ yếu trong các chuyển hóa vật chất do một hoặc
một số quần dưỡng

*Các phương pháp in situ

- Phương pháp in situ: đo đạc hoạt tính của vi sinh vật ngay trong môi trường và vi
môi trường

- Phương pháp đo in situ tổng hoạt tính dựa trên hơ hấp, ATP, đo hoạt tính chuyển
hóa

- Phương pháp đồng vị phóng xa: đo hoạt tính chuyển hóa với độ nhạy cao

+ Hoạt tính riêng (specific activity): tỷ lệ hoạt tính trên cơ chất đồng vị so với hoạt
tính tổng

+ Loại bỏ hoạt tính do phản ứng phi sinh vật: đối chứng tế bào chết (killed cell
control)

- Phương pháp vi điện cực (microelectrode): theo dõi biến đổi về thành phần hóa học
trong vi môi trường

+ Các vi điện cực pH, oxygen, N2O, CO2, H2, H2S

+ Di chuyển theo các bước 1mm bằng micromanipulator

+ Dùng để nghiên cứu các chuyển hóa trong các lới sinh khối (micromat)

Ứng dụng FISH để nghiên cứu hoạt tính của quần dưỡng trong kỹ thuật ISRT
- ISRT (In situ Reverse transcriptase):

+ Lai in situ mRNA bằng primer chuyên biệt

+ Thực hiện phiên mã ngược tạo cDNA và khuếch đại bằng PCR
+ Lai với mẫu dò đánh dấu huỳnh quang

- Ứng dụng:

+ Nghiên cứu xác định vi sinh vật có biểu hiện gen trong quần xã ở một thời điểm
nhất định

+ Xác định quần thể có hoạt tính trong quần dưỡng và quần xã

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 47

Câu h

ỏ

i ôn t

ậ

p ch

ươ

ng 1

1. Những sinh vật nào được gọi là vi sinh vật ? Vi sinh vật khác với vật vô sinh bởi
những đặc điểm nào?

2. Những điểm giống nhau và khác nhau giữa tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực.
3. Vị trí của vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc, nấm men trong các hệ thống phân loại
hiện nay ?

4. Tế bào...khơng có nhân thực nhưng có ...phân tán trong tế bào chất, nói
chung chỉ có 1..., là tế bào...

5. Nguyên tắc phương pháp nhuộm Gram, vi sao khi nhuộm theo phương pháp Gram
thì vi khuẩn Gram dương bắt màu tím ?

6. Vai trò của vi sinh vật trong thiên nhiên và trong đời sống con người ?

* Tài li

ệ

u

đọ

c thêm

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học (lý thuyết và bài tập giải sẵn)
song ngữ Việt- Anh phần 1 và phần 2, NXB KH&KT Hà Nội.

2. Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Phạm Hồng Sơn,

Phạm Văn Ty, Nguyễn thị Thu Thuỷ, 2006. Vi sinh vật học; NXB Đại học Huế.

3. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Pham Văn Ty. Vi sinh vật học, 1997,
NXBGD Hà Nội.

* Tài li

ệ

u tham kh

ả

o

1. Nguyễn Thành Đạt . 1999. Vi sinh vật học, NXBGD, Hà Nội.
2. http.//vietsciences.net và http.//vietsciences.free.fr

3.Brock, 2006. Biology of Microbiology

* Gi

ả

i thích thu

ậ

t ng

ữ

Lồi : Theo nghĩa rộng, lồi là một nhóm các cá thể sinh vật mà có những đặc điểm
sinh học tương đối giống nhau và có khả năng giao phối với nhau cho con cái hữu thụ. Còn
theo định nghĩa của Ernst Mayr, lồi là nhóm các quần thể tự nhiên có khả năng giao phối với
nhau và tương đối cách ly sinh sản với các nhóm khác.

Chi (genus) một đơn vị phân loại sinh học dùng để chỉ một hoặc một nhóm lồi có
kiểu hình tương tự và mối quan hệ tiến hóa gần gũi với nhau.

Họ (Familia) Là tập hợp của các CHI gần nhau nhất. Họ có thể chia nhỏ thành các
phân họ, các tộc, các phân tộc. Tên họ các vi sinh vật thường có tận cùng là ceae, cịn các lồi

động vật là idae.

</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 48

Lớp (Class): Tập hợp những BỘ có quan hệ gần nhất.

Ngành (Phylum) Bậc phân loại trên LỚP trong hệ thống thang bậc phân loại sinh
vật. Là tập hợp của các lớp gần nhau nhất. những ngành có đặc điểm chung nhất được xếp vào
một giới.

Giới (Kingdom): Sự phân chia các giới có sự thay đổi rất lớn trong lịch sử phát triển
của sinh học. Đầu tiên Linnaeus (1735) chia thế giới này thành hai giới Động vật và Thực 
vật. Haeckel (1866) chia thành ba giới giới Động vật, Thực vật và Sinh vật nguyên sinh.
Sinh vật nguyên sinh (protista) bao gồm các sinh vật các sinh vật có đặc điểm chung là cơ thể

có một tế bào nhân thực (động vật nguyên sinh và tảo đơn bào). Năm 1969 Whittaker chia
giới sinh vật ra làm năm giới: Sinh vật nhân sơ, Sinh vật nguyên sinh, Nấm, Động vật và

Thực vật. Năm 1985, Hội các nhà động vật nguyên sinh quốc tế đề nghị tá́ch Động vật
nguyên sinh (protozoa) ra khỏi Sinh vật nguyên sinh và thành một giới của động vật - phân
giới động vật đơn bào (protozoa). Carl R. Woese và cộng sự, 1990 đã đề nghị chia các sinh
vật thành ba lĩnh giới

Prokaryote là nhóm tế bào khơng có màng nhân. Đây là đặc điểm chính để phân biệt
với các tế bào eukaryote. Prokaryote cũng khơng có các bào quan và cấu trúc nội bào điển
hình của tế bào eukaryote. Hầu hết các chức năng của các bào quan như ty thể, lục lạp, bộ

máy Golgi được tiến hành trên màng sinh chất.

Tế bào eukaryote thường lớn gấp 10 lần (về kích thước) so với tế bào prokaryote do

đó gấp khoảng 1000 lần về thể tích. Điểm khác biệt quan trọng giữa prokaryote và eukaryote
là tế bào eukaryote có các xoang tế bào được chia nhỏ do các lớp màng tế bào để thực hiện
các hoạt động trao đổi chất riêng biệt. Trong đó, điều tiến bộ nhất là việc hình thành nhân tế

bào có hệ thống màng riêng để bảo vệ các phân tử DNA của tế bào. Eukaryote là chữ Latinh

có nghĩa là có nhân thực sự.

Những đặc điểm sống của tế bào vi sinh vật

+ Biến dưỡng; + Sinh sản

+ Phân hóa; + Giao tiếp, đáp ứng thích nghi
+ Đa số có khả năng di động; + Tiến hóa và di truyền

- Chức năng:

+ Chuyển hóa vật chất
+ Mã hóa thơng tin

- Biến dưỡng cung cấp năng lượng để tế bào giữ cấu trúc ổn định và tổng hợp các
hợp chất để cấu trúc thành phần của tế bào

Trái đất và sự hình thành các dạng thức ban đầu của sự sống

-Sự hình thành trái đất

+4,6 tỷ năm trước theo thuyết “Big bang”

+Xuất hiện các hồ lớn, đại dương khoảng 3,86 tỷ năm trước

-Bằng chứng sự hiện diện của VSV:các lớn sinh khối VSV dạng sợi (stromato lite)
hoá thạch cổ

-Đặc điểm lý hoá của trái đất sơ khai:

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 49

+ Trên 100°C
- Nguồn gốc sự sống:

+ Các chất hữu cơđơn chất được hình thành bằng các phản ứng quang hố

+ Các đại phân tửđược hình thành do phản ứng loại phân tử nước trên bề mặt khô
của các giá thể vô cơ (FeS2, đất sét)

+ Các phân tử hữu cơ rất bền, khơng bị oxi hố

Tiến hóa về mã di truyền tế bào nguyên thủy

- Dạng sống sơ khai: RNA và một vài protein
- Dạng sống RNA:

+ Giai đọan sớm của dạng sống RNA: RNA có chức năng sao mã và một vài chức
năng xúc tác cần thiết

+ Giai đọan tế bào RNA: RNA được bao bọc bởi một túi lipoprotein

+ Giai đọan muộn của dạng sống RNA: tính chuyên biệt xúc tác của RNA không
cao, yêu cầu tăng dần về tính phức tạp trong cấu trúc tế bào đã hình thành áp lực chọn lọc
protein làm xúc tác thay cho RNA

- Dạng sống DNA: được tiến hóa do DNA có ưu điểm hơn RNA
+ Sao mã bởi DNA có độ chính xác cao hơn RNA

+ DNA có tính bền cao đáp ứng nhu cầu dự trữ thơng tin

+ Hình thành hệ thống thông tin nội bào: DNA → RNA→ protein

Biến dưỡng ở tế bào nguyên thủy

- Tế bào nguyên thủy cần có phương thức đơn giản để thu nhận năng lượng
- Hóa năng vơ cơ kỵ khí:

+ Dùng H2S và FeS dồi dào trên bề mặt trái đất làm chất cho và nhận điện tử

+ Ba enzym hydrogenase, So reductase và ATPase
- Nguồn C:

+ Giả thuyết dị dưỡng C: sử dụng các chất hữu cơ dồi dào của trái đất

+ Giả thuyết tự dưỡng C: Aquifex nằm ở gốc của cây phát sinh lồi, có bộ gen rất
nhỏ nhưng có khả năng tự dưỡng

Tiến hóa của các phương thức biến dưỡng năng lượng

- Phương thức hóa năng vơ cơ kỵ khí
- Hình thành vịng porphyrin, cytochrome

- Hơ hấp kỵ khí (chất cho điện tử vơ cơ và hữu cơ)

- Hình thành chlorophyll và phương thức quang năng không sinh oxygen (quang năng)
- Phương thức quang năng sinhoxygen

- Phương thức hóa năng hữu cơ, vơ cơ hiếu khí

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 50

Thước đo tiến hóa

Nguyên tắc xác định quan hệ tiến hóa: hai vi sinh vật có cùng tổ tiên chung, có một

đại phân tử có cùng chức năng thì nếu thời gian kể từ khi chúng tách khỏi tổ tiên chung càng
dài thì số lượng các base khác biệt trên đại phân tử càng lớn

- Thước đo tiến hóa (evolution chronometer): đại phân tử hiện diện rộng rãi trong sinh
vật, có cùng chức năng và khơng tiến hóa q nhanh

- Phân tử rRNA 16S, 18S (small subunit rRNA, SSU rRNA) là thước đo tiến hóa:
+ Hiện diện trong tất cả vi sinh vật, có chức năng khơng đổi

+ Dễ dàng phân tích trình tự

+ Có những vùng trình tự tiến hóa nhanh và những vùng thay đổi chậm hơn nên có
thể được sử dụng để xác định tương quan tiến hóa giữa hai loại cách nhau rất xa cũng như

giữa hai lồi rất gần nhau.

Tiến hóa của tế bào dựa trên các trình tự rRNA

- Cây phát sinh lồi (phylogenic tree) xây dựng từ các trình tự RNA 16S dựa trên
những khác biệt về trình tự của từng cặp sinh vật

- Hơn 10.000 trình tự SSU rRNA trong một cơ sở dữ liệu gọi là Ribosomal Database
Project (RDP, )

- Các dữ liệu từ sự phân tích các trình tự rRNA cho phép xây dựng được cây phát sinh
lồi

Ứng dụng của tiến hóa học phân tử

Các trình tự nhận diện (signature sequence) chuyên biệt cho từng giới, cho một nhóm
chuyên biệt trong giới, một giống, một loài rất hữu dụng trong việc nhận diện, định danh một
vi sinh vật mới

- Các trình tự nhận diện được tổng hợp, đánh dấu bằng chất huỳnh quang và dùng để

phát hiện chuyên biệt vi sinh vật, được gọi là mẫu dị phát sinh lồi

- Kết hợp giữa mẫu dị phát sinh lồi và phương pháp lai phân tử (lai in-situ, có thể

xác định trực tiếp chủng thuần hay thành phần của quần xã vi sinh vật hiện diện trong một
mẫu tự nhiên: kỹ thuật lai in-situ huỳnh quang FISH (fluorescence in-situ hybridazation)

- Kỹ thuật giải trình tự rRNA được dùng trong sinh thái học vi sinh vật để phân tích
thành phần các quần xã vi sinh vật mà không cần phân lập, nuôi cấy chủng vi sinh vật

Một số đặc trưng kiểu hình của các giới

Vách tế bào: peptidoglycan (Bacteria), glycoprotein (Archaea), cellulose hoặc chitin
(Eukarya)

- Thành phần lipid: liên kết ether giữa glycerol và acid béo (Archaea), liên kết ester
(Bacteria và Eukarya)

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

Chương 1: Vai trò của vi sinh vật trong sinh giới 51

- Ribosome: 70S (Bacteria và Archaea), 80S (Eukarya)

- Aminoacid đầu tiên: formylmethionine (Bacteria), methionine (Archaea và Eukarya)
- Tác nhân ức chế sinh tổng hợp protein ở vi khuẩn khác với ở Archaea và Eukarya

Phân loại học phân tử

- Dựa trên sự khác biệt ở mức độ phân tử: thành phần G, phần trăm lai DNA, giải trình
tự SSUrNA, vân tay RNA, thành phần lipid

- Thành phần GC: để chứng minh các chủng là khơng có liên hệ với nhau; hai vi sinh
vật có thành phần base khác nhau thì chúng khơng có liên hệ với nhau

- Phần trăm lai DNA: cho phép định danh một loài mới hoặc xác định mối quan hệđến
mức giống và loài giữa hai vi khuẩn

+ So sánh phần trăm lai (DNA-DNA) giữa chủng cần khảo sát với một chủng đã biết
(chủng chuẩn)

+ Trên 70% lai: hai chủng cùng loài (khác chủng); trên 20% lai: hai chủng cùng
giống; dưới 10%: hai chủng khác giống

- SSUrRNA: xác định tên loài dựa vào cơ sở dữ liệu RDP

- Vân tay RNA (ribotyping): kết hợp cắt giới hạn với lai bằng mẫu dị phát sinh lồi
- Thành phần lipid:

+ Kỹ thuật FAME (fatty acid methyl ester): tách chiết lipid và axít béo từ chủng
thuần, tạo dẫn xuất methyl ester, phân tích bằng sắc ký khí GC

+ Xác định tên loài dựa vào cơ sở dữ liệu

Phân loại học truyền thống và khóa phân loại Bergey

- Phân loại học vi khuẩn: sắp xếp các loài vi khuẩn dựa trên các đặc điểm kiểu hình
- Các bộ sưu tập giống thường lưu giữ các chủng điển hình (type starin) dùng làm
chủng chuẩn có các đặc điểm của lồi

- Các đặc điểm kiểu hình quan trọng: nhuộm Gram, hình thái tế bào và sự hiện diện
của các cấu trúc tế bào như nội bào tử, phản ứng sinh hóa, phản ứng miễn dịch

- Khóa phân loại Bergey (Bergey's Manual of Systematic Bacteriology) gồm các đặc
tính kiểu hình dùng để sắp xếp vi khuẩn theo phân loại truyền thống

- Các bậc phân loại:

+ Dòng (clone): các tế bào của cùng một quần thể

+ Chủng (strain): các chủng khá đồng nhất về mặt di truyền

+ Lồi: (species) các chủng có đặc điểm kiểu hình, kiểu gen giống nhau

</div>
(52)<div class='page_container' data-page=52>

52

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

CH

ƯƠ

NG 2

SINH H

Ọ

C C

Ủ

A CÁC C

Ơ

TH

Ể

</div>
(53)<div class='page_container' data-page=53>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 53

I. KHÁI NI

Ệ

M V

Ề

VIRUS, VIRION, VIROID VÀ PRION

1. Virus là gì?

Virus là một dạng sống đơn giản nhất hiện nay chỉ chứa một loại nucleic acid nên hệ

gen của chúng là DNA hoặc RNA, sống kí sinh bắt buộc trong tế bào chủ được gọi là hạt
virus hay virion.

Kích thước nhỏ. Virus có kích thước rất nhỏ từ 10nm đến 300nm trong khi kích
thước của vi khuẩn khoảng 1000nm và kích thước của hồng cầu là 7500nm. Vì vậy, virus chỉ

có thể quan sát được trên kính hiển vi điện tử.

Hình 2.1. Kích thước của virus so với vi khuẩn, nhân và tế bào động vật

Genome virus chỉ chứa một loại nucleic acid, có thể là DNA hoặc RNA, có thể ở

dạng thẳng hoặc khép kín, chuỗi đơn hoặc chuỗi kép. Genome phân đoạn hoặc không phân

đoạn.

Là dạng sống không có hoạt tính trao đổi chất. Virus khơng có ribosome hoạt động
hoặc khơng có bộ máy tổng hợp protein. Cho nên mặc dù một số virus có enzym riêng cuả

mình nhưng virus chỉ có thể nhân lên trong tế bào sống, điều khiển bộ máy sinh tổng hợp của
tế bào chủ phục vụ cho mình để tạo thành các hạt virus mới.

Chữ "virus" có xuất xứ cũng từ chữ virus trong tiếng Latinh để chỉ chất độc, tiếng
Hán ngày nay gọi nó là bệnh độc .

Ngày nay bên cạnh nghĩa sinh học như trên, "virus" còn được dùng theo nghĩa ẩn dụ
để chỉ các những gì sinh sản kí sinh, như virus máy tính.

Từng hạt virus được gọi là virion hay viron.

Vi khuẩn 
Nhân

</div>
(54)<div class='page_container' data-page=54>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vơ bào 54

Hình 2.2. Ba loại virus thường gặp: virus của vi khuẩn, còn gọi là thực khuẩn thể (trái); 
virus của động vật (phải trên); và retrovirus (virus phiên mã ngược, phải dưới)

2. Đặc điểm chung của virus

Virus là một kết cấu đại phân tử vơ bào, khơng có hệ thống sinh sản năng lượng,
khơng có ribosome, khơng sinh trưởng cá thể, không phân cắt và không mẫn cảm với các chất
kháng sinh, chỉ chứa 1 trong 2 loại nucleic acid (DNA hoặc RNA)

Có sự giao tế tương hỗ giữa trạng thái kí sinh trong tế bào vật chủ và trạng thái phi
sinh vật (trạng thái không sống).

Khi ở ngoài tự nhiên chúng tồn tại ở thể virion, không trao đổi chất, không cảm ứng,
khơng sinh sản.

- Kích thước nhỏ (0,02 – 0,03mm), chỉ sao chép trong tế bào chủ

- Chịu lạnh tốt, chịu nhiệt và hóa chất kém.

- Khơng ni cấy được trên môi trường thạch thường.

- Tế bào vi khuẩn, động vật, thực vật đều có thể bị nhiễm bởi các virus chuyên biệt

3. Virion, viroid, prion

3.1. Virion

</div>
(55)<div class='page_container' data-page=55>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 55

- Vỏ protein (capsid):cấu tạo bởi các tiểu phần (capsomere) tạo hình chuỗi xoắn hoặc
vỏ 20 mặt

- Nucleocapsid: phức hợp capsid và bộ gen

- Một số virus có cấu trúc đuôi hoặc đầu đinh giúp xâm nhiễm tế bào chủ

- Virút động vật cịn có màng bao có nguồn gốc từ tế bào chủ

3.2. Viroid:Là những phân tử RNA kín, có tính cảm nhiễm cỡ 150 ribonucleotit, ở dạng
trần khơng có vỏ capsid, mạch đơn được phát hiện năm 1971, là tác nhân gây bệnh nhỏ nhất
mà con người đã biết (Bệnh cũ khoai tây hình thoi, bệnh lùn ở thực vật, bệnh hại cây dừa...).
Viroid thậm chí khơng mã hóa bất kì một protein nào và sự nhân lên của chúng phụ thuộc
hoàn toàn vào sự hoạt động cuả enzym tế bào chủ

Hình 2.3. Phân tử viroid và củ khoai tây bị bệnh có dạng hình thoi

3.3. Prion:Chỉ chứa thành phần protein và không chứa một loại acid nucleic nào. Trong
cơ thể bình thường có thể có sẵn các prion nhưng chúng không gây bệnh. Trong điều kiện nào

đó prion có thể thay đổi cấu trúc và gây bệnh gây bệnh.

Prion gây nhiều bệnh nguy hiểm ở động vật và người, gây thối hóa hệ thần kinh
trung ương và giảm sút trí tuệ như bệnh BSE (xốp não – bò điên)...

Stanley B. Prusiner (1942- ) Prion Bò bị bệnh BSE

</div>
(56)<div class='page_container' data-page=56>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 56

Bảng 2.1 . So sánh giữa virus và prion

Đặc điểm Virus Prion

Qua được màng lọc vi khuẩn Có Có

Chứa acid nucleic Có

Khơng hoặc rất ít (~50 nucleotid
khơng đủ mã hóa cho bất kỳ protein

nào của prion)

Có hình dạng đặc trưng dưới
kính hiển vi điện tử

Có Khơng

Chứa protein Có Có

Bị bất hoạt bởi:

+ Formaldehyde Có Khơng

+Protease Ít Khơng

+Nhiệt độ (800C) Phần lớn Không

+Ion hóa và tia UV Ít Khơng

Bệnh lý:

+Thời gian ủ bệnh Tùy thuộc loại virus Dài

+Phản ứng miễn dịch Có Khơng

+Tạo interferon Có Khơng

+Gây phản ứng viêm Có Không

Bảng 2.2. Các bệnh do prion gây ra ở người

TT Tên bệnh Dạng bệnh

1 Creutzfeldt- Jacob (CJD) Bệnh rải rác lây nhiễm ở bệnh viện hoặc
trong phạm vi gia đình

2 Mất ngủ gây chết, di truyền theo gia

đình (FFI- Fatal Familial insomnia) Phạm vi gia đình
3 Gerstmann –Straussler-cheinker (GSS) Phạm vi gia đình

4 Kuru Truyền nhiễm

5... Alpers Xảy ra ở trẻ sơ sinh

Bảng 2.3. Các bệnh do prion gây ra ở động vật

TT Vật chủ Bệnh

1 Sơn dương Ả rập Bệnh xốp não

2 Mèo Xốp não kiểu dại

3 Gia súc lớn Xốp não (bò điên)

4 Báo Xốp não kiểu dại

5 Linh dương châu Phi Xốp não
6 Sơn dương (Gemsbok) Xốp não

</div>
(57)<div class='page_container' data-page=57>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 57

3.3.1. Khái quát về prion

Protein prion viết tắt là PrP là sản phẩm bình thường của gen protein prion, gọi tắt là
PRNP (normal product of prion gene) được biểu hiện ở hầu hết các động vật có vú, đặc biệt

được biểu hiện mức cao trong các tế bào mơ não.

Có hai loại PrP: loại bình thường khơng gây bệnh của tế bào được kí hiệu là PrPc (c-cell) và 
loại gây bệnh được kí hiệu là PrPSc (sc-scrapie). PrPSc có khối lượng phân tử 27 000 – 30 000.

PrPc có cấu trúc bậc hai chủ yếu là dạng xoắn α (thường có 3 chuỗi như vậy) cịn
PrPsc chủ yếu có cấu trúc phiến gấp nếp β. PrPc có thể gây nhiễm từ cá thể này sang cá thể

khác. Khi ở trong cơ thể nó có thể biến đổ cấu trúc bậc hai PrPcỈ PrPSc và gây bệnh.

Các đột biến làm thay đổi cấu hình PrPc làm cho nó ngẫu nhiên trở thành PrPSc . Đặc
biệt một sốđược hình thành sẽ biến đổi PrPc xung quanh thành PrPSc.

Có trường hợp biến đổi PrPc thành PrPSc một cách tình cờ mà khơng cần có đột biến.

Điều này có thể lý giải vì sao bệnh prion có thể là do lây nhiễm, do di truyền hay xuất hiện
một cách tình cờ.

Hình 2.4. Hai dạng cấu trúc của prion

Prion có thể chui qua màng lọc cỡ 0,1μm (màng lọc vi khuẩn là 2,2μm), chỉ bị bất
hoạt với dung dịch NaOH 1M ở 550C hay chất tẩy rửa 20000ppm(nồng độ bột giặt gia đình
thường là 5000ppm).

Bảng 2.4. So sánh PrPc và PrPSc

Đặc điểm PrPc PrPSc

Cấu trúc

Kháng protease

Có mặt trong sợi Scrapie
Nằm trong hoặc trên tế bào
Thời gian quay vịng (chu kỳ)

Dạng cầu
Có
Có

Trong bọng sinh chất
Nhiều ngày

Dạng kéo dài
Không
Không

</div>
(58)<div class='page_container' data-page=58>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 58

Hình 2.5. Prion và cơ chế gây bệnh BSE (xốp não – bò điên)

3.3.2. Cấu trúc của prion

PrPc là một protein gồm 4 chuỗi ký hiệu là H1, H2, H3 và H4 chứa khoảng 40%
chuỗi α và 45% dải nếp gấp β.

Vùng đầu –NH2 của PrPc tạo ra bề mặt chung nối với PrPSc. Đầu –NH2 rất linh động,
cấu trúc bậc ba của đầu –NH2 liên quan đến sự thay đổi cấu trúc trong quá trình hình thành
PrPSc.

Vùng ởđầu – COOH của PrPc là vị trí gắn với protein.

PrPSc được tạo thành do sự tháo xoắn ởđầu –NH2 của PrPc tạo thành dải gấp nếp
β.Giải gấp nếp này nhiều (45%) nên cấu trúc ổn định hơn so với PrPc, ngăn cản sụ phân giải
của protein. PrPSc gây bệnh ở dạng dimer.

3.3.3. Sự nhân lên của prion

Trong các tế bào không bị nhiễm PrPc với trình tự kiểu dại WT (wild typ) tồn tại
trong trạng thái cân bằng dạng monomer xoắn α, mẫn cảm với protease hoặc gắn với protein
X (Hình 2.6).

Hình 2.6. Sơđồ cho thấy sự tạo thành PrPc nhờ khn có sẵn

Bước đầu PrPc kết hợp với Protein X để tạo thành phức hợp PrP*/Protein. Tiếp đến
là PrPc liên kết PrP trong phức hợp PrP*/Protein. Khi PrP* được chuyển dạng thành phân tử

mới, protein X sẽ rời khỏi phức hệ, chỉ còn lại dạng dimer (hoặc oligome).

Trong cơ thể bình thường, prionđược tạo thành bởi tế bào thần kinh và một số tế bào

</div>
(59)<div class='page_container' data-page=59>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 59

nhất định. Việc tạo ra PrPc bắt đầu từ nhân, mRNA dùng để dịch mã cho PrPc được tạo thành
trong nhân, xuyên qua lỗ màng nhân ra sinh chất gắn vào ribosome tạo phức đính vào màng
lưới nội chất hạt (RER- rough endoplasmid reticulum), sau đó PrPc được tổng hợp và vận
chuyển thơng qua bộ máy Golgi. Ở phía đỉnh bộ máy này các bọng (kiểu khôngbào) chứa
PrPc nảy chồi và vận chuyển đến bề mặt tế bào. Ởđây chúng dung hợp với màng sinh chất và
phân tử hình que chui ra ngồi tế bào.

Prion có thể đi vào não dọc theo sợi trục (axon) của tế bào thần kinh. Prion có thể

nhân lên trong tế bào lympho do đó di chuyển được trong máu. Vhúng có thể nhân lên trong
các tế bào sao (aster) và các tế bào thần kinh đệm khác.

Sau khi ăn phải thức ăn nhiễm prion, chúng được tế bào lympho hấp thụ rồi đi vào
các mơ bạch huyết, mảng payer, amidan. Tại đây có các dây thần kinh qua đó prion có thể

xâm nhập vào hệ thống thần kinh trung ương.

3.3.4. Nghiên cứu biện pháp chống bệnh prion

Khoa học hiện nay đang đưa ra các phương án thiết kế các loại thuốc nhằm ngăn cản
sự tạo thành prion gây bệnh từ prion bình thường:

-Tạo dược phẩm có cấu trúc giống như protein X để cạnh tranh gắn vào PrPc làm ổn

định cấu trúc của PrPc và khơng cho nó chuyển hóa thành PrPSc.
-Tìm kháng thể gắn vào PrPc.

-Tạo ra các chất hóa học có thể chuyển PrPc thành PrPSc. Một số chất có hoạt tính này
như dimethylsunfocid, oxid trimethylamin N, một số polyol khác và một số loại đường.

-Ngăn cản sự thạo thành PrPSc nhờ acid nucleic.

-Sử dụng các hợp chất, ví dụ chất dẫn xuất của 1,2-hydroquinon sẽ bảo vệ tế bào
khỏi bị phá hủy.

-Tạo ra các động vật chuyển gen khơng mang gen PrP, do đó có thể kháng được bệnh
prion.

4. Lịch sử phát hiện virus

Ngay từ năm 1883 nhà khoa học người Đức Adolf Mayer (1843-1942) khi nghiên
cứu bệnh khảm cây thuốc lá đã nhận thấy bệnh này có thể lây nếu phun dịch ép lá cây bị bệnh
sang cây lành, tuy nhiên ông không phát hiện được tác nhân gây bệnh.

Năm 1884 Charles Chamberland (1851-1908 ) đã sáng chế ra màng lọc bằng sứđể

tách các vi khuẩn nhỏ nhất (Hình 2.3).

</div>
(60)<div class='page_container' data-page=60>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 60

1 2 3

Hình 2.7: 1. Adolf Mayer (1843-1942); 2. Màng lọc bằng sứ;

3. Charles Chamberland (1851-1908 )

Giả thuyết về độc tố qua màng lọc đã bị bác bỏ vào năm 1898 khi nhà khoa học
người Hà Lan Martinus Beijerinck (1851-1931) chứng minh được rằng tác nhân lây nhiễm là
chất độc sống (Contagium vivum fluidum) và có thể nhân lên được. Ông tiến hành phun dịch
ép lá cây bệnh cho qua lọc rồi phun lên cây và khi cây bị bệnh lại lấy dịch ép cho qua lọc để

phun vào các cây khác. Qua nhiều lần phun đều gây được bệnh cho cây. Điều đó chứng tỏ tác
nhân gây bệnh phải nhân lên được vì nếu là độc tố thì năng lực gây bệnh sẽ phải dần mất đi.

Năm 1901 Walter Reed và cộng sựở Cuba đã phát hiện tác nhân gây bệnh sốt vàng,
cũng qua lọc. Tiếp sau đó các nhà khoa học khác phát hiện ra tác nhân gây bệnh dại và đậu
mùa. Tác nhân gây bênh đậu mùa có kích thước lớn, khơng dễ qua màng lọc, do đó các tác
nhân gây bệnh chỉđơn giản gọi là virus.

Năm 1915 nhà vi khuẩn học người Anh Frederick Twort (1877-1950) và năm 1917
nhà khoa học người Pháp Felix d'Hérelle (1873-1949)đã phát hiện ra virus của vi khuẩn và đặt
tên là Bacteriophage gọi tắt là phage.

Năm 1935 nhà khoa học người Mỹ Wendell Stanley (1904-1971) đã kết tinh được các
hạt virus gây bệnh đốm thuốc lá (TMV). Rồi sau đó TMV và nhiều loại virus khác đều có thể

quan sát được dưới kính hiển vi điện tử.Như vậy nhờ có kỹ thuật màng lọc đã đem lại khái
niệm ban đầu về virus và sau đó nhờ có kính hiển vi điện tửđã có thể quan sát được hình dạng
của virus, tìm hiểu được bản chất và chức năng của chúng.

Ngày nay virus được coi là thực thể chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước siêu nhỏ và
có cấu tạo rất đơn giản, chỉ gồm một loại acid nucleic, được bao bởi vỏ protein. Muốn nhân
lên virus phải nhờ bộ máy tổng hợp của tế bào, vì thế chúng là ký sinh nội bào bắt buộc.
Virus có khả năng gây bệnh ở mọi cơ thể sống từ vi khuẩn đến con người, là thủ

phạm gây thiệt hại nặng nề cho ngành chăn nuôi, gây thất bát mùa màng và cản trởđối với
ngành công nghiệp vi sinh vật.

</div>
(61)<div class='page_container' data-page=61>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 61

Mặt khác, do có cấu tạo đơn giản và có genom nhiều kiểu với cơ chế sao chép khác
hẳn ở các cơ thể khác nên virus được chọn là mơ hình lý tưởng để nghiên cứu nhiều cơ chế

sinh học ở mức phân tử dẫn đến cuộc cách mạng sinh học cận đại: Sinh học phân tử, di truyền
học phân tử. Vì những lý do trên việc nghiên cứu virus đã được đẩy mạnh và trở thành một
ngành khoa học độc lập rất phát triển.

II. HÌNH THÁI VÀ C

Ấ

U TRÚC C

Ủ

A VIRUS

1. Hình thái

1.1. Cấu tạo cơ bản

Tất cả các virus đều có cấu tạo gồm hai thành phần cơ bản: lõi là acid nucleic (tức
genom) và vỏ là protein gọi là capsid, bao bọc bên ngoài để bảo vệ acid nucleic. Phức hợp
bao gồm acid nucleic và vỏ capsid gọi là nucleocapsid hay xét về thành phần hoá học thì gọi
là nucleoprotein. Đối với virus RNA thì cịn gọi là ribonucleoprotein
Genom của virus có thể là DNA hoặc RNA, chuỗi đơn hoặc chuỗi kép, trong khi genom của
tế bào luôn là DNA chuỗi kép, và trong tế bào luôn chứa hai loại acid nucleic, DNA và RNA.

Dmitri Iwanowski

(1864-1920) Martinus Beijerinck (1851-1931) Walter Reed (1851-1902)

Felix d'Herelle

(1873-1949)

Frederick Twort

(1877-1950)

Wendel M.Stanley

(1904-1971)

Hình 2.8. Một số nhà khoa học nghiên cứu virus 
1.2. Vỏ capsid

</div>
(62)<div class='page_container' data-page=62>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 62

một phân tử protein) hoặc polyme (có nhiều phân tử protein).

Hình 2.9. Hình thái một số loại virus

Đối xứng xoắn: virus khảm thuốc lá; đối xứng hình khối: Adenovirus và 
cấu trúc phức tạp: Phage T4

- Pentame (penton) có 5 protome nằm trên các đỉnh của khối đa diện, còn hexame
(hexon) tạo thành các cạnh và bề mặt hình tam giác. Capsid có khả năng chịu nhiệt, pH và các
yếu tố ngoại cảnh nên có chức năng bảo vệ lõi acid nucleic

- Trên mặt capsid chứa các thụ thể đặc hiệu, hay là các gai glicoprotein, giúp cho
virus bám vào các thụ thể trên bề mặt tế bào. Đây cũng chính là các kháng nguyên (KN) kích

thích cơ thể tạo đáp ứng miễn dịch (ĐƯMD).

- Vỏ capsid có kích thước và cách sắp xếp khác nhau khiến cho virus có hình dạng khác
nhau. Có thể chia ra ba loại cấu trúc: đối xứng xoắn, đối xứng hình khối và cấu trúc phức tạp.

Cấu tạo chung của virus gồm 2 phần chính

¾ Lõi( bộ gen): acid nucleic

¾ Vỏ (capsid): protein

Phức hợp gồm acid nucleic và protein được gọi là Nucleocapsid

Hình 2.10. Cấu tạo chung của virus 
Vỏ (capsid)

protein 
Lõi (bộ gen)

acid nucleic Acid

nucleic

Capsid

</div>
(63)<div class='page_container' data-page=63>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 63

Hình 2.11. So sánh bộ gen của virus với bộ gen của sinh vật nhân thực

2. Kích thước của virus

Tuyệt đại đa số virus có kích thước rất nhỏ. Người ta thường đo kích thước virus
bằng đơn vị nanometre (nm, 1nm= 10-9m). Với kính hiển vi điện tử và các kỹ thuật phụ trợ, 
ngày nay ta có thểđo đạc, quan sát tỉ mỉ hình thái từng loại virus.

Ví dụ: Virus RNA Picoviridae có kích thước cỡ 20-30nm, Retroviridae-100-120nm
Virus DNA: Parvoviridae có kích thước 18-26, Poxviridae-130-300nm.

3. Cấu trúc của virus

Virus có cấu tạo rất đơn giản, bao gồm lõi là acid nucleic, tức genome nằm ở phía
trong cịn phía ngồi được bao bọc bởi vỏ protein, vỏ protein bảo vệ genome khỏi sự tác động
của các yếu tố mơi trường ví dụ như nuclease trong máu.

Vỏ protein được gọi là capsid. Capsid được cấu tạo bởi các đơn vị hình thái là
capsome. Capsome lại được cấu tạo bởi các đơn vị cấu trúc là protome. Protome có thể là
monome (chỉ có một phân tử protein) hoặc polyme (nhiều phân tử protein). Capsid và acid
nucleic được gọi là nucleocapsid.

Lõi là acid nucleic, vỏ là capsome là protein, hợp lại thành nucleocapsid.
Nucleocapsid được bao bọc bởi lớp vỏ ngoài (lipoprotein) với các gai.

Một số virus cịn chứa vỏ ngồi, bao bọc bên ngồi capsid. Vỏ ngồi có bản chất là
lipoprotein chứa kháng nguyên của virus. Vỏ ngoài một phần bắt nguồn từ màng sinh chất của
tế bào chủ khi virus chui ra ngoài theo lối nảy chồi. ở một số virus, vỏ ngồi có nguồn gốc từ

</div>
(64)<div class='page_container' data-page=64>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 64

Hình 2.12. Cấu trúc cơ bản của virion

A.Sơđồ virus đa diện đơn giản nhất, mỗi mặt hình đa diện là tam giác đều. Đỉnh do 5 cạnh 
hợp thành. Mỗi cạnh chứa 3 capsomer

B. Sơđồ của virus hình que với cấu trúc đối xứng xoắn (virus khảm thuốc lá). Capsomer sắp 
xếp xoắn xung quanh sợi acid nucleic dạng xoắn ốc.

Virus có 3 kiểu cấu trúc

Hình 2.13. Các kiểu cấu trúc đối xứng ở virus

Cấu trúc hình khối. Capsid có cấu trúc hình khối đa diện virus bại liệt, hình khối
cầu virus HIV.

Cấu trúc xoắn. Nucleocapsid dạng kéo dài. Các capsome sắp xếp xung quanh
theo chiều xoắn của acid nucleic. Đa số virus có cấu trúc xoắn có vỏ ngoài bao bọc
nucleocapsid xoắn.

Cấu trúc phức tạp. Cấu trúc hỗn hợp vùa dạng khối vừa dạng xoắn. Ví dụ phage
có đầu dạng khối, đi dạng xoắn trơng như con nịng nọc.

1. Hình trụđối xứng xoắn 2. Hình khối 3.Dạng phối hợp

Virus bại liệt Virus HIV 
Khối đa diện Khối cầu

</div>
(65)<div class='page_container' data-page=65>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 65

4. Genom của virus

Genom của virus rất đa dạng về cấu trúc, kích thước và thành phần nucleotid. Chúng

có thể là DNA hoặc RNA, chuỗi đơn hoặc kép, thẳng hoặc khép vòng.

Bảng 2.5. Các dạng genom virus

Loại acid

nucleic Cấu trúc Ví dụ

DNA đơn Chuỗi đơn, dạng thẳng
Chuỗi đơn, khép vòng

Virus parvo

Phage ФX174, M13, fd

Herpes, adeno, coliphage T, phage l.

DNA kép

Chuỗi kép, dạng thẳng

Chuỗi kép, dạng thẳng, trên một mạch
có những chỗđứt ở cầu nối

phosphodieste.

Chuỗi kép với hai đầu khép kín
Chuỗi kép khép vịng kín

Coliphage T5

Vaccinia, Smallpox

Polioma (SV40), papiloma, phage PM2,
virus đốm hoa lơ

RNA đơn

Chuỗi đơn, dương dạng thẳng
Chuỗi đơn, âm, dạng thẳng

Chuỗi đơn, dương, dạng thẳng, nhiều

đoạn.

Chuỗi đơn, dương dạng thẳng gồm hai

đoạn gắn với nhau.

Chuỗi đơn, âm dạng thẳng, phân đoạn

Picorna (polio, rhino), toga, phage RNA,
MTV và hầu hết virus thực vật.

Rhabdo, paramyxo, (sởi, quai bị)

Virus đốm cây tước mạch (Bromus) (các

đoạn được bao gói trong các virion tách biệt).
Retro (HIV, Sarcoma Rous)

RNA kép Chuỗi kép, dạng thẳng, phân đoạn

Orthomyxo (cúm)

Reo (rota), một số virus gây u ở thực vật,
NPV ở côn trùng, phage j6 và nhiều virus ở

nấm (mycovirus).

