TẾ BÀO VI KHUẨN: ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TRÚC (CÁC BỘ PHẬN) - SINH HỌC - 2026

Các tế bào vi khuẩn là tổ chức đơn giản nhất được biết đến của một cơ thể sống. Vi khuẩn là những sinh vật đơn bào không có nhân hoặc bất kỳ bào quan nào được tách ra khỏi nội dung tế bào qua một lớp màng (tất cả các vi khuẩn đều được phân loại trong miền Prokaryotic).

Các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng, mặc dù thực tế là tế bào vi khuẩn thiếu các bào quan, nhưng chúng có một tổ chức, quy định và động lực bên trong rất được kiểm soát và chính xác. Chúng có tất cả các cơ chế cần thiết để tồn tại trong các điều kiện thù địch và thay đổi của môi trường nơi chúng sống.

Sơ đồ chung của một loại vi khuẩn và các bộ phận của nó (Nguồn: Hình ảnh vector này hoàn toàn được thực hiện bởi Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) qua Wikimedia Commons)

Khả năng thích ứng như vậy đã cho các nhà khoa học một công cụ quan trọng và một mô hình sinh học lý tưởng để nghiên cứu các nguyên tắc cơ bản của sinh học phân tử; Kiến thức cơ bản về sao chép, phiên mã và dịch mã DNA được hiểu đầu tiên ở tế bào vi khuẩn trước tế bào nhân thực.

Tất cả các tế bào vi khuẩn đều ở dạng hiển vi, tức là chúng không thể quan sát được bằng mắt thường nếu không sử dụng kính hiển vi, điều này thể hiện một lợi thế lớn cho việc nghiên cứu các vi sinh vật này, vì trong một không gian nhỏ và ít nguồn dinh dưỡng, chúng có thể được duy trì và nghiên cứu. đến hàng triệu tế bào sống.

Hiện nay tế bào vi khuẩn là một trong những công cụ công nghệ sinh học quan trọng nhất. Các nhà khoa học điều khiển DNA nhiễm sắc thể phụ của vi khuẩn để tổng hợp tạo ra hầu hết mọi loại protein mà con người quan tâm.

Đặc điểm chung của tế bào vi khuẩn

Về mặt hình thái, tế bào vi khuẩn có thể rất biến đổi, nhưng dù vậy, chúng đều có chung những đặc điểm. Ví dụ:

- Mỗi tế bào vi khuẩn đều có thành tế bào bao quanh và được cấu tạo từ sự kết hợp của cacbohydrat với peptit gọi là "peptidoglycan".

- Tế bào vi khuẩn là sinh vật đơn bào, tức là mỗi tế bào là một sinh vật hoàn chỉnh, có thể sinh trưởng, kiếm ăn, sinh sản và chết đi.

- Vật chất di truyền của vi khuẩn bị “phân tán” hoặc bị biến dạng trong một đám rối lớn chìm trong dịch bào, trong một vùng gọi là vùng nucleoid.

- Nhiều vi khuẩn có cấu trúc chuyên biệt để vận động gọi là "trùng roi", nằm ở vùng ngoài cùng của cơ thể chúng.

- Người ta thường thấy các tế bào vi khuẩn hình thành khuẩn lạc hoặc duy trì mối quan hệ cộng sinh với các sinh vật khác và ngoài ra, nhiều vi khuẩn còn gây bệnh cho người.

- Hầu hết vi khuẩn có kích thước nhỏ hơn gần như 10 hoặc 15 lần so với kích thước của bất kỳ tế bào động vật nào (sinh vật nhân chuẩn), vì chúng không vượt quá một đơn vị micrômét.

- Chúng được tìm thấy trong tất cả các môi trường hiện có trên sinh quyển, vì có những vi sinh vật này thích nghi với mọi điều kiện môi trường thực tế.

