Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ, không quan sát được bằng mắt thường mà phải sử dụng kính hiển vi. Thuật ngữ vi sinh vật không tương đương với bất kỳ đơn vị phân loại nào trong phân loại khoa học. Nó bao gồm cả virus, vi khuẩn, archaea, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh,....

Đặc điểm chung về vi sinh vật

§Kích thước nhỏ bé, thường được đo bằng micromet;

§Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh, vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải một lượng đường lactose nặng hơn 1000-10000 lần khối lượng của chúng;

§Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh. So với các sinh vật khác thì vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng cực kì lớn. Ví dụ vi khuẩn E.coli trong điều kiện thích hợp khoảng 12-20 phút phân cắt 1 lần. Do đó vi sinh vật được ứng dụng nhiều trong sản xuất sinh khối và nhiều chất khác;

§Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị;

§Phân bố rộng, chủng loại nhiều. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi trên trái đất, ngay ở điều kiện khắc nghiệt nhất như ở nhiệt độ cao trong miệng núi lửa, nhiệt độ thấp ở Nam Cực, và áp suất lớn dưới đáy đại dương vẫn thấy sự có mặt của vi sinh vật;

§Vi sinh vật có khoảng trên 100 nghìn loài bao gồm 30 nghìn loài động vật nguyên sinh, 69 nghìn loài nấm, 1,2 nghìn loài vi tảo, 2,5 nghìn loài vi khuẩn lam, 1,5 nghìn loài vi khuẩn, 1,2 nghìn loài virut và rickettsia. Do tính chất dễ phát sinh đột biến nên số lượng loài vi sinh vật tìm được ngày càng tăng , chẳng hạn về nấm trung bình mỗi năm lại được bổ sung thêm khoảng 1500 loài mới.

Virus:

Ba loại virus: virus của vi khuẩn, còn gọi là thực khuẩn thể (trái); virus của động vật (phải trên); và retrovirus (virus phiên mã ngược, phải dưới)

Virus còn gọi là siêu vi khuẩn hay siêu vi trùng, là một vật thể nhỏ xâm nhiễm vào cơ thể sống. Virus có tính kí sinh nội bào bắt buộc; chúng chỉ có thể sinh sản bằng cách xâm chiếm tế bào khác vì chúng thiếu bộ máy ở mức tế bào để tự sinh sản. Thuật ngữ virus thường chỉ các vật thể xâm nhiễm sinh vật nhân chuẩn (sinh vật đa bào hay đơn bào), trong khi thuật ngữ thực khuẩn thể (bacteriophage hay phage) được dùng để chỉ các vật thể xâm nhiễm sinh vật nhân sơ (vi khuẩn hoặc vi khuẩn cổ).

Virus điển hình mang một lượng nhỏ axit nucleic (DNA hoặc RNA) bao quanh bởi lớp áo bảo vệ (vỏ capsid) cấu tạo bằng protein, hay lipoprotein.Điều quan trọng là bộ gen của virus không chỉ mã hoá cho các protein cần để bao bọc vật liệu di truyền của nó mà còn mã hoá cho các protein cần cho virus sinh sản trong chu kì xâm nhiễm của nó.Chữ "virus" có xuất xứ cũng từ chữ virus trong tiếng Latin để chỉ chất độc (theo từ điển Websters 1913: slimy liquid, poisonous liquid, poison, stench). Chính vì vậy mà tiếng Hán ngày nay gọi nó là bệnh độc. Các tên gọi "siêu vi khuẩn" và "siêu vi trùng" có nguồn gốc từ sự tồn tại ở mức độ siêu vi thể (ultramicroscopic) của nó. Từng hạt virus được gọi là virion hay viron.

Ngày nay bên cạnh nghĩa sinh học như trên, "virus" còn được dùng theo nghĩa ẩn dụ để chỉ các những gì sinh sản kí sinh, như virus máy tính.

Đặc điểm của virus

Virus là những tác nhân gây nhiễm trùng có kích thước nhỏ nhất (đường kính 20-300 nm)và trong bộ gen của chúng chỉ chứa một loại acid nucleic (RNA hoặc DNA). Acid nucleic được bao bọc trong lớp vỏ protein và bên ngoài cùng có thể được bao quanh một màng lipid. Toàn bộ phân tử virus được gọi là virion.

