Bài giảng Vi sinh vật học

752 trang phuongnguyen 4241

Download

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

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_vi_sinh_vat_hoc.doc

Nội dung text: Bài giảng Vi sinh vật học

TÁC GIẢ NGUYỄN LÂN DŨNG VÀ CỘNG TÁC VIÊN : Bùi Thị Việt Hà, Dương Văn Hợp, Đào Thị Lương, Đinh Thúy Hằng, Lê Hoàng Yến, Nguyễn Đình Quyến, Nguyễn Văn Bắc, Nguyễn Hoài Hà, Nguyễn Liên Hoa, Nguyễn Kim Nữ Thảo, Phạm Thế Hải, Phạm Văn Ty Vài hàng nói đầu Lược sử ngành Vi sinh vật Những đặc điểm chung của Vi Sinh Vật Cầu trúc tế bào Vi khuẩn Các nhóm Vi khuẩn chủ yếu Xạ khuẩn Cổ khuẩn Phương pháp thực nghiệm dùng để định tên các loài vi khuẩn Virus Vi nấm (Microfungi) Nấm sợi (Filamentous Fungi) Nấm men Vi tảo 1 (Microalgae) Vi tảo 2 Phân loại vi sinh bằng Sinh Học Phân Tử Giới thiệu một số kỹ thuật bảo quản vi sinh vật Dinh dưỡng của vi sinh vật Sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Ức chế vi sinh vật bằng các tác nhân vật lý và hóa học Khái niệm chung về trao đổi chất ở Vi sinh vật Giải phóng và bảo toàn năng lượng ở vi sinh vật Sử dụng năng lượng trong sinh tổng hợp ở vi sinh vật © và 1
Cùng bạn đọc. Vi sinh vật (microorganisms) là những sinh vật nhỏ bé đến mức chỉ có thể thấy được chúng dưới kính hiển vi quang học hay kính hiển vi điện tử. Vi sinh vật gây ra rất nhiều bệnh hiểm nghèo cho người, cho gia súc, gia cầm. Tuy nhiên số vi sinh vật gây bệnh chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong thế giới vi sinh vật. Từ xa xưa người ta đã biết ứng dụng các vi sinh vật có ích (tuy chưa hề biết tới sự tồn tại của chúng) để chế biến thực phẩm ( như nấu rượu, làm tương, mắm, nước mắm, giấm, sữa chua, chao, muối dưa, muối cà, ), ủ phân, ngâm vỏ cây lấy sợi, xếp ải đất, trồng luân canh với cây họ Đậu ; hoặc sử dụng các biện pháp để ngăn chặn tác hại của vi sinh vật (như ướp muối thịt, cá, làm mứt, phơi khô củ cải, tôm, cá ). Sau việc Leeuwenhoek phát hiện ra vi sinh vật và việc Louis Pasteur phát hiện ra bản chất của các vi sinh vật- từ đó khai sinh ra ngành Vi sinh vật học (Microbiology)- thì nhân loại bắt đầu quan tâm rất nhiều đến lĩnh vực khoa học mới mẻ này. Vi sinh vật học trở thành nền tảng cho sự phát triển của Công nghệ sinh học(CNSH). Người ta chia sự phát triển của CNSH ra thành 3 giai đoạn: * CNSH truyền thống là các quá trình dân dã nhằm chế biến , bảo quản các loại thực phẩm, xử lý đất đai, phân bón để phục vụ nông nghiệp * CNSH cận đại là quá trình sử dụng các nồi lên men công nghiệp để sản xuất ở quy mô lớn các sản phẩm sinh học như mỳ chính (bột ngọt), lizin và các axít amin khác, các acid hữu cơ, các dung môi hữu cơ, chất kháng sinh, một số vitamin (như vitamin B2, B12, C ), nhiều loại enzym * CNSH hiện đại chia ra các lĩnh vực như CN di truyền (genetic engineering), công nghệ tế bào (cell engineering), công nghệ enzym và protein (enzyme/protein engineering), CN vi sinh vật/ CN lên men (microbial engineering / fermentation), CN môi trường (environmental engineering). CNSH hiện đại thường gắn liền với các cơ thể mang gen tái tổ hợp ( recombination gene). Vi sinh vật học là khoa học nghiên cứu về các cơ thể hoặc các nhân tố quá nhỏ đến mức không thấy được bằng mắt thường, tức là các vi sinh vật. Vi sinh vật học đang được giảng dạy trong rât nhiều trường Đại học, Cao đẳng, Trung học chuyên nghiệp và cũng được đề cập đến ít nhiều ở bậc phổ thông. Vi sinh vật học là những kiến thức liên quan đến cuốc sống của mọi người. Bên cạnh giáo trình Vi sinh vật học đã được biên soạn từ lâu và đã được tái bản nhiều lần chúng tôi muốn cung cấp thêm cho đông đảo bạn đọc, nhất là các thầy cô giáo đang giảng dạy về vi sinh vật học tập tài liệu trình bày với nhiều tranh ảnh và sơ đồ, biểu đồ này. Có thể coi đây là phần tham khảo để thiết kế các bài giảng nhằm mục tiêu cập nhật với các tiến bộ của ngành khoa học luôn luôn đổi mới này. 2
Để giúp các bạn trẻ tiếp cận được với sách báo nước ngoài, nhất là cập nhật kiến thức qua Internet chúng tôi cố gắng viết thêm tiếng Anh sau các thuật ngữ khoa học và để nguyên các chú thích tiếng Anh trong hình vẽ. Thông qua việc giáo viên hướng dẫn sinh viên điền tiếng Việt vào các hình vẽ sẽ giúp ích rất nhiều cho quá trình tự học của sinh viên. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp và đông đảo bạn đọc. Vì mục đích phục vụ phi lợi nhuận chúng tôi mong được lượng thứ việc đã sử dụng những hình ảnh thu nhận qua Internet. GS.TS. Nguyễn Lân Dũng Trung tâm Công nghệ sinh học Đại học Quốc gia Hà Nội 3
Bài 1 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. Ông viết bài thơ Syphilis sive de morbo gallico (1530) và từ tựa đề của bài thơ đó, 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) hoàn thiện kính hiển vi và khám phá ra thế giới vi sinh vật (mà ông gọi là anmalcules). 1688- Nhà vạn vật học người Ý Francisco Redi công bố nghiên cứu về sự phát sinh tự nhiên của giòi. 1765-1776- Spallanzani (1729-1799) công 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 bò để phong ngừa bệnh đậu mùa 1838-1839- Schwann và Schleiden công bố Học thuyết tế bào. 1835-1844- Basi công 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 vô khuẩn để phòng 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 không tự phát sinh như theo thuyết tự sinh. 1867- Lister công bố công trình nghiên cứu về phẫu thuật vô 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. 4
1880- Alphonse Laveran phát hiện ký sinh trùng Plasmodium gây ra bệnh sốt rét. 1881- Robert Koch nuôi cấy thuần khiết được vi khuẩn trên môi 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 công bố Nguyên lý Koch. 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 nuôi cấy vi sinh vật . 1887-1890- Winogradsky nghiên cứu về vi khuẩn lưu huỳnh và vi khuẩn nitrat hoá. 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). 5
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 nhóm 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 đoán 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 lizôzim (lysozyme). 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 không sản sinh ôxy. 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 nhóm: 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 thông tin di truyền trong quá trình biến nạp. 6
Waksman tìm ra streptomycin. 1046- Lederberg và Tatum khám phá ra quá trình tiếp hợp (conjugation) ở vi khuẩn. 1949- Enders, Weller và Robbins nuôi được virus Polio (Poliovirus) trên mô người nuôi 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 phóng xạ. 1961- Jacob và Monod giới thiệu mô hình điều hoà 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 có tác dụng diệt khuẩn ( acid nalidixic). 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). 7
Cohen, Boyer, Chang và Helling sử dụng vectơ plasmid để tách dòng gen ở vi khuẩn. 1975- Kohler và Milstein phát triển kỹ thuật sản xuất các kháng thể đơn dòng ( monoclonal antibodies). Phát hiện ra bệnh Lyme. 1977- Woese và Fox thừa nhận Vi khuẩn cổ (Archaea) là một nhóm 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. 8
2000- Phát hiện ra vi khuẩn tả Vibrio cholerae có 2 nhiễm sắc thể riêng biệt. Leeuwenhoek Pasteur (1822- Janssen (1632-1723) 1895) Kính hiển vi của Leeuwenhoek 9
Thí nghiệm bình cổ cong để Bút tích miêu tả vi sinh vật của Leeuwenhoek phản đối thuyết tự sinh (Pasteur) Vi khuẩn lao Elie Robert Koch chụp qua kính Metchnikoff (1843-1910) hiển vi (1845-1916) 10
Nấm Penicillium Alexander Fleming (1881-1955) sản sinh penicillin Bài 2 Những đặc điểm chung của Vi Sinh Vật 1-Vi sinh vật thuộc giới sinh vật nào? Vi sinh vật không phải là một nhóm phân loại trong sinh giới mà là bao gồm tất cả các sinh vật có kích thước hiển vi, không thấy rõ được bằng mắt thường, do đó phải sử dụng kính hiển vi thường hoặc kính hiển vi điện tử. Ngoài ra muốn nghiên cứu vi sinh vật người ta phải sử dụng tới phương pháp nuôi cấy vô khuẩn. Từ trước đến nay có rất nhiều hệ thống phân loại sinh vật. Các đơn vị phân loại sinh vật nói chung và vi sinh vật nói riêng đi từ thấp lên cao là Loài (Species), Chi (Genus), Họ (Family), Bộ (Order), Lớp (Class), Ngành (Phylum), và Giới (Kingdom). Hiện nay trên giới còn có một mức phân loại nữa gọi là lĩnh giới (Domain). Đấy là chưa kể đến các mức phân loại trung gian như Loài phụ (Subspecies), Chi phụ (Subgenus), Họ phụ (Subfamily), Bộ phụ (Suborder),Lớp phụ (Subclass), Ngành phụ (Subphylum). 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). 11
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 có 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). Cổ vi khuẩn và Vi khuẩn thật thuộc Còn 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 có nhân thật, có ribosom 70S, chưa có bộ máy Golgi, chưa có ty thể (mitochondria) chưa có thể diệp lục (Chloroplast), chưa có peroxisome. 12
