Vi sinh vật học (microbiology) - Chương 1: Mở đầu

Nội dung text: Vi sinh vật học (microbiology) - Chương 1: Mở đầu

1. 9/11/2013 LOGO VI SINHVẬT HỌC (MICROBIOLOGY) HỆ CAO ĐẲNG CHÍNH QUY ThS. Nguyêñ Thành Luân luannt@cntp.edu.vn 9/11/2013 1 Nôị dung môn hoc̣ Số STT TÊN CHƢƠNG tiết 1 Chương 1: Mở đầu 2 Chương 2: Hình thái, cấu tạo và sinh sản của vi 2 6 sinh vật Chương 3: Dinh dưỡng và sinh trưởng ở vi sinh 3 6 vật Chương 4: Các quá trình trao đổi chất và trao 4 6 đổi năng lượng ở vi sinh vật 2 Chương 5: trình chuyển hóa các chất tự nhiên 5 9/11/2013 LOGO 4 nhờ vi sinh vật 6 Chương 6: Miễn dịch 6 Tài liệu học tập 1. Vi sinh vật học – Nguyễn Lân Dũng – NXB Giáo Dục, 2009. 2. Vi sinh vật công nghiệp - Lê Xuân Phương - NXB xây dựng, Hà nội 2001 3 9/11/2013 LOGO 1
2. 9/11/2013 Đánh giá học tập Dự học ít nhất 75% (12/15 buổi) Được dự thi. Cách đánh giá điểm: - Bài tập, kiểm tra, tiểu luận: 30% - Thi giữa kì: 0% - Thi cuối kì: 70% 4 9/11/2013 LOGO Đánh giá học tập Đánh giá qua bài kiểm tra ngẫu nhiên trên lớp (trước, giữa, sau giờ học) – 10% Seminar cuối môn học – 10% Báo cáo môn học – 10% LOGO Nhiệm vụ ngƣời học LOGO 2
3. 9/11/2013 Báo cáo tiểu luận 20% Được chia thành các nhóm theo chủ đề lớn GV giao (10% báo cáo Seminar nhóm + 10% báo cáo chủ đề dạng Report MS Word) Viết theo cấu trúc yêu cầu, sử dụng ngôn ngữ khoa học Không sao chép lẫn nhau hoặc trên Internet Ít nhất 3 tài liệu nước ngoài đính kèm Không sử dụng wikipedia, google translate, tuoitre, thanhnien online . LOGO PHÂN CHIA NHÓM  Mỗi nhóm tối đa 3 thành viên (có nhóm trưởng) GV sẽ yêu cầu bất kỳ thành viên trong nhóm báo cáo định kỳ  Yêu cầu nhóm báo cáo tiến độ làm việc  Điểm cá nhân = điểm nhóm LOGO YÊU CẦU CHỦ ĐỀ  Đăng ký và nộp chủ đề liên quan đến chuyên ngành VSV  Chọn đối tượng cụ thể cho chuyên ngành đó  Tìm hiểu các nghiên cứu và ứng dụng mới về loài đó. Tìm bài báo tiếng Anh hỗ trợ cho nghiên cứu Tóm tắt bài báo. LOGO 3
4. 9/11/2013 Vị trímôn học LOGO Vị trímôn học LOGO HÌNH THỨC THI CUỐI KỲ Trắc nghiệm khách quan  Bao gồm tất cả kiến thức đã học  Có thể mở rộng các kiến thức trong quá trình báo cáo seminar LOGO 4
5. 9/11/2013 LOGO Chƣơng 1. MỞ ĐẦU Khái niệm môn học  Vi sinh vật học là gì? . Microbiology = micro + bios + logos . Là ngành khoa học nghiên cứu hình thái, cấu tạo, hoạt động sống của vi sinh vật. LOGO VI SINH VẬT HỌC LÀ GÌ? Sinh học (biology) là một ngành khoa học nghiên cứu về cấu trúc, chức năng, sự phát triển, sự phân bố và quá trình sống của các sinh vật sống Vi sinh vật: là những sinh vật sống có kích thước rất nhỏ, chỉ quan sát được dưới kính hiển vi. Vi sinh vật học (microbiology) là ngành sinh học nghiên cứu về virus, vi khuẩn (bacteria) và các sinh vật cực nhỏ khác. Vi sinh vật học đại cương: nghiên cứu những qui luật chung nhất về vi sinh vật. Nguồn: New Penguin English Dictionary, 2002 LOGO 5
6. 9/11/2013 Rượu ngon nhờ VI SINH VẬT??? NẤM MEN LOGO LOGO From the day you are born LOGO 6
7. 9/11/2013 To the day that you die . LOGO Hàng ngày chúng ta thƣờng gặp các vi sinh vật và các sản phẩm của chúng LOGO Vi sinh vật trên kênh thông tin đại chúng: Bird flu MAD COWS Disease Typhoid AIDS LOGO 7
