1
Vi sinh vật và ứng dụng trong
nuôi trồng thủy sản
GV biên soạn: Lê Thành Cường
Đơn vị: Bộ môn Quản lý MT&Dịch bệnh TS
Khoa NTTS-Đại học Nha Trang
Vi sinh vật và ứng dụng trong NTTS
• Số tín chỉ: 3-lý thuyết (2 TC), thực hành (1 TC)
• Đối tượng: sv ngành NTTS, BHTS, CNSH
• Học phần tiên quyết: Hoá sinh, sinh học đại cương, di truyền học
• Phân bổ tiết giảng của học phần:
- Nghe giảng lý thuyết: 22
- Làm bài tập trên lớp: 2
- Thảo luận: 6
- Thực hành, thực tập: 15 (phòng thí nghiệm)
- Tự nghiên cứu 60
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
2
Mục tiêu của học phần
Học phần nhằm cung cấp cho người học:
- Đặc điểm cơ bản, cơ chế hoạt động của VSV trong chuyển hóa
vật chất
- Kỹ thuật cơ bản trong phân lập, nhuộm, định lượng các VSV hữu
ích và VSV gây hại cho ĐVTS
- Mối quan hệ giữa VSV với môi trường nước và các đối tượng
nuôi trồng thủy sản
- Ứng dụng công nghệ VSV trong NTTS
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Danh mục các vấn đề của học phần
1. Đặc điểm sinh học cơ bản của vi sinh vật
2. Vai trò của vi sinh vật trong hệ sinh thái nuôi trồng thủy sản.
3. Ứng dụng vi sinh vật trong nuôi trồng thuỷ sản
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
3
Tài
liệu
tham
khảo
Tên tác giả Tên tài liệu Năm NXB
Nơi khai
thác
Yêu cầu
Học Tham khảo
Kiều Hữu Ảnh Giáo trình vi sinh vật học II 2006 KHKT Thư viện
×
Kiều Hữu Ảnh và Ngô
Tự Thành
VSV học của các nguồn nước 1985 KHKT
×
Trần Thanh Công nghệ vi sinh 2000 Giáo dục HN
×
Nguyễn Đình Trung Quản lý chất lượng nguồn
nước trong NTTS.
2004 Nông nghiệp Thư viện
×
Trần Cẩm Vân Giáo trình VSV học môi
trường
2003 ĐH Quốc gia
HN
EBook
×
ARX, J.A. Von Thegenera fungi sporulating
in pure culture. 2
nd
Ed.
1974 A.R. Gantner
Verlag
Thư viện
×
Ford. T. E., Aquatic Microbiology 1994
×
Madigan, M.T.,
Martinko, J.M.and
Parker, J.,
Biology of Microorganisms.
Tenth edition, Prenhall.
2002
×
Phương pháp đánh giá
STT Chỉ tiêu đánh giá Phương pháp đánh giá % điểm
1 Tham gia tại lớp: lên lớp đầy đủ, chuẩn
bị bài tốt, tích cực thảo luận
Điểm danh (bất kỳ) 10
2 Tự nghiên cứu: hoàn thành nhiệm vụ
giảng viên giao: báo cáo, bài tập
nhóm/tháng/học kỳ
Chấm báo cáo, bài tập 20
3 Kiểm tra giữa kỳ Viết 20
4
Thi kết thúc học phần
Viết 50
ĐHP= ∑ thành phần X trọng số
4
Vấn đề 1: Đặc điểm sinh học cơ bản của vi sinh vật
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Nội dung
• VSV là gì?
• Lịch sử phát triển của VSV học
• Đặc điểm của VSV
• Phân loại của VSV
• Virus
• Vi khuẩn
• Nấm
• Kí sinh trùng
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
5
Vi sinh vật
Là các sinh vật đơn bào hoặc đa bào có kích thước rất nhỏ, khó quan
sát bằng mắt thường. Chúng thường được đo bằng micromet (µm)
hoặc bằng nanomet (nm) và có thể sống, sinh trưởng và phát triển ở
nhiều môi trường sinh thái khác nhau.