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 không phải trong tế bào chất (cytoplasm), chẳng hạn như Tảo silic , Tảo nâu, Cryptomonas, Nấm noãn. Năm 1980, Carl R. Woese dựa trên những nghiên cứu sinh học phân tử phát hiện thấy Cổ khuẩn có sự sai khác lớn trong trật tự nucleotid ở ARN của ribosom 16S và 18S. Ông 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 nhóm vi sinh vật có nguồn gốc cổ xưa. Chúng bao gồm các nhóm vi khuẩn có thể phát triển được trong các môi trường cực đoan (extra), chẳng hạn như nhóm ưa mặn (Halobacteriales), nhóm ưa nhiệt (Thermococcales, Thermoproteus, Thermoplasmatales), nhóm kỵ khí sinh mêtan (Methanococcales, Methanobacteriales, Methanomicrobiales), nhóm 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 nhóm sau đây trong hệ thống 3 lĩnh giới (domain): Archaezoa, Euglenozoa, Alveolata, Stramenopila và Rhodophyta. 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) 13
Hệ thống phân loại 5 giới sinh vật 14
Hệ thống phân loại 6 giới sinh vật 15
Hệ thống phân loại 8 giới sinh vật Hệ thống 3 lĩnh giới (domain) Monera hay 2 lĩnh giới Vi khuẩn và Cổ khuẩn thuộc nhóm Sinh vật nhân sơ (Prokaryote), còn các sinh vật khác đều thuộc nhóm Sinh vật nhân thật (Eukaryote). Sai khác giữa 3 lĩnh giới Bacteria, Archaea và Eukarya được trình bày trên bảng dưới đây: 16
- So sánh ba lĩnh giới Bacteria, Archaea và Eukarya Đặc điểm Bacteria Archaea Eukarya Nhân có màng nhân và Không Không Có hạch nhân Phức hợp bào quan có Không Không Có màng Hầu hết có peptidoglycan Nhiều loại khác nhau, không Không chứa acid Thành tế bào chứa acid muramic chứa acid muramic muramic Chứa liên kết este, các Chứa liên kết ete, các chuỗi Chứa liên kết este, các Màng lipid acid béo mạch thẳng aliphatic phân nhánh acid béo mạch thẳng Túi khí Có Có Không Thymine có trong phần Không có thymine trong Có thymine lớn tARN nhánh T hoặc TyC của tARN ARN vận chuyển tARN mở đầu chứa tARN mở đầu chứa N- tARN mở đầu chứa methionine formylmethionine methionine mARN đa cistron Có Có Không Intron trong mARN Không Không Có Ghép nối, gắn mũ và gắn Không Không Có đuôi polyA vào mARN Ribosom Kích thước 70S 70S 80S (ribosom tế bào chất) Không phản ứng với độc Yếu tố kéo dài EF2 Có phản ứng Có phản ứng tố bạch hầu Mẫn cảm với cloramphenicol và Mẫn cảm Không Không kanamycin Mẫn cảm với anisomycin Không 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 Không Không Promoter typ Polymerase Không Có Có II Trao đổi chất Tương tự ATPase Không Có Có Sinh methane Không Có Không Cố định N2 Có Có Không Quang hợp với diệp lục Có Không Có Hoá dưỡng vô cơ Có Có Không 17
Để hiểu được chi tiết nội dung ghi trong bảng nói 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 nhóm 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 không có mặt trong hai giới Động vật và Thực vật. Người ta ước tính trong số 1,5 triệu loài sinh vật có khoảng 200 000 loài vi sinh vật (100 000 loài động vật nguyên sinh và tảo, 90 000 loài nấm, 2500 loài vi khuẩn lam và 1500 loài vi khuẩn). Tuy nhiên hàng năm, có thêm hàng nghìn loài sinh vật mới được phát hiện, trong đó có không ít loài vi sinh vật. Virus là một dạng đặc biệt chưa có cấu trúc cơ thể cho nên chưa được kể đến trong số 200 000 loài vi sinh vật nói trên. Số virus đã được đặt tên là khoảng 4000 loài. Poliovirus Virus cúm gà H5N1 Virus HIV/AIDS Trong thực tế, số loài vi sinh vật phải tới hàng triệu loài. Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật (VTCC) thuộc TT Công 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 loài vi sinh vật mới được thế giới công nhận. 2-Các đặc điểm chung của vi sinh vật : Vi sinh vật có 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). 18
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 có 1mm, nhưng nếu xếp đầy chúng thành 1 khối lập nhưng có thể lích là 1cm 3 thì chúng có diện tích bề mặt rộng tới 6 m2 ! Light microscope : KHV quang học Electron microscope : KHV điện tử Most bacteria: Phần lớn vi khuẩn 19
Kích thước vi khuẩn so với đầu kim khâu Ba dạng chủ yếu ở vi khuẩn : trực khuẩn, cầu khuẩn và xoắn khuẩn. 2)-Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh : Tuy vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé nhưng chúng lại có năng lực hấp thu và chuyển hoá vượt xa các sinh vật khác. Chẳng hạn 1 vi 20
khuẩn lắctic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải được một lượng đường lactose lớn hơn 100-10 000 lần so với khối lượng của chúng. tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần so với trâu bò. 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 tấn. Tất nhiên trong tự nhiên không có được các điều kiện tối ưu như vậy ( vì thiếu thức ăn, thiếu oxy, dư thừa các sản phẩm trao đổi chất có hại ). Trong nòi lên men với các điều kiện nuôi cấy thích hợp từ 1 tế bào có 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 còn dài hơn nữa, ví dụ với tảo Tiểu cầu ( Chlorella ) là 7 giờ, với vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ Có thể nói không có sinh vật nào có tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh như vi sinh vật. 21
Nấm men Vi kuẩn Escherichia Nấm sợi Saccharomyces Vi tảo Chlorella coli Alternaria cerevisiae 4) Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị : Trong quá trình tiến hoá lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà 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 không thể tồn tại được. Có vi sinh vật sống được ở môi trường nóng đến 1300C, lạnh đến 0-50C, 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 có độ phóng xạ cao đến 750 000 rad. Nhiều vi sinh vật có thể phát triển tốt trong điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có noài nấm sợi có 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 môi trường sống do đó 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 có thể tạo ra một số lượng rất lớn các cá thể biến dị ở các hế hệ sau. Những biến dị có 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 có 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). 22
Nhà máy Vedan-Việt Nam 5) Phân bố rộng, chủng loại nhiều : Vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái đất, trong không 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 vòng tuần hoàn sinh-địa-hoá học (biogeochemical cycles) như vòng tuần hoàn C, vòng tuần hoàn n, vòng tuần hoàn P, vòng tuần hoàn S, vòng tuần hoàn Fe Trong nước vi sinh vật có nhiều ở vùng duyên hải (littoral zone), vùng nước nông (limnetic zone) và ngay cả ở vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone). Trong không khí thì càng lên cao số lượng vi sinh vật càng ít. Số lượng vi sinh vật trong không khí ở các khu dân cư đông đúc cao hơn rất nhiều so với không khí trên mặt biển và nhất là trong không khí ở Bắc cực, Nam cực Hầu như không có hợp chất carbon nào (trừ kim cương, đá graphít ) mà không là thức ăn của những nhóm vi sinh vật nào đó (kể cả dầu mỏ, khí thiên nhiên, formol. dioxin ). Vi sinh vật có rất phong phú các kiểu dinh dưỡng khác nhau : quang tự dưỡng (photoautotrophy), quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hoá tự dưỡng (chemoautotrophy), hoá dị dưỡng (chemoheterotrophy).tự dưỡng chất sinh trưởng (auxoautotroph), dị dưỡng chất sinh trưởng (auxoheterotroph) 23
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. Đó là các vi sinh vật hoá thạch còn để lại vết tích trong các tầng đá cổ. Vi sinh vật hoá 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 có dạng đa bào đơn giản, nối thành sợi dài đến vài chục mm với đường kính khoảng 1-2 mm và có thành tế bào khá dày. Trước đó các nhà khoa học cũng đã tìm thấy vết tích của chi Gloeodiniopsis có niên đại cách đây 1,5 tỷ năm và vết tích của chi Palaeolyngbya có niên đại cách đây 950 triệu năm. Vết tích vi Vết tích Vết tích khuẩn lam Gloeodiniopsis cách Palaeolyngbya cách cách đây 3,5 tỷ đây 1,5 tỷ năm đây 950 triệu năm năm 24
Bài 3 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 có 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 nhóm 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 hoá học của 2 nhóm này khác nhau chủ yếu như sau : Gram dương Gram âm Thành phần Tỷ lệ % đối với khối lượng khô của thành tế bào Peptidoglycan 30-95 5-20 Acid teicoic (Teichoic acid) Cao 0 Lipid Hầu như không có 20 Protein Không có hoặc có ít Cao Màng sinh chất (plasma membrane); Màng ngoài (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) 25
-Acid N-Acetylmuramic (N-Acetylmuramic acid, NAM) -Tetrapeptid chứa cả D- và L- acid amin 26
Thành tế bào vi khuẩn Gram dương 27
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, ngoài hay xen giữa màng), chiếm 60-70% khối lượng của màng. Đầu phosphat của PL tích điện, phân cực, ưa nước ; đuôi hydrocarbon không tích điện, không phân cực, kỵ nước. CM có 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). 28
- Là nơi tiến hành quá trình phosphoryl oxy hoá và quá trình phosphoryl quang hợp (ở vi khuẩn quang tự dưỡng) - Là nơi tổng hợp nhiều enzym, các protein của chuỗi hô hấp. - Cung cấp năng lượng cho sự hoạt động của tiên mao Sinh viên điền chú thích theo hướng dẫn của giáo viên 29
Cấu trúc của đầu và đuôi 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 có protein, acid nucleic, hydrat carbon, lipid, các ion vô cơ và nhiều nhiều chất khác có 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 khô 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 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) 30
Ribosom ở vi khuẩn 31