8. 9/11/2013 Lịch sử phát triển vi sinh vật học Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Giai đoạn 4 Trước khi Sau khi Vi sinh Vi sinh phát hiện phát hiện học thực hiện đại kính hiển kính hiển nghiệm vi vi Đặc điểm và thành tựu nổi bật ở mỗi giai đoạn? LOGO LỊCH SỬ PHÁT HIỆN VI SINH VẬT LOGO ẢNH HƯỞNG CỦA VI SINH VẬT TRONG LỊCH SỬ • Kỹ thuật làm bia – cách nay 6000 năm • Các sản phẩm lên men từ sữa - 4000 năm • Bệnh dịch hạch – thế kỷ 13 • Bệnh đậu mùa – thế kỷ 15-17 • Bệnh bạch hầu, dịch tả, bệnh lỵ, thương hàn, họai thư – thế kỷ 17-19 • 1900 – Bệnh cúm, viêm phổi, bệnh lao và viêm dạ dày • 1920 – dịch cúm gia cầm • 1929 – chất kháng sinh đầu tiên –Penicillin • 1983 – Bệnh HIV LOGO 8
9. 9/11/2013 TRƯỚC KHI CÓ KÍNH HIỂN VI Những trở ngại chính của quá trình nghiên cứu vi sinh vật • Không thể nhìn thấy VSV • Thiếu các kỹ thuật cơ bản • Thuyết tự sinh – Aristotle (384-322 B.C.) LOGO SAU KHI PHÁT MINH RA KÍNH HIỂN VI Antonie van Leeuwenhoek (circa 1684) “Wee animalcules” LOGO BÀO TỬ VÀ SỰ TIỆT TRÙNG (Spores and sterilization) . John Tyndall chứng minh một vài vi sinh vật trong bụi và không khí có khả năng chịu nhiệt cao. . Ferdinand Cohn khám phá và mô tả nội bào tử . Thuật ngữ “tiệt trùng” được giới thiệu có nghĩa là loại bỏ hoàn toàn tất cả các dạng sống bao gồm các nội bào tử LOGO 9
10. 9/11/2013 SINH VẬT SINH TỰ NHIÊN & THUYẾT PHÁT SINH SINH VẬT . “Thuyết tự sinh” được tin tưởng rằng mọi sinh vật sống có thể sinh ra từ các thế lực sự sống hiện diện trong các vật chất không sống và phân hủy. (VD: ruồi dấm sinh ra từ thịt hoặc nấm sinh ra từ gỗ mục) . Giả thuyết thay thế cho rằng các sinh vật sống chỉ có thể sinh ra từ các dạng sống tồn tại trước đó được gọi là “Thuyết phát sinh sinh vật” LOGO Franco Redi (1668) chống lại thuyết tự sinh Thí nghiệm của Redi Ấu trùng của ruồi giấm LOGO . 1745 -John Needham: canh dinh dưỡng trong bình thóp cổ bịt kín Điều kiện Kết quả Canh dinh dưỡng Tất cả vi sinh đều được đun sôi sau phát triển đó cho vào bình thóp cổ được bịt kín Vi sinh vật từ đâu đến? Thuyết tự sinh hay Thuyết phát sinh sinh vật? LOGO 10
11. 9/11/2013 Louis Jablot Dịch chiết LOGO Franz Schultze and Theodor Schwann LOGO VSV THỰC NGHIỆM VỚI LOUIS PASTEUR Louis Pasteur (1864) bác bỏ thuyết tự sinh TN bình cổ ngổng Ông là cha đẻ của ngành vi sinh vật học LOGO 11
12. 9/11/2013 SAU PASTEUR VÀ VSV HỌC HIỆN ĐẠI • Koch (Robert Koch 1843-1910) - Phát triển các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật. - Phương pháp: chứng minh một vi sinh vật là nguyên nhân gây ra bệnh truyền nhiễm (quy tắc Koch) - Phát hiện bệnh lao do VK Mycobacterium tuberculosis LOGO TN bệnh Than – Qui tắc Koch 1. Chứng minh sự hiện diện của vi sinh vật trong động vật và cây trồng mắc bệnh 2. Thu được chủng thuần khiết 3. Tiêm chủng cho vật chủ khỏe mạnh với chủng thuần khiết và quan sát các triệu chứng bệnh đặc trưng. 4. Tái phân lập mầm bệnh nghi ngờ từ các vật chủ thử nghiệm LOGO • Juliyes Richard Petri, 1852-1921 - Hộp lồng Petri - Các pp nhuộm màu vi sinh vật LOGO 12
