Giáo trình vi sinh vật 3.1

16 614 4
Giáo trình vi sinh vật 3.1

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

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.

Bài Cổ khuẩn(Archaea) Phân loại cổ khuẩn Mở đầu Những vi sinh vật có khả sinh methane (mêtan), mẫn cảm với oxygen có cấu trúc màng tế bào đặc biệt biết đến từ lâu đến cuối năm 1970 chúng nhìn nhận đại diện dạng sống thứ ba trái đất bên cạnh vi khuẩn sinh vật nhân thật, cổ khuẩn Carl R Woese cộng (1977) sau xem xét trình tự 16S rARN nhận thấy sinh vật nhân nguyên thuỷ (Prokaryote) cần chia thành hai nhóm khác biệt hoàn toàn Vi khuẩn (Eubacteria hay Bacteria) Cổ khuẩn (Archaeabacteria hay Archaea), với Sinh vật nhân thật (Eukarya) làm thành ba lĩnh giới (Domains) sinh vật (Hình 1) Các nghiên cứu sâu phả hệ đặc điểm sinh lý sinh hoá cho thấy cổ khuẩn tách từ sớm q trình tiến hố, chúng khơng gần vi khuẩn nhiều so với sinh vật nhân thật, tên gọi Archaea đề xuất thay cho Archaeabacteria Hiện hai tên gọi Archaea Archaeabacteria sử dụng tài liệu vi sinh vật, nhiên thuật ngữ Archaea xác rõ ràng cổ khuẩn khơng phải vi khuẩn mà nhóm vi sinh vật riêng biệt Hình Ba lĩnh giới sinh vật: Vi khuẩn (Bacteria), Cổ khuẩn (Archaea) Sinh vật nhân thật (Eukarya) Cổ khuẩn nhóm vi sinh vật đặc biệt Cổ khuẩn (Archaea) bắt nguồn từ tiếng La tinh Archaios có nghĩa cổ, nhóm vi sinh vật có nhiều đặc điểm khác biệt (Bảng 1) Bảng Những đặc điểm khác biệt cổ khuẩn so với vi khuẩn sinh vật nhân thật Đặc điểm Vi khuẩn (Bacteria) Cổ khuẩn(Archaea) Sinh vật nhân thật (Eukarya) Thành tế bào Peptidoglycan Pseudo-peptidoglycan, protein, polysaccharid, glycoprotein cellulose, carbonat, silicat, chitin… Màng tế bào Este-lipid Ete-lipid Este-lipid Chỉ có loại Có nhiều loại Có ba loại đơn vị 2’  12 đơn vị  12 đơn vị 70 S 70 S 80 S Mẫn cảm Mẫn cảm ARN polymeraza (trên khuôn ADN) Ribosom Phản ứng ribosom Đề kháng với độc tố bạch hầu Cũng tế bào vi khuẩn, tế bào cổ khuẩn (ngoại trừ chi Thermoplasma) có thành tế bào bên giữ chức bảo vệ Tuy nhiên, không vi khuẩn, thành tế bào cổ khuẩn khơng chứa peptidoglycan khơng bị phá huỷ tác dụng lysozym Cổ khuẩn có nhiều dạng cấu trúc thành tế bào khác Một số cổ khuẩn (như lồi sinh methane) có thành tế bào cấu tạo loại polysaccharid giống với peptidoglycan gọi pseudopeptidoglycan (pseudomurein) Chuỗi pseudo-peptidoglycan gồm đơn nguyên N-acetylglucosamin N-acetyl-alosamin-uronic acid (thay cho N-acetyl-muramic acid peptidoglycan) Ngoài ra, cầu nối glycosid 13 thay cho cầu nối glycosid 14 peptidoglycan Một số cổ khuẩn khác lại hồn tồn khơng có peptidoglycan pseudopeptidoglycan thành tế bào mà thay vào hỗn hợp gồm polysaccharid, glycoprotein protein Ví dụ lồi Methanosarcina (cổ khuẩn sinh methane) có thành tế bào lớp polysaccharid dày cấu tạo từ glucoza, glucuronic acid, galactosamin acetat Các loài cổ khuẩn ưa mặn cực đoan (extreme halophiles) Halococcus có thành tế bào tương tự Methanosarcina chứa nhiều hợp chất có nhóm sulfat giống chondroitin sulfat tổ chức liên kết động vật Dạng cấu trúc thành tế bào phổ biến cổ khuẩn lớp paracrystallin bề mặt (S-layer) gồm protein hay glycoprotein Cấu trúc tìm thấy đại diện thuộc tất nhóm