So sánh Ribosom ở Vi khuẩn và ở các Sinh vật nhân thật (Eukaryotic ribosome) Trong tế bào chất của vi khuẩn còn có thể gặp các chất dự trữ như các hạt glycogen, hạt PHB (Poly-ß-hydroxybutyrat), Cyanophycin, Phycocyanin, các hạt dị nhiễm sắc (metachromatic body), các giọt lưu huỳnh Ở loài vi khuẩn diệt côn trùng Bacillus thuringiensis và Bacillus sphaericus còn gặp tinh thể độc (parasoral body) hình quả trám, có bản chất protein và chứa những độc tố có thể giết hại trên 100 loài sâu hại (tinh thể độc chỉ giải phóng độc tố trong môi trường kiềm do đó các vi khuẩn này hoàn toàn vô hại với người, gia súc, gia cầm, thuỷ hải sản- có hại đối với tằm). Bacillus sphaericus có thể diệt cung quăng của các loài muỗi. Bào tử (spore) và Tinh thể độc (Crystal) ở Bacillus thuringiensis (trái) và Bacillus sphaericus (phải). 32
3. Thể nhân: Thể nhân ( Nuclear body) ở vi khuẩn là dạng nhân nguyên thuỷ, chưa có màng nhân nên không có hình dạng cố định, và vì vậy còn được gọi là vùng nhân. Khi nhuộm màu tế bào bằng thuốc nhuộm Feulgen có thể thấy thể nhân hiện màu tím. Đó là 1 nhiễm sắc thể (NST, chromosome) duy nhất dạng vòng chứa 1 sợi ADN xoắn kép (ở Xạ khuẩn Streptomyces có thể gặp nhiễm sắc thể dạng thẳng). NST ở vi khuẩn Escherichia coli dài tới 1mm (!), có khối lượng phân tử là 3.10 9, chứa 4,6.106 cặp base nitơ. Thể nhân là bộ phận chứa đựng thông tin di truyền của vi khuẩn. * Thể nhân trong tế bào vi khuẩn Escherichia coli. Ngoài NST, trong tế bào nhiều vi khuẩn còn gặp những ADN ngoài NST. Đó là những ADN xoắn kép có dạng vòng khép kín, có khả năng sao chép độc lập, chúng có tên là Plasmid. 33
4. Bao nhầy: Bao nhầy hay Giáp mạc (Capsule) gặp ở một số loài 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 có màu trắng hiện lên trên nền tối. Thành phần chủ yếu của bao nhầy là polysaccarid, ngoài ra cũng có polypeptid và protein. Trong thành phần polysaccarid ngoài glucose còn có 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 khô 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 ) 34
Vi khuẩn Acetobacter xylinum có bao nhầy cấu tạo bởi cellulose. Người ta dùng vi khuẩn này nuôi cấy trên nước dừa để chế tạo ra Thạch dừa (Nata de coco). dừa (Nata de coco) Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides có bao nhầy dày chứa hợp chất polyme là Dextran có tác dụng thay huyết tương khi cấp cứu mà thiếu huyết tương. Sản phẩm này rất quan trọng khi có 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 Một số bao nhầy của vi khuẩn còn được dùng để sản xuất Xantan (Xanthane) dùng làm chất phụ gia trong công nghiệp dầu mỏ. 35
5. Tiên mao và khuẩn mao : Tiên mao (Lông roi, flagella) không phải có mặt ở mọi vi khuẩn, chúng quyết định khả năng và phương thức di động của vi khuẩn. Tiên mao là những sợi lông dài, dưới kính hiển vi quang học chỉ có thể thấy rõ khi nhuộm theo phương pháp riêng. Dưới kính hiển vi điện tử có thể thấy rất rõ cấu trúc của từng sợi tiên mao. Để xác định xem vi khuẩn có tiên mao hay không còn có cách thử gián tiếp nhằm biết khả năng di động của chúng. Cấy bằng que cấy nhọn đầu vào môi trường thạch đứng chứa 0.4% thạch (agar- agar), còn gọi là môi trường thạch mềm. Nếu thấy vết cấy lan nhanh ra xung quanh thì chứng tỏ là vi khuẩn có tiên mao, có khả năng di động. Tiên mao có thể gốc (basal body), gồm 1 trụ nhỏ được gắn với 4 đĩa tròn (vi khuẩn G - ) có dạng vòng nhẫn (ring), ký hiệu là các vòng L,P,S và M. Vòng L nằm ngoài cùng, tương ứng với lớp liposaccarid của màng ngoài ; vòng P tương ứng với lớp peptidoglycan, vòng S tương ứng với lớp không gian chu chất ; vòng M nằm ở trong cùng. Vi khuẩn G + chỉ có 2 vòng : 1 vòng nằm ngoài tương ứng với thành tế bào và 1 vòng trong tương ứng với màng sinh chất. Xuyên giữa các vòng là 1 trụ nhỏ (rod) có đường kính 7nm. Bao bọc tiên mao ở phần phía ngoài là một bao ngắn có hình móc (hook). Sợi tiên mao (filament) dài khoảng 10-20m và có đường kính khoảng 13-20nm. Đường kính của bao hình móc là 17nm. Khoảng cách giữa vòng S và vòng M là 3mm, giữa vòng P và vòng L là 9nm, giữa vòng P và vòng S là 12nm. Đường kính của các vòng là 22nm, đường kính các lỗ ở các vòng là 10nm. Khoảng cách từ mặt ngoài của vòng L đến mặt trong của vòng M là 27nm. Sợi tiên mao cấu tạo bởi loại protein có tên là flagellin, có trọng lượng phân tử là 30 000-60 000. Một số vi khuẩn có bao lông (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 36
Tiên mao ở VK Gram dương Tiên mao ở VK Gram âm 37
Tiên mao ở vi khuẩn G + 38
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 39
Tiên mao của vi khuẩn có các loại khác nhau tuỳ từng loài : -Không có tiên mao (vô mao, atrichia) -Có 1 tiên mao mọc ở cực ( đơn mao, monotricha) -Có 1 chùm tiên mao mọc ở cực ( chùm mao, lophotricha) -Có 2 chùm tiên mao mọc ở 2 cực ( song chùm mao, amphitricha) -Có nhiều tiên mao mọc khắp quanh tế bào (chu mao, peritricha) Có loại tiên mao mọc ở giữa tế bào như trường hợp vi khuẩn Selenomonas ruminantium. Các loại tiên mao ở vi khuẩn 40
Kiểu sắp xếp tiên mao liên quan đến hình thức di động của vi khuẩn. Tiên mao mọc ở cực giúp vi khuẩn di động theo kiẻu tiến- lùi. Chúng đảo ngược hướng bằng cách đảo ngược hướng quay của tiên mao. Vi khuẩn chu mao di động theo hướng nào thì các tiên mao chuyển động theo hướng ngược lại. Khi tiên mao không tụ lại về một hướng thì vi khuẩn chuyển động theo kiểu nhào lộn. Tốc độ di chuyển của vi khuẩn có tiên mao thường vào khoảng 20-80µm/giây, nghĩa là trong 1 giây chuyển động được một khoảng cách lớn hơn gấp 20-80 lần so với chiều dài của cơ thể chúng. Các chi vi khuẩn thường có tiên mao là Vibrio, Spirillum, Pseudomonas, Escherichia, Shigella, Salmonella, Proteus Ở các chi Clostridium, Bacterium,Bacillus, có loài có tiên mao có loài không. Ở cầu khuẩn chỉ có 1 chi (Planococcus) là có tiên mao Xoắn thể có một dạng tiên mao đặc biệt gọi là tiên mao chu chất (periplasmic flagella), hay còn gọi là sợi trục ( axial fibrils), xuất phát từ cực tế bào và quấn quang cơ thể. Chúng giúp xoắn thể chuyển động được nhờ sự uốn vặn tế bào theo kiểu vặn nút chai. Xoắn thể (Spirochete) quan sát dưới kính hiển vi nền đen. 41
AF: Sợi trục PC: Ống nguyên sinh chất OS: Vỏ ngoài IP: Lỗ nối Cơ chế chuyển động uốn vặn tế bào ở Xoắn thể ( OS, AF, PC- xem chú thích ở hình trên). 42
6. Khuẩn mao và Khuẩn mao giới: Khuẩn mao (hay Tiêm mao, Nhung mao , Fimbriae) là những sợi lông rất mảnh, rất ngắn mọc quanh bề mặt tế bào nhiều vi khuẩn Gram âm. Chúng có đường kính khoảng 7-9nm, rỗng ruột (đường kính trong là 2-2,5nm), số lượng khoảng 250-300 sợi/ vi khuẩn. Kết cấu của khuẩn mao giản đơn hơn nhiều so với tiên mao. Chúng có tác dụng giúp vi khuẩn bám vào giá thể ( nhiều vi khuẩn gây bệnh dùng khuẩn mao để bám chặt vào màng nhầy của đường hô hấp, đường tiêu hoá, đường tiết niệu của người và động vật). Khuẩn mao ở vi khuẩn E.coli Có một loại khuẩn mao đặt biệt gọi là Khuẩn mao giới (Sex pili, Sex pilus-số nhiều) có thể gặp ở một số vi khuẩn với số lượng chỉ có 1-10/ vi khuẩn. Nó có cấu tạo giống khuẩn mao , đường kính khoảng 9- 10nm nhưng có thể rất dài. Chúng có thể nối liền giữa hai vi khuẩn và làm cầu nối để chuyển vật chất di truyền (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. 43
Bài 4 Các nhóm 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/Nhóm Verrucomicrobia 15. -Spirochaetes 16. -Fibrobacteres /Nhóm Acidobacteria 17. -Bacteroidetes/Nhóm Chlorobia 18. -Fusobacteria 19. -Dictyoglomi Việc phân ngành dựa trên các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa, sinh thái Căn cứ vào tỷ lệ G + C trong ADN người ta xây dựng được cây phát sinh chủng loại (Phylogenetic tree) và chia vi khuẩn thành 11 nhóm sau đây : 1. -Nhóm Oxy hoá Hydrogen 2. -Nhóm Chịu nhiệt 3. -Nhóm Vi khuẩn không lưu huỳnh màu lục 4. -Nhóm Deinococcus 5. -Nhóm Vi khuẩn lam 6. -Nhóm Proteobacteria 7. -Nhóm Chlamydia 8. -Nhóm Planctomyces 9. -Nhóm Spirochaetes (Xoắn thể) 10. -Nhóm Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục 11. -Nhóm Cytophaga 12. Nhóm Vi khuẩn Gram dương 44
Sơ đồ về các loài điển hình 46
Để có khái niệm về các chi vi khuẩn thường gặp chúng ta làm quen với một số khoá phân loại đơn giản, dựa trên các đặc điểm về hình thái, sinh lý , sinh hoá. Trong thực tiễn với các loài vi khuẩn gây bệnh người ta thường chẩn đoán thêm bằng phản ứng huyết thanh (với các kháng thể đặc hiệu) 1.Vi khuẩn quang hợp (Phototrophic bacteria) : 1.1.Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía (Purple sulfur bacteria): Thuộc nhóm này là các vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có khả năng quang tự dưỡng vô cơ (photolithoautotroph), tế bào có chứa chlorophyll a hoặc b , hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến (lamellar) gắn với màng sinh chất. Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp thường sử dụng H 2, H2S hay S . Có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, có loài chu mao, tỷ lệ G+C là 45-70%. a- Họ Chromatiaceae: 1.1.1- Chi Thiospirium 1.1.2. Chi Chromatium 1.1.3. Chi Thiocapsa 1.1.4. Chi Thiocystis 1.1.5. Chi Thiospirillum 1.1.6. Chi Thiorhodovibrio 1.1.7. Chi Amoebobacter 1.1.8. Chi Lamprobacter 1.1.9. Chi Lamprocystis 1.1.10.Chi Thiodyction 1.1.11.Chi Thiopedia 1.1.12. Chi Rhabdochromatium 1.1.13. Chi Thiorhodococcus 47
Chromatium Thiocapsa Thiocystis Thiospirillum 48
