Giáo trình Vi sinh vật học

448 trang vanle 4110

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Vi sinh vật học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_vi_sinh_vat_hoc.doc

Nội dung text: Giáo trình Vi sinh vật học

Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Giáo trình VI SINH VẬT HỌC 1
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng MỤC LỤC GS Nguyễn Lân Dũng chủ biên Vài hàng nĩi đầu Lược sử ngành Vi sinh vật Những đặc điểm chung của Vi Sinh Vật Cầu trúc tế bào Vi khuẩn Các nhĩm Vi khuẩn chủ yếu Xạ khuẩn Cổ khuẩn Phương pháp thực nghiệm dùng để định tên các lồi vi khuẩn Virus Vi nấm (Microfungi) Nấm sợi (Filamentous Fungi) Nấm men Vi tảo 1 (Microalgae) Vi tảo 2 Nấm mỡ Blazei - sản xuất và ứng dụng Phân loại vi sinh bằng Sinh Học Phân Tử Giới thiệu một số kỹ thuật bảo quản vi sinh vật © và 2
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Lược sử nghiên cứu Vi sinh vật học 1546- Girolamo Fracastoro (1478, 1553). cho rằng các cơ thể nhỏ bé là tác nhân gây ra bệnh tật. Ơng viết bài thơ Syphilis sive de morbo gallico (1530) và từ tựa đề của bài thơ đĩ, người ta dùng đề đặt tên bệnh 1590-1608- Zacharias Janssen lần đầu tiên lắp ghép kính hiển vi. 1676- Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) hồn thiện kính hiển vi và khám phá ra thế giới vi sinh vật (mà ơng gọi là anmalcules). 1688- Nhà vạn vật học người Ý Francisco Redi cơng bố nghiên cứu về sự phát sinh tự nhiên của giịi. 1765-1776- Spallanzani (1729-1799) cơng kích thuyết Phát sinh tự nhiên 1786- Müller đưa ra sự phân loại đầu tiên về vi khuẩn 1798- Edward Jenner nghĩ ra phương pháp chủng mủ đậu bị để phong ngừa bệnh đậu mùa 1838-1839- Schwann và Schleiden cơng bố Học thuyết tế bào. 1835-1844- Basi cơng bố bệnh của tằm do nấm gây nên và nhiều bệnh tật khác do vi sinh vật gây nên. 1847-1850- Semmelweis cho rằng bệnh sốt hậu sản lây truyền qua thầy thuốc và kiến nghị dùng phương pháp vơ khuẩn để phịng bệnh. 1849- Snow nghiên cứu dịch tễ của bệnh tả ở vùng London. 1857- Louis Pasteur (1822-1895) chứng minh quá trình lên men lactic là gây nên bởi vi sinh vật. 1858- Virchov tuyên bố tế bào được sinh ra từ tế bào. 1861- Pasteur chứng minh vi sinh vật khơng tự phát sinh như theo thuyết tự sinh. 1867- Lister cơng bố cơng trình nghiên cứu về phẫu thuật vơ khuẩn. 1869- Miescher khám phá ra acid nucleic. 1876-1877- Robert Koch (1843-1910) chứng minh bệnh than do vi khuẩn Bacillus anthracis gây nên. 1880- Alphonse Laveran phát hiện ký sinh trùng Plasmodium gây ra bệnh sốt rét. 1881- Robert Koch nuơi cấy thuần khiết được vi khuẩn trên mơi trường đặc chứa gelatin. Pasteur tìm ra vaccin chống bệnh than. 1882- Koch phát hiện ra vi khuẩn lao - Mycobacterium tuberculosis. 1884- Lần đầu tiên cơng bố Nguyên lý Koch. 3
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Elie Metchnikoff (1845-1916) miêu tả hiện tượng thực bào (phagocytosis) Triển khai nồi khử trùng cao áp (autoclave) Triển khai phương pháp nhuộm Gram. 1885- Pasteur tìm ra vaccin chống bệnh dại. Escherich tìm ra vi khuẩn Escherichia coli gây ra bệnh tiêu chảy. 1886- Fraenkel phát hiện thấy Streptococcus pneumoniae gây ra bệnh viêm phổi. 1887- Richard Petri phái hiện ta cách dùng hộp lồng (đĩa Petri) để nuơi cấy vi sinh vật . 1887-1890- Winogradsky nghiên cứu về vi khuẩn lưu huỳnh và vi khuẩn nitrat hố. 1889- Beijerink phân lập được vi khuẩn nốt sần từ rễ đậu. 1890- Von Behring làm ra kháng độc tố chống bệnh uốn ván và bệnh bạch hầu. 1892- Ivanowsky phát hiện ra mầm bệnh nhỏ hơn vi khuẩn (virus) gây ra bệnh khảm ở cây thuốc lá. 1894- Kitasato và Yersin khám phá ra vi khuẩn gây bệnh dịch hạch (Yersina pestis). 1895- Bordet khám phá ra Bổ thể (complement) 1896- Van Ermengem tìm ra mầm bệnh ngộ độc thịt (vi khuẩn Clostridium botulinum). 1897- Buchner tách ra được các men (ferments) từ nấm men (yeast). Ross chứng minh ký sinh trùng sốt rét lây truyền bệnh qua muỗi. 1899- Beijerink chứng minh những hạt virus đã gây nên bệnh khảm ở lá thuốc lá. 1900- Reed chứng minh bệnh sốt vàng lây truyền do muỗi. 1902- Landsteiner khám phá ra các nhĩm máu 1903- Wright và cộng sự khám phá ra Kháng thể (antibody) trong máu của các động vật đã miễn dịch. 1905- Schaudinn và Hoffmann tìm ra mầm bệnh giang mai (Treponema pallidum). 1906- Wassermann phát hiện ra xét nghiệm cố định bổ thể để chẩn đốn giang mai. 1909- Ricketts chứng minh bệnh Sốt ban núi đá lan truyền qua ve là do mầm bệnh vi khuẩn (Rickettsia rickettsii). 1910- Rous phát hiện ra ung thư ở gia cầm. 1915-1917- D’Herelle và Twort phát hiện ra virus của vi khuẩn ( thực khuẩn thể) 1921- Fleming khám phá ra lizơzim (lysozyme). 4
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 1923-Xuất bản lần đầu cuốn phân loại Vi khuẩn (Bergey’s Manual) 1928- Griffith khám phá ra việc biến nạp (transformation) ở vi khuẩn. 1929- Fleming phát hiện ra penicillin. 1931- Van Niel chứng minh vi khuẩn quang hợp sử dụng chất khử như nguồn cung cấp electron và khơng sản sinh ơxy. 1933- Ruska làm ra chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên. 1935- Stanley kết tinh được virus khảm thuốc lá (TMV). Domag tìm ra thuốc sulfamide. 1937- Chatton phân chia sinh vật thành hai nhĩm: Nhân sơ (Procaryotes) và Nhân thật (Eucaryotes). 1941- Beadle và Tatum đưa ra giả thuyết một gen- một enzym. 1944- Avery chứng minh ADN chuyển thơng tin di truyền trong quá trình biến nạp. Waksman tìm ra streptomycin. 1046- Lederberg và Tatum khám phá ra quá trình tiếp hợp (conjugation) ở vi khuẩn. 1949- Enders, Weller và Robbins nuơi được virus Polio (Poliovirus) trên mơ người nuơi cấy. 1950- Lwoff xác định được các thực khuẩn thể tiềm tan (lysogenic bacteriophages). 1952- Hershey và Chase chứng minh thực khuẩn thể tiêm ADN của mình vào tế bào vật chủ (host). Zinder và Lederberg khám phá ra quá trình tải nạp (transduction) ở vi khuẩn. 1953- Frits Zernike Làm ra kính hiển vi tương phản pha (phase-contrast microscope). Medawar khám phá ra hiện tượng nhờn miễn dịch (immune tolerance). Watson và Crick khám phá ra chuỗi xoắn kép của ADN 1955- Jacob và Monod khám phá ra yếu tố F là một plasmid. Jerne và Burnet chứng minh lý thuyết chọn lọc clone (clonal selection). 1959- Yalow triển khai kỹ thuật Miễn dịch phĩng xạ. 1961- Jacob và Monod giới thiệu mơ hình điều hồ hoạt động gen nhờ operon. 1961-1966- Nirenberg, Khorana và cộng sự giải thích mã di truyền. 1962- Porter chứng minh cấu trúc cơ bản của Globulin miễn dịch G. Tổng hợp được quinolone đầu tiên cĩ tác dụng diệt khuẩn ( acid nalidixic). 5
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 1970- Arber và Smith khám phá ra enzym giới hạn (restriction endonuclease) Temin và Baltimore khám phá ra enzym phiên mã ngược (reverse transcriptase) 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 vectơ plasmid để tách dịng gen ở vi khuẩn. 1975- Kohler và Milstein phát triển kỹ thuật sản xuất các kháng thể đơn dịng ( monoclonal antibodies). Phát hiện ra bệnh Lyme. 1977- Woese và Fox thừa nhận Vi khuẩn cổ (Archaea) là một nhĩm vi sinh vật riêng biệt. Gilbert và Sanger triển khai kỹ thuật giải trình tự ADN (DNA sequencing) 1979-Tổng hợp Insulin bằng kỹ thuật tái tổ hợp ADN. Chính thức ngăn chặn được bệnh đậu mùa. 1980- Phát triển kính hiển vi điện tử quét 1982- Phát triển vaccin tái tổ hợp chống viêm gan B. 1982-1983- Cech và Altman phát minh ra ARN xúc tác. 1983-1984- Gallo và Montagnier phân lập và định loại virus gây suy giảm miễn dịch ở người. Mulli triển khai kỹ thuật PCR (polymerase chain reaction). 1986- Lần đầu tiên ứng dụng trên người vaccin được sản xuất bằng kỹ thuật di truyền (vaccin viêm gan B). 1990- Bắt đầu thử nghiệm lần đầu tiên liệu pháp gen (gene-therapy) trên người. 1992- Thử nghiệm đầu tiên trên người liệu pháp đối nghĩa (antisense therapy). 1995- Hoa Kỳ chấp thuận sử dụng vaccin đậu gà. Giải trình tự hệ gen của vi khuẩn Haemophilus influenzae. 1996- Giải trình tự hệ gen của vi khuẩn Methanococcus jannaschii. Giải trình tự hệ gen nấm men. 1997- Phát hiện ra loại vi khuẩn lớn nhất Thiomargarita namibiensis Giải trình tự hệ gen vi khuẩn Escherichia coli. 2000- Phát hiện ra vi khuẩn tả Vibrio cholerae cĩ 2 nhiễm sắc thể riêng biệt. 6
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Janssen Leeuwenhoek (1632-1723) Pasteur (1822-1895) Kính hiển vi của Leeuwenhoek Bút tích miêu tả vi sinh vật của Thí nghiệm bình cổ cong để phản đối Leeuwenhoek thuyết tự sinh (Pasteur) 7
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Những đặc điểm chung của Vi Sinh Vật 1-Vi sinh vật thuộc giới sinh vật nào? Vi sinh vật khơng phải là một nhĩm phân loại trong sinh giới mà là bao gồm tất cả các sinh vật cĩ kích thước hiển vi, khơng thấy rõ được bằng mắt thường, do đĩ phải sử dụng kính hiển vi thường hoặc kính hiển vi điện tử. Ngồi ra muốn nghiên cứu vi sinh vật người ta phải sử dụng tới phương pháp nuơi cấy vơ khuẩn. Từ trước đến nay cĩ rất nhiều hệ thống phân loại sinh vật. Các đơn vị phân loại sinh vật nĩi chung và vi sinh vật nĩi riêng đi từ thấp lên cao là Lồi (Species), Chi (Genus), Họ (Family), Bộ (Order), Lớp (Class), Ngành (Phylum), và Giới (Kingdom). Hiện nay trên giới cịn cĩ một mức phân loại nữa gọi là lĩnh giới (Domain). Đấy là chưa kể đến các mức phân loại trung gian như Lồi phụ (Subspecies), Chi phụ (Subgenus), Họ phụ (Subfamily), Bộ phụ (Suborder),Lớp phụ (Subclass), Ngành phụ (Subphylum). Carl Von John Ray Linnaeus Xưa kia John Ray (1627-1705) và Carl Von Linnaeus (1707-1778) chỉ chia ra 2 giới là Thực vật và Động vật. Năm 1866 E. H. Haeckel (1834-1919) bổ sung thêm giới Nguyên sinh (Protista). Năm 1969 R. H. Whitaker (1921-1981) đề xuất hệ thống phân loại 5 giới : Khởi sinh (Monera), Nguyên sinh (Protista), Nấm (Fungi), Thực vật (Plantae) và Động vật (Animalia). Khởi sinh bao gồm Vi khuẩn (Bacteria) và Vi khuẩn lam (Cyanobacteria). Nguyên sinh bao gồm Động vật nguyên sinh (Protzoa), Tảo (Algae) và các Nấm sợi sống trong nước (Water molds). Gần đây hơn cĩ hệ thống phân loại 6 giới- như 5 giới trên nhưng thêm giới Cổ vi khuẩn (Archaebacteria), giới Khởi sinh đổi thành giới Vi khuẩn thật (Eubacteria) (P. H. Raven, G. B. Johnson, 2002). 8
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Cổ vi khuẩn và Vi khuẩn thật thuộc Cịn T. Cavalier-Smith (1993) thì lại đề xuất hệ thống phân loại 8 giới: Vi khuẩn thật (Eubacteria), Cổ vi khuẩn (Archaebacteria), Cổ trùng (Archezoa), Sắc khuẩn (Chromista), Nấm (Fungi), Thực vật (Plantae) và Động vật (Animalia). Theo R. Cavalier-Smith thì Cổ trùng (như Giardia) bao gồm các cơ thể đơn bào nguyên thuỷ cĩ nhân thật, cĩ ribosom 70S, chưa cĩ bộ máy Golgi, chưa cĩ ty thể (mitochondria) chưa cĩ thể diệp lục (Chloroplast), chưa cĩ peroxisome. Sắc khuẩn bao gồm phần lớn các cơ thể quang hợp chứa thể diệp lục trong các phiến (lumen) của mạng lưới nội chất nhăn (rough endpplasmic reticulum) chứ khơng phải trong tế bào chất (cytoplasm), chẳng hạn như Tảo silic , Tảo nâu, Cryptomonas, Nấm nỗn. Năm 1980, Carl R. Woese dựa trên những nghiên cứu sinh học phân tử phát hiện thấy Cổ khuẩn cĩ sự sai khác lớn trong trật tự nucleotid ở ARN của ribosom 16S và 18S. Ơng đưa ra hệ thống phân loại ba lĩnh giới (Domain) bao gồm Cổ khuẩn (Archae), Vi khuẩn (Bacteria) và Sinh vật nhân thực (Eucarya). Cổ khuẩn là nhĩm vi sinh vật cĩ nguồn gốc cổ xưa. Chúng bao gồm các nhĩm vi khuẩn cĩ thể phát triển được trong các mơi trường cực đoan (extra), chẳng hạn như nhĩm ưa mặn (Halobacteriales), nhĩm ưa nhiệt (Thermococcales, Thermoproteus, Thermoplasmatales), nhĩm kỵ khí sinh mêtan (Methanococcales, Methanobacteriales, Methanomicrobiales), nhĩm vi khuẩn lưu huỳnh ưa nhiệt (Sulfobales, Desulfurococcales). Monera trong hệ thống 5 giới tương đương với Vi khuẩn và Cổ khuẩn trong hệ thống 8 giới và trong hệ thống 3 lĩnh giới. Nguyên sinh trong hệ thống 5 giới tương đương với 3 giới Cổ trùng (Archaezoa), Nguyên sinh (Protista-Protozoa) và Sắc khuẩn (Chromista) trong hệ thống 8 giới và tương đương với 5 nhĩm sau đây trong hệ thống 3 lĩnh giới (domain): Archaezoa, Euglenozoa, Alveolata, Stramenopila và Rhodophyta. 9