I. Định nghĩa
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Vi sinh vật
VSV bao gồm:
– Vi khuẩn hay vi trùng (bacteria)
– Virus hay siêu vi trùng (viruses)
– Nấm (fungi)
– Tảo (algae)
– Động vật nguyên sinh (protozoa)
– Giun sán (helminths)
Vi sinh vật học
Nghiên cứu sinh vật bao gồm: cấu tạo, đời sống, sự đa dạng sinh học và
sự tiến hoá của VSV, vai trò của VSV trong tự nhiên nhất là trong mối
quan hệ với đời sống của động, thực vật và con người.
I. Định nghĩa
6
Kích thước của giới sinh vật
1 m = 100 cm = 1,000mm = 1,000,000 µm = 1,000,000,000nm
1mm = 1000 µm = 1000000nm
1 µm = 1000nm
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Đối tượng nghiên cứu của VSV học
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
7
Đặc điểm chung của VSV
1. Kích thước nhỏ bé
2. Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh
3. Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh
4. Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị
5. Phân bố rộng, nhiều chủng loại
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Lợi ích và tác hại của vsv
Lợi ích của VSV
• Vai trò quan trong cho con người trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm,
dược phẩm, năng lượng, môi trường, nguyên liệu sinh học và công
nghệ sinh học.
• Phân giải chất hữu cơ, tạo dinh dưỡng cho hệ sinh thái
• Là thành phần của chuỗi thức ăn thủy sinh và trong đất
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
8
Lợi ích và tác hại của vsv
Tác hại của VSV
• Làm hư hỏng thực phẩm, phá hủy kiến trúc, vật liệu xây dựng
• Là tác nhân gây bệnh và truyền bệnh cho người, động-thực vật và
môi trường
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Các chuyên ngành vi sinh
• Virology Nghiên cứu về virus học
• Bacteriology Nghiên cứu về vi khuẩn học
• Mycology Nghiên cứu về nấm và mốc
• Parasitology Nghiên cứu về ký sinh trùng & sán
• Immunology Nghiên cứu về hệ miễn dịch
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
9
Quá trình xuất hiện và tiến hóa
Vi khuẩn có mặt trên trái đất 3.7 tỷ năm trước
II. Sơ lược lịch sử phát triển của VSV học
II. Sơ lược lịch sử phát triển của VSV học
- Giai đoạn sơ khai
- Giai đoạn VSV học Pasteur
- Giai đoạn VSV học hậu Pasteur
- Giai đoạn VSV học hiện đại
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
10
1. Giai đoạn sơ khai của vi sinh vật học
- Người Ai cập đã biết nấu rượu từ 6000 năm trước
- Con người biết lên men lactic (muối dưa): 3500 năm trước CN, ủ phân,
làm tương, mắm
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Thuyết tự (vô) sinh- Abiogenesis
“Các sinh vật sống có thể phát sinh từ sinh
vật vô sinh hoặc tự nó sinh ra”
- Thuyết tự sinh được Aristotle (384-322 BC)
đưa ra sau khi quan sát nhiều hiện tượng.
-Học thuyết của Aristotle được tin tưởng trên
2000 năm và luôn được chứng minh mãi đến
thế kỷ 17
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
11
Thuyết tự (vô) sinh- Abiogenesis
• Nhiều học giả khác đã ủng hộ cho
học thuyết của Aristole như Jan
Baptista van Helmont
(1580-1644) năm 1500s ghi nhận
hiện tượng lúa mạch giữ chung
với quần áo dơ sẽ “tự nhiên” sinh
ra chuột
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Thuyết hữu sinh- Biogenesis
• “Các sinh vật sống phát sinh từ nguyên liệu vô cơ hoặc không sống”
• Được chứng minh bởi một số học giả:
- 1590: Zaccharias Janssen, người Hà Lan đã chế tạo ra kính hiển vi đầu
tiên
- 1960: Robert Hooke đã quan sát được hình ảnh các vsv và vi vật thể
bằng KHV 2 mắt sử dụng ánh sáng phản xạ
- Francesco Redi (1626-1697) – bác sĩ người Ý đã chứng minh giòi không
thể phát sinh ở miếng thịt được che đậy
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
12
Robert Hooke, nhà vật lý người Anh
đã cải tiến nhiều đặc điểm của KHV
sơ khai để quan sát cấu trúc của
nhiều thứ có kích thước rất nhỏ
Thuyết hữu sinh- Biogenesis
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Sự ra đời của kính hiển vi
Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723), một
thợ may người Hà Lan, là người chế tạo ra
những cái kính hiển vi đầu tiên, trong đó có
những cái có độ phóng đại đến 270 lần.