Kích thước genom có thể từ 3500 nucleotid (ở phage nhỏ) đến 560.000 nucleotid (ở

virus herpes). Các trình tự genom virus phải được đọc mã bởi tế bào chủ, cho nên các tín hiệu

điều khiển phải được các yếu tố của tế bào chủ nhận biết. Các yếu tố này thường liên kết với
protein virus.

Do có kích thước nhỏ nên genom virus đã tiến hoá để sử dụng tối đa tiềm năng mã
hóa của mình. Vì thế hiện tượng gen chồng lớp và hiện tượng cắt nối (splicing) mRNA ở

virus là rất phổ biến.

Kích thước genom thay đổi rất nhiều ở các virus khác nhau. Các genom nhỏ nhất (ví
dụ Bactariophage MS2, Qβ) có kích thước 1x106 Da đủ để mã hóa cho 3-4 protein. Một số

virus khác tận dụng tối đa không gian của genom bằng cách sử dụng các gen chồng lớp, tức là
các gen gối lên nhau trên cùng khung đọc, chỉ khác nhau ở diểm khởi đầu hoặc kết thúc.
Các genom của coliphage T chẵn, herpes, vaccinia có kích thước1,6x108 Dalcó thể mã hóa

cho 100 protein.

Một số đặc điểm của genom virus cần lưu ý:

- Genom DNA kép (ví dụ ở virus pox, herpes và adeno) thường có kích thước lớn
nhất.

- Genom DNA kép khép vòng (siêu xoắn hoặc không siêu xoắn) thường thấy ở

phage

</div>
(66)<div class='page_container' data-page=66>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vơ bào 66

DNA đơn dạng thẳng (ví dụ virus parvo) có kích thước rất nhỏ.
- Các DNA dạng thẳng thường có trình tự lặp lại ởđầu.

- Tất cả genom RNA kép đều phân đoạn (chứa một số đoạn không giống nhau,
mang thông tin di truyền tách biệt).

- Genom RNA đơn được phân thành RNA dương (genom +) và RNA âm (genom -)
dựa vào trình tự nucleotid của mRNA.

- Phần lớn genom RNA đơn đều không phân đoạn trừ virus orthomyxo (virus cúm).
Virus retro có genom là hai phân tử RNA đơn giống nhau, nối với nhau ở đầu 5
nhờ cầu nối hydro.

- Virus đốm cây Alfalfa (AMV) có genom gồm 4 đoạn RNA đơn, dương, dạng
thẳng, được gói vào 4 vỏ capsid khác nhau nên cịn gọi là virus dị capsid
(hetero-capsidic) để phân biệt với virus mà tất cả các đoạn đều được gói trong một hạ
t-virus đồng capsid (isocapsidic)

III. NUÔI C

Ấ

Y VIRUS

Do virus chỉ sinh sản bên trong tế bào sống nên phải có các phương pháp đặc biệt để

ni cấy chúng. Có 3 hệ thống chính dùng để ni cấy virus trong phịng thí nghiệm.

Hình 2.14. Vật chủ của virus trong phịng thí nghiệm

- Ni cấy mơ tế bào. Các tế bào có nguồn gốc từ các mơ của người hay động vật

đươc ni trong bình chứa mơi trường nhân tạo, cho phát triển và dùng làm nguồn nguyên
liệu để cấy virus.

- Phôi gà. Một số virus có thể nhân lên trong tế bào phơi gà 6- 13 ngày. Ngày nay
phương pháp nuôi này đã được thay thế bởi tế bào nuôi cấy mô. Tuy nhiên trong sản xuất một
số loại vaccine, phương pháp này vẫn được sử dụng.

- Động vật thực nghiệm. Trước đây phương pháp này được dùng phổ biến để phân
lập và nghiên cứu virus. Các động vật được sử dụng là chuột, thỏ, khỉ, chồn...Tiêm hỗn dịch
nghi là có virus vào động vật và quan sát bệnh cảnh lâm sàng. Hiện nay phương pháp này vẫn

</div>
(67)<div class='page_container' data-page=67>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 67

Hình 2.14b. Định lượng virus bằng kỹ thuật plaque (vòng tan)

IV.

Ả

NH H

ƯỞ

NG C

Ủ

A VIRUS LÊN T

Ế

BÀO

Virus có thể tác động lên tế bào theo 4 cách sau:

- Gây chết tế bào. Kết quả của việc nhiễm virus là làm cho tế bào bị huỷ hoại, dẫn

đến làm chết tế bào (CPE- Cytopathic effect).

- Chuyển dạng. Tế bào bị nhiễm virus nhưng không chết mà chuyển từ trạng thái
bình thường sang trạng thái đặc biệt, thành các tế bào u hoặc ung thư.

- Nhiễm tiềm tàng. Virus tồn tại bên trong tế bào ở trạng thái hoạt động tiềm ẩn
nhưng không ảnh hưởng rõ rệt đến chức năng của tế bào.

- Gây ngưng kết hồng cầu. Một số virus trên bề mặt vỏ ngồi có chứa protein gây
ngưng kết hồng cầu (Haemaglutinin) gắn trên bề mặt các tế bào nhiễm. Khi thêm hồng cầu
vào thì hồng cầu sẽ bị kết dính bởi các tế bào nhiễm.

V. CÁC B

Ệ

NH DO VIRUS

Virus là tác nhân gây bệnh quan trọng cho người, động vật, cây trồng và vi sinh vật.

Đa số các bệnh thường gặp ở người là do virus. Hầu hết chúng gây bệnh ở thể nhẹ, bệnh nhân
tự bình phục sau một thời gian nhất định. Nhiều loại tồn tại thầm lặng trong cơ thể. Chúng
nhân lên nhưng không gây bất kỳ triệu chứng nào. Tuy nhiên việc nhiễm virus thường ở thể

</div>
(68)<div class='page_container' data-page=68>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 68

Bảng 2.6. Virus gây bệnh chứa genome DNA

Nhóm virus Tên virus Tên bệnh

Pox Variola

Molluscum (u mềm)

Đậu mùa
U mềm lây
Herpes Herpes simplex

Varicella zoster
Cytomegalo

EB ( Epstein- Barr),
HH6

Herpes

Thuỷđậu zona (shingles)

Nhiễm trong thoả hiệp miễn dịch
Bệnh bạch cầu đơn nhân lây nhiễm
Bệnh ngoại ban đột ngột

Adeno Virus adeno Viêm họng
Viêm kết mạc
Hepadna Viêm gan B Viêm gan
Papova Papiloma

Virus JC

Mụn cóc

Viêm chất trắng não nhiều ổ tiến triển
Parvo B19 Ban đỏ truyền nhiễm, cơn bất sản

Bảng 2.7. Virus gây bệnh chứa genome RNA

Nhóm virus Tên virus Tên bệnh
Orthomyxo Virus cúm Cúm
Paramyxo Á cúm;Hợp bào hô hấp

Sởi
Quai bị

Viêm nhiễm đường hô hấp
Sởi

Quai bị

Corona Virus corona Gây nhiễm đường hô hấp SARS
Rhabdo Virus dại Bệnh dại

Picorna Entero
Rhino

Viêm gan A

Viêm não, bại liệt
Cảm lạnh

Viêm gan

Calici SRSV (virus có cấu trúc

dạng trịn nhỏ- small round
structure virus)

Viêm dạ dày, ruột

Toga Alpha (virus arbo nhóm A)
Rubi

Viêm não

Sốt xuất huyết Rubeon (sởi Đức)
Flavi Flavi (virus arbo nhóm B)

Viêm gan C

Viêm não
Sốt xuất huyết
Viêm gan
Bunya Một số virus arbo Viêm não

Sốt xuất huyết
Sốt, viêm thận
Reo Rota Bệnh đường tiêu hoá
Arena Viêm màng não đám rối

màng mạch lympho bào
Virus Machupo;Virus Junin
Virus lassa

Viêm màng não

Sốt xuất huyết
Retro HTLV-I, II

HIV- 1, 2

Ung thư tế bào T
U lympho; Liệt
AIDS

Filo Virus Marburg
Virus E bola

</div>
(69)<div class='page_container' data-page=69>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 69

VI.

Ả

NH H

ƯỞ

NG C

Ủ

A TÁC NHÂN V

Ậ

T LÍ, HĨA H

Ọ

C

ĐẾ

N VIRUS

- Nhiệt độ cao: Đa số virus bị bất hoạt ở 560C trong vòng 30 phút, hoặc ở 1000C
trong vài giây.

- Nhịêt độ thấp: Đa số virus bền ở nhịêt độ lạnh nên có thể bảo quản lâu ở (– 700C).
Một số virus bị bất hoạt trong quá trình làm đơng lạnh hoặc tan băng.

- Khơ hạn: Khả năng chịu khô hạn của virus khác nhau tuỳ lồi. Một số sống sót, một
số bị bất hoạt nhanh ởđiều kiện khô hạn

- Bức xạ tử ngoại: Virus bị bất hoạt bởi tia tử ngoại

- Chlorofoc, ethe và các dung mơi khác: Các virus có vỏ ngồi chứa lipid sẽ bị bất

hoạt, cịn khơng chứa lipid sẽ bền vững.

- Các chất oxi hóa và chất khử. Virus bị bất hoạt bởi dưới tác dụng của formaldehyd,
clo, iod và H2O2.

β- propiolacton và formaldehyd là các hoá chất được dùng để bất hoạt virus trong sản
xuất vaccine, song đa số virus không bị bất hoạt bởi phenol.

- Chất khử trùng virus: Tốt nhất là dùng dung dịch hypoclorua (một chất ăn mịn) và
glutaraldehyd (là chất có thể gây mẫn cảm và kích thích gây khó chịu chảy nước mắt cho
người dùng).

VII. CON

ĐƯỜ

NG LÂY NHI

Ễ

M VIRUS VÀO C

Ơ

TH

Ể

Virus vào cơ thể theo 4 con đường chính:
- Hít thở: Qua đường hơ hấp

- Ăn uống: Qua đường tiêu hoá (dạ dày- ruột)

- Xâm nhập qua da, vết xước niêm mạc (qua quan hệ tình dục), truyền máu, tiêm
chích, phẫu thuật cấy ghép hay do côn trùng hoặc động vật cắn.

- Bẩm sinh: Do mẹ truyền qua nhau thai sang con

Cơ chế gây bệnh chủ yếu của virus là sự xâm nhập. Bệnh sinh ra do virus lan truyền
trực tiếp tới các mô và cơ quan trong cơ thể. Sự sinh sản của virus trong tế bào sẽ giết chết tế

bào (tuy nhiên có trường hợp khơng giết tế bào). Tác động gây huỷ hoại tế bào được gọi là
CPE (cytopathic effect) sẽ dẫn đến tổn thương và huỷ hoại chức năng của các mơ và cơ quan,
rồi từđó biểu hiện ra các dấu hiệu, triệu chứng.

VIII. CÁC QUÁ TRÌNH NHÂN LÊN C

Ủ

A VIRUS

Virus khơng có hoạt tính trao đổi chất mà sử dụng bộ máy trao đổi chất của tế bào để

tổng hợp các thành phần thiết yếu của mình, sau đó lắp ráp tạo ra các hạt virus con giống như

</div>
(70)<div class='page_container' data-page=70>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 70

Sự nhân lên của virus có thể làm tan tế bào gọi là chu trình sinh tan hoặc có thể gắn
genome của mình vào nhiễm sắc thể của tế bào, tồn tại lâu dài dưới dạng tiềm ẩn mà không là
chết tế bào gọi là chu trình tiềm tan.

Virus khơng có hoạt tính trao đổi chất mà sử dụng bộ máy trao đổi chất của tế bào để

tổng hợp các thành phần thiết yếu của mình, sau đó lắp ráp tạo ra các hạt virus con giống như

nguyên bản. Vì vậy người ta thường sử dụng thuật ngữ nhân lên (nhân bản) của virus thay cho
từ sinh sản.

Hình 2.15. Các phương thức xâm nhập của virus vào tế bào

1. Virus có vỏ ngồi:

a) Dung hợp với màng sinh chất, đẩy nucleocapsid vào tế bào. Vỏ ngoài virus 
nằm trên màng sinh chất (ví dụ virus paramyxo, herpes).

b) Xâm nhập theo lối ẩm bào, tạo không bào. Dung hợp với màng lưới nội 
chất hoặc endosom tiêu hóa rồi giải phóng nucleocapsid (ví dụ virus cúm, toga 
và rabdo)

2. Virus khơng có vỏ ngồi. Xâm nhập theo lối ẩm bào, tạo không bào, dung hợp 
với endosom tiêu hóa, tiến hành cởi vỏ và giải phúng acid nucleic (ví dụ virus 
polio, adeno và reo).

Q trình nhân lên của virus diễn ra theo 7 giai đoạn

1. Hấp phụ

- Gắn thụ thểđặc hiệu của mình lên thụ thể nằm trên màng sinh chất của tế bào. Vì
có tính đặc hiệu cao nên chỉ có virus nhất định mới gắn lên được các tế bào nhất định.

2. Xâm nhập

</div>
(71)<div class='page_container' data-page=71>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 71

- Virus khơng có vỏ ngồi : Màng tế bào lõm vào bao lấy virus tạo khơng bào tạm
thời. Tiếp đó không bào dung hợp cùng với mạng lưới nội chất để giải phóng nucleocapsid.

- Virus có vỏ ngồi: Vỏ ngoài của virus dung hợp với màng sinh chất rồi đẩy
nucleocapsid vào trong mà không tạo không bào. Vỏ ngồi virus hồ với màng sinh chất mà
khơng chui vào tế bào chất .

- Màng tế bào lõm vào bao lấy virus cùng vỏ ngồi, tạo khơng bào. Sau đó màng
khơng bào (có nguồn gốc từ màng tế bào) dung hợp với vỏ ngoài của virus rồi đẩy
nucleocapsid vào tế bào chất.

Hình 2.16. Virus khơng có vỏ ngồi và virus có màng bao 
3. Cởi vỏ

Enzym tiêu hoá của tế bào từ lysosome tiến hành phân giải vỏ protein cuả virus để

giải phóng acid nucleic hoặc genome vào tế bào chất.
4. Phiên mã

- Tạo thành mRNA của virus hoặc phân tử dạng sao chép của genome (RF- replicative form)
5. Tổng hợp các thành phần của virus

5.1. Tổng hợp protein của virus

mRNA của virus được phiên mã trên ribosome của tế bào tạo ra 2 loại protein
- Protein cấu trúc là protein capsid, protein vỏ ngoài và protein trong lõi.

- Protein không cấu trúc là enzym cần cho sao chép genome. Protein khơng cấu trúc
tìm thấy trong hạt virus, trừ một số trường hợp đặc biệt ví dụ enzym phiêm mã ngược có
trong virus HIV hoặc virus viêm gan B chứa DNA polymerase, một số virus RNA chứa RNA
polymerase

5.2.Tổng hợp acid nucleic của virus

- Genome của virus con được sao chép từ genome của virus mẹ. Trong trường hợp
genome là mạch đơn thì khn là mạch bổ sung mới tạo thành của genome mẹ.

- Phần lớn quá trình sao chép được thực hiện nhờ polymerase (replicase) do virus mã
hoá. Đối với một số virus DNA thì quá trình tổng hợp được thực hiện nhờ enzym của tế bào.

6. Lắp ráp

- Genome và protein mới được tạo thành lắp ráp với nhau tạo nên hạt virus mới. Đa
số trường hợp protein capsid lắp ráp tạo thành cấu trúc rỗng gọi là tiền capsid (procapsid) sau

</div>
(72)<div class='page_container' data-page=72>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vơ bào 72

- Lắp ráp có thể xảy ra trong nhân tế bào, trong tế bào chất hoặc ngay sát màng sinh
chất (đối với đa số virus có vỏ ngồi). Màng sinh chất bao lấy nucleocapsid tạo vỏ ngồi.

7. Giải phóng

Virus có thể làm tan tế bào để chui ồ ạt ra ngồi hoặc đối với virus có vỏ ngồi thì
chui ra từ từ theo lối nảy chồi.

Hình 2.17. Chu trình sinh tan (lytic cycle) và tiềm tan (lysogenic cycle)

IX. CÁC PH

ƯƠ

NG TH

Ứ

C NHÂN LÊN C

Ủ

A VIRUS

Quá trình nhân lên của virus trong tế bào hết sức phức tạp. Mỗi nhóm virus có cách
nhân lên riêng. Sau đây là vài nét đơn giản hoá quá trình nhân lên để nêu bật sự khác nhau
giữa các nhóm.

1. Q trình nhân lên của virus RNA chuỗi dương

</div>
(73)<div class='page_container' data-page=73>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 73

Sau khi xâm nhập và cởi vỏ (bước 1), RNA genome được sử dụng trực tiếp để tổng hợp các 
polyprotein kích thước lớn, các protein cấu trúc và không cấu trúc (bước 2 và 3). Protein không cấu 
trúc (enzym) xúc tác để sao chép RNA thông qua sự tổng hợp RNA chuỗi âm (đối genome) (bước 5 và 
6). Quá trình sao chép tạo ra nhiều genome RNA mới phục vụ cho tổng hợp các protein của virus

(bước 6 và 7) và cho lắp ráp tạo virus mới (bước 8). Mũi tên đậm thể hiện sự tổng hợp ở mức độ cao 
hơn.

Hình 2.19. Sơđồ nhân lên của virus RNA dương, kèm theo tổng hợp RNA dưới genome.
Sau khi xâm nhập và cởi vỏ (bước 1), RNA genome được dùng trực tiếp làm mRNA để tổng hợp 
protein khơng cấu trúc, trong đó có enzym RNA polymerase phụ thuộc RNA (RdRp) ( bước 2 và 3). 
RdRp xúc tác để sao chép RNA, tổng hợp chuỗi RNA âm (đối genome) có kích thước đủ (tương đương 
RNA genome) ( bước 4 và 5). Từ chuỗi âm làm khuôn tiến hành sao chép để tạo ra nhiều chuỗi RNA 
genome mới (bước 5 và 6). mRNA dưới genome (có kích thước nhỏ hơn genome) tiến hành dịch mã để

tạo protein cấu trúc ( bước 7 và 8). Genome mới tạo thành tiến hành dịch mã để tạo nhiều protein 
không cấu trúc (bước 9 và 10) và sau đó lắp ráp với protein cấu trúc để tạo virus mới ( bước 11).

</div>
(74)<div class='page_container' data-page=74>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 74

2. Quá trình nhân lên của virus RNA chuỗi đơn, âm

Hình 2.20. Sơđồ nhân lên của virus RNA chuỗi đơn, âm

</div>
(75)<div class='page_container' data-page=75>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 75

3. Sơđồ nhân lên của virus RNA chuỗi kép

Hình 2.21. Sơđồ nhân lên của virus RNA chuỗi kép.

Sau khi xâm nhập và cởi vỏ từng phần (bước 1), các đoạn RNA chuỗi kép vẫn nằm trong lõi tiến 
hành phiên mã nhờ enzym RdRp gắn ở lõi để tổng hợp mRNA (bước 2) rồi từ đó tổng hợp protein 
(bước 3). Các protein này lắp ráp quanh mRNA để tạo hạt dưới mức virus (bước 4). Sau đó mRNA 
trong các hạt này tiến hành sao chép để tạo RNA genome chuỗi âm tham gia tạo thành RNA genome 
chuỗi kép (bước 5). Các hạt dưới mức virus được tạo thành lại tiếp tục tham gia vào quá trình tổng

hợp m RNA (bước 6), tổng hợp protein (bước 7), sao chép (bước 8 và 9), lắp ráp với protein cấu trúc

để tạo thành virus mới (bước 10) 
Chú thích:

</div>
(76)<div class='page_container' data-page=76>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 76

4. Sơđồ nhân lên của virus Retro

Hình 2.22. Sơđồ nhân lên của virus Retro

</div>
(77)<div class='page_container' data-page=77>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 77

Câu h

ỏ

i ôn t

ậ

p ch

ươ

ng 2

1. Điều nào sau đây đúng khi nói về virus:
–a. Là dạng sống đơn giản nhất

–b. Là dạng sống chưa có cấu tạo tế bào

–c. Chỉ cấu tạo từ hai thành phần cơ bản là protein và nucleic acid
–d. Cả a, b, c đều đúng.

2.Hình thức sống của virus là:

-a. Sống kí sinh không bắt buộc
-b. Sống cộng sinh

-c. Sống hoại sinh
-d. Sống kí sinh bắt buộc

3.Virus sinh sản theo kiểu:

-a. Vơ tính
-b. Hữu tính
-c. Tiếp hợp

-d. Dựa vào bộ máy sinh năng lượng và sinh tổng hợp của tế bào chủ

4.Virus nào sau đây trong bộ gen chỉ chứa RNA mà khơng có DNA ?
-a. Virus gây bệnh khảm thuốc lá (TMV)

-b. Virus HIV1, HIV2
-c. Virus SARS

-d. Cả 3 dạng virus trên

5.Con đường nào có thể lây truyền HIV
- Đường máu

- Đường tình dục

- Qua mang thai hay qua sữa mẹ nếu mẹ nhiễm HIV
- Cả a, b, c đều đúng

6. Virus chỉ chứa DNA mà không chứa RNA
-a. Virus gây bệnh xoăn lá cà chua
-b. Virus gây bệnh hình thoi cũ khoai tây
-c. Virus H5N1

-d. Cả a, b, c đều sai

7.Lần đầu tiên, virus được phát hiện trên:

-a.Cây thuốc lá ; -b. Cây cà chua
-c. Cây khoai tây; -d. Cây đậu Hà Lan

8.Dựa vào hình thái bên ngồi, virus được phân chia thành các dạng nào sau đây:
-a.Dạng que, dạng xoắn

-b. Dạng cầu, dạng khối đa diện, dạng que
-c. Dạng xoắn, dạng khối đa diện, dạng que
-d.Dạng xoắn, dạng khối đa diện, dạng phối hợp
9.Virus nào sau đây có dạng khối ?

</div>
(78)<div class='page_container' data-page=78>

Chương 2: Sinh học của các cơ thể vô bào 78

-c. Virus gây bệnh bại liệt; -d. Virus khảm thuốc lá
10.Phage là virus của vi khuẩn có cấu trúc:

-a.Dạng xoắn ; -b. Dạng khối
-c. Dạng que ; -d. Dạng phối hợp

11. Hãy giải thích các thuật ngữ sau đây: capsome, capsid, nucleocapsid, capsid có
cấu trúc xoắn, khối đa diện, virus có cấu trúc phức tạp, vỏ ngoài.

12. Virus khác với plasmit và khác với tế bào ởđiểm nào.
13. Virus có thể tác động lên tế bào như thế nào ?

14. Nêu các giai đoạn nhân lên của virus.

15. Tại sao virus chỉ có thể nhân lên trong các tế bào nhất định ?
16. Trình bày các phương thức xâm nhập của virus vào tế bào chủ.

17. Hãy nêu các loại genome của virus, Thế nào là RNA(+), RNA(-).Thế nào là
genome chồng lớp.

18. Hãy tóm tắt q trình nhân lên của các virus DNA đơn, DNA kép, RNA(+), RNA(-).

* Tài li

ệ

u

đọ

c thêm

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học (lý thuyết và bài tập giải sẵn)
song ngữ Việt- Anh phần 1 và phần 2, NXB KH&KT, Hà Nội.

2. Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Phạm Hồng Sơn,
Phạm Văn Ty, Nguyễn thị Thu Thuỷ, 2006. Vi sinh vật học; NXB Đại học Huế.

3. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Pham Văn Ty, 1997. Vi sinh vật học,
NXBGD, Hà Nội.

* Tài li

ệ

u tham kh

ả

o

1. Nguyễn Thành Đạt, 1999. Vi sinh vật học, NXBGD, Hà Nội.

2. và

3. Lansing M. Prescott, john P. Harley, Đonal A. Klein, 2005. Microbiology. Mc
Graw Hill.

* Gi

ả

i thích thu

ậ

t ng

ữ

• Prion: Là những phân tử protein và khơng chứa một loại acid nucleic nào. khi cô lập
protein này, người ta có cấu hình căn bản của nó là một dây protein gồm 263 acid
amin.

• Tiềm tan hay Tiềm sinh virus (tiếng Anh là lysogeny) là một pha (phase) trong chu
kỳ sinh sản của virus. Pha này bổ sung với pha tan (lytic phase), xảy ra sau giai đoạn
xâm nhiễm của virus động vật.

Viroid: Là những phân tử RNA kín cỡ 150 ribonucleotid, ở dạng trần khơng có vỏ

capsid. Phát hiện năm 1971.

</div>
(79)<div class='page_container' data-page=79>

79

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

CH

ƯƠ

NG 3

SINH H

Ọ

C C

Ủ

A CÁC C

Ơ

TH

Ể

</div>
(80)<div class='page_container' data-page=80>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 80

I. C

Ổ

KHU

Ẩ

N (Archaea)

1. Khái niệm

Archaea (tiếng Latinh, tức là "cổ đại"; đôi khi được dịch là vi khuẩn cổ hay cổ

khuẩn) là một phân nhóm lớn trong prokaryote (bên cạnh vi khuẩn). Về vị trí phân loại của
những sinh vật này có nhiều điểm chưa thống nhất vì chúng có những đặc điểm giống với vi
khuẩn nhưng cũng mang nhiều đặc điểm của eukaryote.

[1] [2]

[3]

Hình 3.1: Carl R. Woese [1], vị trí phân loại Archaea [2] và hệ thống 3 lĩnh giới của sinh 
vật [3].Vi khuẩn (Bacteria), Cổ khuẩn (Archaea) và Sinh vật nhân thực (Eukarya).

Các Archaea mà trước đây gọi là các vi khuẩn cổ (Archaeobacteria) là nhóm cơ thể

nhân sơ có sớm nhất (khoảng 3,5-4 tỷ năm trước đây).

</div>
(81)<div class='page_container' data-page=81>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 81

và cùng với các sinh vật nhân thực (Eukarya) làm thành ba lĩnh giới (Domains) ở sinh vật.
Các nghiên cứu sâu hơn về phả hệ và đặc điểm sinh lý sinh hoá cho thấy rằng cổ khuẩn được
tách ra từ rất sớm trong q trình tiến hố, chúng không gần vi khuẩn nhiều hơn so với sinh
vật nhân thật, do vậy tên gọi Archaea được đề xuất thay cho Archaeabacteria. Hiện nay cả

hai tên gọi Archaea và Archaeabacteriađều được sử dụng trong các tài liệu vi sinh vật, tuy
nhiên thuật ngữArchaea chính xác hơn vì rõ ràng cổ khuẩn không phải vi khuẩn mà là một
nhóm vi sinh vật riêng biệt.

2. Đặc điểm của cổ khuẩn

Cổ khuẩn là một nhóm VSV đặc biệt, có nhiều đặc điểm rất khác biệt (Bảng 3.1).

Bảng 3.1. Những đặc điểm khác biệt của cổ khuẩn so với vi khuẩn và sinh vật 
nhân thực

Đặc điểm (BacteriaVi khuẩn ) Cổ khuẩn(Archaea) thực (Sinh vật nhân Eukarya)

Thành tế bào Peptidoglycan

Pseudo-peptidoglycan,
protein, polysaccharid,
glycoprotein
cellulose,
carbonat, silicat,
chitin…

Màng tế bào Este-lipid Ethe-lipid Este-lipid

Ribosome 70 S 70 S 80 S

Phản ứng của ribosome

với độc tố bạch hầu Đề kháng Mẫn cảm Mẫn cảm
Cũng như tế bào vi khuẩn, tế bào cổ khuẩn (ngoại trừ chi Thermoplasma) có thành tế

bào bên ngoài giữ chức năng bảo vệ. Tuy nhiên, không như ở vi khuẩn, thành tế bào của cổ

khuẩn khơng chứa peptidoglycan và vì thế khơng bị phá huỷ dưới tác dụng của lysozym. Cổ

khuẩn có rất nhiều dạng cấu trúc thành tế bào khác nhau. Một số cổ khuẩn (như các lồi sinh
methane) có thành tế bào cấu tạo bởi một loại polysaccharid rất giống với peptidoglycan được
gọi là pseudo-peptidoglycan (pseudomurein). Chuỗi pseudo-peptidoglycan gồm các đơn
nguyên N-acetyl-glucosamin và N-acetyl-alosamin-uronic acid (thay cho N-acetyl-muramic
acid trong peptidoglycan). Ngoài ra, ở đây cầu nối glycosid β1−3 thay thế cho cầu nối
glycosid β1−4 ở peptidoglycan. Một số cổ khuẩn khác lại hồn tồn khơng có cả

peptidoglycan và pseudo-peptidoglycan trong thành tế bào mà thay vào đó là hỗn hợp gồm
polysaccharid, glycoprotein hoặc protein. Ví dụ như các lồi Methanosarcina (cổ khuẩn sinh
methane) có thành tế bào là một lớp polysaccharid dày cấu tạo từ glucose, glucuronic acid,
galactosamin và Acetate. Các loài cổ khuẩn ưa mặn cực đoan (extreme halophiles) như là

</div>
(82)<div class='page_container' data-page=82>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 82

Thành phần và cấu trúc lipid của màng tế bào là một trong những đặc điểm nổi bật
phân biệt cổ khuẩn và hai nhóm cịn lại. Trong khi ở vi khuẩn và sinh vật nhân thật cầu nối
acid béo−glycerol trong lipid màng tế bào là liên kết este (ester) thì ở cổ khuẩn lại là liên kết
ete (ether) (Hình 3.2). Acid béo trong este-lipid thường là các phân tử ngắn, mạch thẳng. Trái
lại, acid béo trong ete-lipid là các phân tử mạch dài, phân nhánh, thuộc cả hai dạng phytanyl
(C20−cacbuahydro tổng hợp từ isopren) và biphytanyl (C40). Do chỉ có ở cổ khuẩn và không bị
biến đổi dưới nhiệt độ cao nên isopren-lipid được lấy làm chất chỉ thị của cổ khuẩn hố thạch.
Enzym polymeraza thực hiện q trình sao mã trên khuôn DNA (DNA-dependent
RNA polymerase) ở ba lĩnh giới sinh vật cũng có nhiều điểm khác nhau. Vi khuẩn chỉ có một
loại ARN-polymeraza có cấu trúc khơng gian đơn giản, gồm bốn chuỗi polypeptid 2α, 1β,
1β’ và một nhân tốσ khơng cốđịnh. Cổ khuẩn có nhiều loại ARN-polymeraza, cấu trúc mỗi
loại lại phức tạp hơn nhiều so với ARN-polymeraza vi khuẩn. ARN-polymeraza của cổ khuẩn
sinh methane và các loài ưa mặn (halophilic) gồm tám chuỗi polypeptid (5 chuỗi dài và 3
chuỗi ngắn).

ARN-polymeraza ở cổ khuẩn ưa nhiệt cao (hyper-thermophilic) lại phức tạp hơn,
gồm ít nhất 10 chuỗi peptid. Polymeraza thực hiện q trình tổng hợp ARN thơng tin
(mARN) ở sinh vật nhân thật gồm 10-12 chuỗi polypeptid có kích thước tương tự như ở

ARN-polymeraza của cổ khuẩn ưa nhiệt cao. Ngồi ra, sinh vật nhân thật cịn có hai loại
ARN-polymeraza khác nữa đặc hiệu cho quá trình tổng hợp ARN của ribosom (rARN) và
ARN vận chuyển (tARN). Như vậy chất kháng sinh rifampicin có tác dụng ức chế đơn vị β
của polymeraza chỉ có hiệu quả đối với vi khuẩn vì cổ khuẩn và sinh vật nhân thật khơng có
loại polymeraza này.

Với những điểm khác biệt trong trình tự 16S rARN cũng như cấu trúc
ARN-polymeraza, hiển nhiên bộ máy sinh tổng hợp protein của ba lĩnh giới sinh vật cũng sẽ không

đồng nhất. Tuy có kích thước của ribosom giống với vi khuẩn (70S) nhưng cổ khuẩn lại có
nhiều bước trong quá trình sinh tổng hợp protein rất giống với sinh vật nhân thật (80S
ribosom). Nhiều chất kháng sinh ức chế quá trình sinh tổng hợp protein ở vi khuẩn lại khơng
có hiệu lực đối với cổ khuẩn và sinh vật nhân thật (Bảng 3.2). Ngoài ra, tương tự nhưở sinh
vật nhân thật, nhân tố kéo dài EF-2 trong ribosom ở cổ khuẩn có phản ứng với độc tố bạch
hầu, một loại độc tố vô hại đối với vi khuẩn. Tuy nhiên nhân tố EF-2 ở cổ khuẩn mang tính

đặc hiệu cao, nhân tố này hồn tồn khơng hoạt động trong mơi trường ribosom của vi khuẩn
hoặc sinh vật nhân thật. Các thí nghiệm lai ribosom in vitro cho thấy ribosom ghép giữa đơn
vị lớn (50S) của cổ khuẩn và đơn vị nhỏ (40S) của sinh vật nhân thật vẫn thức hiện chức năng
giải mã một cách bình thường, trong khi đó việc ghép tương tự giữa vi khuẩn và sinh vật nhân
thật lại hồn tồn khơng tương thích. Như vậy cấu trúc bộ máy sinh tổng hợp protein của cổ

khuẩn có nhiều điểm tương đồng với sinh vật nhân thật hơn là với vi khuẩn.

</div>
(83)<div class='page_container' data-page=83>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 83

trình tựđầy đủ của genom ở cổ khuẩn Methanococcus jannaschi với genom của vi khuẩn và
sinh vật nhân thật cho thấy 56% trong 1738 gen khơng tương đồng.

Hình 3.2: Lipid trong màng tế bào của cổ khuẩn (ete-lipid) khác với của vi khuẩn và 
sinh vật nhân thực (este-lipid)

Bảng 3.2. Tính mẫn cảm của đại diện ba lĩnh giới sinh vật đối với các chất ức chế quá 
trình sinh tổng hợp protein

Cổ khuẩn Vi khuẩn Sinh vật nhân thực

Chất kháng sinh Tác dụng ức chế

Methano-bacterium

Sulfo-lobus

Escheri-chia coli
Saccharomyces 
cerevisae

Cycloheximid Ức chế bước khởi đầu ~ ~ ~ +

Virginiamycin,

pulvomycin Ức chế bước kéo dài + ~ + ~

Neomycin,
puromycin

Dừng tổng hợp sớm + + + +

Rifamycin Ức chế enzym RNA

polymerase ~ ~ + ~

Erythromycin,
streptomycin,
chloramfenicol

Tăng tần số mắc lỗi
và một số hiệu ứng

khác ~ ~ + ~

3. Môi trường sống của cổ khuẩn và giả thuyết về hình thành sự sống trên trái đất

Cổ khuẩn được biết đến như những vi sinh vật thích nghi với các mơi trường có điều
kiện cực đoan (extreme) như nhiệt độ cao (thermophilic), nơi lạnh giá (psychrophilic), nồng

độ muối cao (halophilic) hay độ acid cao (acidophilic) v.v. Đó cũng là một lý do giải thích tại
sao cổ khuẩn lại khó được phân lập và ni cấy trong điều kiện phịng thí nghiệm. Trong giới
sinh vật, cổ khuẩn có các đại diện cư trú ở các điều kiện nhiệt độ cao hơn cả (Bảng 3.3, Hình
3.3).

Bảng 3.3. Nhiệt độ phát triển cao nhất của các đại diện sinh vật trên trái đất

Các đại diện sinh vật trên trái đất Nhiệt độ phát triển cao nhất oC

Cá 38

Côn trùng 50

Động vật đơn bào 50

Tảo 56

Nấm 60

Vi khuẩn thường 90

</div>
(84)<div class='page_container' data-page=84>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 84

Với các đặc điểm sinh lý như tính ưa nhiệt, sống kỵ khí, sử dụng các chất hữu cơ và
vô cơ là nguồn năng lượng, các loài cổ khuẩn ưa nhiệt cao có lẽ phù hợp với dạng sống
ngun thuỷ mơ phỏng theo điều kiện của trái đất trong thời kỳđầu. Trong thực tế, chất chỉ

thị mạch isoprene-lipid thành phần màng tế bào của cổ khuẩn được tìm thấy trong các lớp
trầm tích có tuổi là 3,8 tỷ năm.

Các nghiên cứu dựa trên trình tự 16S rRNA cho thấy cổ khuẩn, đặc biệt là nhóm cổ

khuẩn ưa nhiệt cao, tiến hoá chậm hơn đáng kể so với vi khuẩn và sinh vật nhân thực. Tuy
nhiên tốc độ tiến hoá chậm của cổ khuẩn so với hai lĩnh giới cịn lại có thể do mơi trường
sống khắc nghiệt của chúng tạo ra. Cho đến nay câu hỏi về nguồn gốc sự sống và vai trò của
cổ khuẩn trong đó vẫn cịn đang tiếp tục được tranh luận.

Hình 3.3. Một trong những nơi đầu tiên cổ khuẩn được tìm thấy: suối nước nóng trong 
công viên Quốc gia Yellowstone (Mỹ).

</div>
(85)<div class='page_container' data-page=85>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 85

Hình 3.5: Hình thái một sốđại diện của hai nhóm cổ khuẩn Euryarchaeota và 
Crenarchaeota

4. Phả hệ cổ khuẩn dựa trên trình tự 16S rRNA

Dựa trên so sánh trình tự 16S rRNA các đại diện cổ khuẩn đã phân lập được chia
thành hai nhóm chính là Euryarchaeota và Crenarchaeota (Hình 3.4, H.3.5). Euryarchaeota

là nhóm cổ khuẩn được biết rõ nhất, bao gồm nhiều loài sinh methane, cổ khuẩn ưa mặn, khử

sulfat (Archaeoglobales), Thermoplasmalates và Thermococcales. Nhóm Crenarchaeota gồm
ba lớp Desulfococcales, Sulfolobales và Thermoproteales. Sau này nhóm cổ khuẩn

Korarchaeotađược đề xuất thêm (Hình 3.6), tuy nhiên chỉ dựa trên các trình tự 16S rDNA có

được từ các mẫu DNA tách trực tiếp từ mơi trường chứ chưa có đại diện nào được phân lập và
ni cấy trong phịng thí nghiệm.

Năm 2002, nhóm nghiên cứu của giáo sư Stetter, một trong những nhà nghiên cứu cổ

khuẩn hàng đầu thế giới, công bố sự hiện diện của nhóm cổ khuẩn thứ 4, Nanoarchaeota,
gồm những cổ khuẩn có kích thước rất nhỏ với một đại diện duy nhất được tìm thấy là

Nanoarchaeum equitans (Hình 3.7). Lồi cổ khuẩn này có tế bào hình cầu, đường kính 400
nm, sống bám trên bề mặt tế bào của một loài cổ khuẩn mới Ignicoccus sp., phân lập từ mẫu
nước nóng ởđộ sâu 106 m dưới đáy biển. Đây là một loài ưa nhiệt cực đoan, phát triển ở nhiệt

</div>
(86)<div class='page_container' data-page=86>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 86

Hình 3.6. Mối liên quan phả hệ của ba 
nhóm cổ khuẩn Euryarchaeota và

Crenarchaeota và Korarchaeota

Hình 3.7. Nanoarchaeum equitans 
(cầu khuẩn nhỏ) trên bề mặt 
Ignicoccus sp. (cầu khuẩn lớn)

5. Các hình thức dinh dưỡng ở cổ khuẩn

Cổ khuẩn có nhiều hình thức dinh dưỡng: hố dưỡng hữu cơ (chemoorganotrophy),
hố dưỡng vơ cơ (chemolithotrophy), tự dưỡng (autotrophy), hay quang hợp (phototrophy).
Hoá dưỡng hữu cơ là hình thức dinh dưỡng của nhiều lồi cổ khuẩn, tuy nhiên các chu trình
phân giải chất hữu cơ thường có một sốđiểm khác biệt so với vi khuẩn.

Cổ khuẩn ưa mặn (halophiles) và ưa nhiệt cực đoan (extreme thermophiles) phân giải
glucose theo một dạng cải biên của con đường Entner-Doudoroff (E-D). Nhiều lồi cổ khuẩn
lại có khả năng sản sinh ra glucose từ các chất ban đầu không phải là hydratcarbo
(gluconeogenesis) thông qua các bước đảo ngược của quá trình glycolysis (con đường
Embden-Meyerhof). Oxygen hố Acetate thành CO2 được thực hiện qua chu trình TCA (đơi
khi với một số thay đổi trong các bước phản ứng), hoặc qua con đường acetyl-CoA
(Ljungdahl-Wood). Các thành phần của chuỗi vận chuyển điện tử như ở vi khuẩn đều được
tìm thấy ở cổ khuẩn, trong đó cytochrom−a, −b và −c có ở các lồi ưa mặn cực đại,
cytochrom−a có ở một số lồi ưa nhiệt cao. Mơ phỏng dựa trên chuỗi chuyển điện tửở phần
lớn cổ khuẩn cho thấy chúng thu nạp điện tử từ chất cho vào chuỗi ở nấc thang NADH,
oxygen hoá chất nhận điện tử cuối cùng là O2, S0 hay một số chất khác, đồng thời tạo ra lực

đẩy proton (proton motiv force) để tổng hợp ATP nhờ bộ máy ATPase cư trú trong màng tế

bào. Hoá dưỡng vơ cơ khá phổ biến ở cổ khuẩn, trong đó hydrogen thường được sử dụng làm
chất cho điện tử.