cổ khuẩn, từ ưa mặn cực đoan (extremely halophilic), ưa nhiệt cực đoan (extremely thermophilic) loài sinh methane Đặc biệt chi Methanospirillum Methanothrix (cổ khuẩn sinh methane) có cấu trúc thành tế bào vô phức tạp Các loài thuộc hai chi mọc thành chuỗi dài gồm nhiều tế bào, cặp tế bào có lớp đệm dày toàn cấu trúc chuỗi lại bọc kín lớp paracrystallin bề mặt Thành phần cấu trúc lipid màng tế bào đặc điểm bật phân biệt cổ khuẩn hai nhóm cịn lại Trong vi khuẩn sinh vật nhân thật cầu nối acid béoglycerol lipid màng tế bào liên kết este (ester) cổ khuẩn lại liên kết ete (ether) (Hình 2) Acid béo este-lipid thường phân tử ngắn, mạch thẳng Trái lại, acid béo ete-lipid phân tử mạch dài, phân nhánh, thuộc hai dạng phytanyl (C20cacbuahydro tổng hợp từ isopren) biphytanyl (C40) Do có cổ khuẩn không bị biến đổi nhiệt độ cao nên isopren-lipid lấy làm chất thị cổ khuẩn hoá thạch Enzyme polymeraza thực trình mã khuôn ADN (DNA-dependent RNA polymerase) ba lĩnh giới sinh vật có nhiều điểm khác Vi khuẩn có loại ARNpolymeraza có cấu trúc khơng gian đơn giản, gồm bốn chuỗi polypeptid 2, 1, 1’ nhân tố  khơng cố định Cổ khuẩn có nhiều loại ARNpolymeraza, cấu trúc loại lại phức tạp nhiều so với ARN-polymeraza vi khuẩn ARNpolymeraza cổ khuẩn sinh methane lồi Hình Lipid màng tế bào cổ ưa mặn (halophilic) gồm tám chuỗi polypeptid (5 khuẩn (ete-lipid) khác với vi khuẩn chuỗi dài chuỗi ngắn) ARN-polymeraza cổ sinh vật nhân thật (este-lipid) khuẩn ưa nhiệt cao (hyper-thermophilic) lại phức tạp hơn, gồm 10 chuỗi peptid Polymeraza thực q trình tổng hợp ARN thơng tin (mARN) sinh vật nhân thật gồm 10-12 chuỗi polypeptid có kích thước tương tự ARN-polymeraza cổ khuẩn ưa nhiệt cao Ngồi ra, sinh vật nhân thật cịn có hai loại ARN-polymeraza khác đặc hiệu cho trình tổng hợp ARN ribosom (rARN) ARN vận chuyển (tARN) Như chất kháng sinh rifampicin có tác dụng ức chế đơn vị  polymeraza có hiệu vi khuẩn cổ khuẩn sinh vật nhân thật khơng có loại polymeraza Với điểm khác biệt trình tự 16S rARN cấu trúc ARN-polymeraza, hiển nhiên máy sinh tổng hợp protein ba lĩnh giới sinh vật khơng đồng Tuy có kích thước ribosom giống với vi khuẩn (70S) cổ khuẩn lại có nhiều bước trình sinh tổng hợp protein giống với sinh vật nhân thật (80S ribosom) Nhiều chất kháng sinh ức chế trình sinh tổng hợp protein vi khuẩn lại khơng có hiệu lực cổ khuẩn sinh vật nhân thật (Bảng 2) Ngoài ra, tương tự sinh vật nhân thật, nhân tố kéo dài EF-2 ribosom cổ khuẩn có phản ứng với độc tố bạch hầu, loại độc tố vô hại vi khuẩn Tuy nhiên nhân tố EF-2 cổ khuẩn mang tính đặc hiệu cao, nhân tố hồn tồn khơng hoạt động mơi trường ribosom vi khuẩn sinh vật nhân thật Các thí nghiệm lai ribosom in vitro cho thấy ribosom ghép đơn vị lớn (50S) cổ khuẩn đơn vị nhỏ (40S) sinh vật nhân thật thức chức giải mã cách bình thường, việc ghép tương tự vi khuẩn sinh vật nhân thật lại hồn tồn khơng tương thích Như cấu trúc máy sinh tổng hợp protein cổ khuẩn có nhiều điểm tương đồng với sinh vật nhân thật với vi khuẩn Giống vi khuẩn, cổ khuẩn có nhiễm sắc thể dạng vòng, nhiên genom cổ khuẩn thường nhỏ nhiều so với genom vi khuẩn Chẳng hạn ADN Escherichia coli 2,5 x 10 Da, ADN Thermoplasma