Rickettsia là gì? Đặc điểm của Rickettsia

Rickettsia là nhóm vi sinh vật nhỏ bé (kích thước nhỏ hơn vi khuẩn, lớn hơn virus), có nhiều hình thái, sống ký sinh bắt buộc, được nhà khoa học Mỹ H.T. Rickettsia phát hiện thấy năm 1909 trong máu người mắc bệnh sốt phát ban. 

Hình thái: hình que ngắn, hình cầu, hình que dài hay hình sợi, kích thước 0.3-5µm. 

Cấu tạo: Rickettsia có thành tế bào, màng nguyên sinh chất, tế bào chất và thể trung tâm hình sợi (thể nhân). Thành phần hoá học của tế bào 30% protein, lipid trung tính, photpholipid và hydrat carbon, acid nucleic (ADN và ARN ) và một số enzyme nên có thể thực hiện một số quá trình đường phân nhưng do không đủ men cần thiết để thực hiện quá trình sinh tổng hợp protein và đường phân nên Rickettsia phải ký sinh bắt buộc. 

Mycoplasma và dạng L của vi khuẩn - Mycoplasma là gì, dạng L của vi khuẩn là gì?

Năm 1898, Nocar và Roux (Pháp) đã phát hiện thấy Mycoplasma trong bệnh viêm phổi-màng phổi nên được đặt tên là P.P.O (Pleuro pneumonia organisme), nhưng sau đã phân lập thấy các dạng tương tự trong cơ thể dê, cừu, chó,,... nên gọi chung là nhóm P.P.L.O (Pleuro pneumonia like organisme nhóm vi sinh vật giống loại gây nên bệnh viêm màng phổiphổi). 


Hình thái Mycoplasma: do chưa có vỏ tế bào nên có hình thái dễ biến đổi như hình hạt nhỏ riêng lẽ hay kết thành đôi hình chuỗi ngắn, hình ovan, hình vòng khuyên, hình sợi hay hình sao. 

Kích thước nhỏ bé 0.1µm nhỏ hơn vi khuẩn hàng chục lần. Nhiều Mycoplasma chỉ chứa khoảng 1.200 đại phân tử protein. 

Cấu tạo tế bào chưa hoàn chỉnh, chưa có vỏ tế bào chỉ có màng nguyên sinh chất. Trong tế bào có chứa các hạt ribosom và sợi nhân (thể nhân-nucleoid). 

Một số đặc điểm chính của Mycoplasma 

 -Sinh sản không theo phương pháp phân cắt do không có mezosome mà bằng cách tương tự như nẩy chồi hoặc phân cắt các đầu sợi thành các thể hình cầu mới. 

-Khó bắt màu thuốc nhuộm thông thường, phải dùng thuốc nhuộm Gemsa là nhóm Gram âm. 

-Sống hiếu khí hoặc yếm khí tuỳ tiện, thích hợp ở nhiệt độ 370C và pH 7-8. 

-Phát triển tốt ở môi trường phôi gà, có thể phát triển trên môi trường nhân tạo chứa hemoglobin, huyết thanh hay xistein. 

Mycoplasma bị tiêu diệt ở nhiệt độ 45-550C trong 15 phút. Chúng rất mẫn cảm với sự khô cạn, tia tử ngoại và những chất sát trùng nhưng lại không mẫn cảm với Sunfonamit và penicillin, kháng sinh ức chế Mycoplasma như Clotetracillin, Streptomycin và oxitetracillin. 
Mycoplasma
Mycoplasma

Cảnh báo tiền là ổ chứa vi khuẩn cực lớn

Tiền là vật để lưu thông, trao đổi hàng hóa trong nền kinh tế tuy nhiên tiền cũng chính là phương tiện để lưu thông vi khuẩn từ ngừi này qua người khác :). Bạn thử tưởng tượng, khi người ta cầm tiền, mua bán, khi tay đang làm cá, cắt miếng thịt,... như vậy trên đồng tiền có vô số vi khuẩn gây hại. Vậy hãy chú ý điều này nhé. 
vi khuẩn trên tiền
Tiền giấy chứa vô số vi khuẩn

Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và trong nền kinh tế quốc dân

Có thể nói trên Trái Đất vi sinh vật hiện diện khắp mọi nơi từ núi cáo, biển sâu, thậm chí những nơi khắc nghiệt nhất cũng thấy có vi sinh vật như miệng núi lửa, đáy đại dương, bắc cực lạnh giá,...
Mời các bạn cùng Zsinhhoc tìm hiểu về vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và trong nền kinh tế quốc dân.
Vai trò của vi sinh vật
Vai trò của vi sinh vật

Xạ khuẩn và vai trò của xạ khuẩn đối với đời sống con người và công nghệ vi sinh

Xạ khuẩn: Là nhóm vi sinh vật đơn bào, dạng sợi hình tia phóng xạ, có kích thước và cấu trúc tương tự như tế bào vi khuẩn thông thường, đa số sống hiếu khí trong đất, gram dương. 

Xạ khuẩn có kết cấu tế bào dạng sợi-khuẩn ty, có đường kính trong khoảng 1-1.5 µ. Nuôi cấy trên môi trường đặc có thể phân biệt được ba loại khuẩn ty:

 -Khuẩn ty cơ chất (ăn sâu vào trong môi trường làm nhiệm vụ hấp thụ chất dinh dưỡng) còn gọi là khuẩn ty dinh dưỡng. 
Xạ khuẩn
Xạ khuẩn

Cơ chế cố định Nitơ của vi sinh vật



Cơ chế hóa sinh của quá trình cố định nitơ cho đến nay vẫn chưa được sáng tỏ hoàn toàn, nhưng đa số các nhà nghiên cứu đồng ý với giả thuyết cho rằng NH3 là sản phẩm đồng hóa sơ cấp của nitơ và có thể nêu ra giả thuyết về 2 con đường cố định nitơ của vi sinh vật sống tự do trong đất như hình 7.
Sơ đồ quá trình cố định đạm

Trong công nghiệp, nhờ các chất xúc tác nên năng lượng dùng cho phản ứng cố  định nitơ  được giảm nhiều, chỉ vào khoảng 16-20 Kcalo/M, song lượng năng lượng vẫn còn lớn so với trong cơ thể sinh vật. Tốc độ phản ứng nhanh chóng trong tế bào vi sinh vật ở nhiệt độ thấp nhờ có hệ thống enzyme hydrogenase họat hóa H2 và enzyme nitrogenase hoạt hóa nitơ.

Năm 1961-1962, người ta đã tách từ Clostridium pasteurrianum hai tiểu phần hoạt hóa H2 và nitơ. Sau này người ta tìm thấy  ở Azotobacter cũng có các tiểu phần đó. Trong quá trình hoạt hóa này có sự tham gia của 2 nguyên tố khoáng Mo và Fe.
Fd là cầu nối giữa 2 hệ enzyme hydrogenase và nitrogenase để cố định nitơ. 

Các nhóm vi sinh vật có khả năng tổng hợp nitơ

Những nhóm vi sinh vật có khả năng tổng hợp nitơ.
1. Nhóm vi sinh vật tự do
Dựa vào nhu cầu O2 có thể phân biệt vi sinh vật cố định đạm sống tự do trong đất thuộc hai nhóm: nhóm hiếu khí và nhóm kị khí.

- Nhóm vi sinh vật hiếu khí sống tự do trong đất thường gặp như loài Azotobacter chroococcumA. Vinelandii  và nhiều loài khác trong chi Azotobacter. Đã có nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến mối quan hệ giữa Azotobacter và cây trồng. Chúng có tác dụng làm tăng cường nguồn thức ăn N cho cây. Nhờ đặc tính oxy hóa hiếu khí trong quá trình trao đổi chất nên hiệu quả cố định N cao hơn nhiều so với nhóm kị khí. Trung bình khi tiêu thụ 1g glucoza, Azotobacter có khả năng đồng hóa được 10-15mg N2. Tác dụng của Azotobacter đối với cây trồng còn được chứng minh ở khả năng tạo các chất kích thích sinh trưởng như thymine, acid nicotinic, acid pantotenic, biotin....
Ngoài ra còn có chi Beijerinckia cũng là loại vi khuẩn hiếu khí cố định N2 nhưng có khả năng chịu chua cao hơn nhiều so với Azotobacter. 
Azotobacter
Azotobacter


