Tế bào vi khuẩn và các công nghệ có liên quan

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
Chuyên đề 1:
Tìm hiểu cấu trúc tế bào vi khuẩn và công nghệ liên quan
Bộ môn: Sinh học Tế bào
Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng của đa số sinh vật (trừ những dạng sống tiền tế bào, chẳng hạn như virus). Những sinh vật đơn bào như vi khuẩn, cơ thể chỉ gồm một tế bào. Các sinh vật đa bào cấu tạo từ nhiều tế bào, ví dụ con người gồm khoảng 1014 tế bào.
Do đó, tìm hiểu cấu trúc tế bào là việc rất cần thiết. Qua đó, chúng ta phần nào có được những kiến thức bổ ích trong cuộc sống!

LỜI NÓI ĐẦU
Cấu tạo
Phần 1: Tế bào vi khuẩn
1. Thành tế bào (cell wall)
Duy trì hình thái của tế bào
Hỗ trợ sự chuyển động của tiên mao (flagellum)
Giúp tế bào đề kháng với áp suất thẩm thấu
Hỗ trợ quá trình phân cắt tế bào
Cản trở sự xâm nhập của một số chất có phân tử lớn
Liên quan đến tính kháng nguyên, tính gây bệnh, tính mẫn cảm với Thực khuẩn thể(bacteriophage).
Chức năng của thành tế bào
Thành phần hóa học của hai nhóm này khác nhau chủ yếu như sau:
Màng sinh chất (plasma membrane)
Màng ngoài (outer membrane)
Chu chất (Periplasmic space).
Thành tế bào vi khuẩn Gram âm
Thành tế bào vi khuẩn Gram dương
Năm 1884 H.Christian Gram đã nghĩ ra phương pháp nhuộm phân biệt để phân chia vi khuẩn thành 2 nhóm khác nhau : vi khuẩn Gram dương (G+) và vi khuẩn Gram âm (G-). Phương pháp nhuộm Gram về sau được sử dụng rộng rãi khi định loại vi sinh vật.
2. Màng sinh chất (Cytoplasmic membrane)
Được cấu tạo bởi 2 lớp phospholipid (PL), chiếm 30-40% khối lượng của màng, và các protein (nằm trong, ngoài hay xen giữa màng), chiếm 60-70% khối lượng của màng. Đầu phosphat của PL tích điện, phân cực, ưa nước ; đuôi hydrocarbon không tích điện, không phân cực, kỵ nước.
Chức năng của màng sinh chất
Khống chế sự qua lại của các chất dinh dưỡng, các sản phẩm trao đổi chất
Duy trì áp suất thẩm thấu bình thường trong tế bào.
Là nơi sinh tổng hợp các thành phần của thành tế bào và các polyme của bao nhầy (capsule).
Là nơi tiến hành quá trình phosphoryl oxy hoá và quá trình phosphoryl quang hợp (ở vi khuẩn quang tự dưỡng)
Là nơi tổng hợp nhiều enzym, các protein của chuỗi hô hấp
Cung cấp năng lượng cho sự hoạt động của tiên mao
3. Tế bào chất (TBC-Cytoplasm)
Là phần vật chất dạng keo nằm bên trong màng sinh chất, chứa tới 80% là nước.
Trong tế bào chất có protein, acid nucleic, hydrat carbon, lipid, các ion vô cơ và nhiều nhiều chất khác có khối lượng phân tử thấp.
Bào quan đáng lưu ý trong TBC là ribosom.
Ribosom nằm tự do trong tế bào chất và chiếm tới 70% trọng lượng khô của tế bào chất. Ribosom gồm hai tiểu phần(50S và 30S), hai tiểu phần này kết hợp với nhau tạo thành ribosome 70S (S là đơn vị Svedberg- đại lượng đo tốc độ lắng khi ly tâm cao tốc)
4. Thể nhân ( Nuclear body)
Thể nhân ở vi khuẩn là dạng nhân nguyên thuỷ, chưa có màng nhân nên không có hình dạng cố định, và vì vậy còn được gọi là vùng nhân.
Khi nhuộm màu tế bào bằng thuốc nhuộm Feulgen có thể thấy thể nhân hiện màu tím. Đó là 1 nhiễm sắc thể (NST, chromosome) duy nhất dạng vòng chứa 1 sợi ADN xoắn kép (ở Xạ khuẩn Streptomyces có thể gặp nhiễm sắc thể dạng thẳng)
NST ở vi khuẩn Escherichia coli  dài tới 1mm (!), có  khối lượng phân tử là 3.109, chứa 4,6.106 cặp base nitơ. Thể nhân là bộ phận chứa đựng thông tin di truyền của vi khuẩn.
Ngoài NST, trong tế bào vi khuẩn còn gặp những AND ngoài NST. Đó là những AND xoắn kép có dạng vòng khép kín, có khả năng sao chép độc lập, chúng có tên là plasmid.
5. Bao nhầy (capsule)
Bao nhầy hay giáp mạc gặp ở một số loài vi khuẩn với mức độ khác nhau:
Bao nhầy mỏng ( Vi giáp mạc, Microcapssule)
Bao nhầy (Giáp mạc, Capsule)
Khối nhầy ( Zooglea)
Muốn quan sát bao nhầy thường lên tiêu bản với mực tàu, bao nhầy có màu trắng hiện lên trên nền tối.
Thành phần chủ yếu của bao nhầy là polysaccarid, ngoài ra cũng có polypeptid và protein. Trong thành phần polysaccarid ngoài glucose còn có glucozamin, ramnose, acid 2-keto-3-deoxygalacturonic, acid uronic, acid pyruvic, acid axetic...
Ý nghĩa sinh học của bao nhầy là:
Bảo vệ vi khuẩn trong điều kiện khô hạn, bảo vệ vi khuẩn tránh bị thực bào (trường hợp Phế cầu khuẩn-Diplococcus pneumoniae)

Cung cấp chất dinh dưỡng cho vi khuẩn khi thiếu thức ăn

Là nơi tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất (dextran, xantan...)

Giúp vi khuẩn bám vào giá thể ( trường hợp các vi khuẩn gây sâu răng như Streptococcus salivarrius, Streptococcus mutans...)
Vi khuẩn Acetobacter xylinum có bao nhầy cấu tạo bởi cellulose. Người ta dùng vi khuẩn này nuôi cấy trên nước dừa để chế tạo ra thạch dừa( Nata de coco).
Vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides có bao nhầy dày chứa hợp chất polymer là Dextran có tác dụng thay huyết tương khi cấp cứu mà thiếu huyết tương. Sản phẩm này rất quan trọng khi có chiến tranh. Vi khuẩn này thường gặp ở các nhà máy đường và gây tổn thất đường trong các bể chứa ép nước mía. Nhờ enzyme dextransuccrase mà đường saccarose bị chuyển thành dextran và fructose.
Vi khuẩn Leuconostocmesenteroides
Một số bao nhầy của vi khuẩn còn được dùng để sản xuất Xantan (Xanthane) dùng làm chất phụ gia trong công nghiệp dầu mỏ.
TIÊN MAO VÀ KHUẨN MAO
Tiên mao (lông roi, flagella) quyết định khả năng và phương thức di động của vi khuẩn.
Nó là những sợi lông dài.
Để xác định xem vi khuẩn có tiên mao hay không còn có cách thử gián tiếp nhằm biết khả năng di động của chúng. Cấy bằng que cấy nhọn đầu vào môi trường thạch đứng  chứa 0,4% thạch (agar-agar), còn gọi là môi trường thạch mềm. Nếu thấy vết cấy lan nhanh ra xung quanh thì chứng tỏ là vi khuẩn có tiên mao, có khả năng di động.

Tiên mao và khuẩn mao ở vi khuẩn









Tiên mao ở VK Gram dương                       







Tiên mao ở VK Gram âm






Tiên mao ở vi khuẩn G +











Tiên mao ở vi khuẩn G -
Tiên mao của vi khuẩn có các loại khác nhau tuỳ từng loài :
Không có 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).
KHUẨN MAO VÀ KHUẨN MAO GIỚI
Khuẩn mao (hay Tiêm mao, Nhung mao, Fimbriae) là những sợi lông rất mảnh, rất ngắn mọc quanh bề mặt tế bào nhiều vi khuẩn Gram âm. Chúng có đường kính khoảng 7-9nm, rỗng ruột (đường kính trong là 2-2,5nm), số lượng khoảng 250-300 sợi/ vi khuẩn. Kết cấu của khuẩn mao giản đơn hơn nhiều so với tiên mao.
Khuẩn mao ở vi khuẩn E.coli
Có một loại khuẩn mao đặt biệt gọi là Khuẩn mao giới (Sex pili, Sex pilus-số nhiều) có thể gặp ở một số vi khuẩn với số lượng chỉ có 1-10/ vi khuẩn.
Nó có cấu tạo giống khuẩn mao , đường kính khoảng 9-10nm nhưng có thể rất dài. Chúng có thể nối liền giữa hai vi khuẩn và làm cầu nối để chuyển vật chất di truyền (ADN) từ thể cho (donor) sang thể nhận (recipient).
Quá trình này được gọi là quá trình giao phối (mating) hay tiếp hợp (conjugation).
Một số thực khuẩn thể (bacteriophage) bám vào các thụ thể (receptors) ở khuẩn mao giới và bắt đầu chu trình phát triển của chúng.
Phần 2: Các công nghệ tế bào liên quan
The End
Chân thành cảm ơn sự chú ý theo dõi của Cô và các bạn!