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Theo hệ thống 3 lĩnh giới thì Archaezoa bao gồm Diplomonad, Trichomonad và Microsporidian. Euglenozoa ao gồm Euglenoid và Kinetoplastid. Alveolata bao gồm Dinoflagellate, Apicomplexan, và Ciliate. Strmenopila bao gồm Tảo silic (Diatoms) , Tảo vàng (Golden algae), Tảo nâu (Brown algae) và Nấm sợi sống trong nước (Water mold) . Rhodophyta gồm các Tảo đỏ (Red algae). Riêng Tảo lục (Green algae) thì một phần thuộc Nguyên sinh (Protista) một phần thuộc Thực vật (Plantae) Hệ thống phân loại 5 giới sinh vật 10
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Hệ thống phân loại 6 giới sinh vật Hệ thống phân loại 8 giới sinh vật 11
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Hệ thống 3 lĩnh giới (domain) Monera hay 2 lĩnh giới Vi khuẩn và Cổ khuẩn thuộc nhĩm Sinh vật nhân sơ (Prokaryote), cịn các sinh vật khác đều thuộc nhĩm Sinh vật nhân thật (Eukaryote). Sai khác giữa 3 lĩnh giới Bacteria, Archaea và Eukarya được trình bày trên bảng dưới đây: - So sánh ba lĩnh giới Bacteria, Archaea và Eukarya Đặc điểm Bacteria Archaea Eukarya Nhân cĩ màng nhân và Khơng Khơng Cĩ hạch nhân 12
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Phức hợp bào quan cĩ Khơng Khơng Cĩ màng Hầu hết cĩ peptidoglycan Nhiều loại khác nhau, khơng Khơng chứa acid Thành tế bào chứa acid muramic chứa acid muramic muramic Chứa liên kết este, các acid Chứa liên kết ete, các chuỗi Chứa liên kết este, các Màng lipid béo mạch thẳng aliphatic phân nhánh acid béo mạch thẳng Túi khí Cĩ Cĩ Khơng Khơng cĩ thymine trong Thymine cĩ trong phần nhánh T hoặc TyC của Cĩ thymine lớn tARN tARN ARN vận chuyển tARN mở đầu chứa tARN mở đầu chứa N- tARN mở đầu chứa methionine formylmethionine methionine mARN đa cistron Cĩ Cĩ Khơng Intron trong mARN Khơng Khơng Cĩ Ghép nối, gắn mũ và gắn Khơng Khơng Cĩ đuơi polyA vào mARN Ribosom Kích thước 70S 70S 80S (ribosom tế bào chất) Khơng phản ứng với độc tố Yếu tố kéo dài EF2 Cĩ phản ứng Cĩ phản ứng bạch hầu Mẫn cảm với cloramphenicol và Mẫn cảm Khơng Khơng kanamycin Mẫn cảm với anisomycin Khơng Mẫn cảm Mẫn cảm ARN polymerase phụ thuộc ADN Số lượng enzym Một Một số Ba Cấu trúc 4 tiểu đơn vị 8-12 tiểu đơn vị 12-14 tiểu đơn vị Mẫn cảm với rifampicin Mẫn cảm Khơng Khơng Promoter typ Polymerase II Khơng Cĩ Cĩ Trao đổi chất Tương tự ATPase Khơng Cĩ Cĩ Sinh methane Khơng Cĩ Khơng Cố định N2 Cĩ Cĩ Khơng Quang hợp với diệp lục Cĩ Khơng Cĩ Hố dưỡng vơ cơ Cĩ Cĩ Khơng Để hiểu được chi tiết nội dung ghi trong bảng nĩi trên giáo viên cần giải thích cho sinh viên những kiến thức cơ bản thuộc giáo trình Tế bào học và Di truyền học Phần lớn vi sinh vật thuộc về ba nhĩm Cổ khuẩn, Vi khuẩn và Nguyên sinh. Trong giới Nấm, thì nấm men (yeast), nấm sợi (filamentous Fungi) và dạng sợi (mycelia) của mọi nấm lớn đều được coi là vi sinh vật. Như vậy là vi sinh vật khơng cĩ mặt trong hai giới Động vật và Thực vật. Người ta ước tính trong số 1,5 triệu lồi sinh vật cĩ khoảng 200 000 lồi vi sinh vật (100 000 lồi động vật nguyên sinh và tảo, 90 000 lồi nấm, 13
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 2500 lồi vi khuẩn lam và 1500 lồi vi khuẩn). Tuy nhiên hàng năm, cĩ thêm hàng nghìn lồi sinh vật mới được phát hiện, trong đĩ cĩ khơng ít lồi vi sinh vật. Virus là một dạng đặc biệt chưa cĩ cấu trúc cơ thể cho nên chưa được kể đến trong số 200 000 lồi vi sinh vật nĩi trên. Số virus đã được đặt tên là khoảng 4000 lồi. Poliovirus Virus cúm gà H5N1 Virus HIV/AIDS Trong thực tế, số lồi vi sinh vật phải tới hàng triệu lồi. Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật (VTCC) thuộc TT Cơng nghệ Sinh học, ĐHQG Hà Nội hợp tác với các nhà khoa học Nhật bản và dựa trên các kỹ thuật sinh học phân tử đã bước đầu phát hiện được khá nhiều lồi vi sinh vật mới được thế giới cơng nhận. 2-Các đặc điểm chung của vi sinh vật : Vi sinh vật cĩ các đặc điểm chung sau đây : 1)-Kích thước nhỏ bé : Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet (1mm= 1/1000mm hay 1/1000 000m). virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet (1nn=1/1000 000mm hay 1/1000 000 000m). Kích thước càng bé thì diện tích bề mặt của vi sinh vật trong 1 đơn vị thể tích càng lớn. Chẳng hạn đường kính của 1 cầu khuẩn (Coccus) chỉ cĩ 1mm, nhưng nếu xếp đầy chúng thành 1 khối lập nhưng cĩ thể lích là 1cm3 thì chúng cĩ diện tích bề mặt rộng tới 6 m2 ! 14
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Light microscope : KHV quang học Electron microscope : KHV điện tử Most bacteria: Phần lớn vi khuẩn Kích thước vi khuẩn so với đầu kim khâu 15
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Ba dạng chủ yếu ở vi khuẩn : trực khuẩn, cầu khuẩn và xoắn khuẩn. 2)-Hấp thu nhiều, chuyển hố nhanh : Tuy vi sinh vật cĩ kích thước rất nhỏ bé nhưng chúng lại cĩ năng lực hấp thu và chuyển hố vượt xa các sinh vật khác. Chẳng hạn 1 vi khuẩn lắctic (Lactobacillus) trong 1 giờ cĩ 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 bị. Lactobacillus qua KHV điện tử 3) Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh : Chẳng hạn, 1 trực khuẩn đại tràng (Escherichia coli ) trong các điều kiện thích hợp chỉ sau 12-20 phút lại phân cắt một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ là 20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 làn, sau 24 giờ phân cắt 72 lần và tạo ra 4 722 366 500 000 000 000 000 000 tế bào (4 722 366. 1017), tương đương với 1 khối lượng 4722 16
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng tấn. Tất nhiên trong tự nhiên khơng cĩ được các điều kiện tối ưu như vậy ( vì thiếu thức ăn, thiếu oxy, dư thừa các sản phẩm trao đổi chất cĩ hại ). Trong nịi lên men với các điều kiện nuơi cấy thích hợp từ 1 tế bào cĩ thể tạo ra sau 24 giờ khoảng 100 000 000- 1 000 000 000 tế bào. Thời gian thế hệ của nấm men dài hơn, ví dụ với men rượu (Saccharomyces cerevisiae) là 120 phút. Với nhiều vi sinh vật khác cịn dài hơn nữa, ví dụ với tảo Tiểu cầu ( Chlorella ) là 7 giờ, với vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ Cĩ thể nĩi khơng cĩ sinh vật nào cĩ tốc độ sinh sơi nảy nở nhanh như vi sinh vật. Nấm men Vi kuẩn Escherichia coli Saccharomyces Nấm sợi Alternaria Vi tảo Chlorella cerevisiae 4) Cĩ năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị : Trong quá trình tiến hố lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hồ trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất khác nhau, kể cả những điều kiện hết sức bất lợi mà các sinh vật khác tgường khơng thể tồn tại được. Cĩ vi sinh vật sống được ở mơi trường nĩng đến 130 0C, lạnh đến 0-5 0C, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, ngọt đến nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 hoặc cao đến 10,7, áp suất cao đến trên 1103 at. hay cĩ độ phĩng xạ cao đến 750 000 rad. Nhiều vi sinh vật cĩ thể phát triển tốt trong điều kiện tuyệt đối kỵ khí, cĩ nồi nấm sợi cĩ thể phát triển dày đặc trong bể ngâm tử thi với nộng độ Formol rất cao Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với mơi trường sống do đĩ rất dễ dàng phát sinh biến dị. Tần số biến dị thường ở mức 10 -5-10-10. Chỉ sau một thời gian ngắn đã cĩ thể tạo ra một số lượng rất lớn các cá thể biến dị ở các hế hệ sau. Những biến dị cĩ ích sẽ đưa lại hiệu quả rất lớn trong sản xuất. Nếu như khi mới phát hiện ra penicillin hoạt tính chỉ đạt 20 đơn vị/ml dịch lên men (1943) thì nay đã cĩ thể đạt trên 100 000 đơn vị/ml. Khi mới phát hiện ra acid glutamic chỉ đạt 1-2g/l thì nay đã đạt đến 150g/ml dịch lên men (VEDAN-Việt Nam). Nhà máy Vedan-Việt Nam 17
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 5) Phân bố rộng, chủng loại nhiều : Vi sinh vật cĩ 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 Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc thực hiện các vịng tuần hồn sinh-địa-hố học (biogeochemical cycles) như vịng tuần hồn C, vịng tuần hồn n, vịng tuần hồn P, vịng tuần hồn S, vịng tuần hồn Fe Trong nước vi sinh vật cĩ nhiều ở vùng duyên hải (littoral zone), vùng nước nơng (limnetic zone) và ngay cả ở vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone). Trong khơng khí thì càng lên cao số lượng vi sinh vật càng ít. Số lượng vi sinh vật trong khơng khí ở các khu dân cư đơng đúc cao hơn rất nhiều so với khơng khí trên mặt biển và nhất là trong khơng khí ở Bắc cực, Nam cực Hầu như khơng cĩ hợp chất carbon nào (trừ kim cương, đá graphít ) mà khơng là thức ăn của những nhĩm vi sinh vật nào đĩ (kể cả dầu mỏ, khí thiên nhiên, formol. dioxin ). Vi sinh vật cĩ rất phong phú các kiểu dinh dưỡng khác nhau : quang tự dưỡng (photoautotrophy), quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hố tự dưỡng (chemoautotrophy), hố dị dưỡng (chemoheterotrophy).tự dưỡng chất sinh trưởng (auxoautotroph), dị dưỡng chất sinh trưởng (auxoheterotroph) 6)- Là sinh vật xuất hiện đầu tiên trên trái đất : Trái đất hình thành cách đây 4,6 tỷ năm nhưng cho đến nay mới chỉ tìm thấy dấu vết của sự sống từ cách đây 3,5 tỷ năm. Đĩ là các vi sinh vật hố thạch cịn để lại vết tích trong các tầng đá cổ. Vi sinh vật hố thạch cỗưa nhất đã được phát hiện là nhữngdạng 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 cĩ dạng đa bào đơn giản, nối thành sợi dài đến vài chục mm với đường kính khoảng 1-2 mm và cĩ thành tế bào khá dày. Trước đĩ các nhà khoa học cũng đã tìm thấy vết tích của chi Gloeodiniopsis cĩ niên đại cách đây 1,5 tỷ năm và vết tích của chi Palaeolyngbya cĩ niên đại cách đây 950 triệu năm. Vết tích vi khuẩn lam Vết tích Gloeodiniopsis cách đây Vết tích Palaeolyngbya cách cách đây 3,5 tỷ năm 1,5 tỷ năm đây 950 triệu năm 18
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Cấu trúc tế bào vi khuẩn 1. Thành tế bào : Thành tế bào (cell wall) giúp duy trì hình thấi của tế bào, hỗ trợ sự chuyển động của tiên mao (flagellum) , giúp tế bào đề kháng với áp suất thẩm thấu, hỗ trợ quá trình phân cắt tế bào , cản trở sự xâm nhập của một số chất cĩ phân tử lớn, liên quan đến tính kháng nguyên , tính gây bệnh, tính mẫn cảm với Thực khuẩn thể (bacteriophage). Năm 1884 H.Christian Gram đã nghĩ ra phương pháp nhuộm phân biệt để phân chia vi khuẩn thành 2 nhĩm khác nhau : vi khuẩn Gram dương (G+) và vi khuẩn Gram âm (G-). Phương pháp nhuộm Gram về sau được sử dụng rộng rãi khi định loại vi sinh vật. Thành phần hố học của 2 nhĩm này khác nhau chủ yếu như sau : Gram dương Gram âm Thành phần Tỷ lệ % đối với khối lượng khơ của thành tế bào Peptidoglycan 30-95 5-20 Acid teicoic (Teichoic acid) Cao 0 Lipid Hầu như khơng cĩ 20 Protein Khơng cĩ hoặc cĩ ít Cao Màng sinh chất (plasma membrane); Màng ngồi (outer membrane); Chu chất (Periplasmic space) Peptidoglycan là loại polyme xốp, khá bền vững, cấu tạo bởi 3 thành phần: -N-Acetylglucosamin ( N-Acetylglucosamine, NAG) -Acid N-Acetylmuramic (N-Acetylmuramic acid, NAM) -Tetrapeptid chứa cả D- và L- acid amin 19
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 20
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Thành tế bào vi khuẩn Gram dương 21
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Thành tế bào vi khuẩn Gram âm 2- Màng sinh chất: Màng sinh chất hay Màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane, CM) ở vi khuẩn cũng tương tự như ở các sinh vật khác. Chúng cấu tạo bởi 2 lớp phospholipid (PL), chiếm 30-40% khối lượng của màng, và các protein (nằm trong, ngồi hay xen giữa màng), chiếm 60-70% khối lượng của màng. Đầu phosphat của PL tích điện, phân cực, ưa nước ; đuơi hydrocarbon khơng tích điện, khơng phân cực, kỵ nước. CM cĩ các chức năng chủ yếu sau đây: - Khống chế sự qua lại của các chất dinh dưỡng, các sản phẩm trao đổi chất - Duy trì áp suất thẩm thấu bình thường trong tế bào. - Là nơi sinh tổng hợp các thành phần của thành tế bào và các polyme của bao nhày (capsule). - Là nơi tiến hành quá trình phosphoryl oxy hố và quá trình phosphoryl quang hợp (ở vi khuẩn quang tự dưỡng) - Là nơi tổng hợp nhiều enzym, các protein của chuỗi hơ hấp. - Cung cấp năng lượng cho sự hoạt động của tiên mao 22
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Sinh viên điền chú thích theo hướng dẫn của giáo viên Cấu trúc của đầu và đuơi của phospholipid 2. 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 cĩ protein, acid nucleic, hydrat carbon, lipid, các ion vơ cơ và nhiều nhiều chất khác cĩ khối lượng phân tử thấp. Bào quan đáng lưu ý trong TBC là ribosom (ribosome). Ribosom nằm tự do trong tế bào chất và chiếm tới 70% trọng lượng khơ của TBC. Ribosom gồm 2 tiểu phần (50S và 30S), hai tiểu phần này kết hợp với nhau tạo thành ribosom 70S. S là đơn vị Svedberg- đại lượng đo tốc 23