Cấu trúc của tế bào vi khuẩn (các bộ phận)

Nhiều nhà khoa học chia tế bào vi khuẩn thành ba vùng giải phẫu để thuận tiện cho việc nghiên cứu. Ba vùng này phổ biến cho bất kỳ loại tế bào vi khuẩn nào được quan sát và là:

- Vùng bên ngoài , được tạo thành từ các cấu trúc ngoại bào (trùng roi, lông, lông mao, và các cấu trúc khác)

- Vùng bao phủ tế bào , được cấu tạo bởi thành tế bào và màng tế bào chất.

- Vùng bên trong , được tạo thành bởi tế bào và tất cả các cấu trúc lơ lửng trong đó.

Tùy thuộc vào loài vi khuẩn được nghiên cứu ở mỗi vùng, một số cấu trúc và bộ phận khác với "điển hình" của tế bào vi khuẩn được quan sát. Tuy nhiên, điểm chung nhất đối với bất kỳ tế bào vi khuẩn nào được giải thích và phân loại theo từng khu vực mà chúng được tìm thấy.

Vùng ngoại bào

- Quả nang : là một bề mặt polyme bao bọc toàn bộ thành tế bào của vi khuẩn. Nó được tạo thành từ chất nhờn và glycocalyx, lần lượt được tạo thành từ các phân tử carbohydrate phong phú liên kết với lipid và protein. Viên nang thực hiện một chức năng bảo vệ quan trọng cho tế bào.

- Phim : là một bề mặt, một chất lỏng hoặc một chất nền nhớt trong đó các tế bào vi khuẩn được nhúng vào. Chúng được tạo thành từ các polysaccharid có thành phần tương tự như polysaccharid của viên nang và nói chung thực hiện các chức năng trong việc bảo vệ và di chuyển các tế bào.

- Fimbriae : chúng là một loài có rất nhiều phần phụ dạng sợi được gắn vào thành tế bào của vi khuẩn. Chúng phục vụ cho sự di động và bám dính của các tế bào vi khuẩn vào bất kỳ bề mặt nào. Chúng được tạo thành từ một loại protein kỵ nước gọi là pilin.

Fimbriae của vi khuẩn E.coli. Nó có khoảng 200. Nguồn: (Hình ảnh: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- Pili hữu tính: một số fimbriae (một số ít) được biến đổi để tạo thành một loại "ống", được vi khuẩn sử dụng để tiếp hợp (chuyển vật chất di truyền giữa các vi khuẩn khác nhau), là một loại "sinh sản hữu tính". nguyên thủy.

- Trùng roi : chúng có dạng sợi dài hơn sợi tơ và được cấu tạo từ các protein; chúng có hình dạng "đuôi". Chúng hoàn thành chức năng thúc đẩy sự chuyển động của tế bào và được gắn chặt vào màng tế bào. Từ một đến hàng trăm trùng roi có thể được tìm thấy trong cùng một tế bào vi khuẩn.

Vi khuẩn Vibrio vulnificus với trùng roi. CDC / Janice Haney Carr / Miền công cộng

Sơ đồ về trùng roi vi khuẩn (Nguồn: LadyofHats / Public domain, qua Wikimedia Commons)

Vùng phủ sóng

Bao bọc tế bào thường bao gồm một màng tế bào chất và một lớp peptidoglycan được gọi là "thành tế bào". Vỏ được tạo thành từ phức hợp của lipid, carbohydrate và protein. Thành phần hóa học của vỏ peptidoglycan được dùng làm phân loại để phân biệt giữa hai loại vi khuẩn.

Vi khuẩn Gram dương và vi khuẩn Gram âm. Vi khuẩn gram dương có đặc điểm là có một lớp peptidoglycan dày, không có màng ngoài bao bọc, trong khi vi khuẩn gram âm chỉ có một lớp peptidoglycan mỏng với màng ngoài chồng lên trên.