- Nhóm vi sinh vật kị khí sống tự do thuộc chi Clostridium, đặc biệt là loài C. pasteurianum có hoạt tính cố định N2 cao hơn các loài khác của chi này. Từ quá trình lên men butyric:
C6H12O6  -->   C3H7COOH  +  2CO2  +  4H+
Hydro trong quá trình này được Clostridium sử dụng để kết hợp với ni tơ 
2N2 + 3H2   -->   2NH3

Hiện nay ngoài loài  C. pasteurianum người ta còn nhận thấy có nhiều loài thuộc chi Clostridium khác cũng có khả năng cố định ni tơ phân tử. Đó là các loài C. butyricum. C. butylicum, C. beijerinckia, C. aceticum, C. multifermentans, C. pectinovorum,  C. acetobutylicum, C. felsineum.

Hiện tượng sinh trưởng kép


Hiện tượng sinh trưởng kép thường gặp khi nuôi cấy vi khuẩn trong môi trường chứa nguồn carbon gồm một hỗn hợp của hai chất hữu cơ khác nhau. Khi sinh trưởng tế bào sẽ đồng hóa trước tiên nguồn carbon nào mà chúng “ưa thích” nhất. Đồng thời cơ chất thứ nhất này đã kìm hãm các enzyme cần cho việc đồng hóa cơ chất thứ hai. Chỉ sau khi nguồn carbon thứ nhất đã cạn thì nguồn carbon thứ hai mới có thể cảm ứng tổng hợp nên các enzyme cần trong việc chuyển hóa nó.
Hiện tượng sinh trưởng kép không chỉ hạn chế ở các nguồn carbon và năng lượng mà thấy  ở các nguồn nitơ và phôtpho. Chẳng hạn Aerobacter aerogenes  có thể sử dụng nguồn nitơ là amino acid, muối ammon và nitrate. Nếu khi cấy chuyển vi khuẩn từ môi trường nước thịt sang môi trường chứa muối ammon hoặc nitrate thì pha lag sẽ biểu hiện.  

Sinh trưởng của quần thể vi sinh vật



Sinh trưởng là sự tăng kích thước và khối lượng tế bào, còn phát triển (sinh sản) là sự tăng số lượng tế bào. Điều cần chú ý là khi nói về sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn tức là đề cập đến sinh trưởng và phát triển của một số lượng lớn tế bào của cùng một loại. Bởi vì, việc nghiên cứu một cá thể tế bào vi khuẩn quá nhỏ là rất khó. Tuy nhiên sự tăng số lượng tế bào không phải bao giờ cũng diễn ra song song với sự tăng sinh khối. Chẳng hạn, khi chất dinh dưỡng trong môi trường đã cạn, vi khuẩn tuy còn phân chia 1 - 2 lần nhưng cho 2 - 4 tế bào nhỏ hơn tế bào bình thường; trong pha mở đầu, sinh khối vi khuẩn tăng lên, nhưng số tế bào không thay đổi, ngược lại, vào cuối pha logarid kích thước tế bào giảm đi nhưng số tế bào vẫn còn tăng.  

Phân biệt các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật


Các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật 
Căn cứ vào dạng năng lượng sử dụng người ta có thể chia làm các loại vi sinh vật:
- Các cơ thể quang tự dưỡng (photoautotrophic) hay quang dưỡng vô cơ (photolithotrophic) có thể chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng trao đổi chất (ATP) và chất có tính khử (NADPH2). CO2 là nguồn carbon chủ yếu, H2O hay H2S là chất cho điện tử. 
Có thể gặp những vi khuẩn quang hợp thải ôxy giống như cây xanh, đại diện là các loài vi khuẩn lam (Spirulina, Anabaena, Nostoc…). Các tảo đơn bào quang hợp không thải ôxy như các vi khuẩn lục thuộc họ Chlorobacteriaceae (Chlorobium, Thiosulfatophilum...),  đây là những vi khuẩn quang dưỡng vô cơ kị khí với H2S hoặc S2O32- làm chất cho điện tử.