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng độ lắng khi ly tâm cao tốc. Cấu trúc của ribosom vi khuẩn so với ribosom 80S ở các sinh vật nhân thật (nấm, thực vật, động vật) được trình bày trong bảng sau đây (Giáo viên giảng để sinh viên chú thích vào hình bằng tiếng Việt) Ribosom ở vi khuẩn So sánh Ribosom ở Vi khuẩn và ở các Sinh vật nhân thật (Eukaryotic ribosome) 24
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Trong tế bào chất của vi khuẩn cịn cĩ 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 cịn gặp tinh thể độc (parasoral body) hình quả trám, cĩ bản chất protein và chứa những độc tố cĩ thể giết hại trên 100 lồi sâu hại (tinh thể độc chỉ giải phĩng độc tố trong mơi trường kiềm do đĩ các vi khuẩn này hồn tồn vơ hại với người, gia súc, gia cầm, thuỷ hải sản- cĩ hại đối với tằm). Bacillus sphaericus cĩ thể diệt cung quăng của các lồi muỗi. Bào tử (spore) và Tinh thể độc (Crystal) ở Bacillus thuringiensis (trái) và Bacillus sphaericus (phải). 3. Thể nhân: Thể nhân ( Nuclear body) ở vi khuẩn là dạng nhân nguyên thuỷ, chưa cĩ màng nhân nên khơng cĩ hình dạng cố định, và vì vậy cịn được gọi là vùng nhân. Khi nhuộm màu tế bào bằng thuốc nhuộm Feulgen cĩ thể thấy thể nhân hiện màu tím. Đĩ là 1 nhiễm sắc thể (NST, chromosome) duy nhất dạng vịng chứa 1 sợi ADN xoắn kép (ở Xạ khuẩn Streptomyces cĩ thể gặp nhiễm sắc thể dạng thẳng). NST ở vi khuẩn Escherichia coli dài tới 1mm (!), cĩ khối lượng phân tử là 3.109, chứa 4,6.106 cặp base nitơ. Thể nhân là bộ phận chứa đựng thơng tin di truyền của vi khuẩn. 25
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Thể nhân trong tế bào vi khuẩn Escherichia coli. Ngồi NST, trong tế bào nhiều vi khuẩn cịn gặp những ADN ngồi NST. Đĩ là những ADN xoắn kép cĩ dạng vịng khép kín, cĩ khả năng sao chép độc lập, chúng cĩ tên là Plasmid. 4. Bao nhầy: Bao nhầy hay Giáp mạc (Capsule) gặp ở một số lồi vi khuẩn với các mức độ khác nhau: -Bao nhầy mỏng ( Vi giáp mạc, Microcapssule) -Bao nhầy (Giáp mạc, Capsule) -Khối nhầy ( Zooglea) Muốn quan sát bao nhầy thường lên tiêu bản với mực tàu, bao nhày cĩ màu trắng hiện lên trên nền tối. Thành phần chủ yếu của bao nhầy là polysaccarid, ngồi ra cũng cĩ polypeptid và protein. Trong thành phần polysaccarid ngồi glucose cịn cĩ glucozamin, ramnose, acid 2-keto-3-deoxygalacturonic, acid uronic, acid pyruvic, acid axetic Ý nghĩa sinh học của bao nhầy là: -Bảo vệ vi khuẩn trong điều kiện khơ hạn, bảo vệ vi khuẩn tránh bị thực bào (trường 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 ) 26
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Vi khuẩn Acetobacter xylinum cĩ bao nhầy cấu tạo bởi cellulose. Người ta dùng vi khuẩn này nuơi cấy trên nước dừa để chế tạo ra Thạch dừa (Nata de coco). dừa (Nata de coco) Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides cĩ bao nhầy dày chứa hợp chất polyme là Dextran cĩ tác dụng thay huyết tương khi cấp cứu mà thiếu huyết tương. Sản phẩm này rất quan trọng khi cĩ chiến tranh. Vi khuẩn này thường gặp ở các nhà máy đường và gây tổn thất đường trong các bể chứa nước ép mía. Nhờ enzym dextransuccrase mà đường saccarose bị chuyển thành dextran và fructose. Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides 27
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Một số bao nhầy của vi khuẩn cịn được dùng để sản xuất Xantan (Xanthane) dùng làm chất phụ gia trong cơng nghiệp dầu mỏ. 5. Tiên mao và khuẩn mao : Tiên mao (Lơng roi, flagella) khơng phải cĩ 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 cĩ thể thấy rõ khi nhuộm theo phương pháp riêng. Dưới kính hiển vi điện tử cĩ thể thấy rất rõ cấu trúc của từng sợi tiên mao. Để xác định xem vi khuẩn cĩ tiên mao hay khơng cịn cĩ cách thử gián tiếp nhằm biết khả năng di động của chúng. Cấy bằng que cấy nhọn đầu vào mơi trường thạch đứng chứa 0.4% thạch (agar-agar), cịn gọi là mơi trường thạch mềm. Nếu thấy vết cấy lan nhanh ra xung quanh thì chứng tỏ là vi khuẩn cĩ tiên mao, cĩ khả năng di động. Tiên mao cĩ thể gốc (basal body), gồm 1 trụ nhỏ được gắn với 4 đĩa trịn (vi khuẩn G - ) cĩ dạng vịng nhẫn (ring), ký hiệu là các vịng L,P,S và M. Vịng L nằm ngồi cùng, tương ứng với lớp liposaccarid của màng ngồi ; vịng P tương ứng với lớp peptidoglycan, vịng S tương ứng với lớp khơng gian chu chất ; vịng M nằm ở trong cùng. Vi khuẩn G+ chỉ cĩ 2 vịng : 1 vịng nằm ngồi tương ứng với thành tế bào và 1 vịng trong tương ứng với màng sinh chất. Xuyên giữa các vịng là 1 trụ nhỏ (rod) cĩ đường kính 7nm. Bao bọc tiên mao ở phần phía ngồi là một bao ngắn cĩ hình mĩc (hook). Sợi tiên mao (filament) dài khoảng 10-20m và cĩ đường kính khoảng 13-20nm. Đường kính của bao hình mĩc là 17nm. Khoảng cách giữa vịng S và vịng M là 3mm, giữa vịng P và vịng L là 9nm, giữa vịng P và vịng S là 12nm. Đường kính của các vịng là 22nm, đường kính các lỗ ở các vịng là 10nm. Khoảng cách từ mặt ngồi của vịng L đến mặt trong của vịng M là 27nm. Sợi tiên mao cấu tạo bởi loại protein cĩ tên là flagellin, cĩ trọng lượng phân tử là 30 000-60 000. Một số vi khuẩn cĩ bao lơng (sheath) bao bọc suốt chiều dài sợi, như ở trường hợp chi Bdellovibrio hay vi khuẩn tả Vibrio cholera. Tiên mao và khuẩn mao ở vi khuẩn 28
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Tiên mao ở VK Gram dương Tiên mao ở VK Gram âm 29
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Tiên mao ở vi khuẩn G + 30
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Tiên mao ở vi khuẩn G - Các tiểu phần (subunit) của flagellin được tổng hợp từ các hạt ribosom nằm gần màng sinh chấy tổng hợp nên và đi qua lõi mà tạo dần thành sợi tiên mao Tiên mao của vi khuẩn cĩ các loại khác nhau tuỳ từng lồi : 31
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng -Khơng cĩ tiên mao (vơ mao, atrichia) -Cĩ 1 tiên mao mọc ở cực ( đơn mao, monotricha) -Cĩ 1 chùm tiên mao mọc ở cực ( chùm mao, lophotricha) -Cĩ 2 chùm tiên mao mọc ở 2 cực ( song chùm mao, amphitricha) -Cĩ nhiều tiên mao mọc khắp quanh tế bào (chu mao, peritricha) Cĩ loại tiên mao mọc ở giữa tế bào như trường hợp vi khuẩn Selenomonas ruminantium. 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 khơng tụ lại về một hướng thì vi khuẩn chuyển động theo kiểu nhào lộn. Tốc độ di chuyển của vi khuẩn cĩ 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 cĩ tiên mao là Vibrio, Spirillum, Pseudomonas, Escherichia, Shigella, Salmonella, Proteus Ở các chi Clostridium, Bacterium,Bacillus, cĩ lồi cĩ tiên mao cĩ lồi khơng. Ở cầu khuẩn chỉ cĩ 1 chi (Planococcus) là cĩ tiên mao Xoắn thể cĩ một dạng tiên mao đặc biệt gọi là tiên mao chu chất (periplasmic flagella), hay cịn 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. 32
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Xoắn thể (Spirochete) quan sát dưới kính hiển vi nền đen. AF: Sợi trục PC: Ống nguyên sinh chất OS: Vỏ ngồi IP: Lỗ nối 33
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Cơ chế chuyển động uốn vặn tế bào ở Xoắn thể ( OS, AF, PC- xem chú thích ở hình trên). 6. Khuẩn mao và Khuẩn mao giới: Khuẩn mao (hay Tiêm mao, Nhung mao , Fimbriae) là những sợi lơng rất mảnh, rất ngắn mọc quanh bề mặt tế bào nhiều vi khuẩn Gram âm. Chúng cĩ 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 cĩ 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). Khuẩn mao ở vi khuẩn E.coli Cĩ một loại khuẩn mao đặt biệt gọi là Khuẩn mao giới (Sex pili, Sex pilus-số nhiều) cĩ thể gặp ở một số vi khuẩn với số lượng chỉ cĩ 1-10/ vi khuẩn. Nĩ cĩ cấu tạo giống khuẩn mao , đường kính khoảng 9-10nm nhưng cĩ thể rất dài. Chúng cĩ thể nối liền giữa hai vi khuẩn và làm cầu nối để chuyển vật chất di truyền (ADN) 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. 34
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Các nhĩm vi khuẩn chủ yếu 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/Nhĩm Verrucomicrobia 15. -Spirochaetes 16. -Fibrobacteres /Nhĩm Acidobacteria 17. -Bacteroidetes/Nhĩm Chlorobia 18. -Fusobacteria 19. -Dictyoglomi Việc phân ngành dựa trên các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hĩa, sinh thái Căn cứ vào tỷ lệ G + C trong ADN người ta xây dựng được cây phát sinh chủng loại (Phylogenetic tree) và chia vi khuẩn thành 11 nhĩm sau đây : 1. -Nhĩm Oxy hố Hydrogen 2. -Nhĩm Chịu nhiệt 3. -Nhĩm Vi khuẩn khơng lưu huỳnh màu lục 4. -Nhĩm Deinococcus 5. -Nhĩm Vi khuẩn lam 6. -Nhĩm Proteobacteria 7. -Nhĩm Chlamydia 8. -Nhĩm Planctomyces 9. -Nhĩm Spirochaetes (Xoắn thể) 10. -Nhĩm Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục 11. -Nhĩm Cytophaga 12. Nhĩm Vi khuẩn Gram dương 35
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 36
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 1.5- Vi khuẩn lam (Ngành Cyanobacteria) Trước đây thường nhầm lẫn là Tảo lam (Cyanophyta). Thực ra đây là những cơ thể nhân nguyên thuỷ, khơng liên quan gì đến tảo , ngồi khả năng quang hợp hiếu khí (quang tự dưỡng vơ cơ) và dùng H2O làm chất cho điện tử trong quá trình quang hợp. Vi khuẩn lam chứa chlorophyll a và phycocyanin- phycobiliprotein. Một số lồi cĩ sắc tố đỏ phycoerythrin. Chúng phối hợp với sắc tố lục tạo nên màu nâu. Màng liên kết với phycobilisom. Đơn bào hoặc đa bào dạng sơi. Khơng di động hoặc di động bằng cách trườn (gliding), một số lồi cĩ túi khí (gas vesicles).Nhiều loại cĩ dị tế bào (heterocysts) và cĩ khả năng cố định nitơ. Vi khuẩn lam cĩ mặt ở khắp mọi nơi, trong đất, trên đá, trong suối nước nĩng, trong nước ngọt và nước mặn. Chúng cĩ năng lực chống chịu cao hơn so với thực vật đối với các điều kiện bất lợi như nhiệt độ cao, pH thấp. Một số lồi cĩ khả năng sống cộng sinh với các cơ thể khác như Rêu, Dương xỉ, Tuế Nhiều lồi cộng sinh với nấm để tạo ra Địa y (Lichen). Vi khuẩn lam cĩ thể là sinh vật xuất hiện sớm nhất trên Trái đất Vi khuẩn lam được chia thành 5 nhĩm (subsection) như sau: a- Nhĩm I (cĩ tác giả gọi là bộ Chroococcal): Hình que hoặc hình cầu đơn bào, khơng cĩ dạng sợi hay dạng kết khối (aggregate); phân đơi hoặc nẩy chồi; khơng cĩ dị tế bào (heterocytes). Hầu hết khơng di động. Tỷ lệ G+C là 31-71% . Các chi tiêu biểu là: -Chamaesiphon -Chroococcus -Gloeothece -Gleocapsa -Prochloron 37
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Chamaesiphon Chroococcus Glooeothece Gleocapsa 38
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Prochloron b-Nhĩm II (cĩ tác giả gọi là bộ Pleurocapsales): Hình que hoặc hình cầu đơn bào. cĩ thể tạo dạng kết khối (aggregate); phân cắt nhiều lần tạo ra các baeocytes; khơng cĩ dị tế bào.Chỉ cĩ các baeocytes là cĩ di động. Tỷ lệ G+C là 40-46% . Các chi tiêu biểu là: -Pleurocapsa -Dermocapsa -Chroococcidiopsis 39
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Pleurocapsa Dermocapsa Chroococcidiopsis c-Nhĩm III (cĩ tác giả gọi là bộ Oscillatorriales): Dạng sợi (filamentous) ; dạng lơng (trichome) khơng phân nhánh chỉ cĩ ở các tế bào dinh dưỡng; phân đơi trên mặt phẳng, cĩ kiểu đứt đoạn (fragmentation); khơng cĩ dị tế bào; thường di động. Tỷ lệ G+C là 34- 67%. Các chi tiêu biểu là: -Lyngbya -Osscillatoria -Prochlorothrix -Spirulina -Pseudanabaena 40
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Lyngbya Oscillatoria Prochlorothrix Spirulina Pseudanabaena d-Nhĩm IV (cĩ tác giả gọi là bộ Nostocales) : Dạng sợi ; dạng lơng (trichome) khơng phân nhánh cĩ thể chứa các tế bào biệt hố (specialized cell) ; phân đơi trên mặt phẳng, cĩ kiểu đứt đoạn tạo thành đoạn sinh sản (hormogonia) ; cĩ tế bào dị hình ; thường di động cĩ thể sản sinh bào tử màng dày (akinetes). Tỷ lệ G+C là 38-47%. Các chi tiêu biểu là : -Anabaena -Cylindrospermum -Aphanizomenon -Nostoc -Scytonema 41
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng -Calothrix Anabaena Anabaena trong Bèo hoa dâu Cylindrospermum Calothrix 42
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Nostoc Scytonema e-Nhĩm V (cĩ tác giả gọi là bộ Stigonematales) : Lơng (trichome) dạng sợi, phân nhánh hoặc do các tế bào nhiều hơn một chuỗi tạo thành ; phân đơi theo nhiều mặt phẳng, hình thành đoạn sinh sản (hormogonia) ; cĩ tế bào dị hình ; cĩ thể sản sinh bào tử màng dày ( alkinetes), cĩ hình thái phức tạp và biệt hĩa (differentiation). Tỷ lệ G+C là 42-44%. Các chi tiêu biểu là : -Fischerella -Stigonema -Geitlerinema 43