Lamprocystis Thiopedia b- Họ Ectothiorhodospiraceae: 1.1.14- Chi Ectothiorhodospirace 1.1.15- Chi Halorhodospira 1.2-Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía (Nonsulfure purple bacteria) Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía là nhóm vi khuẩn quang dị dưỡng hữu cơ (photoorganoheterotrophs) thường kỵ khí bắt buộc, một số loài là quang tự dưỡng vô cơ không bắt buộc (trong tối là hoá dị dưỡng hữu cơ- chemoorganoheterotrophs). Tế bào chứa chlorophyl a hoặc b, hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến (lamellar) gắn với màng sinh chất. Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp thường sử dụng chất hữu cơ, đôi khi sử dụng hợp chất lưu huỳnh dạng khử hoặc H2. Có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc không di động, một số loài có túi khí (gas vesicles), tỷ lệ G+C là 61-72%. 1.2.1- Chi Blastochloris 1.2.2- Chi Phaeospirillum 1.2.3- Chi Rhodobacter 1.2.4- Chi Rhodobium 1.2.5- Chi Rhodocista 49
1.2.6- Chi Rhodocyclus 1.2.7- Chi Rhooferax 1.2.8- Chi Rhodomicrobium 1.2.9- Chi Rhodoplanes 1.2.10-Chi Rhodopila 1.2.11- Chi Rhodopseudomonas 1.2.12- Chi Rhodospira 1.2.13- Chi Rhodospirillum 1.2.14- Chi Rhodothalassium 1.2.15- Chi Rhodovibrio 1.2.16-Chi Rhodovulum 1.2.17- Chi Rosespira 1.2.18- Chi Rubiviva Rhodospirillum Rhodospirillum dưới KHV điệntử 50
Rhodopseudomonas dưới KHV điện Rhodopseudomonas tử Rhodobacter Rhodopila 51
Rhodocyclus purpureus Rhomicrobium 1.3.Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục (Green sulfure bacteria) Thuộc nhóm này là các vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có khả năng quang tự dưỡng vô cơ (photolithoautotroph), tế bào có chứa chlorophyll a cùng với b , c hoặc e, chứa caroten nhóm 5, hệ thống quang hợp liên quan đến các lục thể (chlorosom) và độc lập đối với màng sinh chất. Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp thường sử dụng H 2, H2S hay S . Hạt lưu huỳnh tích luỹ bên ngoài tế bào Không có khả năng di động , một số loài có túi khí; tỷ lệ G+C là 48-58%. 1.3.1- Chi Chlorobium 1.3.2- Chi Prosthecochloris 1.3.3- Chi Pelodictyon 1.3.4- Chi Ancalichliris 1.3.5- Chi Chloroherpeton 52
Chlorobium Pelodictyon Prosthecochloris 1.4.Vi khuẩn không lưu huỳnh màu lục (Green nonsulfur bacteria) Thuộc nhóm này là các vi khuẩn đa bào, dạng sợi,thường kỵ khí không bắt buộc ,thường là quang dị dưỡng (photoheterotroph), có loài quang tự dưỡng hoặc hoá dị dưỡng. Tế bào có chứa chlorophyll a và c, trong điều kiện kỵ khí thấy có chlorosom. Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang dị dưỡng là glucose, axit amin, axit hữu cơ; trong quang tự dưỡng là H 2, H2S. Di động bằng phương thức trườn (gliding) , tỷ lệ G+C là 53-55%. Chi điển hình là Chloroflexus., Chloronema 53
Chloronema Chloroflexus 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, không liên quan gì đến tảo , ngoài khả năng quang hợp hiếu khí (quang tự dưỡng vô 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 loài có 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. Không di động hoặc di động bằng cách trườn (gliding), một số loài có túi khí (gas vesicles).Nhiều loại có dị tế bào (heterocysts) và có khả năng cố định nitơ. Vi khuẩn lam có mặt ở khắp mọi nơi, trong đất, trên đá, trong suối nước nóng, trong nước ngọt và nước mặn. Chúng có 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 loài có khả năng sống cộng sinh với các cơ thể khác như Rêu, Dương xỉ, Tuế Nhiều loài cộng sinh với nấm để tạo ra Địa y (Lichen). Vi khuẩn lam có thể là sinh vật xuất hiện sớm nhất trên Trái đất Vi khuẩn lam được chia thành 5 nhóm (subsection) như sau: a- Nhóm I (có tác giả gọi là bộ Chroococcales): Hình que hoặc hình cầu đơn bào, không có dạng sợi hay dạng kết khối (aggregate); phân đôi hoặc nẩy chồi; không có dị tế bào (heterocytes). Hầu hết không di động. Tỷ lệ G+C là 31-71% . Các chi tiêu biểu là: 54
-Chamaesiphon -Chroococcus -Gloeothece -Gleocapsa -Prochloron Chamaesiphon Chroococcus Glooeothece Gleocapsa 55
Prochloron b-Nhóm II (có tác giả gọi là bộ Pleurocapsales): Hình que hoặc hình cầu đơn bào. có thể tạo dạng kết khối (aggregate); phân cắt nhiều lần tạo ra các baeocytes; không có dị tế bào.Chỉ có các baeocytes là có di động. Tỷ lệ G+C là 40-46% . Các chi tiêu biểu là: -Pleurocapsa -Dermocapsa -Chroococcidiopsis Pleurocapsa Dermocapsa Chroococcidiopsis c-Nhóm III (có tác giả gọi là bộ Oscillatorriales): 56
Dạng sợi (filamentous) ; dạng lông (trichome) không phân nhánh chỉ có ở các tế bào dinh dưỡng; phân đôi trên mặt phẳng, có kiểu đứt đoạn (fragmentation); không có dị tế bào; thường di động. Tỷ lệ G+C là 34-67%. Các chi tiêu biểu là: -Lyngbya -Osscillatoria -Prochlorothrix -Spirulina -Pseudanabaena Lyngbya Oscillatoria Prochlorothrix Spirulina Pseudanabaena d-Nhóm IV (có tác giả gọi là bộ Nostocales) : Dạng sợi ; dạng lông (trichome) không phân nhánh có thể chứa các tế bào biệt hoá (specialized cell) ; phân đôi trên mặt phẳng, có kiểu đứt đoạn tạo thành đoạn sinh sản (hormogonia) ; có tế bào dị hình ; thường di động có thể sản sinh bào tử màng dày (akinetes). Tỷ lệ G+C là 38-47%. Các chi tiêu biểu là : -Anabaena 57
-Cylindrospermum -Aphanizomenon -Nostoc -Scytonema -Calothrix Anabaena Anabaena trong Bèo hoa dâu Cylindrospermum Calothrix 58
Nostoc Scytonema e-Nhóm V (có tác giả gọi là bộ Stigonematales) : Lông (trichome) dạng sợi, phân nhánh hoặc do các tế bào nhiều hơn một chuỗi tạo thành ; phân đôi theo nhiều mặt phẳng, hình thành đoạn sinh sản (hormogonia) ; có tế bào dị hình ; có thể sản sinh bào tử màng dày ( alkinetes), có hình thái phức tạp và biệt hóa (differentiation). Tỷ lệ G+C là 42-44%. Các chi tiêu biểu là : -Fischerella -Stigonema -Geitlerinema 59
Fischerella Geitlerinema Theo NCBT (2005) thì Vi khuẩn lam bao gồm những bộ sau đây: -Chlorococcales -Gloeobacteria -Nostocales -Oscillatoriales -Pleurocapsales -Prochlorales 2- Vi khuẩn sinh nội bào tử (Endospore-forming bacteria): A-Vi khuẩn hình cầu 2.1- Chi Sporosarcina 60
AA-Vi khuẩn hình que B-Kỵ khí bắt buộc C-Sinh trưởng được ở nồng độ 3-12% NaCl 2,2- Chi Sporohalobacter CC-Không sinh trưởng được ở nồng độ 3-12% NaCl D-Khử sulfat 2.3- Chi Desulfotomaculum DD-Không khử sulfat E-Phân giải Axit 3-hydroxybenzoic 2.4- Chi Sporomaculum EE- Không phân giải Axit 3-hydroxybenzoic F- Chiều rộng của tế bào > 2,5mm 2.5- Chi Oscillosporia FF- Chiều rộng của tế bào 10% NaCl 2.10- Halobacillus DD-Không sinh trưởng trên môi trường > 10% NaCl E-Có thể phân giải Thiamin 2.11- Aneurinibacillus 61
EE- Không có thể phân giải Thiamin F-Có chứa acid béo vòng w trong lipid 2.12- Alicycolobacillus FF- Không chứa acid béo vòng w G- Có thể tạp giao với 515F (chạy PCR) 2.13- Paenibacillus GG- Không thể tạp giao với 515F H- Có thể tạp giao với 1741F (chạy PCR) 2.14- Brevibacillus HH- Không thể tạo giao với 1741F I-Phân giải quặng pyrit 2.15- Sulfidobacillus II- Không phân giải quặng pyrit 1.16- Bacillus Sporosarcin Desulfotomaculum Clostridium a 62
Paenibacillus Bacillus 3- Trực khuẩn Gram âm, lên men , hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc A- Catalase dương tính, không di động hay di động nhờ tiên mao ở cực B- Thường di động nhờ tiên mao ở cực, không ký sinh ở động vật có xương sống Họ Vibrionaceae 3.1- Chi Aeromonas 3.2- Chi Enhydrobacter 3.3- Chi Photobacterium 3.4- Chi Pleisiomonas 3.5- Chi Vibrio BB- Không di động, ký sinh ở động vật có xương sống Họ Pasteurellaceae 3.6- Chi Actinobacillus 3.7- Chi Haemophilus 3.8-Chi Pasteurella 63
AA- Catalase âm tính, không 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 3.29-Chi Buttiauxella 64
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 65
Morganella Salmonella Salmonella Yersinia Citrobacter Serratia Serratia Klebsiella Klebsiella Escherichia 4-Trực khuẩn Gram âm , không lên men , hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc A- Sinh trưởng được ở 60°C 66
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-Có thể dùng glucose làm nguồn carbon D-Sinh trưởng được ở pH 4,5 4.2- Chi Acidothermus DD-Không sinh trưởng được ở pH 4,5 4.3- Chi Thermus CC-Không thể dùng glucose làm nguồn carbon duy nhất 4.4- Chi Thermoleophilum AA- Không sinh trưởng được ở 60°C B-Có thể oxy hoá etanol thành axit axetic C-Có thể oxy hoá etanol tới CO2 và H2O D-Có thể oxy hoá acid DL-lactic tới CO2 và H2O 4.5- Chi Acetobacter DD-Không oxy hoá acid DL-lactic tới CO2 và H2O 4.6- Chi Acidomonas CC-Không thể oxy hoá ethanol tới CO2 và H2O D-Có thể oxy hoá acid DL-lactic tới CO2 và H2O 4.7- Chi Frateuria DD-Không oxy hoá acid DL-lactic tới CO2 và H2O 4.8- Chi Gluconobacter BB-Không oxy hoá etanol thành acid acetic 67
C-Có thể cố định Nitơ ngoài cơ thể D-Có thể cố định Nitơ trong điều kiện hiếu khí E-Có thể sinh bào xác (cysts) 4.9-Chi Azotobacter EE-Không sinh bào xác F-Có lipoid trong phần cực của tế bào 4.10-Chi Beijerinckia FF-Không có lipoid trong phần cực tế bào G-Tế bào rộng > 2,0mm 4.11- Chi Azomonas GG- Tế bào rộng < 2,0mm 4.12- Chi Derxia DD- Có thể cố định nitơ trong điều kiện vi hiếu khí E-Tiên mao thường mọc ở cực F-Trong đất, có thể trao đổi carbohydrat 4.13- Chi Agromonas FF-Trong nước, không trao đổi carbohydrat 4.14-Loài Aquaspirillum fasciculus EE-Chu mao F-Sinh trưởng và cố định nitơ ở pH < 3,0 4.5- Loài Acetobacter diazotrophicus FF-Không sinh trưởng và cố định nitơ ở pH < 3,0 4.15- Chi Xanthobacter 68
CC- Không thể cố định nitơ ngoài cơ thể D-Hình thành nốt sần trong rễ, trong thân thực vật, có thể cố định nitơ từ không khí. E-Sinh acid trên môi trường Thạch-Cao nấm men-Mannit F-Có thể dùng DL-Arginin, L-Histidin làm nguồn nitơ duy nhất. 4.16- Chi Rhizobium FF- Không thể dùng DL-Arginin , L-Histidin làm nguồn nitơ duy nhất 4.17- Chi Sinorhizobium EE-Không sinh acid trên môi trường Thạch- Cao nấm men- Mannit F-Có Dihydrolase arginin và Decarbocylase lysin 4.18- Chi Azorhizobium FF-Không có Dihydrolase arginin và Decarboxylase lysin 4.19-Chi Bradyrhizobium DD- Không sinh nốt sần trong cơ thể để cố định nitơ E- Sinh khối u ở rễ thực vật 4.20- Chi Agrobacterium EE- Không sinh khối u ở rễ thực vật F-Cố định nitơ ở mặt lá 4.21- Chi Phyllobacterium FF-Không cố định nitơ ở mặt lá G-Có thể dùng hợp chất 1 carbon làm nguồn carbon duy nhất 69
H-Có tích luỹ PHB trong tế bào I-Gây bệnh thực vật 4.22-Chi Rhizobacter II- Không gây bệnh thực vật J-Không di động 4.23- Loài Paracoccus denitrificans/ Paracoccus alcaliphalus JJ-Di động K-Nhuộm Gram dương tính hoặc khả biến 4.15- Chi Xanthobacter KK- Không như trên 4.24- Chi Methylobacter HH-Không tích luỹ PHB trong tế bào I-Có thể dùng methane làm nguồn carbon duy nhất K-Di động 4.25- Chi Methylomonas KK-Không di động 4.26-Chi Methylococcus II- Không thể dùng methane làm nguồn C duy nhất J-Catalase dương tính K-Sinh trưởng cần NaCl 70
4.27- Chi Methylophaga KK- Sinh trưởng không cần NaCl 4.28- Chi Methylophilus JJ-Catalase âm tính 4.29- Chi Methylobacillus GG- Không thể dùng hợp chất 1 carbon làm nguồn carbon duy nhất H-Sinh trưởng cần NaCl hay nước biển I- Không di động 4.30- Chi Mesophilobacter II- Di động J-Có gelatinase 4.31- Chi Alteromonas JJ-Không có gelatinase K-Có tích luỹ PHB L-Sử dụng glucose M-Có esterase 4.32- Chi Deleya MM-Không có esterase 4.33- Loài Oceanospirillum kriegii LL- Không sử dụng glucose 4.33- Loài Oceanospirillum jannaschii KK- Không tích luỹ PHB L- Sinh axít từ mannit 71
4.34- Chi Marinomonas LL- Không sinh axít từ mannit 4.36- Chi Pseudomonas (P.stanieri, P.perfectomarina, P.doudoroffii, P.nautica) HH- Sinh trưởng không cần NaCl hay nước biển I- Có tự dưỡng hydrogen J-Có tiên mao ở cực hay gần cực K-Khuẩn lạc màu vàng L-Không sinh trưởng ở 520C 4.35- Chi Hydrogenophaga LL- Sinh trưởng ở 520C 4.36- Loài Ps. hydrogenothermophila KK- Khuẩn lạc không màu vàng 4.36- Chi Pseudomonas (P. saccharophila, P.facillis, P.hydrogenovora) JJ- Có chu mao thưa 4.50- Chi Alcaligenes (A.paradoxus, biovar, A.eutrophus, A.latus, A.denitrificans subsp. xylosoxidans) II- Không có 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 72
KK- Chu mao L-Sinh acid từ đường 4.49- Chi Ochrobactrum LL-Không sinh acid từ đường 4.50- Chi Alcaligenes JJ- Không di động K-Khuẩn lạc màu vàng L-Phospholipid chứa sphingosin 4.51- Chi Sphingobacterium LL-Phospholipid không chứa sphingosin 4.52- Flavobacterium KK- Khuẩn lạc không có 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-Không yêu cầu chặt chẽ về dinh dưỡng M- Khuẩn lạc màu tím 4.56- Chi Chromobacterium 73
MM- Khuẩn lạc không có màu tím N-Catalase dương tính O-Hình que có lúc biến hình cầu 4.57- Chi Acinetobacter OO- Không biến thành hình cầu 4.58- Chi Weeksella NN-Catalase âm tính O- Sinh indol 4.59- Chi Suttonella OO- Không sinh indol 4.60- Chi Kingella Thermomicrobium Thermoleophilum Acetobacter 74
Thermus Gluconobacter Azotobacter Methylobacterium 75
Bordetella Rhizobium và nốt sần trên rễ Sinorhizobium và nốt sần trên rễ 76
Methylococcus Bradyrhizobium và nốt sần trên rễ Agrobacterium và nốt sần Pseudomonas Alcaligenes Flavobacterium và khuẩn lạc 77
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) có màu đỏ huỳnh quang, chỉ sinh acid béo 2 carbon 5.2- Chi Syntrophococcus BB- Khuẩn lạc dưới tia tử ngoại (360nm) không có màu đỏ huỳnh quang, có thể sinh cả các acid béo khác C- Aminoacid là nguồn năng lượng chủ yếu, không lên men lactic 5.3- Chi Acidaminococcus CC- Aminoacid không phải là nguồn năng lượng chủ yếu, lên men lactic 5.4- Chi Veillonella 78
Megasphaera Acidaminococcus Veillonella 6-Trực khuẩn, phẩy khuẩn, xoắn khuẩn Gram âm, kỵ khí : I- Sinh trưởng ở nhiệt độ ≥ 550 C A-Không lên men và đồng hoá carbohydrat , sử dụng peptid, aminoacid, cao nấm men B- Tế bào có bao, không khử Fe3+. 6.1- Chi Thermosipho BB- Tế bào không có bao 3+ C-Sử dụng các loại acid hữu cơ và H2 để khử Fe 6.2- Chi Deferribacter CC-Không khử Fe3+ 6.3- Chi Thermosyntropha AA-Lên men và đồng hoá 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 79
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- Không ưa mặn, không 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 không 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 EE-Hình que hoặc biến đổi,không di động hoặc di động nhờ chu mao 6.9- Chi Fervidobacterium DD-Không 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 80
6.11- Chi Coprothermobacter EE-Không sinh khí, sản phẩm lên men gồm acid acetic, acid propionic, acid isopentanoic 6.12- Chi Anaerobaculum II- Không sinh trưởng ở nhiệt độ ≥ 550 C, ưa ấm A- Không đồng hóa và lên men carbohydrat B-Không nuôi dưỡng được thuần khiết, phải nuôi 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-Có thể nuôi cấy thuần khiết C-Chứa sắc tố tế bào, vi hiếu khí 6.15- Chi Wolinella CC- Không 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, không di động 6.17- Chi Succinoclastium DD- Đồng hoá các loại protein E-Di động nhờ chu mao, không lên men hoặc lên men 81
yếu glucose, sản phẩm là ethanol và acid butyric 6.18- Chi Tissierella EE- Không di động F- Trên đĩa thạch máu khuẩn lạc có màu từ nâu đến đen 6.19- Chi Porphyromonas FF- Trên đĩa thạch máu khuẩn lạc không có màu từ nâu đến đen, lên men pyridin và arginin 6.20- Chi Synergistes AA-Có thể đồng hoá 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- Không di động D-Có thể lên men aminoacid, sinh indol từ tryptophan 6.22- Chi Acidaminobacter DD- Không lên men aminoacid, lên men carbohydrat và acid hữu cơ E- Sản phẩm lên men ngoài acid acetic còn có một ít acid formic và acid lactic 6.23- Chi Catonella EE-Sản phẩm lên men ngoài acid acetic còn có một ít acid isopentanoic, acid lactic, acid succinic, acid isobutyric và acid butyric 6.24- Chi Johngonella BB- Sản phẩm lên men gồm có acid acetic, ethanol và H2/CO2 82
C-Trực khuẩn hoặc phẩy khuẩn, di động D- Di động nhờ tiên mao mọc ở cực, không ưa mặn 6.25- Chi Acetovibrio DD- Di động nhờ chu mao, ưa mặn 6.26- Chi Haloanaerobacter CC- Tế bào dạng sợi, không 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- Không di động, không ưa mặn C-Sản phẩm lên men chỉ có 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, không 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 83
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-Không di động, ưa mặn, cần NaCl ≥ 1% D- Chỉ sản sinh acid propionic và CO2 6.35- Chi Propionigenium DD- Ngoài acid propionic và CO2 còn có 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, không 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, không sinh khí C-Chủ yếu sản sinh acid propionic D-Tế bào hình que 84
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- Không di động 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 85
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- Không di động 6.49- Chi Fusobacterium CC-Ngoài acid butyric còn có 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, không sinh khí 6.51- Chi Butyrivibrio BB-Di động nhờ chu mao hoặc không di động C- Sản sinh acid butyric, acid acetic và ethanol, không sinh khí, cần 1% NaCl 6.52- Chi Iliobacter CC-Sản sinh acid butyric, acid acetic và có sinh khí, cần 13% NaCl 6.37- Chi Haloanaerobium 5-Sản phẩm lên men carbohydrat là hỗn hợp acid có chứa acid succinic hoặc acid formic B- Sản sinh hỗn hợp acid có chứa acid formic C-Sản sinh axit formic và CO2 6.53- Chi Oxalobacter CC-Sản sinh acid formic và các acid khác nhưng không sinh CO2 86
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 có 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 có chứa acid succinic E-Sản sinh acid succinic, acid acetic và có sinh CO2 6.56- Chi Malonomonas EE- Sản sinh acid succinic, acid acetic, không sinh CO2 6.57- Chi Succinovibrio CC- Không di động D-Sản sinh acid acetic, acid lactic và acid succinic 6.33- Chi Mitsuokella DD-Trong hỗn hợp acid không có acid lactic E-Sản sinh acid propionic và acid succinic 6.46- Chi Rikenella EE- Sản sinh acid acetic và acid succinic F- Tế bào hình xoắn, di động 6.58- Chi Anaerobiospirrillum FF- Không di động 87
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 Syntrophobacter nuôi cấy chung với Thermosipho Methanobrevibacte vệt cấy trên thạch Wolinella Porphyromonas gingivalis máu 88
Leptotrichia Bacteroides Bacteroides Fusobacterium Fusobacterium 89
Mitsuokella 7- Cầu khuẩn Gram dương hiếu khí và kỵ khí không bắt buộc A- Hiếu khí B-Di động C-Ưa mặn bắt buộc, cần NaCl 7,5% 7.1- Chi Marinococcus CC-Không như trên 7.2- Chi Planococcus BB-Không 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 90
CC-Không như trên D-Sinh acid từ glucose 7.4- Chi Micrococcus DD-Không sinh hay sinh ít acid từ glucose 7.5- Chi Deinococcus AA- Kỵ khí không 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 khôngchưá acid teichoic 7.9- Chi Saccharococcus CC- Catalase (-) D- Ngoài xếp thành đôi còn có dạng xếp thành bốn E- Đề kháng với Vancomycin (30mg) 7.10- Chi Pediococcus EE- Không đề kháng với Vancomycin 7.11- Chi Aerococcus DD- Không có dạng xếp thành bốn 91