acidophilum 0,8 x 10 Da, hay Methanobacterium 1,1 x 109 Da Ngoài thành phần GC (mol%) ADN cổ khuẩn dao động phạm vi lớn, từ 21 đến 68 %, chứng tỏ tính đa dạng cổ khuẩn So sánh trình tự đầy đủ genom cổ khuẩn Methanococcus jannaschi với genom vi khuẩn sinh vật nhân thật cho thấy 56% 1738 gen khơng tương đồng Bảng Tính mẫn cảm đại diện ba lĩnh giới sinh vật chất ức chế trình sinh tổng hợp protein Cổ khuẩn Chất sinh Vi khuẩn Methanobacterium  Sulfolobus  Escherichia coli  Sinh vật nhân thật Saccharomyces cerevisae + +  +  + + + +   +    +  kháng Tác dụng ức chế Cycloheximid Virginiamycin, pulvomycin Neomycin, puromycin Rifamycin Erythromycin, streptomycin, chloramfenicol Ức chế bước khởi đầu Ức chế bước kéo dài Dừng tổng hợp sớm Ức chế enzyme ARN polymeraza Tăng tần số mắc lỗi số hiệu ứng khác Các hình thức dinh dưỡng cổ khuẩn Cổ khuẩn có nhiều hình thức dinh dưỡng: hố dưỡng hữu (chemoorganotrophy), hố dưỡng vô (chemolithotrophy), tự dưỡng (autotrophy), hay quang hợp (phototrophy) Hố dưỡng hữu hình thức dinh dưỡng nhiều lồi cổ khuẩn, nhiên chu trình phân giải chất hữu thường có số điểm khác biệt so với vi khuẩn Cổ khuẩn ưa mặn (halophiles) ưa nhiệt cực đoan (extreme thermophiles) phân giải glucoza theo dạng cải biên đường Entner-Doudoroff (E-D) Nhiều lồi cổ khuẩn lại có khả sản sinh glucoza từ chất ban đầu hydratcarbo (gluconeogenesis) thông qua bước đảo ngược q trình glycolysis (con đường Embden-Meyerhof) Oxygen hố acetat thành CO thực qua chu trình TCA (đơi với số thay đổi bước phản ứng), qua đường acetyl-CoA (Ljungdahl-Wood) Các thành phần chuỗi vận chuyển điện tử vi khuẩn tìm thấy cổ khuẩn, cytochroma, b c có lồi ưa mặn cực đại, cytochroma có số lồi ưa nhiệt cao Mô dựa chuỗi chuyển điện tử phần lớn cổ khuẩn cho thấy chúng thu nạp điện tử từ chất cho vào chuỗi nấc thang NADH, oxygen hoá chất nhận điện tử cuối O2, S0 hay số chất khác, đồng thời tạo lực đẩy proton (proton motiv force) để tổng hợp ATP nhờ máy ATPaza khư trú màng tế bào Hoá dưỡng vô phổ biến cổ khuẩn, hydro thường sử dụng làm chất cho điện tử Tự dưỡng đặc biệt phổ biến cổ khuẩn diễn nhiều hình thức khác Ở cổ khuẩn sinh methane cổ khuẩn hố dưỡng vơ ưa nhiệt cao CO2 chuyển hoá thành hợp chất hữu qua đường acetyl-CoA, số lồi có cải biên bước phản ứng khác Một số loài cổ khuẩn khác (như Thermoproteus) cố định CO2 theo chu trình citric acid đảo ngược, tương tự vi khuẩn lam lưu huỳnh Mặc dù loài cổ khuẩn ưa nhiệt cực đoan thực hình thức dinh dưỡng hữu nhiều lồi có khả cố định CO2 thực trình theo chu trình Calvin, tương tự vi khuẩn sinh vật nhân thật Khả quang hợp có số lồi cổ khuẩn ưa mặn cực đoan, nhiên khác với vi khuẩn, q trình thực hồn tồn khơng có tham gia chlorophill hay bacteriochlorophill mà nhờ loại protein màng tế bào bacteriorhodopsin kết gắn với phân tử tương tự carotenoid có khả hấp phụ ánh sáng, xúc tác cho trình chuyển proton qua màng nguyên sinh chất sử dụng để tổng hợp ATP Tuy nhiên, hình thức quang hợp cổ khuẩn ưa mặn cực đoan sinh trưởng với tốc độ thấp điều kiện kỵ khí, mơi trường thiếu chất dinh dưỡng hữu Môi trường sống cổ khuẩn giả thuyết hình thành sống trái đất Cổ khuẩn biết đến vi sinh vật thích nghi với mơi