Bài giảng môn Sinh học - Xạ khuẩn (actinomycetales)

TS. Mai Nguyệt Thu HồngXẠ KHUẨN (Actinomycetales)Xạ khuẩn trước đây được gọi là nấm tia do có cấu tạo dạng sợiLà VSV đơn bào (VK thật – Eubacteria) phân bố rộng rãi trong thiên nhiên (1g đất có trên 106 xạ khuẩn), được xếp vào ngành VK (Schyzomycetes)Microorganisme - ActinomycetalesActinomyces Đặc điểm:1.1. Các đặc điểm tương tự VK:Kích thước tương đương TB VK, chiều ngang 1m, G+, hiếu khí, hoại sinhNhân TB chưa phân hóa hình thái, thuộc TB tiền nhânThành TB không chứa cellulose hay chitinSinh sản theo kiểu phân chia theo kiểu phân chia tế bào như VKKhông có giới tínhActinomyces1.2. Các đặc điểm tương tự vi nấm: Hệ sợi gồm 2 sợi khí sinh và sợi cơ chấtSinh sản chủ yếu bằng sự phân nhánh tạo thành sợi nhỏ dài gọi là khuẩn ty, mỗi khuẩn ty do một tế bào tạo thànhHyphaHyphaHypha1.3. Các đặc điểm khác: Tham gia q/t chuyển hóa nhiều hợp chất trong tự nhiênHình thành chất KS. Trong số 8000 KS được biết, 80% có nguồn gốc từ xạ khuẩnSinh ra các chất hữu cơ có giá trị: Vitamin nhóm B, enzyme, acid hữu cơNgoài xạ khuẩn có ích, một số khác sinh chất độc kìm hảm sự tăng trưởng của thực vật, một số gây bệnh (Actinomycosis).Đặc điểm q/t nhất của xạ khuẩn là hệ thống khuẩn ty phát triển giống như khuẩn ty nấm mốcPhân nhánh, không có vách ngăn, d: 0.5-1.5m, (nấm mốc 5-7m).Cùng kiểu cấu tạo khuẩn ty ở các loàiKhác kiểu phân nhánh của khuẩn ty giữa các loàiTrên m/t dinh dưỡng đặc, khuẩn ty xạ khuẩn phát triển thành 2 loại khuẩn ty cơ chất (khuẩn ty dinh dưỡng) và khuẩn ty khí sinh2. Khuẩn ty của xạ khuẩn: Khuẩn ty cơ chất: giống nhau giữa các loài, cắm sâu vào m/t dinh duỡng để hút chất dinh dưỡng.Khuẩn ty khí sinh phát triển trên m/t, có thể phân hóa thành khuẩn ty sinh sản, mang nhiều bào tử vô tính. Các loài khác nhau có hình dạng, màu sắc khuẩn ty sinh sản khác nhau. Khuẩn ty khí sinh khi phân hóa thành khuẩn ty sinh sản được gọi là cuống sinh bào tử. ĐĐ nổi bật của khuẩn ty xạ khuẩn là khả năng phân nhánh (khác biệt với VK). Khả năng này có ở tất cả các xạ khuẩnTrên m/t dinh dưỡng đặc, khuẩn ty xạ khuẩn phtriển dày đặc, tạo thành khuẩn lạc. Nếu phân nhánh ít, sẽ tạo ra KL trần, khô, sát m/t có dạng vôi. Nếu phân nhánh nhiều, tạo KL dạng nhung hay lông tơ mịn. HyphaKL xạ khuẩn có màu đỏ, lam, vàng, tím, nâu, đen. KL thường có dạng tròn, d: 0.5-2mm có khi 1cm. Bề mặt KL có thể nhẵn bóng hay xù xì, thường có 3 lớp: lớp ngoài có các sợi bện chặt vào nhau, lớp trong xốp, lớp trong cùng có dạng tổ ong.ActinomycesActinomyces3.1. Màng nhầy (capsule): mỏng, cấu tạo từ polysaccharide3.2. Thành TB: dày, chắc hơn thành TB VK, 3 lớp:Lớp ngoài cùng dày 120Ao, chứa nhiều lipid (đặc trưng của xạ khuẩn)Lớp giữa 50Ao, chủ yếu là proteinLớp trong cùng: glycopeptid & a. teichoicThành TB có nhiều lỗ nhỏ & cấu tạo dạng sợi, kthước lỗ lớn hơn kthước thành TB VK, nên 1 số chất có phân tử lớn như peptid, dextran, enzyme qua được thành vào bên trong TB.3. Cấu tạo TB xạ khuẩnHypha3.3. Màng NSC: 3 lớp dày khoảng 5-10nm, có cấu tạo giống màng NSC của VK G+. Màng NSC tham gia hình thành vách ngăn ngang. Chức năng chủ yếu là điều hòa sự hấp thu chất dinh dưỡng & tham gia vào sự hình thành bào tửCấu tạo: ngược lại với vách là tổ chức tĩnh, màng là tổ chức động & biến đổi không ngừngLớp ngoài và lớp trong: proteinLớp giữa: phospholipids có 2 cực kỵ nước & ưa nướccytomemb. 3.4. Nguyên sinh chất: Không khác biệt so với NSC của VK. Trong NSC có chất nhân, nucleic, hạt volutin, không bào & hạt ẩn nhập khác.Khi TB còn non, bào tử mới nẩy mầm trong TB, chỉ có 1 hạt nucleic (cromatin).Khi TB già, chứa nhiều hạt cromatin & tạo thành metacromatin (chất nhân).Ngoài chất nhân & các hạt dị nhiễm, trong NSC xạ khuẩn còn chứa ribosome, lipid, polysaccharide.Hàm lượng nucleoprotein khá cao, chứa nhiều DNA & hàm lượng này thay đổi tùy theo thành phần m/t & đk nuôi cấy.Bacteria structure CromatinVolutin: TB non: 1 hạt, TB già: nhiều hạt. Số lượng hạt thay đổi tùy theo thành phần m/t, đk nuôi cấy & tuổi của xạ khuẩn. M/t giàu phosphate, số hạt càng tăng.Trong q/t lên men sx KS, nếu xuất hiện nhiều hạt volutin, hàm lượng KS giảm đáng kể.Cấu tạo của hạt volutin: ARN, polyphosphate, mucopolysaccharide. Không có DNA & lipid.Hạt volutin là những cấu trúc tạm thời & xuất hiện ở gđ cuối của q/t phát triển.3.5. Không bào: Chỉ xuất hiện trong q/t phát triển của xạ khuẩn ở đk nhất định. Khuẩn ty mới nẩy mầm không thấy không bào, càng già, không bào càng phát triển & kết lại thành không bào có kích thước lớn dạng cầu, bầu dục, trứng.M/t dinh dưỡng nghèo, không bào biến mất. Người ta cho rằng có thể không bào là sản phẩm thải ra của TB trong q/t trao đổi chất.Vacuole 4. Sự sinh sản của xạ khuẩn: đoạn sợi, nẩy chồi phân nhánh, phân cắt TB, bào tử.Đoạn sợi: mỗi đoạn sợi xạ khuẩn khi đứt ra đều có khả năng nẩy chồi tạo ra hệ sợi xạ khuẩnNẩy chồi phân nhánh: trên bề mặt sợi xạ khuẩn xuất hiện những mấu lồi, sau đó mấu lồi lớn dần thành chồi. Chồi được kéo ra thành nhánh mới. Từ các nhánh lại mọc thành chồi mới & cứ như vậy tạo thành 1 đám sợi dày đặc. Ở xạ khuẩn bậc thấp, mấu lồi không phát triển thành nhánh, mà chỉ ở dạng chồi.Phân cắt TB: giống VKSự hình thành bào tửSự sinh sản của vạ khuẩnNẩy chồiNẩy chồi – Hình thành bào tử4. Sự hình thành bào tửBào tử của xạ khuẩn được hình thành trên các nhánh phân hóa của khuẩn ty khí sinh (cuống sinh bào tử là cquan ssản đặc biệt của xạ khuẩn).Kích thước cuống tùy thuộc từng loại xạ khuẩn. Hình dạng thẳng, cong, xoắn, lượn cong tùy theo loài. Sự hình thành bào tử xạ khuẩn theo 2 kiểu:spore5.1. Kiểu kết đoạn: 	Hạt cromatin trong TB chất được phân bố đều khắp cuống sinh bào tử. Sau đó, TB chất co lại bao bọc các hạt cromatin ấy để tạo thành tiền bào tử. 	