E-Xếp thành chuỗi rất dài 7.12- Chi Trichococcus EE- Không xếp thành chuỗi dài F-Sinh trưởng ở 10°C G- Sinh khí từ glucose 7.13- Chi Leuconostoc GG- Không sinh khí từ glucose H- Sinh trưởng ở 45°C 7.14- Chi Enterococcus HH- Không sinh trưởng ở 45°C I-Di động, sống trong nước 7.15- Chi Vagococcus II- Không di động 7.16- Chi Lactococcus FF- Không 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 92
Micrococcus Deinococcus Deinococcus Melissococcus Melissococcus Khuẩn lạc Stomatococcus 93
Staphylococcus Staphylococcus Pediococcus Aerococcus Leuconostoc Leuconostoc Enterococcus Lactococcus Lactococcus 94
Streptococcus Streptococcus Gemella 95
8- Trực khuẩn Gram dương hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc A-Hiếu khí B-Có chu kỳ biến hoá hình cầu, hình que C-Thành tế bào có chứa DAP (acid diaminopimelic) D- Có chứa LL-DAP E-Di động 8.1- Chi Pimelobacter EE- Không di động 8.2- Chi Terrabacter DD- Không chứa dạng LL- mà chứa dạng Meso-DAP E-Loại quinone là MK-8 (H2), MK-7 (H2) 8.3- Chi Brevibacterium EE-Không như trên 8.4- Chi Brachybacterium CC- Peptidoglycan không chứa DAP D-Hình que không quy tắc 8.5- Chi Arthrobacter DD-Hình que có quy tắc 8.6- Chi Kurthia BB- Không có biến hoá hình cầu, hình que C-Có chứa acid mycolic 96
8.7- Chi Caseobacter CC-Không chứa axít mycolic D-Sắp xếp thành hình chữ V E- Peptidoglycan có 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 không sắp xếp thành hình chữ V E- Hình que không quy tắc F-Không có dạng tế bào hình cầu hay hình que ngắn G- Quinone là MK-8 8.10- Chi Rubrobacter GG- Không như trên H- Peptidoglycan chứa D-ornitin 8.11- Chi Curtobacterium HH- Không như trên 8.12- Chi Clavibacter FF-Có dạng tế bào hình cầu hay hình que ngắn G-Peptidoglycan chứa DAP 8.13- Chi Aeromicrobium GG-Peptidoglycan không chứa DAP 8.14- Chi Microbacterium EE- Hình que có quy tắc 97
8.15- Chi Renibacterium AA- Kỵ khí không bắt buộc B-Catalase (+) C- Có chứa DAP D-Có acid mycolic 8.16- Chi Corynebacterium DD- Không có acid mycolic E-Sản sinh acid propionic 8.17- Chi Propionibacterium EE- Không sản sinh acid propionic F-Hình que không quy tắc 8.18- Chi Dermabacter FF-Hình que có quy tắc G-Chiều rộng vi khuẩn > 1,0mm 8.19- Chi Caryophanon GG- Chiều rộng vi khuẩn < 1,0mm H-Gây bệnh ở động vật 8.20- Chi Listeria HH- Không gây bệnh ở động vật 8.21- Chi Brochothrix CC-Không chứa DAP D-Peptidoglycan chứa lysin E- Di động 98
F- Quinone là MK-7 8.22- Chi Exiguobacterium FF- Quinone là MK-9 8.23 – Chi Jonesia EE- Không di động 8.24- Chi Rothia DD – Peptidoglycan không chứa lysin E- Phân giải cellulose 8.25- Chi Cellulomonas EE- Không phân giải cellulose 8.26- Chi Rarobacter BB- Catalase (-) C-Peptidoglycan thuộc nhóm B (theo Schleiter và Kandier,1972) D- Hình que không quy tắc 8.27- Chi Agromyces DD- Hình que có quy tắc E- Thường có dạng hình sợi 8.28- Chi Erysipelothrix EE-Không có dạng hình sợi 8.29- Chi Carnobacterium CC-Peptidoglycan không thuộc nhóm B mà thuộc nhóm A D-Hình que không quy tắc E- Peptidoglycan chứa LL-DAP 99
8.30- Chi Arachnia EE- Peptidoglycan không chứa LL-DAP F-Không có menaquinone 8.31- Chi Gardnerella FF- Có menaquinone G-Có menaquinone MK-10 (H4) 8.32- Chi Actinomyces GG- Có menaquinone MK-9 (H4) 8.33 - Chi Arcanobacterrium DD- Hình que có quy tắc 8.34- Chi Lactobacillus Brevibacterium Arthrobacter Arthrobacter 100
Rubrobacter Aeromicrobium Renibacterium Corynebacterium Propionibacterium Listeria Cellulomonas Cellulomonas Agromyces 101
Actinomyces Lactobacillus Lactobacillus 9- Trực khuẩn không quy tắc, không bào tử A- Gram (+) B- Ưa nhiệt C- Tế bào có phân nhánh D-Ưa kiềm 9.1- Chi Anaerobranca DD- Không ưa kiềm 9.2- Chi Thermobrachicum CC- Tế bào không phân nhánh D-Di động 9.3- Chi Thermoanaerobacter DD-Không 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 đôi hình lưỡi liềm 102
9.5- Chi Falcivibrio DD- Tế bào hình bầu dục, hình que ngắn, không sắp xếp thành hình lưỡi liềm E-Lên men hydrat carbon chỉ sản sinh acid acetic, còn có thể tổng hợp ra acid acetic từ H2 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, không tổng hợp ra acid acetic từ H2 và CO2 9.8- Chi Atopobium CC-Tế bào hình que không quy tắc D-Tế bào có phân thành hình nĩa (đinh ba), lên men hydrat carbon không sinh khí 9.9- Chi Bifidobacterium DD- Tế bào không phân thành hình nĩa, lên men hydrat carbom có 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, không di động 9.12- Chi Acetogenium BB- Tế bào dạng cong hay dạng sợi, di động 103
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 không là acid butyric D-Lên men glucose, sản phẩm chủ yếu là acid acetic và acid lactic, không sinh khí 9.14- Chi Mobiluncus DD- Lên men glucose, sản sinh acid formic, acid acetic, acid lactic và etanol, có sinh khí 9.15- Chi Lachnospira Thermoanaerobacter dưới kính hiển vi điện Bifidobacterium Eubacterium tử Mobiluncus 104
10- Cầu khuẩn Gram dương kỵ khí bắt buộc A- Tế bào phân cắt theo 3 mặt phẳng thẳng góc, sắp xếp thành hình lập thể 10.1- Chi Sarcina AA- Tế bào phân cắt theo 1 hoặc 2 mặt phẳng thẳng góc , sắp xếp thành từng đôi hay từng 4 tế bào B-Không lên men hydrat carbon, không sinh khí C- Tỷ lệ G + C mol % trong ADN ≥ 50 10.2- Chi Peptococcus 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 ngoài các acid hữu có khác còn có acid butyric và aceton (acetone) 10.4- Chi Coprococcus CC- Trong sản phẩm lên men không có acid butyric và aceton 10.5- Chi Ruminococcus 105
Peptostreptococcus Peptostreptococcus Ruminococcus 11- Phân loại xạ khuẩn Xạ khuẩn là nhóm vi khuẩn đặc biệt. Chúng có khuẩn lạc khô và đa số có dạng hình phóng xạ (actino-) nhưng khuẩn thể lại có dạng sợi phân nhánh như nấm (myces). Vì xạ khuẩn có cấu trúc nhân nguyên thuỷ như mọi vi khuẩn khác, chiều ngang của sợi cũng nhỏ như vi 106
khuẩn, cho nên có tài liệu gọi chúng là nấm tia là không 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 môi trường đặc đa số xạ khuẩn có hai koại khuẩn ty: khuẩn ty khí sinh (aerial mycelium) và khuẩn ty cơ chất (substrate mycelium). Nhiều loại chỉ có khuẩn ty cơ chất nhưng cũng có loại (như chi Sporichthya) lại chỉ có khuẩn ty khí sinh. Giữa khuẩn lạc thường thấy có 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 có thể chỉ là 1 bào tử (như ở Thermoactinomyces, Saccharomonospora, Promicromonospora, Micromonospora, Thermomonosspora ),có thể có 2 bào tử (như ở Microbispora), có thể là chuỗi ngắn (như ở Nocardia, Pseudonocardia, Streptoverticillium, Sporichthya, Actinomadura, Microtetraspora, Streptoalloteichus, Glycomyces, Amycolata, Amycolatopsis, Catellatospora, Microellobosporia ), có thể là chuỗi dài (như ở Streptomyces, Saccharopolyspora, Actinopolyspora, Kibdelosporangium, Kitasatosporia, Saccharothrix, nhiều loài ở Nocardia, Nocardioides, Pseudonocardia, Amycolatopsis, Streptoverticillium ), có thể các bào tử trần nằm trên bó sợi (synnema), tương tự bó sợi của nấm (như ở Actinosynnema, Actinomadura ). Các chuỗi bào tử có thể thẳng, có thể xoắn, có thể ở dạng lượn sóng, có thể mọc đơn hay mọc vòng Các cuống sinh bào tử (sporophore) và cuống sinh nang bào tử (sporangiophorres) có thể riêng rẽ, có thể phân nhánh. Các đặc điểm hình thái này rất quan trọng khi tiến hành định tên xạ khuẩn. 107
Xạ khuẩn thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương, thường có tỷ lệ GC trong ADN cao hơn 55%. Trong số khoảng 1000 chi và 5000 loài sinh vật nhân sơ đã công bố có khoảng 100 chi và 1000 loài xạ khuẩn. Xạ khuẩn phân bố chủ yếu trong đất và đóng vai trò rất quan trọng trong chu trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Chúng sử dụng acid humic và các chất hữu cơ khó phân giải khác trong đất. Mặc dù xạ khuẩn thuộc nhóm sinh vật nhân sơ nhưng chúng thường sinh trưởng dưới dạng sợi và thường tạo nhiều bào tử. Thậm chí một số loại xạ khuẩn còn hình thành túi bào tử như chi Streptosporangium, Micromonospora và bào tử di động như chi Actinoplanes, Kineosporia. Trước đây, vị trí phân loại của Xạ khuẩn luôn là câu hỏi gây nhiều tranh luận giữa các nhà Vi sinh vật học ,do nó có những đặc điểm vừa giống Vi khuẩn vừa giống Nấm. Tuy nhiên, đến nay, Xạ khuẩn đã được chứng minh là Vi khuẩn với những bằng chứng sau đây: 1. Một số xạ khuẩn như các loài thuộc chi Actinomyces và Nocardia rất giống với các loài vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus và Corynebacterium. 2. Xạ khuẩn giống vi khuẩn ở chỗ không có 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 không chứa vách ngăn. 4. Xạ khuẩn là đích tấn công của các thực khuẩn thể giống như vi khuẩn, trong khi đó, nấm không bị tấn công bởi thực khuẩn thể. 108
5. Xạ khuẩn thường nhạy cảm với các kháng sinh có tác dụng lên vi khuẩn, nhưng lại thường kháng với những kháng sinh tác dụng lên nấm như các polyen. 6. Xạ khuẩn không chứa chitin, chất có mặt trong sợi và bào tử của nhiều nấm, mà không có ở vi khuẩn. Đồng thời giống như phần lớn vi khuẩn, xạ khuẩn không chứa cellulose. 7. Tương tự với vi khuẩn, xạ khuẩn nhạy cảm với phản ứng acid của môi trường, đặc điểm này không có ở nấm. 8. Các đặc điểm về sợi và nang bào tử kín(sporangium) của chi Actinoplanes cho thấy có thể chi này là cầu nối giữa vi khuẩn và các nấm bậc thấp. Xạ khuẩn thuộc về lớp Actinobacteria, bộ Actinomycetales, bao gồm 10 dưới bộ, 35 họ, 110 chi và 1000 loài. Hiện nay, 478 loài đã được công bố thuộc chi Streptomyces và hơn 500 loài thuộc tất cả các chi còn lại và được xếp vào nhóm xạ khuẩn hiếm. 109