trường có điều kiện cực đoan (extreme) nhiệt độ cao (thermophilic), nơi lạnh giá (psychrophilic), nồng độ muối cao (halophilic) hay độ acid cao (acidophilic) v.v Đó lý giải thích cổ khuẩn lại khó phân lập ni cấy điều kiện phịng thí nghiệm Trong giới sinh vật, cổ khuẩn có đại diện cư trú điều kiện nhiệt độ cao (Bảng 3, Hình 3), nhiều lồi sống nhiệt độ 100 C áp suất cao miệng núi lửa đáy đại dương Cơ chế thích nghi tế bào vi sinh vật với nhiệt độ cao nghiên cứu Ở cổ khuẩn, số phương thức thích nghi với nhiệt độ cao biết đến tác dụng enzyme gyraza việc bảo vệ cấu trúc xoắn ADN tác động nhiệt, hay ete-lipid, C40-lipid màng tế bào cổ khuẩn, giúp làm tăng đô bền vững màng Tuy nhiên cổ khuẩn không sống mơi trường cực đoan Ngồi đại dương cổ khuẩn tồn với số lượng lớn Trên đất liền lồi cổ khuẩn sinh methane ưa ấm có mặt nhiều môi trường khác nhau, bể lên men chất thải hữu cơ, chân ruộng lúa ngập nước, đường tiêu hoá động vật v.v Bảng Nhiệt độ phát triển cao đại diện sinh vật trái đất Cá 38 C Côn trùng 50 Động vật đơn bào 50 Tảo 56 Nấm 60 Vi khuẩn thường Cổ khuẩn 90 113 Khả thích nghi điều kiện sống cực đoan cổ khuẩn sở để giả thuyết chúng sinh vật sống xuất trái đất Trái đất thời kỳ đầu có nhiệt độ cao, khoảng 100 C trở lên, chứa nhiều ammon khí methane khí quyển, dạng sống phải sinh vật yếm khí ưa nhiệt cao (hyperthermophiles) Với đặc điểm sinh lý tính ưa nhiệt, sống kỵ khí, sử dụng chất hữu vơ nguồn lượng, lồi cổ khuẩn ưa nhiệt cao có lẽ phù hợp với dạng sống nguyên thuỷ mô theo điều kiện trái đất thời kỳ đầu Trong thực tế, chất thị mạch isoprenelipid thành phần màng tế bào cổ khuẩn tìm thấy lớp trầm tích có tuổi 3,8 tỷ năm Các nghiên cứu dựa trình tự 16S rARN cho thấy cổ khuẩn, đặc biệt nhóm cổ khuẩn ưa nhiệt cao, tiến hố chậm đáng kể so với vi khuẩn sinh vật nhân thật Tuy nhiên tốc độ tiến hoá chậm cổ khuẩn so với hai lĩnh giới cịn lại môi trường sống khắc nghiệt chúng tạo Cho đến câu hỏi nguồn gốc sống vai trị cổ khuẩn cịn tiếp tục tranh luận Hình Một nơi cổ khuẩn tìm thấy: suối nước nóng cơng viên Quốc gia Yellowstone (Mỹ) Phả hệ cổ khuẩn dựa trình tự 16S rARN Dựa so sánh trình tự 16S rARN đại diện cổ khuẩn phân lập chia thành hai nhóm Euryarchaeota Crenarchaeota (Hình 4,5) Euryarchaeota nhóm cổ khuẩn biết rõ nhất, bao gồm nhiều loài sinh methane, cổ khuẩn ưa mặn, khử sulfat (Archaeoglobales), Thermoplasmalates Thermococcales Nhóm Crenarchaeota gồm ba lớp Desulfococcales, Sulfolobales Thermoproteales Sau nhóm cổ khuẩn Korarchaeota đề xuất thêm (Hình 6), nhiên dựa trình tự 16S rADN có từ mẫu ADN tách trực tiếp từ mơi trường chưa có đại diện phân lập ni cấy phịng thí nghiệm Hình Các đại diện hai nhóm cổ khuẩn Crenarchaeota Euryarchaeota Hình Hình thái số đại diện hai nhóm cổ khuẩn Euryarchaeota Crenarchaeota Hình Mối liên quan phả hệ ba nhóm cổ khuẩn Euryarchaeota Crenarchaeota Korarchaeota Hình Nanoarchaeum equitans (cầu khuẩn nhỏ) bề mặt Ignicoccus sp (cầu khuẩn lớn) Gần (2002), nhóm nghiên cứu giáo sư Stetter, nhà nghiên cứu cổ khuẩn hàng đầu giới, công bố diện nhóm cổ khuẩn thứ tư, Nanoarchaeota, gồm cổ khuẩn có kích thước nhỏ với đại diện tìm thấy Nanoarchaeum equitans (Hình 7) Lồi cổ khuẩn có tế bào hình cầu, đường kính 400 nm, sống bám bề mặt tế bào loài cổ khuẩn Ignicoccus sp., phân lập từ mẫu nước nóng độ sâu 106 m đáy biển Đây loài ưa nhiệt cực đoan, phát triển nhiệt độ tối ưu 75-98 C Nhiều trình tự 16S rARDN trực tiếp có từ mơi trường có nhiệt độ cao khẳng định tồn khác biệt nhóm Nanoarchaeota so với nhóm cổ khuẩn cịn lại Đa dạng nhóm cổ khuẩn đại diện Xét đặc điểm sinh lý, cổ khuẩn phân thành bốn nhóm sinh methane (methanogens), cổ khuẩn ưa nhiệt cao (hyper-therrmophiles), cổ khuẩn ưa mặn (halophiles) cổ khuẩn ưa acid (acidophiles) thuộc lớp Thermoplasmatales với nhiều đại diện phân lập nghiên cứu phịng thí nghiệm (Hình 8) Hình Đại diện nhóm cổ khuẩn Cổ khuẩn sinh methane (methanogens) Trong cổ khuẩn, loài sinh methane làm thành nhóm lớn đa dạng với đặc điểm chung (1) tạo khí methane sản phẩm cuối chu trình trao đổi lượng (2) sống kỵ khí bắt buộc Cổ khuẩn sinh methane thu lượng cho trình sinh trưởng từ việc chuyển hố số chất thành khí methane Nguồn chất chủ yếu vi sinh vật hydro, format acetat Ngoài ra, số hợp chất C1 metanol, trimethylamin, dimethylsulfid rượu isopropanol, isobutanol, cyclopentanol, etanol sử dụng làm chất (Bảng 4) Quá trình sinh methane cổ khuẩn coi q trình hơ hấp kỵ khí, chất nhận điện tử CO2 nhóm methyl hợp chất C1 acetat Tuy nhiên, ta thấy bảng 4, lượng giải phóng phản ứng tạo methane nhỏ Để so sánh ta lấy lượng giải phóng từ phản ứng oxygen hố glucoza oxygen C6H12O6 + O2  CO2 + H2O (∆G0’ = 2870 kJ/mol) Là sinh vật có khả tạo khí methane, cổ khuẩn sinh methane có enzyme coenzyme thiết yếu cho q trình tổng hợp methane đóng vai trị thị cho nhóm, ví dụ coenzyme F420 coenzyme M Sự diện coenzyme F420 khiến cho tế bào cổ khuẩn sinh methane có tính tự phát sáng ánh đèn huỳnh quang (bước sóng 350420 nm) Mặc dù tượng tự phát sáng mạnh, yếu, hay hẳn, tuỳ thuộc vào pha sinh trưởng tế bào, đặc điểm đơn giản tiện lợi để nhận biết cổ khuẩn sinh methane kính hiển vi Bên cạnh đó, trình tự acid amin chuỗi peptid coenzyme M dùng để phân loại cổ khuẩn sinh methane Những nghiên cứu lĩnh vực cho thấy tương đồng phân loại dựa trình tự 16S rARN phân loại dựa trình tự acid amin đơn vị   coenzyme M Bảng Phản ứng tạo methane chất khác lượng giải phóng từ Phản ứng sinh methane 4H2 + CO2  CH4 + 2H2O Format  CH4 + 3CO2 + 2H2O Isopropanol + CO2  CH4 + Aceton + 2H2O Etanol + CO2  CH4 + Acetat Metanol + H2  CH4 + H2O Metanol  3CH4 + CO2 + 2H2O Methylamin + 2H2O  3CH4 + CO2 + 4NH4+ Dimethylamin + 2H2O  3CH4 + CO2 + NH4+ Trimethylamin + 6H2O  CH4 + 3CO2 + NH4 + Dimethylsulfid + 2H2O  3CH4 + CO2 + H2S Acetat  CH4 + CO2 Năng lượng giải phóng G0’ (kJ/ methane) 135,6 130,1  36,5 116,3 112,5 104,9  75,0  73,2  74,3  73,8  31,0 Những nơi thơng thường tìm thấy cổ khuẩn sinh methane bể lên men hữu kỵ khí, lớp trầm tích thiếu oxygen, đất ngập úng hệ đường ruột động vật Khi dạng chủng đơn cổ khuẩn sinh methane nhạy cảm với oxygen, tự nhiên chúng tồn mơi trường hiếu khí nhờ bao bọc bảo vệ vi sinh vật hiếu khí kỵ khí khác Trong mơi trường kỵ khí, cổ khuẩn sinh methane phải cạnh tranh chất, đặc biệt hydro acetat, với nhóm vi sinh vật sử dụng chất nhận điện tử có hiệu điện khử dương tính so