Virus bị bất hoạt trong môi trường ngoại bào, chúng chỉ nhân lên trong các tế bào sống. Acid nucleic của virus chứa các thông tin cần thiết để lập trình cho tế bào ký chủ bị nhiễm bằng tổng hợp các đại phân tử đặc hiệu cần cho sự nhân lên của virus. Trong chu kỳ tăng trưởng, một số lượng lớn bản sao các acid nucleic của virus và protein vỏ (coat protein) được tạo thành. Các protein vỏ được tập hợp lại để tạo vỏ bao (capsid), vỏ bao này bao bọc acid nucleic giúp virus bền vững chống lại môi trường ngoại bào và dễ dàng xâm nhập các tế bào cảm thụ mới. Nhiễm virus có nhiều mức độ ảnh hưởng lên tế bào ký chủ, từ không ảnh hưởng đến ảnh hưởng nhẹ, hoặc có thể gây ra tổn thương làm chết tế bào.

Thế giới virus rất đa dạng. Virus thay đổi nhanh chóng về cấu trúc, biểu hiện cấu tạo di truyền, cách sao chép và lan truyền. Một virus có thể gây nhiễm cho nhiều ký chủ khác nhau, nhưng cũng có thể chỉ giới hạn trong 1 số rất ít ký chủ. Các loại virus đã được nhận dạng có thể gây nhiễm cho các sinh vật đơn bào như mycloplasma, vi khuẩn, tảo và tất cả các động thực vật cấp cao hơn.

·Là một kết cấu đại phân tử vô bào, không có hệ thống sinh sản năng lượng, không có ribosome, không sinh trưởng cá thể, không phân cắt và không mẫn cảm với các chất kháng sinh, chỉ chứa 1 trong 2 loại axit nucleic (ADN hoặc ARN)

·Có sự giao tế tương hỗ giữa trạng thái kí sinh trong tế bào vật chủ và trạng thái phi sinh vật (trạng thái không sống).

·Có 3 dạng tồn tại của virus ở bên trong tế bào

·Viroid: ARN có tính cảm nhiễm

·Virusoid: ARN không có tính cảm nhiễm

·Virino:

Phân loại

Có nhiều đặc tính để phân loại virus. Phương cách mà các virus dc nhận diện thay đổi rất nhanh. Ngày nay việc tìm trình tự gen thường dc thực hiện sớm trong định danh virus. Dữ liệu về trình tự các gen là các những tiêu chuẩn phân loại tiến bộ và có thể cung cấp cơ sở cho các họ virus mới.

Theo hình thái

·Hình thái của virion bao gồm: kích thước, hình dạng, kiểu đối xứng trong cấu trúc hình khối, có hay không có các peplomers, và có hay không màng bọc.

·Các đặc tính lý hóa của virion bao gồm: khối lượng phân tử, mật độ nổi, tính ổn định
        Theo triệu chứng

Việc phân loại virus cổ điển nhất là dựa trên những bệnh mà chúng gây ra, kiểu phân loại này thuận lợi cho các nhà lâm sàng, nhưng lại không làm hài lòng các nhà sinh học vì cùng một loại

Virus có thể xuất hiện ở nhiều nhóm khác nhau nếu chúng gây ra nhiều bệnh khác nhau tùy thuộc vào cơ quan bị tấn công, và một loại virus khác hoàn toàn không liên quan có thể gây ra những bệnh tương tự (ví dụ: nhiễm trùng đường hô hấp và viêm gan).

Hệ thống phân loại virus tổng quát
        Các virus chứa DNA:

Hệ thống phân loại vi virus được thiết lập trong đó các virus được phân ra các nhóm chính gọi là các họ dựa trên hình thái của virion, cấu trúc bộ gen, cách sao chép. Tên các họ virus tận cùng bằng viridae. Trong mỗi họ, virus được chia thành các giống dựa vào sự khác nhau về mạch huyết thanh học và các đặc tính lý hóa của virus. Tiêu chuẩn để xác định giống thay đổi ở các họ khác nhau. Tên các giống virus tận cùng bằng đuôivirus. Trong bốn họ (Poxviridae, Herpesviridae, Paraviridae, Paramyxoviridae) còn có chia thành các phân họ (subfamily), cho thấy bản chất phức tạp trong mối liên hệ các virus với nhau.

Đến năm 1995, ủy ban quốc tế về phân loại virus đã phân loại hơn 4000 virus động vật và virus thực vật thành 71 họ, 11 họ thứ cấp (subfamily) và 164 giống với hàng trăm virus chưa định loại được mới đây xác định được 24 họ lây nhiễm cho người và động vật.
          Sau đây là các đặc điểm của các virus gây bệnh quan trọng ở người.

Các virus chứa RNA:

Picorna Astro Calici Reo Arbo Toga Flavi Arena

Corona Retro Bunya Orthomyxo Paramyxo Rhabdo Bornavi Filo Viroids

Vi khuẩn cổ (Archaea)

Vi khuẩn cổ (Archaea) là một phân nhóm lớn trong sinh vật nhân sơ (prokaryote, cùng vi khuẩn). Archeae là một phân ngành chính của những sinh vật sống, mặc dù chưa có sự chắc chắn nào về sự hình thành loài. Archeae (vi khuẩn cổ), Eukaryote (sinh vật nhân chuẩn) và Bacteria (vi khuẩn) là những phân nhóm cơ bản, trong cái được gọi là hệ thống 3 ngành chính.