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Fischerella Geitlerinema Theo NCBT (2005) thì Vi khuẩn lam bao gồm những bộ sau đây: -Chlorococcales 44
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng -Gloeobacteria -Nostocales -Oscillatoriales -Pleurocapsales -Prochlorales 2- Vi khuẩn sinh nội bào tử (Endospore-forming bacteria): A-Vi khuẩn hình cầu 2.1- Chi Sporosarcina AA-Vi khuẩn hình que B-Kỵ khí bắt buộc C-Sinh trưởng được ở nồng độ 3-12% NaCl 45
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 2,2- Chi Sporohalobacter CC-Khơng sinh trưởng được ở nồng độ 3-12% NaCl D-Khử sulfat 2.3- Chi Desulfotomaculum DD-Khơng khử sulfat E-Phân giải Axit 3-hydroxybenzoic 2.4- Chi Sporomaculum EE- Khơng phân giải Axit 3-hydroxybenzoic F- Chiều rộng của tế bào > 2,5mm 2.5- Chi Oscillosporia FF- Chiều rộng của tế bào < 2,5mm G-Sử dụng axit béo bão hồ và axit butyric 2.6- Chi Syntrophospora GG- Khơng sử dụng axit béo bão hồ 46
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 2.7- Clostridium BB- Vi hiếu khí 2.8-Sporolactobacillus BBB- Hiếu khí và kỵ khí khơng bắt buộc C- Phân giải lignin trên mơi trường kiềm 2.9- Amphibacillus CC- Khơng phân giải lignin trên mơi trường kiềm D-Sinh trưởng trên mơi trường > 10% NaCl 2.10- Halobacillus DD-Khơng sinh trưởng trên mơi trường > 10% NaCl E-Cĩ thể phân giải Thiamin 2.11- Aneurinibacillus EE- Khơng cĩ thể phân giải Thiamin 47
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng F-Cĩ chứa acid béo vịng w trong lipid 2.12- Alicycolobacillus FF- Khơng chứa acid béo vịng w G- Cĩ thể tạp giao với 515F (chạy PCR) 2.13- Paenibacillus GG- Khơng thể tạp giao với 515F H- Cĩ thể tạp giao với 1741F (chạy PCR) 2.14- Brevibacillus HH- Khơng thể tạo giao với 1741F I-Phân giải quặng pyrit 2.15- Sulfidobacillus II- Khơng phân giải quặng pyrit 1.16- Bacillus 48
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Sporosarcina Desulfotomaculum Clostridium Paenibacillus Bacillus 3- Trực khuẩn Gram âm, lên men , hiếu khí hoặc kỵ khí khơng bắt buộc A- Catalase dương tính, khơng di động hay di động nhờ tiên mao ở cực B- Thường di động nhờ tiên mao ở cực, khơng ký sinh ở động vật cĩ xương sống Họ Vibrionaceae 3.1- Chi Aeromonas 3.2- Chi Enhydrobacter 3.3- Chi Photobacterium 3.4- Chi Pleisiomonas 3.5- Chi Vibrio 49
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng BB- Khơng di động, ký sinh ở động vật cĩ xương sống Họ Pasteurellaceae 3.6- Chi Actinobacillus 3.7- Chi Haemophilus 3.8-Chi Pasteurella AA- Catalase âm tính, khơng di động hay di động nhờ chu mao Họ Enterobacteriaceae 3.9- Chi Proteus 3.10-Chi Enterobacter 3.11-Chi Pantoea 3.12-Chi Rhanella ` 3.13-Chi Providencia 3.14-Chi Morganella 3.15-Chi Tatumella 3.16-Chi Salmonella 3.17-Chi Edwardisiella 3.18-Chi Citrobacter 3.19-Chi Budvicia 3.20-Chi Pragia 3.21-Chi Leminorella 3.22-Chi Serratia 3.23-Chi Xenorhabdus 3.24-Chi Klebsiella 3.25-Chi Kluyvera 3.26-Chi Yersinia 3.27-Chi Cedecea 3.28-Chi Ewingella 50
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 3.29-Chi Buttiauxella 3.30-Chi Moellerlla 3.31-Chi Leclecia 3.32-Chi Escherichia 3.33-Chi Yokenlla 3.34-Chi Hafnia 3.35-Chi Tatumella Aeromonas Photobacterium Vibrio Vibrio Actinobacillus Proteus Pasteurella Pasteurella Enterobacter 51
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Morganella Salmonella Salmonella Yersinia Citrobacter Serratia Serratia Klebsiella Klebsiella Escherichia 4-Trực khuẩn Gram âm , khơng lên men , hiếu khí hoặc kỵ khí khơng bắt buộc A- Sinh trưởng được ở 60°C B-Tế bào lớn, chiều rộng 1,3-1,8mm 4.1- Chi Thermomicrobium BB-Tế bào nhỏ, chiều rộng 0,4-0,8mm C-Cĩ thể dùng glucose làm nguồn carbon 52
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng D-Sinh trưởng được ở pH 4,5 4.2- Chi Acidothermus DD-Khơng sinh trưởng được ở pH 4,5 4.3- Chi Thermus CC-Khơng thể dùng glucose làm nguồn carbon duy nhất 4.4- Chi Thermoleophilum AA- Khơng sinh trưởng được ở 60°C B-Cĩ thể oxy hố etanol thành axit axetic C-Cĩ thể oxy hố etanol tới CO2 và H2O D-Cĩ thể oxy hố acid DL-lactic tới CO2 và H2O 4.5- Chi Acetobacter DD-Khơng oxy hố acid DL-lactic tới CO2 và H2O 4.6- Chi Acidomonas CC-Khơng thể oxy hố ethanol tới CO2 và H2O D-Cĩ thể oxy hố acid DL-lactic tới CO2 và H2O 4.7- Chi Frateuria DD-Khơng oxy hố acid DL-lactic tới CO2 và H2O 4.8- Chi Gluconobacter BB-Khơng oxy hố etanol thành acid acetic C-Cĩ thể cố định Nitơ ngồi cơ thể D-Cĩ thể cố định Nitơ trong điều kiện hiếu khí E-Cĩ thể sinh bào xác (cysts) 4.9-Chi Azotobacter EE-Khơng sinh bào xác F-Cĩ lipoid trong phần cực của tế bào 4.10-Chi Beijerinckia FF-Khơng cĩ lipoid trong phần cực tế bào 53
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng G-Tế bào rộng > 2,0mm 4.11- Chi Azomonas GG- Tế bào rộng < 2,0mm 4.12- Chi Derxia DD- Cĩ thể cố định nitơ trong điều kiện vi hiếu khí E-Tiên mao thường mọc ở cực F-Trong đất, cĩ thể trao đổi carbohydrat 4.13- Chi Agromonas FF-Trong nước, khơng trao đổi carbohydrat 4.14-Lồi Aquaspirillum fasciculus EE-Chu mao F-Sinh trưởng và cố định nitơ ở pH < 3,0 4.5- Lồi Acetobacter diazotrophicus FF-Khơng sinh trưởng và cố định nitơ ở pH < 3,0 4.15- Chi Xanthobacter CC- Khơng thể cố định nitơ ngồi cơ thể D-Hình thành nốt sần trong rễ, trong thân thực vật, cĩ thể cố định nitơ từ khơng khí. E-Sinh acid trên mơi trường Thạch-Cao nấm men-Mannit F-Cĩ thể dùng DL-Arginin, L-Histidin làm nguồn nitơ duy nhất. 4.16- Chi Rhizobium FF- Khơng thể dùng DL-Arginin , L-Histidin làm nguồn nitơ duy nhất 4.17- Chi Sinorhizobium EE-Khơng sinh acid trên mơi trường Thạch- Cao nấm men- Mannit F-Cĩ Dihydrolase arginin và Decarbocylase lysin 4.18- Chi Azorhizobium FF-Khơng cĩ Dihydrolase arginin và Decarboxylase lysin 4.19-Chi Bradyrhizobium 54
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng DD- Khơng sinh nốt sần trong cơ thể để cố định nitơ E- Sinh khối u ở rễ thực vật 4.20- Chi Agrobacterium EE- Khơng sinh khối u ở rễ thực vật F-Cố định nitơ ở mặt lá 4.21- Chi Phyllobacterium FF-Khơng cố định nitơ ở mặt lá G-Cĩ thể dùng hợp chất 1 carbon làm nguồn carbon duy nhất H-Cĩ tích luỹ PHB trong tế bào I-Gây bệnh thực vật 4.22-Chi Rhizobacter II- Khơng gây bệnh thực vật J-Khơng di động 4.23- Lồi Paracoccus denitrificans/ Paracoccus alcaliphalus JJ-Di động K-Nhuộm Gram dương tính hoặc khả biến 4.15- Chi Xanthobacter KK- Khơng như trên 4.24- Chi Methylobacter HH-Khơng tích luỹ PHB trong tế bào I-Cĩ thể dùng methane làm nguồn carbon duy nhất K-Di động 4.25- Chi Methylomonas KK-Khơng di động 4.26-Chi Methylococcus 55
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng II- Khơng thể dùng methane làm nguồn C duy nhất J-Catalase dương tính K-Sinh trưởng cần NaCl 4.27- Chi Methylophaga KK- Sinh trưởng khơng cần NaCl 4.28- Chi Methylophilus JJ-Catalase âm tính 4.29- Chi Methylobacillus GG- Khơng thể dùng hợp chất 1 carbon làm nguồn carbon duy nhất H-Sinh trưởng cần NaCl hay nước biển I- Khơng di động 4.30- Chi Mesophilobacter II- Di động J-Cĩ gelatinase 4.31- Chi Alteromonas JJ-Khơng cĩ gelatinase K-Cĩ tích luỹ PHB L-Sử dụng glucose M-Cĩ esterase 4.32- Chi Deleya MM-Khơng cĩ esterase 4.33- Lồi Oceanospirillum kriegii LL- Khơng sử dụng glucose 4.33- Lồi Oceanospirillum jannaschii KK- Khơng tích luỹ PHB L- Sinh axít từ mannit 56
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 4.34- Chi Marinomonas LL- Khơng sinh axít từ mannit 4.36- Chi Pseudomonas (P.stanieri, P.perfectomarina, P.doudoroffii, P.nautica) HH- Sinh trưởng khơng cần NaCl hay nước biển I- Cĩ tự dưỡng hydrogen J-Cĩ tiên mao ở cực hay gần cực K-Khuẩn lạc màu vàng L-Khơng sinh trưởng ở 520C 4.35- Chi Hydrogenophaga LL- Sinh trưởng ở 520C 4.36- Lồi Ps. hydrogenothermophila KK- Khuẩn lạc khơng màu vàng 4.36- Chi Pseudomonas (P. saccharophila, P.facillis, P.hydrogenovora) JJ- Cĩ chu mao thưa 4.50- Chi Alcaligenes (A.paradoxus, biovar, A.eutrophus, A.latus, A.denitrificans subsp. xylosoxidans) II- Khơng cĩ tự dưỡng hydrogen J- Di động K- Tiên mao mọc ở cực L-Catalase dương tính 4.36~47 –Chi Pseudomonas LL-Catalase âm tính 4.48- Chi Xanthomonas KK- Chu mao L-Sinh acid từ đường 4.49- Chi Ochrobactrum 57
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng LL-Khơng sinh acid từ đường 4.50- Chi Alcaligenes JJ- Khơng di động K-Khuẩn lạc màu vàng L-Phospholipid chứa sphingosin 4.51- Chi Sphingobacterium LL-Phospholipid khơng chứa sphingosin 4.52- Flavobacterium KK- Khuẩn lạc khơng cĩ màu vàng L- Yêu cầu chặt chẽ về dinh dưỡng M-Lượng chứa G+C cao (66-70mol%) 4.53- Chi Bordetella MM- Lượng chứa G+C thấp (40-47mol%) N-Sinh trưởng mạnh 4.54- Chi Moraxella NN- Sinh trưởng yếu 4.55- Chi Oligella LL-Khơng yêu cầu chặt chẽ về dinh dưỡng M- Khuẩn lạc màu tím 4.56- Chi Chromobacterium MM- Khuẩn lạc khơng cĩ màu tím N-Catalase dương tính O-Hình que cĩ lúc biến hình cầu 4.57- Chi Acinetobacter OO- Khơng biến thành hình cầu 4.58- Chi Weeksella NN-Catalase âm tính 58
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng O- Sinh indol 4.59- Chi Suttonella OO- Khơng sinh indol 4.60- Chi Kingella Thermomicrobium Thermoleophilum Acetobacter Thermus 59
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Gluconobacter Azotobacter Methylobacterium Bordetella Rhizobium và nốt sần trên rễ Sinorhizobium và nốt sần trên rễ 60
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Methylococcus Bradyrhizobium và nốt sần trên rễ Agrobacterium và nốt sần Pseudomonas Alcaligenes Flavobacterium và khuẩn lạc 61
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Moraxella Chromobacterium Acinetobacter 5- Cầu khuẩn Gram âm, kỵ khí bắt buộc A- Đường kính tế bào > 1,3µm 5.1- Chi Megasphaera AA- Đường kính tế bào < 1,3µm B- Khuẩn lạc dưới tia tử ngoại (360nm) cĩ màu đỏ huỳnh quang, chỉ sinh acid béo 2 carbon 5.2- Chi Syntrophococcus BB- Khuẩn lạc dưới tia tử ngoại (360nm) khơng cĩ màu đỏ huỳnh quang, cĩ thể sinh cả các acid béo khác C- Aminoacid là nguồn năng lượng chủ yếu, khơng lên men lactic 5.3- Chi Acidaminococcus CC- Aminoacid khơng phải là nguồn năng lượng chủ yếu, lên men lactic 5.4- Chi Veillonella Megasphaera Acidaminococcus Veillonella 6-Trực khuẩn, phẩy khuẩn, xoắn khuẩn Gram âm, kỵ khí : 62
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng I- Sinh trưởng ở nhiệt độ ≥ 550 C A-Khơng lên men và đồng hố carbohydrat , sử dụng peptid, aminoacid, cao nấm men B- Tế bào cĩ bao, khơng khử Fe3+. 6.1- Chi Thermosipho BB- Tế bào khơng cĩ bao 3+ C-Sử dụng các loại acid hữu cơ và H2 để khử Fe 6.2- Chi Deferribacter CC-Khơng khử Fe3+ 6.3- Chi Thermosyntropha AA-Lên men và đồng hố carbohydrat B-Ưa mặn. sinh trưởng ở nồng độ NaCl ≥ 4% C-Di động nhờ chu mao, sản phẩm lên men chủ yếu là acid acetic, ethanol, H2/CO2 6.4- Chi Halothermothrix CC- Di động nhờ tiên mao mọc bên cạnh hay gần cực tế bào, sản phẩm lên men chủ yếu là acid acetíc, acid lactic, acid succinic, H2/CO2 6.5- Chi Thermotoga BB- Khơng ưa mặn, khơng sinh trưởng ở nồng độ NaCl ≥ 4% C-Sản phẩm lên men chỉ là acid acetic D-Thành tế bào điển hình Gram âm, cần vitamin B12 6.6- Chi Acetothermus DD-Thành tế bào khơng điển hình Gram âm, cần H2S hoặc Cystein 6.7- Chi Acetogenium CC-Sản phẩm lên men là hỗn hợp acid acetic và các acid hữu cơ khác D-Di động E-Phẩy khuẩn, di động nhờ tiên mao mọc ở bên hay gần cực 6.8- Chi Acetomicrobium 63
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng EE-Hình que hoặc biến đổi,khơng di động hoặc di động nhờ chu mao 6.9- Chi Fervidobacterium DD-Khơng di động E-Sản phẩm lên men gồm H2/CO2 và hỗn hợp acid F-Sản phẩm lên men gồm acid acetíc, ethanol, H2/CO2 6.10- Chi Thermohydrogenum FF-Sản phẩm lên men gồm acid acetic và ethanol, hoặc acid acetic và H2/CO2 6.11- Chi Coprothermobacter EE-Khơng sinh khí, sản phẩm lên men gồm acid acetic, acid propionic, acid isopentanoic 6.12- Chi Anaerobaculum II- Khơng sinh trưởng ở nhiệt độ ≥ 550 C, ưa ấm A- Khơng đồng hĩa và lên men carbohydrat B-Khơng nuơi dưỡng được thuần khiết, phải nuơi chung với một vi khuẩn khác, phân giải các đoạn axít béo ngắn C-Tế bào hình que hay hình sợi dài, sản phẩm phân giải acid béo là acid acetic và H2 /CO2 6.13- Chi Syntrophobacter CC-Phẩy khuẩn, sản phẩm phân giải acid béo là acid acetic, acid propionic, acid isobutiric, acid isopentanoic và H2//CO2 6.14- Chi Syntrophomonas BB-Cĩ thể nuơi cấy thuần khiết C-Chứa sắc tố tế bào, vi hiếu khí 6.15- Chi Wolinella CC- Khơng chứa sắc tố tế bào, kỵ khí bắt buộc D-Chỉ sử dụng acid succinic và chỉ sản sinh acid propionic E-Phẩy khuẩn, di động nhờ tiên mao mọc ở bên 6.16- Chi Schuartzia EE- Trực khuẩn, khơng di động 64