Phân loại vi sinh vật dựa vào nhu cầu ôxi


Ảnh hưởng của ôxy: ôxy có vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sống của vi sinh vật. Tuỳ thuộc vào nhu cầu  đối với ôxy mà người ta chia vi sinh vật thành các nhóm sau:
+ Hiếu khí bắt buộc: thuộc nhóm này là các vi sinh vật chỉ có thể  sinh trưởng  được khi có mặt ôxy phân tử (O2), chúng có chuỗi hô hấp hoàn chỉnh, dùng O2 làm thể nhận hydro cuối cùng. 

Trong các tế bào có chứa enzyme SOD (superoxid dismutase), catalase và peroxidase có tác dụng chuyển hoá các gốc O22- và O2- để giải độc cho tế bào. Tuyệt đại đa số vi nấm và số đông vi khuẩn thuộc nhóm này.

Đặc điểm vi tảo


Vi tảo là tảo hiển vi có sắc tố quang hợp. Vi tảo đơn giản nhất là cơ thể  đơn bào, hoặc tập hợp  đơn bào, có thể có roi như  Clamydomonas, Peridium Euglena (tảo mắt), hoặc không có roi như Chlorella (tảo lục), Diatomia (tảo cát). 
Tảo mắt
Các vi tảo thường gặp hơn là các cơ thể đa bào hoặc tập hợp đơn bào, như các tập  đoàn  Volvox, Pediastrum, Scenendesmus (thuộc nhóm Archethalle) hoặc phức tạp hơn có bộ phận  đính bám và bộ phận dựng đứng như các sợi mảnh phân nhánh hoặc không (có thể có vách ngăn tạo thành các tế bào tương đối độc lập hoặc không có vách ngăn như một ống cộng bào (coenocytic). 
Những tảo này sinh sản bằng cách phân chia những tế bào lạ ở giữa hoặc bằng cách rụng tế bào  ở  đầu cùng (Sphacelaria,  Ectocarpus…), chúng sinh sản hữu tính bằng tiếp hợp đẳng giao (hai giao tử bằng nhau) hoặc dị giao (hai giao tử khác nhau).

Cấu tạo nấm mốc

nẫm mốc
Nấm mốc là loại nấm sợi điển hình. Cũng như nấm men, nấm sợi là những cơ thể dị dưỡng, một số sống cộng sinh với thực vật, khi cộng sinh với tảo đơn bào hoặc tập hợp đơn bào thì hình thành địa y (Lichens).

Một số nấm ký sinh trên động vật và thực vật gây nên các bệnh nấm rất khó chữa. Nhiều nấm sống hoại sinh sử dụng rác thải hữu cơ động vật và thực vật hoặc phá hoại thức ăn, vật dụng hằng ngày. Chúng thường có những enzyme phân giải rất mạnh như hệ enzyme phân giải cellulose, phân giải pectin, các enzyme amylase, protease, lipase… Con người từ lâu đã biết sử dụng mặt có lợi của nấm mốc trong việc chế tương, nước chấm, sản xuất kháng sinh, tạo các enzyme…

Cấu tạo nấm men


Nấm men (Levures, Yeasts)
Nấm men
Nấm men là nhóm nấm cơ thể đơn bào, nhân chuẩn, hiển vi. Nấm men có thể thuộc về 3 lớp nấm là nấm túi (Ascomycetes), nấm  đảm (Basidiomycetes) và nấm bất toàn (Deuteromycetes). Trong số 75.000 loài nấm hiện biết thì có hơn 500 loài nấm men thuộc khoảng 50 giống. Nấm men có hình trứng, quả dưa chuột đứng riêng lẻ hoặc tập hợp thành sợi dễ gẵy, kích thước tế bào từ 7 - 10μm.

