Cấu tạo tế bào vi khuẩn

Cấu tạo tế bào vi khuẩn: a. Màng tế bào: *Vỏ nhầy/Dịch nhầy (Capsule)-Giáp mô: Một số vi khuẩn bên ngoài được bao bọc bởi một lớp vỏ nhầy hay dịch nhầy. Đó là một lớp vật chất dạng keo, có độ dày bất định. Kích thước và thành phần hoá học của lớp vỏ nhầy thay đổi tuỳ từng loại vi khuẩn. + Chức năng: - Góp phần bảo vệ tế bào vi khuẩn (bảo vệ tế bào vi khuẩn tránh bị tổn thương khi gặp khô hạn, giúp cho vi khuẩn đề kháng mạnh hơn với những điều kiện bất lợi, giúp vi khuẩn chống lại hiện tượng thực bào của bạch cầu). - Là nơi dự trữ thức ăn (khi thiếu thức ăn vi khuẩn có thể sử dụng vỏ nhầy như là nguồn dinh dưỡng). - Là nơi tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất (vi khuẩn sắt tích luỹ Fe(OH)2, đây là sản phẩm sinh năng lượng của vi khuẩn sắt). - Giúp vi khuẩn bám vào bề mặt của giá thể. + Thành phần hoá học của vỏ nhầy: Nước chiếm chủ yếu (98%). Phần còn lại là chất hữu cơ với thành phần chủ yếu là polysaccharit, ngoài ra còn có polypeptit, protein. *Thành tế bào (Cell – wall): Chiếm 25 – 30% khối lượng khô của tế bào.Thành tế bào có kích thước khác nhau tuỳ từng loại vi khuẩn, đa số các vi khuẩn Gram dương có kích thước lớn (14 – 18 nm), vi khuẩn Gram âm có kích thước nhỏ (khoảng 10 nm). + Chức năng của thành tế bào: - Giữ cho tế bào có hình dạng ổn định. - Bảo vệ tế bào vi khuẩn: Giúp tế bào vi khuẩn đề kháng với các lực tác động từ bên ngoài,ví dụ: Vi khuẩn Gram dương chịu được áp suất thẩm thấu (Ptt) từ 15 – 20 atm, Gram âm chịu được 5 – 10 atm. Cản trở sự xâm nhập của một số chất có hại vào tế bào, ví dụ: thành tế bào vi khuẩn Gram âm ngăn cản sự xâm nhập của các chất kháng sinh có khối lượng phân tử > 800. - Cần thiết cho quá trình phân cắt bình thường của tế bào. - Có liên quan đến tính kháng nguyên, tính gây bệnh của vi khuẩn: Tính kháng nguyên: ở vi khuẩn Gram dương cấu trúc polyozit của glycopeptit đã quyết định tính đặc hiệu về miễn dịch của kháng nguyên; ở vi khuẩn Gram âm: thành tế bào tạo thành kháng nguyên O, đây là kháng nguyên có tầm quan trọng trong công tác chẩn đoán bệnh. Thành tế bào sinh ra nội độc tố ở vi khuẩn Gram âm. 13 + Thành phần hoá học của thành tế bào: giữa vi khuẩn Gram dương và Gram âm có sự khác nhau rõ rệt: Thành phần Tỷ lệ % đối với khối lượng khô của thành tế bào VK Gram dương Gram âm -Peptidoglycan (glycopeptit, peptit,mucopeptit, murein) 95 5 – 10 - Axit teichoic 5 0 - Lipit (Lipoit) 0 20 - Lipoprotein Không có hoặc rất ít 50 - Polysaccharit 0 20 Glycopeptit được tạo nên từ các chuỗi polysaccharit nối với nhau bằng cầu nối peptit, các chuỗi này được tạo nên từ nhiều loại đường khác nhau gắn với các đường amin (N-acetyl glucozamin, Galactozamin, Axit-N-Acetylmuramic). *Màng nguyên sinh chất: dày khoảng 4 – 5 nm. + Chức năng của màng nguyên sinh chất: - Duy trì Ptt bình thường bên trong tế bào. - Khống chế (Điều hoà) sự vận chuyển các chất dinh dưỡng và các sản phẩm trao đổi chất ra hay vào tế bào. - Là nơi sinh tổng hợp các thành phần của tế bào. - Là nơi tổng hợp nhiều loại enzim. - Có nhiệm vụ trong sự phân chia tế bào cùng với mezoxom. + Thành phần hoá học của màng nguyên sinh chất: Màng này được cấu tạo bởi 2 lớp photpholipit (chiếm 30 – 40% khối