Vi khuẩn cổ Sulfolobus

Về vị trí phân loại của những sinh vật này có nhiều điểm chưa thống nhất vì chúng có những đặc điểm giống với vi khuẩn nhưng cũng mang nhiều đặc điểm của sinh vật nhân chuẩn. Giống như vi khuẩn, vi khuẩn cổ là những sinh vật đơn bào thiếu nhân (nuclei), do đó chúng là sinh vật nhân sơ, được phân loại là thuộc về giới Monera trong các phân loại truyền thống 5 giới. Tuy nhiên, vi khuẩn cổ và sinh vật nhân chuẩn lại có quan hệ họ hàng gần gũi với nhau hơn là so với vi khuẩn thật sự (eubacteria), và chúng được nhóm cùng nhau trong nhánh Neomura, được cho là đã phát sinh từ các vi khuẩn gam dương. Ban đầu người ta tìm thấy chúng ở nhưng môi trường sống khắc nghiệt, nhưng sau này người ta tìm thấy chúng ở hầu hết những mọi môi trường sống.

Lịch sử

Chúng được Carl Woese và George E. Fox nhận dạng năm 1977, dựa trên sự tách chúng ra khỏi các sinh vật nhân sơ khác trên các cây phát sinh loà 16S rARN. Hai nhóm này ban đầu được đặt tên là Archaebacteria (vi khuẩn cổ) và Eubacteria (vi khuẩn thật sự), được coi là các giới hay phân giới. Woese cho rằng chúng đại diện cho các nhánh khác biệt nền tảng của sự sống. Ông sau đó đã đổi tên các nhóm đó thành Archaea và Bacteria để nhấn mạnh điều đó, và cho rằng cùng với Eukarya chúng tạo thành ba vực của sự sống.

Dây NRC-1 của Halobacteria, mỗi tế bào dài khoảng 5 μm.

Nguồn gốc và tiến hóa ban đầu

Thuật ngữ sinh học Archaea không nên nhầm lẫn với thuật ngữ địa chất học Archean (đại Archeozoic hay liên đại Thái cổ). Thuật ngữ sau được dùng đẻ chỉ tới thời kỳ nguyên thủy của lịch sử Trái Đất khi Archaea và Bacteria là những sinh vật duy nhất sống trên hành tinh này. Các hóa thạch có thể là của những vi sinh vật này đã được xác định niên đại tới khoảng 3,8 tỷ năm trước (3.800 Ma). Các dấu tích của chúng được tìm thấy trong trầm tích ở miền tây Greenland, trầm tích cổ nhất đã phát hiện được.

So sánh với vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn

Archaea là tương tự như các sinh vật nhân sơ khác ở phần lớn các khía cạnh của cấu trúc tế bào và trao đổi chất. Tuy nhiên, các quá trình sao mã và phiên dịch gen của chúng - hai quá trình trung tâm trong sinh học phân tử - lại không thể hiện các đặc trưng điển hình của vi khuẩn, mà lại cực kỳ giống với các đặc trưng của sinh vật nhân chuẩn. Ví dụ, sự phiên dịch gen ở vi khuẩn cổ sử dụng sự khởi đầu và các hệ số kéo dài tương tự như ở sinh vật nhân chuẩn, còn sự phiên dịch gen của chúng có sự tham gia của các protein liên kết TATA và TFIIB, giống như ở sinh vật nhân chuẩn. Nhiều gen tARN và rARNA ở vi khuẩn cổ chứa các intron duy nhất có ở các vi khuẩn cổ, không có ở các intron của sinh vật nhân chuẩn mà cũng chẳng có ở vi khuẩn.

Một vài đặc trưng khác cũng làm cho Archaea tách rời ra khỏi vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn. Không giống như phần lớn các vi khuẩn, chúng có màng tế bào đơn không có thành peptidoglycan. Ngoài ra, cả vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn đều có các màng bao gồm chủ yếu là các lipit dạng este của glycerol, trong khi ở vi khuẩn cổ lại là màng từ các lipit dạng ête của glycerol.

Vi khuẩn

Vi khuẩn (tiếng Anh và tiếng La Tinh là bacterium, số nhiều bacteria) đôi khi còn được gọi là vi trùng. Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, có kích thước nhỏ (kích thước hiển vi) và thường có cấu trúc tế bào đơn giản không có nhân, bộ khung tế bào (cytoskeleton) và các bào quan như ty thể và lục lạp. Cấu trúc tế bào của vi khuẩn được miêu tả chi tiết trong mục sinh vật nhân sơ vì vi khuẩn là sinh vật nhân sơ, khác với các sinh vật có cấu trúc tế bào phức tạp hơn gọi là sinh vật nhân chuẩn.