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 6.17- Chi Succinoclastium DD- Đồng hố các loại protein E-Di động nhờ chu mao, khơng lên men hoặc lên men yếu glucose, sản phẩm là ethanol và acid butyric 6.18- Chi Tissierella EE- Khơng di động F- Trên đĩa thạch máu khuẩn lạc cĩ màu từ nâu đến đen 6.19- Chi Porphyromonas FF- Trên đĩa thạch máu khuẩn lạc khơng cĩ màu từ nâu đến đen, lên men pyridin và arginin 6.20- Chi Synergistes AA-Cĩ thể đồng hố và lên men hydrat carbon, sản sinh các loại axit hữi cơ 1. Sản phẩm chủ yếu lên men hydrat carbon là acid acetic hoặc acid acetic với ethanol và H2/CO2 B-Acid acetic là sản phẩm lên men duy nhất C- Di động nhờ chu mao 6.21- Chi Acetoanaerobium CC- Khơng di động D-Cĩ thể lên men aminoacid, sinh indol từ tryptophan 6.22- Chi Acidaminobacter DD- Khơng lên men aminoacid, lên men carbohydrat và acid hữu cơ E- Sản phẩm lên men ngồi acid acetic cịn cĩ một ít acid formic và acid lactic 6.23- Chi Catonella EE-Sản phẩm lên men ngồi acid acetic cịn cĩ một ít acid isopentanoic, acid lactic, acid succinic, acid isobutyric và acid butyric 6.24- Chi Johngonella BB- Sản phẩm lên men gồm cĩ acid acetic, ethanol và H2/CO2 C-Trực khuẩn hoặc phẩy khuẩn, di động D- Di động nhờ tiên mao mọc ở cực, khơng ưa mặn 65
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 6.25- Chi Acetovibrio DD- Di động nhờ chu mao, ưa mặn 6.26- Chi Haloanaerobacter CC- Tế bào dạng sợi, khơng di động 6.27- Chi Acetofilamentum 2- Sản phẩm chủ yếu lên men carbohydrat là acid lactic hoặc acid lactic , acid acetic và các acid khác B-Di động, ưa mặn 6.28- Chi Halocella BB- Khơng di động, khơng ưa mặn C-Sản phẩm lên men chỉ cĩ acid lactic 6.29- Chi Leptotrichia CC- Sản phẩm lên men gồm acid lactic và các acid khác D-Sản phẩm lên men là acid lactic và acid acetic E- Tế bào phình to ở giữa, khơng sinh khí 6.30- Chi Sebaldella EE- Tế bào hình cong, sinh khí 6.31- Chi Lachnospira DD- Sản phẩm lên men là acid lactic, acid acetic và acid succinic E- Tế bào lớn, đường kính tới 3mm 6.32- Chi Megamonas EE- Tế bào < 1,5mm 6.33-Chi Mitsuokella 6.34- Chi Halella 3-Sản phẩm chủ yếu lên men carbohydrat là acid propionic hoặc acid propionic và các acid khác B-Sản sinh acid hữu cơ và H2/CO2 C-Khơng di động, ưa mặn, cần NaCl ≥ 1% D- Chỉ sản sinh acid propionic và CO2 66
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 6.35- Chi Propionigenium DD- Ngồi acid propionic và CO2 cịn cĩ các acid khác E- Sản sinh acid propionic, CO2 ,acid acetic và ethanol 6.36- Chi Pelobacter EE- Sản sinh acid propionic, CO2 , acid aceic và acid butyric 6.37- Chi Haloanaerobium CC- Di động, khơng ưa mặn D-Tế bào hình cong, di động nhờ tiên mao ở cực hay ở bên E- Đường kính tế bào ≥ 0.9mm 6.38- Chi Selenomonas EE- Đường kính tế bào 0,5mm 6.39- Chi Anaerovibrio DD-Tế bào hình cong hay hình xoắn, di động nhờ chu mao 6.40- Chi Propionispira BB- Sản sinh hỗn hợp acid, acid propionic là chính, khơng sinh khí C-Chủ yếu sản sinh acid propionic D-Tế bào hình que 6.41- Chi Oribaculum DD-Tế bào cong hình thân rắn 6.42- Chi Centipeda CC-Sản sinh acid propionic, acid acetic và acid succinic D-Di động E- Tiên mao dạng lược mọc bên, tế bào hình cong 6.43- Chi Pectinatus EE-Tế bào dạng cong hoặc dạng xoắn 6.44- Chi Zymophilus DD- Khơng di động 67
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng E-Đường kính tế bào ≥ 3mm 6.32- Chi Megamonas EE- Đường kính tế bào < 3m F-Tế bào hình que, chỉ sản sinh acid propionic và acid acetic 6.45 – Chi Anaerorhabdus FF- Tế bào hình biến đổi, sản sinh acid propionic và các acid khác G-Tế bào nhỏ, đầu nhọn, sản sinh acid propionic và acid succinic 6.46- Chi Rikenella GG- Kích thước tế bào thay đổi, sản sinh acid propionic, acid formic, acid acetic, acid lactic, và acid succinic 6.47- Chi Bacteroides 4- Sản phẩm chủ yếu lên men carbohydrat là acid butyric hoặc acid butyric và các acid khác B-Di động nhờ tiên mao mọc ở cực hay gần cực, tế bào hình cong C- Sản phẩm lên men chỉ là acid butyric D- Di động 6.48- Chi Pseudobutyrivibrio DD- Khơng di động 6.49- Chi Fusobacterium CC-Ngồi acid butyric cịn cĩ các sản phẩm lên men khác D-Sản sinh acid butyric và CO2 6.50- Chi Roseburia DD-Sản sinh acid butyric, acid acetic hoặc acid lactic, khơng sinh khí 6.51- Chi Butyrivibrio BB-Di động nhờ chu mao hoặc khơng di động C- Sản sinh acid butyric, acid acetic và ethanol, khơng sinh khí, cần 1% NaCl 6.52- Chi Iliobacter CC-Sản sinh acid butyric, acid acetic và cĩ sinh khí, cần 13% NaCl 68
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 6.37- Chi Haloanaerobium 5-Sản phẩm lên men carbohydrat là hỗn hợp acid cĩ chứa acid succinic hoặc acid formic B- Sản sinh hỗn hợp acid cĩ chứa acid formic C-Sản sinh axit formic và CO2 6.53- Chi Oxalobacter CC-Sản sinh acid formic và các acid khác nhưng khơng sinh CO2 D-Tế bào hình que, sản sinh acid formic, acid acetic và acid succinic 6.54- Chi Ruminobacter DD- Tế bào hình dạng thay đổi, sản sinh acid formic, acid acetic, acid succinic, acid lactic và acid propionic 6.47- Chi Bacteroides BB-Sản sinh hỗn hợp acid cĩ chứa acid succinic C- Di động D-Tế bào hình que ngắn, chỉ sản sinh acid succinic 6.55- Chi Succinimonas DD- Tế bào hình cong, sản sinh hỗn hợp acid cĩ chứa acid succinic E-Sản sinh acid succinic, acid acetic và cĩ sinh CO2 6.56- Chi Malonomonas EE- Sản sinh acid succinic, acid acetic, khơng sinh CO2 6.57- Chi Succinovibrio CC- Khơng di động D-Sản sinh acid acetic, acid lactic và acid succinic 6.33- Chi Mitsuokella DD-Trong hỗn hợp acid khơng cĩ acid lactic E-Sản sinh acid propionic và acid succinic 6.46- Chi Rikenella EE- Sản sinh acid acetic và acid succinic 69
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng F- Tế bào hình xoắn, di động 6.58- Chi Anaerobiospirrillum FF- Khơng di động G-Tế bào hình que ngắn, chủ yếu sống ở dạ cỏ và manh tràng 6.59- Chi Fibrobacter GG- Tế bào đa hình thái, chủ yếu sống ở khoang miệng 6.60- Prevotella Thermosipho Syntrophobacter nuơi cấy chung với Methanobrevibacte Wolinella Porphyromonas gingivalis vệt cấy trên thạch máu 70
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Leptotrichia Bacteroides Bacteroides Fusobacterium Fusobacterium 71
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Mitsuokella 7- Cầu khuẩn Gram dương hiếu khí và kỵ khí khơng bắt buộc A- Hiếu khí B-Di động C-Ưa mặn bắt buộc, cần NaCl 7,5% 7.1- Chi Marinococcus CC-Khơng như trên 7.2- Chi Planococcus BB-Khơng di động C-Ưa mặn, cần NaCl 7,5% D- Lượng chứa GC > 50mol % 7.3- Chi Salinicoccus DD- Lượng chứa GC < 50mol % 7.1- Chi Marinococcus CC-Khơng như trên D-Sinh acid từ glucose 7.4- Chi Micrococcus DD-Khơng sinh hay sinh ít acid từ glucose 72
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 7.5- Chi Deinococcus AA- Kỵ khí khơng bắt buộc B-Tỷ lệ G + C trong ADN 50mol % 7.7- Chi Stomatococcus BBB- Tỷ lệ G + C trong ADN > 30 mol % , nhưng < 50mol % C- Catalase (+) D- Thành tế bào chứa acid teichoic 7.8- Chi Staphylococcus DD- Thành tế bào khơngchưá acid teichoic 7.9- Chi Saccharococcus CC- Catalase (-) D- Ngồi xếp thành đơi cịn cĩ dạng xếp thành bốn E- Đề kháng với Vancomycin (30mg) 7.10- Chi Pediococcus EE- Khơng đề kháng với Vancomycin 7.11- Chi Aerococcus DD- Khơng cĩ dạng xếp thành bốn E-Xếp thành chuỗi rất dài 7.12- Chi Trichococcus EE- Khơng xếp thành chuỗi dài F-Sinh trưởng ở 10°C G- Sinh khí từ glucose 7.13- Chi Leuconostoc GG- Khơng sinh khí từ glucose H- Sinh trưởng ở 45°C 73
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 7.14- Chi Enterococcus HH- Khơng sinh trưởng ở 45°C I-Di động, sống trong nước 7.15- Chi Vagococcus II- Khơng di động 7.16- Chi Lactococcus FF- Khơng sinh trưởng ở 10°C G-Lượng chứa G + C của ADN>35mol % 7.17- Chi Streptococcus GG-Lượng chứa G + C của ADN< 35mol % 7.18- Chi Gemella Micrococcus Deinococcus Deinococcus Melissococcus Melissococcus Khuẩn lạc Stomatococcus 74
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Staphylococcus Staphylococcus Pediococcus Aerococcus Leuconostoc Leuconostoc 75
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Enterococcus Lactococcus Lactococcus Streptococcus Streptococcus Gemella 8- Trực khuẩn Gram dương hiếu khí hoặc kỵ khí khơng bắt buộc A-Hiếu khí B-Cĩ chu kỳ biến hố hình cầu, hình que C-Thành tế bào cĩ chứa DAP (acid diaminopimelic) D- Cĩ chứa LL-DAP E-Di động 8.1- Chi Pimelobacter 76
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng EE- Khơng di động 8.2- Chi Terrabacter DD- Khơng chứa dạng LL- mà chứa dạng Meso-DAP E-Loại quinone là MK-8 (H2), MK-7 (H2) 8.3- Chi Brevibacterium EE-Khơng như trên 8.4- Chi Brachybacterium CC- Peptidoglycan khơng chứa DAP D-Hình que khơng quy tắc 8.5- Chi Arthrobacter DD-Hình que cĩ quy tắc 8.6- Chi Kurthia BB- Khơng cĩ biến hố hình cầu, hình que C-Cĩ chứa acid mycolic 8.7- Chi Caseobacter CC-Khơng chứa axít mycolic D-Sắp xếp thành hình chữ V E- Peptidoglycan cĩ chứa D-ornitin, quinone là MK-11,MK-12 8.8- Chi Aureobacterium EE- Peptidoglycan chứa L-ornitin, quinone là MK-8 8.9- Chi Sphaerobacter DD-Tế bào khơng sắp xếp thành hình chữ V E- Hình que khơng quy tắc F-Khơng cĩ dạng tế bào hình cầu hay hình que ngắn G- Quinone là MK-8 8.10- Chi Rubrobacter 77
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng GG- Khơng như trên H- Peptidoglycan chứa D-ornitin 8.11- Chi Curtobacterium HH- Khơng như trên 8.12- Chi Clavibacter FF-Cĩ dạng tế bào hình cầu hay hình que ngắn G-Peptidoglycan chứa DAP 8.13- Chi Aeromicrobium GG-Peptidoglycan khơng chứa DAP 8.14- Chi Microbacterium EE- Hình que cĩ quy tắc 8.15- Chi Renibacterium AA- Kỵ khí khơng bắt buộc B-Catalase (+) C- Cĩ chứa DAP D-Cĩ acid mycolic 8.16- Chi Corynebacterium DD- Khơng cĩ acid mycolic E-Sản sinh acid propionic 8.17- Chi Propionibacterium EE- Khơng sản sinh acid propionic F-Hình que khơng quy tắc 8.18- Chi Dermabacter FF-Hình que cĩ quy tắc G-Chiều rộng vi khuẩn > 1,0mm 8.19- Chi Caryophanon 78
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng GG- Chiều rộng vi khuẩn < 1,0mm H-Gây bệnh ở động vật 8.20- Chi Listeria HH- Khơng gây bệnh ở động vật 8.21- Chi Brochothrix CC-Khơng chứa DAP D-Peptidoglycan chứa lysin E- Di động F- Quinone là MK-7 8.22- Chi Exiguobacterium FF- Quinone là MK-9 8.23 – Chi Jonesia EE- Khơng di động 8.24- Chi Rothia DD – Peptidoglycan khơng chứa lysin E- Phân giải cellulose 8.25- Chi Cellulomonas EE- Khơng phân giải cellulose 8.26- Chi Rarobacter BB- Catalase (-) C-Peptidoglycan thuộc nhĩm B (theo Schleiter và Kandier,1972) D- Hình que khơng quy tắc 8.27- Chi Agromyces DD- Hình que cĩ quy tắc E- Thường cĩ dạng hình sợi 8.28- Chi Erysipelothrix 79
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng EE-Khơng cĩ dạng hình sợi 8.29- Chi Carnobacterium CC-Peptidoglycan khơng thuộc nhĩm B mà thuộc nhĩm A D-Hình que khơng quy tắc E- Peptidoglycan chứa LL-DAP 8.30- Chi Arachnia EE- Peptidoglycan khơng chứa LL-DAP F-Khơng cĩ menaquinone 8.31- Chi Gardnerella FF- Cĩ menaquinone G-Cĩ menaquinone MK-10 (H4) 8.32- Chi Actinomyces GG- Cĩ menaquinone MK-9 (H4) 8.33 - Chi Arcanobacterrium DD- Hình que cĩ quy tắc 8.34- Chi Lactobacillus Brevibacterium Arthrobacter Arthrobacter 80
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Rubrobacter Aeromicrobium Renibacterium Corynebacterium Propionibacterium Listeria Cellulomonas Cellulomonas Agromyces 81
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Actinomyces Lactobacillus Lactobacillus 9- Trực khuẩn khơng quy tắc, khơng bào tử A- Gram (+) B- Ưa nhiệt C- Tế bào cĩ phân nhánh D-Ưa kiềm 9.1- Chi Anaerobranca DD- Khơng ưa kiềm 9.2- Chi Thermobrachicum CC- Tế bào khơng phân nhánh D-Di động 9.3- Chi Thermoanaerobacter DD-Khơng di động 9.4- Chi Thermoanaerobium BB-Ưa ấm C-Tế bào hình bâù dục, hình que ngắn hay hình cong D- Tế bào nhỏ nhọn hình con, sắp xếp từng đơi hình lưỡi liềm 9.5- Chi Falcivibrio DD- Tế bào hình bầu dục, hình que ngắn, khơng sắp xếp thành hình lưỡi liềm 82