Ông đã quan sát nhiều thứ xung quanh mình
và là người đâu tiên mô tả vi khuẩn và kst đơn
bào, tế bào máu
1632 -1723
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
13
Thí nghiệm của Redi
-Sử dụng miếng thịt, giấy và vải thưa,Redi
đã chứng minh giòi không sinh ra từ thịt thối
Cuộc đấu tranh giữa hai học thuyết
Thí nghiệm của John Needham & Lazzaro Spallanzani
The Question:
What causes tiny living things to appear in decaying broth?
Needham’s Hypothesis: Spontaneous generation.
Spallazani’sHypothesis: Microbes come from the air. Boiling will kill them.
Needham >
Spallazani >
1713 -1781
1729 -1799
14
Louis Pasteur (1822-1895)
Chứng minh vsv đóng vai trò chính
trong quá trình lên men
Thu thập được vsv có trong không khí
bằng bông gòn
Bác bỏ thuyết vô sinh bằng thí nghiệm
nổi tiếng bình cầu cổ cong
2. Giai đoạn VSV học Pasteur
2. Giai đoạn VSV học Pasteur
15
2. Giai đoạn VSV học Pasteur
Chứng minh vi khuẩn là nguyên nhân của bệnh than
Phát hiện phẩy khuẩn, tụ cầu khẩu, liên cầu khuẩn gây bệnh
Tìm ra các vaccin như vaccin chống dịch tả gà, bệnh than, bệnh dại
Ông được xem là cha để của ngành VSV học
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
1835: Agostino Bassi công bố nấm gây ra bệnh trên dâu tằm.
1865: Pasteur phát hiện ra nguyên nhân của bệnh bào tử trùng ở tằm
do protozoan.
1840s: Ignaz Semmelwise phát hiện phương pháp rửa tay trong y tế
3. Giai đoạn VSV học hậu Pasteur
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
16
Robert Koch (1834-1910)
- Chứng minh chính Bacillus anthracis là nguyên
nhân gây bệnh than và qua đó kết luận mối quan
hệ trực tiếp giữa tác nhân vi sinh với một bệnh
cụ thể
- Ông cũng là người thiết lập nên định đề tác nhân
gây bệnh mà cho đến nay vẫn được sử dụng như
một nguyên tắc chuẩn để chứng minh khả năng
gây bệnh một loại vi sinh vật nào đó
3. Giai đoạn VSV học hậu Pasteur
Định đề Koch
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
17
Nguyên nhân bệnh học của bệnh truyền nhiễm
• Các VSV gây bệnh phải được tìm thấy tất cả các sinh vật bị bệnh nhưng
không có ở sinh vật khỏe
• Các VSV gây bệnh phải được phân lập và nuôi cấy trên môi trường nuôi
cấy thuần khiết
• Các VSV được nuôi cấy phải có khả năng gây bệnh khi được đưa vào cơ
thể sinh vật khỏe
• Phải phân lập được cùng một loại VSV gây bệnh từ sinh vật cảm nhiễm.