Khuẩn lạc xạ khuẩn Khuẩn ty xạ khuẩn và bào tử 110
Chuỗi bào tử trên cuống sinh bào tử dạng xoắn Bào tử xạ khuẩn 111
Sự hình thành hai loại khuẩn ty sau khi bào tử xạ khuẩn nẩy mầm 112
Sợi bào tử và chuỗi bào tử trần 113
Một số dạng bào tử ở xạ khuẩn (SV tự chú thích từng hình) 114
Một số dạng nang bào và nang bào tử ở xạ khuẩn 115
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: 116
Để phân loại xạ khuẩn người ta sử dụng các tiêu chuẩn như trình tự rADN 16S, lai ADN, hình thái, sinh lý sinh hóa và hóa phân loại. Hiện nay, đại đa số các nhà khoa học đồng ý với quan niệm hai chủng được coi là hai loài 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 121
biệt hai loài khác nhau. Tuy nhiên, cũng có nhiều nhà khoa học lấy giá trị này là 98%. Đặc biệt hóa phân loại là rất quan trọng trong việc phân loại xạ khuẩn. Chúng rất có ích trong phân loại ở mức độ đến chi. Đó 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 (%) 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(H2) PII 65 Skermania IV A + 1b 8(H4) PII 68 Dietzia IV A + 8(H2) PII 73 62- Mycobacterium IV A A1γ + 9(H2) PII 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 9(H ), 71- Micromonospora II D A1γ’ - 3b 4.6 PII 10(H4,6) 72 9(H ), 72- Actinoplanes II D A1γ’ - 3b 4,6 PII 10(H4,6) 73 9(H ), 71- Cattelatospora II D - 4,6 PII 10(H8,6) 73 10(H ), 71- Catenuloplanes VI D A3α - 4 PIII 11(H4) 73 122
69- Couchioplanes VI D A3α - 9(H4) PII 72 69- Dactylosporangium II D A1γ - 3b 9(H4,6,8) PII 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(H4) 63 Friedmaniella I A3γ’ - 9(H4) PI 73 66- Luteococcus I A3γ’ - 1a 9(H4) PI 68 Microlunatus I A3γ’ - 2d 9(H4) PII 68 59- Propioniferax I A3γ’ - 9(H4), 7(H4) PI 63 Tessaracoccus I A3γ’ - 8(H4) PI 74 67- Nocardioides I A3γ - 3a 9(H4) PI 72 69- Aeromicrobium I A3γ - 3a 9(H4) PII 72 Hongia I A3γ - 2d 9(H4) PI 71 68- Kribbella I A3γ - 9(H4) PIII 70 Marmoricola I A3γ - 1a 8(H4) PI 72 Họ Pseudonocardiaceae PIII/ 68- Pseudonocardia III A A1γ - 1 8(H4) PII 79 Actinobispora IV A A1γ - 7(H2), 9(H2) PIV 71 9(H ), 64- Actinopolyspora IV A A1γ - 2c 4 PIII 10(H4) 68 66- Amycolatopsis III A A1γ - 9(H2,4,6) PII 69 Kibdelosporangium III A - 3c 9(H4) PII 66 67- Prauserella IV A - 3f 9(H2,4) PII 69 69- Saccharomonospora III A A1γ - 2a 9(H4) PII 74 70- Saccharopolyspora IV A A1γ - 2c 9(H4) PIII 77 69- Thermocrispum III C - 9(H4) PII 73 Họ Actinosynnemataceae 69- Actinosynnema III C A1γ - 9(H4,6) PII 71 123
Actinokineospora III C A1γ - 9(H4) PII 73 70- Kutzneria III C - 9(H4) PII 71 9(H ), 70- Saccharothrix III C A1γ - 4 PII 10(H4) 76 Họ Streptosporangiaceae 69- Streptosporangium III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 71 PIV/ 68- Acrocarpospora III B A1γ - 9(H2,4) PII 69 Herbidospora III B - 10(H4,6) PIV 71 67- Microbispora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 74 Microtetraspora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 66 64- Nonomuraea III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 69 70- Planobispora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 71 Planomonospora III B A1γ - 3c 9(H0,2,4) PIV 72 Planotetrespora III B - 3c PIV Họ Nocardiopsaceae 64- Nocardiopsis III C A1γ - 3d 10(H2,4,6) PIII 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(H6,8) PI 70 69- Spirillospora III B A1γ - 3e 9(H4,6) PI 71 Họ Glycomycetaceae 10(H ), 71- Glycomyces II - 2c 4 PI 11(H4) 73 Họ Streptomycetaceae I 69- Streptomyces A3γ - 2c 9(H6,8) PII 78 66- Kitasatospora I/III A3γ - 9(H6,8) PII 73 Họ Frankiaceae và một số họ liên quan 66- Frankia III - 1 9(H4,6,8) PI 71 73- Geodermatophilus III - 2b 9(H4) PII 76 124
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(H4) PIII 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 Acid thành Các acid amin khác Đường diamino tế bào I LL-A2pm Gly* meso- II Gly A2pm III meso- A2pm meso- IV Ara, Gal A2pm V Lys, Orn VI Lys Asp Lys, VII Asp A2bu VIII Asp Tất cả các loại thành tế bào đều chứa alanine, acid glutamic, glucosamine và acid muramic. 125
A2pm: Acid diamino pimelic có thể gồm các đồng phân quang học LL- A 2pm, DL- A2pm (meso- A2pm), DD- A2pm. Ngoài ra còn có OH- A2pm khi có thêm nhóm 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 Các loại đường chủ yếu đường Arabinose, Galactose (không chứa A Xylose) Madurose (không chứa Arabinose B hay Xylose) C Không có đường đặc trưng D Arabinose, Xylose 126
Peptidoglycan: Theo Schleifer và Kandler (1972), peptidoglycan ở xạ khuẩn được chia thành các nhóm như sau: Vị trí Acid amin Ký Ký Cầu nối giữa hai mạch Ký của mối ở vị trí thứ hiệu hiệu tetrapeptid hiệu liên kết 3 A 3-4 1 Trực tiếp α L-Lys β L-Orn meso- γ A2pm 2 Tiểu đơn vị peptid α L-Lys L-acid amin chứa một nhóm carboxyl (gly) hoặc chuỗi 3 α L-Lys peptid ngắn của acid amin đó β L-Orn meso- γ A2pm D-acid amin chứa hai nhóm 4 α L-Lys carboxyl (D-Asp hay D-Glu) β L-Orn meso- γ 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 D-acid amin (D-Orn hay D- 2 α L-Orn A2bu) 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’ có 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. 127
Thành phần acid béo: Iso- Iso- 10- 10- Khôn Anteiso Ký Bão Cyclopropa g bão 14/16/1 15/1 Methyl Methyl hiệu hòa -15/17 ne hòa 8 7 -17 -18 ++ 1 a +++ - - - - - - + ++ b +++ - - - - ++ - + ++ c +++ - - - - - ++ + 2 a ++ + +++ + (+) - - - b (+) + ++ +++ + - - - c + (v) +++ + +++ - - - d + + +++ +++ +++ - - - ++ 3 a ++ +++ (+) (+) (+) +++ - + b + + +++ +++ ++ ++ (+) - c + + ++ + + +++ (+) - d + + +++ ++ +++ (+) +++ - (v): ít hơn 5% Thành phần menaquinone: Xạ khuẩn chỉ chứa menaquinone, không chứa ubiquinone. Ký hiệu 8(H 2) hay MK-8(H2) chỉ menaquinone chứa một trong số tám đơn vị isoprene bị hydro hóa. Thành phần phospholipid: Ký Thành phần phospholipid đặc trưng hiệu PI Phosphatidylglycerol(v) PII Phosphatidylethanolamine Phosphatidylcholine, PIII phosphatidylethanolamine(v), phosphatidylmethyl-ethanolamine(v), 128
phosphatidylglycerol(v), không chứa phospholipid chứa glucosamine Phospholipid chứa glucosamine, PIV phosphatidylethanolamine(v), phosphatidylmethylethanolamine(v) Phospholipid chứa glucosamine, PV 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 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 129
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 Họ Rarobacteraceae Chi: Rarobacter Họ Sanguibacteraceae Chi: Sanguibacter Incertae sedis (chưa xác định) 130
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 131
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 132
Dưới bộ Glycomycineae Họ Glycomycetaceae Chi: Glycomyces Dưới bộ Streptomycineae Họ Streptomycetaceae Các chi: Streptomyces, Kitasatospora Dưới bộ Frankineae Họ Frankiaceae 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 133
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 Dưới lớp Sphaerobacteridae Bộ Sphaerobacteriales Họ Sphaerobacteriaceae Chi: Sphaerobacter Mô 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 còn tạo khuẩn ty khí sinh phân nhánh hoặc bó sợi (synnemata). Chúng không có khả năng chuyển động cũng như không hình thành bào tử hay nội bào tử. 134
Gram dương. Acid-alcohol fast (nhuộm kháng acid-cồn) ở một số giai đoạn phát triển. Hiếu khí. Hóa dị dưỡng hữu cơ. Catalase dương tính. Hầu hết các chủng đều mọc tốt trên các môi trường tiêu chuẩn ở 30oC, số khác cần thiamin cho sinh trưởng. Khuẩn lạc có thể sần sùi hoặc trơn nhẵn, có màu vàng sẫm, kem, vàng, vàng da cam, đỏ hoặc không màu. Arylsulfatase âm tính, nhạy cảm với lysozyme, không phân hủy được casein, cellulose, chitin, elastin hay xylan. Có 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, không bão hòa và acid mycolic với 32-66 cacbon, với nhiều nhất bốn liên kết đôi. Tỷ lệ mol G+C trong ADN là 63-72%. Có nhiều trong đất và phân gia súc. Một số chủng gây bệnh cho người và động vật. Loài chuẩn: Rhodococcus rhodochrous Chi Nocardioides: Sợi sơ cấp phân nhánh trên bề mặt, sau đó xâm nhập vàp trong thạch rồi đứt đoạn thành dạng que hay cầu hay không đều. Sợi khí sinh có thể thưa thớt, phân nhánh hoặc không sau đó cũng đứt thành những mẩu ngắn hoặc dạng que. Những mẩu này sẽ là nguồn gốc của những sợi mới. Không có tế bào di động. Khuẩn lạc nhão. Gram dương. Không nhuộm kháng acid ( Non-acid fast ). Catalase dương tính. Hiếu khí bắt buộc. Hóa dị dưỡng hữu cơ. Mọc dễ dàng trên các môi trường tiêu chuẩn. Nhạy cảm với thực khuẩn thể đặc hiệu. Acid amin chính trong thành tế bào là L-DAP và glycine. Không 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%. Có nhiều trong đất. Loài chuẩn: Nocardioides albus Chi Pseudonocardia: Sợi khí sinh và sợi cơ chất đều sinh bào tử dạng chuỗi. Sợi phân đoạn, thường có dạng zich-zac với xu hướng phồng lên ở ngọn hoặc ở giữa. Sợi kéo dài bằng cách nảy chồi. Các đoạn sợi có chức năng của bào tử hoặc biến đổi thành bào tử. Thành sợi có hai lớp. Gram dương. Không có giai đoạn di động. Hiếu khí. Sinh trưởng trên nhiều loại môi trường hữu cơ hoặc tổng hợp. Ưa ấm hoặc ưa nhiệt. Loài chuẩn: Pseudonocardia thermophila 135