13. 9/11/2013 • Ivanopxki, 1892 và Beijerrinck, 1896 Phát hiện virus đầu tiên trên thế giới khi chứng minh vi sinh vật nhỏ hơn vi khuẩn, qua được lọc bằng sứ xốp, là nguyên nhân gây bệnh khảm cây thuốc lá. LOGO Klug (1982) phát hiện ra cấu trúc đối xứng xoắn của virus gây bệnh khảm thuốc lá TMV LOGO Alexander Fleming (1881-1955) Là người đầu tiên phát hiện ra chất kháng sinh, đó là Penicillin được sinh ra từ nấm Penicilium LOGO 13
14. 9/11/2013 Watson and Crick (1953) phát hiện ra cấu trúc xoắn kép của phân tử DNA LOGO VI SINH VẬT HỌC HIỆN ĐẠI Ngày nay vi sinh vật đã phát triển rất sâu vào bản chất của sự sống ở mức độ phân tử và dưới phân tử  Kỹ thuật nuôi cấy mô và tháo lắp gen ở vi sinh vật và ứng dụng kỹ thuật tháo lắp này để chữa bệnh cho người, gia súc, cây trồng và đang đi sâu vào để giải quyết bệnh ung thư ở loài người. LOGO Đối tƣợng nghiên cứu của vi sinh vật học Vi sinh vật LOGO 14
15. 9/11/2013 Một số hình ảnh vềvi sinh vật LOGO Một số hình ảnh vềvi sinh vật LOGO Một số hình ảnh vềvi sinh vật LOGO 15
16. 9/11/2013 Một số hình ảnh vềvi sinh vật LOGO Một số hình ảnh vềvi sinh vật LOGO Một số hình ảnh vềvi sinh vật LOGO 16
17. 9/11/2013 Vị trí phân loại của vi sinh vật LOGO Hệ thống phân loại 5 giới Dựa vào: • Kiểu hình (Các đặc tính quan sát được) – Ví dụ: kích thước tế bào, cấu trúc, chức năng và hình thái học, quá trình chuyển hóa, các yêu cầu sinh lý, phương thức sinh sản • Kiểu gen (Cấu trúc di truyền) LOGO Cây tiến hóa LOGO 17
18. 9/11/2013 - Trần thế Tương (1905-1988), 1979: Hệ thống phân loại 6 giới và 3 nhóm giới I. Nhóm giới sinh vật phi bào 1. Giới virut (virus) II. Nhóm giới sinh vật nhân nguyên thuỷ (prokaryote) 2. Giới vi khuẩn (Bacteria) 3. Giới vi khuẩn lam (tảo lam) III. Nhóm giới sinh vật nhân thực 4. Giới thực vật (plantae) 5. Giới nấm (Fungi) 6. Giới động vật (Animalia) LOGO Dựa vào trật tự các nucleotide của 16S rRNA hoặc 18S rRNA mà thể nhân sơ có 2 nhóm lớn khác biệt nhau: vi sinh vật cổ (Achaea) và vi khuẩn (bacteria) (Carl R.Woose.1981; Thomas D.Brock và cộng sự, 1995)LOGO HT 3 nhóm giới: Archaea, Eubacteria, Eukaryote Phân loại theo mô hình tiến hóa dựa vào: - Kiểu gen – Có quan hệ di truyền với RNA ribosom - Cấu trúc lipid của màng tế bào - Tính nhạy với các chất kháng sinh LOGO 18
19. 9/11/2013 Vị trí phân loại của vi sinh vật Theo Woese (1980): SV nhân thật Thứ tựrRNA Vi khuẩn thật (Eukaryote) 16S và5 S (Eubacteria) Text Vi khuẩn cổ (Archaebacteria) LOGO Vị trí phân loại của vi sinh vật Dựa vào cấu trúc tế bào, sinh vật chia thành 2 nhóm . Prokaryote: nhân phân hóa chưa hoàn chỉnh • Chưa có màng bao nhân • Chưa hình thành tiểu hạch • Trong nhóm này có: vi khuẩn, xạ khuẩn, niêm vi khuẩn, tảo lam . Eukaryote: Nhân phân hóa hoàn toàn, có màng nhân và tiểu hạch. • Eukaryote đơn bào: nấm men, tảo đơn bào • Eukaryote đa bào: nấm mốc, nấm bậc cao, thực vật, động vật. LOGO VỊ TRÍ CỦA VI SINH VẬT TRONG SINH GIỚI Thực vật Nấm Động vật Eukaryote Vi tảo Vi nấm ĐVNS Vi sinh vật Achaea Bacteria Prokaryote Những nghiên cứu về đa dạng sinh học vi sinh vật cho biết có khoảng 110.000 loài vi sinh vật được mô tả (Hanhs Worth,1991) LOGO 19