lượng) và các protein nằm ở phía trong, phía ngoài hay xuyên qua màng (chiếm 60 – 70% khối lượng). Sự phân bố của photpholipit và protein khác nhau ở từng vùng: có vùng nhiều, vùng ít, chính vì thế đã tạo ra lỗ hổng trên màng nguyên sinh chất, những lỗ hổng này có chứa một loại protein đặc biệt gọi là permeaza. Ngoài 2 thành phần chính là protein và photpholipit, trên màng nguyên sinh chất của vi khuẩn còn có 2 – 5% hydratcacbon, một số ít chứa glycopeptit, một lượng nhỏ protein. b. Nguyên sinh chất (Cytoplasm)/Tế bào chất (Protoplasm): Nguyên sinh chất là thành phần chính của tế bào vi khuẩn. Đây là một khối ở trạng thái keo, chứa 80 – 90% nước, thành phần còn lại chủ yếu là lipoprotein. Nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn rất khác với nguyên sinh chất của tế bào thực vật. Trong tế bào thực vật, nguyên sinh chất có trung thể (centrosome), ty thể (mitochrondia), Riboxom, bộ máy Golgi, không bào và lạp thể, có chuyển động dòng nội bào. 14 Ở vi khuẩn cấu trúc của nguyên sinh chất đơn giản hơn, trong nguyên '73inh chất của vi khuẩn trưởng thành người ta quan sát thấy nhiều cơ quan con khác nhau: Mezoxom, Riboxom, không bào, các hạt dự trữ, các hạt sắc tố và cấu trúc của nhân. - Mezoxom là 1 thể hình cầu, nằm gần vách ngăn ngang và chỉ xuất hiện khi tế bào phân chia. Dưới kính hiển vi điện tử mezoxom trông giống như một phần lõm vào của màng nguyên sinh chất. - Riboxom: số lượng Riboxom trong tế bào vi khuẩn rất nhiều, thường có 1000 Riboxom/1 tế bào. Riboxom của vi khuẩn chứa khoảng 40 – 60% ARN, 35 – 60% protein, ngoài ra còn chứa một ít lipit, một số enzim và một ít chất khoáng. Riboxom chủ yếu nằm trong nguyên sinh chất, một phần nhỏ nằm trên màng nguyên sinh chất. Mỗi riboxom có 2 tiểu phần, tiểu phần lớn có hằng số lắng 50S, tiểu phần nhỏ có hằng số lắng là 30S. - Các hạt dự trữ hay thể vùi bao gồm: hạt lipoit, glycogen. Các hạt dự trữ được hình thành khi tế bào tổng hợp quá nhiều, bằng cách này không những vi khuẩn dự trữ được thức ăn mà còn làm giảm bớt áp suất thẩm thấu dưới dạng polyme. - Không bào: không bào là một tổ chức có hình cầu hoặc hình bầu dục được bao bọc bởi một lớp màng không bào (tonoplast) có cấu trúc hoá học là lipoprotein, trong không bào chứa đầy dịch tế bào. Không bào có vai trò điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào và là nơi chứa những sản phẩm bất lợi của quá trình trao đổi chất. c. Thể nhân: Vi khuẩn chưa có nhân thật, mới chỉ có thể nhân. Thể nhân của vi khuẩn là 1 nhiễm sắc thể duy nhất cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép còn gắn với màng nguyên sinh chất. Nhiều vi khuẩn còn chứa ADN ngoài nhiễm sắc thể. Đó là những sợi ADN kép, dạng vòng kín, có khả năng sao chép độc lập và gọi là plasmit. - Về hình dạng: thể nhân có hình cầu, kéo dài như hình que hay hình quả tạ, hình chữ V. - Về cấu trúc: thể nhân không có màng nhân nhưng giới hạn giữa nhân và nguyên sinh chất rất rõ. Thể nhân là 1 cấu trúc sợi nhỏ có đường kính 3 – 8 nm, đó là 1 nhiễm sắc thể duy nhất của tế bào, cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép còn gắn với màng nguyên sinh chất. Nhiễm sắc thể có chiều dài 0,25 – 3,0 µm, chứa 6,6 – 13 x 106 cặp bazơN, nếu mở