Vi khuẩn là nhóm hiện diện đông đảo nhất trong sinh giới. Chúng hiện diện khắp nơi trong đất, nước và ở dạng cộng sinh với các sinh vật khác. Nhiều tác nhân gây bệnh (pathogen) là vi khuẩn. Hầu hết vi khuẩn có kích thước nhỏ, thường chỉ khoảng 0.5-5.0 μm, mặc dù có loài có đường kính đến 0,3mm (Thiomargarita). Chúng thường có vách tế bào, như ở tế bào thực vật và nấm, nhưng với thành phần cấu tạo rất khác biệt (peptidoglycan). Nhiều vi khuẩn di chuyển bằng tiên mao (flagellum) có cấu trúc khác với tiên mao của các nhóm khác.

Tế bào Escherichia coli phóng lớn gấp 25.000 lần

Lịch sử nghiên cứu và phân loại

Vi khuẩn đầu tiên được quan sát bởi Antony van Leeuwenhoek năm 1683 bằng kính hiển vi một tròng do ông tự thiết kế. Tên "vi khuẩn" được đề nghị sau đó khá lâu bởi Christian Gottfried Ehrenberg vào năm 1828, xuất phát từ chữ βακτηριον trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là "cái que nhỏ". Louis Pasteur (1822-1895) và Robert Koch (1843-1910) miêu tả vai trò của vi khuẩn là các thể mang và gây ra bệnh hay tác nhân gây bệnh.

Ban đầu vi khuẩn hay vi trùng (microbe) được coi là các loại nấm có kích thước hiển vi (gọi là schizomycetes), ngoại trừ các loại vi khuẩn lam (cyanobacteria) quang hợp, được coi là một nhóm tảo (gọi là cyanophyta hay tảo lam). Phải đến khi có những nghiên cứu về cấu trúc tế bào thì vi khuẩn mới được nhìn nhận là một nhóm riêng khác với các sinh vật khác. Vào năm 1956 Hebert Copeland phân chúng vào một giới (kingdom) riêng là Mychota, sau đó được đổi tên thành Sinh vật khởi sinh (Monera), Sinh vật nhân sơ (Prokaryota), hay Vi khuẩn (Bacteria). Trong thập niên 1960, khái niệm này được xem xét lại và vi khuẩn (bây giờ gồm cả cyanbacteria) được xem như là một trong hai nhóm chính của sinh giới, cùng với sinh vật nhân chuẩn. Sinh vật nhân chuẩn được đa số cho là đã tiến hóa từ vi khuẩn, và sau đó cho rằng từ một nhóm vi khuẩn hợp lại.

Sự ra đời của phân loại học phân tử đã làm lung lay quan điểm này. Năm 1977, Carl Woese chia sinh vật nhân sơ thành 2 nhóm dựa trên trình tự 16S rRNA, gọi là vực Vi khuẩn chính thức (Eubacteria) và Vi khuẩn cổ Archaebacteria. Ông lý luận rằng hai nhóm này, cùng với sinh vật nhân chuẩn, tiến hóa độc lập với nhau và vào năm 1990 nhấn mạnh thêm quan điểm này bằng cách đưa ra hệ phân loại 3 vực (three-domain system), bao gồm Vi khuẩn (Bacteria), Vi khuẩn cổ (Archaea) và Sinh vật nhân chuẩn (Eucarya). Quan điểm này được chấp nhận rộng rãi giữa các nhà sinh học phân tử nhưng cũng bị chỉ trích một một số khác, cho rằng ông đã quan trọng hóa vài khác biệt di truyền và rằng cả vi khuẩn cổ và sinh vật nhân chuẩn có lẽ đều phát triển từ vi khuẩn chính thức.

Đặc điểm sinh sản

Vi khuẩn chỉ sinh sản vô tính (asexual reproduction), không sinh sản hữu tính (có tái tổ hợp di truyền). Cụ thể hơn, chúng sinh sản bằng cách chia đôi (binary fission), hay trực phân. Trong quá trình này, một tế bào mẹ được phân thành 2 tế bào con bằng cách tạo vách ngăn đôi tế bào mẹ.