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. Không nhuộm kháng acid. Hiếu khí. Khuẩn lạc mỏng, nhô lên, hơi nhăn, sợi khí sinh ít, thường tạo thành chùm, chủ yếu ở những phần già. Có thể sử dụng nhiều loại chất hữu cơ như nguồn cacbon và năng lượng duy nhất, có thể phân giải adenine, kháng nhiều loại chất kháng sinh nhưng nhạy cảm với lysozym. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 77%. Loài chuẩn: Saccharopolyspora hirsute Chi Intrasporangium: Sợi phân nhánh, có xu hướng đứt thành nhiều đoạn có kích thước và hình dáng khác nhau. Không bao giờ có 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 không di động. Gram dương. Không nhuộm kháng acid. Hóa dị dưỡng hữu cơ. Catalase dương tính. Hiếu khí. Mọc tốt nhất ở 28-37oC, không mọc được ở 45oC. Sinh trưởng tốt hơn trên các môi 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 hòa và không bão hòa. Menaquinone chính là MK-8. Loài chuẩn: Intrasporangium calvum Chi Actinopolyspora: Hệ sợi phân nhánh, hình thành rất nhiều sợi khí sinh có đường kính khoảng 1 μm. Sợi cơ chất hầu hết không 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 không sinh bào tử. Gram dương. Nhuộm kháng acid. Thành tế bào chứa meso-DAP, arabinose và galactose. Không chứa acid mycolic. Hiếu khí. Hóa dị dưỡng hữu cơ. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 64,2%. Loài chuẩn: Actinopolyspora halophila 136
Chi Saccharomonospora: Chủ yếu sinh bào tử đơn trên sợi khí sinh. Bào tử không bền nhiệt, không có khả năng di động, được hình thành trên các cuống sinh bào tử đơn giản, không phân nhánh, dài ngắn khác nhau. Trên môi 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 có màu trắng rồi chuyển thành xám xanh và xanh sẫm. Sắc tố xanh cũng có ở sợi dinh dưỡng và khuếch tán ra môi trường. Thành tế bào chứa meso-DAP, arabinose và galactose. Không chứa acid mycolic. Chứa lượng lớn iso- và anteiso- acid béo, phosphatidylethanolamin và MK-9(H4). Hiếu khí. Hóa dị dưỡng hữu cơ. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 35- 50oC, pH 7-10. Sinh catalase, deaminase và phosphatase. Phân hủy được casein, gelatin, tinh bột. xylan và tyrosin. Đặc biệt có thể sử dụng glycerol làm nguồn cacbon. Phân lập được trong đất, chất lắng cặn ở hồ, than bùn, thấy nhiều trong phân bón, phân compôt, và cỏ khô. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 69-74%. Loài chuẩn: Saccharomonospora viridis Chi Frankia: Không sinh sợi khí sinh. Túi bào tử thường sinh trên cuống sinh bào tử. Bào tử không có khả năng di động với hình dạng không cố định, từ không màu đến màu đen. Trong điều kiện khó khăn như không có quá trình cố định đạm, các túi (vesicle) có thể được hình thành. Gram dương- hoặc Gram không cố định (variable). Hiếu khí hoặc vi hiếu khí. Catalase dương tính. Ưa ấm. Hóa dị dưỡng hữu cơ. Thường mọc rất chậm (thời gian giữa hai lần phân đôi tế bào là 1-7 ngày). Hầu hết các chủng đều có khả năng cố định nitơ không 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 không bão hòa. 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. Có thể tìm trong đất. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 66- 71%. Loài chuẩn: Frankia alni Chi Actinoplanes: Phát triển dưới dạng sợi phân nhánh, không đứt đoạn. Gram dương, nhưng một phần sợi dinh dưỡng có thể là Gram âm. Không nhuộm kháng acid. Rất ít sợi khí sinh hoặc không có. Tạo nhiều loại sắc tố có khả năng khuếch tán. Bào tử chứa trong túi bào tử, sinh trên 137
cuống sinh bào tử hoặc không cuống, ít khi trong thạch. Dưới điều kiện nhất định, nhiều chủng có hệ sợi sắp xếp dạng que (palisade). Khi đó, 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 phóng ra từ túi bào tử, trong một số trường hợp, khả năng di động xuất hiện sau khi bào tử được giải phóng. 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, hóa dị dưỡng hữu cơ, ưa ấm hoặc ưa nhiệt vừa phải. Hầu hết các chủng đều không cần các nhân tố sinh trưởng hữu cơ. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 72-73%. Loài 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 có hình cầu, hình trứng, hình quả lê, hình chuông hay hình trụ, có kích thước xấp xỉ 10-15 μm. Túi bào tử chứa rất nhiều bào tử xếp thành chuỗi song song hoặc các hàng cuộn không đều. Gram dương. Khuẩn ty cơ chất có đường kính 0,2-0,8 μm, phân nhánh và có vách ngăn. Khuẩn ty khí sinh thật sự không được hình thành. Thành tế bào chứa meso-DAP và glycin. Thành phần đường chứa xylose và arabinose. Chỉ mọc được trên môi trường hỗn hợp. Khuẩn lạc nhỏ, đặc hoặc mềm. Khuẩn ty cơ chất có màu vàng chanh, vàng, da cam hoặc xanh xám, chuyển sang nâu đến nâu sẫm khi già. Hiếu khí, hóa tự dưỡng hữu cơ, điều kiện sinh trưởng tối ưu là ở pH 6,5-7,5 và 20-30 oC. Có khả năng phân hủy có chất cheratin (lông tóc của động vật có vú). Tỷ lệ mol GC trong ADN là 72-73%. Loài chuẩn: Pilimelia terevasa Chi Dactylosporangium: Túi bào tử hình ngón 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 có hình chữ nhật, hình elip, hình trứng hoặc hơi trụ, có khả năng di động nhờ một túm tiên mao cực. Không có khuẩn ty khí sinh thực sự. Khuẩn ty cơ chất có đường kính 0,5-1,0 μm, phân nhánh và ít khi có vách ngăn. Gram dương , Không nhuộm kháng acid. Thành tế bào chứa meso- DAP và glycin. Thành phần đường chứa xylose và arabinose. Có khả năng sinh trưởng trên nhiều loại môi trường. Khuẩn lạc đặc, hơi thô, thường phẳng, đôi khi nhô lên một bề mặt trơn hoặc hơi nhăn. Khuẩn ty cơ chất có màu vàng xanh, da cam, đỏ hay nâu. Hiếu khí, hóa tự dưỡng hữu cơ, điều kiện sinh trưởng tối ưu là ở pH 6,0-7,0 và 25-37 oC. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 71-73%. 138
Loài chuẩn: Dactylosporangium aurantiacum Chi Micromonospora: Có hệ sợi sinh trưởng mạnh, phân nhánh, có vách ngăn, đường kính trung bình 0,5 μm. Bào tử không có khả năng di động mọc trực tiếp hoặc từ cuống sinh bào tử. Không có khuẩn ty khí sinh. Gram dương, không 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(H4), MK-10(H4), MK-10(H6) và MK-12(H6). Hiếu khí đến vi hiếu khí. Hóa dị dưỡng hữu cơ. Nhạy cảm với pH dưới 6,0. Có khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ từ 20- 40oC. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 71-73%. Loài 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 loài hình thành chuỗi bào tử ngắn trên khuẩn ty cơ chất. Bào tử không có khả năng di động. Các khuẩn lạc ban đầu thường trơn nhẵn nhưng sau đó khuẩn ty khí sinh sẽ phát triển rất mạnh mẽ. Sinh nhiều loại sắc tố khác nhau cũng như sắc tố có khả năng khuếch tán ra môi trường. Rất nhiều chủng sản sinh ra một hoặc nhiều loại chất kháng sinh. Hiếu khí, Gram dương, không nhuộm kháng acid-cồn, hóa dị dưỡng hữu cơ, catalase dương tính. Thường có khả năng khử nitrate thành nitrit, phân hủy adenine, esculin, casein, gelatin, hypoxanthine, tinh bột và L-tyrosine. Có 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, không chứa acid mycolic. Thành phần acid béo gồm phần lớn acid béo bão hòa, iso- và anteiso-. Thành phần menaquinone chính là MK-9(H 6), MK- 9(H8). Thành phần phospholipid chính là diphosphatidylglycerol, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol và phosphatidylinositol mannoside. Có nhiều trong đất, phân compôt. Một số loài gây bệnh cho người và động vật, một số loài gây bệnh ở thực vật. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 69-78%. Loài chuẩn: Streptomyces albus 139
Chi Actinomadura: Hệ sợi sinh dưỡng phân nhánh, rất phát triển. Khuẩn ty cơ chất không đứt đoạn, có hoặc không có khuẩn ty khí sinh. Khuẩn ty khí sinh ở giai đoạn trưởng thành sẽ hình thành chuỗi ngắn, đôi khi dài của các bào tử đốt (arthrospore). Chuỗi bào tử có thể ở dạng thẳng, uốn cong hoặc xoắn không đều (1-4 vòng). Bề mặt bào tử nhẵn hoặc có các nốt. Khuẩn ty khí sinh khi đã hình thành bào tử có màu trắng, xám hay nâu, vàng, đỏ, xanh lục, xanh lam hay tím. Hiếu khí, hóa dị dưỡng hữu cơ. Nhiệt độ sinh trưởng từ 20 đến 45oC. Một số loài ưa nhiệt. Gram dương. Thành tế bào chứa meso-DAP, không chứa acid mycolic. Tế bào chứa madurose. Thành phần menaquinone chính là MK-9(H 4) và MK- 9(H6). Tỷ lệ mol GC trong ADN là 65-69%. Loài 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 không có khả năng di động. Thành tế bào chứa acid muramic, meso-DAP nhưng không chứa đường đặc trưng. Thành phần đường của toàn 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, hóa dị dưỡng hữu cơ. Ưa ấm và ưa nhiệt. Hầu hết các loài để sinh trưởng đều cần các vitamin nhóm B, đặc biệt là thiamin. Trong tự nhiên thường tồn tại trong dầu. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 71-73%. Loài 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 không phân nhánh bên trong túi bào tử. Bào tử hình cầu, hình oval hoặc hình que, không có khả năng di động. Thành tế bào chứa acid muramic, meso-DAP nhưng không chứa đường đặc trưng. Thành phần đường của toàn tế bào chứa madurose. Thành phần phospholipid chính chứa phosphatidylcholine và phospholipid chứa glucosamine. Gram dương, hiếu khí, hóa dị dưỡng hữu cơ. Ưa ấm, một số loài có khả năng chịu được nhiệt độ cao. Một số loài cần các vitamin nhóm B cho sinh trưởng. Tỷ lệ mol GC trong ADN là 69-71%. Loài chuẩn: Streptosporangium roseum 140