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng E-Lên men hydrat carbon chỉ sản sinh acid acetic, cịn cĩ thể tổng hợp ra acid acetic từ H 2 và CO2 F- Thích hợp sinh trưởng ở 30°C 9.6- Chi Acetobacterium FF-Thích hợp sinh trưởng ở 38°C 9.7- Chi Acetitomaculum EE- Lên men hydrat carbon sinh acid lactic, khơng tổng hợp ra acid acetic từ H2 và CO2 9.8- Chi Atopobium CC-Tế bào hình que khơng quy tắc D-Tế bào cĩ phân thành hình nĩa (đinh ba), lên men hydrat carbon khơng sinh khí 9.9- Chi Bifidobacterium DD- Tế bào khơng phân thành hình nĩa, lên men hydrat carbom cĩ sinh khí E-Sản phẩm lên men chủ yếu là acid butyric, acid acetic hoặc acid formic. 9.10- Chi Eubacterium EE- Sản phẩm lên men chủ yếu là acid acetic, acid lactic và etanol 9.11- Chi Coribacterium AA- Gram (-) A- Tế bào hình que, ưa nhiệt, khơng di động 9.12- Chi Acetogenium BB- Tế bào dạng cong hay dạng sợi, di động C-Lên men hydrat carbon sản phẩm chủ yếu là acid butyric 9.13- Chi Butyrivibrio CC-Lên men hydrat carbon sản phẩm chủ yếu khơng là acid butyric D-Lên men glucose, sản phẩm chủ yếu là acid acetic và acid lactic, khơng sinh khí 9.14- Chi Mobiluncus 83
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng DD- Lên men glucose, sản sinh acid formic, acid acetic, acid lactic và etanol, cĩ sinh khí 9.15- Chi Lachnospira Thermoanaerobacter dưới kính hiển vi điện Bifidobacterium Eubacterium tử Mobiluncus 10- Cầu khuẩn Gram dương kỵ khí bắt buộc A- Tế bào phân cắt theo 3 mặt phẳng thẳng gĩc, sắp xếp thành hình lập thể 10.1- Chi Sarcina AA- Tế bào phân cắt theo 1 hoặc 2 mặt phẳng thẳng gĩc , sắp xếp thành từng đơi hay từng 4 tế bào B-Khơng lên men hydrat carbon, khơng sinh khí C- Tỷ lệ G + C mol % trong ADN ≥ 50 10.2- Chi Peptococcus 84
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng CC- Tỷ lệ G + C mol % trong ADN 45 10.3- Chi Peptostreptococcus BB- Lên men hydrat carbon sinh acid C-Trong sản phẩm lên men ngồi các acid hữu cĩ khác cịn cĩ acid butyric và aceton (acetone) 10.4- Chi Coprococcus CC- Trong sản phẩm lên men khơng cĩ acid butyric và aceton 10.5- Chi Ruminococcus Peptostreptococcus Peptostreptococcus Ruminococcus 85
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Xạ khuẩn 11- Phân loại xạ khuẩn Xạ khuẩn là nhĩm vi khuẩn đặc biệt. Chúng cĩ khuẩn lạc khơ và đa số cĩ dạng hình phĩng xạ (actino-) nhưng khuẩn thể lại cĩ dạng sợi phân nhánh như nấm (myces). Vì xạ khuẩn cĩ cấu trúc nhân nguyên thuỷ như mọi vi khuẩn khác, chiều ngang của sợi cũng nhỏ như vi khuẩn, cho nên cĩ tài liệu gọi chúng là nấm tia là khơng hợp lý. 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 đạt tới hàng triệu. Trên mơi trường đặc đa số xạ khuẩn cĩ hai koại khuẩn ty: khuẩn ty khí sinh (aerial mycelium) và khuẩn ty cơ chất (substrate mycelium). Nhiều loại chỉ cĩ khuẩn ty cơ chất nhưng cũng cĩ loại (như chi Sporichthya) lại chỉ cĩ khuẩn ty khí sinh. Giữa khuẩn lạc thường thấy cĩ nhiều bào tử màng mỏng gọi là bào tử trần (conidia hay conidiospores). Nếu bào tử nằm trong bào nang (sporangium) thì được gọi là nang bào tử hay bào tử kín (sporangiospores). Bào tử ở xạ khuẩn được sinh ra ở đầu một số khuẩn ty theo kiểu hình thành các vách ngăn (septa). Các chuỗi bào tử trần cĩ thể chỉ là 1 bào tử (như ở Thermoactinomyces, Saccharomonospora, Promicromonospora, Micromonospora, Thermomonosspora ),cĩ thể cĩ 2 bào tử (như ở Microbispora), cĩ thể là chuỗi ngắn (như ở Nocardia, Pseudonocardia, Streptoverticillium, Sporichthya, Actinomadura, Microtetraspora, Streptoalloteichus, Glycomyces, Amycolata, Amycolatopsis, Catellatospora, Microellobosporia ), cĩ thể là chuỗi dài (như ở Streptomyces, Saccharopolyspora, Actinopolyspora, Kibdelosporangium, Kitasatosporia, Saccharothrix, nhiều lồi ở Nocardia, Nocardioides, Pseudonocardia, Amycolatopsis, Streptoverticillium ), cĩ thể các bào tử trần nằm trên bĩ sợi (synnema), tương tự bĩ sợi của nấm (như ở Actinosynnema, Actinomadura ). Các chuỗi bào tử cĩ thể thẳng, cĩ thể xoắn, cĩ thể ở dạng lượn sĩng, cĩ thể mọc đơn hay mọc vịng Các cuống sinh bào tử (sporophore) và cuống sinh nang bào tử (sporangiophorres) cĩ thể riêng rẽ, cĩ thể phân nhánh. Các đặc điểm hình thái này rất quan trọng khi tiến hành định tên xạ khuẩn. Xạ khuẩn thuộc nhĩm vi khuẩn Gram dương, thường cĩ tỷ lệ GC trong ADN cao hơn 55%. Trong số khoảng 1000 chi và 5000 lồi sinh vật nhân sơ đã cơng bố cĩ khoảng 100 chi và 1000 lồi xạ khuẩn. Xạ khuẩn phân bố chủ yếu trong đất và đĩng 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 khĩ phân giải khác trong đất. Mặc dù xạ khuẩn thuộc nhĩm 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. 86
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Trước đây, vị trí phân loại của Xạ khuẩn luơn là câu hỏi gây nhiều tranh luận giữa các nhà Vi sinh vật học ,do nĩ cĩ 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 lồi thuộc chi Actinomyces và Nocardia rất giống với các lồi vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus và Corynebacterium. 2. Xạ khuẩn giống vi khuẩn ở chỗ khơng cĩ nhân thật, 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 khuẩn thường khơng chứa vách ngăn. 4. Xạ khuẩn là đích tấn cơng của các thực khuẩn thể giống như vi khuẩn, trong khi đĩ, nấm khơng bị tấn cơng bởi thực khuẩn thể. 5. Xạ khuẩn thường nhạy cảm với các kháng sinh cĩ tác dụng lên vi khuẩn, nhưng lại thường kháng với những kháng sinh tác dụng lên nấm như các polyen. 6. Xạ khuẩn khơng chứa chitin, chất cĩ mặt trong sợi và bào tử của nhiều nấm, mà khơng cĩ ở vi khuẩn. Đồng thời giống như phần lớn vi khuẩn, xạ khuẩn khơng chứa cellulose. 7. Tương tự với vi khuẩn, xạ khuẩn nhạy cảm với phản ứng acid của mơi trường, đặc điểm này khơng cĩ ở nấm. 8. Các đặc điểm về sợi và nang bào tử kín(sporangium) của chi Actinoplanes cho thấy cĩ thể chi này là cầu nối giữa vi khuẩn và các nấm bậc thấp. Xạ khuẩn thuộc về lớp Actinobacteria, bộ Actinomycetales, bao gồm 10 dưới bộ, 35 họ, 110 chi và 1000 lồi. Hiện nay, 478 lồi đã được cơng bố thuộc chi Streptomyces và hơn 500 lồi thuộc tất cả các chi cịn lại và được xếp vào nhĩm xạ khuẩn hiếm. 87
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Khuẩn lạc xạ khuẩn Khuẩn ty xạ khuẩn và bào tử 88
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Chuỗi bào tử trên cuống sinh bào tử dạng xoắn Bào tử xạ khuẩn 89
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Sự hình thành hai loại khuẩn ty sau khi bào tử xạ khuẩn nẩy mầm Sợi bào tử và chuỗi bào tử trần 90
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Một số dạng bào tử ở xạ khuẩn (SV tự chú thích từng hình) 91
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Một số dạng nang bào và nang bào tử ở xạ khuẩn 92
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Một số dạng chuỗi bào tử ở xạ khuẩn (SV tự chú thích từng hình) Đặc điểm của khuẩn ty khí sinh và khuẩn ty cơ chất được trình bày trong sơ đồ sau đây: 93
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 94
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 95
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 96
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 97
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Để phân loại xạ khuẩn người ta sử dụng các tiêu chuẩn như trình tự rADN 16S, lai ADN, hình thái, sinh lý sinh hĩa và hĩa phân loại. Hiện nay, đại đa số các nhà khoa học đồng ý với quan niệm hai chủng được coi là hai lồi riêng biệt nếu chúng giống nhau dưới 70% khi tiến hành lai ADN. Keswani và cộng sự đã chứng minh rằng nếu sự tương đồng giữa hai trình tự rADN 16S là 98.6% thì xác suất để mức độ giống nhau trong phép lai ADN thấp hơn 70% sẽ là 99%. Vì thế giá trị tương đồng 98.6% của trình tự rADN 16S được coi là ngưỡng để phân biệt hai lồi khác nhau. Tuy nhiên, cũng cĩ nhiều nhà khoa học lấy giá trị này là 98%. Đặc biệt hĩa phân loại là rất quan trọng trong việc phân loại xạ khuẩn. Chúng rất cĩ ích trong phân loại ở mức độ đến chi. Đĩ là những đặc điểm sau: đường, loại acetyl, acid mycolic trong thành tế bào, menaquinone, phospholipid, acid béo và tỷ lệ GC trong ADN. 1= Chi; 2=Loại thành tế bào ; 3=Thành phần đường ; 4=Loại peptido glycan ; 5=Acid mycolic 6=Thành phần acid béo ; 7=Mena quinon chủ yếu ; 8=Loại phospho-lipid ; 9=Tỷ lệ mol GC trong ADN (%) 98
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Họ Corynebacteriaceae và một số họ liên quan 51- Corynebacterium IV A A1γ + 1a 8(H ), 9(H ) PI 2 2 67 65- Turicella IV A - 1b 10,11 72 63- Gordonia IV A A1γ + 1b 9(H ) PII 2 69 64- Williamsia IV A + 1b 9(H ) PII 2 65 Skermania IV A + 1b 8(H4) PII 68 Dietzia IV A + 8(H2) PII 73 62- Mycobacterium IV A A1γ + 9(H ) PII 2 70 64- Nocardia IV A A1γ + 1b 8(H ) PII 4 72 60- Rhodococcus IV A A1γ + 1b 8(H ), 9(H ) PII 2 2 69 66- Tsukamurella IV A A1γ + 9 PII 73 Họ Micromonosporaceae 71- Micromonospora II D A1γ’ - 3b 9(H ), 10(H ) PII 4.6 4,6 72 72- Actinoplanes II D A1γ’ - 3b 9(H ), 10(H ) PII 4,6 4,6 73 71- Cattelatospora II D - 9(H ), 10(H ) PII 4,6 8,6 73 71- Catenuloplanes VI D A3α - 10(H ), 11(H ) PIII 4 4 73 69- Couchioplanes VI D A3α - 9(H ) PII 4 72 69- Dactylosporangium II D A1γ - 3b 9(H ) PII 4,6,8 73 Pilimelia II D A1γ - 2d 9(H4,2) PII 71 Spirilliplanes II - 2d 10(H4) PII 69 Verrucosispora II A1γ’ - 2b 9(H4) PII 70 Họ Propionibacteriaceae và Nocardia 57- Propionibacterium I A3γ’ - 9(H ) 4 63 Friedmaniella I A3γ’ - 9(H4) PI 73 66- Luteococcus I A3γ’ - 1a 9(H ) PI 4 68 Microlunatus I A3γ’ - 2d 9(H4) PII 68 59- Propioniferax I A3γ’ - 9(H ), 7(H ) PI 4 4 63 Tessaracoccus I A3γ’ - 8(H4) PI 74 Nocardioides I A3γ - 3a 9(H4) PI 67- 99
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng 72 69- Aeromicrobium I A3γ - 3a 9(H ) PII 4 72 Hongia I A3γ - 2d 9(H4) PI 71 68- Kribbella I A3γ - 9(H ) PIII 4 70 Marmoricola I A3γ - 1a 8(H4) PI 72 Họ Pseudonocardiaceae PIII/ 68- Pseudonocardia III A A1γ - 1 8(H ) 4 PII 79 Actinobispora IV A A1γ - 7(H2), 9(H2) PIV 71 64- Actinopolyspora IV A A1γ - 2c 9(H ), 10(H ) PIII 4 4 68 66- Amycolatopsis III A A1γ - 9(H ) PII 2,4,6 69 Kibdelosporangium III A - 3c 9(H4) PII 66 67- Prauserella IV A - 3f 9(H ) PII 2,4 69 69- Saccharomonospora III A A1γ - 2a 9(H ) PII 4 74 70- Saccharopolyspora IV A A1γ - 2c 9(H ) PIII 4 77 69- Thermocrispum III C - 9(H ) PII 4 73 Họ Actinosynnemataceae 69- Actinosynnema III C A1γ - 9(H ) PII 4,6 71 Actinokineospora III C A1γ - 9(H4) PII 73 70- Kutzneria III C - 9(H ) PII 4 71 70- Saccharothrix III C A1γ - 9(H ), 10(H ) PII 4 4 76 Họ Streptosporangiaceae 69- Streptosporangium III B A1γ - 3c 9(H ) PIV 0,2,4 71 68- Acrocarpospora III B A1γ - 9(H ) PIV/ PII 2,4 69 Herbidospora III B - 10(H4,6) PIV 71 67- Microbispora III B A1γ - 3c 9(H ) PIV 0,2,4 74 Microtetraspora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 66 64- Nonomuraea III B A1γ - 3c 9(H ) PIV 0,2,4 69 70- Planobispora III B A1γ - 3c 9(H ) PIV 0,2,4 71 Planomonospora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 72 Planotetrespora III B - 3c PIV 100
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Họ Nocardiopsaceae 64- Nocardiopsis III C A1γ - 3d 10(H ) PIII 2,4,6 69 Thermobifida III C - 3c 10(H6,8) PII Họ Thermomonosporaceae Thermomonospora III B A1γ - 3e 9(H6,8) PI Actinocollaria III - 3e 9(H4,6) PII 73 66- Actinomadura III B A1γ - 3a 9(H ) PI 6,8 70 69- Spirillospora III B A1γ - 3e 9(H ) PI 4,6 71 Họ Glycomycetaceae 71- Glycomyces II - 2c 10(H ), 11(H ) PI 4 4 73 Họ Streptomycetaceae 69- Streptomyces I A3γ - 2c 9(H ) PII 6,8 78 66- Kitasatospora I/III A3γ - 9(H ) PII 6,8 73 Họ Frankiaceae và một số họ liên quan 66- Frankia III - 1 9(H ) PI 4,6,8 71 73- Geodermatophilus III - 2b 9(H ) PII 4 76 Microsphaera III A1γ - 8(H4) 68 Cryptosporangium II - 9(H6,8) PII 70 Sporichthya I A3γ - 9(H6,8) PI 70 Các họ khác 64- Kineosporia I/III A3γ 9(H ) PIII 4 79 Thermobispora III - 9(H0,2) PIV 71 53- Thermoactinomyces III - 7,9 55 Các số liệu trên được lấy từ sách Bergey’s manual systematic of bacteriology và sách Identification manual of actinomycetes. Thành tế bào: Theo Lechevalier và Lechevalier, thành tế bào xạ khuẩn được chia thành 8 loại dựa trên các đặc điểm về thành phần acid amin, đặc biệt là acid diaminopimelic, lysine và thành phần đường trong thành tế bào, cụ thể là Loại thành tế Acid diamino Các acid amin khác Đường bào 101