với CO2 nitơrat, sulfat ôxit sắt III Như cổ khuẩn sinh methane chiễm lĩnh mơi trường nơi khơng có nhiều loại chất nhận điện tử tiềm Do khơng có khả sử dụng rộng rãi loại chất khác nhau, tự nhiên cổ khuẩn sinh methane thường phải phụ thuộc vào lồi vi khuẩn lên men chúng chuyển hoá đa dạng chất hữu thành acid hữu cơ, hydro, format acetate, hydro, format acetate nguồn thức ăn trực tiếp cho cổ khuẩn sinh methane, acid hữu sản phẩm trình lên men propyonat, butyrate cần phải nhóm vi khuẩn khác chuyển hố thành chất thích hợp đến lượt cổ khuẩn chuyển thành khí methane Có hai hình thức cộng sinh: bắt buộc khơng bắt buộc Trong hình thức cộng sinh cổ khuẩn sinh methane vi khuẩn lên men, có cổ khuẩn phụ thuộc vào mối liên hệ nhu cầu thức ăn hoạt động trao đổi chất chúng hoàn toàn khơng có ảnh hưởng tới vi khuẩn lên men, hình thức gọi cộng sinh khơng bắt buộc Hình : Cộng sinh Methanobrevibacter (tế bào trực khuẩn) Synthrophobacter (tế bào hình oval) Cộng sinh bắt buộc diễn cổ khuẩn sinh methane nhóm vi khuẩn cộng sinh bắt buộc, đơi bên cần đến nhau, ví dụ tượng cộng sinh Methanobrevibacter Synthrophobacter (Hình 9) Nhóm vi khuẩn cộng sinh mối liên kết oxygen hoá acid hữu propionate, acid có mạch carbon dài hơn, hợp chất thơm chuyển điện tử sang proton hay CO2, tạo thành hydro hay format tương ứng Nhóm vi khuẩn cộng sinh thực trao đổi chất nồng độ hydro format môi trường xung quanh giữ mức thấp, nhiệm vụ cổ khuẩn sinh methane đảm nhiệm Các lồi sinh methane thường có mặt mối liên kết cộng sinh bắt buộc Methanoplanus endosymbiosus, loài Methanobrevibacter, Methanobacterium formicicum Ở số môi trường đặc biệt suối nước nóng hay tầng nham thạch núi lửa cổ khuẩn sinh methane thường có mặt với số lượng lớn Trong trường hợp chúng sống tự do, không phụ thuộc vào vi sinh vật khác nguồn chất chủ yếu sử dụng hydro, sản phẩm có từ đường lý hố khơng qua đường sinh học Hiện tổng số cổ khuẩn sinh methane biết đến 50 loài thuộc 19 chi, sáu họ ba lớp (Bảng 6) Sự phân loại dựa trình tự 16S rARN có, nhiên hình dung theo thời gian lồi biết thêm bảng phân loại cần phải thay đổi Bảng Các nhóm phân loại cổ khuẩn sinh methane Lớp Methanobacteriales Họ Methanobacteriaceae (T) Chi Methanobacterium (T) -nt-nt-ntMethanococcales Methanomicrobiales -nt-nt-nt-nt-nt-nt-nt-nt-nt-nt-nt-nt-nt- -nt-ntMethanothermaceae Methanococcaeae (T) Methanosarcinaceae -nt-nt-nt-nt-nt-ntMethanomicrobiacaea (T) -nt-nt-nt-nt-ntMethanocorpusculaceae Methanobrevibacter Methanosphaera Methanothermus (T) Methanococcus (T) Halomethanococcus Methanococcoides Methanohalobium Methanohalophilus Methanolobus Methanosarcina (T) Methanosaeta (Methanothrix) Methanoculleus Methanogenium Methanolacinia Methanomicrobium (T) Methanoplanus Methanospirillum Methanocorpusculum (T) T = họ/ chi chuẩn; -nt- Về hình thái, cổ khuẩn sinh methane đa dạng, số lồi có hình dạng đặc trưng dễ nhận biết kính hiển vi Methanosarcina, Methanospirillum hay Methanosaeta (Hình 10) Ngồi ra, đặc điểm quan trọng dùng để phân loại nhóm cổ khuẩn nguồn chất sử dụng để sinh methane (Bảng 6) Họ Methanobacteriaceae có thành tế bào cấu tạo từ pseudomurein, bắt mầu Gram (+) Họ Methanobacteriaceae gồm