Định đề Koch
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Một số ngoại lệ của định đề Koch
• Định đề Koch không áp dụng hoặc không thể áp dụng trong tất cả các
trường hợp bệnh. Một số ngoại lệ bao gồm:
– Các VSV không thể nuôi cấy trên môi trường nuôi cấy nhân tạo, ví
dụ Treponema pallidum (xoắn khuẩn giang mai)
– Khi hai hoặc nhiều VSV hiệp trợ để gây ra 1 bệnh
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
18
1796: Edward Jenner tiêm virus bệnh đậu mùa cho người không mắc bệnh và
tìm ra vaccin chống bệnh đậu mùa (smallpox)
- 1880-1885: Pasteur tìm ra vaccin chống bệnh dịch tả gà, bệnh dại
- 1887, Petri thiết kế hộp lồng bằng thủy tinh Petri
-Christian Gram (1853-1938) tìm ra phương pháp nhuộm Gram vi khuẩn
- 1892, Ivanopxki; 1896, Beijerinck phát hiện ra siêu vi trùng (virus) gây
bệnh khảm trên cây thuốc lá.
3. Giai đoạn VSV học hậu Pasteur
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Eduard Buchner (1860-1917) lần đầu
tiên chứng minh vai trò của enzyme
1928: Alexander Fleming phát hiện ra
thuốc kháng sinh khi quan sát nấm
Penicillium fungus tạo ra hoạt chất
tiêu diệt Staphylococci aureus.
3. Giai đoạn VSV học hậu Pasteur
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
19
4. Giai đoạn VSV học hiện đại
– Vi sinh vật ngày càng thể hiện vai trò to lớn trong các ngành khoa
học: sinh học phân tử, hóa sinh, sinh học tế bào. Như chúng được sử
dụng trong nghiên cứu cơ chế hoạt động của DNA, RNA và tổng hợp
acid amin, hormon sinh trưởng, chất kháng sinh, làm vector chuyển
gen; quy định biểu hiện gen và kiểm soát hoạt động của các enzyme
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
Phân loại VSV trong sinh giới
- Nhóm sinh vật chưa có cấu trúc tế bào
+ Giới virus
- Nhóm sinh vật nhân nguyên thủy (prokaryote)
+ Giới Monera (giới khởi sinh)
+ Giới Protista (giới nguyên sinh-protozoa)
- Nhóm sinh vật nhân thật (eukaryote)
+ Giới Fungi (giới nấm)
+ Giới Plantae (giới thực vật)
+ Giới Animalia (giới động vật)
VSV
SV bậc cao
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
20
Phân loại VSV trong sinh giới
• VSV nhân nguyên thủy: hình dạng đơn giản, không có cấu trúc nhân hoàn
chỉnh (chất nhân không được bao bọc bởi màng nhân)
– Vi khuẩn thật
• VK, Xạ khuẩn, VK lam, VK nguyên thủy (Ricketxia, Micoplatma,
Clamidia)
– Vi khuẩn cổ (VK sinh metan, VK ưa nhiệt cao, VK ưa mặn cao, VK ưa
acid)
• VSV nhân thật: có hình dạng phức tạp, cấu trúc nhân hoàn chỉnh (chất nhân
được bao bọc bởi màng nhân)
• VSV nhân thật
- Vi nấm (Nấm men, Nấm sợi)
- Một số động vật nguyên sinh
- Một số tảo đơn bào
Phân loại của VSV
Systematics or phylogeny
• Là ngành khoa học tìm ra các khóa phân loại vsv
• Cung cấp tên phổ thông cho vsv mới
• Tên loài là tên kép được viết theo kiểu latin bao gồm tên giống và tên
loài
• Chữ cái đầu tiên của tên giống được viết hoa
LÊ THÀNH CƯỜNG-KHOA NTTS-DHNT
21
Classification of Microbes
Taxonomic Hierarchy
Miền (Domain)
Giới (Kingdom)
Ngành (Phylum)
Lớp (Class)
Bộ (Order)
Họ (Family)
Giống-chi (Genus)
Loài (Species)
Thứ (variety)
Dạng (Type, Forma)
Dòng, nòi, chủng (strain)
Binomal Nomenclature
uses the Genus and
Species name to identify
each creature.
• - Tộc: thường có tên tận cùng là -eae
- Họ: thường có tên tận cùng là -aceae
- Bộ phụ: thường có tên tận cùng bằng -ales
Các đơn vị dưới loài gồm có Thứ, Dạng, Nòi.