Tuy nhiên, mặc dù không có sinh sản hữu tính, những biến đổi di truyền (hay đột biến) vẫn xảy ra trong từng tế bào vi khuẩn thông qua các hoạt động tái tổ hợp di truyền. Do đó, tương tự như ở các sinh vật bậc cao, kết quả cuối cùng là vi khuẩn cũng có được một tổ hợp các tính trạng từ hai tế bào mẹ. Có ba kiểu tái tổ hợp di truyền đã được phát hiện ở vi khuẩn:

1.biến nạp (transformation): chuyển DNA trần từ một tế bào vi khuẩn sang tế bào khác thông qua môi trường lỏng bên ngoài, hiện tượng này gồm cả vi khuẩn chết,

2.tải nạp (transduction): chuyển DNA của virus, vi khuẩn, hay cả virus lẫn vi khuẩn, từ một tế bào sang tế bào khác thông qua thể thực khuẩn (bacteriophage) và,

3.giao nạp (conjugation): chuyển DNA từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác thông qua cấu trúc protein gọi là pilus (lông giới tính).

Vi khuẩn, sau khi nhận được DNA từ một trong những cách trên, sẽ tiến hành phân chia và truyền bộ gene tái tổ hợp cho thế hệ sau. Nhiều vi khuẩn còn có plasmid chứa DNA nằm ngoài nhiễm sắc thể (extrachromosomal DNA). Dưới điều kiện thích hợp, vi khuẩn có thể tạo thành những khúm thấy được bằng mắt thường, chẳng hạn như bacterial mat.

Các quá trình trao đổi chất

Các vi khuẩn có rất nhiều kiểu trao đổi chất khác nhau. Vi khuẩn dị dưỡng (heterotroph) phải dựa vào nguồn cácbon hữu cơ bên ngoài trong khi các vi khuẩn tự dưỡng (autotroph) có khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước. Các vi khuẩn tự dưỡng thu nhận năng lượng từ phản ứng ôxy hóa các hợp chất hóa học gọi là vi khuẩn hóa dưỡng (chemotroph), và những nhóm thu năng lượng từ ánh sáng, thông qua quá trình quang hợp, được gọi là vi khuẩn quang dưỡng (phototroph). Có nhiều cách khác để gọi hai nhóm theo thuật ngữ tiếng Anh, ví dụ như chemoautotroph và photosynthesis autotroph, v.v. Ngoài ra, các vi khuẩn còn được phân biệt nhờ vào nguồn chất khử mà chúng sử dụng. Những nhóm sử dụng hợp chất vô cơ (như nước, khí hiđrô, sulfua và ammonia) làm chất khử được gọi là vi khuẩn vô cơ dưỡng (lithotroph) và những nhóm cần hợp chất hữu cơ (như đường, axit hữu cơ) được gọi là vi khuẩn hữu cơ dưỡng (organotroph). Những kiểu trao đổi chất dựa vào nguồn năng lượng (quang dưỡng hay hóa dưỡng), nguồn chất khử (vô cơ dưỡng hay hữu cơ dưỡng) và nguồn cácbon (tự dưỡng hay dị dưỡng) có thể được kết hợp khác nhau trong từng tế bào, và nhiều loài có thể thường xuyên chuyển từ kiểu trao đổi chất này sang kiểu trao đổi chất khác.

Vi khuẩn quang vô cơ tự dưỡng bao gồm vi khuẩn lam (cyanobacteria), là một trong những loài cổ nhất được biết đến từ hóa thạch và có lẽ đã đóng một vai trò quang trọng trong việc tạo ra nguồn ôxy cho khí quyển Trái Đất. Chúng là những tiên phong trong việc sử dụng nước như là nguồn electron vô cơ (lithotrophic) và là sinh vật đầu tiên dùng bộ máy quang hợp để phân rã nước. Những vi khuẩn quang hợp khác dùng các nguồn electron khác nên không tạo ra ôxy. Những vi khuẩn quang dưỡng không tạo ôxy nằm trong bốn nhóm phân loại: vi khuẩn lục lưu huỳnh, vi khuẩn lục không dùng lưu huỳnh, vi khuẩn tía và heliobacteria.

Những chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển bình thường gồm nitơ, lưu hùynh, phôtpho, vitamin và các nguyên tố kim loại như natri, kali, canxi, ma-nhê, mangan, sắt, kẽm, côban, đồng, nikel... Vài loài cần thêm một số nguyên tố vết khác như selen, tungsten, vanađi hay bo.

Dựa vào phản ứng với ôxy, hầu hết các vi khuẩn có thể được xếp vào 3 nhóm: một số chỉ có thể mọc khi có sự hiện diện của ôxy được gọi là vi khuẩn hiếu khí (aerobe]]); một số khác chỉ có thể mọc khi không có ôxy được gọi là vi khuẩn kị khí (anaerobe); và một số lại có thể cả khi có hay không có sự hiện diện của ôxy thuộc nhóm vi khuẩn kị khí tùy ý (facultative anaerobe). Các vi khuẩn không sử dụng ôxy nhưng vẫn có thể mọc khi có sự hiện diện của ôxy gọi là vi khuẩn chịu oxy (aerotolerant). Những vi khuẩn có thể mọc tốt trong môi trường khắc nghiệt đối với con người được gọi là extremophile. Một số vi khuẩn sống trong suối nước nóng được gọi là vi khuẩn chịu nhiệt (thermophile); một số khác sống trong hồ nước rất mặn gọi là vi khuẩn chịu mặn (halophile); trong khi đó có loài lại sống trong môi trường acid hay kiềm gọi là vi khuẩn chịu axit (acidophile) hay vi khuẩn chịu kiềm (alkaliphile) và còn một số sống trong các băng hà trong dãy núi Alps gọi là vi khuẩn chịu hàn (psychrophile).