vòng xoắn ra thì sợi dài 1mm, đó chính là 1 sợi ADN có dạng vòng tròn và chỉ là 1 phân tử ADN đóng kín. Trong quá trình phân chia tế bào, nhân phân chia bằng cách cắt đôi, không có sự gián phân bởi vi khuẩn chỉ có 1 nhiễm sắc thể duy nhất. d. Tiên mao (Flagella) và khuẩn mao (tiêm mao – Pili): Tiên mao là những sợi lông dài, uốn khúc, mọc ở mặt ngoài một số vi khuẩn và có tác dụng giúp vi khuẩn có thể chuyển động trong môi trường lỏng (100 µm/s). Ngoài tiên mao, trên cơ thể vi khuẩn còn có 1 bộ phận phụ khác hình sợi, rất ngắn và rất mảnh gọi là tiêm mao (Pili) hay khuẩn mao (Fimbria). Đường 15 kính của Pili khoảng 20 – 80 nm, dài khoảng 0,3 – 0,4 µm. Dựa vào chức năng người ta chia ra 2 loại Pili; - Pili chung: dùng để bám giữ, giúp cho vi khuẩn bám chắc hơn trên bề mặt cơ chất. Mỗi tế bào vi khuẩn có hàng trăm pili. Các pili chung có cấu tạo từ protein có tên là pilin và nó là một kháng nguyên. Đây không phải là cơ quan vận động của vi khuẩn mà nó có tác dụng làm tăng bề mặt hấp thu chất dinh dưỡng của tế bào. - Pili giới tính (Pili F): mỗi vi khuẩn có từ 1 – 4 pili này. Vi khuẩn có pili giới tính được gọi là vi khuẩn đực (F+). Pili giới tính tham gia vào sự tiếp hợp của vi khuẩn, sự tiếp hợp thể hiện bằng sự cố định một đầu của Pili vào tế bào cái (F-, tế bào không chứa pili giới tính), vật chất di truyền được vận chuyển từ tế bào đực sang tế bào cái thông qua pili này. Một số thực khuẩn thể bám trên Pili giới tính sẽ bơm axit nucleic của thực khuẩn thể vào vi khuẩn qua đường Pili đó. Đặc điểm Tiên mao Tiêm mao Thành phần Protein tiên mao (Flagellin) Protein tiêm mao (Pilin) Kích thước 0,1 – 0,2 x 2 – 70 µm 0,007 – 0,009 x 0,5 – 20 µm Số lượng 1 – vài trăm sợi/tế bào 250 – 400 sợi/tế bào Chức năng Vận động Bám giữ, tiếp hợp Nơi sinh ra Thể gốc nằm trong thành tế bào Thể gốc nằm trong nguyên sinh chất e. Bào tử/Nha bào (Spore, Endospore): Một số vi khuẩn, thường là các vi khuẩn Gram dương (G+) vào cuối thời kỳ sinh trưởng phát triển có thể hình thành bên trong tế bào những thể hình tròn hay hình bầu dục gọi là bào tử hay nội bào tử. Vì mỗi tế bào chỉ sinh ra một bào tử cho nên đây không phải là loại bào tử có chức năng sinh sôi nảy nở như ở nấm. Nha bào là một hình thức sống tiềm sinh của vi khuẩn, nó giúp cho vi khuẩn vượt qua được những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh, nó thường được sinh ra trong những điều kiện bất lợi của môi trường như: thiếu dinh dưỡng, nhiệt độ, pH không thích hợp, môi trường tích luỹ nhiều sản phẩm trao đổi chất bất lợi ... Bào tử có tính kháng nhiệt, kháng bức xạ, kháng hoá chất, kháng Ptt. Ví dụ: bào tử vi khuẩn gây ngộ độc thịt Clostridium botulinum chịu được 100oC trong 5 – 9,5 giờ, 121oC trong 10 phút; Trong dung dịch phenol 5% tế bào dinh dưỡng chết nhanh nhưng bào tử sống được 25 ngày, trong dung dịch HgCl2 1% tế bào dinh dưỡng chết ngay nhưng bào tử tồn tại được 2 giờ. Bào tử có sức sống rất lâu, từ vài năm đến vài chục năm, ví dụ bào tử của Bacillus subtilis có sức sống từ 200 – 300 năm, có những bào tử tồn tại được 500 – 1000 năm trong đất đá trầm tích dưới đáy các hố sâu, thậm chí có những bào tử trong các tiêu bản khảo cổ cách đây 3000 năm mà vẫn duy trì được sức sống.