Tiền bào tử được bọc bởi 1 màng riêng & trở thành bào tử. Như vậy, 1 bào tử có chứa ít nhất 1 hạt cromatin. Hạt có kích thước 1/3 bào tử & ở trung tâm hoặc sát màng bào tử. Bào tử hình thành theo kiểu này có dạng hình cầu. Bào tử được giải phóng ra sau khi màng cuống sinh bào tử bị tan đi. 5.2. Kiểu cắt khúc: thường ở xạ khuẩn bậc thấp. Trong trường hợp này, cuống sinh bào tử hình thành vách ngăn ngang. Như kiểu kết đoạn, nhân được phân chia & hạt cromatin trong TB chất được phân bố đều khắp cuống sinh bào tử. Bào tử sinh sản cắt khúcNhờ vách ngăn ngang, mà bào tử hình thành có dạng hình trụ hay hình que. Mỗi cuống sinh bào tử có 30-200 bào tử.Trong 1 loài, bào tử có hình dạng ổn định & là 1 đặc điểm q/t dùng để phân loại xạ khuẩn.K/thước bào tử xạ khuẩn từ 0.7-1.9x0.7-0.9mm.Bào tử xạ khuẩn được bọc bới 1 lớp màng mucopolysaccharide giàu protein & có độ dày 300-400A0, có cấu tạo 3 lớp. Bề mặt bào tử có thể nhẵn hoặc xù xì. Sự hình thành bào tử là một hình thức sinh sản của xạ khuẩn khác VK.6. Phân loại xạ khuẩn: Theo phân loại Bergey 1974, xạ khuẩn gồm 1 bộ (Actinomycetales) & 8 họ như sau:Mycobacteriaceae: xạ khuẩn có khuẩn ty thật chưa phát triển, TB có dạng que, có thể phân nhánh ít, không sinh bào tử, kháng acid, cồn. Thành TB được bao bọc bởi 1 lớp lipid dày. Đại diện là MycobacteriumActinomycetaceae: khuẩn ty thật chưa phát triển, có thể sinh những sợi không phân nhánh, không kháng acid & cồn. Đại diện là ActinomycesMycobacteriaceae - MycobacteriumActinomyces3. Fradiaceae: cộng sinh trong nốt sần 1 số cây không phải họ đậu, đã hình thành khuẩn ty thật4. Actinopanaceae: có khuẩn ty thật. Bào tử sinh ra trong nang bào tử. Đại diện Actinopeanes5. Dermatophilaceae: có khuẩn ty thật phân cắt tạo ra khối TB gần giống hình cầu, di động, bào tử không sinh trong nang. Đại diện là Dermatophilus6. Nocardiaceae: khuẩn ty thường cắt ra thành TB gần giống hình cầu, hình que, không di động, đôi khi kháng acid. Đại diện là giống Nocardia7. Streptomycetaceae: khuẩn ty khí sinh thường phát triển mạnh, mang chuỗi dài các bào tử. KL có nhiều màu sắc khác nhau. Đại diện là Streptomyces.8. Micromonosporaceae: khuẩn ty khí sinh phát triển. Bào tử được sinh ra do sự phân cắt đầu cuống sinh bào tử. Đại diện là Micromonospora.NocardiaStreptomycetes