Trên môi trường sống, có những loại nấm men sinh các sắc tố đặc trưng như đỏ, vàng… Nấm men sinh sản vô tính bằng đâm chồi hoặc phân chồi, giữa quá trình này có thể sinh sản hữu tính. 

Vi sinh vật cổ - So sánh vi khuẩn và vi khuẩn cổ


Các vi sinh vật cổ mà trước  đây gọi là các vi khuẩn cổ (Archaeobacteria) là nhóm cơ thể nhân sơ có sớm nhất (khoảng 4 tỷ năm trước đây), được Woese R. và Woese C.R. tách ra thành một nhánh tiến hóa riêng. Những cơ thể còn lại hiện nay thường sống trong các điều kiện khác thường. 

Những nghiên cứu gần đây về nhiệt độ và pH tối ưu của vi khuẩn ưa nhiệt và Archaea cho phép chia vi sinh vật cổ thánh 2 nhóm: Crenarchaeota và Euryarchaeota. Nhóm Crenarchaeota là những vi sinh vật cổ kị khí bắt buộc, ưa nhiệt và  ưa acid (Thermoacidophiles, Thermophiles anaerobies stricts).

So sánh vi khuẩn và vi sinh vật cổ
So sánh vi khuẩn và vi sinh vật cổ

Đặc điểm cấu tạo và phân loại xạ khuẩn

Cấu tạo và phân loại xạ khuẩn

Những vi khuẩn thuộc bộ Actinomycetales (nhóm bậc thấp và bậc cao) là những vi khuẩn có hình sợi Gram dương, sợi có thể phân nhánh, thường gặp chúng trong đất và nước. Nhưng xạ khuẩn rất gần với nấm về hình dạng hệ sợi phát triển trong cơ chất như bộ "rễ" hấp thụ chất dinh dưỡng, hệ sợi mặt có chất tạo nên khung của khuẩn lạc và hệ sợi khí sinh tận cùng bằng những cuống mang bào tử. Đó là những loài thuộc giống Streptomyces, một giống  đã khai thác  được khoảng 50% số kháng sinh hiện biết,  đường kính sợi khoảng 1- 2μm (nhỏ hơn nhiều so với  đường kính sợi nấm 7 - 9μm). Xạ khuẩn cũng giống như vi khuẩn là chưa có nhân  được bao bọc bằng màng, thành tế bào xạ khuẩn khong chứa cellulose hay  chitine mà chứa hợp chất  điển hình của vi khuẩn là glucopeptide. Xạ khuẩn cũng có quá trình sinh sản phân bào theo kiểu amitose (phân bào không tơ), loại vi khuẩn này cũng chưa có giới tính, nghĩa là chưa có sự phân hóa thành tế bào đực, cái và có thể hình thành hợp tử từng phần nhờ tiếp hợp, tải nạp và biến nạp, xạ khuẩn cũng bị phage tấn công và gọi là Actinophage.

Nội bào tử vi khuẩn


Nội bào tử
Một số vi khuẩn ở cuối giai đoạn sinh trưởng, khi chất dinh dưỡng ở môi trường cạn kiệt và chất qua trao đổi độc hại quá nhiều, hoặc do có sự thay đổi đột ngột các điều kiện sinh trưởng có khả năng hình thành bào tử ở bên trong tế bào,  được gọi là nội bào tử (endospores). Mỗi tế bào vi khuẩn chỉ tạo một nội bào tử nên loại bào tử này không phải là bào tử sinh sản, khác với các loại đính bào tử (conidiospores), bào tử túi (ascospores) hay bào tử đảm (basidiospores) ở nhiều loài nấm, chúng là những bào tử sinh sản vô tính hay hữu tính.

Những vi khuẩn có khả năng hình thành nội bào tử gồm nhiều loài thuộc các giống Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum, Sporosarcina, Sporolactobacillus, Thermoactinomyces.