- Màng tế bào chất : có cấu tạo tương tự như màng tế bào của tế bào nhân thực. Nó là một lớp kép phospholipid với các protein liên kết (tích hợp hoặc ngoại vi). Tuy nhiên, nó khác với màng của tế bào nhân thực ở chỗ nó không sở hữu các sterol được tổng hợp nội sinh.

Màng tế bào chất của tế bào vi khuẩn là một trong những cấu trúc quan trọng nhất, vì nó là nơi diễn ra quá trình dung hợp tế bào, vận chuyển điện tử, tiết protein, vận chuyển chất dinh dưỡng và sinh tổng hợp lipid, v.v.

Khu vực bên trong

- Bộ gen : khác với tế bào nhân thực, bộ gen của tế bào vi khuẩn không chứa trong nhân có màng. Thay vào đó, nó tồn tại dưới dạng một đám rối của DNA được nén lại trong một hình tròn ít nhiều và liên kết với một số protein và RNA. Bộ gen này nhỏ hơn nhiều so với bộ gen của sinh vật nhân chuẩn: nó có kích thước khoảng 3 đến 5 MB và tạo thành một nhiễm sắc thể tôpô hình tròn duy nhất.

- Plasmid hoặc phân tử DNA ngoài nhiễm sắc thể : chúng là những phân tử DNA hình tròn nhỏ có khả năng sao chép độc lập với DNA bộ gen tế bào. Nói chung, các phân tử DNA plasmid được trao đổi trong quá trình tiếp hợp, vì thông tin cần thiết để kháng thuốc kháng sinh và / hoặc chất độc được mã hóa trong các phân tử này.

DNA và plasmid của vi khuẩn. Tệp gốc: Người dùng: Spaully. Bản dịch: Fibonacci. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- Ribôxôm : ribôxôm tham gia vào quá trình dịch mã ARN đã được phiên mã từ trình tự của gen mã hóa prôtêin. Mỗi tế bào vi khuẩn có khoảng 1500 ribosome hoạt động bên trong. Các tiểu đơn vị ribosome của tế bào vi khuẩn là 70, 30 và 50, trong khi tế bào nhân thực có các tiểu đơn vị 60 và 40.

Thông thường, thuốc kháng sinh sẽ tấn công các ribosome của vi khuẩn, ngăn chặn sự dịch mã của protein và gây ra sự ly giải hoặc chết tế bào.

- Endospores : vi khuẩn có bào tử nội bộ mà đang ở trong một trạng thái không hoạt động và được sử dụng cho sự sống còn khi điều kiện môi trường khắc nghiệt. Nội bào tử thoát ra khỏi trạng thái không hoạt động khi các thụ thể khác nhau trên bề mặt phát hiện thấy điều kiện thuận lợi trở lại; Điều này tạo ra một tế bào vi khuẩn mới, đầy đủ chức năng.

Nội bào tử màu xanh lục bên trong tế bào vi khuẩn. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- Hạt hoặc thể bao gồm : chúng có chức năng như một dạng dự trữ cho cacbohydrat, hợp chất photphat và các phân tử khác. Thành phần của chúng thay đổi tùy theo loài vi khuẩn và chúng có thể dễ dàng nhìn thấy trong tế bào chất bằng kính hiển vi quang học.

Người giới thiệu

1. Cabeen, MT, & Jacobs-Wagner, C. (2005). Hình dạng tế bào vi khuẩn. Nature Reviews Microbiology, 3 (8), 601-610.
2. Coleman, JP, & Smith, CJ (2007). Cấu trúc và Thành phần của Vi khuẩn.
3. Gitai, Z. (2005). Sinh học tế bào vi khuẩn mới: các bộ phận chuyển động và kiến ​​trúc dưới tế bào. Ô, 120 (5), 577-586.
4. Silhavy, TJ, Kahne, D., & Walker, S. (2010). Vỏ tế bào vi khuẩn. Các quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 2 (5), a000414.
5. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Các nguyên tắc của Prescott về vi sinh. Boston (MA): Giáo dục Đại học McGraw-Hill.