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng I LL-A2pm Gly* II meso- A2pm Gly III meso- A2pm IV meso- A2pm Ara, Gal V Lys, Orn VI Lys Asp VII Lys, A2bu Asp VIII Asp Tất cả các loại thành tế bào đều chứa alanine, acid glutamic, glucosamine và acid muramic. A2pm: Acid diamino pimelic cĩ thể gồm các đồng phân quang học LL- A2pm, DL- A2pm (meso- A2pm), DD- A2pm. Ngồi ra cịn cĩ OH- A2pm khi cĩ thêm nhĩm OH gắn vào vị trí C thứ 4. Lys: Lysine Orn: Ornitin A2bu: acid diamino butyric Gly: glycin *Glycin nằm trong mối liên kết giữa hai mạch tetrapeptid Glycin thay thế L- alanin ở vị trí đầu tiên trong mạch tetrapeptid Asp: Asparagin Ara: Arabinose Gal: Galactose Trong xạ khuẩn chứa acid mycolic như Nocardia và Mycobacterium, thành tế bào chứa arabinogalactan, là hợp chất được tổng hợp từ arabinose và galactose. Thành phần đường: Thành phần đường Các loại đường chủ yếu A Arabinose, Galactose (khơng chứa Xylose) B Madurose (khơng chứa Arabinose hay Xylose) C Khơng cĩ đường đặc trưng 102
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng D Arabinose, Xylose Peptidoglycan: Theo Schleifer và Kandler (1972), peptidoglycan ở xạ khuẩn được chia thành các nhĩm như sau: Vị trí của Ký Ký Ký Acid amin ở mối liên Cầu nối giữa hai mạch tetrapeptid hiệu hiệu hiệu vị trí thứ 3 kết A 3-4 1 Trực tiếp α L-Lys β L-Orn γ meso- A2pm 2 Tiểu đơn vị peptid α L-Lys L-acid amin chứa một nhĩm carboxyl 3 (gly) hoặc chuỗi peptid ngắn của acid α L-Lys amin đĩ β L-Orn γ meso- A2pm D-acid amin chứa hai nhĩm carboxyl 4 α L-Lys (D-Asp hay D-Glu) β L-Orn γ meso- A2pm δ L-A2bu B 2-4 1 L-acid amin (Glyn-L-Lys) α L-Lys β L-Hsr γ L-Glu δ L-Ala 2 D-acid amin (D-Orn hay D-A2bu) α L-Orn β L-Hsr γ L-A2bu Dấu phẩy (‘): alanine ở vị trí thứ nhất trong mạch tetrapeptid đã được thay thế bởi glycine. Ví dụ: Loại peptidoglycan của chi Actinoplanes là A1γ’ cĩ nghĩa là: Hai mạch tetrapeptid liên kết với nhau ở vị trí acid amin số 3 và 4, mối liên kết này là trực tiếp và acid amin ở vị trí số 3 là meso- A2pm. Thành phần acid béo: 10- Khơng Iso- Iso- Anteiso- 10- Ký Bão bão Methyl- Cyclopropane hiệu hịa 14/16/18 15/17 15/17 Methyl-17 hịa 18 1 a +++ +++ - - - - - - b +++ +++ - - - - ++ - 103
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng c +++ +++ - - - - - ++ 2 a ++ + +++ + (+) - - - b (+) + ++ +++ + - - - c + (v) +++ + +++ - - - d + + +++ +++ +++ - - - 3 a +++ ++ +++ (+) (+) (+) +++ - b + + +++ +++ ++ ++ (+) - c + + ++ + + +++ (+) - d + + +++ ++ +++ (+) +++ - (v): ít hơn 5% Thành phần menaquinone: Xạ khuẩn chỉ chứa menaquinone, khơng chứa ubiquinone. Ký hiệu 8(H2) hay MK-8(H2) chỉ menaquinone chứa một trong số tám đơn vị isoprene bị hydro hĩa. Thành phần phospholipid: Ký Thành phần phospholipid đặc trưng hiệu PI Phosphatidylglycerol(v) PII Phosphatidylethanolamine Phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine(v), phosphatidylmethyl- PIII ethanolamine(v), phosphatidylglycerol(v), khơng chứa phospholipid chứa glucosamine Phospholipid chứa glucosamine, phosphatidylethanolamine(v), PIV phosphatidylmethylethanolamine(v) PV Phospholipid chứa glucosamine, phosphatidylglycerol Tất cả các loại đều chứa phosphatidylinositol Vị trí phân loại của Xạ khuẩn: Lớp Actinobacteria Dưới lớp Actinobacteridae Bộ Actinomycetales Dưới bộ Actinomycineae 104
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Họ Actinomycetaceae Các chi: Actinomyces, Actinobaculum, Arcanobacterium, Mobiluncus Dưới bộ Micrococcineae Họ Micrococcaceae Các chi: Micrococcus, Arthrobacter, Kocuria, Nesterenkonia, Renibacterium, Rothia Họ Bogoriellaceae Chi: Bogoriella Họ Brevibacteriaceae Chi: Brevibacterium Họ Cellulomonadaceae Chi: Cellulomonas Họ Dermabacteraceae Các chi: Dermabacter, Brachybacterium Họ Dermacoccaceae Các chi: Dermacoccus, Demetria, Kytococcus Họ Dermatophilaceae Chi: Dermatophilus Họ Intrasporangiaceae Các chi: Intrasporangium, Janibacter, Terrabacter, Terracoccus, Tetraphaera Họ Jonesiaceae Chi: Jonesia Họ Microbacteriaceae Các chi: Microbacterium, Agrococcus, Agromyces, Clavibacter, Cryobacterium, Curtobacterium, Frigoribacterium, Leifsonia, Leucobacter, Rathayibacter Họ Promicromonosporaceae Chi: Promicromonospora 105
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Họ Rarobacteraceae Chi: Rarobacter Họ Sanguibacteraceae Chi: Sanguibacter Incertae sedis (chưa xác định) Các chi : Beutenbergia, Ornithinicoccus, Kineococcus Dưới bộ Corynebacterineae Họ Corynebacteriaceae Các chi: Corynebacterium, Turicella Họ Dietziaceae Chi: Dietzia Họ Gordoniaceae Chi: Gordonia Họ Mycobacteriaceae Chi: Mycobacterium Họ Nocardiaceae Các chi: Nocardia, Rhodococcus Họ Tsukamurellaceae Chi: Tsukamurella Incertae sedis (chưa xác định) Các chi : Skermania, Williamsia Dưới bộ Micromonosporineae Họ Micromonosporaceae Các chi: Micromonospora, Actinoplanes, Catellatospora, Catenuloplanes, Couchioplanes, Dactylosporangium, Pilimelia, Spirilliplanes, Verrucosispora Dưới bộ Propionibacterineae Họ Propionibacteriaceae 106
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Các chi: Propionibacterium, Friedmaniella, Luteococcus, Microlunatus, Propioniferax, Tessaracoccus Họ Nocardioidaceae Các chi: Nocardioides, Aeromicrobium, Hongia, Kribbella, Marmoricola Dưới bộ Pseudonocardineae Họ Pseudonocardiaceae Các chi: Pseudonocardia, Actinobispora, Actinopolyspora, Amycolatopsis, Kibdelosporangium, Prauserella, Saccharomonospora, Saccharopolyspora, Thermocrispum Họ Actinosynnemataceae Các chi: Actinosynnema, Actinokineospora, Saccharothrix Incertae sedis (chưa xác định) Các chi: Kutzneria, Streptoalloteichus Dưới bộ Streptosporangineae Họ Streptosporangiaceae Các chi: Streptosporangium, Acrocarpospora, Herbidospora, Microbispora, Microtetraspora, Nonomuraea, Planomonospora, Planotetraspora Họ Nocardiopsaceae Các chi: Nocardiopsis, Thermobifida Họ Thermomonosporaceae Các chi: Thermomonospora, Actinocorallia, Actinomadura, Spirillospora Dưới bộ Glycomycineae Họ Glycomycetaceae Chi: Glycomyces Dưới bộ Streptomycineae Họ Streptomycetaceae Các chi: Streptomyces, Kitasatospora Dưới bộ Frankineae Họ Frankiaceae 107
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Chi: Frankia Họ Acidothermaceae Chi: Acidothermus Họ Geodermatophilaceae Các chi: Geodermatophilus, Blastococcus Họ Microsphaeraceae Chi: Microsphaera Họ Sporichthyaceae Chi: Sporichthya Incertae sedis (chưa xác định) Chi: Cryptosporangium Bộ Bifidobacteriales Họ Bifidobacteriaceae Các chi: Bifidobacterium, Gardnerella Dưới lớp Acidimicrobidae Bộ Acidimicrobiales Họ Acidimicrobiaceae Chi: Acidimicrobium Dưới lớp Coriobacteridae Bộ Coriobacteriales Họ Coriabacteriaceae Các chi: Coriobacter, Atopobium, Collinsella, Cryptobacterium, Denitrobacterium, Eggerthella, Slackia Dưới lớp Rubrobacteridae Bộ Rubrobacteriales Họ Rubrobacteriaceae Chi: Rubrobacter 108
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Dưới lớp Sphaerobacteridae Bộ Sphaerobacteriales Họ Sphaerobacteriaceae Chi: Sphaerobacter Mơ tả một số chi thường gặp: Chi Rhodococcus: Phát triển dưới dạng que hoặc khuẩn ty cơ chất phân nhánh. Ở tất cả các chủng, chu trình sống (morphogenetic) đều bắt nguồn từ giai đoạn hình cầu hoặc que ngắn. Bằng cách phân đoạn, các tế bào hình cầu sẽ tạo thành dạng que rồi dạng sợi, sợi phân nhánh và hệ sợi. Một số chủng cịn tạo khuẩn ty khí sinh phân nhánh hoặc bĩ sợi (synnemata). Chúng khơng cĩ khả năng chuyển động cũng như khơng hình thành bào tử hay nội bào tử. Gram dương. Acid-alcohol fast (nhuộm kháng acid-cồn) ở một số giai đoạn phát triển. Hiếu khí. Hĩa dị dưỡng hữu cơ. Catalase dương tính. Hầu hết các chủng đều mọc tốt trên các mơi trường tiêu chuẩn ở 30 oC, số khác cần thiamin cho sinh trưởng. Khuẩn lạc cĩ thể sần sùi hoặc trơn nhẵn, cĩ màu vàng sẫm, kem, vàng, vàng da cam, đỏ hoặc khơng màu. Arylsulfatase âm tính, nhạy cảm với lysozyme, khơng phân hủy được casein, cellulose, chitin, elastin hay xylan. Cĩ thể sử dụng được rất nhiều loại hợp chất hữu cơ làm nguồn cacbon và nguồn năng lượng. Thành tế bào chứa lượng lớn acid meso- diaminopimelic (meso-DAP), arabinose và galactose. Chứa diphosphatidylglycerol, phosphatidylethanolamin, phosphatidylinositol mannoside. Thành phần menaquinone chính là MK-8(H2) và MK-9(H2). Chứa lượng lớn acid tuberculostearic mạch thẳng, khơng bão hịa và acid mycolic với 32-66 cacbon, với nhiều nhất bốn liên kết đơi. Tỷ lệ mol G+C trong ADN là 63-72%. Cĩ nhiều trong đất và phân gia súc. Một số chủng gây bệnh cho người và động vật. Lồi chuẩn: Rhodococcus rhodochrous Chi Nocardioides: Sợi sơ cấp phân nhánh trên bề mặt, sau đĩ xâm nhập vàp trong thạch rồi đứt đoạn thành dạng que hay cầu hay khơng đều. Sợi khí sinh cĩ thể thưa thớt, phân nhánh hoặc khơng sau đĩ cũng đứt thành những mẩu ngắn hoặc dạng que. Những mẩu này sẽ là nguồn gốc của những sợi mới. Khơng cĩ tế bào di động. Khuẩn lạc nhão. Gram dương. Khơng nhuộm kháng acid ( Non-acid fast ). Catalase dương tính. Hiếu khí bắt buộc. Hĩa dị dưỡng hữu cơ. Mọc dễ dàng trên các mơi trường tiêu chuẩn. Nhạy cảm với thực khuẩn thể đặc hiệu. Acid amin chính trong thành tế bào là L-DAP và glycine. Khơng chứa acid mycolic. Phospholipid chủ yếu là phosphatidylglycerol và acylphosphatidlyglycerol. Acid béo chiếm ưu thế là 14-methylpentadecanoic. Thành phần menaquinone chính là MK-8(H4). Tỷ lệ mol G+C trong ADN từ 66,1-72,7%. Cĩ nhiều trong đất. Lồi chuẩn: Nocardioides albus Chi Pseudonocardia: 109
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng Sợi khí sinh và sợi cơ chất đều sinh bào tử dạng chuỗi. Sợi phân đoạn, thường cĩ dạng zich-zac với xu hướng phồng lên ở ngọn hoặc ở giữa. Sợi kéo dài bằng cách nảy chồi. Các đoạn sợi cĩ chức năng của bào tử hoặc biến đổi thành bào tử. Thành sợi cĩ hai lớp. Gram dương. Khơng cĩ giai đoạn di động. Hiếu khí. Sinh trưởng trên nhiều loại mơi trường hữu cơ hoặc tổng hợp. Ưa ấm hoặc ưa nhiệt. Lồi chuẩn: Pseudonocardia thermophila Chi Saccharopolyspora: Sợi cơ chất phát triển mạnh, phân nhánh, đứt thành các đoạn dạng que với kích thước 1x5μm, chủ yếu ở những phần già hơn của khuẩn lạc. Khuẩn ty khí sinh phân đoạn tạo các chuỗi bào tử. Gram dương. Khơng nhuộm kháng acid. Hiếu khí. Khuẩn lạc mỏng, nhơ lên, hơi nhăn, sợi khí sinh ít, thường tạo thành chùm, chủ yếu ở những phần già. Cĩ thể sử dụng nhiều loại chất hữu cơ như nguồn cacbon và năng lượng duy nhất, cĩ thể phân giải adenine, kháng nhiều loại chất kháng sinh nhưng nhạy cảm với lysozym. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 77%. Lồi chuẩn: Saccharopolyspora hirsute Chi Intrasporangium: Sợi phân nhánh, cĩ xu hướng đứt thành nhiều đoạn cĩ kích thước và hình dáng khác nhau. Khơng bao giờ cĩ sợi khí sinh. Các túi bào tử hình oval hay hình quả chanh được tạo thành ở giữa hoặc/và ở đầu sợi. Các bào tử khơng di động. Gram dương. Khơng nhuộm kháng acid. Hĩa dị dưỡng hữu cơ. Catalase dương tính. Hiếu khí. Mọc tốt nhất ở 28-37oC, khơng mọc được ở 45oC. Sinh trưởng tốt hơn trên các mơi trường chứa peptone và cao thịt. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 68,2%. Thành tế bào chứa L-DAP và glycine. Thành phần phospholipid chủ yếu là một loại phospholipid chứa glucosamin chưa biết. Thành phần acid béo chủ yếu là các acid béo mạch thẳng bão hịa và khơng bão hịa. Menaquinone chính là MK-8. Lồi chuẩn: Intrasporangium calvum Chi Actinopolyspora: Hệ sợi phân nhánh, hình thành rất nhiều sợi khí sinh cĩ đường kính khoảng 1 μm. Sợi cơ chất hầu hết khơng đứt đoạn. Cuống sinh bào tử chứa 20 hoặc hơn bào tử dạng que ngắn hoặc dạng cầu với vỏ nhẵn hình thành trên sợi khí sinh theo chiều hướng gốc. Sợi cơ chất khơng sinh bào tử. Gram dương. Nhuộm kháng acid. Thành tế bào chứa meso-DAP, arabinose và galactose. Khơng chứa acid mycolic. Hiếu khí. Hĩa dị dưỡng hữu cơ. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 64,2%. Lồi chuẩn: Actinopolyspora halophila Chi Saccharomonospora: Chủ yếu sinh bào tử đơn trên sợi khí sinh. Bào tử khơng bền nhiệt, khơng cĩ khả năng di động, được hình thành trên các cuống sinh bào tử đơn giản, khơng phân nhánh, dài ngắn khác nhau. Trên mơi trường thạch, hệ sợi dinh dưỡng phân nhánh, bao phủ bởi lớp sợi khí sinh với các bào tử mọc dày đặc dọc trên các sợi. Sợi khí sinh ban đầu cĩ màu trắng rồi chuyển thành xám xanh và xanh sẫm. Sắc tố xanh cũng cĩ ở sợi dinh dưỡng và 110