Di động

Vi khuẩn di động nhờ vào tiên mao (flagellum), trượt (bacterial gliding) hay thay đổi sức nổi (buoyancy). Một nhóm vi khuẩn đặc biệt, nhóm spirochaete, có các cấu trúc tương tự như tiên mao, gọi là sợi trục (axial filament), nằm giữa hai màng trong vùng chu chất. Chúng có một thể xoắn ốc đặc biệt quay tròn khi di chuyển.

Tiên mao của vi khuẩn được sắp xếp theo nhiều cách. Vi khuẩn có thể có một tiên mao ở mỗi cực của tế bào, hay có thể có một nhóm nhiều tiên mao ở một đầu. Peritrichous là nhóm vi khuẩn có tiên mao nằm rải rác khắp tế bào. Nhiều vi khuẩn (như E. coli) có hai kiểu di động khác nhau: di động tiến tới (bơi) và quay vòng. Di động quay vòng giúp chúng tái định hướng và là một nhân tố qua trọng tạo ra tính định hướng bất kì cho di động tiến tới.

Vi khuẩn di động bị thu hút hay đẩy ra bởi một số kích thích, hoạt động này được gọi là tính hướng động (taxes) chẳng hạn như hóa hướng động (chemotaxis), quang hướng động (phototaxis), cơ hướng động (mechanotaxis) và từ hướng động (magnetotaxis). Trong nhóm myxobacteria, các tế bào vi khuẩn có thể dính lại với nhau để tạo thành đám và có thể biệt hóa tạo thành thể quả.

Các nhóm phân loại và đặc điểm nhận biết

Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau:

A. Hình que - trực khuẩn (Bacillus) B. Hình cầu (coccus) tạo thành chuỗi (strepto-) - liên cầu khuẩn (Streptococcus). C. Hình cầu tạo đám (staphylo-) - tụ cầu khuẩn (Staphylococcus). D. Hình tròn sóng đôi (diplo-) - song cầu khuẩn (Diplococcus). E. Hình xoắn - xoắn khuẩn (Spirillum,Spirochete). F. Hình dấu phẩy - phẩy khuẩn (Vibrio). Xem thêm Doc Kaiser's Microbiology

Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau. Đa số có hình que, hình cầu, hay hình xoắn; những vi khuẩn có hình dạng như vậy được gọi theo thứ tự là trực khuẩn (bacillus), cầu khuẩn (coccus), và xoắn khuẩn (spirillum). Một nhóm khác nữa là phẩy khuẩn (vibrio) có hình dấu phẩy. Hình dạng không còn được coi là một tiêu chuẩn định danh vi khuẩn, tuy nhiên có rất nhiều chi được đặt tên theo hình dạng (ví dụ như Bacillus, Streptococcus, Staphylococcus) hoặc song cầu (hình bên dưới) và nó là một điểm quan trọng để nhận dạng các chi này.

Một công cụ quan trọng để nhận dạng khác là nhuộm Gram, đặt theo tên của Hans Christian Gram, người phát triển kĩ thuật này. Nhuộm Gram giúp phân vi khuẩn thành 2 nhóm, dựa vào thành phần cấu tạo của vách tế bào. Khi đầu tiên chính thức sắp xếp các vi khuẩn vào từng ngành, người ta dựa chủ yếu vào phản ứng này:

·Gracilicutes - vi khuẩn có màng tế bào thứ cấp chứa lipid, nhuộm Gram âm tính (nói gọn là vi khuẩn Gram âm)

·Firmicutes - vi khuẩn có một màng tế bào và vách pepticoglycan dày, nhuộm Gram cho kết quả dương tính (Gram dương)

·Mollicutes - vi khuẩn không có màng thứ cấp hay vách, nhuộm Gram âm tính.

Các vi khuẩn cổ (archeabacteria) trước đây được xếp trong nhóm Mendosicutes. Như đã nói ở trên, ngành này không còn đại diện cho những nhóm có quan hệ tiến hóa nữa. Hầu hết vi khuẩn Gram dương được xếp vào ngành Firmicutes và Actinobacteria, là hai ngành có quan hệ gần. Tuy nhiên, ngành Firmicutes đã được định nghĩa lại và bao gồm cả mycoplasma (Mollicutes) và một số vi khuẩn Gram âm.