có ba chi Methanobacterium, Methanobrevibacter Methanosphaera Các lồi thuộc chi Methanobacterium có tế bào hình que hình sợi, đơi tạo nhóm gồm nhiều tế bào Tất loài thuộc chi có khả sinh methane từ H2 + CO2, số loài sử dụng Bài Phương pháp thực nghiệm dùng để định tên loài vi khuẩn ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI: 1.1 Nhuộm Gram (phương pháp Hucker cải tiến) Vật liệu, hố chất:  Dung dịch Tím kết tinh (Crystal violet): 2g tím kết tinh hồ tan 20 ml etanol 95% 0,8 g ammon oxalat hoà tan 80 ml nước cất Trộn hai dịch nói lại với nhau, giữ 48 lọc Bảo quản lọ tối, sử dụng vài tháng  Dung dịch Iod: Hoà tan g Iod (Iodine) 3-5ml nước cất, thêm 2g KI (Kali iodide), khuấy cho tan hết, thêm nước cất cho đủ 300ml Bảo quản lọ tối  Dung dịch tẩy màu: Etanol 95% trộn hỗn hợp 70ml etanol 95% với 30ml aceton  Dung dịch nhuộm bổ sung: Chuẩn bị sẵn dung dịch Safranin O 2,5%, trước dùng pha với nước cất theo tỷ lệ 1:5 (vol/vol) để có dung dịch 0,5% Các bước tiến hành:  Chuẩn bị vết bôi: dùng que cấy vơ trùng lấy vi khuẩn từ thạch (sau cấy 24 giờ) hoà vào giọt nước cất phiến kính, làm khơ khơng khí  Cố định tế bào: hơ nhanh vết bơi lửa đèn cồn 2-3 lần  Nhuộm dung dịch Tím kết tinh phút, rửa nước, thấm khô  Nhuộm lại dung dịch Iod phút, rửa nước, thấm khô  Nhỏ dịch tẩy màu, giữ khoảng 30 giây (cho đến vừa thấy màu), rửa nước, thấm khô  Nhuộm bổ sung dung dịch Safranin 2-3 phút, rửa nước, để khơ khơng khí  Soi kính: dùng vật kính dầu 100 Kết quả: Vi khuẩn Gram (+) bắt màu tím, Gram () bắt màu đỏ Hình 1.1 Các bước tiến hành nhuộm Gram ví dụ minh hoạ kết 1.2 Nhuộm tiên mao Vật liệu, hoá chất:  Dung dịch A: Acid tannic 5g FeCl3 1,5 g Formalin ml NaOH 1% ml Nước cất 100 ml  Dung dịch B: g AgNO3 hoà tan 100 ml nước cất, lấy 10 ml dể riêng Nhỏ dung dịch NH4OH đậm đặc vào 90 ml lại, thấy hình thành tủa đặc, tiếp tục nhỏ NH4OH vào tan hết tủa Lấy 10ml AgNO3 bỏ ban đầu nhỏ từ từ vào dung dịch, thấy xuất váng mỏng, tiếp tục nhỏ vào vừa tan hết váng thơi  Chuẩn bị phiến kính: rửa thật sạch, ngâm cồn, đốt cháy hết cồn sử dụng Các bước tiến hành:   Hoạt hoá vi khuẩn 2-3 lần trước tiến hành nhuộm Dùng que cấy vô trùng lấy vi khuẩn từ mặt thạch (mới cấy 18-24 giờ) hồ vào giọt nước cất đặt phiến kính, để nghiêng cho chảy phía, làm khơ khơng khí  Cố định tế bào: hơ nhanh lửa đèn cồn 2-3 lần  Nhỏ dịch A lên vết bôi, giữ 10 phút, rửa nước cất   Dùng dịch B cho chảy qua để loại Nhuộm dịch B 30-60 giây Hơ nóng, để nguội rửa lại nước cất Soi kính: dùng vật kính dầu 100 Kết quả: Tế bào vi khuẩn bắt màu nâu thẫm, tiên mao bắt màu nâu ... cổ, nhóm vi sinh vật có nhiều đặc điểm khác biệt (Bảng 1) Bảng Những đặc điểm khác biệt cổ khuẩn so với vi khuẩn sinh vật nhân thật Đặc điểm Vi khuẩn (Bacteria) Cổ khuẩn(Archaea) Sinh vật nhân... giống với vi khuẩn (70S) cổ khuẩn lại có nhiều bước q trình sinh tổng hợp protein giống với sinh vật nhân thật (80S ribosom) Nhiều chất kháng sinh ức chế trình sinh tổng hợp protein vi khuẩn lại... tương tự vi khuẩn sinh vật nhân thật lại hồn tồn khơng tương thích Như cấu trúc máy sinh tổng hợp protein cổ khuẩn có nhiều điểm tương đồng với sinh vật nhân thật với vi khuẩn Giống vi khuẩn,