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng khuếch tán ra mơi trường. Thành tế bào chứa meso-DAP, arabinose và galactose. Khơng chứa acid mycolic. Chứa lượng lớn iso- và anteiso- acid béo, phosphatidylethanolamin và MK-9(H 4). Hiếu khí. Hĩa dị dưỡng hữu cơ. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 35-50 oC, pH 7-10. Sinh catalase, deaminase và phosphatase. Phân hủy được casein, gelatin, tinh bột. xylan và tyrosin. Đặc biệt cĩ thể sử dụng glycerol làm nguồn cacbon. Phân lập được trong đất, chất lắng cặn ở hồ, than bùn, thấy nhiều trong phân bĩn, phân compơt, và cỏ khơ. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 69-74%. Lồi chuẩn: Saccharomonospora viridis Chi Frankia: Khơng sinh sợi khí sinh. Túi bào tử thường sinh trên cuống sinh bào tử. Bào tử khơng cĩ khả năng di động với hình dạng khơng cố định, từ khơng màu đến màu đen. Trong điều kiện khĩ khăn như khơng cĩ quá trình cố định đạm, các túi (vesicle) cĩ thể được hình thành. Gram dương- hoặc Gram khơng cố định (variable). Hiếu khí hoặc vi hiếu khí. Catalase dương tính. Ưa ấm. Hĩa dị dưỡng hữu cơ. Thường mọc rất chậm (thời gian giữa hai lần phân đơi tế bào là 1-7 ngày). Hầu hết các chủng đều cĩ khả năng cố định nitơ khơng khí invitro và in planta. Thành tế bào chứa meso-DAP, acid glutamic, alanin, acid muramic, và glucosamine. Thành phần phospholipid gồm phosphatidylinositiol mannoside, phosphatidylinositol và diphosphatidylglycerol. Acid béo dạng thường, mạch thẳng, và khơng bão hịa. Thành phần đường gồm xylose, madurose hoặc fucose, hoặc chỉ gồm glucose hoặc galactose. Nhiều chủng gồm 2-O-methyl-D-mannose, hầu hết các chủng chứa rhamnose. Hầu hết cộng sinh với một số thực vật hạt kín nhất định, tạo các nốt sần trên rễ ở vật chủ thích hợp. Cĩ thể tìm trong đất. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 66-71%. Lồi chuẩn: Frankia alni Chi Actinoplanes: Phát triển dưới dạng sợi phân nhánh, khơng đứt đoạn. Gram dương, nhưng một phần sợi dinh dưỡng cĩ thể là Gram âm. Khơng nhuộm kháng acid. Rất ít sợi khí sinh hoặc khơng cĩ. Tạo nhiều loại sắc tố cĩ khả năng khuếch tán. Bào tử chứa trong túi bào tử, sinh trên cuống sinh bào tử hoặc khơng cuống, ít khi trong thạch. Dưới điều kiện nhất định, nhiều chủng cĩ hệ sợi sắp xếp dạng que (palisade). Khi đĩ, túi bào tử chủ yếu được sinh ở đầu các sợi. Bào tử hình cầu hoặc que ngắn, sắp xếp theo nhiều cách khác nhau bên trong túi bào tử, được hình thành bằng cách đứt đoạn sợi bên trong túi bào tử trực tiếp hoặc sau vài lần phân nhánh. Sau khi ngâm trong nước, bào tử di động được giải phĩng ra từ túi bào tử, trong một số trường hợp, khả năng di động xuất hiện sau khi bào tử được giải phĩng. Bào tử di động chứa tiên mao cực. Thành tế bào chứa meso-DAP và glycin. Thành phần đường chứa D-xylose và L-arabinose. Thành phần phospholipid chính là phosphatidylethanolamin. Hiếu khí, hĩa dị dưỡng hữu cơ, ưa ấm hoặc ưa nhiệt vừa phải. Hầu hết các chủng đều khơng cần các nhân tố sinh trưởng hữu cơ. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 72-73%. Lồi chuẩn: Actinoplanes philippinensis Chi Pilimelia: Túi bào tử được sinh ra trên bề mặt của cơ chất từ cuống sinh bào tử. Túi bào tử cĩ hình cầu, hình trứng, hình quả lê, hình chuơng hay hình trụ, cĩ kích thước xấp xỉ 10-15 μm. Túi bào tử chứa rất nhiều bào tử xếp thành chuỗi song song hoặc các hàng cuộn khơng đều. Gram dương. Khuẩn ty cơ chất cĩ đường kính 0,2-0,8 μm, 111
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng phân nhánh và cĩ vách ngăn. Khuẩn ty khí sinh thật sự khơng được hình thành. Thành tế bào chứa meso-DAP và glycin. Thành phần đường chứa xylose và arabinose. Chỉ mọc được trên mơi trường hỗn hợp. Khuẩn lạc nhỏ, đặc hoặc mềm. Khuẩn ty cơ chất cĩ màu vàng chanh, vàng, da cam hoặc xanh xám, chuyển sang nâu đến nâu sẫm khi già. Hiếu khí, hĩa tự dưỡng hữu cơ, điều kiện sinh trưởng tối ưu là ở pH 6,5-7,5 và 20-30 oC. Cĩ khả năng phân hủy cĩ chất cheratin (lơng tĩc của động vật cĩ vú). Tỷ lệ mol GC trong ADN là 72-73%. Lồi chuẩn: Pilimelia terevasa Chi Dactylosporangium: Túi bào tử hình ngĩn tay hoặc hình chùy được hình thành từ cuống sinh bào tử ngắn của khuẩn ty cơ chất. Các túi bào tử phát triển đơn lẻ hoặc tụ thành từng đám trên bề mặt cơ chất. Mỗi túi bào tử chứa một dãy gồm ba đến bốn bào tử. Bào tử cĩ hình chữ nhật, hình elip, hình trứng hoặc hơi trụ, cĩ khả năng di động nhờ một túm tiên mao cực. Khơng cĩ khuẩn ty khí sinh thực sự. Khuẩn ty cơ chất cĩ đường kính 0,5-1,0 μm, phân nhánh và ít khi cĩ vách ngăn. Gram dương , Khơng nhuộm kháng acid. Thành tế bào chứa meso-DAP và glycin. Thành phần đường chứa xylose và arabinose. Cĩ khả năng sinh trưởng trên nhiều loại mơi trường. Khuẩn lạc đặc, hơi thơ, thường phẳng, đơi khi nhơ lên một bề mặt trơn hoặc hơi nhăn. Khuẩn ty cơ chất cĩ màu vàng xanh, da cam, đỏ hay nâu. Hiếu khí, hĩa tự dưỡng hữu cơ, điều kiện sinh trưởng tối ưu là ở pH 6,0-7,0 và 25-37oC. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 71-73%. Lồi chuẩn: Dactylosporangium aurantiacum Chi Micromonospora: Cĩ hệ sợi sinh trưởng mạnh, phân nhánh, cĩ vách ngăn, đường kính trung bình 0,5 μm. Bào tử khơng cĩ khả năng di động mọc trực tiếp hoặc từ cuống sinh bào tử. Khơng cĩ khuẩn ty khí sinh. Gram dương, khơng nhuộm kháng acid. Thành tế bào bào chứa meso-DAP, và/ hoặc acid 3-hydroxy diaminopimelic, glycin. Thành phần đường chứa xylose và arabinose. Thành phần phospholipid gồm phosphatidylethanolamin, phosphatidylinositol và phosphatidylinositol mannoside. Thành phần menaquinone chính là MK-9(H 4), MK- 10(H4), MK-10(H6) và MK-12(H6). Hiếu khí đến vi hiếu khí. Hĩa dị dưỡng hữu cơ. Nhạy cảm với pH dưới 6,0. Cĩ khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ từ 20-40oC. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 71-73%. Lồi chuẩn: Micromonospora chalcea Chi Streptomyces: Hệ sợi sinh dưỡng phân nhánh nhiều lần, ít khi đứt đoạn, đường kính 0,5-2,0 μm. Khuẩn ty khí sinh ở giai đoạn trưởng thành tạo chuỗi từ ba đến nhiều bào tử. Một số ít lồi hình thành chuỗi bào tử ngắn trên khuẩn ty cơ chất. Bào tử khơng cĩ khả năng di động. Các khuẩn lạc ban đầu thường trơn nhẵn nhưng sau đĩ khuẩn ty khí sinh sẽ phát triển rất mạnh mẽ. Sinh nhiều loại sắc tố khác nhau cũng như sắc tố cĩ khả năng khuếch tán ra mơi trường. Rất nhiều chủng sản sinh ra một hoặc nhiều loại chất kháng sinh. Hiếu khí, Gram dương, khơng nhuộm kháng acid-cồn, hĩa dị dưỡng hữu cơ, catalase dương tính. Thường cĩ khả năng khử nitrate thành nitrit, phân hủy adenine, esculin, casein, gelatin, hypoxanthine, tinh bột và L-tyrosine. Cĩ khả năng sử dụng nhiều hợp chất hữu cơ làm nguồn cacbon duy nhất. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 25-35 oC, pH tối ưu là 6,5-8,0. Thành tế bào chứa L-DAP, khơng chứa acid mycolic. Thành phần acid béo gồm phần lớn acid béo bão hịa, iso- và anteiso-. Thành phần menaquinone chính là MK-9(H6), MK-9(H8). Thành phần phospholipid chính là diphosphatidylglycerol, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol và phosphatidylinositol mannoside. Cĩ 112
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng nhiều trong đất, phân compơt. Một số lồi gây bệnh cho người và động vật, một số lồi gây bệnh ở thực vật. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 69-78%. Lồi chuẩn: Streptomyces albus Chi Actinomadura: Hệ sợi sinh dưỡng phân nhánh, rất phát triển. Khuẩn ty cơ chất khơng đứt đoạn, cĩ hoặc khơng cĩ khuẩn ty khí sinh. Khuẩn ty khí sinh ở giai đoạn trưởng thành sẽ hình thành chuỗi ngắn, đơi khi dài của các bào tử đốt (arthrospore). Chuỗi bào tử cĩ thể ở dạng thẳng, uốn cong hoặc xoắn khơng đều (1-4 vịng). Bề mặt bào tử nhẵn hoặc cĩ các nốt. Khuẩn ty khí sinh khi đã hình thành bào tử cĩ màu trắng, xám hay nâu, vàng, đỏ, xanh lục, xanh lam hay tím. Hiếu khí, hĩa dị dưỡng hữu cơ. Nhiệt độ sinh trưởng từ 20 đến 45 oC. Một số lồi ưa nhiệt. Gram dương. Thành tế bào chứa meso-DAP, khơng chứa acid mycolic. Tế bào chứa madurose. Thành phần menaquinone chính là MK-9(H4) và MK-9(H6). Tỷ lệ mol GC trong ADN là 65-69%. Lồi chuẩn: Actinomadura madurae Chi Microbispora: Khuẩn ty khí sinh phân nhánh, hình thành từng cặp hai bao tử gắn với nhau. Bào tử mọc trực tiếp hoặc trên cuống sinh bào tử ngắn, hình cầu hoặc oval, đường kính trung bình 1,2-1,6μm và khơng cĩ khả năng di động. Thành tế bào chứa acid muramic, meso-DAP nhưng khơng chứa đường đặc trưng. Thành phần đường của tồn tế bào chứa madurose. Thành phần menaquinone chính là MK-9(H4). Thành phần phospholipid chính chứa phosphatidylcholine và phospholipid chứa glucosamine. Gram dương, hiếu khí, hĩa dị dưỡng hữu cơ. Ưa ấm và ưa nhiệt. Hầu hết các lồi để sinh trưởng đều cần các vitamin nhĩm B, đặc biệt là thiamin. Trong tự nhiên thường tồn tại trong dầu. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 71-73%. Lồi chuẩn: Microbispora rosea Chi Streptosporangium: Túi bào tử hình cầu đường kính khoảng 10μm được hình thành trên khuẩn ty khí sinh. Các bào tử được hình thành bằng cách hình thành vách ngăn của sợi cuộn xoắn khơng phân nhánh bên trong túi bào tử. Bào tử hình cầu, hình oval hoặc hình que, khơng cĩ khả năng di động. Thành tế bào chứa acid muramic, meso-DAP nhưng khơng chứa đường đặc trưng. Thành phần đường của tồn tế bào chứa madurose. Thành phần phospholipid chính chứa phosphatidylcholine và phospholipid chứa glucosamine. Gram dương, hiếu khí, hĩa dị dưỡng hữu cơ. Ưa ấm, một số lồi cĩ khả năng chịu được nhiệt độ cao. Một số lồi cần các vitamin nhĩm B cho sinh trưởng. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 69-71%. Lồi chuẩn: Streptosporangium roseum Chi Thermomonospora: Khuẩn ty khí sinh sản sinh ra các bào tử đơn lẻ, bền nhiệt, khơng cĩ khả năng di động. Bào tử cĩ thể sinh trực tiếp nhưng thường là trên đầu của các cuống sinh bào tử cĩ hoặc khơng phân nhánh. Bào tử cũng cĩ hể được 113
Vi sinh vật học Nguyễn Lân Dũng sinh ra từ khuẩn ty cơ chất. Gram dương. Thành tế bào chứa meso-DAP nhưng khơng chứa các loại acid amin hay đường đặc trưng. Hiếu khí, hĩa dị dưỡng hữu cơ. Cần cung cấp nguồn acid amin và các vitamin cho sinh trưởng như cao nấm men. Tất cả các chủng đều cĩ thể sinh trưởng được ở nhiệt độ 40-48 oC, pH 7,0-9,0. pH > 8,0 thích hợp cho sự sản sinh khuẩn ty khí sinh và hình thành bào tử. Sản sinh catalase, deaminase, β- glucosidase và β-galactosidase. Cĩ khả năng phân giải esculin, xylan, casein, gelatin và cacboxymetylcellulose. Bào tử chết ở 90 oC trong 30 phút trong nước. Tất cả các chủng đều nhạy cảm với novobiocin (50 μg/ml). Cĩ thể phân lập được từ đất nhưng tồn tại nhiều trong phân bĩn, phân compơt và cỏ khơ đã sấy. Lồi chuẩn: Thermomonospora curvata Chi Actinosynnema: Khuẩn ty gồm hai loại là khuẩn ty cơ chất hình thành bĩ sợi (synnemata) trên bề mặt thạch và khuẩn ty khí sinh hình thành từ bĩ sợi. Khuẩn ty sinh ra các chuỗi bào tử. Các bào tử cĩ khả năng hình thành tiên mao trong mơi trường nước. Thành tế bào chứa meso-DAP, acid glutamic, alanin, glucosamin và acid muramic. Tế bào khơng chứa thành phần đường đặc trưng. Thành phần phospholipid chính là phosphatidylinositol mannoside, phosphatidylinositol, phosphatidylethanolamine và phosphatidylglycerol. Acid béo gồm loại mạch thẳng và mạch nhánh. Thành phần menaquinon chính là MK-9(H 4) và MK-9(H6). Gram dương, khơng acid fast, sinh catalase. Hiếu khí. Ưa ấm. Hĩa dị dưỡng hữu cơ. Hầu hết các chủng được phân lập trực tiếp từ mơ thực vật như lá cỏ bên bờ sơng. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 73%. Lồi chuẩn: Actinosynnema mirum Chi Nocardiopsis: Khuẩn ty cơ chất phát triển mạnh, phân nhánh nhiều, cĩ thể đứt đoạn thành các thể hình cầu và hình que. Khuẩn ty khí sinh dài, phân nhánh khơng đều, thẳng, uốn hoặc hình zích zắc, đứt đoạn thành các bào tử với chiều dài khác nhau. Bào tử hình oval hoặc kéo dài, bề mặt nhẵn. Gram dương, hiếu khí, hĩa dị dưỡng hữu cơ, khơng nhuộm kháng axít. Thành tế bào chứa meso-DAP, khơng chứa đường đặc trưng, khơng cĩ acid mycolic. Thành phần menaquinon chính là MK-10(H2,4,6) hoặc MK-9(H4,6). Tỷ lệ mol GC trong ADN là 64-69%. Lồi chuẩn: Nocardiopsis dassonvillei Dưới đây là hình ảnh một số chi xạ khuẩn thường gặp: Frankia cộng sinh ở rễ cây Nang bào 114