Cấu tạo và chức năng tiên mao, tiêm mao và nhung mao


Tiên mao (Flagelles), tiêm mao (Cils) và nhung mao (Pili)

tiên mao
Tiên mao thường thấy ở Vibrio, Spirillum và nhiều loài vi khuẩn Gram âm. Số lượng tiên mao có thể từ 1 - 30 sợi tùy thuộc vào loài vi khuẩn. Một tiên mao có chiều dài từ 6 - 30μm và  đường kính 10 - 30nm (12nm  ở  Proteus, 20 - 25nm  ở  Vibrio và  Pseudomonas). Khi tiên mao ngắn thì người ta thường gọi là tiêm mao. Tiên mao có cấu tạo từ một loại protein gần với Keratin mà người ta gọi là  flagelline, protein có trọng lượng phân tử khoảng 40.000 (trong đó có các acid amin chủ yếu là  arginine, lysine, acid aspartic, acid glutamic  và tyrosine), những protein này có tính kháng nguyên (H, kháng nguyên ứng nhiệt).

Tiên mao giúp cho vi khuẩn chuyển động, khi vi khuẩn di động tiên mao xoáy vào nước hoặc môi trường lỏng (có thể tới 100 vòng trong 1 giây), trong khi tiêm mao chuyển động như que gạt. Mặc dù vậy, trong vi sinh học người ta thường dùng tiên mao và tiêm mao với cùng một nghĩa, chúng khác với nhung mao (pili) là những sợi mảnh và ngắn hơn nhiều, thường có xung quanh tế bào Gram âm và ít thấy ở tế bào vi khuẩn Gram dương. Người ta chia nhung mao (pili hoặc fimbria) làm 2 loại: loại nhung mao phổ thông (Type I) và loại nhung mao giới tính (Type II). Loại nhung mao phổ thông phân bố với số lượng lớn trên bề mặt tế bào vi khuẩn (vài trăm), người ta cho rằng loại nhung mao này có liên quan  đến tính chất kết dinh máu của vi khuẩn, loại nhung mao này ngắn hơn nhung mao giới tính (loại II có thể dài tới 10μm), số lượng nhung mao giới tính rất ít, khoảng 1 - 4, ở đầu cùng có chổ phình ra, nhung mao loai II có vai trò quan trọng trong quá trình tiếp hợp (conjugation) giữa 2 tế bào vi khuẩn.

Plasmid của tế bào vi khuẩn


Plasmid
1. Khái niệm plasmid
Plasmid là phân tử DNA vòng kín 2 mạch, hiếm thấy 2 mạch thẳng, nằm ngoài thể nhiễm sắc, có kích thước nhỏ (bằng khoảng 1/100 thể nhiễm sắc của vi khuẩn) có khả năng tự nhân lên độc lập với tế bào và chúng được phân sang các tế bào con khi nhân lên cùng với sự nhân lên của tế bào. Các  plasmid có thể tăng lên hoặc giảm đi khi có yếu tố bất lợi như nhiệt độ, thuốc màu, kháng sinh, các chất dinh dưỡng… Các plasmid có thể ở trạng thái cài vào thể nhiễm sắc, có khả năng tiếp hợp hoặc không tiếp hợp, có thể có một hoặc nhiều bản sao cùng loại ngay trong một tế bào vi khuẩn.

Đặc điểm sinh sản của vi khuẩn


Vi khuẩn sinh sản bằng cách chia đôi (binary fission) hay  trực phân (amitosis). Mặc dù không có hình thức sinh sản hữu tính (chỉ là sinh sản cận hữu tính, parasexual reproduction), các biến đổi di truyền vẫn xảy ra trong từng tế bào vi khuẩn thông qua các hoạt động tái tổ hợp di truyền.

Có ba kiểu tái tổ hợp di truyền đã được phát hiện ở vi khuẩn:
+ Biến nạp (transformation): chuyển DNA trần từ một tế bào vi khuẩn sang tế bào khác thông qua môi trường lỏng bên ngoài, hiện tượng này gồm cả vi khuẩn chết.