Ngày đăng: 09/10/2012, 08:37

Hình ảnh liên quan

(Eukarya) làm thành bal ĩnh giới (Domains) ở sinh vật (Hình 1). Các nghiên cứu sâu hơn về phả hệ và đặc điểm sinh lý sinh hoá cho thấy  - Giáo trình vi sinh vật 3.1

ukarya.

làm thành bal ĩnh giới (Domains) ở sinh vật (Hình 1). Các nghiên cứu sâu hơn về phả hệ và đặc điểm sinh lý sinh hoá cho thấy Xem tại trang 1 của tài liệu.
Hình 1. Bal ĩnh giới của sinh vật: Vi khuẩn (Bacteria), Cổ khuẩn(Archaea) và Sinh vật nhân thật - Giáo trình vi sinh vật 3.1

Hình 1..

Bal ĩnh giới của sinh vật: Vi khuẩn (Bacteria), Cổ khuẩn(Archaea) và Sinh vật nhân thật Xem tại trang 1 của tài liệu.
nhiều đặc điểm rất khác biệt (Bảng 1). - Giáo trình vi sinh vật 3.1

nhi.

ều đặc điểm rất khác biệt (Bảng 1) Xem tại trang 2 của tài liệu.
cổ khuẩn lại là liên kết ete (ether) (Hình 2). Acid béo  trong  este-lipid  thường  là  các  phân  tử  ngắn,  - Giáo trình vi sinh vật 3.1

c.

ổ khuẩn lại là liên kết ete (ether) (Hình 2). Acid béo trong este-lipid thường là các phân tử ngắn, Xem tại trang 3 của tài liệu.
Bảng 2. Tính mẫn cảm của đại diện ba lĩnh giới sinh vật đối với các chất ức chế quá trình sinh tổng hợp protein  - Giáo trình vi sinh vật 3.1

Bảng 2..

Tính mẫn cảm của đại diện ba lĩnh giới sinh vật đối với các chất ức chế quá trình sinh tổng hợp protein Xem tại trang 5 của tài liệu.
Sulfolobales và Thermoproteales. Sau này nhóm cổ khuẩn Korarchaeota được đề xuất thêm (Hình 6),  tuy  nhiên  chỉ dựa trên  các  trình  tự 16S rADN có được từ các mẫu ADN tách trực tiếp từ môi  trường chứ chưa có đại diện nào được phân lập và nuôi cấy tron - Giáo trình vi sinh vật 3.1

ulfolobales.

và Thermoproteales. Sau này nhóm cổ khuẩn Korarchaeota được đề xuất thêm (Hình 6), tuy nhiên chỉ dựa trên các trình tự 16S rADN có được từ các mẫu ADN tách trực tiếp từ môi trường chứ chưa có đại diện nào được phân lập và nuôi cấy tron Xem tại trang 8 của tài liệu.
Hình 5. Hình thái một số đại diện của hai nhóm cổ khuẩn Euryarchaeota và Crenarchaeota - Giáo trình vi sinh vật 3.1

Hình 5..

Hình thái một số đại diện của hai nhóm cổ khuẩn Euryarchaeota và Crenarchaeota Xem tại trang 9 của tài liệu.
Hình 6 Mối liên quan phả hệ của ba nhóm cổ khuẩn Euryarchaeota và Crenarchaeota và  Korarchaeota - Giáo trình vi sinh vật 3.1

Hình 6.

Mối liên quan phả hệ của ba nhóm cổ khuẩn Euryarchaeota và Crenarchaeota và Korarchaeota Xem tại trang 9 của tài liệu.
Hình 8. Đại diện các nhóm cổ khuẩn chính - Giáo trình vi sinh vật 3.1

Hình 8..

Đại diện các nhóm cổ khuẩn chính Xem tại trang 10 của tài liệu.
isopropanol, isobutanol, cyclopentanol, etanol cũng được sử dụng làm cơ chất (Bảng 4). - Giáo trình vi sinh vật 3.1

isopropanol.

isobutanol, cyclopentanol, etanol cũng được sử dụng làm cơ chất (Bảng 4) Xem tại trang 11 của tài liệu.
chuyển thành khí methane. Có hai hình thức cộng sinh: bắt buộc và không bắt buộc. Trong hình thức cộng sinh  giữa  cổ khuẩn sinh methane  và  vi  khuẩn  lên  men,  chỉ  có cổ khuẩn phụ thuộc vào  mối liên hệ này do nhu cầu về thức ăn còn các hoạt động tra - Giáo trình vi sinh vật 3.1

chuy.

ển thành khí methane. Có hai hình thức cộng sinh: bắt buộc và không bắt buộc. Trong hình thức cộng sinh giữa cổ khuẩn sinh methane và vi khuẩn lên men, chỉ có cổ khuẩn phụ thuộc vào mối liên hệ này do nhu cầu về thức ăn còn các hoạt động tra Xem tại trang 12 của tài liệu.
Về hình thái, cổ khuẩn sinh methane rất đa dạng, trong đó một số loài có hình dạng đặc trưng  dễ  nhận  biết  dưới  kính  hiển  vi  như  Methanosarcina, Methanospirillum  hay  Methanosaeta - Giáo trình vi sinh vật 3.1

h.

ình thái, cổ khuẩn sinh methane rất đa dạng, trong đó một số loài có hình dạng đặc trưng dễ nhận biết dưới kính hiển vi như Methanosarcina, Methanospirillum hay Methanosaeta Xem tại trang 13 của tài liệu.
Hình 1.1. Các bước tiến hành nhuộm Gram và ví dụ minh hoạ kết quả. - Giáo trình vi sinh vật 3.1

Hình 1.1..

Các bước tiến hành nhuộm Gram và ví dụ minh hoạ kết quả Xem tại trang 15 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan