Một số vấn đề về vi sinh vật

Sơ lược một số khái niệm chung 1. Vi sinh học (microbiology) Là khoa học nghiên cứu các cơ thể sống hiển vi và siêu hiển vi, cấu tạo tế bào và quy luật hoạt động của chúng, sử dụng các vi sinh vật nhằm phục vụ lợi ích của con người và giữ vững hệ sinh thái trên trái đất. 2. Vi sinh vật (microorganisms) . Vi sinh vật là tên gọi chung để chỉ tất cả các sinh vật có hình thể bé nhỏ, muốn thấy rõ được, người ta phải sử dụng tới kính hiển vi. . Vi sinh vật ko phải là một nhóm riêng biệt trong sinh giới. Chúng thậm chí thuộc về nhiều giới (kingdom) sinh vật khác nhau. Giữa các nhóm có thể ko có quan hệ mật thiết với nhau nhưng chúng có một số đặc điểm chung (cái này sẽ tìm hiểu ở phần sau) 3. Virut (virus) Virut là nhóm vi sinh vật đặc biệt, chúng nhỏ bé tới mức chỉ có thể quan sát được qua kính hiển vi điện tử (electron microscope) . Virut chưa có cả cấu trúc tế bào. Virut là kí sinh nội bào bắt buộc có cấu tạo rất đơn giản, chỉ gồm một loại axit nuclêic được bao bởi vỏ protein, muốn nhân lên phải nhờ bộ máy tổng hợp của tế bào chủ. Một số vấn đề ban đầu về vi sinh vật 1.Đặc điểm của vi sinh vật 1.1 Kích thước nhỏ bé - Mắt con người khó có thể thấy được các vật nhỏ hơn 1 mm. Vậy mà vi sinh vật lại được đo bằng micromet, virut thường được đo bằng nanomet.- Vì vi sinh vật có kích thước nhỏ bé nên diện tích bề mặt của một tập đoàn vi sinh vật hết sức lớn. VD: Số lượng cầu khuẩn chiếm thể tích 1cm3 có diện tích bề mặt là 6m 1.2 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh - Vi sinh vật tuy nhỏ bé nhất trong sinh giới nhưng lại có năng lực hấp thu và chuyển hoá vượt xa các sinh vật bậc cao. VD: Vi khuẩn lactic (lactobasillus) trong một giờ có thể phân giải 1 lượng đường lactozơ nặng hơn 1000 - 10000 lần khối lượng chúng.Nếu tính số microlit O2 mà mỗi mg chất khô của cơ thể sinh vật tiêu hao trong một giờ(biểu thị là - QO2 thì ở mô lá hoặc mô rễ thực vật là 0,5 - 4, ở tổ chức gan và thận động vật là 10 - 20, ở nấm men rượu (Sacharomyces cerevisiae) là 110, ở vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas là 1200, ở vi khuẩn thuộc chi Azôtbacter là 2000. - Năng lực chuyển hoá sinh hoá mạnh mẽ của vi sinh vật (VSV) dẫn đến những tác dụng rất lớn lao của chúng trong thiên nhiên cũng như trong hoạt động sống của con người. 1.3 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh So với các sinh vật khác thì VSV có tốc độ sinh trưởng và sinh sôi nảy nở cực kì lớn. Ví dụ: Vi khuẩn Escherichiacoli trong các điều kiện thích hợp cứ khoảng 12 - 20 phút lại phân cắt một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ (generation time) là 20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 lần, 24 giờ phân cắt 72 lần, từ một tế bào ban đầu sẽ sinh ra 4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4722 tấn!). Tất nhiên trong thực tế ko thể tạo ra số lượng tế bào như vậy cho nên số lượng vi khuẩn thu được trong một ml dịch nuôi cấy thường chỉ đạt tới mức độ 10^8 - 10^9 tế bào. 1.4. Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị - Năng lực thích ứng của VSV vượt rất xa so với thực vật và động vật. Trong quá trình tiến hoá lâu dài, VSV đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứng với những điều kiện sống bất lợi. Người ta nhận thấy số lượng enzim thích ứng chiếm tới 10% lượng chứa protein trong tế bào VSV. + Phần lớn VSV có thể giữ nguyên sức sống ở nhiệt độ của nitơ lỏng (-196 độ C) thậm chí ở nhiệt độ của hiđrô lỏng (-253 độ C). Một số VSV có thể sinh trưởng ở nhiệt độ 250 độ C, thậm chí có thể 300 độ C. Một số VSV có thể thích nghi với nồng độ 32% NaCl. Ví dụ: vi khuẩn thiobacillus thioxidans có thể sinh trưởng ở pH = 0,5; trong khi đó vi khuản thiobacillus denitrificans lại thích hợp phát triển ở pH = 10,7. + Ở nơi sâu nhất trong đại dương (11034m), nơi có áp lực tới 1103,4 atm, vẫn thấy có vi sinh vật sinh sống, nhiều VSV thích nghi với điều kiện sống hoàn toàn thiếu oxi (VSV kị khí bắt buộc - obligate anaerobes), một số nấm sợi có thể phát triển thành váng dày trong bể ngâm xác có nồng độ phenol rất cao. - VSV rất dễ phát sinh biến dị bởi vì thường là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống. Tần số biến dị ở VSV thường là 10^-5 ---> 10^-10. Hình thức biến dị thường gặp là đột biến gen và dẫn đến những thay đổi về hình thái, cấu tạo, kiểu trao đổi chất, sản phẩm trao đổi chất, tính đề kháng....Bên cạnh các biến dị có lợi, VSV cũng sinh ra những biến dị có hại đối với nhân loại, chẳng hạn biến dị về tính kháng thuốc. 1.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều - VSV phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất, chúng có mặt trên cơ thể người, động vật, thực vật, trong đất, nước, không khí, trên mọi đồ dùng, vật liệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt đến nước biển... - Về chủng loại: Trong khi toàn bộ giới Động vật có khoảng 1,5 triệu loài, thực vật có khoảng 0,5 triệu loài thì VSV cũng có tới trên 100 nghìn loài.Đúng nhà VSV học người Nga nổi tiếng A.A.Imsenhetskii đã nói : "Các loài VSV mà ta đã biết đến hiện nay nhiều lắm cũng không quá đuợc 10% tổng số loài VSV có sẵn trong thiên nhiên"./. VSV học có rất nhiều ứng dụng trong đời sống, bé chip pông có thể post những bài theo hướng đó không? ví dụ như làm rượu,dấm,bia, cho đến sản xuất các chất kháng sinh chẳng hạn. 2. Vị trí của vi sinh vật trong hệ thống sinh giới Vị trí của các nhóm vi sinh vật đã được xếp vào các hệ thống sinh giới khác nhau.2.1 Hệ thống 5 giới của Whittaker (1969) - Giới khởi sinh (Monera) (vi khuẩn)- Giới nguyên sinh (Protista) (VSV nhân chuẩn đơn bào)- Giới nấm (Fungi)- Giới thực vật - Giới động vật 2.2 Hệ thống 4 giới của Takhtakjan (1970) - Giới vi khuẩn- Giới nấm (từ nấm đơn bào đến đa bào)- Giới thực vật (từ TV đơn bào đến đa bào)- Giới động vật (Từ ĐV nguyên sinh đến bậc cao) 2.3 Hệ thống 3 nhóm giới của Trần Thế Tương (1979) - Nhóm giới sinh vật vô bào: giới virut- Nhóm giới sinh vật nhân sơ (nhân nguyên thủy): giới vi khuẩn và vi khuẩn lam- Nhóm giới sinh vật nhân chuẩn: giới thực vật, giới nấm và giới động vật * Năm 1980, Woese nhận thấy thứ tự nucleotit của ARN của ribôxôm 16S và 5S (có thể là 18S) ở một số vi khuẩn có sai khác rất lớn so với ở đa số các vi khuẩn khác, quá trình dịch mã ko chịu tác dụng của cloramphenicol nhưng lại bị ức chế bởi độc tố của vi khuẩn bạch hầu. Và ông xếp chúng thành một giới riêng gọi là giới vi khuẩn cổ (Archaebacteria). Như vậy, hệ thống phân loại sinh giới của ông lại chỉ có 3 giới là Sinh vật nhân thật (Eukaryota), Vi khuẩn thật (Eubacteria). (Theo Whittaker, thì vi khuẩn cổ vẫn thuộc về giới khởi sinh). Có một vấn đề còn chưa đủ căn cứ để xét đoán: Việc virut và phagơ (hay bacteriophagơ, thể thực khuẩn)là những dạng tiến hóa thấp cổ xưa hay là do các dạng tiến hóa cao bị thoái hóa đi mà thành. SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT 1. Khái quát về sinh trưởng của vi sinh vậtSinh trưởng là sự tăng các thành phần của TB và dẫn đến sự tăng kích thước cũng như số lượng của VSV hoặc cả hai. Vi khuẩn được dùng làm mô hình để nghiên cứu sinh trưởng của VSV (do kích thước TB nhỏ, sinh sản nhanh, phân đôi đơn giản, có thể theo dõi sự thay đổi của cả quần thể).Nếu ta nuôi cấy 1 vi khuẩn vào môi trường thì sự tăng số lượng TB như sau:1->2->4->8->16......2^0->2^1->2^2->2^3->...2^nn: số lần phân chia TBKhoảng thời gian cần cho mỗi TB phân chia hoặc cả quần thể tăng gấp đôi gọi là thời gian thế hệ (g).Với a TB vi khuẩn ban đầu qua một thời gian nuôi, số lượng TB:A = a.2^n (^: số mũ nhá)Logarit 2 vế ta có:LgA = Lga + nLg2=> n = (LgA - Lga):Lg2-Tốc độ phân chía (số lần phân chia trong 1 giờ):v = n:t = (LgA - Lga):(Lg2.t) t:thời gian nuôi cấy-Thời gian thế hệ g:g = t:n = 1:v VD: Sau 10 giờ nuôi cấy, số TB vi khuẩn tăng từ 10^3 đến 10^9 thì tốc độ phân chia là:v = (Lg10^9 - Lg10^3):(Lg2.10) = 2g = 1/2 2. Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn trong hệ thống đóng:Khi cấy vi khuẩn vào một bình nón chứa môi trường lỏng rồi giữ bình ở một nhiệt độ thích hợp, trong một thời nhất định, trong suốt quá trình đó, người ta không thêm môi trường mới vào bình cũng không rút sinh khối ra khỏi bình. Kiểu nuôi như vậy gọi là nuôi theo đợt hay nuôi trong hệ thống đóng.Nếu trên đồ thị biểu diễn, lấy trục tung là trục logarit của số lượng TB, trục hoành là thời gian nuôi thì đường cong sinh trưởng của VK được chia thành 4 pha: a. Pha tiềm phát (Pha Lag)Đây là thời gian tính từ khi VK được cấy vào môi trường cho đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng. Trong pha này VK phải thích ứng với môi trường mới, chúng tổng hợp mạnh mẽ ADN và các enzim chuẩn bị cho sự phân bào. b. Pha lũy thừa (Pha Log)Trong pha này, VK bắt đầu phân chia, số lượng TB tăng theo lũy thừa, thời gian thế hệ đạt tới hằng số, quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ nhất. c. Pha cân bằng:Trong pha này tốc độ sinh trưởng cũng nhu trao đổi chất của VK giảm. Số lượng TB chết cân bằng với số TB sinh ra.Một số nguyên nhân khiến VK chuyển sang pha cân bằng như: chất dinh dưỡng cạn kiệt, nồng độ oxi giảm (đối với VK hiếu khí), các chất độc tích lũy, pH thay dổi... d. Pha tử vong:Số TB chết vượt số TB sinh ra. một số VK chứa các enzim tự phân giải TB. Số khác có hình dạng TB thay đổi do thành TB bị hư hại. * Nuôi cấy theo đợt như trên, pha Log chỉ kéo dài được vài thế hệ. Để thu được nhiều sinh khối, người ta sử dụng phương pháp nuôi liên tục, có sự bổ sung môi trường mới, và rút bớt chất thải ra ngoài, khi đó VK có thể sinh trưởng trong pha Log một thời gian dài. * Nếu trong môi truờng tổng hợp gồm hỗn hợp 2 loại cơ chất cacbon thì đường cong snh trưởng không bình thường, VD môi trường chứa glucozơ và sorbitol. Lúc đầu VK tổng hợp loại enzim phân giải loại hợp chất dễ dồng hoá hơn (glucozơ). khi chất này đã cạn, VK lại được chất thứ 2 cảm ứng, tổng hợp loại enzim phân giải hợp chất thứ hai (sorbitol).=> Trên dồ thị sinh trưởng ta thấy có 2 pha Lag, 2 pha Log và 2 pha cân bằng. Hiện tượng này được Monod mô tả là hiện tưởng sinh trưởng kép (trong cơ chế điều hòa sinh tổng hợp protein hay mô hình Operon đấy!) VIRUT HIV (Human Immuno Deficiency Virus) 1. Cấu tạo:- Lõi: Gồm 2 phân tử ARN mạch đơn và emzim phiên mã ngược (Reverse Transcriptaza).- Vỏ protein gồm 2 phần:+ Vỏ hình cầu ở ngoài+ Vỏ hình trụ bên trong+ Ngoài vỏ hình cầu có lớp màng lipit chứa các gai glicoprotein: GP120 và GP41. 2. Sinh sản: Đối tượng tấn công của HIV là TB ruột, TB thần kinh...nhất là TB lympho T của hệ miễn dịch có thụ thể CD4 phù hợp với các gai của HIV.- Khi xâm nhập vỏ hình trụ chui sâu vào trong TB, bỏ vỏ hình cầu bên ngoài. Trong TB, vỏ hình trụ bị phá vỡ giải phóng các phân tử ARN.- Nhờ enzim phiên mã ngược: ARN => ADN 1 mạch => ADN mạch kép. Phân tử ADN này chui vào trong nhân tích hợp với bộ gen của TB chủ thành dạng tiềm tan. Nhờ vậy mà virut tránh được cơ chế bảo vệ của cơ thể và tác động của thuốc kháng sinh. Cùng với dạng tiềm tan của virut là thời gian ủ bệnh có thể kéo dài từ 2 đến 10 năm tùy thuộc vào điều kiện sống và thể trạng của cơ thể.- Sau thời gian ủ bệnh, virut trở thành dạng hoạt động. Nhờ các enzim của TB mà thực hiện tổng hợp ARN bộ gen và các thành phần của vỏ capsit. Cuối cùng lắp ráp thành các virut HIV mới, phóng thích rồi xâm nhập các TB khác. 3. Các giai đoạn biểu hiện bệnh: Căn cứ vào số lượng TB lympho T trong máu:- Giai đoạn đầu: TCD4 > 500/ml máu (bình thường là 800/ml): không biểu hiện bệnh.- Giai đoạn 2: 200/ml chết vì tê liệt và điên dại. INTERFERON (IFN) LÀ CÁI CHI CHI? 1. Lịch sử nghiên cứu:- 1935, Findlay và Mac Callium khi nghiên cứu bệnh sốt vàng ở thung lũng Ritz đã nhận thấy: khỉ sau khi mắc virut gây sốt trước khi nhiễm virut sốt vàng sẽ không bị chết.- 1957, Isaac và Linderman đã tìm ra Interferon. 2. Khái niệm:IFN là những protêin, glicoprotêin có tác dụng miễn dịch hình thành trong TB khi bị nhiễm virut, axit nuclêic lạ polysaccarit hay sau sự kích thích cảm ứng.Hiện tượng virut ôn hòa hay sự hình thành prophage có liên quan đến IFN (một số virut độc bị IFN ức chế trở thành dạng ôn hòa). 3. Đặc điểm và vai trò của IFN:- Có bản chất là protêin, có khối lượng phân tử lớn.- Bền vững trước nhiều loại enzim (trừ protêaza), chịu được pH, nhiệt độ cao (56 độ C vẫn giữ được hoạt tính).- Đặc tính sinh học quan trọng của IFN là có tác dụng không đặc hiệu với virut nghĩa là có khả năng kìm hãm sự nhân lên của bất kì virut nào.- Có tính đặc hiệu loài. VD: IFN do TB người sinh ra chỉ có tác dụng chống virut gây bệnh ở người. Nó làm tăng sức đề kháng của cơ thể bằng cách kích thích tăng số lượng của một loạt TB miễn dịch: đại thực bào, TB Lympho. CÁC GIẢ THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC CỦA VIRUT: - Dựa vào cấu tạo: Virut do sự kết hợp giữa các đại phân tử protêin và axit nuclêic, nằm giữa ranh giới của vật thể sống và không sống.- Dựa vào lối sống kí sinh bắt buộc: Virut bắt nguồn từ một loại vi sinh vật sống kí sinh thoái hóa dần các cơ quan không cần thiết.- Dựa vào cách nhân lên: Virut có thể là một đoạn gen hay một bào quan nào đó đã tách ra hoạt động độc lập. khi kí sinh lại, chúng có thể nhân lên hay xen cài vào NST của TB. CÁC THUẬT NGỮ: VIRION, VIROID, PRION - Virion: là cấu trúc hạt virut đã được lắp ráp gồm protêin bao bọc axit nuclêic, đôi khi còn có chút ít hợp chất khác (thường được hiểu là dạng virut tồn tại ngoài TB).- Viroid: là các phân tử ADN hoặc ARN trần, một mạch có khả năng gây bệnh (nhiều bệnh ở thực vật)- Prion: là loại protêin thuần khiết, có khả năng gây bệnh ở người (bệnh Kuru) hay động vật (bệnh bò điên BSE). BÀO TỬ VI KHUẨN, SAO MÀY SỐNG DAI VẬY? * Bào tử (nha bào)là dạng sống tiềm sinh của vi khuẩn, ở vi khuẩn G+ bào tử có hình tròn, bầu dục. * Cấu trúc: bào tử gồm nhiều lớp màng bao bọc. Vách TB vi khuẩn (vách bào tử) được bao bọc bởi một lớp dày gọi là vỏ, xung quanh vỏ có 2 lớp bao: trong và ngoài -> chính là yếu tố quyết định tính không thấm đối với hóa chất và tính đề kháng với các tác nhân vật lý. * Thành phần hóa học:- Các lớp bao và màng của bào tử cấu tạo bởi protêin, gồm nhiều axit amin chứa lưu huỳnh như: glyxin, tirozin, xistin, ngoài ra còn có kêratin.- Nguyên sinh chất của bào tử chứa NST, ribosom và nhiều enzim ở trạng thái không hoạt động.- Bào tử chứa một lượng lớn Ca, Mg, axit dipicolinit, lượng nước trong bào tử phần lớn là nước liên kết. * Sức đề kháng của bào tử:Bào tử có khả năng đề kháng cao và có thể sống lâu trong điều kiện bất lợi nhờ:- Nước phần lớn ở trạng thái liên kết -> không có khả năng làm biến tính protêin khi tăng nhiệt độ.- Trong bào tử có chứ ion Ca2+ và axit dipicolinit. protêin sẽ kết hợp với dipicolinat canxi tạo thành phức chất có tính ổn định cao với nhiệt độ.- Các enzin ở trạng thái không hoạt động -> hạn chế được sự trao đổi chất của bào tử với môi trường ngoài.- Sự có mặt của các axit amin chứa lưu huỳnh giúp bào tử đề kháng mạnh với tia cực tím.- Cấu trúc gồm nhiều lớp màng bao bọc, tính không thấm của các lớp màng -> các chất hóa học, chất sát trùng khó tác động. 3. Môi trường nuôi cấy VSV: Có 2 loại môi trường là môi trường liên tục và môi trường ko liên tục.- Môi trường liên tục là môi trường thường xuyên cung cấp thêm chất dinh dưỡng, đồng thời lấy đi một lượng chất thải tương đương.- Môi trường ko liên tục là ko bổ sung chất dinh dưỡng mới và ko lấy đi các sản phẩm trao đổi chất. 4. Sinh trưởng kép - Đường cong sinh trưởng gồm 2 pha lag và 2 pha log. - Nguyên nhân: Khi môi trương (MT) nuôi cấy có 2 chất hữu cơ cung cấp cacbon khác nhau cung cấp cho VSV, sau khi vi khuẩn tổng hợp enzim để chuyển hoá nguồn C thứ nhất, chúng trải qua giai đoạn tiềm phát 2 (pha lag), tổng hợp enzim chuyển hoá nguồn C thứ 2 nên có 2 pha lag và 2 pha log. 5. Các yếu tố lý hoá học tác động đến sự sinh trưởng của VSV a, Các yếu tố hoá học a1. Các chất hoá học dinh dưỡng - Là những chất cung cấp các nguyên tố C, H, O, N, S, P để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ cho sinh vật.- Cung cấp các nguyên tố vi lượng để cấu trúc và hoạt hoá các enzim.- Nhân tố sinh trưởng: là những chất mà VSV ko tự tổng hợp được nhưng rất cần cho sự sinh trưởng của chúng như một số axit amin, một số vitamin, một số bazơ purin, bazơ pirimidin. a2. Các chất hoá học ức chế sự sinh trưởng của VSV  b. Các yếu tố vật lýb1. Ảnh hưởng của nhiệt độ - Ở nhiệt độ tối ưu, vi sinh vật sinh trưởng và sinh sản nhanh nhất. Hoạt động trao đổi chất của VSV có thể coi là kết quả của các phản ứng hoá học vì các phản ứng này phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ nên yếu tố nhiệt độ rõ ràng ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình sống của tế bào. Tế bào thu nhiệt chủ yếu từ môi trường bên ngoài một phần do cơ thể thải ra do kết quả hoạt động trao đổi chất. Hoạt động của VSV bị giới hạn trong môi trường chứa nước ở dạng có thể hấp thụ, vùng này của nước nằm từ 2 độ đến khoảng 100 độ gọi là vùng Sinh động học . Hầu hết tế bào sinh dưỡng của VSV bị chết ở nhiệt độ cao, protein bị biến tính, một hoặc hàng loạt enzim bị bất hoạt. Các enzim hô hấp, đặc biệt là các enzim trong chu trình Kbrebs rất mẫn cảm với nhiệt độ. Sự chết của VSV ở nhiệt độ cao cũng có thể còn là hậu quả của sự bất hoạt hoá ARN và sự phá hoại của màng tế bào chất. Nhiệt độ thấp (dưới vùng sinh động học) có thể làm bất hoạt quá trình vận chuyển các chất hoà tan qua màng tế bào chất do sự thay đổi hình ko gian của một số permeaza chứa trong màng hoặc ảnh hưởng tới việc hình thành và tiêu thụ ATP cần cho quá trình vận chuyển chủ động các chất dinh dưỡng qua màng tế bào. - Căn cứ vào nhiệt độ tối ưu chia VSV thành 3 nhóm.+ Nhóm ưa lạnh (psychrophilic) (0-10 độ C) thường gặp trong nước biển các hố sâu và suối nước lạnh (VK phát quang, VK sắt...)+ Nhóm ưa ấm (mesophilic) (20-40 độ C). Ngoài các dạng hoại sinh, ta còn gặp các loại ký sinh gây bệnh cho người và động vật. Chúng sinh trưởng tốt nhất ở 37 độ C.+ Nhóm ưa nóng (thermophilic) (45-55 độ). Sinh trưởng tốt nhất ở 55 độ C (Các dạ khuẩn, vi khuẩn sinh bào tử, thanh tảo và nấm mốc) thường gặp trong suối nước nóng, trong phân ủ. 2. Độ ẩm - Hầu hết các quá trình sống của VSV đều có liên quan đến nước. Do đó độ ẩm là một yếu tố quan trọng của môi trường. Đa số VSV là các sinh vật ưa nước, nghĩa là chúng cần nước ở dạng tự do, dễ hấp thụ, chỉ một số xạ khuẩn xếp vào nhóm ưa khô (xerophilic) vì chúng sử dụng được cả nuớc hiđroscopic gắn trên bề mặt các hạt đất ở dạng phân tử. Khi thiếu nước sẽ xảy ra hiện tượng loại nước khỏi tế bào, trao đổi chất giảm và tế bào chết. So với tế bào sinh dưỡng, các bào tử chịu được khô hạn hơn rất nhiều. - Căn cứ vào nhu cầu nước có thể chia ra thành các nhóm: nhóm ưa nước, nhóm ưa ít nước hơn và nhóm ưa khô. - Ví dụ: Một số đơn cầu khuẩn Gram âm rất mẫn cảm với sự khô hạn, bị chết trong môi trường thiếu nước sau vài giờ; Trong điều kiện như vậy, các loài Streptococcus có thể chịu được hàng tuần; vi khuẩn thuộc giống Mycobacterium có sức đề kháng cao với không khí khô. (VD: Trực khuẩn lao M. tuberculosis ). b.3 Âm thanh - Sóng âm thanh, đặc biệt trong vùng siêu âm (trên 20 kHz) có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng của VSV. Các tế bào sinh dưỡng bị chết nhanh chóng, tế bào non mẫn cảm hơn nhiều so với tế bào già. Mẫn cảm nhất đối với tác dụng của siêu âm là các vi khuẩn hình sợi, ít mẫn cảm hơn là các trực khuẩn và có sức đề kháng cao nhất là các cầu khuẩn. Đặc biệt siêu âm hầu như ko ảnh hưởng gì lên bào tử vi khuẩn và các vi khuẩn kháng axit. - Do tác dụng của siêu âm mà độ nhớt của môi trường tăng lên, xuất hiện các chất nâng cao sức căng bề mặt, trong chất nguyên sinh hình thành các bào khí nhỏ ---> tế bào bị hủy hoại. - Hiện nay người ta ứng dụng siêu âm để thu nhận các chế phẩm vô bào, hoặc để tách các enzim nội bào, phân lập một số thành phần của tế bào như ribôxôm, thành tế bào và màng tế bào chất. b4. Sức căng bề mặt - Khi sinh trưởng trong môi trường dịch thể, VSV chịu ảnh hưởng của sức căng bề mặt của môi trường, đa số các môi trường dịch thể dùng trong phòng thí nghiệm có sức căng bề mặt khoảng 0,57 - 0,63 mN/cm. - Những thay đổi mạnh mẽ sức căng bề mặt có thể làm ngừng sinh trưởng và làm tế bào chết. Khi sức căng bề mặt thấp, các thành phần của tế bào chất bị tách khỏi tế bào --> màng tế bào chất bị tổn thương. - Các chất nâng cao sức căng bề mặt đa số là các muối vô cơ; các chất làm giảm sức căng bề mặt chủ yếu là các axit béo, acohol, saponat và các chất khác với chuỗi cacbon dài, thẳng và thơm. Các chất nói trên gọi là "các chất có hoạt tính bề mặt" . Tác dụng của chúng thể hiện trong việc làm thay đổi các đặc tính bề mặt của vi khuẩn, trước hết là nâng cao tính thấm của tế bào. b5. Các tia bức xạ Ánh sáng có thể gây ra những biến đổi hóa học và dẫn đến những tổn thương sinh học nếu được tế bào hấp thụ. Mức độ gây hại tùy thuộc vào mức năng lượng trong lượng tử ánh sáng được hấp thụ và mức năng lượng trong lượng tử lại phụ thuộc gián tiếp vào chiều dài sóng của tia chiếu. Các lượng tử bức xạ gây nên những biến đổi hóa học của các phân tử và nguyên tử có chiều dài sóng khoảng 10000 Ao. Thuộc vào đây có ánh sáng mặt trời, tia tử ngoại, tia X, tia gamma và tia vũ trụ. Các tia vũ trụ, tia gamma, tia X có năng lượng rất lớn, khi được vật chất hấp thụ chúng có thể làm bắn ra các electron từ các nguyên tử của vật chất đó ---> Chúng được gọi là các "bức xạ ion hóa". Những bức xạ với chiều dài sóng lớn hơn có năng lượng quá nhỏ ko đủ gây nên những biến đổi hóa học và tác dụng biểu hiện trước hết ở dạng nhiệt, ví dụ tia hồng ngoại. b6. Ánh sáng mặt trời Là nguồn tia chiếu tự nhiên có tác dụng phá hủy tế bào, vi sinh vật (loại trừ các VSV quang hợp sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng luợng). Tác dụng bị yếu đi nếu tế báo có sắc tố hay có vỏ nhầy. 8 loài vi sinh vật xâm hại nguy hiểm nhất thế giới 1. Nấm bệnh tôm: Aphanomyces astaci Aphanomyces Astaci Aphanomyces astaci là một loại nấm sống trong nước ngọt và ký sinh ở tôm. Loại bệnh này đã và đã làm giảm sút trầm trọng trữ lượng tôm và có nguy cơ làm tuyệt chủng một vài loài trong tổng số 5 loài tôm bản địa của Châu Âu. 2. Bệnh thối hoa chuối: Banana bunchy top virus Virut bệnh thối hoa chuối là một mầm bệnh gây ra bệnh đỉnh hoa ở chuối. Véc tơ truyền bệnh là rệp cây Pentalonia nigronervosa và được coi là bệnh gây tổn thất kinh tế nghiêm trọng nhất trong số các bệnh ở chuối trên toàn thế giới. Batrachochytrium Dendroba3. Nấm bào tử ếch nhái: Chytridiomycosis (Batrachochytrium dendrobatidis ) Nấm bào tử ếch nhái được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1998 bởi một nhóm các nhà khoa học quốc tế của Úc, Mỹ và Anh và kể từ đó nấm này được coi là nguyên nhân làm suy giảm nghiêm trọng về số lượng của các loài ếch nhái ở những vùng nguyên sơ thuộc Panama và Úc. 4. Bệnh thối cây dẻ: Cryphonectria parasitica Bệnh thối cây dẻ do loài nấm gây thối cành và thân cây hạt dẻ. Sau khi nhiễm qua các vết thương trên vỏ cây, nấm xâm nhập sâu vào thân cây, gây chết cây ở phần trên của vết lây nhiễm. Loài nấm này đã tiêu diệt hầu hết cây hạt dẻ của châu Mỹ. 5. Bệnh sốt rét chim: Plasmodium relictum Trùng bào tử ký sinh được muỗi truyền và gây bệnh sốt rét ở chim (bệnh sốt rét chim) có thể gây chết cho các loài dễ nhiễm bệnh (chim cánh cụt) và chim (ở đảo Hawaii), là những nơi chưa có mặt loài ký sinh trùng của bệnh sốt rét này. 6. Bệnh héo rũ cây Du: Ophiostoma ulmi Ophiostoma Ulmi Bệnh héo rũ cây Du và có thể gây chết cây do loài nấm Ophiostoma ulmi. Loài nấm này được truyền do bọ cánh cứng ăn vỏ cây và qua cành ghép. Loài nấm này gây bệnh trầm trọng cho cây Du ở vùng Nam Mỹ và Châu Âu. 7. Bệnh dịch virus Rinde: Rinderpest virus Bệnh dịch virus Rinde ở các loài móng guốc chẵn. Bệnh gây viêm loét các màng nhầy đường tiêu hoá và làm cho con vật bị chết rất nhanh. Bệnh còn lưu hành ở nhiều vùng thuộc Châu Phi, Trung Đông và Nam Á. 8. Bệnh thối rễ phytophthora: Phytophthora cinnamomi  Phytophthora Cinnamomi P. cinnamomi là một loại nấm rễ gây bệnh tắc mạch dẫn và gây chết đối với nhiều loài thực vật. Bệnh phát triển mạnh trong môi trường ẩm và ký sinh trên rễ và mô thân gần gốc. Bệnh làm suy yếu hoặc giết chết cây vì gây cản trở việc vận chuyển nước và dinh dưỡng trong cây. Trao đổi chất và trao đổi năng lượng ở Vi sinh vật 1. Một số khái niệm liên quan Cấu trúc và chức năng của một tế bào sống liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến các phản ứng hóa học. Trao đổi chất là tổng các phản ứng hoá học do tế bào thực hiện gồm 2 loại: - Các phản ứng giải phóng năng lượng - Các phản ứng toả nhiệt- Các phản ứng thu năng lượng - các phản ứng thu nhiệt Đối với một số nhóm VSV thì nguồn năng lượng là chất dinh dưỡng đã được tế bào hấp thụ. Khi các liên kết hoá học trong các chất dinh dưỡng bị đứt, năng lượng được giải phóng ở dạng hoá năng và sẽ được tế bào hấp thu, thu nhận để sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau (tổng hợp các cấu trúc tế bào, tổng hợp các hợp chất cao phân tử, sử chữa và duy trì tế bào, sinh trưởng và sinh sản, di động, tiếp hợp...). Với một nhóm VSV khác thì nguồn năng lượng lại là ánh sáng. Chúng chuyển hoá quang năng thành hoá năng để sử dụng cho các quá trình trao đổi chất. - Quá trình chuyển hoá các chất dinh dưỡng và chế biến để tổng hợp ra các hợp chất riêng của tế bào được gọi là quá trình đồng hoá (còn gọi là quá trình trao đổi chất xây dựng hay trao đổi chất kiến tạo