Tự dưỡng đặc biệt phổ biến ở cổ khuẩn và diễn ra dưới nhiều hình thức khác nhau. Ở

</div>
(87)<div class='page_container' data-page=87>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 87

khuẩn ưa nhiệt cực đoan đều thực hiện hình thức dinh dưỡng hữu cơ nhưng nhiều lồi vẫn có
khả năng cố định CO2 và thực hiện quá trình này theo chu trình Calvin, tương tự như ở vi
khuẩn và sinh vật nhân thật.

Khả năng quang hợp có ở một số lồi cổ khuẩn ưa mặn cực đoan, tuy nhiên khác với
vi khuẩn, quá trình này được thực hiện hồn tồn khơng có sự tham gia của chlorophill hay
bacteriochlorophill mà nhờ một loại protein ở màng tế bào là bacteriorhodopsin kết gắn với
phân tử tương tự như carotenoid có khả năng hấp phụ ánh sáng, xúc tác cho quá trình chuyển
proton qua màng nguyên sinh chất và sử dụng để tổng hợp ATP. Tuy nhiên, bằng hình thức
quang hợp này cổ khuẩn ưa mặn cực đoan chỉ có thể sinh trưởng với tốc độ thấp trong điều
kiện kỵ khí, khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng hữu cơ.

6. Một số nhóm cổ khuẩn đại diện

Xét v

ề

các

đặ

c

đ

i

ể

m sinh lý, c

ổ

khu

ẩ

n có th

ể

phân thành b

ố

n nhóm chính là:

a. Sinh methane (methanogens)

b. Cổ khuẩn ưa nhiệt cao (hyper-therrmophiles)
c. Cổ khuẩn ưa mặn (halophiles) và

d. Cổ khuẩn ưa acid (acidophiles) thuộc lớp Thermoplasmatales với nhiều đại diện đã

được phân lập và nghiên cứu trong phịng thí nghiệm.

Hình 3. 8. Đại diện các nhóm cổ khuẩn chính 
6.1. Cổ khuẩn sinh methane (methanogens)

</div>
(88)<div class='page_container' data-page=88>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 88

đặc điểm chung là :

(1) Tạo khí methane như sản phẩm cuối cùng của chu trình trao đổi năng lượng và
(2) Sống kỵ khí bắt buộc.

Cổ khuẩn sinh methane thu năng lượng cho quá trình sinh trưởng từ việc chuyển hố
một số chất thành khí methane. Nguồn cơ chất chủ yếu của các vi sinh vật này là hydro,
format và Acetate. Ngoài ra, một số hợp chất C1 như metanol, trimethylamin, dimethylsulfid
và rượu như isopropanol, isobutanol, cyclopentanol, etanol cũng được sử dụng làm cơ chất
(Bảng 3.4).

Quá trình sinh methane ở cổ khuẩn có thể coi như là q trình hơ hấp kỵ khí, trong

đó chất nhận điện tử là CO2 hoặc nhóm methyl trong các hợp chất C1 và Acetate. Tuy nhiên,
như ta thấy trong bảng 4, năng lượng được giải phóng ra trong các phản ứng tạo methane đều
rất nhỏ. Để so sánh ta có thể lấy năng lượng giải phóng từ phản ứng oxygen hố glucose bằng
oxygen C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O (∆G0’ = −2870 kJ/mol). Là những sinh vật duy
nhất có khả năng tạo ra khí methane, cổ khuẩn sinh methane có những enzym và coenzym
thiết yếu cho q trình tổng hợp methane và đóng vai trị chỉ thị cho nhóm, ví dụ như

coenzym F420 và coenzym M. Sự hiện diện của coenzym F420 khiến cho các tế bào của cổ
khuẩn sinh methane có tính tự phát sáng dưới ánh đèn huỳnh quang (bước sóng 350−420 nm).

Mặc dù hiện tượng tự phát sáng này có thể mạnh, yếu, hay đôi khi mất hẳn, tuỳ thuộc vào các
pha sinh trưởng của tế bào, nhưng đó vẫn là một đặc điểm đơn giản và tiện lợi để nhận biết cổ

khuẩn sinh methane dưới kính hiển vi. Bên cạnh đó, trình tự acid amin trong các chuỗi peptid
của coenzym M cũng được dùng để phân loại cổ khuẩn sinh methane. Những nghiên cứu
trong lĩnh vực này cho thấy sự tương đồng giữa cây phân loại dựa trên trình tự 16S rARN và
cây phân loại dựa trên trình tự acid amin của các đơn vịα và β trong coenzym M.

Bảng 3.4. Phản ứng tạo methane trên các cơ chất khác nhau và năng lượng được giải 
phóng từ đó

Phản ứng sinh methane Năng lượng được giải 
phóng ΔG0’ (kJ/ methane)

4H2 + CO2→ CH4 + 2H2O -135,6

4 Format → CH4 + 3CO2 + 2H2O -130,1

4 Isopropanol + CO2→ CH4 + 4 Aceton + 2H2O - 36,5

2 Etanol + CO2→ CH4 + 2 Acetate -116,3

Metanol + H2→ CH4 + H2O -112,5

4 Metanol → 3CH4 + CO2 + 2H2O -104,9
4 Methylamin + 2H2O → 3CH4 + CO2 + 4NH4+ - 75,0
2 Dimethylamin + 2H2O → 3CH4 + CO2 + 2 NH4+ - 73,2
4 Trimethylamin + 6H2O → 9 CH4 + 3CO2 + 4 NH4+ - 74,3
2 Dimethylsulfid + 2H2O → 3CH4 + CO2 + H2S - 73,8

Acetate → CH4 + CO2 - 31,0

Những nơi thơng thường có thể tìm thấy cổ khuẩn sinh methane là các bể lên men
hữu cơ kỵ khí, các lớp trầm tích thiếu oxygen, đất ngập úng và hệđường ruột của động vật.
Khi ở dạng chủng đơn cổ khuẩn sinh methane rất nhạy cảm với oxygen, tuy vậy trong tự

</div>
(89)<div class='page_container' data-page=89>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 89

vật hiếu khí và kỵ khí khác. Trong mơi trường kỵ khí, cổ khuẩn sinh methane phải cạnh tranh
về cơ chất, đặc biệt là hydro và Acetate, với các nhóm vi sinh vật sử dụng chất nhận điện tử

có hiệu điện thế khử dương tính hơn so với CO2 như là nitơrat, sulfat và oxygent sắt III. Như
vậy cổ khuẩn sinh methane sẽ chiễm lĩnh các môi trường nơi khơng có nhiều các loại chất
nhận điện tử tiềm năng này. Do khơng có khả năng sử dụng rộng rãi các loại cơ chất khác
nhau, trong tự nhiên cổ khuẩn sinh methane thường phải phụ thuộc vào các lồi vi khuẩn lên
men vì chúng chuyển hố đa dạng chất hữu cơ thành các acid hữu cơ, hydro, format và
Acetate, trong đó hydro, format và Acetate là nguồn thức ăn trực tiếp cho cổ khuẩn sinh
methane, cịn các acid hữu cơ sản phẩm của q trình lên men như propyonat, butyrate thì cần
phải được một nhóm vi khuẩn khác chuyển hố thành cơ chất thích hợp rồi mới đến lượt cổ

khuẩn chuyển thành khí methane. Có hai hình thức cộng sinh: bắt buộc và khơng bắt buộc.
Trong hình thức cộng sinh giữa cổ khuẩn sinh methane và vi khuẩn lên men, chỉ có cổ khuẩn
phụ thuộc vào mối liên hệ này do nhu cầu về thức ăn còn các hoạt động trao đổi chất của
chúng hồn tồn khơng có ảnh hưởng gì tới các vi khuẩn lên men, vì thế hình thức này được
gọi là cộng sinh không bắt buộc.

Cộng sinh bắt buộc diễn ra giữa cổ khuẩn sinh methane và một nhóm vi khuẩn cộng
sinh bắt buộc, trong đó cả đơi bên cùng cần đến nhau, ví dụ như hiện tượng cộng sinh giữa

Methanobrevibacter và Synthrophobacter (Hình 3.9). Nhóm vi khuẩn cộng sinh trong mối

liên kết này oxygen hoá acid hữu cơ như propionate, các acid có mạch carbon dài hơn, các
hợp chất thơm và chuyển điện tử sang proton hay CO2, tạo thành hydro hay format tương ứng.
Nhóm vi khuẩn cộng sinh này chỉ có thể thực hiện được trao đổi chất khi nồng độ hydro và
format trong môi trường xung quanh được giữở mức rất thấp, và nhiệm vụ đó do cổ khuẩn
sinh methane đảm nhiệm. Các loài sinh methane thường có mặt trong mối liên kết cộng sinh
bắt buộc là Methanoplanus endosymbiosus, các loài Methanobrevibacter, và

</div>
(90)<div class='page_container' data-page=90>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 90

Ở một số môi trường

đặc biệt như các suối nước nóng
hay các tầng nham thạch núi lửa
cổ khuẩn sinh methane thường
có mặt với số lượng lớn. Trong
trường hợp này chúng sống tự

do, khơng phụ thuộc vào các vi
sinh vật khác vì nguồn cơ chất
chủ yếu được sử dụng ở đây là
hydro, sản phẩm có được từ con

đường lý hố chứ khơng qua
con đường sinh học.

Hiện nay tổng số cổ

khuẩn sinh methane được biết

đến là 50 loài thuộc 19 chi, sáu

họ và ba lớp (Bảng 3.5 và 3.6).
Sự phân loại này dựa trên trình
tự 16S rRNA hiện có, tuy nhiên
chúng ta có thể hình dung được
rằng theo thời gian khi những lồi mới được biết thêm thì có thể bảng phân loại này sẽ cần
phải thay đổi.

Về hình thái, cổ khuẩn sinh methane rất đa dạng, trong đó một số lồi có hình dạng

đặc trưng dễ nhận biết dưới kính hiển vi như Methanosarcina, Methanospirillum hay

Methanosaeta (Hình 3.8). Ngồi ra, một trong những đặc điểm quan trọng dùng để phân loại
nhóm cổ khuẩn này là nguồn cơ chất có thể sử dụng để sinh methane.

Họ Methanobacteriaceae có thành tế bào cấu tạo từ pseudomurein, vì thế bắt mầu
Gram (+). Họ Methanobacteriaceae gồm có ba chi là Methanobacterium, Methanobrevibacter

và Methanosphaera. Các lồi thuộc chi Methanobacterium có tế bào hình que hoặc hình sợi,

đơi khi tạo nhóm gồm nhiều tế bào. Tất cả các loài thuộc chi này đều có khả năng sinh
methane từ H2 + CO2.

Bảng 3.5. Các nhóm phân loại chính của cổ khuẩn sinh methane

Lớp Họ Chi

Methanobacteriales Methanobacteriaceae (T) Methanobacterium (T)

-nt- -nt- Methanobrevibacter

-nt- -nt- Methanosphaera

-nt- Methanothermaceae Methanothermus (T)

Methanococcales Methanococcaeae (T) Methanococcus (T)
Methanomicrobiales Methanosarcinaceae Halomethanococcus

-nt- -nt- Methanococcoides

-nt- -nt- Methanohalobium

</div>
(91)<div class='page_container' data-page=91>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 91

-nt- -nt- Methanohalophilus

-nt- -nt- Methanolobus

-nt- -nt- Methanosarcina (T)

-nt- -nt- Methanosaeta

(Methanothrix)

-nt- Methanomicrobiacaea (T) Methanoculleus

-nt- -nt- Methanogenium

-nt- -nt- Methanolacinia

-nt- -nt- Methanomicrobium (T)

-nt- -nt- Methanoplanus

-nt- -nt- Methanospirillum

-nt- Methanocorpusculaceae Methanocorpusculum (T)
T = họ/chi chuẩn; -nt- như trên

Bảng 3.6. Một số đặc điểm hình thái và sinh lý của các họ Cổ khuẩn sinh methane chuẩn

Họ Cổ khuẩn Đặc điểm

Methanobacteriaceae

Có hai dạng tế bào:

- Trực khuẩn, độ dài tế bào khác nhau; sử dụng H2 + CO2, đôi
khi format và rượu làm nguồn cơ chất sinh methane.

- Cầu khuẩn, chỉ sử dụng H2 + metanol; đa số là Gram(+); thành
tế bào chứa pseudomurein; không chuyển động; thành phần GC
= 23-61 mol%

Methanothermaceae

Trực khuẩn, cơ chất sinh metan là H2+CO2; Gram(+); thành tế
bào chứa pseudomurein; không chuyển động; ưa nhiệt cực đại
(extreme thermophiles); thành phần GC = 33-34 mol%

Methanococcaceae

Cầu khuẩn hình dạng khơng đều; cơ chất tạo methane là

H2+CO2 và format; Gram(-); chuyển động; thành phần GC =
39-61 mol%

Methanomicrobiaceae

Tế bào hình que, xoắn, hình đĩa hoặc cầu khơng đều; cơ chất
sinh methane là H2+CO2, format, đôi khi là rượu; Gram(-); có
lồi chuyển động, có lồi khơng; thành phần GC = 39-61 mol%
Methanocorpusculaceae format, Cầu khuđẩôi khi là rn nhỏ, khơng ượu; Gram(-); có lồi chuyđều; cơ chất sinh methane là Hển động, có lồi 2+CO2,

khơng; thành phần GC = 48-52 mol%

Methanosarcinaceae

Cầu khuẩn không đều, trực khuẩn có vỏ bọc bên ngồi; cơ chất
sinh methane là H2+CO2, Acetate, các hợp chất có nhóm methyl,
không sử dụng format; Gram (+) hoặc (-); thường không chuyển

</div>
(92)<div class='page_container' data-page=92>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 92

Cổ khuẩn sinh methane được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, điển
hình nhất là trong các cơng nghệ xử lý chất thải giầu hữu cơ, chuyển hoá chất hữu cơ thành
methane và CO2.

Do khả năng sử dụng cơ chất hạn hẹp nên cổ khuẩn sinh methane ít được đưa vào
các qui trình xử lý ở dạng chủng đơn mà thường ở dạng hỗn hợp với các loài dị dưỡng có khả

năng chuyển hố chất hữu cơ trong chất thải thành nguồn cơ chất thích hợp cho chúng. Các
loài vi sinh vật được sử dụng đồng thời với cổ khuẩn sinh methane trong các qui trình xử lý
chất thải hữu cơ thường là các lồi có khả năng lên men đường, protein như Lactobacillus,

Eubacterium, Clostridium, Klebsiella, hay Leuconostoc.

Ngoài ra, cổ khuẩn sinh methane còn được sử dụng để phân huỷ các hợp bền vững
làm ô nhiễm môi trường như các hợp chất thơm và cao phân tử mạch thẳng chứa halogen.
Cùng với vi khuẩn khử sulfate, cổ khuẩn sinh methane còn là tác nhân gây ăn mòn kim loại ở
điều kiện khơng có oxygen.

Methanothermus Methanococcus

Methanosarcina Methanospirillum

</div>
(93)<div class='page_container' data-page=93>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 93

Methanogenium Methanoculleus Methanosaeta

Hình 3.8. Hình thái tế bào của một số loài cổ khuẩn sinh methane 
6.2. Cổ khuẩn ưa mặn Halobacteriales

Đây là một nhóm cổ khuẩn đa dạng, thuộc lớp Halobacteriales, sống ở các mơi
trường có nồng độ muối cao như là các hồ nước mặn trong tự nhiên, các cánh đồng muối hay
trong thực phẩm muối như thịt muối, cá muối làm nước mắm.

Cấu tạo hoá học của thành tế bào ởHalobacterium là glycoprotein đặc biệt giàu các
acid amin mang điện tích dương như aspartate và glutamate. Nhóm carboxy của các acid amin

này liên kết với ion Na+ (hướng ra phía ngồi), và vì thế khi thiếu Na+ thành tế bào sẽ lập tức 
bị phá vỡ.

Bảng 3.7. Nồng độ các ion bên trong tế bào Halobacterium salinarum

Ion Nồng độ ngồi mơi trường (M) Nồng độ trong tế bào (M)

Na+ 3,3 0,8

K+ 0,05 5,3

Mg2+ 0,13 0,12

Cl- 3,3 3,3

Cổ khuẩn ưa mặn có hình thái rất đa dạng (Hình 3.9), từ hình que, hình cầu cho đến
các hình dạng vơ cùng đặc biệt. Về phả hệ, dựa trên trình tự 16S rRNA cổ khuẩn ưa mặn phân
nhánh rất gần với cổ khuẩn sinh methane.

</div>
(94)<div class='page_container' data-page=94>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 94

Natronobacterium Natronococcus Haloarcula

Hình 3.9. Hình thái một vài đại diện cổ khuẩn ưa mặn

Các loài cổ khuẩn ưa mặn được biết đến hiện nay được xếp vào 14 chi với 35 lồi

được mơ tả chính thức, trong đó 6 chi đồng thời là cổ khuẩn ưa kiềm cực đoan (extreme
alkaliphiles).

Một đặc điểm thích nghi với nồng độ muối cao khác ở cổ khuẩn ưa mặn cực đoan là
phần lớn các protein trong ngun sinh chất đều phân cực, có tính acid cao và hoạt tính phụ

thuộc vào ion K+. Trong mơi trường có nồng độ ion rất cao như ngun sinh chất ở cổ khuẩn

ưa mặn cực đoan thì chỉ có protein phân cực mới tồn tại được trong dung dịch, các protein
không phân cực ởđiều kiện này sẽ bị kết dính và mất hoạt tính.

6.3. Cổ khuẩn ưa nhiệt cao (hyperthermophiles)

Sulfolobus Acidianus Thermoproteus

</div>
(95)<div class='page_container' data-page=95>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 95

Pyrodictium occultum Pyrococcus Pyrolobus

Thermoproteus tenax Staphylothermus marinus Thermococcus

Aeropyrum Hyperthermus Metallosphaera Archaeoglobus

Hình 3.10. Một sốđại diện cổ khuẩn ưa nhiệt cao

Cổ khuẩn ưa nhiệt cao là những sinh vật có khả năng sống ởđiều kiện nhiệt độ cao
hơn cả trong giới sinh vật, chúng đều có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu trên 80 °C, nhiều loài có
thể sinh trưởng ở nhiệt độ nước sơi hoặc cao hơn nữa. Tuỳ thuộc vào đặc điểm địa chất của
vùng mà mơi trường solfatar mang tính kiềm hoặc acid nhẹ (pH 5-8). Trong một số trường
hợp pH trong môi trường xuống rất thấp do acid sulfurich được tạo ra từ việc oxygen hoá H2S
và S0 bởi một số loài vi khuẩn và cổ khuẩn.

Ngoại trừ một vài trường hợp, đa số cổ khuẩn ưa nhiệt cao sinh trưởng kỵ khí bắt

buộc và thực hiện dinh dưỡng theo phương thức hoá dưỡng hữu cơ hoặc hố dưỡng vơ cơ.
Hầu hết các lồi đều có nhu cầu về lưu huỳnh, hoặc làm chất nhận điện tử trong hơ hấp kỵ

khí, hoặc làm chất cho điện tử trong hơ hấp hiếu khí. Các lồi kỵ khí có thể sử dụng các hợp
chất hữu cơ và vô cơ (như H2) để khử lưu huỳnh S0 thành H2S. Ngược lại, các lồi hiếu khí
oxygen hố H2S, S0 thành acid sulfuric. Ngồi ra, một số lồi có khả năng thực hiện hơ hấp kỵ
khí sử dụng các chất nhận điện tử khác ngoài S0 như là nitrat (Pyrolobus, Pyrobaculum),
sulfat (Archaeoglobus) hay sinh methane (Methanopyrus).

Về hình thái, cổ khuẩn ưa nhiệt cao tương đối đa dạng, nhiều loại có hình dạng tế

</div>
(96)<div class='page_container' data-page=96>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 96

6.4. Cổ khuẩn ưa nhiệt và acid (Thermoplasmatales)

Đây là những vi sinh vật ưa nhiệt và pH thấp (thermoacidophilic), hơ hấp kỵ khí
khơng bắt buộc, thường sử dụng các hợp chất hữu cơ làm cơ chất nhưng cũng có lồi có khả

năng sinh trưởng tự dưỡng. Lớp Thermoplasmatales gồm ba họ, mỗi họ mới chỉ có một chi

đại diện, đó là họ Thermoplasmaceae với chi Thermoplasma, họ Picrophilaceae với chi

Picrophilus và họ Ferroplasmaceae với chi Ferroplasma. Tất cả các đại diện của
Thermoplasmatales đều bền vững với các chất ức chế thành tế bào như ampicillin,
vancomycin và streptomycin.

Chi Thermoplasma hiện có hai lồi, T. acidophillum phân lập từ bãi thải khai thác
than và T. volcanium phân lập từ suối nước nóng (Hình 3.11)

Chi Picrophilus có hai lồi đại diện là P. oshimae và P. torridus, sự khác biệt giữa

hai loài rất nhỏ, chỉ dựa trên 3% khác biệt về trình tự 16S rRNA và phân tích DNA bằng
enzym giới hạn. Cả hai loài thuộc chi này đều được phân lập từ môi trường solfatar (nhiệt độ

cao, giàu hợp chất lưu huỳnh) ở Nhật bản. Hai loài đều bị ức chế ở nồng độ NaCl 0,2M,
chứng tỏ chúng có nguồn gốc từđất liền.

Chi Ferroplasma cũng gồm hai loài, F. acidiphilum và F. acidarmanus, tuy nhiên
mới chỉ có lồi F. acidiphilum được mô tả và đưa vào danh sách phân loại chính thức. Hai
lồi này khác nhau ở khả năng sinh trưởng trên chiết xuất nấm men và pH tối ưu, cịn trình tự

16S rRNA của chúng hồn tồn giống nhau. Ferroplasma được phân lập từ các bể tách vàng
từ quặng arsenopyrit/pyrite ở Kazacstan.

Thermoplasma acidophilum Thermoplasma volcanium

Hình 3.11. Đại diện chi Thermoplasma

K

ế

t lu

ậ

n:

</div>
(97)<div class='page_container' data-page=97>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 97

II. VI KHU

Ẩ

N (BACTERIA)

1. Khái niệm chung:

Vi khuẩn (tiếng Anh và tiếng La Tinh là bacterium, số nhiều bacteria) đơi khi cịn

Vi khuẩn là nhóm hiện diện đơng đảo nhất trong sinh giới. Chúng hiện diện khắp nơi
trong đất, nước và ở dạng cộng sinh với các sinh vật khác. Nhiều tác nhân gây bệnh
(pathogen) là vi khuẩn. Chúng thường có vách tế bào với thành phần cấu tạo là
(peptidoglycan). Nhiều vi khuẩn di chuyển bằng tiên mao (flagellum) có cấu trúc khác với
tiên mao của các nhóm khác.

2. Lịch sử nghiên cứu và phân loại vi khuẩn

Năm 1595 Zacharias Janssen lần đầu tiên lắp ghép kính hiển vi nhưng chưa quan

được vi khuẩn. Vi khuẩn đầu tiên được quan sát bởi Antony van Leeuwenhoek năm 1683
bằng kính hiển vi một trịng do ơng tự thiết kế. Tên "vi khuẩn" được đề nghị sau đó khá lâu
bởi Christian Gottfried Ehrenberg vào năm 1828, xuất phát từ chữβακτηριον trong tiếng Hy
Lạp có nghĩa là "cái que nhỏ". Louis Pasteur (1822-1895) và Robert Koch (1843-1910) miêu
tả vai trò của vi khuẩn là các thể mang và gây ra bệnh hay tác nhân gây bệnh.

Ban đầu vi khuẩn hay vi trùng (microbe) được coi là các loại nấm có kích thước hiển
vi (gọi là Schizomycetes), ngoại trừ các loại vi khuẩn lam (Cyanobacteria) quang hợp, được
coi là một nhóm tảo (gọi là cyanophyta hay tảo lam). Phải đến khi có những nghiên cứu về

cấu trúc tế bào thì vi khuẩn mới được nhìn nhận là một nhóm riêng khác với các sinh vật
khác.

Vào năm 1956 Hebert Copeland phân chúng vào một giới (kingdom) riêng là
Mychota, sau đó được đổi tên thành Sinh vật khởi sinh (Monera), Sinh vật nhân sơ

(Prokaryota), hay Vi khuẩn (Bacteria). Trong thập niên 1960, khái niệm này được xem xét lại
và vi khuẩn (bây giờ gồm cả cyanbacteria) được xem như là một trong hai nhóm chính của
sinh giới, cùng với sinh vật nhân thực. Sinh vật nhân thực được đa số cho là đã tiến hóa từ vi
khuẩn, và sau đó cho rằng từ một nhóm vi khuẩn hợp lại.

Hình dạng và kích thước của vi khuẩn

Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau. Đa số có hình que, hình cầu, hay hình xoắn;
những vi khuẩn có hình dạng như vậy được gọi theo thứ tự là trực khuẩn (bacillus), cầu khuẩn
(coccus), và xoắn khuẩn (spirillum). Một nhóm khác nữa là phẩy khuẩn (vibrio) có hình dấu
phẩy (hình III.1.13). Tùy theo sự liên kết của các tế bào sau khi phân cắt mà cầu khuẩn có thể

</div>
(98)<div class='page_container' data-page=98>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 98

Hình 3.12. Các nhóm hình thái chính của vi khuẩn

A.Cầu khuẩn; B.Trực khuẩn, C.Xoắn khuẩn; D. Chuỗi cầu khuẩn; E. Tụ cầu khuẩn; 
Khuẩn mao, G. Anabaena; H. Oscillatoria; I. Gleocapsa.

4. Cấu trúc tế bào vi khuẩn

4.1. Vỏ nhầy và dịch nhầy

Nhiều vi khuẩn được bao bọc bên ngồi bằng một lớp vỏ nhầy có bản chất hóa học là
polysaccharid ngoại trừ vi khuẩn than là polypeptid. Khi làm khô, người ta xác định được 90 -
98% trọng lượng của màng nhầy là nước.

Hình 3.13. Sơđồ cấu trúc tế bào vi khuẩn 
Ý nghĩa sinh học của vỏ nhầy là:

</div>
(99)<div class='page_container' data-page=99>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 99

hợp phế cầu khuẩn-Diplococcus pneumoniae)

- Cung cấp chất dinh dưỡng cho vi khuẩn khi thiếu thức ăn

- Là nơi tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất (dextran, xantan...)

- Giúp vi khuẩn bám vào giá thể ( trường hợp các vi khuẩn gây sâu răng như
Streptococcus salivarrius, Streptococcus mutans...)

* Các loại vỏ nhầy hay giáp mạc (Capsule)

- Vỏ nhầy lớn (Macrocapsule) có bề dày >0,2μm. Ví dụ:Leuconostoc mesenteroides

- Vỏ nhầy bé (Microcapsule) có bề dày <0,2μm. Ví dụ: Pseumococcus denitrificans

- Khối nhầy ( Zooglea).

- Có những vi khuẩn chỉ hình thành màng nhầy trong điều kiện nhất định.Ví dụ B. 
anthracis tạo màng nhầy trong mơi trường có chứa protein động vật. D.pneumoniae-chỉ tạo
màng nhầy khi xâm nhập vào cơ thể người hay động vật.

Muốn quan sát vỏ nhầy thường lên tiêu bản âm với mực tàu, bao nhầy có màu trắng
hiện lên trên nền tối.

Thành phần chủ yếu của vỏ nhầy là polysaccarid, ngoài ra cũng có polypeptid và
protein. Trong thành phần polysaccarid ngồi glucose cịn có glucosemin, ramnose, acid
2-keto-3-deoxygalacturonic, acid uronic, acid pyruvic, acid acetic...

Hình 3.14. Vỏ nhầy ở vi khuẩn Acetobacter xylinum và Leuconostoc mesenteroides 
Vi khuẩn Acetobacter xylinum cóvỏ nhầy cấu tạo bởi cellulose. Người ta dùng vi
khuẩn Acetobacter xylinum nuôi cấy trên nước dừa để chế tạo ra Thạch dừa (Nata de coco).

Khi vi khuẩn mọc trên môi trường đặc aga (thạch 20%), thường tạo thành các dạng khuẩn
lạc: Dạng S (Smooth)-trơn bóng; Dạng R(Rough)-xù xì và dạng M(Mucoid)-nhầy nhớt.

Hầu hết vi khuẩn đều có thành tế bào trừ Mycoplasma, và Planctomycetales. Chúng

</div>
(100)<div class='page_container' data-page=100>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 100

Hình 3.15. Hình dạng khuẩn lạc của một số vi khuẩn

a. Khuẩn lạc của Staphylococcus aureus; b. Bacillus subtilis; c. Streptomyces sp. 
4.2. Thành tế bào

Năm 1884 Hans Christian Gram đã nghĩ ra phương pháp nhuộm phân biệt để phân
chia vi khuẩn thành 2 nhóm khác nhau : vi khuẩn Gram dương và vi khuẩn Gram âm. Phương
pháp nhuộm Gram về sau được sử dụng rộng rãi khi định loại vi sinh vật. Thành phần hoá học
của 2 nhóm này khác nhau chủ yếu như sau:

Gram dương Gram âm

Thành phần Tỷ lệ % đối với khối lượng khô của thành tế bào

Peptidoglycan 30-95 5-20

Acid teicoic (Teichoic acid) Cao 0

Lipid Hầu như khơng có 20

Protein Khơng có hoặc có ít Cao

</div>
(101)<div class='page_container' data-page=101>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 101

Hình 3.17. Thành tế bào vi khuẩn Gram âm 
4.3. Màng sinh chất

Màng sinh chất hay Màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane, CM) ở vi khuẩn cũng
tương tự nhưở các sinh vật khác. Chúng cấu tạo bởi 2 lớp phospholipid (PL), chiếm 30-40%
khối lượng của màng, và các protein (nằm trong, ngoài hay xen giữa màng), chiếm 60-70%
khối lượng của màng. Đầu phosphat của PL tích điện, phân cực, ưa nước ; đi hydrocarbon
khơng tích điện, khơng phân cực, kỵ nước.

Hình 3.18. Cấu trúc màng sinh chất 
Màng sinh chất có các chức năng chủ yếu sau đây:

</div>
(102)<div class='page_container' data-page=102>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 102

- Là nơi sinh tổng hợp các thành phần của thành tế bào và các polyme của bao nhầy
(capsule).

- Là nơi tiến hành quá trình phosphoryl oxy hố và q trình phosphoryl quang hợp
(ở vi khuẩn quang tự dưỡng)

- Là nơi tổng hợp nhiều enzym, các protein của chuỗi hô hấp.
- Cung cấp năng lượng cho sự hoạt động của tiên mao

4.4. Tế bào chất

Tế bào chất (TBC-Cytoplasm) là phần vật chất dạng keo nằm bên trong màng sinh
chất, chứa tới 80% là nước. Trong tế bào chất có protein, acid nucleic, hydrat carbon, lipid,
các ion vơ cơ và nhiều nhiều chất khác có khối lượng phân tử thấp. Bào quan đáng lưu ý trong
TBC là ribosome. Ribosome nằm tự do trong tế bào chất và chiếm tới 70% trọng lượng khô

của TBC. Ribosome gồm 2 tiểu phần (50S và 30S), hai tiểu phần này kết hợp với nhau tạo
thành ribosome 70S. S là đơn vị Svedberg- đại lượng đo tốc độ lắng khi ly tâm cao tốc.

Hình 3.19. So sánh Ribosome ở Bacteria và ở (Eukaryotic ribosome)

Trong tế bào chất của vi khuẩn cịn có thể gặp các chất dự trữ như các hạt glycogen,
hạt PHB (Poly-ß-hydroxybutyrat), Cyanophycin, Phycocyanin, các hạt dị nhiễm sắc
(metachromatic body), các giọt lưu huỳnh...

Ở lồi vi khuẩn diệt cơn trùng Bacillus thuringiensis và Bacillus sphaericus còn gặp
tinh thể độc (parasoral body) hình quả trám, có bản chất protein và chứa những độc tố có thể

</div>
(103)<div class='page_container' data-page=103>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 103

Hình 3.20. Bào tử (spore) và Tinh thểđộc (Crystal) ở Bacillus thuringiensis (trái) và 
Bacillus sphaericus (phải).

4.5. Thể nhân

Thể nhân ( Nucleoid) ở vi khuẩn là dạng nhân nguyên thuỷ, chưa có màng nhân nên
khơng có hình dạng cố định, và vì vậy cịn được gọi là vùng nhân. Khi nhuộm màu tế bào
bằng thuốc nhuộm Feulgen có thể thấy thể nhân hiện màu tím. Đó là 1 nhiễm sắc thể (NST,
chromosome) duy nhất dạng vòng chứa 1 sợi DNA xoắn kép (ở Xạ khuẩn Streptomyces có
thể gặp nhiễm sắc thể dạng thẳng). NST ở vi khuẩn Escherichia coli dài tới 1mm (!), có khối
lượng phân tử là 3.109, chứa 4,6.106 cặp base nitơ. Thể nhân là bộ phận chứa đựng thông tin
di truyền của vi khuẩn.

Hình 3.21. Thể nhân trong tế bào vi khuẩn Escherichia coli.

Ngoài NST, trong tế bào nhiều vi khuẩn cịn gặp những DNA ngồi NST. Đó là

những DNA xoắn kép có dạng vịng khép kín, có khả năng sao chép độc lập, chúng có tên là
Plasmid

4.6. Tiên mao và khuẩn mao

Tiên mao (Lơng roi, flagella) khơng phải có mặt ở mọi vi khuẩn, chúng quyết định
khả năng và phương thức di động của vi khuẩn.

Tiên mao là những sợi lơng dài, dưới kính hiển vi quang học chỉ có thể thấy rõ khi
nhuộm theo phương pháp riêng. Dưới kính hiển vi điện tử có thể thấy rất rõ cấu trúc của từng
sợi tiên mao.

Một số vi khuẩn có bao lơng (sheath) bao bọc suốt chiều dài sợi, như ở trường hợp
chi Bdellovibrio hay vi khuẩn tảVibrio cholera.

Tiên mao của vi khuẩn có các loại khác nhau tuỳ từng lồi :
- Khơng có tiên mao (vơ mao, atrichia)

- Có 1 tiên mao mọc ở cực ( đơn mao, monotricha)

</div>
(104)<div class='page_container' data-page=104>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 104

- Có 2 chùm tiên mao mọc ở 2 cực ( song chùm mao, amphitricha)
- Có nhiều tiên mao mọc khắp quanh tế bào (chu mao, peritricha)

Có loại tiên mao mọc ở giữa tế bào như trường hợp vi khuẩn Selenomonas 
ruminantium.

Hình 3.22. Tiên mao ở vi khuẩn; Các loại tiên mao ở vi khuẩn

Kiểu sắp xếp tiên mao liên quan đến hình thức di động của vi khuẩn. Tiên mao mọc

ở cực giúp vi khuẩn di động theo kiẻu tiến- lùi. Chúng đảo ngược hướng bằng cách đảo
ngược hướng quay của tiên mao.

Vi khuẩn chu mao di động theo hướng nào thì các tiên mao chuyển động theo hướng
ngược lại. Khi tiên mao không tụ lại về một hướng thì vi khuẩn chuyển động theo kiểu nhào
lộn.

Tốc độ di chuyển của vi khuẩn có tiên mao thường vào khoảng 20-80µm/giây, nghĩa
là trong 1 giây chuyển động được một khoảng cách lớn hơn gấp 20-80 lần so với chiều dài
của cơ thể chúng.

Các chi vi khuẩn thường có tiên mao là Vibrio, Spirillum, Pseudomonas, 
Escherichia, Shigella, Salmonella, Proteus... Ở các chi Clostridium, Bacterium,Bacillus, ...có
lồi có tiên mao có lồi khơng. Ở cầu khuẩn chỉ có 1 chi (Planococcus) là có tiên mao

Xoắn thể có một dạng tiên mao đặc biệt gọi là tiên mao chu chất (periplasmic
flagella), hay còn gọi là sợi trục ( axial fibrils), xuất phát từ cực tế bào và quấn quang cơ thể.
Chúng giúp xoắn thể chuyển động được nhờ sự uốn vặn tế bào theo kiểu vặn nút chai.

</div>
(105)<div class='page_container' data-page=105>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 105

Hình 3.24. Cơ chế chuyển động uốn vặn tế bào ở Xoắn thể

OS: Vỏ ngoài, AF: Sợi trục, PC ống nguyên sinh, IP:Lỗ nối 
4.7. Khuẩn mao và Khuẩn mao giới:

Khuẩn mao (hay Tiêm mao, Nhung mao , Fimbriae) là những sợi lông rất mảnh, rất
ngắn mọc quanh bề mặt tế bào nhiều vi khuẩn Gram âm. Chúng có đường kính khoảng
7-9nm, rỗng ruột (đường kính trong là 2-2,5nm), số lượng khoảng 250-300 sợi/ vi khuẩn.

Kết cấu của khuẩn mao giản đơn hơn nhiều so với tiên mao. Chúng có tác dụng giúp
vi khuẩn bám vào giá thể ( nhiều vi khuẩn gây bệnh dùng khuẩn mao để bám chặt vào màng
nhầy của đường hơ hấp, đường tiêu hố, đường tiết niệu của người và động vật).

Có một loại khuẩn mao đặc biệt gọi là Khuẩn mao giới (Sex pili, Sex pilus-số nhiều)
có thể gặp ở một số vi khuẩn với số lượng chỉ có 1-10/ vi khuẩn. Nó có cấu tạo giống khuẩn
mao , đường kính khoảng 9-10nm nhưng có thể rất dài. Chúng có thể nối liền giữa hai vi
khuẩn và làm cầu nối để chuyển vật chất di truyền (DNA) từ thể cho (donor) sang thể nhận
(recipient). Quá trình này được gọi là quá trình giao phối (mating) hay tiếp hợp (conjugation).
Một số thực khuẩn thể (bacteriophage) bám vào các thụ thể (receptors) ở khuẩn mao giới và
bắt đầu chu trình phát triển của chúng.

(a) (b) (c)

Hình 3.25. Khuẩn mao (a&b)và (c) khuẩn mao giới (sex pili) ở vi khuẩn

5. Sơ lược phân loại vi khuẩn

Hình dạng khơng cịn được coi là một tiêu chuẩn định danh vi khuẩn, tuy nhiên có rất
nhiều chi được đặt tên theo hình dạng (ví dụ nhưBacillus, Streptococcus, Staphylococcus) và
nó là một điểm quan trọng để nhận dạng các chi này.

</div>
(106)<div class='page_container' data-page=106>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 106

Một công cụ quan trọng để nhận dạng khác là nhuộm Gram, đặt theo tên của Hans
Christian Gram, người phát triển kĩ thuật này. Nhuộm Gram giúp phân vi khuẩn thành 2

nhóm, dựa vào thành phần cấu tạo của vách tế bào. Khi đầu tiên chính thức sắp xếp các vi
khuẩn vào từng ngành, người ta dựa chủ yếu vào phản ứng này:

• Gracilicutes - vi khuẩn có màng tế bào thứ cấp chứa lipid, nhuộm Gram âm tính
(nói gọn là vi khuẩn Gram âm)

• Firmicutes - vi khuẩn có một màng tế bào và vách pepticoglycan dày, nhuộm
Gram cho kết quả dương tính (Gram dương)

• Mollicutes - vi khuẩn khơng có màng thứ cấp hay vách, nhuộm Gram âm tính.
Các vi cổ khuẩn(archeabacteria) trước đây được xếp trong nhóm Mendosicutes. Hầu
hết vi khuẩn Gram dương được xếp vào ngành Firmicutes và Actinobacteria, là hai ngành có
quan hệ gần. Tuy nhiên, ngành Firmicutes đã được định nghĩa lại và bao gồm cả mycoplasma
(Mollicutes) và một số vi khuẩn Gram âm.

Theo quan điểm hiện đại (NCBI- National Center for Biotechnology Information,
2005) thì vi khuẩn bao gồm các ngành sau đây :

1. -Aquificae
2. -Thermotogae

3. -Thermodesulfobacteria
4. -Deinococcus-Thermus 
5. -Chrysiogenetes

6. -Chloroflexi
7. -Nitrospirae
8. -Defferribacteres
9. -Cyanobacteria
10. -Proteobacteria

11. -Firmicutes
12. -Actinobacteria
13. -Planctomycetes

14. -Chlamydiae/Nhóm Verrucomicrobia
15. -Spirochaetes

16. -Fibrobacteres /Nhóm Acidobacteria
17. -Bacteroidetes/Nhóm Chlorobia
18. -Fusobacteria

19. -Dictyoglomi

Việc phân ngành dựa trên các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa, sinh thái...