-Thứ (Variety) dùng để chỉ một nhóm nhất định trong một loài nào đó.
Phân loại của VSV
Systematics or phylogeny
22
Vi khuẩn
• 1. Kích thước
• 2. Hình dạng
• 3. Cấu tạo
• 4. Chức năng
• Di truyền
• Dinh dưỡng
Vi khuẩn
Kích thước: rất nhỏ và có sự biến động lớn. Trung bình, đường kính từ 1.25-
2µm, chiều dài 2-10 µm. Tuy nhiên, cocci đường kinh 0.5-2.5µm, bacilli
0.3-15 µm x 0.2 -2 µm.
Hình dạng: hình cầu, hình que, hình dấu phẩy, hình xoắn, hình
• Vi khuẩn hình que nhỏ nhất, Dialister pneumosintes 0.15 - 0.3µm. Vi
khuẩn lớn nhất Beggiatoa mirabilis đường kính 16-45 µm chiều dài 80 µm
23
Vi khuẩn
Hình dạng
Cocci Rod/Bacilli
Spirilla/Spirochetes
Cấu tạo
• Phần bề mặt vỏ:
• Tiên mao
• Tiêm mao
• Pilli
• Phần vỏ:
• Màng nhầy
• Vách/thành tế bào
• Màng sinh chất
• Phần tế bào chất/NSC/CNS
• Thể nhân, Ribosome, Hạt dự trữ
Vi khuẩn
24
Tiên mao: các lông cứng giống tóc mọc
từ bề mặt tb, giúp gắn kết với tb khác
hoặc các bề mặt
Hạt dự trữ dinh dưỡng: mỡ, phosphat,
glycogen được tích trữ trong các tinh thể
đặc mà có thể giải phóng khi cần
Thành TB: 1 màng bao duy trì hình dạng
và cấu trúc của TB
Màng TB: 1 lớp mỏng của lipid và
protein bao quanh tbc và kiểm soát sự
vận chuyển của các nguyên liệu ra vào tb
Ribosome: là các mảnh nhỏ protein và
RNA giữ vị trí trong sinh tổng hợp
protein
TBC: dung dịch nước chiếm đầy xoang
cơ thể
Endospore: thể ẩn hình thành bên trong
vi khuẩn, giúp cho vi khuẩn tồn tại trong
điều kiện không phù hợp
Tiên mao:1 phụ bộ đặc biệt đính vào VK
qua phần đáy mà giúp giữ 1 sợi đuôi dài.
Chuyển động đậy VK tiến thẳng tạo ra sự
di động
Khung actin: các sợi protein dài, bao phủ
mặt trong của VK ngay phía dưới TBC,
giúp giữ hình dạng VK
NST/thể nhân: bao gồm phân tử DNA
quy định thông tin di truyền và mã hóa
tất cả protein
Màng nhầy: lớp phân tử bao bên ngoài
vách tế bào. Giữ chức năng bảo vệ, kết
dính và thụ thể
Pilli: phụ bộ dạng ống rỗng, dùng để
chuyển DNA cho VK khác
Màng ngoài: màng phụ giống thành tế
bào nhưng chứa polisacharide. Kiểm soát
sự vận chuyển dinh dưỡng
Cấu tạo chung của vi khuẩn
Tiên mao (lông roi, chân vịt của VK)
• Hình roi dài, cấu trúc bởi protein flagellin
• Số lượng và vị trí gắn của tiên mao trên thành TBVK rất đa dạng
• Quyết định khả năng và phương thức di động của vi khuẩn
• Không phải có mặt ở mọi vi khuẩn
• Cấu tạo gồm 3 phần:
• Phần sợi: phần dài nhất, vươn ra từ bề mặt tế bào tới đỉnh
• Thể gốc chen bên trong tế bào
• Phần móc là một đoạn cong ngắn,nối sợi với thể gốc và hoạt động
như một phần nối linh hoạt.
Tiên mao
25
Tiên mao
Tiên mao của vi khuẩn có các loại khác nhau tuỳ từng loài :
-Không 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 (Selenomonas ruminantium
- 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
Tiên mao