Vi khuẩn có ích và vi khuẩn gây hại

Vi khuẩn có thể có ích hoặc có hại cho môi trường, và động vật, bao gồm cả con người. Vai trò của vi khuẩn trong gây bệnh và truyền bệnh rất quan trọng. Một số là tác nhân gây bệnh (pathogen) và gây ra bệnh uốn ván (tetanus), sốt thương hàn (typhoid fever), giang mai (syphilis), tả (cholera), bệnh lây qua thực phẩm (foodborne illness) và lao (tuberculosis). Nhiễm khuẩn huyết (sepsis), là hội chứng nhiễm khuẩn toàn cơ thể gây sốc và giãn mạch, hay nhiễm khuẩn khu trú (localized infection), gây ra bởi các vi khuẩn như streptococcus, staphylococcus, hay nhiều loài Gram âm khác. Một số nhiễm khuẩn có thể lan rộng ra khắp cơ thể và trở thành toàn thân (systemic). Ở thực vật, vi khuẩn gây mụn lá (leaf spot), fireblight và héo cây. Các hình thức lây nhiễm gồm qua tiếp xúc, không khí, thực phẩm, nước và côn trùng. Kí chủ (host) bị nhiễm khuẩn có thể trị bằng thuốc kháng sinh, được chia làm hai nhóm là diệt khuẩn (bacteriocide) và kìm khuẩn (bacteriostasis), với liều lượng mà khi phân tán vào dịch cơ thể có thể tiêu diệt hoặc kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn.

Các biện pháp khử khuẩn có thể được thực hiện để ngăn chặn sự lây lan của vi khuẩn, ví dụ như chùi da bằng cồn trước khi tiêm. Việc vô khuẩn các dụng cụ phẫu thuật và nha khoa được thực hiện để đảm bảo chúng "vô khuẩn" (sterile) hay không mang vi khuẩn gây bệnh, để ngăn chặn sự nhiễm khuẩn. Chất tẩy uế được dùng để diệt vi khuẩn hay các tác nhân gây bệnh để ngăn chặn sự nhiễm và nguy cơ nhiễm khuẩn.

Trong đất, các vi sinh vật sống trong nốt rễ (rhizosphere) biến nitơ thành ammoniac bằng các enzyme của chính mình. Một số khác lại dùng phân tử khí nitơ làm nguồn nitơ (đạm) cho mình, chuyển nitơ thành các hợp chất của nitơ, quá trình này gọi là quá trình cố định đạm. Nhiều vi khuẩn được tìm thấy sống cộng sinh trong cơ thể người hay các sinh vật khác. Ví dụ như sự hiện diện của các vi khuẩn cộng sinh trong ruột già giúp ngăn cản sự phát triển của các vi sinh vật có hại.

Vi khuẩn có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ một cách đáng kinh ngạc. Một số nhóm vi sinh "chuyên hóa" đóng một vai trò rất quan trọng trong việc hình thành các khoáng chất từ một số nhóm hợp chất hữu cơ. Ví dụ, sự phân giải cellulose, một trong những thành phần chiếm đa số trong mô thực vật, được thực hiện chủ yếu bởi các vi khuẩn hiếu khí thuộc chi Cytophaga. Khả năng này cũng được con người ứng dụng trong công nghiệp và trong cải thiện sinh học (bioremediation). Các vi khuẩn có khả năng phân hủy hydrocarbon trong dầu mỏ thường được dùng để làm sạch các vết dầu loang.

Vi khuẩn, cùng với nấm men và nấm mốc, được dùng để chế biến các thực phẩm lên men như phô-mai, dưa chua, nước tương, dưa cải bắp (sauerkraut), giấm, rượu, và yoghurt. Sử dụng công nghệ sinh học, các vi khuẩn có thể được "thiết kế" (bioengineer) để sản xuất thuốc trị bệnh như insulin, hay để cải thiện sinh học đối với các chất thải độc hại.

Các vấn đề liên quan

§Về mặt tiến hóa học, vi khuẩn được cho là các vi sinh vật khá cổ, xuất hiện khoảng 3,7 triệu năm trước.

§Hai bào quan (organelle), ty thể (mitochondrion) và lục lạp (chloroplast), được đa số cho là bắt nguồn từ vi khuẩn nội cộng sinh (endosymbiotic). Xem thêm: thuyết nội cộng sinh.