Căn cứ vào tỷ lệ G + C trong DNA người ta xây dựng được cây phát sinh chủng loại
(Phylogenetic tree) và chia vi khuẩn thành 12 nhóm sau đây :

1. -Nhóm Oxy hố Hydrogen
2. -Nhóm Chịu nhiệt

</div>
(107)<div class='page_container' data-page=107>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 107

4. -Nhóm Deinococcus

5. -Nhóm Vi khuẩn lam (Cyanobacteria)
6. -Nhóm Proteobacteria

7. -Nhóm Chlamydia
8. -Nhóm Planctomyces

9. -Nhóm Spirochaetes (Xoắn thể)
10. -Nhóm Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục
11. -Nhóm Cytophaga

12. -Nhóm Vi khuẩn Gram dương

6. Vi khuẩn có ích và Vi khuẩn gây hại

Vi khuẩn có thể có ích hoặc có hại cho môi trường, và động vật, bao gồm cả con
người. Vai trò của vi khuẩn trong gây bệnh và truyền bệnh rất quan trọng. Một số là tác nhân
gây bệnh (pathogen) và gây ra bệnh uốn ván (tetanus), sốt thương hàn (typhoid fever), giang
mai (syphilis), tả (cholera), bệnh lây qua thực phẩm (foodborne illness) và lao (tuberculosis).
Nhiễm khuẩn huyết (sepsis), là hội chứng nhiễm khuẩn toàn cơ thể gây sốc và giãn mạch, hay
nhiễm khuẩn khu trú (localized infection), gây ra bởi các vi khuẩn như streptococcus,
staphylococcus, hay nhiều loài Gram âm khác. Một số nhiễm khuẩn có thể lan rộng ra khắp
cơ thể và trở thành toàn thân (systemic). Ở thực vật, vi khuẩn gây mụn lá (leaf spot),
fireblight và héo cây. Các hình thức lây nhiễm gồm qua tiếp xúc, khơng khí, thực phẩm, nước
và cơn trùng. Kí chủ (host) bị nhiễm khuẩn có thể trị bằng thuốc kháng sinh, được chia làm
hai nhóm là diệt khuẩn (bacteriocide) và kìm khuẩn (bacteriostasis), với liều lượng mà khi
phân tán vào dịch cơ thể có thể tiêu diệt hoặc kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn.

Các biện pháp khử khuẩn có thể được thực hiện để ngăn chặn sự lây lan của vi
khuẩn, ví dụ như chùi da bằng cồn trước khi tiêm. Việc vô khuẩn các dụng cụ phẫu thuật và
nha khoa được thực hiện để đảm bảo chúng "vô khuẩn" (sterile) hay không mang vi khuẩn
gây bệnh, để ngăn chặn sự nhiễm khuẩn. Chất tẩy uếđược dùng để diệt vi khuẩn hay các tác
nhân gây bệnh để ngăn chặn sự nhiễm và nguy cơ nhiễm khuẩn.

Trong đất, các vi sinh vật sống trong nốt rễ (rhizosphere) biến nitrogen thành
ammoniac bằng các enzym của chính mình. Một số khác lại dùng N phân tử khí làm nguồn

nitrogen (đạm) cho mình, chuyển nitơ thành các hợp chất của nitơ, quá trình này gọi là quá
trình cốđịnh đạm. Nhiều vi khuẩn được tìm thấy sống cộng sinh trong cơ thể người hay các
sinh vật khác. Ví dụ như sự hiện diện của các vi khuẩn cộng sinh trong ruột già giúp ngăn cản
sự phát triển của các vi sinh vật có hại.

</div>
(108)<div class='page_container' data-page=108>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 108

Vi khuẩn, cùng với nấm men và nấm mốc, được dùng để chế biến các thực phẩm lên
men như fomarge, dưa chua, nước tương, dưa cải bắp (sauerkraut), dấm, rượu, và yoghurt. Sử

dụng cơng nghệ sinh học, các vi khuẩn có thểđược "thiết kế" (bioengineer) để sản xuất thuốc
trị bệnh như insulin, hay để cải thiện sinh học đối với các chất thải độc hại.

7. Các vấn đề khác

Về mặt tiến hóa học, vi khuẩn được cho là các vi sinh vật khá cổ, xuất hiện khoảng
3,7 triệu năm trước.

Tế bào eukaryote được cho rằng tiến hóa từ sự cộng sinh của các tế bào prokaryote.

Điều rõ ràng là các bào quan chứa DNA như ty thể hay lục lạp là những phần cộng sinh của
một nhóm vi khuẩn hiếu khí (ty thể) hay vi khuẩn lam (lục lạp) cổ xưa. Phần còn lại của tế

bào được giả thuyết là có nguồn gốc từ tế bào archaea. Đây là nội dung của thuyết nội cộng
sinh

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tranh cãi về nguồn gốc của những bào quan như

hydrogenosome có phải là nguồn gốc của ty thể hay ngược lại; xem thuyết hydro về nguồn
gốc tế bào eukaryote.

Vi sinh vật phân bố khắp mọi nơi và phát triển nhanh chóng ở những nơi có đủ thức

ăn, độẩm, và nhiệt độ tối ưu cho sự phân chia và lớn lên của chúng. Chúng có thểđược mang

đi bởi gió từ nơi này sang nơi khác. Cơ thể người là nơi cư trú của hàng tỷ vi sinh vật; chúng

ở trên da, đường ruột, trong mũi, miệng và những nơi hở khác của cơ thể. Chúng có trong
khơng khí mà ta thở, nước ta uống và thức ăn ta ăn.

III. VI KHU

Ẩ

N

ĐẶ

C BI

Ệ

T

1. Xạ khuẩn (Actinomycetes)

Xạ khuẩn là tên chung để chỉ nhóm VSV đơn bào có hình sợi phân nhánh như nấm
nhưng kích thước và cấu trúc giống với vi khuẩn Gram (+).

1.1. Đặc điểm chung

Xạ khuẩn có cấu trúc sợi (Hình 3.29) cho nên từ thế kỉ 19 trở về trước người ta xếp
nhầm xạ khuẩn vào nấm. Khác với nấm xạ khuẩn có nhân ngun thủy và kích thước nhỏ như

vi khuẩn (bề ngang của sợi chỉ khoảng 0,2-1,0μm). Sợi xạ khuẩn được gọi là khuẩn ti.

Xạ khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Số lượng đơn vị sinh khuẩn lạc (CFU-
colony-forming unit) xạ khuẩn trong 1g đất thường có 106-108 CFU.

</div>
(109)<div class='page_container' data-page=109>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 109

Hình 3.26. Khuẩn lạc và cuống sinh bào tử Streptomyces sp.

Hình 3.27. Bề mặt bào tử xạ khuẩn chi Streptomyces (trái), Micromonospora (phải dưới 
kính hiển vi điện tử)

Xạ khuẩn thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương, thường có tỷ lệ GC trong DNA cao
hơn 55%. Trong số khoảng 1000 chi và 5000 loài sinh vật nhân sơđã cơng bố có khoảng 100
chi và 1000 loài xạ khuẩn. Xạ khuẩn phân bố chủ yếu trong đất và đóng vai trị rất quan trọng
trong chu trình tuần hồn vật chất trong tự nhiên. Chúng sử dụng acid humic và các chất hữu
cơ khó phân giải khác trong đất. Mặc dù xạ khuẩn thuộc nhóm sinh vật nhân sơ nhưng chúng
thường sinh trưởng dưới dạng sợi và thường tạo nhiều bào tử. Thậm chí một số loại xạ khuẩn
cịn hình thành túi bào tử như chi Streptosporangium, Micromonospora và bào tử di động như

chi Actinoplanes, Kineosporia.

Trước đây, vị trí phân loại của Xạ khuẩn luôn là câu hỏi gây nhiều tranh luận giữa
các nhà Vi sinh vật học, do nó có những đặc điểm vừa giống Vi khuẩn vừa giống Nấm. Tuy
nhiên, đến nay, Xạ khuẩn đã được chứng minh là Vi khuẩn với những bằng chứng sau đây:

1. Một số xạ khuẩn như các loài thuộc chi Actinomyces và Nocardia rất giống với
các loài vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus và Corynebacterium.

2. Xạ khuẩn giống vi khuẩn ở chỗ khơng có nhân thực, chúng chỉ chứa nhiễm sắc
chất phân bố dọc theo các sợi hoặc các tế bào.

3. Đường kính của sợi xạ khuẩn và bào tử giống với ở vi khuẩn. Đồng thời sợi xạ

</div>
(110)<div class='page_container' data-page=110>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 110

4. Xạ khuẩn là đích tấn công của các thực khuẩn thể giống như vi khuẩn, trong khi

đó, nấm khơng bị tấn cơng bởi thực khuẩn thể.

5. Xạ khuẩn thường nhạy cảm với các kháng sinh có tác dụng lên vi khuẩn, nhưng
lại thường kháng với những kháng sinh tác dụng lên nấm như các polyen.

6. Xạ khuẩn không chứa chitin, chất có mặt trong sợi và bào tử của nhiều nấm, mà
khơng có ở vi khuẩn. Đồng thời giống như phần lớn vi khuẩn, xạ khuẩn không chứa cellulose.

7. Tương tự với vi khuẩn, xạ khuẩn nhạy cảm với phản ứng acid của môi trường,

đặc điểm này khơng có ở nấm.

8. Các đặc điểm về sợi và nang bào tử kín(sporangium) của chi Actinoplanes cho
thấy có thể chi này là cầu nối giữa vi khuẩn và các nấm bậc thấp.

Xạ khuẩn thuộc về lớp Actinobacteria, bộActinomycetales, bao gồm 10 dưới bộ, 35
họ, 110 chi và 1000 loài. Hiện nay, 478 loài đã được cơng bố thuộc chi Streptomyces và hơn
500 lồi thuộc tất cả các chi còn lại và được xếp vào nhóm xạ khuẩn hiếm.

1.2. Xạ khuẩn khác nấm

- Kích thước bề ngang khuẩn ti nhỏ như vi khuẩn (0,2-1,0µm)
- Gồm 2 loại hệ sợi : Hệ sợi khí sinh và hệ sợi cơ chất.

- Nhân chưa có màng nhân, có khả năng sinh sản nhiều bào tử như nấm trên hệ sợi
khí sinh.

- Khuẩn lạc bám chặt vào môi trường thạch (dùng đầu que cấy khơng đẩy đi được)
có dạng đối xứng tỏa trịn phóng xạ hay đồng tâm.

Hình 3.28. Xạ khuẩn Streptomyces scabies (nuôi trên MT thạch nghiêng và hệ sợi) 
1.3. Lợi ích của xạ khuẩn

- Xạ khuẩn là nguồn cung cấp chất kháng sinh: amphotericin, chloramphenicol,
kanamycin, neomycin, streptomycin..

- Nguồn sản sinh nhiều enzym.

- Xạ khuẩn chi Frankia có khả năng cốđịnh nitrogen thường cộng sinh trên rễ cây
phi lao, và nhiều loài cây khác.

</div>
(111)<div class='page_container' data-page=111>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 111

Hình 3.29. Những bào tử và hệ sợi của Frankia đầu tiên được phân lập bởi 
Ernst-Heinrich Pommer năm 1959

2. Xoắn thể (Spirochaetales)

Hình 3.30. Fritz Schaudinn (1871-1906); Xoắn thể Treponema pallidum 
và người bị bệnh giang mai

(Schaudinn và Hoffmann tìm ra mầm bệnh giang mai (Treponema pallidum) năm 1905)

Xoắn thể là một nhóm vi khuẩn đặc biệt có tế bào dài và xoắn lại ở mức độ khác
nhau. Xoắn thể không di động bằng lông roi mà lại di động bằng việc tự vặn xoắn cơ thể. Bề

ngang tế bào chỉ vào khoảng 0,3- 1,5μm, nhưng chiều dài tùy lồi mà có thể thay đổi từ 6-
500μm. Xoắn thể khó nhuộm màu, vì vậy người ta thường quan sát xoắn thể bằng kỉ thuật
“kính hiển vi nền đen”. Khi đó xoắn thể có màu sáng hiện rất rõ trên một nền tối đen. Một số

loài xoắn thể có trụđàn hồi ở giữa, tế bào cuốn xoắn lại xung quanh trụ này. Một số lồi khác
lại có màng sóng trơng như một giải lụa mỏng dính dọc theo tế bào.

Các xoắn thể có nhiều nơi trong tự nhiên: ao, hồ, ruột động vật có vú, ruột mối gỗ,
nhiều loại kí sinh trên cơ thể người nhưTreponema pallidum gây bệnh giang mai, Leptospirra 
australis gây bệnh sốt vàng da xuất huyết và Borrelia burgdorferi gây bệnh sốt hồi quy…

3. Rickettsia

Rickettsia được phát hiện vào năm 1909 bởi nhà bác học Mĩ Howard Taylor Ricketts
(1871-1910) và Prowazek Stanislaus Joseph Mathias (1875-1915) nhà khoa học Tiệp Khắc.

Rickettsia là một giống của Rickettsiaceae, Rickettsiales, đây là vi khuẩn ký sinh nội
bào, có 3 nhóm (Tribus): Rickettsiae, Ehrlichiae và Wolbachiae với 2 giống chủ yếu là

</div>
(112)<div class='page_container' data-page=112>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 112

nucleic, thành tế bào cũng có hợp chất đặc trưng của thành tế bào vi khuẩn, sinh sản bằng
cách chia đôi khi ở trong tế bào động vật.

a b c

Hình 3.31. a. Howard Taylor Ricketts (1871-1910),

b. Vi khuẩn Rickettsia prowazekii và c. Kí chủ Dermacentor andersoni

Rickettsia có dạng hình cầu, hình que hoặc hình sợi. Vì có đời sống kí sinh cho nên
không thể nuôi cấy được chúng trên các môi trường nhân tạo mà phải nuôi cấy chúng trong
phôi gà hay trên cơ thểđộng vật (chuột, thỏ...). Chúng có năng lực đề kháng yếu ở nhiệt độ

cao, ởđộ pH nhỏ (pH=4,1), với formol và nhiều chất sát trùng khác.

Rickettsia là nguyên nhân của nhiều bệnh sốt phát ban, sốt nổi nốt, sốt phồng nước,
sốt “chiến hào”, sốt Bắc Úc, sốt Xeberi....Vật truyền bệnh có thể là chấy, rận, bọ chét, ve...

4. Mycoplasma và Chamydia

Mycoplasma được phát hiện vào năm 1898 là loại vi khuẩn nhỏ nhất có thể ni cấy

được trên các mơi trường nhân tạo.

Chúng nhỏ bé đến mức có nhiều lồi khơng thể quan sát thấy được dưới kính hiển vi
quang học. Vì chưa có thành tế bào vững chắc nên chúng rất dễ biến đổi hình dạng. Chúng
thường có hình cầu, hình sợi phân nhánh. Người ta thường nuôi cấy Mycoplasma ở nhiệt độ

370C và ở pH=7,0-8,0. Chúng bị tiêu diệt dễ dàng khi đưa nhiệt độ lên 45- 550C trong vòng
15 phút. Mycoplasm thường gây ra các bệnh viêm phổi – màng phổi, tiết niệu - sinh dục.

Mycoplasma thuộc họMycoplasmaceae, họđộc nhất của bộMycoplasmales (đôi khi
là Mycoplasmatales - Freundt, 1955). Trong bộ Mycoplasmales có các dạng vi khuẩn

Mycoplasma dạng L và PPLO. Đây là những vi khuẩn thuộc Tenerecutes, lớp Mollicutes.

</div>
(113)<div class='page_container' data-page=113>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 113

- Chlamydia là một giống của Chlamydiaceae, thuộc bộ Chlamydiales, là những vi
khuẩn ký sinh bắt buộc, Gram âm và có nhiều điểm giống Rickettsia, trong động vật có xương
sống chúng khơng tạo ra ATP riêng mà sử dụng ATP của vật chủ, kích thước của chúng rất
nhỏ (0,3 - 0,45μm) vì thế trong một thời gian dài trước đây người ta coi chúng là một loại
virus (virus kiềm tính Van Royen).

Hình 3.33.Vi khuẩn Chlamydia và bệnh đau mắt hột* do vi khuẩn này gây nên 
*Bệnh đau mắt hột (tiếng Anh: trachoma) là bệnh nhiễm trùng mắt do vi khuẩn

Chlamydia trachomatis có khả năng làm thẹo, và nếu khơng chữa trị sẽ gây mù mắt.

Bệnh mắt hột do nhiễm khuẩn mi mắt gây ra, là một trong những ngun nhân gây
mù lịa hàng đầu thế giới (có khoảng 6 triệu người bị mù do căn bệnh này).

Trong khoảng 5 - 12 ngày sau khi xâm nhập vào mắt, vi khuẩn gây viêm mí và màng
của mắt. Mắt sưng, đỏ hồng, ngứa ngáy khó chịu rồi nếu để lâu không chữa sẽ thành các vết
thẹo trong mí và mắt. Khi mí mắt sưng có thể làm lông mi quặm vào trong, cọ sát vào tròng
mắt tạo thêm vết thẹo, làm mờ mắt hay mù mắt.

Bệnh mắt hột là bệnh làm mù nhưng ngừa chữa được hàng đầu trên thế giới. Bệnh có
nhiều tại địa phương nghèo, chậm tiến tại Phi châu, Nam Á, Đông Nam Á và Trung Quốc.
Một số cộng đồng thiếu điều kiện cũng bị dịch về mắt này, như thổ dân Úc, Nam Mỹ và một
số dân đảo vùng Thái Bình Dương.

Lâm sàng

o viêm giác mạc
o đổ ghèn

o sưng mí mắt, bật mí lên thấy bên trong có nhiều hột mủ (do đó mà có tên gọi

mắt hột)

o lông mi quặm vào trong mắt
o hạch ở quanh tai

o tròng đen bị mờ

Điều trị

Dùng thuốc uống kháng sinh (Erythromycin, Zithromycin hay Doxycycline) sớm có
thể ngăn chận những biến chứng như gây thẹo hay mù.

Một vài trường hợp cần phẫu thuật cắt bỏ thẹo và sửa mí mắt để tránh gây cọ sát làm
mờ màng tròng đen dẫn đến mù.

Phòng ngừa

</div>
(114)<div class='page_container' data-page=114>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 114

Câu h

ỏ

i ôn t

ậ

p ch

ươ

ng 3

a. Chọn câu đúng nhất:

1. Đặc điểm của tế bào nhân sơ là:

a. Tế bào chất đã phân hoá chứa đủ các bào quan

b. Màng nhân giúp trao đổi chất giữa nhân với tế bào chất.
c. Chưa có màng nhân

d. Cả a,b,c đều đúng

2. Thành phần nào sau đây khơng có ở cấu tạo của tế bào vi khuẩn ?
-a. Màng sinh chất; -b. Màng lưới nội chất

-c.Vỏ nhầy; -d.Lơng roi

3. Hình thái của vi khuẩn được ổn định nhờ cấu trúc nào sau đây:
-a. Vỏ nhầy ; -b. Thành tế bào

-c. Màng sinh chất; -d. Tế bào chất

4. Người ta chia làm 2 loại vi khuẩn: vi khuẩn Gram dương và vi khuẩn Gram âm
dựa vào yếu tố nào sau đây ?

-a. Cấu trúc của phân tử DNA
-b. Cấu trúc của plasmid

-c. Cấu trúc và thành phần hóa học của thành tế bào
-d. Số lớp peptidolycan trong thành tế bào

5. Thành phần hoá học cấu tạo nên thành tế bào vi khuẩn là:
-a. Kitin; -b. Cellulose

-c. Manan; -d. Peptidoglycan
6. Sinh vật dưới đây có cấu tạo tế bào nhân sơ là:
-a. Vi khuẩn lam; -b. Nấm men rượu
-c. Tảo; -d. Động vật nguyên sinh

7. Trong tế bào vi khuẩn ribosome có chức năng nào sau đây ?
-a. Hấp thu các chất dinh dưỡng cho tế bào

-b. Tiến hành tổng hợp protein cho tế bào

-c. Giúp trao đổi chất giữa tế bào và môi trường sống

-d. Cả 3 chức năng trên.

8. Chức năng di truyền của vi khuẩn được thực hiện bởi:
-a. Màng sinh chất; -b. Tế bào chất

-c. Vùng nhân ; -d. Ribosome

</div>
(115)<div class='page_container' data-page=115>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 115

–b. Có màng nhân

–c. Có các bào quan như bộ máy Golgi, lưới nội chất, ti thể…
–d. Hai câu b và c là đúng

b. Trả lời các câu hỏi sau:

1. Vẽ sơđồ cấu tạo tế bào vi khuẩn, trong đó ghi rõ các cấu tạo bắt buộc phải có và
cấu tạo khơng thường xun phụ thuộc vào nhóm vi khuẩn.

2. So sánh cấu tạo thành tế bào vi khuẩn và vi sinh vật cổ. Nói rõ vai trị của thành
trong hoạt động sống và trong phương pháp nhuộm Gram.

3. Vẽ sơđồ cấu tạo màng sinh chất của vi khuẩn, nói rõ chức năng vận chuyển các
chất qua màng.

4. Bản chất của các vật thểẩn nhập, cấu tạo của chúng và khả năng nhuộm màu.
5. Chất nhân của vi khuẩn, những phát hiện mới trong vấn đề genophore của cơ thể

nhân sơ.

6. Plasmid ở cơ thể nhân sơ, vai trò và chức năng.

7. Màng nhầy và tiên mao, cấu tạo và chức năng các loại.
8. Nội bào tử, cấu tạo và nhuộm màu.

9. Nêu một số ví dụ vi khuẩn sinh bào tử và khơng sinh bào tử, ứng dụng của chúng
trong công nghệ vi sinh.

10.Vẽ sơđồ cấu tạo tế bào nấm men. So sánh cấu tạo tế bào nấm men và nấm mốc
11.Các chu trình sinh học của nấm men, đại diện nấm mốc.

12.Nguyên tắc và phương pháp phân loại vi sinh vật.

13.Định nghĩa và cho ví dụ các khái niệm sau: bào tử vơ tính, bào tử hữu tính, nội
bào tử, bào tửđính, bào tử túi, bào tửđảm, sợi nấm có vách ngăn, sợi cộng bào, sợi hai nhân.

14.So sánh tổng quát sự khác biệt của vi khuẩn, nấm, tảo đơn bào và động vật đơn bào.

* Tài li

ệ

u

đọ

c thêm

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học (lý thuyết và bài tập giải sẵn) song
ngữ Việt- Anh phần 1 và phần 2, NXB KH&KT Hà Nội.

2. Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Phạm Hồng Sơn,
Phạm Văn Ty, Nguyễn thị Thu Thuỷ, 2006. Vi sinh vật học, NXB Đại học Huế.

3. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Pham Văn Ty, 1997. Vi sinh vật học,
NXBGD, Hà Nội.

* Tài li

ệ

u tham kh

ả

o

1. Dworkin W., Falkow S., Rosenberg E., Schleifer K.-H. & Stackebrandt E. (ed.).
2000. The Prokaryotes: an Evolving electronic resource for the microbiological community.
Springer-Verlag, New York.

2. và

</div>
(116)<div class='page_container' data-page=116>

Chương 3: Sinh học của các cơ thể nhân sơ 116

* Gi

ả

i thích thu

ậ

t ng

ữ

Bacterial mat: Dưới điều kiện thích hợp, vi khuẩn có thể tạo thành những khúm
thấy được bằng mắt thường.

Cổ khuẩn (Archaea) là một nhóm vi sinh vật đặc biệt bắt nguồn từ tiếng La tinh

Archaios có nghĩa là cổ
Giới Archaea

Ba ngành:

- Euryarchaeota
- Crenarchaeota
- Korarchaeota

Vi khuẩn (tiếng Anh và tiếng La Tinh là bacterium, số nhiều bacteria) đơi khi cịn

được gọi là vi trùng. Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, có kích thước nhỏ (kích thước
hiển vi) và thường có cấu trúc tế bào đơn giản khơng có nhân, bộ khung tế bào (cytoskeleton)
và các bào quan như ty thể và lục lạp. Cấu trúc tế bào của vi khuẩn được miêu tả chi tiết trong
mục sinh vật nhân sơ vì vi khuẩn là sinh vật nhân sơ, khác với các sinh vật có cấu trúc tế bào

phức tạp hơn gọi là sinh vật nhân thực.

Vi trùng là thuật ngữ tương đối phổ biến với một số nghĩa hiểu khác nhau được liệt
kê dưới đây.

1. Đa số trường hợp là tương đương với vi khuẩn (bacterium/ bacteria), một nhóm
sinh vật prokaryote. Chữ trùng tương đương với chữ khuẩn trong các cum từ chỉ phân loại
hình thái, vd. "tụ cầu trùng" ~ tụ cầu khuẩn, "trực trùng" ~ trực khuẩn .v.v.

2. Tương đương với vi sinh vật trong cụm từ vi trùng học để ám chỉ các lĩnh vực
nghiên cứu, bộ môn, khoa nghiên cứu trong các trường Đại học và bệnh viện, vd. "Khoa Vi
trùng", "Bộ môn Vi trùng học" .v.v.

</div>
(117)<div class='page_container' data-page=117>

117

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

CH

ƯƠ

NG 4

SINH H

Ọ

C C

Ủ

A CÁC C

Ơ

TH

Ể

</div>
(118)<div class='page_container' data-page=118>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 118

I. VI N

Ấ

M (MICROFUNGI)

Đặc điểm đặc trưng

Vi nấm là gì? gồm những sinh vật nhân thực, hệ sợi, phần lớn có thành tế bào chứa
kitin, khơng có lục lạp, khơng có lơng và roi. Sống dị dưỡng hoại sinh, kí sinh, cộng sinh, sinh
sản chủ yếu bằng bào tử.

Các cơ thể nấm với cấu tạo thành tế bào, kiểu trao đổi chất và hệ enzym khác biệt
với các cơ thể nhân thực khác (thực vật, động vật) và khác xa với cơ thể nhân sơ nên từ lâu đã

được xếp thành một giới riêng - đó là giới nấm (Kingdom Fungi).

Có 3 danh từ thường dùng để chỉ nấm là: nấm men (Levures, Yeasts), nấm mốc
(Moisissures) và nấm lớn hay nấm có quả thể. Trong vi sinh vật học, vi nấm được hiểu là các
nấm có cơ thể hiển vi, bao gồm 3 nhóm chính:

- Nấm đơn bào hay nấm men.
- Nấm sợi hay nấm mốc.
- Nấm nhầy

Nguồn gốc của nấm

Nấm có nguồn gốc đa nguyên, các ngành, thậm chí các lớp trong một ngành đã bắt
nguồn từ các tổ tiên khác nhau. Người ta cho rằng nấm cổ có tổ tiên từ trùng roi nào đó. Các
dạng nấm hiện nay đã xuất hiện rất lâu. Các bào tử của chúng rất giống với bào tử của những
loài nấm trong lớp đất của các kỷ xa xưa. Trong đất thuộc Mezozoi (cách đây 70-185 triệu
năm) tìm thấy di tích của nấm rất giống với nấm thuộc bộ Mốc nước của nấm noãn và nấm túi
chưa hoàn chỉnh thuộc chi Diplodia…

1. Nấm men (Levures, Yeasts)

1.1. Đặc điểm hình thái, cấu trúc và sinh sản của nấm men

Nấm men là tên gọi thông dụng để chỉ một nhóm vi nấm cơ thể đơn bào, nhân có
màng nhân, sinh sản chủ yếu theo kiểu nảy chồi.Nấm men khơng phải là một nhóm nấm riêng
biệt mà thuộc nhiều nhóm khác nhau trong giới nấm. Nấm men có thể thuộc về 3 lớp nấm là
nấm túi (Ascomycetes), nấm đảm (Basidiomycetes) và nấm bất tồn (Deuteromycetes).

Tế bào nấm men có nhiều hình dạng khác nhau, có thể hình cầu, hình bầu dục, hình
elip, hình ống.... Kích thước tế bào thay đổi từ 1,5-12μm. Nếu tế bào dạng sợi thì chiều dài có
thể tới 20μm hay hơn nữa, thường là sợi nấm giả gồm nhiều tế bào dính lại với nhau theo
chiều dài một cách lỏng lẻo.

Trong số 75.000 lồi nấm hiện biết thì có hơn 500 lồi nấm men thuộc khoảng 50
giống.

Thành tế bào nấm men thường dày khoảng 100-250nm, cấu tạo chủ yếu bằng hợp
chất mannan-glucan hay mannan- kitin. Bên dưới thành tế bào là màng sinh chất có cấu tạo
khơng khác gì mấy so với ở tế bào sinh vật khác.

</div>
(119)<div class='page_container' data-page=119>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 119

Khác với vi khuẩn, nấm men đã có nhân phân hóa, nhân có màng nhân, lổ thủng và
nhân con. Trong tế bào nấm men có các cơ quan nhỏ như ti thể, lưới nội chất, bộ máy Golgi…

Ti thể nấm men có dạng hình cầu, hình bầu dục hay hình sợi được bao bởi hai lớp
màng, giữa hai lớp màng là cơ chất bán lỏng. Từ lớp màng trong lại tạo ra vơ số những vách
nối vào phía trong gọi là vách ngang để tăng diện tích bề mặt của màng. Ti thể là trung tâm
tạo năng lượng của tế bào. Trong ti thể còn gặp cả một lượng nhỏ DNA, gọi là DNA của ti
thể.

Bộ máy Golgi gồm những tui, những không bào cấu tạo bởi các lớp màng xếp song
song hình cung. Bộ máy Golgi tham gia vào hoạt động bài tiết các chất cặn bã, các chất độc
hại ra khỏi tế bào.

Lưới nội chất là hệ thống các ống, các xoang phân nhánh với cấu trúc màng tương tự

như màng sinh chất. Trên màng lưới nội chất có rất nhiều ribosome- cơ quan tổng hợp ra
protein của tế bào.

Hình 4.1. Cấu trúc tế bào nấm men

N= nhân; M= ty thể; Va= không bào; ER= mạng lưới nội chất; Ves= bào nang 
Nấm men sinh sản vơ tính bằng đâm chồi hoặc phân chồi, giữa q trình này có thể

sinh sản hữu tính.

Nấm men có 3 dạng chu trình sinh học:

- Chu trình đơn bội - lưỡng bội như lồi Saccharomyces cerevisiae.
- Chu trình ưu thế lưỡng bội như lồi Saccharomycodes ludgyzii.
- Chu trình ưu thếđơn bội nhưở lồi Schizosaccharomyces octosporus.

Nhờ kính hiển vi điện tử khoa học đã thấy có sự khác nhau về thời gian hình thành
thoi vơ sắc trong sinh sản vơ tính ở nấm men phân đơi và nấm men đâm chồi.

</div>
(120)<div class='page_container' data-page=120>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 120

Hình 4.3. Nấm men sinh sản bằng phân cắt tế bào bằng vách ngăn

Bào tử túi Bào tử màng dày Bào tửđốt

Hình 4.4. Nấm men sinh sản bằng bào tử túi, bào tử màng dày và bào tửđốt

Hình 4.5. Nấm men sinh sản bằng bào tử bắn

</div>
(121)<div class='page_container' data-page=121>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 121

Hình 4.7. Sự nảy chồi và hình thành bào tử túi ở nấm men Saccharomyces cerevisiae 
1.2. Vai trò sinh học của nấm men

Nấm men có giá trị dinh dưỡng cao vì giàu protein (45-55% khối lượng khô) và
vitamin (tiền vitamin D và các loại vitamin nhóm B). Nấm men lại có tốc độ phát triển nhanh,
có thểđồng hóa trực tiếp muối vơ cơ (N, P, K) và hầu như các hợp chất carbon hữu cơđều có
thể (trực tiếp hoặc gián tiếp) dùng làm thức ăn nuôi cấy nấm men (rỉ đường, farafin, dầu
mỏ....)

Nấm men chiếm một vị trí đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm: làm nở bột mì, nấu
rượu, làm rượu vang, làm pho mát, sản xuất sinh khối để chếprotein. Riêng sản xuất bánh mỳ

hằng năm thế giới đã tiêu thụ 1,7 triệu tấn nấm men bánh mỳ.

Một số nấm men khác là nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm. Trong số này có cả

</div>
(122)<div class='page_container' data-page=122>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 122

Bảng 4.1 Bảng phân nhóm đơn giản các nấm men

Lớp 
(Classes)

Bộ Họ Họ phụ Giống

N
ấ
m tú
i (
As
comyce
tes
)
Endomycetales 
Saccharomycetaceae 
Spermophthoraceae 

Schizosaccharum-vcetoideae 
Nadsonioideae 
Lipomycetoideae 
Saccharomycetoi-deae 
Schizosaccharo-myces 
Hanseniaspora 
Lipomyces 
Debaryomyces 
Hansenula 
Kluyveromyces 
Pichia 
Sacharomyces 
Coccidiascus 
N
ấ
m

đả
m
(
Basidiomy

-cet
es
)

Ustilagi-nales 
Tremell-ales 
Filobasidiaceae 
Leuvures 
Sirobasidiaceae 
Tremellaceae 
 Filobasidium 
Leucospiridium 
Sirobasidium 
Tremalla 
N
ấ
m b
ấ

t toàn (

Deuteromy-cet
es
)

Blastomyc
etal
es 
Cryptococcaceae 
Sporobolomycetaceae 
Cryptococcoideae 
Rhodotoruloideae 
Trichospororoideae 
Brettanomyces 
Candida 
Cryptococcus 
Torulopsis 
Rhodotorula 
Trichosporon 
Sporobolomyces

Hình 4.8. Hình thái tế bào nấm men bánh mì Saccharomyces cerevisiae

Candida albicans Cryptococcus neoformans

</div>
(123)<div class='page_container' data-page=123>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 123

2. Nấm mốc

Nấm mốc là tên để chỉ các nhóm nấm khơng phải là nấm men, cũng khơng phải là
nấm lớn có quả thể (nấm mũ)

2.1. Cấu tạo của nấm mốc

Nấm mốc thường tạo thành những khối sợi có nhánh gọi là khuẩn ti hay là (sợi

nấm).Sợi nấm là một ống hình trụ dài, thường phân nhánh, có loại có vách ngăn ngang như

các lớp nấm bậc cao (Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes) hoặc không vách ngăn
thuộc về các nấm bậc thấp nhưOomycetes và Zygomycetes.

Một số loại nấm mốc thường dùng trong thực phẩm nhưMucor, Rhizopus..., sợi nấm
thường khơng có vách ngăn. Tồn bộ hệ sợi có thể coi là một tế bào phân nhánh, người ta gọi

đấy là cơ thểđa nhân. Phần lớn sợi nấm mốc có vách ngăn tạo nên cơ thểđa bào.

Đường kính sợi nấm vào khoảng 0,3-5μm, cũng có khi đạt tới 10μm hay lớn hơn
(mắt thường có thể nhìn thấy). Trên cơ chất tự nhiên hoặc trên môi trường nuôi cấy đặc (thạch

đĩa, thạch nghiêng...), sợi nấm phát triển thành một hệ sợi (khuẩn ti thể) có dạng hình trịn và

được gọi là khuẩn lạc nấm mốc (hình 2.10)

Hình 4.10. Khuẩn lạc trên mơi trường thạch đĩa 
và cơ quan sinh sản của nấm mốc chi Aspergillus

Nấm mốc chỉ tăng trưởng ngọn. Điều đáng chú ý là các vách ngăn không ngăn
ngang (ở các nấm có vách ngăn) khơng làm cho sợi nấm có cấu tạo đa bào hồn chỉnh, vì các
vách ngăn này đều có lỗ thủng (một hay nhiều lỗ). Qua các lỗ thủng này sinh chất có thể qua
lại dễ dàng mà ngay cả nhân cũng có thể thót nhỏ lại để chui qua. Kết quả là có những tế bào
có nhiều nhân (thường ở phần ngọn) và ngược lại cũng có những tế bào khơng có nhân. Ngồi
ra trong hệ sợi nấm, khi có hai đầu sợi nấm tiếp cận sát với nhau, thì thành ở chỗ tiếp cận này
có thể hóa nhầy, kết quả là hai sợi liên thông với nhau. Chính vì vậy, có thể nói cả hệ sợi nấm
là một ống thông suốt và chất dinh dưỡng cũng như chất nguyên sinh có thể lưu chuyển dễ

</div>
(124)<div class='page_container' data-page=124>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 124

Hình 4.11. Hình thái nấm mốc Rhizopus

Thành tế bào nấm mốc có cấu trúc khác nhau tùy từng nhóm, đa số chứa kitin,
glucan, kitozan...Tế bào nấm mốc có chứa các thành phần tương tự như ở tế bào nấm men:
Nhân, ti thể, bộ máy golgi, lưới nội chất….

Hình 4.12. Cấu trúc đại thể tế bào nấm mốc 
2.2. Đời sống của nấm mốc

</div>
(125)<div class='page_container' data-page=125>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 125

Nấm sợi sinh sôi nảy nở bằng cách đứt đoạn sợi nấm, vừa bằng cách tạo ra rất nhiều
bào tử vơ tính hay hữu tính.

Bào tử vơ tính như: Bào tử kín, bào tử màng dày, bào tử trần, bào tử đốt, bào tử

phấn....

Bào tử hữu tính (tạo thành sau q trình sinh sản hữu tính)như: bào tử nỗn, bào tử

tiếp hợp, bào tửđảm...

1 2 3 4 5 
Hình 4.13. Hình dạng của một số cuống bào tử và bào tử nấm mốc thường gặp

1.Mucor; 2.Rhizopus; 3. Aspergillus; 4.Penicillium; 5.Fusarium

Thamnidium Rhizopus

Hình 4.14. Nấm mốc sinh sản bằng bào tử nang kín

Một số nấm có thể sinh ra các động bào tử một roi (chytridiomycetes) hoặc hai roi
(Oomycetes) trong chu trình sinh sản của mình. Các nấm bậc cao như lồi Aspergillus và

Penicillium có thể hình thành cầu tiếp hợp giữa hai tế bào của hai sợi (+ và -), đó là hiện
tượng sinh sản cận tính.

</div>
(126)<div class='page_container' data-page=126>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 126

2.3. Vai trò của nấm mốc

Nấm mốc đã được ứng dụng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân. Trong công nghiệp
dược phẩm nấm mốc được sử dụng để sản xuất các thuốc kháng sinh như penicillin,
cephalosporin, nhiều loại vitamin như B2...Trong cơng nnghiệp hóa chất và cơng nghiệp thực
phẩm, nấm mốc được sử dụng để sản xuất formage, citric acid, nucleic acid, gibberellin,
indolacetic acid.

Nhiều nấm mốc được ứng dụng trong quá trình chuyển hóa các hợp chất steroid và
alcaloid (dùng để làm thuốc). Nhiều loài nấm sợi là sinh khối rẻ tiền và có thể sản xuất dễ

dàng ở quy mơ công nghiệp tạo ra nguồn thức ăn bổ sung giàu protein và vitamin cho người,
cho gia súc, gia cầm.

Nấm mốc thường có những enzym phân giải rất mạnh như hệ enzym phân giải

cellulose, phân giải pectin, các enyme amylase, protease, lipase...Từ xa xưa, nhiều loài nấm
mốc đã được nhân dân ta sử dụng để sản xuất tương, chao, nước chấm, tạo các enzym...

Tuy nhiên, có rất nhiều lồi nấm mốc kí sinh gây nên nhiều bệnh khó chữa ở người
và gia súc, nhiều loại nấm gây tổn thất lớn lao cho cây trồng và cây rừng. Các bệnh nấm ở

người như hắc là, lang ben, nấm tóc,... ở lúa như đạo ôn, đốm nâu, mốc sương,
khô vằn...

Bảng 4.2. Bảng phân loại đơn giản một số giống nấm mốc

Ngành Ngành phụ Lớp Bộ Giống

Zygomycotina 
(Zygomycetes)

Zygomycetes Mucorales Mucor

Rhizopus 
Ascomycotina Plectomycetes 
Pyenomycetes 
Hemiascomycetes 
Eurotiales 
Spahaeriales 
Endomycetales 
Emericella 
(A. nidulans) 
Neurospora 
 (N. grassa) 
Eremothecium

Basidiomycotina 
(Basidiomycetes) 
Hemibasidiomycetes Urenidales 
Ustilaginales 
Puccinia 
Ustilago 
Candida 
Geotrichum 
Amastigomycota
Deuteromycotina 
(Deuteromycetes) 
Hyphomycetes

(dạng nấm men =

Blastomycetes)

Hyphomycetes Moniliales

</div>
(127)<div class='page_container' data-page=127>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 127

Hình 4.16. Nấm Epidermophyton floccosum gây bệnh hắc lào ở người

3. Nấm nhầy

Cơ thể nấm nhầy là một khối nhầy không có màng gọi là thể ngun hình, thường có
màu vàng hay hồng. Thể ngun hình có nhiều nhân lưỡng bội, mỗi nhân là một tế bào, như

vậy cơ thể nấm nhầy là hợp bào (plasmodium). Thể ngun hình có khả năng di chuyển kiểu
amip. Nấm nhầy thường sống hoại sinh trên tàn tích thực vật,do vậy hay gặp nấm nhầy trên
bãi cỏ, đất rừng, bãi gỗ, các đống rác hay phân của động vật ăn cỏ. Cũng có nhiều lồi sống
ký sinh trên thực vật.

Theo Bùi Xuân Đồng (1977) ngành nấm nhầy (Myxomycetes) chia ra 4 lớp:

1. Lớp Acrasiomycetes: Gồm nấm nhầy hoại sinh, cử động amip, sau tụ họp thành
thể nhầy giả (Pseudoplasopodium).

2. Lớp Hydromyxomycetes: Gồm nấm nhầy kí sinh cửđộng amip, sau tụ họp thành
thể nhầy giả.

3. Lớp Myxomycetes: Hoại sinh có thể nhầy (plasmodium), bọc bào tử có cuống.
4. Lớp Plasmodiophoromycetes: Có thể nhầy, bọc bào tử khơng cuống, kí sinh là lớp
nấm nhầy kí sinh gây bệnh cho cây trồng.

Hiện nay một số tác giả cho rừng các Nấm nhầy được xếp vào hai nhóm: những Nấm
nhầy có cấu tạo cộng bào (Myxomycetes) và những Nấm nhầy có cấu tạo tế bào
(Acrasiomycetes), trước đây chúng được xếp vào Myxomycetes. Trong giai đoạn dinh dưỡng,
chúng khơng có vách tế bào và chúng hấp thu chất dinh dưỡng hay lấy thức ăn theo kiểu
amip; tương tự như kiểu dinh dưỡng của nguyên sinh động vật. Tuy nhiên, chúng thành lập
vách cellulose trong giai đoạn sinh sản, và tạo bào tử có vách bên trong bào tử phịng, và như

thế thì giống với Nấm.

3.1. Nấm nhầy có cấu tạo cộng bào

Trong giai đoạn dinh dưỡng, Nấm nhầy có cấu tạo cộng bào khơng có vách tế bào,
chỉ là một khối chất nguyên sinh trần, chứa nhiều nhân được gọi là plasmodium. Chúng sống

trên lá cây, gỗ mục hay những vật chất hữu cơ khác để lấy thức ăn. Dưới một số điều kiện
nào đó những thể quả rất nhỏđược thành lập.

</div>
(128)<div class='page_container' data-page=128>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 128

tượng để nghiên cứu về đặc điểm của chất nguyên sinh, hiện nay thì chúng là đối tượng để

nghiên cứu sự ngun phân. Sau khi bào tử phịng phóng thích các bào tử, chúng nẩy mầm
tạo ra những thể amip đơn tướng, và có thể phát triển chiên mao. Những thể amip này có thể

hoạt động như những giao tử, phối hợp và bắt đầu cho ra một plasmodium mới.
3.2. Nấm nhầy có cấu tạo tế bào

Nhóm này khác nhóm trên là trong giai đoạn dinh dưỡng gồm những tế bào riêng lẻ

kiểu amip, được gọi là myxamoeba. Ni cấy trong phịng thí nghiệm, các myxamoeba này

ăn các vi khuẩn bằng cách thực bào. Trong tự nhiên, Nấm nhầy có cấu tạo tế bào thường

được tìm thấy trên chất hữu cơ thối rửa hay phân súc vật. Nhiều loài giới hạn sự phân bố trên
phân của một loài động vật đặc biệt mà thơi. Thí dụ, một lồi chỉ tìm thấy trên phân của khỉ

howler (một loại khỉ có tiếng kêu rất lớn, sống ở Nam mỹ), trong khi một loài khác chỉ thấy
sống trên phân của một loài đại bàng. Chúng vừa dinh dưỡng vừa phân cắt để gia tăng số

lượng quần thể, trước khi bước vào giai đoạn sinh sản kế tiếp.

Có một điểm đáng chú ý là khi môi trường thiếu thức ăn, các tế bào kết dính lại
thành một plasmodium giả (pseudoplasmodium), và chúng phản ứng lại với các kích thích của
mơi trường như một sinh vật duy nhất. Về sau plasmodium giả tạo ra thể quả mọc thẳng lên.

Trong lúc này, các myxamoeba phân hóa thành hai loại tế bào, tế bào cuống và bào tử (Hình
4.17).

Hình 4.17. Chu kỳđời sống của nấm nhầy

Một số thí nghiệm cho thấy có một yếu tố cảm ứng giúp cho các myxamoeba nhận ra
các tế bào cùng loại để kết lại hay nhận ra các tế bào lạđể loại ra. Sự nhận diện này có sự

</div>
(129)<div class='page_container' data-page=129>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 129

Tổng quát về nấm:

Bảng 4.3. Các lớp nấm thường gặp

Lớp nấm Loại sợi Bào tử vơ tính Bào tử hữu tính Nới sống chính Ví dụ
Oomycetes

khơng có vách
ngăn

(coenocytic)

bào tử chuyển

động Oospora

thủy sinh, nhiều loài
gây bệnh cho cá, mốc
sương khoai tây

Allomyces

Zygomycetes coenocytic

bào tử túi, đơi khi
bào tửđính
(conidia)

Zygospora (bào

tử tiếp hợp) đất, phân giải chất hữu
cơ thực vật

Mucor, Rhizopus

Ascomycetes có vách ngăn,
một sốđơn bào

đính bào tử (đâm
chồi)

bào tử túi
(ascospore)

đất, phân giải chất hữu
cơ thực vật

Neurospora, 
Saccharo-myces, 
Morchella

Basidiomycetes mcó vách ngột sốđơn bào ăn, conidiaUredospora (đâm ch, ồi) (bào tbasidio-sporeửđảm ) cđấơt, phân gi thực vật ải chất hữu Amanita Agaricus,

Deuteromycetes có vách ngăn,
một sốđơn bào

bào tửđính, bào tử

đốt (arthrospora) chưa thấy

đất, thực vật và trên cơ

thểđộng vật

Candida, 
Trychophyton, 

Epidermo-phyton 
Bảng 4.4. Các kiểu bào tử nấm

Ví dụ giống nấm Kiểu bào tử Tính chất

Saprolegnia Bào tử vơ tính (động bào tử)

Zoospores)

Bào tửđơn, có roi, chuyên động
Aspergillus,

Penicillium

Đính bào tử (Conidiospore) Bào tử đơn hoặc tập hợp thành chuỗi được hình
thành trên cuống bào tử (Conidiospore)

Mucor, Rhizopus Bào tử túi vơ tính (Sporangiospores) Bào tửđược hình thành trong túi (bào tử vơ tính)

Coccidioides Bào tửđốt (Arthrospores) Bào tử được hình thành bằng cách chia đốt các sợi

khí sinh

Candida Bào tử dây (Chlamydospore), bào tử

mầm (Blastospore)

Thành dày, bào tửđơn, được hình thành bằng phân

đơi hay chồi giống nấm men
Saccharomyces,

Neurospora

Bào tử túi Được hình thành trong túi (bào tử hữu tính), thường

4 - 8 bào tử trong một túi

Agaricus Bào tửđảm (Basidiospores) Phát triển ở tận cùng của đảm (thường 4 bào tử)

Rhizopus Bào tử tiếp hợp (Zygospores) Bào tử lớn được hình thành trong một thành dày (bào

tử hữu tính)

Saprolegnia Bào tử nỗn (Oospore) Bào tử phát triển trong Oogonium (nguyên bào

trứng)

1 2 3

Hình 4.18. Một số loại nấm ăn và nấm dược liệu có thể trồng ở Việt Nam 
1. Nấm sị ( Pleurotus ostreatus ); 2. Mộc nhĩ (Auricularia auricula)

</div>
(130)<div class='page_container' data-page=130>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 130

Các loài nấm đảm ăn được như các giống nấm mỡ (Agaricus bisporus), nấm rơm
(Volvariella volvacea), mộc nhĩ (Auricularia), nấm hương (Lentinus), ngân nhĩ

(Tremella)…đang trở thành đối tượng chủ yếu trong công nghệ nuôi trồng nấm ăn.

Phân loại nấm mốc chủ yếu dựa vào các tính trạng hình thái: cấu tạo sợi mang bào
tử, cấu tạo bào tử và một số tính trạng sinh lý sinh hóa.

II. Ð

Ị

A Y

Ðịa y là dạng cộng sinh của hai loài: một Nấm mốc và một Tảo. Hình thức cộng sinh
rất đặc biệt, có hình dạng riêng nên Ðịa y có tên giống và lồi. Các hình dạng của Ðịa y: hình
vảy (crustose), chặt và dán vào giá thể; hình lá với nhiều thùy(foliose) như lá cây; hay hình
cành (fruticose ), như bụi cây (Hình 4.19).

Hình 4.19. Các dạng Địa y: (A) Dạng vảy (B) Hình lá (C) Hình trái cây 
Trong Ðịa y, thành phần Nấm thường là Nấm túi, đôi khi là Nấm đảm. Thành phần

Tảo thường là Tảo lục, đôi khi là Vi khuẩn lam. Tế bào Tảo phân tán giữa các khuẩn ty (Hình
4.20). Một số khuẩn ty dán chặt vào rong để hấp thu carbohydrat và những chất hữu cơ từ

</div>
(131)<div class='page_container' data-page=131>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 131

Ðịa y hiện diện trên thân cây, đất và đá. Trên đá chúng là những sinh vật tiên phong,
là những tộc đồn đầu tiên chiếm cứ mơi trường mới vì chúng có thể phá hủy đá dần dần do
các acid mà chúng tiết ra, và sẽ tạo ra
những hạt đất nhỏ. Những vật chất
hữu cơ từ Ðịa y thối rửa làm tăng
thành phần của đất được tạo ra. Các
acid được tiết ra thay đổi theo loài và
thường được dùng để định danh Ðịa
y.

Ðịa y tăng trưởng với một
tốc độ rất chậm: Ðịa y dạng vảy tăng
trưởng từ 0, 1 mm đến 10 mm /1
năm, Ðịa y dạng lá tăng trưởng từ 2

đến 4 cm hàng năm. Ðịa y dễ bị tổn
hại do chất ơ nhiễm khơng khí và có
thể được xem là sinh vật chỉ thị về

chất lượng khơng khí. Thường phải đi xa vài dặm cách xa thành phố mới có thể tìm được Ðịa
y. Ðịa y chỉ sinh sản vơ tính, mặc dù thành phần Nấm túi có thể sinh sản hữu tính bằng túi.
Một mảnh của Ðịa y được tách ra cho ra Ðịa y mới. Thêm vào đó, một số loài tạo ra những
thể sinh sản đặc biệt được gọi là mầm phấn (soredia), là một khối nhỏ gồm các tế bào Tảo

được bao quanh bởi các khuẩn ty. Mầm phấn được phát tán bởi gió và nước mưa. Ðể

hiểu được bản chất của Ðịa y và giải thích nguồn gốc của chúng, các nhà thực vật học từ lâu

đã thử tổng hợp Ðịa y từ tế bào Tảo và Nấm. Mặc dù cả hai thành phần được nuôi cấy riêng
rẻ, sự tổ hợp lại thành Ðịa y thật là khó khăn. Trong những năm gần đây, sự cộng sinh được
tạo ra, chúng có hình dạng phần nào giống với Ðịa y nhưng chưa phải là cấu trúc thật sự của
Ðịa y. Do đó, câu hỏi được đặt ra là trong tự nhiên những Ðịa y mới từ Tảo và Nấm được
hình thành như thế nào?

Ðịa y là thành phần quan trọng của các đài nguyên vùng cực bắc và là thức ăn cho
caribou (một loại nai lớn ở Mỹ châu). Ðịa y rất quan trọng đối với dân Eskimo, dân Lapps, ở

phía bắc của Thụy điển, Na uy và Phần lan, vì caribou là nguồn thực phẩm chính. Ngồi ra
Ðịa y còn được dùng để sản xuất nước hoa và phẩm nhuộm.

III. VI T

Ả

O

1. Đặc điểm chung

Vi tảo (Microalgae) là tên gọi để chỉ tất cả các lồi tảo có kích thước hiển vi có sắc tố

quang hợp. Chúng thuộc về nhiều nhóm phân loại khác nhau; tảo mắt, tảo vàng ánh, tảo lục,
tảo silic, tảo giáp. Vi tảo có khả năng sinh sản vơ tính lẫn hữu tính và với tốc độ hết sức mạnh.

</div>
(132)<div class='page_container' data-page=132>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 132

2. Đời sống của vi tảo

Nhiều lồi vi tảo có đời sống trôi nổi. Chúng là thành phần chủ yếu của thực vật phù

du. Chúng trôi nổi được trên bề mặt lớp nước và là mắt xích thức ăn đầu tiên của mọi sinh vật
sống trong nước.

Có những lồi vi tảo suốt đời bám vào các hịn đá, các cành cây dưới đáy nước. Rất
nhiều loài sống trên mặt đất hoặc trong đất (tảo silic, tảo mắt, tảo lục...). Chúng một mặt làm
giàu thêm chất hữu cơ cho đất nhưng cũng có khi trở thành những kẻ tranh dành chất khoáng

đối với cây trồng.

Vi tảo đơn giản nhất là cơ thể đơn bào, hoặc tập hợp đơn bào, có thể có roi như
Clamydomonas, Peridinium và Euglena (tảo mắt), hoặc khơng có roi nhưChlorella (tảo lục),

Diatomia (tảo silic).

Các vi tảo thường gặp hơn là các cơ thể đa bào hoặc tập hợp đơn bào, như các tập

đoàn Volvox, Pediastrum, Scenendesmus (thuộc nhóm Archethalle) hoặc phức tạp hơn có bộ

phận đính bám và bộ phận dựng đứng như các sợi mảnh phân nhánh hoặc khơng (có thể có
vách ngăn tạo thành các tế bào tương đối độc lập hoặc không có vách ngăn như một ống cộng
bào (coenocytic). Những tảo này sinh sản bằng cách phân chia những tế bào lạ ở giữa hoặc
bằng cách rụng tế bào ởđầu cùng (Sphacelaria, Ectocarpus…), chúng sinh sản hữu tính bằng
tiếp hợp đẳng giao (hai giao tử bằng nhau) hoặc dị giao (hai giao tử khác nhau).

Các sắc tố quang hợp và hỗ trợ ở các nhóm tảo khác nhau thì khác nhau, hiện nay
người ta đã biết 6 nhóm tảo với các sắc tốđã được nghiên cứu tương đối kỹ. Bốn giống tảo
lục là Clamydomonas (đơn bào 2 roi), Gonium (tập hợp đơn bào 2 roi), Pandorina (tập hợp

đơn bào, phía ngồi cịn có 2 roi, phía trong mất roi) và Volvox (tập hợp đơn bào, phía ngồi
có 2 roi làm chức năng di động cho cả tập đồn, phía trong tế bào mất roi làm chức năng

quang hợp, hô hấp) là một ví dụ rõ nét chứng minh sự tiến hóa từ tổ chức đơn bào lên tổ chức

đa bào phân hóa thơ sơ.

Peridinium Euglena Ectocarpus

Hình 4.21. Hình dạng một số lồi vi tảo

3.Vai trị của vi tảo

Lợi dụng tốc độ phát triển đặc biệt nhanh của các loài vi tảo và giá trị dinh dưỡng
cao của chúng (giàu protein và vitamin) từ lâu người ta đã tìm cách cấy ni vi tảo theo quy
trình cơng nghiệp và thủ cơng nghiệp.

</div>
(133)<div class='page_container' data-page=133>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 133

ngày, cây trồng lí tưởng nhất chắc chắn phải là vi tảo. Khả năng quang hợp của vi tảo vượt
gấp 5-6 lần so với cây trồng (sau 24 giờ có thể tăng sinh khối lên 1 000 lần). Chúng có thể

thải ra một lượng oxygen mỗi ngày gấp 200 lần thể tích của chúng. Chỉ cần 50 lít dịch ni
cấy tảo Chlorella có thể cung cấp đủ oxygen cho một nhà du hành vũ trụ, mặt khác sinh khối

Chlorella có thể coi là bổ hơn tất cả các loại thực phẩm thông thường khác.

Một số vi tảo sống ở biển có độc tính cao và có thể gây chết hàng loạt động vật thủy
sinh.

Hình 4.22. Hình thái một số vi tảo dùng để sản xuất SPC 
Chlorella sp. (trái); Spirulina sp. (giữa) và Scenedesmus sp. (phải)

Bảng 4.5. Sắc tố và một số tính chất của các nhóm tảo khác nhau

Ngành 
tảo 
Diệp 
lục 

Carote-noid

Oxycaroten Một số tính chất

Ch
lo
ro
ph
y
ta
(t
ả
o l
ụ
c)
a và
b
α
và
m
ộ
t ít
β

Lutein, Zeaxanthine, 
Neoxanthine, 
Violaxanthine

Tế bào 2 roi, sinh sản vo tính bằng chia đơi hoặc
sinh sản hữu tính, chất dự trữ là tinh bột, thành tế bào
chủ yếu là cellulose

Eu
gl
en
op
h
yta
(t
ả
o
m
ắ
t)
a và
b
β
Astaxanthine, 
Neoxanthine

Đơn bào có 1 roi (một số có 2 - 3 roi), sinh sản vơ
tính bằng chia đơi hoặc hữu tính, chất dự trữ là mỡ và
loại tinh bột paramylon, khơng có thành tế bào

Chrysophy
ta
(t
ả
o vàn
g,
t
ả

o silic) a và c β

Lutein, Fucoxanthine, 
Diadinoxanthine, 
Diatoxanthine

Phần lớp là đơn bào, một số nhỏ dạng sợi có 1 - 2 roi,
sinh sản vơ tính hoặc hữu tính, chất dự trữ là dầu và
lecucosin với silic, thành tế bào thấm pectin, silica

Pyro
phyt
a
(T
ả
o l
ử
a,
t
ả
o gi

áp)

a và c β

Dinoxanthine, 
Diadinoxanthine, 
Peridinine

Đơn bào 2 roi ở bên, sinh sản vơ tính bằng phân đơi,
chất dự trữ là tinh bột, thành tế bào là cellulosse

Pha
eoph
yt
a
(t
ả
o nâ
u)

a và c β

Tucoxanthine, Lutein, 
Diatoxanthine, 
Xanthophylls

Đa bào, kích thước lớn, hai roi khác biệt ở bên, sinh
sản vơ tính bằng động bào tử, sinh sản hữu tính bằng
giao tử chuyển động, chất dự trữ là Laminarian, thành
tế bào có cellulosse và acid alginic

Rh
od
ophyt
a
(t
ả
o
đỏ
)
a và
d
α
và
β
Phycocyanine, 
Phycoerythrine, 
Neoxanthine, Lutein, 
Zeaxanthine, 
Violaxanthine

</div>
(134)<div class='page_container' data-page=134>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 134

1. Urothrix 2. Cladophora 3. Vaucheria

6. Stigeoclonium 4. Gonium 5. Pediastrum 
Hình 4.23. Một số lồi vi tảo thường gặp

IV.

ĐỘ

NG V

Ậ

T NGUYÊN SINH

Động vật nguyên sinh (Protozoa-tiếng Hy Lạp proto=đầu tiên và zoa=động vật) là
những sinh vật đơn bào (nguyên sinh vật-Protista) có khả năng chuyển động. Động vật
ngun sinh có khoảng 20,000 đến 25,000 lồi, trong đó một số cũng có cả khả năng quang
hợp.

Động vật Nguyên sinh là một dạng sống đơn giản, mặc dù cơ thể chỉ có một tế bào,
nhưng có khả năng thực hiện đầy đủ các hoạt động sống như một cơ thểđa bào hồn chỉnh,
chúng có thể thu lấy thức ăn, tiêu hóa, tổng hợp, hơ hấp, bài tiết, điều hòa ion và điều hòa áp
suất thẩm thấu, chuyển động và sinh sản. Sở dĩ chúng có thể thực hiện được các hoạt động
sống đó là vì trong cơ thể cũng có những cấu tử giống với các cấu tử ở tế bào của cơ thể đa
bào như nhân, ty thể, mạng nội chất, hệ Glogi, khơng bào co bóp và khơng bào tiêu hóa. Một
số ngun sinh động vật cịn có bào hầu nối liền bào khẩu với túi tiêu hóa, tiêm mao hoặc tiên
mao hoạt động được nhờ thể gốc. Động vật ngun sinh thường có kích thước 0.01 - 0.05mm

Những động vật nguyên sinh đầu tiên đã được Leeuwenhoek A.V phát hiện ra ngay
từ thế kỷ XVII nhưng được nghiên cứu vào thế kỷ XVIII bởi Joblot L. và nhiều tác giả khác.

</div>
(135)<div class='page_container' data-page=135>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 135

1. Sarcomastigophora với các nhánh Sarcodina hay Rhizopodes (Rhizopodes và

Actinopodes), nhánh Mastigophora hay Flagelles, nhánh Opalinata (cũng có tài liệu hợp nhất

Rhizopodes và Flagelles vào dạng Rhizoflagelles).

2. Sporzoa (ký sinh trên động vật, một hoặc nhiều vật chủ).
3. Cnidospora (ký sinh trên động vật có xương và khơng xương).

4. Ciliophora hay cilie (roi ngắn - cils, có hai loại nhân: nhân to và nhân bé).

Với hơn 30.000 loài được mô tả, động vật nguyên sinh sống ở đất và nước, nhiều

động vật ngun sinh có vai trị quan trọng ở các lớp bùn hoạt tính tại các trạm lọc nước thải.

1. Vorticella 2. Giardia lamblia 3.Green alga (Chlamydomonas) 
Hình 4.24. Một số loại động vật nguyên sinh

Sau đây là so sánh một số tính chất của các nhóm vi sinh vật

Bảng 4.6. So sánh một số tính chất của các nhóm vi sinh vật

Tính chất Vi khuẩn Nấm Tảo ĐV nguyên sinh

Loại tế bào nhân sơ nhân thực nhân thực nhân thực

Kiểu dinh dưỡng hóa dị dưỡng (một
số quang dưỡng)

hóa dị dưỡng hữu
cơ

quang tự dưỡng hóa dị dưỡng hữu
cơ

Đa bào, đơn bào đơn bào đa bào (trừ nấm
men)

một số đơn bào và
một số đa bào

đơn bào
Cách sắp xếp tế

bào

riêng lẻ, một số
hình thành tập hợp

đơn bào, sợi khơng
vách ngăn và sợi có
vách ngăn

đơn bào, tập hợp
sợi và bắt đầu hình
thành mơ

riêng lẻ, tập hợp

Phương pháp thu

nhận thức ăn hấp thụ hấp thụ

quang hợp, hấp thụ hấp thụ, thực bào
Tính chất đặc

trưng

phân bào vô tơ
(trực phân)

bào tử hữu tính và
vơ tính

sắc tố quang hợp
và sắc tố hỗ trợ

chuyển động

Thành tế bào Murein Hemicellulose và

chitine

cellulose khơng có hoặc

lipoproteid

pH tối ưu 6,5 - 7,5 3,8 - 5,6 gần trung tính trung tính

Nhu cầu O2 kị khí đến hiếu khí hiếu khí hiếu khí hiếu khí

Chất dự trữ chính các loại 
poly-saccharide

glucogen tinh bột glucogen và

nhiều loại 
poly-saccharide

Số loài hiện biết 4000 80.000 (tất cả giới

nấm)

15.000 (chỉ tính tảo
đơn bào)

</div>
(136)<div class='page_container' data-page=136>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 136

Câu h

ỏ

i ôn t

ậ

p ch

ươ

ng 4

1. Vẽ sơđồ cấu tạo tế bào vi khuẩn, trong đó ghi rõ các cấu tạo bắt buộc phải có và cấu
tạo khơng thường xun phụ thuộc vào nhóm vi khuẩn.

2. So sánh cấu tạo thành tế bào vi khuẩn và vi sinh vật cổ. Nói rõ vai trị của thành trong
hoạt động sống và trong phương pháp nhuộm Gram.

3. Vẽ sơđồ cấu tạo màng sinh chất của vi khuẩn, nói rõ chức năng vận chuyển các chất
qua màng.

4. Bản chất của các vật thểẩn nhập, cấu tạo của chúng và khả năng nhuộm màu.

5. Chất nhân của vi khuẩn, những phát hiện mới trong vấn đề genophore của cơ thể nhân sơ.
6. Plasmid ở cơ thể nhân sơ, vai trò và chức năng.

7. Màng nhầy và tiên mao, cấu tạo và chức năng các loại.
8. Nội bào tử, cấu tạo và nhuộm màu.

9. Nêu một số ví dụ vi khuẩn sinh bào tử và không sinh bào tử, ứng dụng của chúng
trong công nghệ vi sinh.

10.Vẽ sơđồ cấu tạo tế bào nấm men. Cấu tạo thành tế bào nấm.
11.Các chu trình sinh học của nấm men, đại diện nấm mốc.
12.Nguyên tắc và phương pháp phân loại vi sinh vật.

13.Định nghĩa và cho ví dụ các khái niệm sau: bào tử vơ tính, bào tử hữu tính, nội bào tử,
bào tửđính, bào tử túi, bào tửđảm, sợi nấm có vách ngăn, sợi cộng bào, sợi hai nhân.
14.Nêu một số nấm có lợi và gây hại.

15.Các nhóm tảo, cấu tạo tế bào và thành tế bào.

16.Động vật nguyên sinh, cấu tạo đặc trưng khác với vi khuẩn. So sánh tổng quát sự khác
biệt của vi khuẩn, nấm, tảo đơn bào và động vật

* Tài li

ệ

u

đọ

c thêm

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học (lý thuyết và bài tập giải sẵn)
song ngữ Việt- Anh phần 1 và phần 2, NXB KH&KT Hà Nội.

2. Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Phạm Hồng Sơn,
Phạm Văn Ty, Nguyễn thị Thu Thuỷ, 2006. Vi sinh vật học, NXB Đại học Huế.

3. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty,1999. Vi sinh học,
NXBGD, Hà Nội.

* Tài li

ệ

u tham kh

ả

o

1. Nguyễn Thành Đạt . 1999. Vi sinh vật học, NXBGD, Hà Nội.
2. Brock, 2006. Biology of Microbiology

</div>
(137)<div class='page_container' data-page=137>

Chương 4: Sinh học của các cơ thể Nhân thực 137

*Gi

ả

i ngh

ĩ

a t

ừ

:

Sinh vật nhân thực (eukaryote), cịn gọi là sinh vật nhân điển hình hoặc sinh vật có
nhân chính thức là một sinh vật gồm các tế bào phức tạp, trong đó vật liệu di truyền được sắp

đặt trong nhân có màng bao bọc. Sinh vật nhân thực gồm có động vật, thực vật và nấm - hầu
hết chúng là sinh vật đa bào - cũng như các nhóm đa dạng khác được gọi chung là nguyên
sinh vật (đa số là sinh vật đơn bào). Trái lại, các sinh vật khác, chẳng hạn như vi khuẩn,
khơng có nhân và các cấu trúc tế bào phức tạp khác; những sinh vật như thếđược gọi là sinh 
vật tiền nhân hoặc sinh vật nhân sơ (prokaryote). Sinh vật nhân thực có cùng một nguồn gốc
và thường được xếp thành một siêu giới hoặc vực (domain). Eukaryote là chữ Latinh có nghĩa
là có nhân thật sự.

Nhân tế bào là bào quan tối quan trọng trong tế bào sinh vật nhân thực. Nó chứa các
nhiễm sắc thể của tế bào, là nơi diễn ra q trình nhân đơi DNA và tổng hợp RNA.

Vỏ polysaccharide: một số chủng VSV có thể tạo vỏ polysaccharide. Vỏ này cùng
với protein A có chức năng bảo vệ vi khuẩn chống lại hiện tượng thực bào.

So sánh tế bào prokaryote và eukaryote

- Cấu trúc quan trọng của tế bào prokaryote: màng tế bào chất, ribosome và bộ gen
- Tế bào eukaryote to và phức tạp hơn nhiều: màng tế bào chất, ribosome, nhân tế

bào chứa bộ gen là nhiễm sắc thể, ti thể, diệp lạp

Sự hình thành tế bào nhân thực

- Sự hình thành nhân và hệ thống phân bào:

+ Tổ chức bộ gen theo phương thức phân đọan để quản lý dung lượng lớn thông tin
di truyền

+ Đảm bảo sự sao mã và phân chia trật tự bộ gen từ tế bào mẹ sang tế bào con
+ Tạo nguồn đột biến tái tổ hợp phong phú

- Ti thể: nội cộng sinh (endosymbiont) của tế bào tiền nhân có phương thức biến
dưỡng hơ hấp hiếu khí

</div>
(138)<div class='page_container' data-page=138>

138

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

CH

ƯƠ

NG 5

DINH D

ƯỠ

NG, SINH TR

ƯỞ

NG VÀ

</div>
(139)<div class='page_container' data-page=139>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 139

I. THÀNH PH

Ầ

N HÓA H

Ọ

C C

Ủ

A T

Ế

BÀO VI SINH V

Ậ

T

Nhìn chung thành phần tế bào VSV cũng gồm những hợp chất tương tự thành phần
sinh vật bậc cao. Nó thay đổi tùy từng lồi, tùy tuổi và mơi trường dinh dưỡng.

* Các liên kết hóa học trong tế bào VSV
-Liên kết cộng hóa trị

- Liên kết hydrogen tương tác kỵ nước
-Lực van der Waals

* Các đại phân tử sinh học quan trọng trong tế bào VSV
- Protein (55%)

- Nucleic acid (23,6%; DNA 3,1%; RNA 20,5%)
- Lipid (9,1%), lipopolysaccharide (3,4%)
- Polysaccharide (5%)

* Thường người ta chia các hợp chất trong tế bào làm 2 loại:
-Phần nước

-Phần khô: gồm protein, gluxit, lipit, các nguyên tố khoáng và một số chất
hoạt động sinh học.

1. Nước

Nước có tỷ lệ lớn trong tế bào vi khuẩn, nó chiếm từ 75- 85% trọng lượng nguyên
sinh chất; chất khô chỉ chiếm 15- 25%.

Trong tế bào vi sinh vật, phần lớn nước ở dạng tự do, có tác dụng hịa tan các chất vơ
cơ và hữu cơ. Thành phần nước tự do trong tế bào có thể thay đổi tùy theo điều kiện mơi
trường bên ngồi, trạng thái tế bào và lứa tuổi. Sự mất nước tự do làm rối loạn sự trao đổi
chất.

Ngoài nước tự do còn một phần nước ở dạng liên kết với các hợp chất thể keo của tế

bào bằng hấp phụ hoặc nối hóa học ta gọi là nước cấu tạo. Nước cấu tạo khó tách khỏi tế bào,
và khi mất thì làm vỡ cấu tạo tế bào, tế bào sẽ bị chết.

2. Protein

Protein là thành phần chủ yếu của phần khô trong tế bào vi sinh vật, thường thường
chiếm 80% trọng lượng khô. Tuy nhiên thành phần protein cao không phải là đặc điểm của tất
cả tế bào VSV. Một số VSV chỉ có 13- 14% protein. Sự chênh lệch này là do chỉ một phần
protein trong tế bào là protein cấu tạo có vai trị cơ bản trong q trình sống ngoài ra là những
protein dự trữ. Và lượng protein dự trữ này nhiều hay ít là tùy thuộc nhiều điều kiện, đặc biệt
là thành phần thức ăn.

</div>
(140)<div class='page_container' data-page=140>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 140

* Cấu tạo protein: Cấu tạo bởi chuỗi các amino acid nối với nhau bằng liên kết
peptide

- Hai mươi amino acid khác nhau về tính chất hóa học của các nhánh bên trong phân
tử

- Đặc tính rất đa dạng của các protein do trình tự amino acid
- Phân tử protein có bốn cấp độ cấu trúc:

+ Cấu trúc bậc một là trình tự các amino acid

+ Cấu trúc bậc hai do sự hình thành các vịng xoắn hoặc các phiến bên trong sợi
polypeptide do liên kết hydrogen

+ Cấu trúc bậc ba là cấu trúc uốn khúc nhiều hơn do các liên kết khơng cộng hóa
trị hoặc cộng hóa trị (liên kết –SH)

+ Cấu trúc bậc bốn là sự kết hợp của nhiều phân tử polypeptide

* Nucleic acid
- DNA và RNA

- Được tạo thành từ các đơn phân nucleotide

</div>
(141)<div class='page_container' data-page=141>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 141

- DNA và RNA khác nhau ở thành phần đường trong nucleotide

Liên kết cộng hóa trị giữa các nhóm đường và phosphate của hai nucleotide kề nhau
tạo thành khung đường phosphate

- Trình tự các base (A, T, G, C, U) trong bộ khung quyết định đặc trưng của phân tử

nucleic acid

- DNA có cấu trúc mạch đơi gắn với nhau bằng liên kết hydrogen giữa A - T và G -
C. Hai mạch có trình tự bổ sung cho nhau.

- RNA chỉ có mạch đơn

3. Gluxit (hay carbonhydrate- saccharide)

Gluxit chiếm khoảng 10- 30% chất khô, ở nấm thành phần này đến 40- 60%. Trong
số đó thì 2- 5% là riboza (trong thành phần axit nucleic). Còn phần lớn là những

polysaccaride thường gặp: hemixenlulose, glycogen, glycerin, dextran... Gluxit có giá trị lớn
trong tế bào VSV, nó được dùng để tổng hợp protein và lipit, để làm vật liệu xây dựng tế bào
và vật liệu năng lượng trong q trình hơ hấp.

Polysaccharide ở VSV

- Phân tửđường đa phân (carbonhydrate, CHO)

</div>
(142)<div class='page_container' data-page=142>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 142

- Đơn phân thường có sườn cấu trúc chung, khác nhau ở các nhóm thế và vị trí khơng
gian của nhóm OH- trong mạch carbon

- Liên kết giữa các đơn phân là liên kết glycoside

- Các polysaccharide khác nhau do khác hướng liên kết glycoside (a, b), khác đơn
phân, khác tổ hợp các loại đơn phân

- Các polysaccharide quan trọng cellulose, glycogen, tinh bột và peptidoglycan.

Hình 5.1. Cấu trúc hóa học và một số dạng liên kết glycoside

4. Lipid và các chất tương tự (lipoid):

Lipid rất phụ thuộc vào thành phần môi trường thức ăn. Đa số VSV từ 1- 3% lipid,
nhưng một số dạng vi khuẩn trong môi trường nhiều gluxit, ít hợp chất có nitơ, thì lượng lipid
có thể lên tới 50%. Chất béo trong tế bào có thểở dạng tự do hoặc dạng kết hợp. Chất béo tự

do được sử dụng làm vật liệu năng lượng và chất dự trữ.
- Thành phần quan trọng của màng

- Lipid đơn giản: triglyceride

</div>
(143)<div class='page_container' data-page=143>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 143

Hình 5.2. Cấu trúc hóa học của một số dạng lipid trong tế bào vi sinh vật

5. Một số chất hữu cơ có hoạt tính sinh học:

Thường chúng chỉ chiếm một tỉ lệ trọng lượng rất ít, nhưng chúng rất quan trọng.

Đáng chú ý nhất là các enzim, vitamin, sắc tố, một số axit hữu cơ, độc tố, chất kháng sinh có
tác dụng quan trọng trong quá trình trao đổi chất. Các chất sinh trưởng thường bao gồm các
vitamin và một số axit amin đặc biệt. Các sắc tố cũng thường gặp ở VSV, chính nó mang lại
cho VSV có màu sắc. Một số sắc tốđóng vai trị rất quan trọng trong sựđồng hóa khí CO2.

6. Các ngun tố khoáng:

</div>
(144)<div class='page_container' data-page=144>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 144

Lượng nguyên tố tro, và nhất là nguyên tố vi lượng nói chung đều ít nhưng vơ cùng
quan trọng.

Thành phần các chất này cũng thay đổi tùy theo đặc tính sinh lý của từng lồi VSV.
Ví dụ vi khuẩn lưu huỳnh nhiều S, vi khuẩn sắt nhiều Fe, vi khuẩn ở biển nhiều Na và Cl.

II. DINH D

ƯỠ

NG

1. Các chất dinh dưỡng

Các chất dinh dưỡng đối với VSV là những chất được VSV hấp thụ từ môi trường

xung quanh và được chúng sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho các quá trình tổng hợp
tạo ra các thành phần của tế bào hoặc để cung cấp cho các quá trình trao đổi năng lượng.

Không phải mọi thành phần của môi trường nuôi cấy VSV đều được coi là chất dinh
dưỡng. Chất dinh dưỡng thường là những chất có tham gia vào trao đổi chất nội bào gồm:

- Các hợp chất được dùng làm nguyên liệu để tổng hợp những vật liệu mới của tế

bào: Hợp chất chứa nitơđể tạo nên nhóm amin và imin (NH2, NH).

- Các hợp chất cung cấp năng lượng: chủ yếu là các chất cacbon, đường glucose ...
- Muối khống: đó là những yếu tố vi lượng như Ca, P, Mg, Fe, S... Hàm lượng chất
khoáng thay đổi tuỳ theo từng loại VSV.

2. Các loại môi trường sống của vi sinh vật

2.1. Phân loại dựa vào thành phần chất dinh dưỡng

a) Môi trường tự nhiên: gồm các hợp chất tự nhiên, chưa xác định rõ thành phần, ví
dụ mơi trường sữa, nước chiết thịt bị, nước chiết các loại rau, quả...để nuôi cấy vi khuẩn
người ta sử dụng mơi trường canh thịt có thành phần như sau: Thịt bò- 50g; Peptone trypsine-
10g, NaCl- 5g; Nước cất 1000 ml.

b) Môi trường tổng hợp hay là mơi trường đã biết thành phần hố học. Ví dụ mơi
trường dưới đây dùng để ni cấy Diplococus desulfuricans có thành phần như sau: Glucose-
50g; K2HPO4 1g; NH4Cl –1g; CaSO4 –1g; MgSO4.7H2O-2g và nước cất 1000ml.

c) Môi trường bán tổng hợp: trong môi trường này có chứa một số hợp chất từ nguồn
gốc tự nhiên, và một số chất hoá học đã biết rõ thành phần hố học, đây là loại mơi trường
hay sử dụng, ví dụ mơi trường EMB: Peptone trypsine-10g; K2HPO4 –2g; Eosin –0,4g; Xanh

metilen –0,065g; Thạch – 15g, nước cất –1000ml.

d) Môi trường đặc biệt: Dùng để ni cấy một số VSV đặc biệt có tính kí sinh bắt
buộc. Ví dụ: Đối với virus gây bệnh đậu mùa, người ta ni cấy chúng trên con bị cịn sống
và sau đó thu thập virus trên con bò ấy để làm thuốc chủng bệnh đậu mùa. Phần lớn các virus
kí sinh trên động vật chúng ta phải nuôi cấy trong phôi của trứng gà lộn hoặc trên chuột, thỏ...

2.2. Phân loại dựa vào trạng thái vật lý của môi trường

</div>
(145)<div class='page_container' data-page=145>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 145

+ Môi trường bán lỏng là môi trường dịch thể chứa 0,35- 0,75% thạch.

+ Môi trường xốp là mơi trường có các ngun liệu để làm xốp (cám , trấu, cơm,
bánh mỳ....) thấm dung dịch chất dinh dưỡng.

3. Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật

Căn cứ vào dạng năng lượng sử dụng người ta có thể chia làm các loại vi sinh vật:
- Các cơ thể quang tự dưỡng (photoautotrophic) hay quang dưỡng vơ cơ

(photolithotrophic) có thể chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng trao đổi chất (ATP)
và chất có tính khử (NADPH2). CO2 là nguồn carbon chủ yếu, H2O hay H2S là chất cho điện
tử.

- Có thể gặp những vi khuẩn quang hợp thải oxygen giống như cây xanh, đại diện là
các loài vi khuẩn lam (Spirulina, Anabaena, Nostoc…). Các tảo đơn bào quang hợp không
thải oxygen như các vi khuẩn lục thuộc họ Chlorobacteriaceae (Chlorobium, 
Thiosulfatophilum...), đây là những vi khuẩn quang dưỡng vơ cơ kị khí với H2S hoặc S2O32-
làm chất cho điện tử. Các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía thuộc bộ Thiorhodobacteriales như

Chromatium, những vi khuẩn này có khả năng phát triển trên môi trường muối vô cơ như

nhiều loại cây xanh, đây là những vi khuẩn kị khí quang dưỡng vơ cơ khi có mặt trong môi
trường S hoặc H2S.

- Các vi khuẩn quang dị dưỡng (photoheterotrophic) hay quang dưỡng hữu cơ

(photoorganotrophic), sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng và hợp chất hữu cơ làm nguồn
carbon, như các vi khuẩn màu tía khơng lưu huỳnh thuộc bộ Athiorhodobacteriales, họ
Athiorhodaceae, các loài thuộc giống Rhodospirillum. Những vi khuẩn này thiên về vi hiếu
khí, là những vi khuẩn quang dưỡng hữu cơ, khơng có khả năng phát triển với H2S là chất cho
electron độc nhất, chất cho electron của chúng là Acetate, succinate hay hydro.

- Các vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ (Chemolithotrophic) hay hóa tự dưỡng

(Chemoautotrophic) sử dụng năng lượng được tạo thành từ các phản ứng hóa học và CO2 làm
nguồn carbon.

Năng lượng có được là nhờ oxygen hóa các hợp chất vô cơ như NH4+, NO2-, H2, H2S,
S, S2O32-, Fe2+... Chúng hình thành một nhóm rất hạn chế tham gia vào các chu trình vật chất
sống ở trong đất và nước nhưHydrogenomonas oxygen hóa hydro, Nitrosomonas oxygen hóa
NH3, Nitrobacter oxygen hóa nitrite, Thiobacillus oxygen hóa các hợp chất khử của lưu
huỳnh...

- Các cơ thể hóa dị dưỡng (Chemoheterotrophic) hay hóa dưỡng hữu cơ

(Chemoorganotrophic) bao gồm các vi khuẩn, vi nấm, động vật nguyên sinh, động vật, chúng
sử dụng năng lượng hóa học và một cơ chất hữu cơ làm nguồn carbon chủ yếu. Một nhóm lớn
các vi khuẩn hóa dưỡng hữu cơ là những vi sinh vật gây bệnh rất được chú ý trong Y học, các
vi khuẩn tạp nhiễm vào thức ăn, các vi khuẩn được sử dụng trong công nghiệp để tổng hợp

các chất kháng sinh, các loại vitamin, các amino acid...

</div>
(146)<div class='page_container' data-page=146>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 146

4. Vi sinh vật nguyên dưỡng và khuyết dưỡng

Tùy thuộc vào nhu cầu của các chất này mà người ta thường chia VSV thành hai
nhóm:

- Nguyên dưỡng (prototrophes) là những vi sinh vật không nhất thiết cần các nhân tố

sinh trưởng, những yếu tố của môi trường nuôi cấy thường là đầy đủ dối với chúng.

- Khuyết dưỡng (auxotrophes) là những VSV đòi hỏi các chất hữu cơ nhất định cần
cho sự sinh trưởng của chúng.

III. SINH TR

ƯỞ

NG C

Ủ

A VI SINH V

Ậ

T

1. Các nhân tố sinh trưởng

Một số VSV mất khả năng tổng hợp một vài hợp chất và địi hỏi được cung cấp ở

trong mơi trường ni cấy. Đó là những nhân tố sinh trưởng, chúng được chia làm 2 loại:
- Một loại cần được cung cấp từng lượng nhỏ và đảm nhận nhiệm vụ xúc tác như

một thành phần của enzym, ví dụ vitamin nhóm B; một loại cần được cung cấp với
lượng lớn hơn và được dùng làm nguyên liệu cấu tạo tế bào như acid amin, purin,
pyrimidin.

- Mỗi loại VSV cần những nhân tố sinh trưởng khác nhau. Hầu như không có chất

nào là chất sinh trưởng chung đối với các loại VSV. Thí dụ liên cầu khuẩn
(Streptococcus) dung huyết nếu thiếu vitamin B1 sẽ không nhân lên được, nấm
men và vi khuẩn lactic cần biotin.

2. Điều kiện sinh trưởng

Sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật liên quan chặt chẽ với các điều kiện của
mơi trường bên ngồi. Các điều kiện này bao gồm hàng loạt các yếu tố khác nhau, tác động
qua lại với nhau. Đa số các yếu tốđó đều có một đặc tính tác dụng chung biểu hiện ở ba điểm
hoạt động là tối thiểu, tối thích và cực đại.

2.1. Cơ chế tác dụng của các yếu tố bên ngoài lên vi sinh vật

</div>
(147)<div class='page_container' data-page=147>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 147

các chất diệt khuẩn...) và yếu tố sinh học (chất kháng sinh, kháng thể). Tác dụng có hại của
các yếu tố bên ngồi tế bào thể hiện chủ yếu ở những biến đổi sau đây:

1. Phá hủy thành tế bào: một số chất như enzym lysozyme (chứa trong lá lách, bạch
cầu, lịng trắng trứng, đi thực khuẩn thể...) có khả năng phân huỷ thành tế bào vi khuẩn.

2. Biến đổi tính thấm của màng tế bào chất

3. Thay đổi đặc tính keo của nguyên sinh chất: Chẳng hạn nhiệt độ cao làm biến tính
protein và làm chúng đông tụ do khả năng khử nước.

4. Kìm hãm hoạt tính: một số chất tác động vào các hệ thống sinh năng lượng của tế

bào, cyanite kìm hãm cytochrome - oxydase, fluoride ngăn cản quá trình đường phân, các hợp
chất hoá trị ba của acsenic bao vây chu trình Krebs, dinitrophenol kìm hãm quá trình

phosphoryl hố oxygen hóa. Các chất oxygen hóa mạnh (H2O2, halogen) phá hủy các hệ
thống tế bào làm tổn hại đến chức phận trao đổi chất. Các enzym khác có thể bị bất hoạt khi
liên kết với các yếu tố kim loại như thủy ngân.

5. Hủy hoại các quá trình tổng hợp
2.2. Các nhân tốảnh hưởng

* Các yếu tố vật lí

- Độẩm: Nước cần thiết cho hoạt động sống của VSV. Làm mất nước VSV sẽ chết.
Tốc độ chết phụ thuộc vào môi trường của VSV. Trong hỗn dịch nước thường khi làm mất
nước VSV chết nhanh hơn là trong hỗn dịch keo. Nếu đem mơi trường làm đóng băng trước
rồi mới làm mất nước thì tỉ lệ chết của VSV rất thấp. Phương pháp này được được áp dụng để

làm đông khô.

Do VSV cần độẩm nhất định để sinh trưởng nên bằng cách phơi khô hoặc sấy khơ
ta có thể bảo quản được lâu dài nhiều lồi sản phẩm (hoa quả khơ, cá, thịt khơ....).

- Nhiệt độ: hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật có thể coi là kết quả của các phản

ứng hóa học. Vì các phản ứng này thuộc phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ nên yếu tố nhiệt rõ
ràng ảnh hưởng sâu sắc đến các quá trình sống của tế bào.

Nhiệt độ thấp (dưới vùng sinh động học) có thể làm bất hoạt q trình vận chuyển
các chất hòa tan qua màng tế bào chất do thay đổi cấu hình khơng gian của một số permease
chứa trong màng hoặc ảnh hưởng đến việc hình thành và tiêu thụ ATP cần cho quá trình vận
chuyển chủđộng các chất dinh dưỡng.

- Áp lực: áp suất thẩm thấu và áp suất thủy tĩnh có thểảnh hưởng đến cấu trúc của tế

bào vi khuẩn. Đa số vi khuẩn sinh trưởng tốt trong môi trường chứa ít hơn 2% muối, nồng độ

muối cao hơn có hại cho tế bào. Nhưng cũng có một số vi khuẩn lại sinh trưởng tốt nhất trong
môi trường chứa tới 30% muối, ta gọi là các vi khuẩn ưa muối (halophilic). Nhiều vi khuẩn ở

</div>
(148)<div class='page_container' data-page=148>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 148

sự nhân đôi của ADN. Nhưng sau khi chiếu tia tử ngoại, nếu đưa vi khuẩn ra ánh sáng ban
ngày thì vi khuẩn có thể phục hồi khả năng sinh trưởng và phân chia. Hiện tượng này gọi là
quang tái hoạt (photoreactivation).

- Âm thanh: sóng âm thanh, đặc biệt trong vùng siêu âm (trên 20 kHz) có ảnh hưởng
lớn đến sinh trưởng của vi khuẩn, các tế bào sinh dưỡng bị chết nhanh chóng.

* Các yếu tố hóa học

- Ảnh hưởng của pH mơi trường: pH của mơi trường có ý nghĩa quyết định đối với
sinh trưởng của nhiều vi sinh vật. Đa số vi khuẩn sinh trưởng tốt nhất ở pH trung tính (7,0)
như nhiều vi khuẩn gây bệnh (môi trường tự nhiên là máu và bạch huyết của cơ thể động vật
có pH khoảng 7,4). Các vi khuẩn nitrate hóa, vi khuẩn nốt sần, xạ khuẩn, vi khuẩn phân giải
urea lại ưa môi trường hơi kiềm. Một số vi khuẩn chịu acid (vi khuẩn lactic, Acetobacter, 
Sarcina ventriculi), một số khác ưa acid như Acetobacter acidophilus, Thiobacillus 
thiooxydans (oxygen hóa lưu huỳnh thành H2SO4) có thể sinh trưởng ở pH <1.

Nấm mốc và nấm men ưa pH acid (pH 4 - 6). pH môi trường không những ảnh
hưởng mạnh mẽđến sinh trưởng mà cịn tác động sâu sắc đến các q trình trao đổi chất.

- Ảnh hưởng của oxygen: Tuỳ thuộc vào nhu cầu đối với oxygen mà người ta chia vi
sinh vật thành các nhóm sau:

+ Hiếu khí bắt buộc: thuộc nhóm này là các vi sinh vật chỉ có thể sinh trưởng được
khi có mặt oxygen phân tử (O2), chúng có chuỗi hơ hấp hoàn chỉnh, dùng O2 làm thể nhận
hydro cuối cùng. Trong các tế bào có chứa enzym SOD (superoxid dismutase), catalase và
peroxidase có tác dụng chuyển hố các gốc O2−

2 và O

−

2 để giải độc cho tế bào. Tuyệt đại đa số
vi nấm và sốđơng vi khuẩn thuộc nhóm này.

+ Hiếu khí khơng bắt buộc: thuộc nhóm này là các vi sinh vật có thể sinh trưởng

được cả trong điều kiện có oxygen lẫn khơng có oxygen. Trong tế bào có chứa SOD và
peroxidase, khi có oxygen chúng sinh trưởng tốt hơn. Phần lớn nấm men và nhiều vi khuẩn
thuộc nhóm này. Có thể kểđến các loài nhưSaccharomyces cerevisiae, E. coli, Enterobacter 
aerogenes, Proteus vulgaris.

+ Vi hiếu khí: thuộc nhóm này là các vi sinh vật chỉ có thể sinh trưởng được ởđiều
kiện áp lực oxygen rất thấp. Chúng cũng thông qua chuỗi hô hấp và dùng oxygen làm thể

nhận hydro cuối cùng. Có thể kể đến các lồi như Vibrio cholerae, Hydrogenomonas spp,

Zymononas spp, Bacteroides spp...

+ Kỵ khí: với các vi sinh vật thuộc nhóm này sự có mặt của oxygen phân tử là có hại.
Chúng khơng sinh trưởng được trên môi trường đặc hoặc bán đặc khi để trong khơng khí hay
trong khơng khí có chứa khoảng 10% CO2. Chúng chỉ sinh trưởng được ở lớp thể dịch sâu,

nơi khơng có oxygen, có các q trình lên men, q trình phosphoryl hố quang hợp, q
trình methane hoá... Trong tế bào của các vi sinh vật này khơng có SOD, cytochrome-oxidase,
phần lớn khơng có hydrogenperoxidase. Có thể kể đến rất nhiều lồi trong các chi

</div>
(149)<div class='page_container' data-page=149>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 149

- Các chất diệt khuẩn (sát trùng): thường sử dụng là phenol và các dẫn xuất của
phenol, alkol, halogen, kim loại nặng, H2O, xà phòng, thuốc nhuộm và các chất tẩy rửa tổng
hợp của các muối ammon bậc bốn.

* Các yếu tố sinh học

Trong các yếu tố sinh học ảnh hưởng có hại lên các q trình sống của vi sinh vật cần
kểđến kháng thể và kháng sinh. Chất kháng sinh có thể có từ nhiều nguồn gốc khác nhau như

tổng hợp hoá học, chiếc xuất từ thực vật, động vật nhưng chủ yếu là được tổng hợp từ vi sinh
vật. Đây là các chất đặc hiệu mà ở nồng độ thấp cũng có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt vi
sinh vật một cách chọn lọc.

Kháng thể là những chất có sẵn trong máu hoặc được xuất hiện khi có kháng nguyên
xâm nhập vào cơ thể, có khả năng liên kết đặc hiệu với các kháng nguyên để làm mất hoạt lực
của kháng nguyên (xem thêm phần kháng sinh và miễn dịch).

3. Sinh trưởng của vi khuẩn trong ni tĩnh

3.1 Q trình sinh trưởng

Ni cấy tĩnh là phương pháp nuôi cấy mà trong suốt thời gian đó ta khơng thêm vào
chất dinh dưỡng cũng không loại bỏđi các sản phẩm cuối cùng của trao đổi chất (quần thể tế

bào bị giới hạn trong một khoảng không gian nhất định). Sự sinh trưởng trong một “hệ thống

đóng” hay “hệ kín” như vậy tn theo những quy luật bắt buộc không những đối với các cơ

thểđơn bào mà cảđối với các cơ thểđa bào.

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của logarid số lượng tế bào theo thời gian gọi là đường
cong sinh trưởng (hình 5.3).

Hình 5.3 : Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn 
a. Pha lag ; b. Pha log ; c. Pha ổn định ; d. Pha tử vong

Quá trình sinh trưởng của tế bào vi sinh vật trong hệ kín trải qua các giai đoạn :
* Pha lag (pha mởđầu = pha tiềm tàng)

</div>
(150)<div class='page_container' data-page=150>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 150

thể tích và khối lượng tế bào tăng lên rõ rệt do quá trình tổng hợp các chất, trước hết là các
cao phân tử (protein, enzym, acid nucleic...) diễn ra mạnh mẽ.

Độ dài của pha lag phụ thuộc trước hết vào tuổi của ống giống và thành phần môi
trường. Thông thường tế bào càng già thì pha lag càng dài. Rõ ràng nguyên nhân của pha lag
là sự khác biệt giữa các tế bào ở pha ổn định (hoặc bào tử) với các tế bào đang sinh trưởng
logarid. Trong pha lag diễn ra việc xây dựng lại các tế bào nghỉ thành các tế bào sinh trưởng
logarid (hoặc sinh trưởng theo lũy thừa).

* Pha logarid (pha log)

Trong pha này vi khuẩn sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa, nghĩa là sinh khối và
số lượng tế bào tăng theo phương trình:

N = No.2ct
hay X= Xo.eut

Kích thước của tế bào, thành phần hóa học, hoạt tính sinh lý... nói chung khơng thay

đổi theo thời gian. Tế bào ở trạng thái động học và được coi như là “những tế bào tiêu chuẩn”.
* Pha ổn định (pha cân bằng)

Trong pha này quần thể vi khuẩn ở trạng thái cân bằng động học, số tế bào mới sinh
ra bằng số tế bào cũ chết đi. Kết quả là số tế bào sống không tăng cũng không giảm. Tốc độ

sinh trưởng phụ thuộc vào nồng độ cơ chất. Cho nên khi giảm nồng độ cơ chất (trước khi cơ

chất bị cạn hoàn toàn) tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn cũng giảm. Do đó việc chuyển từ pha
log sang pha ổn định diễn ra dần dần.

Nguyên nhân tồn tại của pha ổn định rõ ràng là do sự tích lũy sản phẩm độc của trao

đổi cơ chất (các loại rượu, acid hữu cơ) và việc cạn chất dinh dưỡng (thường là chất dinh
dưỡng có nồng độ thấp nhất). Nguyên nhân thứ nhất rất phức tạp và khó phân tích, ngun
nhân thứ hai đã được nghiên cứu kĩ hơn.

* Pha tử vong

Trong pha này số lượng tế bào có khả năng sống giảm theo lũy thừa (mặc dù số

lượng tế bào tổng cộng có thể khơng giảm). Đôi khi các tế bào bị tự phân nhờ các enzym của
bản thân. Ở các vi khuẩn sinh bào tử quá trình phức tạp hơn do sự hình thành bào tử.

Thực ra chưa có một qui luật chung cho pha tử vong. Sự chết của tế bào có thể nhanh
hay chậm, có liên quan đến sự tự phân hay không tự phân. Do sức sống lớn bào tử bị chết
chậm nhất (trong những điều kiện thích hợp như khơ và nhiệt độ thấp bào tử có thể có khả

năng sống vài trăm năm). Nguyên nhân của pha tử vong chưa thật rõ ràng, nhưng có liên quan

đến điều kiện bất lợi của môi trường. Trong trường hợp mơi trường tích lũy các acid ngun
nhân của sự chết tế bào tương đối dễ hiểu. Nồng độ chất dinh dưỡng thấp dưới mức cần thiết
cho hậu quả làm giảm hoạt tính trao đổi chất, phân hủy dần dần các chất dự trữ và cuối cùng
dẫn đến sự chết của hàng loạt tế bào. Ngồi đặc tính của bản thân chủng vi khuẩn, tính chất
của các sản phẩm trao đổi chất tích lũy lại cũng ảnh hưởng đến tiến trình của pha tử vong.

</div>
(151)<div class='page_container' data-page=151>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 151

Tốc độ tử vong của tế bào có liên quan trực tiếp đến thực tiễn vi sinh vật học và kĩ

thuật, đó là vấn đề bảo quản các chủng vi sinh vật quan trọng về mặt lí thuyết (các chủng và
các biến chủng đặc biệt) và kĩ thuật (các chủng sinh chất kháng sinh, amino acid, vitamin...
với sản lượng cao). Ngồi khả năng sống ta cịn cần bảo quản cả các đặc tính di truyền của vi
khuẩn với nhiều phương pháp bảo quản khác nhau, nhưng tất cảđều nhằm làm giảm trao đổi
chất đến tối thiểu chủ yếu bằng cách giảm nhiệt độ và độẩm

3.2.Sinh trưởng kép

Khi chuyển các tế bào đang sinh trưởng logarid vào mơi trường mới khác với mơi
trường trước đó ta vẫn thấy có sự xuất hiện pha lag. Nguyên nhân của pha lag trong trường
hợp này chính là sự thích ứng của vi khuẩn với điều kiện ni cấy mới; sự thích ứng đó có
liên quan đến việc tổng hợp các enzym mới mà trước đây tế bào chưa cần. Các enzym mới
này được tổng hợp nhờ sự cảm ứng của các cơ chất mới.

Ví dụ: Nếu chuyển các tế bào đang sinh trưởng logarid từ mơi trường khống -
glucose sang mơi trường khống - maltose ta sẽ thấy xuất hiện pha lag, đây là thời gian cần
cho việc hình thành enzym maltase (α- glucozidase).

Đặc trưng của hiện tượng sinh trưởng kép là đường cong sinh trưởng gồm hai pha
lag và hai pha log. Sau khi kết thúc pha log thứ nhất tế bào lại mởđầu pha lag thứ hai và tiếp
tục pha log thứ hai (hình 5.4).

Hình 5.4: Đường cong sinh trưởng kép

E. coli trong môi trường hỗn hợp glucose - sorbitol (bên trái)

Aerobacter aerogenes trong môi trường hỗn hợp muối ammon và nitrate (bên phải)

Hiện tượng sinh trưởng kép thường gặp khi nuôi cấy vi khuẩn trong môi trường chứa
nguồn carbon gồm một hỗn hợp của hai chất hữu cơ khác nhau. Khi sinh trưởng tế bào sẽ
đồng hóa trước tiên nguồn carbon nào mà chúng “ưa thích” nhất. Đồng thời cơ chất thứ nhất
này đã kìm hãm các enzym cần cho việc đồng hóa cơ chất thứ hai. Chỉ sau khi nguồn carbon
thứ nhất đã cạn thì nguồn carbon thứ hai mới có thể cảm ứng tổng hợp nên các enzym cần
trong việc chuyển hóa nó.

</div>
(152)<div class='page_container' data-page=152>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 152

trường nước thịt sang môi trường chứa hỗn hợp cả hai loại muối sẽ thấy có hiện tượng sinh
trưởng kép. Các ion NH4+ được đồng hoá trước đồng thời kiềm chế việc tổng hợp cảm ứng
enzym nitrate - reductase. Chỉ sau khi hết muối ammon trong môi trường thì muối nitrate mới

được sử dụng.

Sinh trưởng kép là hiện tượng phổ biến và có thể giải thích bằng cơ chế kiềm chế nói

chung và đặc biệt bằng hiệu ứng glucose.

4. Các thông số của đường cong sinh trưởng

Sản lượng tế bào được tính bằng hiệu giữa khối lượng cực đại (Xmax) và khối lượng
ban đầu (X0) khi ni cấy vi khuẩn (tính bằng gam):

X = Xmax - X0

Tỷ số giữa sản lượng tế bào (X) với lượng cơ chất đã được dùng (S) (tính
bằng đơn vị trọng lượng) gọi là hệ số kinh tế (Y).

Y =

S
X

Nếu sản lượng tính bằng gam và cơ chất đã dùng tính bằng mol thì gọi là hệ số kinh
tế mol (Ym).

Hệ số kinh tế mol (Ym) cho phép ta liên hệ sản lượng tế bào với số lượng ATP thu

được do phân giải một lượng cơ chất nào đó. Ta có thể tính được sản lượng tế bào (tính bằng
gam) cho 1 mol ATP đã tiêu thụ. Đại lượng này gọi là hệ số năng lượng (YATP). Hệ số năng
lượng được tính dễ dàng nếu ta biết con đường phân giải của loại cơ chất và năng lượng ATP

sinh ra do sự phân giải ấy.

Hằng số tốc độ sinh trưởng của tế bào vi sinh vật trong pha log được tính theo cơng
thức:

μ =
)
(
ln
ln
0
0
t
t
X
Xt
−
−
=
)
(
lg
lg
lg
0
0
t
t
e
X
Xt
−
−

Trong công thức: X0 và Xt là mật độ huyền phù tế bào tại các thời điểm t0 và t, và lge
= 0.43429.

Thời gian của pha lag (T1).

Đây là một thông số quan trọng để xem xét tính chất của vi khuẩn và mơi trường
ni cấy có thích hợp hay khơng. Thơng số này được xác định bằng hiệu giữa thời điểm tr (tại

đây huyền phù tế bào có mật độ xác định nào đó xr) và ti (tại đây khối tế bào có thểđạt đến
mật độ mà sau đó nếu đem ni cấy thì chúng bắt đầu pha log ngay).

T1 = tr – ti = tn -

μ 0

ln
lnxr − x

</div>
(153)<div class='page_container' data-page=153>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 153

Đại lượng L chỉ cho biết giống phát triển trong thực tế chậm hơn phát triển theo lý
thuyết bao nhiêu thế hệ tại thời điểm cuối pha lag và chuyển vào đầu pha log. Thông số này
thường dùng để so sánh các số liệu nói vềảnh hưởng của các chất dinh dưỡng khác nhau, các
chất ức chế sinh trưởng và điều kiện nuôi cấy.

5. Sinh trưởng của vi khuẩn trong nuôi liên tục

Trong phương pháp ni cấy tĩnh nói trên, các điều kiện mơi trường luôn luôn thay

đổi theo thời gian, mật độ vi khuẩn tăng lên còn nồng độ cơ chất giảm xuống. Vi khuẩn phải
sinh trưởng và phát triển theo một số pha nhất định, sinh khối đạt được không cao. Tuy nhiên
trong nhiều nghiên cứu và thực tiễn sản xuất ta cần cung cấp cho vi sinh vật những điều kiện

ổn định để trong một thời gian dài chúng vẫn có thể sinh trưởng trong pha log. Dĩ nhiên trong
một mức độ nào đó có thể cấy chuyền tế bào nhiều lần (qua những khoảng thời gian ngắn)
vào môi trường dinh dưỡng mới. Nhưng đơn giản hơn, người ta đưa môi trường dinh dưỡng
mới vào bình ni cấy vi khuẩn đồng thời loại khỏi bình một lượng tương ứng dịch vi khuẩn.

Đây chính là cơ sở của phương pháp nuôi cấy liên tục trong chemostas và turbidostas.

Cơ sở của phương pháp nuôi liên tục: giả sử ta có một bình ni cấy trong đó vi
khuẩn đang sinh trưởng phát triển. Cho chảy liên tục vào bình mơi trường mới có thành phần
khơng đổi. Thể tích bình ni cấy được giữ khơng đổi, nghĩa là bình mơi trường đi vào đã

được bù bởi dịng môi trường đi ra với cùng một tốc độ.

Ta gọi thể tích bình là v (lít), tốc độ dịng đi vào là f (lít/giờ). Do đó

tốc độ pha lỗng (cịn gọi là hệ số pha lỗng) D = f/v (đại lượng D biểu thị sự thay

đổi thể tích sau một giờ).

Nếu vi khuẩn khơng sinh trưởng và phát triển, chúng sẽ bị rút khỏi bình ni cấy với
thể tích:

v- = -

dt
dX

= D.X

Như vậy mật độ vi khuẩn trong bình giảm, ta có cơng thức tính:
X = X0. e-Dt

Tốc độ sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong bình biểu thị bởi phương
trình:

v+ =

dt
dX

= μ.X

Như vậy mật độ vi khuẩn trong bình tăng theo phương trình:
X = X0. eμt

Tốc độ thay đổi cuối cùng (tăng hoặc giảm) mật độ vi khuẩn trong nuôi cấy liên tục
là sự sai khác giữa độ tăng v+ và độ giảm v-:

v = v+ - v- =

dt
dX

= (μ - D).X

</div>
(154)<div class='page_container' data-page=154>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 154

Nếu μ = D => v = 0: mật độ tế bào không tăng không giảm theo thời gian, quần thể

vi khuẩn ở trong trạng thái cân bằng động học.

Nếu bình thí nghiệm có thiết bị duy trì μ ln ln bằng D ta sẽ thu được quần thể vi
khuẩn sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa, thường xuyên ở một mật độ tế bào không đổi
và không phụ thuộc và thời gian. Trong trường hợp như vậy không những kích thước trung
bình của tế bào, trạng thái sinh lý của chúng mà cả môi trường nuôi cấy đều không đổi và
không phụ thuộc vào thời gian. Điều này, một mặt tạo điều kiện cho việc nghiên cứu sinh
trưởng và sinh lý của tế bào vi khuẩn, mặt khác cải thiện quá trình sản xuất vi sinh vật ở qui
mơ cơng nghiệp.

Hình 5.5: Nuôi cấy liên tục trong chemostas (trái) và turbidostas (phải)

Chemostas và turbidostas là hai thiết bị nuôi cấy trong đó ta có thể duy trì được điều
kiện μ = D.

Nuôi cấy tĩnh được xem như hệ thống đóng, quần thể tế bào sinh trưởng phải trải qua
các pha mởđầu, logarid, ổn định và tử vong. Mỗi pha sinh trưởng được đặc trưng bởi những

điều kiện nhất định. Việc điều khiển tựđộng khó thực hiện.

Nuôi cấy liên tục, trái lại, là hệ thống mở có khuynh hướng dẫn đến việc thiết lập
một cân bằng động học. Yếu tố thời gian ởđây trong phạm vi nhất định bị loại trừ. Tế bào

được cung cấp những điều kiện môi trường không đổi, nhờ việc điều chỉnh tựđộng (hình 5.5).

</div>
(155)<div class='page_container' data-page=155>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 155

IV. S

Ự

KÌM HÃM SINH TR

ƯỞ

NG VÀ DI

Ệ

T KHU

Ẩ

N

1. Các phương pháp khử trùng

1.1. Khử trùng bằng nhiệt

- Nhiệt độ cao diệt tế bào vi sinh vật: biến tính protein, DNA, chức năng màng
- Tốc độ chết phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian xử lý theo một hàm mũ

- Thời gian giảm thập phân: khoảng thời gian làm giảm số lượng tế bào trong quần
thể theo hệ số 10-1

- Khử trùng bằng phương pháp Pasteur
- Khử trùng bằng cách đun sôi

- Khử trùng bằng phương pháp hấp gián đoạn
- Khử trùng bằng nồi hấp áp lực (Autoclave)
- Khử trùng bằng sức nóng khơ

- Khử trùng bằng cách đốt trên ngọn lửa

Muốn khử trùng ta đưa đi đưa lại nhiều lần dụng cụ trên ngọn lửa đèn cồn, bằng cách
này mọi vi sinh vật bám trên bề mặt dụng cụđều bị tiêu diệt.

1.2. Khử trùng không bằng nhiệt 
- Dùng nến lọc vi khuẩn

Một số chất hữu cơ như huyết thanh, albumine trong mơi trường dễ bị biến tính khi
khử trùng bằng nhiệt độ cao nên phải khử trùng bằng cách lọc qua các dụng cụ lọc vi khuẩn.

- Khử trùng bằng hóa chất

Các dung dịch sát trùng như chloramine 0,5 - 3%, hoặc nước phenol 3 - 5%. Sử dụng
cồn sát trùng để lau các dụng cụ thủy tinh như que gạt, phiến kính, lá kính, đũa thuỷ tinh...

1.3. Khử trùng bằng chiếu xạ

- Vi sóng, chiếu xạ tia tử ngoại, ánh sáng mặt trời, tia X, tia gamma và chùm điện tử.
- Tia tử ngoại: không xuyên thấu, sát trùng bề mặt, khơng khí hoặc chất lỏng khơng
hấp thụ các bước sóng UV

- Các tia gamma, tia X: tính xuyên thấu cao hơn, bảo quản thực phẩm, dụng cụ y tế
2. Kiểm soát tăng trưởng của vi sinh vật bằng hóa chất

- Chất diệt vi sinh vật (cidal agent): chất diệt vi khuẩn (bactericidal), chất diệt nấm
(fungicidal), chất diệt virút (viricidal)

- Chất ức chế vi sinh vật (static agent): chất ức chế vi khuẩn (bacteriostatic), chất ức
chế nấm (fungistatic), chất ức chế virút (viristatic)

- Chất sát khuẩn (disinfectant) dùng cho vật liệu không sống
- Chất kháng khuẩn (antiseptic) dùng trên mô sống

</div>
(156)<div class='page_container' data-page=156>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 156

Hình 5.6. Khử trùng bằng chiếu xạ tia tử ngoại

3. Các phương pháp bảo quản

1. Cấy truyền thường xuyên trên thạch nghiêng hoặc trích sâu vào thạch. Sau khi đã

sinh trưởng vi khuẩn được giữ trong tủ lạnh +40C. Phương pháp này đơn giản nhất và thường

được dùng nhưng kém hiệu quả nhất.

2. Bảo quản dưới dầu vô trùng: dầu paraffin vừa ngăn cản môi trường khô vừa làm
giảm trao đổi chất gây cản trở sự xâm nhập của oxygen.

3. Bảo quản trong cát hoặc đất sét vơ trùng: do cấu trúc lí - hóa cát và đất sét đều là
những vật chất tốt mang các tế bào vi sinh vật, chủ yếu là các bào tử.

4. Đông khô: là phương pháp hồn thiện và có hiệu quả nhất. Vi khuẩn được trộn với
mơi trường thích hợp (sữa, huyết thanh...) rồi làm lạnh và làm khô nhờ băng khô.

5. Bảo quản trong glycerol (10%) và giữ trong tủ lạnh sâu (-600C hay - 800C): đây là
phương pháp rất thích hợp nhưng cần mua được loại ống nhựa chịu nhiệt (khi khử trùng).

V. SINH S

Ả

N

Ở

VI SINH V

Ậ

T

1. Sinh sản ở vi khuẩn (Bacteria)và cổ khuẩn (Archaea)

- Sinh sản phân đôi: Vi khuẩn và vi sinh vật cổ sinh sản bằng cách chia đơi, ởđiều
kiện thích hợp chúng phát triển, thẻ tích lớn dần, tế bào thắt lại ở giữa, nhân chia làm đôi, rồi
chất tế bào chia để tạo thành hai tế bào.

- Sinh sản bằng bào tử nảy chồi: Ở một số vi khuẩn cịn có hình thức sinh sản bằng
ngoại bào tử (exospora) nhưở vi khuẩn dinh dưỡng metan (Methylosimus) hay bằng bào tử
đốt như ở xạ khuẩn Streptomyces craterifer. Vi khuẩn quang dưõng màu đỏ

</div>
(157)<div class='page_container' data-page=157>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 157

Tất cả các bào tử sinh sản đều chỉ có các lớp màng, khơng có vỏ và khơng tìm thấy

hợp chất canxi dipicolinat.

a b c d g 
Hình 5.7. Một số hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ

a. Bào tử nảy chồi ở Rhodomicrobium sp.; b.Bào tử ngồi của Micromonospora sp.; c.Bào 
tửđốt ở Streptomyces ; d. Sinh sản phân đôi ở Bacteria ; g. Sinh sản bằng tiếp hợp ở vi

khuẩn E.coli

- Sinh sản hữu tính : Vi khuẩn khơng có sinh sản hữu tính, những biến đổi di truyền
(hay đột biến) vẫn xảy ra trong từng tế bào vi khuẩn thông qua các hoạt động tái tổ hợp di
truyền. Do đó, tương tự như ở các sinh vật bậc cao, kết quả cuối cùng là vi khuẩn cũng có

được một tổ hợp các tính trạng từ hai tế bào mẹ. Có ba kiểu tái tổ hợp di truyền đã được phát
hiện ở vi khuẩn:

1. Biến nạp (transformation): chuyển DNA trần từ một tế bào vi khuẩn sang tế bào
khác thông qua môi trường lỏng bên ngoài, hiện tượng này gồm cả vi khuẩn chết.
2. Tải nạp (transduction): chuyển DNA của virus, vi khuẩn, hay cả virus lẫn vi
khuẩn, từ một tế bào sang tế bào khác thông qua thể thực khuẩn (bacteriophage).
3. Tiếp hợp (conjugation): chuyển DNA từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác thông
qua cấu trúc protein gọi là pilus (lơng giới tính).

Vi khuẩn, sau khi nhận được DNA từ một trong những cách trên, sẽ tiến hành phân
chia và truyền bộ gene tái tổ hợp cho thế hệ sau. Nhiều vi khuẩn cịn có plasmid chứa DNA
nằm ngồi nhiễm sắc thể (extrachromosomal DNA). Dưới điều kiện thích hợp, vi khuẩn có thể

tạo thành những khúm thấy được bằng mắt thường, chẳng hạn như bacterial mat.

2. Sinh sản ở vi sinh vật nhân thực

a b c

Hình 5.8. Một số hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân thực

</div>
(158)<div class='page_container' data-page=158>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 158

2.1. Sinh sản vơ tính

- Sinh sản sinh dưỡng: Một khúc sợi nấm đặt vào mơi trường thích hợp có thể phát
triển rất nhanh. Phương pháp này được dùng để cấy các giống nấm.

- Bằng nảy chồi: tế bào chín tạo thành những chồi ở bên (1 hoặc2,3).Chồi lớn dần và
sau đó thành một tế bào riêng. Kiểu sinh sản này điển hình cho các lồi nấm men.

- Sinh sản bằng bào tử: Khác với nội bào tử vi khuẩn, bào tử nấm là loại tế bào sinh
sản, rất đa dạng. Chúng được cấu tạo chủ yếu bởi 2 lớp màng dày hemicellulose và kitin,
khơng có acid dipicolinic.

- Sinh sản phân đôi: như Schizosaccharomyces, tảo lục đơn bào (Chlorophyta), tảo
mắt (Euglenophyta), trùng đế dày (Paramecium)....

2.2. Sinh sản hữu tính

Bằng hình thành hợp tử do kết hợp 2 tế bào với nhau.

3. Khai thác và phòng ngừa của con người đối với VSV

Tốc độ sinh sản nhanh của vi sinh vật mang lại lợi ích to lớn, đồng thời cũng gây ra
nhiều thảm họa cho con người.

3.1. Với vi sinh vật có ích, con người đã sử dụng để

- Sản xuất sinh khối giàu dinh dưỡng (Protein, acid amin…)

- Sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau (bia, rượu (đồ uống), dấm, bột ngọt (gia
vị), thuốc chữa bệnh (chất kháng sinh, vitamin…), chất xúc tác (enzym amylase, protease…)

- Chế biến và bảo quản một số thực phẩm (như: tương, dưa, cà muối, nem chua, sữa
chua) cũng như thứăn gia súc (rau, cỏủ chua).

3.2. Với vi sinh vật có hại:

Gây hư hỏng thực phẩm, các đồ dùng hàng hóa hoặc gây bệnh cho người, gia súc và
cây trồng, người ta phải tìm cách phát hiện sớm để có biện pháp phòng trừ, điều trị kịp thời.

Câu h

ỏ

i ôn t

ậ

p ch

ươ

ng 5

1. Các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật?

2. Các cơ chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống của vi sinh vật?

3. Cơ chế và tác dụng của các yếu tố bên ngoài lên sinh trưởng của vi sinh vật?
4. Các pha sinh trưởng của vi sinh vật, điểm khác biệt của phương pháp nuôi cấy tĩnh
và nuôi cấy liên tục?

5. Ý nghĩa của việc nghiên cứu đường cong sinh trưởng, hiện tượng sinh trưởng kép?

* Tài li

ệ

u

đọ

c thêm

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học (lý thuyết và bài tập giải sẵn) song
ngữ Việt- Anh phần 1 và phần 2, NXB KH&KT Hà Nội.

</div>
(159)<div class='page_container' data-page=159>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 159

* Tài li

ệ

u tham kh

ả

o

1. Nguyễn Thành Đạt, 1999. Vi sinh vật học, NXBGD, Hà Nội.
2. và

* Gi

ả

i thích thu

ậ

t ng

ữ

Bioreactor: Lò phản ứng sinh học (nồi lên men)

Pha: Giai đoạn; Pha lũy thừa: (pha log)

Pha suy vong: Số lượng tế bào chết vượt số lượng tế bào mới được tạo thành.

Nước là dung môi của hệ thống sống

- Chiếm 70 – 90% trọng lượng tế bào

- Có tính phân cực nhẹ, hịa tan các phân tử sinh hóa phân cực quan trọng trong tế

bào; kết tụ các phân tử khơng phân cực hình thành màng ngăn cản sự di chuyển của các phân
tử phân cực vào hoặc ra khỏi tế bào

- Là mơi trường cho các phản ứng sinh hóa trong tế bào

Tăng trưởng của quần thể vi sinh vật

- Tế bào phân đôi

- Số lượng tế bào sẽ tăng theo thời gian và sinh khối sẽđược tổng hợp với vận tốc
tăng dần khi quần thể tăng trưởng

- Tế bào tăng trưởng với vận tốc không đổi nhưng số lượng tế bào tăng lên theo hàm
mũ (tăng trưởng hàm mũ) N = No 2n

- Thời gian giữa hai lần phân đôi được gọi là thời gian thế hệ (generation time)
- Biến thiên của số lượng tế bào theo thời gian được biểu diễn bằng đồ thị tương
quan giữa hàm logarithm của số tế bào theo thời gian nuôi.

Đo đạc sự tăng trưởng

- Đếm trực tiếp bằng kính hiển vi
- Đếm số tế bào sống (đếm khuẩn lạc)
- Cân sinh khối

- Đo độđục

- MPN (Most Probable Number)

Đặc tính tăng trưởng của quần thể vi sinh vật trong nuôi cấy mẻ

-Chu kỳ 4 pha:

+ pha tiềm tàng (lag phase)

</div>
(160)<div class='page_container' data-page=160>

Chương 5: Dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật 160

- Chất dinh dưỡng ảnh hưởng đồng thời đến tốc tộ tăng trưởng và hiệu suất tăng
trưởng (mật độ tế bào, sinh khối) ở nồng độ thấp; chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất tăng trưởng ở

nồng độđủ cao

Đặc tính tăng trưởng của quần thể vi sinh vật trong nuôi cấy liên tục

- Hệổn hóa (chemostat)

- Tốc độ pha loãng: thời gian cần để bổ sung thay mới 100% môi trường

- Đặc điểm: pha hàm mũ kéo dài; ở trạng thái ổn định nồng độ của chất dinh dưỡng
giới hạn và số lượng tế bào không thay đổi theo thời gian

Ảnh hưởng của chất dinh dưỡng lên sự tăng trưởng của quần thể vi sinh vật 
trong nuôi cấy liên tục

- Ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng (growth rate):
+ Tốc độ tăng trưởng thay đổi theo tốc độ pha loãng

+ Khi lượng chất dinh dưỡng được thu nhận vào tế bào không đáp ứng được nhu cầu
tăng trưởng của tế bào

- Ảnh hưởng đến năng suất tăng trưởng (growth yield):

+ Năng suất tăng trưởng thay đổi theo nồng độ chất dinh dưỡng giới hạn
+ Nồng độ chất dinh dưỡng thấp làm giảm tổng sinh khối của quần thể

- 1 mole ATP từ dị hóa tạo ra 9 – 10g sinh khối khô của tế bào

Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên sự tăng trưởng của quần thể vi sinh vật

- Nhiệt độ tăng giúp tế bào có thể tăng trưởng nhanh hơn nhưng có giới hạn nhiệt độ:
+ Vi sinh vật ơn hịa ;

+ Vi sinh vật ưa lạnh

+ Vi sinh vật ưa nhiệt;
+ Vi sinh vật ưa nhiệt cực đoan
- pH

- Áp suất thẩm thấu và nước hoạt tính
- Oxygen

+ Hiếu khí;

+ Kỵ khí;

</div>
(161)<div class='page_container' data-page=161>

161

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

CH

ƯƠ

NG 6

</div>
(162)<div class='page_container' data-page=162>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 162

I.

ĐƯỜ

NG PHÂN

Đường phân là quá trình phân huỷ phân tử glucose (C6H12O6) tạo thành pyruvic acid
và NADH+ H+. Điểm đặc biệt của đường phân là không phải phân tử glucose tự do bị phân 
huỷ mà phân tử đường glucose đã được hoạt hoá bởi việc gắn gốc P vào tạo dạng đường
phosphate.

Quá trình đường phân gồm 2 giai đoạn với nhiều phản ứng phức tạp:
- Phân cắt phân tử glucose thành 2 phân tử triose là AlPG và PDA.
- Biến đổi 2 phân tử triose thành 2 phân tử pyruvic acid.

Q trình đường phân có thể tóm tắt theo sơđồ sau:

Hình 6.1. Sơđồđường phân 
Kết quả của đường phân có thể tóm tắt là:

C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2H3PO4 → 2CH3COCOOH + 2NADH+H+ + 2ATP
Trong hơ hấp hiếu khí, acid pyruvic tiếp tục phân huỷ qua chu trình Krebs, cịn
2NADH+H thực hiện chuỗi hơ hấp để tạo H2O.

2NADH+H+ + O2 → 2NAD+ + 2H2O

</div>
(163)<div class='page_container' data-page=163>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 163

Vậy kết quả của đường phân trong hơ hấp hiếu khí là:

C6H12O6 + O2 → 2CH3COCOOH + 2H2O

Đồng thời tạo ra được 8 ATP

Trong hô hấp kỵ khí, 2NADH+H+ sẽ được dùng khử CH3COCOOH (trong lên men
lactic) hay khử CH3CHO (trong lên men rượu) nên không thực hiện chuỗi hô hấp. Phản ứng
lên men lactic như sau:

2CH3COCOOH + 2NADH+H+ → 2CH3CHOHCOOH + 2NAD+
Vậy kết quả của đường phân trong hơ hấp kỵ khí là:

C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH
Quá trình này chỉ tạo ra được 2ATP

II. CHU TRÌNH TRICARBOXYLIC ACID (Krebs)

Sản phẩm của đường phân là acid pyruvic sẽđược decarboxyl hóa tạo acetyl-CoA và
một phân tử CO2. Acetyl-CoA tiếp tục phân huỷ qua chu trình Krebs trong hơ hấp kỵ khí.

Q trình phân huỷ acid pyruvic qua chu trình Krebs được thực hiện tại ty thể do
nhiều hệ enzym xúc tác.

Chu trình xảy ra qua 2 giai đoạn:

- Phân huỷ acid pyruvic. Trong quá trình này sẽ tạo ra nhiều coenzym khử

(NADH+H+, FADH2).

- Thực hiện chuỗi hô hấp qua các coenzym khửđược tạo ra do phân huỷ acid pyruvic.
Chu trình Krebs được tóm tắt qua sơđồ sau:

(a) (b)

Hình 6.2. a) Krebs, Sir Hans Adolf (1900-1981); 
 b) Sơđồ minh hoạ chu trình Krebs 
Từ phân tử acid pyruvic qua chu trình tạo ra:

CH3COCOOH + 3H2O → 3CO2 + 5H2 (4NADPH +H+ + 1FADH2)
Các coenzym (NADH + H+, FADH2) thực hiện chuỗi hô hấp:

</div>
(164)<div class='page_container' data-page=164>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 164

Vậy kết quả chu trình sẽ là:

CH3COCOOH + 5/2O2 → 3CO2 + 2H2O

Từ 1 phân tử glucose qua đường phân tạo ra 2 phân tử acid pyruvic với kết quả đã
phân tích ở trên. Từ 2 acid pyruvic qua chu trình Krebs tạo ra:

2CH3COCOOH + 5O2 → 6CO2 + 4H2O

Kết hợp với giai đoạn đường phân, ta được kết quả tổng quát của q trình phân huỷ

glucose qua hơ hấp hiếu khí là:

C6H12O6 + 6CO2 → 6CO2 + 6H2O

Trong quá trình phân huỷ acid pyruvic qua chu trình Krebs sẽ tạo được 4 NADH+H+ và

1 FADH2. Các coenzym khử này qua chuỗi hô hấp sẽ tổng hợp ATP với kết quả:

- 4NADFH+H+ tạo ra 12 ATP
- 1FADH2 tạo ra 2ATP

- Trong chu trình tạo ra 1ATP.

Như vậy, phân huỷ 1 phân tử acid pyruvic qua chu trình Krebs tạo ra 15ATP. Nếu
phân huỷ 2 acid pyruvic sẽ tạo ra 30ATP, kết hợp với giai đoạn đường phân thì phân huỷ 1
phân tử glucose tạo ra được 38ATP.

III. CHU

Ỗ

I HÔ H

Ấ

P VÀ PHOSPHORYL HĨA

1. Chuỗi hơ hấp

Trong tế bào sự trao đổi năng lượng luôn gắn với phản ứng oxygen hoá-khử. Trong
hệ thống oxygen hoá khử hai phản ứng oxygen hố và khử ln đi kèm nhau.

AH2 + B → A + BH2

Trong tế bào để phản ứng trên xảy ra thường cần hệ thống các chất truyền điện tử và
H+ trung gian, đó là hệ enzym oxygen hố-khử. Các enzym này cùng với cơ chất hoạt động
trong một chuỗi phản ứng chặt chẽđể chuyển H2 từ cơ chất đến O2 tạo nên chuỗi hô hấp.

Khởi đầu của chuỗi là cơ chất dạng khử AH2. AH2 làm nhiệm vụ là chất cho H2. H2
tách ra từ cơ chất được hệ thống các coenzym của hệ enzyme oxygen hoá-khử vận chuyển

đến khâu cuối cùng của chuỗi là O2để khử O2 tạo phân tử H2O.

Trong chuỗi hô hấp điện tử được chuyển từ cơ chất là chất có năng lượng cao nhất

đến oxygen có năng lượng thấp nhất, thế oxygen hoá cao nhất (+0,81V). Giữa hai thành phần
trên là các coenzym có thể oxygen hố-khử trung gian, thế khử giảm dần từ cơ chất đến O2.
Bởi vậy chuỗi hơ hấp là q trình giải phóng năng lượng.

Năng lượng thải ra trong chuỗi hô hấp được xác định theo phương trình:
ΔG’ = -nF. ΔEo (kCal/mol)

Trong đó:

ΔG’ : mức biến đổi năng lượng của phản ứng oxygen hoá-khử

</div>
(165)<div class='page_container' data-page=165>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 165

F: số Faraday (23,06) (hằng số Faraday).

ΔEo: chênh lệch thế oxygen hoá-khử của 2 chất tham gia phản ứng.

Với phương trình trên có thể xác định được năng lượng thải ra của từng phản ứng
trong chuỗi trên cơ sở thế oxygen hoá-khử của các hệđã xác định.

2. Phosphoryl hố

Q trình tổng hợp ATP trong tế bào là q trình phosphoryl hố:
ADP + H3PO4 → ATP + H2O

Phản ứng này đòi hỏi năng lượng tương đương năng lượng của liên kết cao năng thứ

nhất (7,3 Kcalo/mol - trong điều kiện chuẩn). Tuỳ nguồn năng lượng cung cấp mà có các hình
thức phosphoryl hố quang hóa (xảy ra trong quang hợp) và phosphoryl hóa oxygen hóa (xảy

ra trong hơ hấp).

Trong hơ hấp có hai hình thức tổng hợp ATP

- Phosphoryl hoá mức cơ chất: là quá trình tổng hợp ATP nhờ năng lượng thải ra của
phản ứng oxygen hoá trực tiếp cơ chất.

Phosphoryl hố qua chuỗi hơ hấp: là q trình tổng hợp ATP nhờ năng lượng thải ra
của các phản ứng trong chuỗi hô hấp. Chuỗi hô hấp xảy ra nhiều phản ứng, phản ứng nào thoả

mãn các điều kiện của q trình phosphoryl hố thì q trình tổng hợp ATP xảy ra ở đó.
Trong chuỗi hơ hấp có 3 vị trí đủđiều kiện để tổng hợp ATP. Như vậy, cứ vận chuyển được
H2 từ cơ chất đến O2 sẽ tạo ra được 3 ATP cho tế bào.

IV. S

Ự

V

Ậ

N CHUY

Ể

N CH

Ấ

T DINH D

ƯỠ

NG VÀO T

Ế

BÀO

</div>
(166)<div class='page_container' data-page=166>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 166

quanh và môi trường bên trong tế bào tồn tại một hàng rào thẩm thấu, hàng rào này chính là
màng tế bào chất.

Sự vận chuyển các chất qua màng tế bào vi sinh vật tuân theo một trong hai cơ chế:
khuếch tán đơn giản (hay còn gọi là vận chuyển thụ động hay vận chuyển xi dịng) và vận
chuyển chủđộng (vận chuyển ngược dòng).

Sự vận chuyển các chất nhờ permease có thể là thụđộng (khơng cần năng lượng của
tế bào) hoặc chủđộng (cần năng lượng). Theo cơ chế vận chuyển thụđộng, chất hòa tan liên
kết thuận nghịch vào một vị trí đặc biệt trên phân tử permease nằm ở bên trong màng (có thể
ở các lỗ của màng). Phức hợp “chất hòa tan - permease” được vận chuyển theo hai phía của
màng nhờ sự chênh lệch nồng độở một chất nào đó, nghĩa là sự vận chuyển diễn ra theo kiểu

“xi dịng”. Sự vận chuyển thụ động nhờ permease đã được chứng minh ở một số vi sinh
vật.

Tuy nhiên, vi sinh vật có khả năng tích lũy một số chất với nồng độ cao hơn nhiều so
với nồng độ bên ngoài. Chẳng hạn, nồng độ K+ bên trong một số tế bào vi sinh vật có thể lớn
hơn nồng độ bên ngồi hàng ngàn lần. Đểđảm bảo độ trung hịa điện, tế bào cũng đồng thời
thải ra bên ngoài các ion H+ hoặc Na+. Thêm vào đó, người ta đã phát hiện thấy ở các màng vi
khuẩn có hoạt tính của ATP - ase là enzym có liên quan đến việc vận chuyển các chất.

Rõ ràng, trong tế bào vi sinh vật ngoài cơ chế vận chuyển thụđộng còn tồn tại cơ chế

vận chuyển chủ động nhờ permease. Sự vận chuyển này được tiến hành ngược với gradien
nồng độ nghĩa là theo kiểu “ngược dòng”, năng lượng tiêu thụ có thể do ATP cung cấp.

Cho tới nay người ta đã phân lập được hàng loạt protein vận chuyển trong các loài vi
sinh vật. Giống như enzym, chúng có tính đặc hiệu cơ chất khác nhau. Một số có tính đặc hiệu
gần như tuyệt đối. Chẳng hạn, permease của galactose ởE.coli chỉ vận chuyển galactose. Các
permease của các đường và acid amin khác thể hiện tính đặc hiệu yếu hơn đối với các chất
hòa tan.

Điều đáng chú ý là trong vi khuẩn sự vận chuyển chủ động của hầu hết các loại

đường phụ thuộc vào q trình phosphoryl hóa và hệ thống enzym phosphotransferase. Hệ

thống này bao gồm hai enzym EI, EII và một protein vận chuyển bền nhiệt (Hpr: heat stable
carried protein) có khối lượng phân tử thấp. Các thành phần protein của hệ thống này đã được
thuần khiết và phản ứng diễn ra theo hai bước.

Trước hết EI chuyển phosphate từ phosphoenolpyruvate (PEP) đến Hpr:
Hpr + PEP Hpr - P + Pyruvate

Sau đó EII chuyển phosphate từ Hpr - P đến C6 của đường đơn.

</div>
(167)<div class='page_container' data-page=167>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 167

Hình 6.3. Sơđồ vận chuyển đường qua màng tế bào vi sinh vật

V. TRAO

ĐỔ

I CH

Ấ

T VÀ N

Ă

NG L

ƯỢ

NG

1. Các nguồn năng lượng ở vi sinh vật

Trong thế giới vi sinh vật có sự khác biệt rất lớn về khả năng sử dụng các nguồn
năng lượng. Một số vi khuẩn hiếu khí cũng giống như động vật có khả năng tổng hợp ATP
cho mình từ đường bị phân giải theo con đường đường phân (glycolyse) và chu trình Krebs
nhờ chuỗi hô hấp trên màng tế bào chất (tương tự như chuỗi hô hấp ở màng trong của ty thể).

Cịn những vi sinh vật kị khí lại thu năng lượng cho hoạt động sống của mình nhờ

quá trình lên men của các loại đường hoặc nhờ một loại chuỗi vận chuyển electron trong đó
có sử dụng các hợp chất không phải là oxygen phân tử làm chất nhận electron cuối cùng trong
chuỗi vận chuyển. Ởđây, chuỗi vận chuyển cũng khu trú trên màng tế bào chất tương tự như

chuỗi vận chuyển nằm trong các ty thể. Đối với các cơ thể quang dưỡng thì lại khác, chúng có
thể thu nhận năng lượng của ánh sáng.

Đứng về quan điểm năng lượng sinh học, thì ty thể, lục lạp và tế bào vi khuẩn có
nhiều nét tương đồng. Tất cả các vi khuẩn có trên màng tế bào chất một hệ enzym ATP -
synthetase tương tự như ATP - synthetase của các ty thể và lục lạp. Phức hợp protein vận
chuyển qua màng đảm bảo biến đổi dòng proton thành năng lượng trong mối liên kết
phosphate ở dạng ATP.

1.1. Các cơ thể quang dưỡng (phototroph) và quang tổng hợp (photosynthesis)

Hình thái của cơ thể quang dưỡng và quang tổng hợp giữa vi khuẩn, tảo, thực vật có
sự khác biệt rõ ràng. Mặt khác, cấu tạo các cơ quan quang hợp, sắc tố quang tổng hợp, cũng
khác biệt. Đối với thực vật, chất cho electron là H2O và quá trình quang hợp giải phóng
oxygen phân tử. Đối với vi khuẩn quang hợp không thải oxygen và chất cho electron là những
hợp chất vô cơ (như H2S, S) hoặc hợp chất hữu cơ (isopropanol) (xem thêm chương X).

1.2. Các cơ thể hóa dưỡng và oxygen hóa sinh học

Phần lớn vi khuẩn khơng có cơ quan và sắc tố quang hợp. Chúng lấy năng lượng hữu
ích cho các quá trình tổng hợp của tế bào nhờ giải phóng năng lượng trong các phản ứng hóa
học.

EII

EII glucose

Ngoài Màng Trong

Glucose- 6P
Hpr

Hpr-P

PEP

pyruvic

</div>
(168)<div class='page_container' data-page=168>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 168

Sự trao đổi chất của các cơ thể hoá dưỡng nói chung bao gồm 3 giai đoạn:
- Phân cắt các đại phân tửở ngoài tế bào.

- Phân giải các phân tử bé để tạo ra các chất trao đổi trung gian (pyruvate, acetyl -
CoA) và tạo năng lượng hữu ích (ATP).

- Phân giải triệt để các chất trao đổi trung gian thành CO2 và H2O với việc tạo ra
lượng lớn ATP. Đó là những phản ứng oxygen hóa cơ chất hữu cơ và vơ cơ.

Q trình oxygen hóa một cơ chất A có thể xem là một chuỗi phản ứng mà trong đó
cơ chất A mất đi các eletron của mình. Cơ chất A gọi là chất cho electron sẽ biến thành một
sản phẩm được oxygen hóa. Tương tự, một hợp chất B khác gọi là chất nhận electron sẽ biến
thành sản phẩm khử.

Trong phần lớn trường hợp, một hợp chất A là một chất hữu cơ có thể xem là chất

được hydro hóa, như vậy thì q trình oxygen hóa về thực chất là một q trình khử hydro
(dehydrogenation), trong khi đó q trình khử là q trình hydro hóa (hydrogenation), tổ hợp
hai q trình này là q trình oxygen hóa khử (oxygendoreduction).

Trong chuỗi phản ứng, việc vận chuyển hydro hay electron từ cơ chất sang chất nhận

được thực hiện nhờ hàng loạt enzym, các enzym này tạo thành chuỗi vận chuyển điện tử.
Các chất xúc tác thích ứng cao với q trình oxygen hoá cơ chất là những
dehydrogenase. Những enzym này đặc trưng cho một loại cơ chất và tổ hợp với các coenzym
mà nó đóng vai trị là chất nhận hydro từ cơ chất. Đó là các dẫn xuất của flavin (FMN, FAD)
hoặc của pyridine (NAD, NADP) và nhiều hợp chất khác. Ở các cơ thể hiếu khí, sự vận
chuyển các electron giữa coenzym của dehydrogenase và oxygen phân tửđược thực hiện nhờ

các hợp chất trung gian của cytochrome.

2. Các kiểu hô hấp

</div>
(169)<div class='page_container' data-page=169>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 169

Trong số các cơ thể kỵ khí, chất nhận electron có thể là chất hữu cơ hoặc chất vô cơ.
Nếu chất nhận electron là chất hữu cơ người ta gọi là lên men, nếu chất nhận là electron là
chất vô cơ người ta gọi là hô hấp kỵ khí (anaerobic respiration).

Hơ hấp của một cơ thể hiếu khí là một q trình vận chuyển electron và proton qua
màng với oxygen phân tử làm chất nhận electron cuối cùng, cịn “hơ hấp kỵ khí” dùng để chỉ

một quá trình vận chuyển qua màng của các electron và proton đến chất nhận electron cuối
cùng là một chất khác oxygen phân tử, như nitrate trong trường hợp hô hấp nitrate (nitrate
respiration), fumarate như hô hấp fumarate (fumarate respiration ) v.v...

Rất nhiều vi sinh vật có nhiều chuỗi vận chuyển electron có thể cùng hoạt động, hoặc

được hoạt động trong những điều kiện nuôi cấy nhất định.

Ví dụ như ở E. coli, vi khuẩn đường ruột này có chuỗi vận chuyển electron với
oxygen phân tử là chất nhận electron cuối cùng (chuỗi hoạt động như cơ thể hiếu khí ) và
chuỗi “hơ hấp nitrate” hoạt động kỵ khí trong môi trường nitrate, một chuỗi “hô hấp
fumarate”, hoạt động kỵ khí trên mơi trường chứa cơ chất hữu cơ mà vi khuẩn này có thể lên
men.

Hơ hấp được đặc trưng trước hết là nơi khu trú của chuỗi vận chuyển electron ở

màng tế bào chất đối với các cơ thể nhân sơ và ở màng trong của ty thể đối với các cơ thể

nhân thực. Hô hấp còn đặc trưng ở bản chất của chất nhận electron cuối cùng là oxygen phân
tử. Sự oxygen hoá cơ chất và đồng thời sự khử của oxygen được thực hiện nhờ một chuỗi
phản ứng enzym, trong đó có sự tham gia của dehydrogenase và các coenzym liên kết với nó.

Cơ chế thường thấy ở hơ hấp là con đường của các cytochrome gián tiếp. Ngày nay
người ta hoàn toàn biết rõ thành phần và cơ chế hoạt động của các cytochrome này trong tế

bào nhân thực và trong một số cơ thể nhân sơ.

Bên cạnh q trình phosphoryl oxygen hố cơ chất, cịn tồn tại những con đường
khác, đặc biệt là con đường oxygen hoá trực tiếp nhờ các enzym vận chuyển các electron từ

cơ chất đến oxygen với sự tạo thành H2O2 .

</div>
(170)<div class='page_container' data-page=170>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 170

Lên men để chỉ sự có mặt của chuỗi vận chuyển electron nằm trong tế bào chất,
khơng có sự tự động đi qua của dòng electron hoặc proton ở phần bên này và phần bên kia
của màng tế bào (một dòng vận chuyển thứ cấp được thiết lập nếu cần thiết, nhờ năng lượng
của ATP). Về phương diện trao đổi năng lượng, đây cũng là một q trình oxygen hóa khử,
nhưng chất nhận electron cuối cùng là các hợp chất hữu cơ, chứ không phải là các phân tử

oxygen. Quá trình này cũng giải phóng năng lượng nhưng ít hơn nhiều so với q trình hơ
hấp. Các hợp chất cho electron (AH2) và chất nhận electron (B) đều là các hợp chất hữu cơ.
Việc vận chuyển electron được thực hiện nhờ NAD. Ở đây có sự khác biệt rõ rệt so với hô
hấp về bản chất của chất vận chuyển electron về sản phẩm cuối cùng...

Cơ chế vận chuyển electron trong quá trình lên men được tóm tắt như sau:

3. Nghiên cứu sự trao đổi năng lượng

Sự khác biệt về các phản ứng oxygen hóa khử ở các nhóm vi sinh vật khác nhau là
một tiêu chuẩn dùng đểđịnh loại chúng, một số nhà nghiên cứu đề xuất những phương pháp
và mơi trường có thểđịnh loại nhanh chóng và đơn giản các nhóm vi sinh vật.

3.1. Nghiên cứu kiểu hơ hấp

Để xác định kiểu hô hấp của một loại vi khuẩn, trong phịng thí nghiệm người ta sử

dụng mơi trường VF (nước thịt - gan) đã chế đặc và đưa vào ống nghiệm, rồi cấy giống vào
sâu, dựa vào khả năng phát triển trong các ống nghiệm ta biết được đó là loại hơ hấp gì.

3.2. Dùng phản ứng oxydase

Phản ứng này cho phép sự có mặt của chuỗi hô hấp đang hoạt động với cytochrome
C ở màng nhờ TMPD (tetra - methyl - paraphenylene - diamine). Phản ứng này đặc biệt hiệu
quả đối với vi khuẩn G-, phản ứng dương tính với các vi khuẩn hiếu khí bắt buộc (trừ
Pseudomonas maltophyla và Acinatobacter), phản ứng âm tính đối với các vi khuẩn kị khí
khơng bắt buộc trừ các Vibrio và Aeromonas. Đặc biệt đối với các vi khuẩn đường ruột là có
phản ứng âm tính mặc dù vi khuẩn này có chuỗi hơ hấp với các cytochrome.

3.3. Thử catalase

Enzym catalase thường có ở các vi khuẩn G-, trừ các giống Streptococcus và

Lactobacilus. Khi có mặt H2O2, một vài giọt huyền phù vi khuẩn có catalase dương sẽ làm sủi
bọt giải phóng oxygen phân tử. Nếu:

- Sủi nhiều bọt: đó là huyền phù vi khuẩn hiếu khí

- Sủi ít bọt: vi khuẩn hiếu - kị khí

</div>
(171)<div class='page_container' data-page=171>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 171

3.4. Phản ứng nitrate reductase

Sự khử nitrate có thể được nghiên cứu trên mơi trường có nitrate (mơi trường lỏng
hoặc đặc) để phát hiện sự có mặt của nitrite (nhờ thuốc thử Griess), có thể dẫn đến 2 kết quả

theo 2 cơ chế khác nhau:

- Khử nitrate đồng hóa được xúc tác bởi nitrate reductase B tạo nitrite, chất này có
thểđược chuyển hóa tiếp thành muối ammon là nguồn nitơ dễđược cơ thể sử dụng.

- Khử nitrate dị hóa hay “hô hấp nitrate” dưới ảnh hưởng của nitrate reductase A và
các enzym khác, các nitrate sẽđược khử hoàn toàn thành N2O và N2 sẽđược giải phóng ngồi
tế bào. Hơ hấp nitrate là loại hơ hấp kị khí.

3.5. Nghiên cứu kiểu trao đổi chất

Nghiên cứu này được thực hiện nhờ sử dụng glucose làm cơ chất, loại đường được
dùng phổ biến nhất ở nhiều loại vi khuẩn. Thí nghiệm cần ni cấy ở 2 điều kiện hiếu khí và
kị khí. Sau khi ni ở tủấm với nhiệt độ thích hợp, có thể có 4 trường hợp xảy ra:

- Vi khuẩn lên men khi có giống phát triển trong canh trường và làm acid hóa trong 2

ống nghiệm.

- Vi khuẩn oxygen hóa khi nó chỉ làm acid hóa trong ống nghiệm ở điều kiện hiếu
khí.

- Vi khuẩn bất hoạt khi khơng thấy acid hóa trong cả 2 ống nghiệm.

- Vi khuẩn kiềm hóa khi thấy mơi trường bị kiềm hố trong điều kiện hiếu khí, điều
này có thể thấy khi dùng peptone.

3.6. Khử các sản phẩm lưu huỳnh

Thí nghiệm khử các sản phẩm oxygen hóa của lưu huỳnh (sulfate, sulfite, thiosulfate
v.v...) có thể thấy rõ nhờ tạo ra hydro được lưu huỳnh hóa (H2S...) phát hiện dưới dạng sulfua
kim loại bịđen (sulfua sắt hay sulfua chì...).

3.7. Đo mức độ hơ hấp

Hơ hấp kế (Respirometre) Warburg là dụng cụđầu tiên dùng để xác định mức độ sử

dụng oxygen của tế bào sống. Nó bao gồm một bình cách thủy chịu nhiệt để mẫu cần nghiên
cứu. Mẫu này được đặt trong một bình chứa nối với một áp kế, bình chứa mẫu và áp kế tạo
thành một nhánh được cốđịnh chắc chắn trên ống có mức nước di động, sự di chuyển ởđây là
do sự giao động của mẫu nghiên cứu gây nên.

Bình chứa mẫu được nối với một nhánh của bình cong của áp kế và được điều chỉnh

để có một dung tích khí nhất định ở phần trên của mẫu nghiên cứu. Để loại bỏảnh hưởng của
CO2 sinh ra trong q trình hơ hấp, người ta đặt một ống nhỏ giữa bình đựng mẫu nghiên cứu,
trong đó, chứa KOH 10% để hấp thụ CO2 do q trình hơ hấp sinh ra. Sự thay đổi áp suất
trong áp kế sẽđược tính chuyển nhờ dung tích oxygen tiêu thụ.

</div>
(172)<div class='page_container' data-page=172>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 172

4. Sự tích trữ và sử dụng năng lượng

4.1. Các mối liên kết giàu năng lượng

Tế bào sống tích trữ năng lượng vào các hợp chất và chúng có thể được giải phóng
dễ dàng khi tế bào cần. Phản ứng hóa học phổ biến là thủy phân mối liên kết esterphosphate.
Hợp chất được tế bào sử dụng thuận lợi và thường xuyên nhất là ATP. Ngoài ra cịn có các
hợp chất giàu năng lượng khác như các nucleotide UTP, GTP, CTP, TTP; các acylphosphate,
ví dụ như 1-3 diphosphoglycerate; các enolphosphate như PEP; các acyl - thio - ester như

CoA - SH.

Ví dụ: PEP (G = - 53,5 Kj.mole -1)

+ Các acyl - thioester:
Ví dụ: Coenzym A

4.2. Nguồn gốc hợp chất cao năng

ATP có thểđược tổng hợp bằng hai cơ chế:

- Quá trình phosphoryl hóa cơ chất xảy ra trong tế bào chất.

- Q trình phosphoryl hóa liên hệ với gradien electron và proton xảy ra ở màng tế

bào chất, ởđây người ta thấy có q trình phosphoryl oxygen hóa và phosphoryl quang hóa
(photophosphorylation).

Trong cả hai trường hợp q trình tổng hợp ATP phụ thuộc vào lượng ADP và

phosphate vơ cơ.

+ Q trình phosphoryl hóa cơ chất: trong q trình này, một phosphate vơ cơđược
liên kết (nhờ xúc tác bởi enzym) với các sản phẩm của sự phân giải. Hợp chất oxygen hóa là
chất mang một mối liên kết phosphate giàu năng lượng và có thểđược chuyển đến ADP. Kiểu
hình thành ATP này thường thấy ở sự phân giải glucose theo con đường EMP (giai đoạn
oxygen hóa 3 - phosphoglyceraldehyd thành acid 1,3- diphosphoglyceric và sự biến đổi hợp
chất này thành acid pyruvic).

</div>
(173)<div class='page_container' data-page=173>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 173

5. Sự trao đổi carbohydrate

5.1. Sự phân giải carbohydrate

Carbohydrate nếu ở dạng hợp chất có trọng lượng phân tử lớn phải được thuỷ phân
thành các dạng đường đơn để có thểđi vào các con đường phân giải đường để cung cấp năng
lượng cần thiết cho hoạt động sống của cơ thể hoặc tạo ra các hợp chất trung gian cần cho sự

chuyển hoá trao đổi chất.

5.2. Sự tổng hợp carbohydrate

Tương tự như các thực vật bậc cao, vi sinh vật có khả năng tổng hợp các oligo - và
polysaccharide. Lượng các oligo - và polysaccharide nội bào đạt tới 60% khối lượng khô của
tế bào, cịn polysaccharide ngoại bào có thể vượt nhiều lần khối lượng của vi sinh vật. Thành
tế bào cũng chứa một lượng lớn polysaccharide.

Tất cả các oligo và polysaccharide được tổng hợp bằng cách kéo dài chuỗi saccharide
có trước nhờ việc thêm đơn vị monosaccharide (X). Đơn vị monosaccharide này tham gia vào

phản ứng ở dạng nucleotide - monosaccharide được hoạt hóa, thường là dẫn xuất của uridine -
diphosphate (UDP.X) nhưng đôi khi cùng với các nucleotide purine và pirimidine khác. Sự

tổng hợp diễn ra theo phản ứng chung như sau:

...X.X.X.X.X.X + UDP - X = ...X.X.X.X.X.X.X. + UDP
(n - nhánh) (n + 1 - nhánh)

Trong trường hợp polysaccharide bao gồm hai loại monosaccharide liên tiếp (X và
Y) phản ứng chung xảy ra qua hai bước:

Bước 1: ...X.Y.X.Y.X.Y + UDP - X = ... X.Y.X.Y.X.Y.X. + UDP
Bước 2: ...X.Y.X.Y.X.Y.X + UDP - Y = ... X.Y.X.Y.X.Y.X.Y + UDP

Con đường tổng hợp polysaccharide phân nhánh ta còn biết rất ít. Trong dịch chiết tế

bào của một số lồi nấm sợi có chứa enzym kitine - sinthetase xúc tác phản ứng chuyển các
nhánh N - acetylglucosamine từ UDP - acetylglucosamine đến phân tử nhận. Một cách tương
tự việc tổng hợp mannan của thành tế bào nấm men cũng bao gồm việc chuyển các nhánh
mannose từ GDP - mannose đến chất nhận. Trong việc tổng hợp tinh bột ở Chlorella và
glycogen ởArthrobacter có sự tham gia của ADP - glucose.

- Tổng hợp glycogen: Khi có điều kiện ngoại cảnh hạn chế sự phát triển của vi khuẩn thì
chúng có thể tích lũy glycogen nhờ hệ enzym trùng hợp các glucose. Glycogen tích lũy dưới
dạng các hạt trong chất ngyên sinh mà chúng ta có thể phát hiện bằng cách nhuộm màu với
iode (Hình 6.8).

</div>
(174)<div class='page_container' data-page=174>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 174

- Tổng hợp levan và dextran: Các levan (poly β- 2,6-fructose) và các dextran (poly

α-1,6 glucose) với sự phân nhánh α - 1,3 hoặc α -1,4 được tổng hợp từ saccharose theo phản

ứng sau:

n saccharose n glucose + (fructose)n
n saccharose (glucose)n + n fructose

Sự hình thành những hợp chất này chính là nguyên nhân của hiện tượng nhầy nhớt
khi nuôi cấy một số loại vi khuẩn trên môi trường giàu saccharose. Các hợp chất
polysaccharide cùng với hợp chất nitơ sẽ hình thành nên glycopeptide của thành tế bào.

6. Sự trao đổi protein

6.1. Sự phân giải protein

Khác với lên men, cơ chất của quá trình thối rữa là protein. Đây là một trong những
thành phần quan trọng của xác bã động vật, thực vật và vi sinh vật. Sự phân giải các hợp chất
hữu cơ chứa nitơ có ý nghĩa to lớn đối với nơng nghiệp và đối với vịng tuần hoàn vật chất
trong tự nhiên. Người ta gọi quá trình phân giải này là q trình ammon hóa
(ammonification).

Rất nhiều loài vi sinh vật khác nhau tham gia vào q trình ammon hóa trong tự

nhiên. Đáng chú ý là các vi sinh vật sau:

- Vi khuẩn: Bacillus mycoides, B. subtilis, Proteus vulgais, Pseudomonas 
aeruginosa, E. coli...

- Xạ khuẩn và nấm: Streptomyces griseus, S. fradiae, Aspergillus niger, A. awamori, 
Penicillium camemberti, Mucor spp., ...

Trong cơ thể vi sinh vật, các acid amin thường được chuyển hóa nhờ q trình khử

amin, q trình khử carboxyl hoặc đồng thời vừa khử amin vừa khử carboxyl.

Khi phân giải các acid amin tùy theo từng loại phản ứng sẽ tạo các sản phẩm trung
gian, đây là tiền chất cho các phản ứng sinh tổng hợp hoặc cần thiết cho một số quá trình trao

</div>
(175)<div class='page_container' data-page=175>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 175

HOOC- CH2- CH (NH2) - COOH HOOC-CH=CH-COOH+ NH3
hay tạo α - ketoglutaric từ acid glutamic, acid acetic từ glycine, acid succinic từ aspactic...).
Trong quá trình khử amin thủy phân có sự liên kết với các ion H+ và OH- như sự tạo thành
acid lactic từ alanine:

CH3-CH(NH2)-COOH + H2O CH3-CHOH-COOH + NH3

Nhiều sản phẩm sinh ra trong quá trình phân giải acid amin (rượu, acid hữu cơ ...) sẽ
được lôi cuốn vào quá trình phân giải tạo năng lượng.

Nhiều loại amin do vi khuẩn sản sinh ra trong cơ thể người và động vật có tính độc,
như sự tích lũy histamine có thể gây chứng co giật mạch máu, các hợp chất diamine như

acmatine, putrecine gặp nhiều trong thịt cá ơi thiu đều có tính độc.

Một số vi khuẩn có khả năng chuyển hóa tryptophan thành 2 chất có mùi hơi là indol
và skatol. Trong q trình phân giải các acid amin chứa lưu huỳnh (methionine, cysteine,
cystine) sẽ tạo ra H2S làm cho phân hoặc thịt cá có mùi hơi.

Khi q trình thối rữa xảy ra trong điều kiện thống khí thì q trình oxygen hóa

được tiến hành đến cùng, khi đó hầu hết carbon được chuyển thành CO2. Nếu quá trình này
diễn ra trong điều kiện kị khí thì có sự tích lũy nhiều sản phẩm trung gian nói trên.

Ngồi khả năng phân giải protein, vi sinh vật cịn có khả năng phân giải một số chất

đạm khác như urea, acid uric... Sự phân giải các chất này cùng tạo ra các sản phẩm trung gian
như acid formic, acid acetic, CO2, NH3..., các chất này có thể tham gia trực tiếp vào quá trình
trao đổi chất và trao đổi năng lượng của tế bào.

Urea là chất hữu cơ chủ yếu trong nước tiểu của người và động. Trong urea có chứa
47% nitơ nhưng nếu khơng được vi sinh vật phân giải thành NH3 thì nguồn nitơ lớn lao này
cũng trở thành vơ ích đối với mọi thực vật.

Rất nhiều vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm sợi sống trong đất có khả năng phân giải mạnh
mẽ urea. Đáng chú ý là các loài nhưPlanosarcina urea, Micrococcus urea, Bacillus pasteurii, 
Proteus vulgaris... Quá trình phân giải urea xẩy ra rất đơn giản với sự xúc tác của urease:

</div>
(176)<div class='page_container' data-page=176>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 176

- Quá trình nitrite hóa được biểu thị bằng phương trình phản ứng sau:

Năng lượng sinh ra trong phản ứng này cũng được vi khuẩn nitrite sử dụng để đồng
hóa CO2 của khơng khí. Thực ra q trình này trải qua nhiều phản ứng trung gian và tạo nhiều
sản phẩm trung gian, trong đó sản phẩm trung gian quan trọng nhất là hydroxygenlamin
(NH2OH). Enzym xúc tác cho việc chuyển hydro là các enzym của q trình hơ hấp hiếu khí.
Vi khuẩn nitrite là bọn tự dưỡng bắt buộc với các chi đại diện là Nitrosomonas, 
Nitrosococcus, Nitrosospira và Nitrosocystis.

- Q trình nitrate hóa được biểu thị bằng phương trình sau:

Cũng như các vi khuẩn tự dưỡng hóa năng khác, năng lượng sinh trong phản ứng
oxygen hố NO2-được sử dụng đểđồng hóa CO2 khơng khí. Vi khuẩn nitrate hóa điển hình là
các lồi thuộc giống Nitrobacter. Đây là những tế bào hình bầu dục, kích thước khoảng
0,8-1,0μm, thuộc loại G-, khơng tạo bào tử, khuẩn lạc nhỏ bé và trong suốt. Ngoài ra cịn có một
số giống khác như Nitrococcus, Nitrospira...

6.2. Sự tổng hợp protein

Ba quá trình chủ yếu trong việc biến đổi và truyền đạt thông tin di truyền ở trong cơ

thể là:

- Sự nhân đôi DNA tạo ra 2 phân DNA giống nhau và giống với phân tử DNA “mẹ”.
- Quá trình sao mã theo đó thơng tin di truyền từ DNA được sao sang RNA, sau đó

được chuyển đến ribosome.

- Quá trình dịch mã cho phép chuyển dịch thơng tin di truyền thành các amino
acidcấu trúc nên protein. Công nghệ di truyền cho phép giải mã trật tự các nucleotide thành
trật tự các amino acid đã được xác lập (h. 6.5).

Phần lớn các vi sinh vật có khả năng tổng hợp 20 loại amino acid. Con đường tổng
hợp amino acid ở vi sinh vật đã được nghiên cứu khá tỉ mỉ. Nguyên liệu dùng cho quá trình
tổng hợp đó là những sản phẩm trung gian như pyruvate, α - ketoglutarate, oxaloAcetate,
fumarate...

Trong phần lớn trường hợp, nhóm amin được đưa vào giai đoạn cuối cùng của sinh
tổng hợp nhờ sự chuyển amin, một số amino acid được hình thành nhờ hàng loạt biến đổi của
các amino acid khác, trong trường hợp đó khơng cần sự chuyển amin. Nhiều loại L - amino

acid đã được sinh tổng hợp bằng con đường lên men nhờ vi sinh vật như lysine, glutamic,
alanine, glycine...

</div>
(177)<div class='page_container' data-page=177>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 177

Hình 6.5. Sơđồ sinh tổng hợp amino acid theo Lehninger

7. Sự trao đổi lipid

7.1. Sự phân giải lipid

Lipid (ester phức tạp của glycerol và acid béo) và các chất sáp (ester phức tạp của
acid béo và rượu bậc một) được nhiều vi sinh vật dùng làm nguồn thức ăn và năng lượng. So
với các cơ chất khác thì đây là loại cơ chất được đồng hóa với tốc độ chậm, quá trình này

</div>
(178)<div class='page_container' data-page=178>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 178

Bước đầu tiên của q trình đồng hóa
lipid là sự phân giải thành glycerol (hoặc rượu

đơn nguyên tử) và các acid béo. Quá trình này

được xúc tác nhờ lipase nội bào hoặc ngoại bào.
Sau khi được phosphoryl hóa, glycerol
sẽ được chuyển hóa theo con đường EMP, cịn
các acid béo đi vào chu trình β - oxygen hóa
(Hình 6.6).

Như vậy, cứ qua một vịng oxygen hóa
hịan tồn chuỗi carbon của phân tử acid béo lại

mất đi 2C. Cứ tiếp tục như vậy thì tồn bộ chuỗi
carbon sẽ được chuyển hóa thành acetyl - CoA,
chất này được chuyển hóa nhờ chu trình TCA
hoặc chu trình acid glyoxygenlic. Một số nấm
mốc thuộc các chi như Penicillium và

Aspergillus có thể oxygen hóa acid béo một cách
khơng triệt để và tích lũy lại trong mơi trường
metylketone tạo mùi khó chịu (gặp trong dầu mỡ

</div>
(179)<div class='page_container' data-page=179>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 179

Câu h

ỏ

i ôn t

ậ

p c

ủ

a ch

ươ

ng 6

1. Các hình thức vận chuyển các chất qua màng?

2. Cơ chế của quá trình sinh năng lượng của hơ hấp hiếu khí và kị khí?
3. Các kiểu hô hấp ở vi sinh vật?; Các con đường phân giải hexose?

4. Các kiểu trao đổi chất ở vi sinh vật ? Sự phân giải các hợp chất protein ?
5. Phân biệt đồng hóa và dị hóa.

6. Vai trị của vi sinh vật trong q trình chuyển hóa vật chất trong tự nhiên ?

* Tài li

ệ

u

đọ

c thêm

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học (lý thuyết và bài tập giải sẵn)
song ngữ Việt- Anh phần 1 và phần 2, NXB KH&KT Hà Nội.

2. Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Phạm Hồng Sơn,
Phạm Văn Ty, Nguyễn thị Thu Thuỷ, 2006. Vi sinh vật học; NXB Đại học Huế.

3. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Pham Văn Ty. Vi sinh vật học, 1997,
NXBGD Hà Nội.

* Tài li

ệ

u tham kh

ả

o

1. Nguyễn Thành Đạt . 1999. Vi sinh vật học, NXBGD, Hà Nội.

2. Lehninger A.L., Nelson D.L., Cox M.M. 1993. Principles of Biochemistry. Second
Edition. Worth Publishers. New York.

3. Prescot Harley Klein, 2002. Microbiology. W. C. Brown publisher, USA.
4. và

*Gi

ả

i thích thu

ậ

t ng

ữ

Trao đổi chất hay biến dưỡng là những quá trình sinh hố xảy ra trong cơ thể sinh
vật với mục đích sản sinh nguồn năng lượng ni sống tế bào (q trình dị hố) hoặc tổng hợp
những vật chất cấu thành nên tế bào (quá trình đồng hố).

Dị hóa và đồng hóa

- Dị hóa (catabolism): các quá trình biến dưỡng năng lượng nhằm tạo năng lượng
cho tế bào

- Đồng hóa (anabolism): các quá trình biến dưỡng vật chất thu năng lượng nhằm tạo
ra các đơn phân dùng để tạo các hợp chất đại phân tử sinh học cho tế bào

Đồng hóa và sinh tổng hợp các đường đơn

Khung carbon cũng -được cung cấp bởi các con đường dị hóa, đặc biệt là đường
phân và chu trình TCA.

- Đường được cung cấp từ mơi trường bên ngồi hoặc được tổng hợp bên trong tế

</div>
(180)<div class='page_container' data-page=180>

Chương 6: Trao đối chất ở vi sinh vật 180

- Sự tổng hợp glucose từ nguyên liệu không phải là carbohydrate được gọi là
gluconeogenesis: phosphoenol pyruvate từ chu trình TCA và hai chất trung gian là glucose
6-phosphate và UDP-glucose

Đồng hóa và sinh tổng hợp các amino acid

- Hai mươi amino acid có thểđược chia thành 5 nhóm dựa vào tiền chất của chúng.
Mỗi nhóm có con đường sinh tổng chung để tạo thành tiền chất tương ứng - Nitrogen được

đưa vào hầu hết các amino acid bởi các phản ứng chuyển amin dùng nhóm amine của
glutamate; glutamate được tái tạo bằng NH3 và glutamate dehydrogenase

Đồng hóa và sinh tổng hợp các nucleotide và axít béo

- Sinh tổng hợp các base nitric là quá trình phức tạp: purine được tổng hợp bằng cách
thêm từng nguyên tử vào khung đường-phosphate; vòng pyrimidine được tổng hợp trước khi
gắn đường vào

</div>
(181)<div class='page_container' data-page=181>

181

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

CH

ƯƠ

NG 7

</div>
(182)<div class='page_container' data-page=182>

Chương 7: Hô hấp kỵ khí 182

I. KHÁI NI

Ệ

M CHUNG

Nhiều vi khuẩn có thể sinh trưởng được trong điều kiện khơng có oxygen, lúc đó
chúng dùng nitrate (hoặc sulfate) làm chất nhận điện tử cuối cùng, vì vậy gọi là hơ hấp nitrate
(hoặc hô hấp sulfate).

Khả năng chuyển điện tử cho nitrate và sulfate, giúp cho vi khuẩn thực hiện tương

đối đầy đủ q trình oxygen hóa hồn tồn cơ chất, mà khơng cần có sự tham gia của oxygen
phân tử, nhờ đó vi sinh vật thu được nhiều năng lượng hơn so với quá trình lên men (Hình
7.1)

Ngồi ra, có một số ít vi khuẩn (Clostridium aceticum) lại có thể dùng CO2

làm chất nhận hydro trong hơ hấp kị khí.

Hình 7.1. Sơđồ q trình hơ hấp hiếu khí, kị khí và lên men

II. HƠ H

Ấ

P NITRATE, AMMONIUM HĨA NITRITE VÀ KH

Ử

NITROGEN

Hơ hấp nitrate hay là khử dị hoá nitrate khác với q trình khử đồng hố nitrate ở

chỗ, các sản phẩm khử trong trường hợp này không được tế bào sử dụng tiếp, mà thường

được tiết ra ngồi mơi trường.

Rất nhiều vi khuẩn hiếu khí khi sống trong điều kiện kị khí có khả năng dùng nitrate
làm chất nhận hydro cuối cùng, ví dụ một số lồi thuộc các chi Bacillus, Aerobacter và E. coli

khử nitrate thành amoniac (q trình amon hố nitrate), trong khi đó một số khác lại khử

</div>
(183)<div class='page_container' data-page=183>

Chương 7: Hô hấp kỵ khí 183

Hình 7.2. Sơđồ q trình hơ hấp nitrate

Vi khuẩn nitrate hóa thuộc chi Nitrobacter dùng nitrite làm nguồn năng lượng. Có thể

biểu thị chuỗi hơ hấp của vi khuẩn nitrate như sau.

Hình 7.3. Chuỗi hơ hấp của vi khuẩn nitrate hóa

Nhiều loại vi sinh vật có khả năng dùng nitrate làm nguồn thức ăn nitơ, khử đồng
hoá nitrate qua nitrit thành amoniac, hợp chất này sẽ tham gia tổng hợp trong tế bào của
chúng.

NO−

3 → NO−2 → x → NH2OH → NH+4
Khi ammonia hoá nitrate ta có.

8[H] + H+ + NO−3 → NH+4 + OH
- + 2H

2O
Cịn khi khử nitrate hố.

10[H] + 2H+ + NO−3 → N2 + 6H2O

Khi hô hấp nitrate, đặc biệt là khi phản nitrate hố, cơ chất hữu cơđược oxygen hố
hồn tồn đến CO2 và H2O. Năng lượng sinh ra với nitrate là chất nhận hydrogen chỉ thấp hơn
trong trường hợp chất nhận là oxygen phân tử khoảng 10%. ATP cũng được tạo ra nhờ kết
quả của q trình phosphoryl hóa trong chuỗi hơ hấp, vì vậy q trình phản nitrate hóa đảm
bảo hoạt tính sinh trưởng của vi sinh vật ở mức độ cao. Ở nhiều loại vi sinh vật có khả năng
hơ hấp nitrate như E.coli thì chuỗi vận chuyển điện tử tương tự như trong trường hợp hiếu
khí, chỉ có citocromo-oxygendase được thay bằng nitratreductase.

</div>
(184)<div class='page_container' data-page=184>

Chương 7: Hơ hấp kỵ khí 184

khử nitrate dị hóa và nitrite dị hóa là N2, N2O hay NO.

Do vi khuẩn phản nitrate hóa có khả năng dùng nitrate chủ yếu làm chất nhận điện
tử, mà khơng có khả năng khử nó thành NH+

4, cho nên muốn nuôi cấy chúng phải cần bổ sung

thêm nguồn đạm vào môi trường (pepton hoặc NH4+). Vi khuẩn phản nitrate hóa phân bố rất
rộng trong tự nhiên, những loài thường gặp như. P. denitrificans, P. aeruginosa, P. 
fluorescens, Micrococcus denitrificans, Hydrogenomonas agilis...

Vi khuẩn phản nitrate hóa là tác nhân sinh học làm nghèo nitrogen của đất (cịn phản

nitrate hóa học xảy ra mạnh khi đất quá nhiều acid) quá trình này xảy ra mạnh khi đất bị kỵ

khí (đất ngập nước, không tơi...)hoặc khi dùng phân đạm (nitrate) cùng với phân chuồng trên
những ruộng lúa ngập nước, ởđây phân nitrate dùng bón cho lúa đạt hiệu quả rất ít, vì nitrate
có thể mất hết rất nhanh, chỉ khoảng mười giờ sau khi bón. Khi đất thống khí q trình phản
nitrate bịức chế, vì oxygen phân tửđã ức chế tế bào vi khuẩn tổng hợp enzym nitratreductase
và nitritreductase.

III. HÔ H

Ấ

P SULFATE

Phần lớn vi sinh vật và thực vật có thể dùng sulfate làm nguồn dinh dưỡng lưu huỳnh

để tổng hợp cáchợp chất của cơ thể chứa S (acid amin chứa S, enzym...). Đó là q trình khử
đồng hóa sulfate. Chỉ có một số ít vi sinh vật thuộc 2 chi Desulfovibrio và Desulfotomaculum

lại dùng sulfate làm chất nhận hydro cuối cùng trong hô hấp kị khí.

Q trình hơ hấp sulfate cũng tương tự như q trình hơ hấp nitrate, nhưng các vi
sinh vật thực hiện quá trình này đều thuộc loại kị khí bắt buộc, chúng chỉ có thể dùng sulfate
làm chất nhận hydro cuối cùng trong q trình oxygen hóa cơ chất. H2S là sản phẩm của quá
trình được sinh ra theo khửứng.

8[H] + SO2−

4 → H2S + 2H2O + 2OH

Vi khuẩn thực hiện q trình hơ hấp sulfate trước khi bị khử thành H2S phải trải qua
nhiều giai đoạn trung gian mà có những giai đoạn cho đến nay người ta chưa biết được một

cách chắc chắn.

SO2−

4 → APS → SO

−

2

3 → → → S

(Adenosin-5-phosphosulfate)

Năng lượng sinh ra trong quá trình hô hấp sulfate được vi sinh vật sử dụng để đồng
hóa các hợp chất hữu cơ (acid hữu cơ, amino acid) một số vi khuẩn khử sulfate hóa có khả

năng tự dưỡng cacbon, chúng dùng hydrogen phân tửđể khử sulfate và sử dụng năng lượng
sinh ra trong quá trình hơ hấp sulfate đểđồng hóa CO2 trong khơng khí.

4H2 + H2SO4 → H2S + 2H2O + Q

Vi khuẩn khử sulfate hóa có thể phân giải pyruvate để hình thành H2S.
4CH3COCOOH + H2SO4 → CH3COOH +4CO2 +H2S

</div>
(185)<div class='page_container' data-page=185>

Chương 7: Hơ hấp kỵ khí 185

khuẩn khử sulfate, cịn trong bùn có H2S số lượng của chúng lên tới 107 tế bào. Hàng triệu

năm nay, chúng tham gia tích cực vào q trình hình thành quặng lưu huỳnh, mỏ dầu hỏa.

Desulfotomaculum ruminis tham gia tích cực vào q trình khử sulfate và tạo thành H2S trong
những dạ dày cỏ của động vật nhai lại (trâu, bò...). Bằng cách khử sulfate những vi sinh vật
của nhóm này đã tham gia tích cực vào chu trình chuyển hóa chuyển hóa lưu huỳnh trong tự

nhiên. Mặt khác, do sinh ra H2S có thể làm cá chết hàng loạt, H2S làm ăn mòn các bộ phận
kim loại của các cơng trình chơn sâu dưới đất hoặc dưới nước.

Thiobacillus denitrificans Thiobacillus thiooxidans

Hình 7.4. Một số lồi vi khuẩn lưu huỳnh

IV. HƠ H

Ấ

P CARBONATE T

Ạ

O METHANE

Những vi sinh vật này có khả năng hình thành methane từ carbonate. Chúng lấy năng
lượng cho hoạt động sống của mình từ quá trình oxygen hóa kỵ khí các hợp chất khống hay
các hợp chất hữu cơđơn giản như acid formic hay một số acid béo bậc cao. Những vi sinh vật
sinh methane bao gồm 4 nhóm phụ khác nhau về hình thái.

-Các vi sinh vật sinh methane không sinh bào tử (Methanobacterium)
-Các vi sinh vật sinh methane sinh bào tử (Methaneobacillus)

-Các vi sinh vật hình cầu sinh methane (Methanococcus)
-Các 8 cầu khuẩn sinh methane (Methanosarcina)

</div>
(186)<div class='page_container' data-page=186>

Chương 7: Hơ hấp kỵ khí 186

Methanobacterium formocicum Methanospirillum sp.strain TM20-1

Hình 7 .5. Hình dạng một số loài vi khuẩn methane

Người ta thường gặp những vi sinh vật sinh methane ởđáy những ao hồ, đầm và đáy
biển, nơi mà điều kiện kỵ khí rất thuận lợi cho chúng phát triển.

Methaneobacterium barkeri. Có khả năng chuyển hoá CO thành CH4. Sản phẩm
trung gian của q trình chuyển hố là CO2 và H2.

Vi khuẩn sinh methane được chứng minh là loại vi sinh vật có khả năng sinh tổng
hợp mạnh vitamin B12. Sơđồ giả thuyết về sự hình thành CH4 từ CO2 hoặc Acetate ở vi khuẩn
sinh methane có thểđược trình bày như sau.

</div>
(187)<div class='page_container' data-page=187>

Chương 7: Hô hấp kỵ khí 187

V. HƠ H

Ấ

P CARBONATE T

Ạ

O THÀNH ACETATE

Q trình hơ hấp carbonate tạo thành Acetate mới được phát hiện gần đây ở vi
khuẩn methane, khử sulfate.

Hình 7.7. Hình dạng Vi khuẩn Methanobacterium thermoautotrophicum 
Kết quả nghiên cứu ở vi khuẩn Methanobacterium thermoautotrophicum cho thấy
như sau.

Theo con đường này, 1phân tử CO2 bị [H] có năng lực khử thành CH3-X, 1phân tử
CO2 khác bị CO dehydrogenase khử thành CO. Qua quá trình cacbocyl hóa CH3X sẽ sinh ra
Acetyl-X, sau đó thành Acetyl-CoA. Dưới sự xúc tác của piruvate siterase, Acetyl-CoA sẽ

tiếp thu 3 phân tử CO2 để cacbocyl hóa thành pruvic acid. Pruvic acid thông qua các con

</div>
(188)<div class='page_container' data-page=188>

Chương 7: Hơ hấp kỵ khí 188

Câu h

ỏ

i ơn t

ậ

p ch

ươ

ng 7

1. So sánh những điểm khác nhau giữa hơ hấp hiếu khí và hơ hấp kỵ khí ?
2. Những điểm giống nhau và khác nhau giữa hô hấp nitrate và hơ hấp sulfate.
3. Vai trị của vi khuẩn methane trong thiên nhiên và trong đời sống con người ?
4. Điền vào chỗ trống:

a. Quá trình phản nitrat hố là một q trình có hại đối với nơng nghiệp, bởi
vì...

b. Sự phản nitrat hố xảy ra mạnh ở những nơi oxy...
5. Hơ hấp kị khí khác lên men kị khí ở những đặc điểm nào ?

6. Vai trị của hơ hấp sunfate đối với đời sống con người ?

* Tài li

ệ

u

đọ

c thêm

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học (lý thuyết và bài tập giải sẵn) song
ngữ Việt- Anh phần 1 và phần 2, NXB KH&KT Hà Nội.

2. Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Phạm Hồng Sơn, Phạm
Văn Ty, Nguyễn thị Thu Thuỷ, 2006. Vi sinh vật học, NXB Đại học Huế.

3. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Pham Văn Ty, 1997. Vi sinh vật học,
NXBGD Hà Nội.

* Tài li

ệ

u tham kh

ả

o

1. Nguyễn Thành Đạt . 1999. Vi sinh vật học, NXBGD, Hà Nội.
2. và

3. Lehninger A.L., Nelson D.L., Cox M.M. 1993. Principles of Biochemistry. Second
Edition. Worth Publishers. New York.

4. Prescot Harley Klein, 2002. Microbiology. W. C. Brown publisher, USA.

* Gi

ả

i thích thu

ậ

t ng

ữ

Các vi khuẩn tự dưỡng thu nhận năng lượng từ phản ứng oxygengen hóa các hợp chất
hóa học gọi là vi khuẩn hóa dưỡng (chemotroph).

Những nhóm sử dụng hợp chất vơ cơ (như nước, khí hydrogen, sulfua và ammonia)
làm chất khửđược gọi là vi khuẩn vô cơ dưỡng (lithotroph)

Hô hấp và lên men

- Hô hấp: điện tử từ chất cho qua chuỗi truyền điện tử được truyền đến chất nhận

điện tử cuối cùng ở ngồi mơi trường như O2, NO3+… ATP được tạo thành theo cơ chế

</div>
(189)<div class='page_container' data-page=189>

Chương 7: Hơ hấp kỵ khí 189

- Lên men: điện tử từ một chất hữu cơ bị oxygen hóa được chuyển đến sản phẩm lên
men là chất hữu cơ để cân bằng phản ứng oxygen hóa khử. ATP được tạo ra theo cơ chế

phosphoryl hóa cơ chất

Hơ hấp kị khí (anaerobic respiration)

- Hơ hấp kị khí: hóa năng dị dưỡng (đa số, chất cho điện tử là chất hữu cơ), hay hóa
năng vơ cơ (dùng H2 làm chất cho điện tử) dùng chuỗi truyền điện tửđể tạo động lực proton,
chất nhận điện tử sau cùng không phải là oxygen

- ATP được tạo thành ít hơn hô hấp hiếu khí
- Vi khuẩn phản nitrate hóa

- Vi khuẩn khử sulfate
- Vi khuẩn sinh methane

</div>
(190)<div class='page_container' data-page=190>

190

ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

34 Lê Lợi, Tp Huế. Tel: 054 833121,Fax84 8258244

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

VI SINH V

Ậ

T H

Ọ

C

TS. BI

Ề

N V

Ă

N MINH

CH

ƯƠ

NG 8

VI KHU

Ẩ

N HĨA D

ƯỠ

NG VƠ C

Ơ

</div>
(191)<div class='page_container' data-page=191>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 191

I. NITRATE HÓA

Các muối ammonium được tạo thành trong q trình ammonium hóa protein, urê,
kitin... có thể được cây trực tiếp hấp thụ, hoặc sẽ được chuyển thành các muối nitrate. Q
trình ammonium hóa muối ammonium thành nitrate gọi là q trình nitrate hóa. Nitrate hóa

được thực hiện do nhiều loại vi khuẩn dinh dưỡng vơ cơđặc biệt gọi chung là vi khuẩn nitrate

hóa.

1.Vi khuẩn nitrate hóa

Người đầu tiên nghiên cứu vi khuẩn nitrate hóa và hoạt

động sinh lý của chúng là nhà khoa học Nga Winogradsky. Năm
1889 ông chứng minh vi khuẩn nitrate hóa cũng như vi khuẩn lưu
huỳnh và vi khuẩn sắt là những loài vi sinh vật dinh dưỡng vơ cơ

bằng tổng hợp hóa học. Ơng cũng khẳng định q trình nitrate
hóa gồm hai giai đoạn. oxygen hóa muối ammonium thành nitrite
và oxygen hóa nitrite thành nitrate. Hai giai đoạn này được thực
hiện do hai loại vi khuẩn khác nhau.

1.1. Vi khuẩn nitrơ oxygen hóa muối ammonium thành
nitrite (biến NH3 → NO−2) có ba chi chính là Nitrosomonas,

Nitrisocytis và Nitrosospira, Nitrosomonas có hình cầu hoặc hình bầu dục ngắn, Gram âm, không
sinh bào tử. Di động được bằng một tiên mao dài. Nitrosospira là loại biến đổi nhiều hình thái,
nhưng dạng điển hình là trực khuẩn gần giống dấu phẩy.

1.2. Vi khuẩn oxygen hóa nitrite thành nitrate (biến NO−2→ NO−3)

Gồm một chi là Nitrobacter. Chúng là trực khuẩn nhỏ khơng có bào tử, Gram âm.
Vi khuẩn nitrate hóa có thể sử dụng được CO2 làm nguồn C. Chúng không cần hợp
chất hữu cơ có sẵn. Khơng những thế hợp chất hữu cơ còn làm ức chế sự phát triển của chúng.
Trong phịng thí nghiệm muốn ni cấy vi khuẩn nitrate phải dùng môi trường chỉ chứa
những chất vơ cơ (để có mơi trường đặc có thể dùng gel-silice thay cho thạch).

pH của môi trường cũng có ảnh hưởng đến vi khuẩn và q trình nitrate hóa. pH
thích hợp nhất là 8,5 đối với giai đoạn thứ nhất và 8,3- 9,3 đối với giai đoạn thứ hai. Khi pH=
6 q trình nitrate hóa khơng tiến hành, do đó trong đất chua sẽ khơng xảy ra q trình này.
Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn nitrate hóa là 30- 370C.

2. Cơ chế phản ứng của q trình nitrate hóa.

Q trình oxygen hóa muối ammonium đến nitrate thực hiện qua hai giai đoạn.
1. Giai đoạn oxygen hóa muối ammonium thành nitrite, có thể biểu thị bằng

phương trình tóm tắt như sau.

2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + 158 kcal

</div>
(192)<div class='page_container' data-page=192>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 192

Trong cả hai giai đoạn của q trình nitrate hóa đều có giải phóng nhiều năng lượng.
Vi khuẩn nitrate hóa đã sử dụng năng lượng này để tiến hành phản ứng khử CO2 thành hợp
chất hữu cơ sống song với các phản ứng oxygen hóa NH3 và HNO2. Quá trình khử có thể viết
như sau.

CO2 + 4H + xkcal → HCHO + H2O

3. Các yếu tốảnh hưởng đến q trình nitrate

- Vi khuẩn nitrate hố là những vi khuẩn hiếu khí nên chỉ phát triển tốt trong điều
kiện đất thốt thủy tốt. Do đó, trong điều kiện đất ruộng ngập nước NH4 được tích luỹ và
khơng chuyển hố thành NO3

- Yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn nitrite hoá và nitrate

hoá là pH của đất. pH thích hợp cho hoạt động sống của vi khuẩn này thường trên 6, mức độ

nitrate hoá giảm khi pH thấp hơn 6,0 rất thấp ở pH=5, và ngừng hẳn ở pH=4 hoặc thấp hơn.
Các vi khuẩn nitrate hóa sống trong đất chua, có mức pH tối ưu 6,5, cịn vi khuẩn ở

nơi đất kiềm tính có mức pH tối ưu ở 7,8. Ngoài ảnh hưởng hoạt động của vi khuẩn, pH còn

ảnh hưởng đến mật số các vi khuẩn này. Mật số vi khuẩn nitrate hóa tăng dần theo mức độ

tăng pH từ chua sang kiềm tính.

Hình 8.2. Vi khuẩn Nitrosomonas (trái) và Nitrobacter (phải) 
Nitrosomonas europaea Nitrobacter winogradskyi

</div>
(193)<div class='page_container' data-page=193>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 193

Do ảnh hưởng này, việc bón vơi cho đất chua sẽ làm gia tăng tốc độ nitrate hóa các

đạm ammonium trong đất.

- Nhiệt độ cũng có ảnh hưởng đến hoạt động sống của nhóm vi sinh vật nitrate hóa
này. Ở nhiệt độ thấp hơn 50C và cao hơn 400C vi khuẩn hoạt động rất chậm nên sự chuyển
biến đạm NH4 thành đạm NO3 cũng rất chậm. Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động nhóm vi khuẩn
này nằm trong khoảng 300C. Điều này giải thích được hiện tượng nitrate hóa xảy ra rất kém
vào mùa đông và mùa hè, và xảy ra rất mạnh vào mùa xuân và mùa thu ở vùng ôn đới.

4. Ý nghĩa của q trình nitrate hóa

Q trình nitrate hóa quan trọng trong nơng nghiệp vì nó biến muối ammonium
thành nitrate là nguồn thức ăn N tốt nhất cho cây. Do khả năng dinh dưỡng vô cơ nên vi

khuẩn nitrate hóa sống được ở những chỗ tưởng như khơng thể có sự sống nhưđá granit, đá
tảng ở núi.

Nó tham gia vào việc xâm thực đá núi do tác dụng ăn mòn của acid nitric được tạo
thành. Chúng phát triển và làm phá hủy một phần tường gạch và kiến trúc bê tông.

II. OXYGEN HÓA CÁC H

Ợ

P CH

Ấ

T L

Ư

U HU

Ỳ

NH

Trong tự nhiên có một số nhóm vi sinh vật có thể oxygen hóa hợp chất lưu huỳnh
vơ cơ, trong đó có nhiều lồi thuộc nhóm tự dưỡng hóa năng có lồi là tự dưỡng quang năng
và cũng có loại dị dưỡng.

1. Vi khuẩn tự dưỡng hóa năng

Bảng 8.1. Chất cho electron và pH thích hợp của một số vi khuẩn lưu huỳnh 
Nhóm vi khuẩn lưu huỳnh Chất cho electron pH thích hợp để sinh trưởng 
Thiobacillus thioparus H2S, sulfite, S0, S2O

−

2

3 6 - 8

T. denitrificans H2S, S0, S

2O23− 6 – 8

T.neapolitanus S0, S

2O23− 6 – 8

T.thiooxygendans S0 2- 4

T. ferrooxygendans S0, sulfite, Fe2+ 2- 4

</div>
(194)<div class='page_container' data-page=194>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 194

T. intermedius S2O23− 3- 7

Beggiatoa H2S, S2O2−

3 6 – 8

Thiothrix H2S 6 – 8

Thiomicrospira S2O23−,H2S 6 – 8

Thiosphaera H2S, S2O23−, H2 6 – 8

Thermothrix H2S, S2O23−, SO−3 6,5 – 7,5

Sunfolobus H2S, S0 1- 5

Acidianus S0 1- 5

Vi khuẩn lưu huỳnh, trong đó nhiều loài thuộc chi Thiobacillus, sử dụng một loại hay
nhiều loại hợp chất lưu huỳnh (H2S, S, S2O32−, S4O26−) làm nguồn năng lượng. Chúng chuyển
các hợp chất lưu huỳnh S nguyên tố hoặc các muối sunfite chứa SO2−

3 ), sau đó oxygen hóa

thành sulfate.

Q trình sản sinh ATP và q trình sulfate hóa được biểu thị như sau.

Hình 8.3. Quá trình sản sinh ATP và q trình sulfate hóa của vi khuẩn lưu huỳnh. 
Chú thích. 2 và 3 là biểu thị vị trí của ATP sinh ra trên chuỗi electron

Các bước oxygen hố hợp chất lưu huỳnh ở vi khuẩn Thiobacillus cịn có thể biểu thị

</div>
(195)<div class='page_container' data-page=195>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 195

Hình 8.4. Sơđồ minh hoạ các bước oxygen hoá các hợp chất S ở vi khuẩn Thiobacillus 
Dưới tác dụng của Thiobacillus, lưu huỳnh và muối của nó có thểđược chuyển hóa
như sau.

Hình 8.5. Vi khuẩn Thiobacillus thioparus (trái - tế bào; phải - khuẩn lạc)

2. Vi khuẩn tự dưỡng quang năng

Những vi khuẩn thuộc bộ Pseudomonodales có 2 họ Thiorodaceae và

Chlorobacteriaceae.

</div>
(196)<div class='page_container' data-page=196>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 196

hình cong. Đa số có độ lớn cỡ 1-2x5-10μm, có lồi dài đến 25-50 hoặc 100μm. Chúng sinh
sản theo lối trực phân, khơng có nha bào, có tiên mao và có thể di động.

Chúng thuộc loại tự dưỡng quang năng, có thể sử dụng CO2 làm nguồn cacbon tổng
hợp nên chất hữu cơ của cơ thể, dưới tác động của năng lượng ánh sáng mặt trời. Phương
trình có thể biểu diễn như sau.

2CO2 + H2S + 2H2O ...⎯⎯→As (CH2O) + H2SO4

Trong qúa trình oxygen hóa H2S, lưu huỳnh được tích lũy. Sau đó S được chuyển
hóa thành SO4 và dần dần ra ngồi. Vi khuẩn cũng có thể dùng đồng thời H2S như chất cho H
trong cả quá trình quang hợp.

Thuộc họ Thiorodaceae có vi khuẩn Chromatium. Đó là vi khuẩn màu tím được
nghiên cứu nhiều nhất. Tế bào hình bầu dục dài từ 10 – 20 μm. Rộng khoảng 1 - 3μm, có tiên
mao có thể di động được. Trong tế bào thường có hạt S, ưa sống trong mơi trường có H2S
trong bùn.

Thuộc họ Chlorobacteriaceae, có vi khuẩn Chlorobium (được nghiên cứu nhiều
nhất). Kích thước khoảng 0,5-0,7x2,0-1,5μm. Vi khuẩn khơng hình thành nha bào, không di

động, sinh sản theo phương thức phân cắt và thành chuỗi, chung quanh có giác mạc. Nó là vi
khuẩn kỵ khí, có thể oxygen hóa H2S và các hợp chất S khác trong quá trình quang hợp.
Nhiều vi khuẩn thuộc họ này có thể oxygen hóa H2S thành S và trong cơ thể khơng có hạt S,
nhưng S được tích lũy ngồi cơ thể.

Phương thức thực hiện q trình oxygen hóa của chúng có thể :
CO2 + H2S ⎯⎯→As (CH2O) +2S + H2O

3. Vi khuẩn dị dưỡng

Vi khuẩn dị dưỡng chuyển hóa S thường gặp là Bacillus mesentericus, Bacillus 
asterosporus , Bacillus subtillis.

Các loại xạ khuẩn và một số nấm, men có thể oxygen hóa S ở dạng bột, nhưng tác
dụng của nó rất yếu.

III. OXYGEN HÓA S

Ắ

T

Trong đất Fe2+ và Fe3+ ln ln chuyển hóa lẫn nhau. Điều kiện oxygen hóa khử

của đất có ảnh hưởng lớn đến q trình này. Khi thống khí, điện thế oxygen hóa cao Fe2+ sẽ
được oxygen hóa thành Fe3+ . Fe2+→ Fe3+ + e

</div>
(197)<div class='page_container' data-page=197>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 197

Q trình chuyển electron khi vi khuẩn thực hiện việc oxygen hoá sắt Fe2+ có thể

biểu thị như sau.

Hình7.6. Sơđồ q trình chuyển electron 
khi vi khuẩn thực hiện việc oxygen hoá sắt Fe2+

Trong điều kiện ngập nước, điều kiện điện thế oxygen hóa thấp thì Fe3+ chuyển hóa
thành Fe2+.

Sự thay đổi của q trình oxygen hóa khử trong đất khơng chỉ là q trình hóa học

đơn thuần mà cịn chịu tác động của sinh vật, trong đó vai trò của vi sinh vật rất quan trọng.
Nếu đất chỉ ngập nước đơn thuần thì khơng thể nào đưa điện thế oxygen hóa khử xuống thấp.
Như vậy, khi có q trình ngập nước có hoạt động phan giải hợp chất hữu cơ thì mới có thể
đưa điện thế oxygen hóa khử xuống thấp chuyển Fe3+ thành Fe2+. Ở đất trồng lúa, trong thời
gian ngập nước, Fe2+ tăng ở ruộng chua, lân có thể biến thành dễ tan tăng cường cho cây

trồng.

Trong đất có một số vi sinh vật chuyển hóa sắt thuộc bộ Clamidobacteriales và bộ
Eubacteriales. Thuộc bộClamidobacteriales thường gặp có Leptothrix và Crenothrix.

Leptothrix. Vi khuẩn đa bào, các tế bào xếp thành chuỗi dài nằm trong một bao
chung. Trên bao có oxyt sắt ngưng tụ làm cho bao có màu vàng hoặc tím. Nó thường nổi lên
mặt nước hoặc bám trên que củi, hòn đá, lá cây. Tế bào trong bao có thứ tự phân chia và tế

bào này có thể đi ra ngoài, sinh tiên mao và di động. Leptothrix là loại kỵ khí tùy tiện và tự

dưỡng vơ cơ nhưng đồng thời cũng có thể dùng chất hữu cơ làm cơ chất cho hơ hấp. Trong
q trình tự dưỡng vơ cơ, nó có có thể lấy năng lượng từ q trình oxygen hóa Fe2+ thành Fe3+

Crenothrix. Vi khuẩn hình bao, do nhiều tế bào hình que xếp thành chuỗi. Trên bao
có các hạt oxygent sắt. Đơi lúc bao có hình sợi phân nhánh. Nó thường bám trên các vật thể

và không sinh bào tử chyển động nhưLeptothrix.

Gallionella. Vi khuẩn thuộc loại tự dưỡng, có thể biến sắt Fe2+ thành Fe3+ và lấy 
năng lượng. Nó khơng thể dùng chất hữu cơ. Trong q trình sống, vi khuẩn này thường sản
sinh ra chất dẻo và chính chất dẻo này giúp nó dính trên vật thể nhất định.

Trong chất dẻo tiết ra của cơ thể có những chất sắt ngưng tụ, q trình này có thể

tóm tắt như sau.

</div>
(198)<div class='page_container' data-page=198>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 198

Ngồi vi khuẩn oxygen hóa sắt Fe2+ thành Fe3+ trong tự nhiên cũng có một số vi

khuẩn có thể chuyển Fe3+ thành Fe2+. Từ lâu các nhà khoa học đã phát hiện một số vi khuẩn
như E. coli, Clostridium sporogenes trong điều kiện kỵ khí có thể khử Fe(OH)3. Gần đây có
nhiều nghiên cứu cho thấy các vi khuẩn Bacillus circulans, Aerobacter, Pseudomonas, một số

vi sinh vật lên men butyric cũng có khả năng khử sắt. Sắt bị khử chủ yếu trong điều kiện kỵ

khí. Quá trình khử sắt được tiến hành là do trong q trình sống, các lồi vi khuẩn trên đã làm
cho mơi trường chua, hạ thấp điện thế oxygen hóa khử, tạo điều kiện sắt Fe3+ biến thành Fe2+.

IV. OXYGEN HĨA HYDROGEN

Sự oxygen hóa hydrogen phân tử là một q trình oxygen hóa đơn giản nhất. Có thể

xem nó là q trình trung gian giữa sự lên men và hơ hấp hiếu khí.

Vi khuẩn oxygen hóa hydrogen cịn gọi là vi khuẩn hydrogen, Đây là nhóm vi khuẩn
tự dưỡng hóa năng vơ cơ khơng bắt buộc. Thường gặp các vi khuẩn nhóm Gram âm như.

Acidovorax facilus, Alcaligenes eutrophus, A.ruhlandii, Aquaspirillum magnetotacticum, 
Pseudomonas carboxygendovorans, Hydrogenophaga flava, Seliberia 
carboxygendohydrogena, Paracoccus denitrifica, Aquifex pyrophilys... Cũng có thể thuộc 
Gram dương như. Bacillus schlegelii, Arthrobacter sp. Mycobacterium...

Q trình oxygen hóa hydrogen của các vi khuẩn này thực hiện theo 2 giai đoạn:

Ta thấy trong quá trình này vi khuẩn đã khửđược CO2 thành HCHO (chất hữu cơ),
vì vậy, nếu mơi trường thiếu cacbon hữu cơ thì nhóm vi khuẩn này sẽ sử dụng CO2 làm nguồn
cacbon. Điều này cũng làm cho lượng chất hữu cơ trong đất được giàu thêm.

Hiện nay người ta đã xác định đượce nzyme xúc tác cho q trình oxygen hóa này là
hydrogenase. Enzym này làm hoạt hóa H2 và khử NAD+

H2 + NAD+ → NAD.H(H+)

Theo chu trình pentosephosphate ATP và NAD.H(H+) sẽ sử dụng để khử CO2 thành
chất hữu cơ. Phương trình tổng quát là.

6H2 + O2 + CO2→ [CH2O] + 5H2O
chất hữu cơ

</div>
(199)<div class='page_container' data-page=199>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 199

a b c

Hình 8.7. Một số vi khuẩn oxygen hóa hydrogen 
a. Alcaligenes eutrophus; b. Aquaspirillum magnetotacticum

</div>
(200)<div class='page_container' data-page=200>

Chương 8: Vi khuẩn hóa dưỡng vơ cơ hiều khí 200

Câu h

ỏ

i ôn t

ậ

p ch

ươ

ng 8

1. Vai trị của vi khuẩn nitrate hóa đối với cây trồng ?

2. Những sai khác cơ bản giữa các nhóm vi khuẩn (Beggiatoa và Thiobacillus)
oxygen hóa lưu huỳnh?

3. Ý nghĩa của việc nghiên cứu các nhóm vi khuẩn oxygen hóa Fe2+ và các nhóm vi
khuẩn oxygen hóa H2 ?

* Tài li

ệ

u

đọ

c thêm

1. Kiều Hữu Ảnh, 2006. Giáo trình Vi sinh vật học (lý thuyết và bài tập giải sẵn)
song ngữ Việt- Anh phần 1 và phần 2, NXB KH&KT Hà Nội.

2. Biền Văn Minh (chủ biên), Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Phạm Hồng Sơn,
Phạm Văn Ty, Nguyễn thị Thu Thuỷ, 2006. Vi sinh vật học, NXB Đại học Huế.

* Tài li

ệ

u tham kh

ả

o

1. Nguyễn Thành Đạt . 1999. Vi sinh vật học, NXBGD, Hà Nội.
2. và

3. Lehninger A.L., Nelson D.L., Cox M.M. 1993. Principles of Biochemistry. Second
Edition. Worth Publishers. New York.

4. Prescot Harley Klein, 2002. Microbiology. W. C. Brown publisher, USA.

* Gi

ả

i thích thu

ậ

t ng

ữ

Vi khuẩn oxygen hóa nitrite thành nitrate (biến NO−2→ NO−3)

Vi khuẩn nitrơ oxygen hóa muối ammonium thành nitrite (biến NH3→ NO−2)

Hóa năng vơ cơ (chemolithotrophy)

- Thu năng lượng bằng cách oxxygen hóa hợp chất vô cơ (hydrogen, sulfide, sulfur,
ammonium, nitrite, ferrous ion)

- Đặc điểm:

+ Tự dưỡng bằng chu trình Calvin

+ Dùng sự truyền điện tử ngược để tạo ra lực khử (trừ vi
khuẩn oxygen hóa H2) khi tự dưỡng

</div>


lý thuyết sinh học 10 ôn thi đại học

Xây dựng và sử dụng câu hỏi hướng dẫn học sinh quan sát PTTQ nhằm phát huy tính tích cực học tập trong dạy học chương i, II (phần VSV) sinh học 10 chương trình cơ bản

Bài giảng các yếu tố sinh học TS nguyễn thị liên hương

Bài 4 mô sinh học 8 nguyễn thị nữ

trac nghiem sinh hoc 10 nguyên phân

31 bài kiểm tra trắc nghiệm sinh học 10 lê thị kim dung

Giáo dục học sinh trường THCS nguyễn thị minh khai bảo vệ môi trường qua kiến thức vật lý THCS

Giáo án tổng hợp sinh học 10 nguyễn thị hương

Giáo án tổng hợp sinh học 8 nguyễn thị ngân

Bước đầu đề xuất kế hoạch hoạt động bảo tồn đa dạng sinh học tại khu bảo tồn thiên nhiên bắc hướng hóa tỉnh quảng trị giai đoạn 2007 2011

giáo trình vsv sinh học 10 nguyễn thị minh ngọc thư viện giáo dục tỉnh quảng trị

<b> ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM </b>

<b> TS. BI</b>

<b>Ề</b>

<b>N V</b>

<b>Ă</b>

<b>N MINH </b>

<b> GIÁO TRÌNH </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N T</b>

<b>Ử</b>

<b>VI SINH V</b>

<b>Ậ</b>

<b>T H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C </b>

<b>ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT </b>

<b>Phần 1: Lý thuyết (45 tiết) </b>

<b>Phần 2: THỰC HÀNH (30 tiết) </b>

<b>M</b>

<b>Ụ</b>

<b>C L</b>

<b>Ụ</b>

<b>C</b>

<b>NH</b>

<b>Ữ</b>

<b>NG CH</b>

<b>Ữ</b>

<b> VI</b>

<b>Ế</b>

<b>T T</b>

<b>Ắ</b>

<b>T </b>

<b>ĐẠI HỌC HUẾ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM </b>

Giáo trình

đ

i

ệ

n t

ử

<b>VI SINH V</b>

<b>Ậ</b>

<b>T H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C </b>

<b>TS. BI</b>

<b>Ề</b>

<b>N V</b>

<b>Ă</b>

<b>N MINH </b>

<b>CH</b>

<b>ƯƠ</b>

<b>NG 1 </b>

<b>VAI TRÒ C</b>

<b>Ủ</b>

<b>A VI SINH V</b>

<b>Ậ</b>

<b>T </b>

<b>I. </b>

<b>ĐẶ</b>

<b>C </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ể</b>

<b>M CHUNG C</b>

<b>Ủ</b>

<b>A VI SINH V</b>

<b>Ậ</b>

<b>T </b>

<b>II. S</b>

<b>Ơ</b>

<b> L</b>

<b>ƯỢ</b>

<b>C L</b>

<b>Ị</b>

<b>CH S</b>

<b>Ử</b>

<b> PHÁT TRI</b>