20. 9/11/2013 ĐV Mức Nhân chuẩn, hiếu khí ĐVNS tiến Sự tiến hoá của các nhóm vi sinh vật (Elinov không quang hợp hoá Nấm cao N.P., 1989) Nhân chuẩn, hiếu khí Quang hợp Thực vật Nhân chuẩn, kị khí Quang hợp Tảo Cộng sinh Nhân chuẩn, kị khí Cổ xưa Địa y Nhân sơ, hiếu khí Vk hiếu khí Vk qh lục, tía Nhân sơ, kị khí Quang hợp Vk lam Vk kị khí Nhân sơ, kị khí Achaea Cổ xưa Các dạng Phage ? vô bào Virus 4 tỉ năm trước 3 tỉ năm trước 1,5 tỉ năm trước Thời gian LOGO NHÓM VI SINH VẬT NHÂN SƠ (PROKARYOTE) LOGO Archaea (Vi khuẩn cổ) Methanococcus sp. Thermal springs Soda lakes LOGO 20
21. 9/11/2013 Bacteria Escherichia coli Endospore LOGO NHÓM VI SINH VẬT NHÂN THỰC (EUKARYOTE) LOGO Microalgae (vi tảo) Giới nguyên sinh LOGO 21
22. 9/11/2013 Paramecium sp. Protista Fungi Plantae Animalia LOGO NHÓM VI SINH VẬT PHI BÀO - VIRUS • Chưa có tế bào, gồm protein và acid nucleic • Kích thước 0.01-0.2 um • Ký sinh ở mức độ phân tử • Không có sự chuyển hóa vật chất bên trong • Sử dụng bộ máy sinh sản của vật chủ để tự nhân lên bản thân LOGO Một số tính chất chung của VSV Kích thước nhỏ bé: đo kích thước bằng đơn vị micromet (1m= 1/1000mm hay 1/1000 000m); virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet (1nm=1/1000 000mm hay 1/1000 000 000m). Diện tích tiếp xúc bề mặt lớn. LOGO 22
23. 9/11/2013 KHV quang học KHV điện tử Phần lớn vi khuẩn LOGO Một số tính chất chung của VSV  Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh Vd : + Vi khuẩn lactic: 1 giờ phân giải lactose >100-10 000 lần so với khối lượng của chúng. + Nấm men tốc độ tổng hợp protein của cao gấp 1000 lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần so với trâu bò. LOGO Một số tính chất chung của VSV  Sinh trƣởng nhanh, phát triển mạnh Escherichia coli: 12-20 phút /phân cắt 24 giờ phân cắt 72 lần và tạo ra 4 722 366. 1017 tế bào = 4722 tấn. LOGO 23
24. 9/11/2013 Một số tính chất chung của VSV  Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị VSV có thể sống trong điều kiện: - T0C > 130oC - T0C 0,5 hoặc 1103 at (lòng biển sâu)  Phân bố rộng rãi khắp nơi LOGO Vai trò của vi sinh vật LOGO Tác động tích cực của VSV LOGO 24
25. 9/11/2013 Hệ thống phân loại vi sinh vật LOGO Định danh vàPhân loại vi sinh vật LOGO Luật danh pháp sinh vật Bao gồm những qui tắc về đặt tên vi sinh vật Hiện nay có 3 bộ luật danh pháp . Luật quốc tế danh pháp động vật (ICZN - International Commission on Zoological of Nomenclature) . Luật quốc tế danh pháp thực vật (ICBN – International Code of Botanical Nomenclature, ICBN) . Luật quốc tế danh pháp vi sinh vật (ICMN - (International Code of Microbiological Nomenclature) Luật danh pháp không có tính chất pháp lý, việc tuân thủ dựa trên tính tự nguyện LOGO 25
26. 9/11/2013 ĐẶT TÊN CHO CÁC VI SINH VẬT ? e.g. Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus S. aureus Staphylococcus sp. Staphylococcus spp. Do • Sử dụng danh pháp kép • Giống (genus) và loài (species) • In nghiêng hoặc gạch dưới LA plate LOGO Tính chất của tên khoa học Tính duy nhất: Tên mỗi taxon là duy nhất, không trùng với các tên khác. Tính phổ cập: Để trao đổi thông tin, các nhà khoa học buộc phải học tên khoa học của sinh vật. Tên các loài sinh vật được gọi theo tiếng Latin. Tính ổn định: Ủy ban Danh pháp Quốc tế đóng vai trò giữ ổn định cho hệ thống danh pháp quốc tế. LOGO Tính chất của tên khoa học 1. Linneaus đề xướng, sử dụng tiếng Latinh để thống nhất gọi tên từng loài. 2. Là danh pháp kép a) Từ thứ nhất: là danh từ chỉ tên chi (động vật học gọi giống), luôn luôn viết hoa và viết ở chủ cách. b) Từ thứ hai: nói lên đặc điểm nào đó của loài để phân biệt với các loài cùng chi, không viết hoa (có thể là danh từ chỉ về tên người hay địa danh ). c) Đôi khi, sau tên chi cần thiết phải dùng hai từ để diễn đạt đủ ý về loài, thì hai từ đó phải nối với nhau bằng dấu gạch ngang LOGO 26
27. 9/11/2013 Tính chất của tên khoa học d) Dùng 3 từ nhưng giữa từ thứ hai và thứ ba có viết chèn chữ viết tắt thứ bậc phân loại var. (varietas: thứ), f. (forma: dạng) Ví dụ: Avicennia marina var. rhumphiana e) Một loài nào đó được xác định là có thực nhưng chưa được giám định chính xác, chưa thể công bố tên thì người ta viết tên chi kèm chữ sp. (Acacia sp.) f) Khi muốn ám chỉ nhiều loài cùng chi trong một quần xã thực vật nào đó chưa được xác định chính xác người ta ghi tên chi kèm chữ spp. (Acacia spp.) LOGO LOGO LOGO 27
28. 9/11/2013 SỰ KHÁC BIỆT TB NHÂN SƠ & TB NHÂN THỰC LOGO Yeast cells Bacteria 100 um 30um 2um LOGO CÁC ĐẶC ĐIỂM PHÂN BIỆT Đặc điểm Prokaryotes Eukaryotes Kích thƣớc Đường kính 100um Cấu trúc nhân và Vùng nhân, chưa có màng Có nhân, màng nhân chức năng nhân và hạch nhân DNA Nhiễm sắc thể dạng vòng Một hoặc nhiều đơn, không có histon nhiễm sắc thể dạng thẳng có histon Phân chia tế bào Phân đôi và nảy chồi, Nguyên phân không có quá trình nguyên phân LOGO Sinh sản Quá trình phân đoạn Có qui luật, phân không theo qui luật, không chia giảm phân, toàn giảm phân bộ nhiễm sắc thể Vị trí của bộ gen Về mặt chức năng các gen Các gen liên quan liên quan thường tập trung không tập trung 28 thành cụm thành cụm
29. 9/11/2013 CÁC ĐẶC ĐIỂM PHÂN BIỆT Đặc điểm Prokaryotes Eukaryotes Cấu trúc tế bào chất Không có các cơ Có các cơ quan tử, màng và sự hình thành các quan tử, có thể có tế bào bao, màng lưới cơ quan tử các màng nội bào nội chất, thể Golgi đơn giản Hệ thống hô hấp Bên trong màng tế Trong ty thể bào chất hoặc màng nội bào, không có ty thể Bộ máy quang hợp Trong màng nội bào Trong các lục lạp LOGO hoặc nhiễm sắc thể Ribosomes 70S 80S and 70S Thành tế bào Phổ biến, chứa Chỉ có ở thực vật, tảo, peptidoglycan nấm, không có ở động vật và nhiều protozoa CÁC ĐẶC ĐIỂM PHÂN BIỆT Đặc điểm Prokaryotes Eukaryotes Nội bào tử Có ở một vài loài Không có Không bào Có ở một vài loài Vận động tiên mao Tiên mao siêu nhỏ và Tiên mao rất nhỏ hoặc đơn giản lông mao Không vận động bằng Vận động trượt Năng lực của tế bào tiên mao chất và vận động theo kiểu amoeboid LOGO KẾT THÚC CHƢƠNG I NHIỆM VỤ  Lịch sử ngành vi sinh vật học  Vai trò của vi sinh vật trong đời sống  Phân loại vi sinh vật  Tính chất cơ bản của vi sinh vật  Hệ thống phân loại tên VSV  Phân biệt nhóm Prokaryote và Eukaryote LOGO 29