§Vi sinh vật phân bố khắp mọi nơi và phát triển nhanh chóng ở những nơi có đủ thức ăn, độ ẩm, và nhiệt độ tối ưu cho sự phân chia và lớn lên của chúng. Chúng có thể được mang đi bởi gió từ nơi này sang nơi khác. Cơ thể người là nơi cư trú của hằng tỷ vi sinh vật; chúng ở trên da, đường ruột, trong mũi, miệng và những nơi hở khác của cơ thể. Chúng có trong không khí mà ta thở, nước ta uống và thức ăn ta ăn.

Xạ khuẩn

Xạ khuẩn (danh pháp khoa học: Actinobacteria; tiếng Anh: Actinomycetes) là một nhóm vi khuẩn thật (Eubacteria) phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên. Trước kia được xếp vào Tản thực vật (tức nấm), nhưng ngày nay chúng được xếp vào vi khuẩn (Schizomycetes)

Xạ khuẩn có nhiều nét khác với nấm nhưng giống vi khuẩn:

·Có giai đoạn đơn bào và có giai đoạn đa bào

·Kích thước rất nhỏ

·Nhân giống với vi khuẩn, không có màng nhân và tiểu hạch

·Vách tế bào không chứa celluloz hoặc kitin, giống với vi khuẩn

·Phân chia tế bào giống với vi khuẩn (kiểu Amitoz)

·Xạ khuẩn không có giới tính (không có tế bào đực cái)

·Hoại sinh và ký sinh

Xạ khuẩn sống trong đất, tham dự vào quá trình chuyển hóa tự nhiên của nhiều hợp chất trong đất (xem hình dưới đây là xạ khuẩn Streptomyces scabies).

Một số ứng dụng của xạ khuẩn

Đặc tính của xạ khuẩn là khả năng tiết kháng sinh (antibiotic), dùng làm thuốc điều trị bệnh cho người và gia súc và cây trồng. Xạ khuẩn còn có khả năng sinh ra các vitamin thuộc nhóm B, một số acid amin và các acid hữu cơ. Xạ khuẩn còn có khả năng tiết ra các enzym (proteas, amylaz...) và trong tương lai có thể dùng xạ khuẩn để chế biến thực phẩm thay cho nấm và vi khuẩn vì nấm có thể sinh ra aflatonxin độc cho người và gia súc.

Các nội dung khác »

---

• Kỹ thuật mới có thể phát hiện nhanh biến đổi gen bên trong ký sinh trùng sốt rét tại thực địa (06/03/2024)
• Giải trình tự thế hệ mới góp phần làm sáng tỏ một số bệnh truyền nhiễm (11/08/2023)
• Cập nhật về nghiên cứu một số vaccine phòng bệnh sốt rét (23/06/2023)
• Tính sinh miễn dịch của hai ứng viên vaccine sốt rét hàng đầu được cung cấp dưới dạng vaccine mrna-lnp (03/04/2023)
• Thêm một kỹ thuật sinh học phân tử mới giúp tăng tốc loại trừ sốt rét và nghiên cứu một số lĩnh vực y sinh khác (20/06/2022)
• Cần thận trọng vì kháng thể đơn dòng evusheld không phải “siêu vaccine” chống lại COVID-19 (Evusheld (tixagevimab + cilgavimab) for Pre-exposure Prophylaxis (PrEP) of COVID-19) (21/03/2022)
• Cán bộ nhân viên Viện Sốt rét-KST-CT Quy Nhơn thực hiện xét nghiệm SARS-CoV-2 cho các tỉnh miền Trung-Tây Nguyên chung tay phòng, chống dịch bệnh COVID-19 (21/07/2021)
• Mất gen Pf-HRP2/3 và ký sinh trùng kháng thuốc là hai trong ba mối đe dọa sinh học trong cuộc chiến chống lại bệnh sốt rét trên toàn cầu (17/06/2020)
• Ứng dụng phương pháp phân tử loop-mediated isothermal amplification (LAMP) trong phát hiện chẩn đoán bệnh sán lá gan lớn Fasciola spp. (04/06/2019)
• Một số phương pháp kỹ thuật áp dụng trong phát hiện chẩn đoán sốt rét (20/05/2019)
• Nghiên cứu ứng dụng quan kỹ thuật LAMP trong chẩn đoán và phát hiện các tác nhân gây bệnh truyền nhiễm (24/10/2018)
• Ký sinh trùng sốt rét ở châu Mỹ đa dạng về mặt di truyền học nhiều hơn so với suy nghĩ trước đây (14/05/2018)
• Cứ hai phút có một đứa trẻ chết vì sốt rét và hiện tại muỗi đang trở nên đề kháng với thuốc diệt côn trùng (03/01/2018)
• Một bước tiến gần hơn đến việc sản xuất ra một vaccine DNA chống lại virus sốt xuất huyết Dengue (25/07/2017)
• Loài muỗi Aedes aegypti gây nhiễm Chikungunya lần đầu tiên được phát hiện ở Brazil (23/06/2017)