SINH VẬT ĐƠN BÀO: ĐẶC ĐIỂM, SINH SẢN, DINH DƯỠNG - SINH HỌC - 2026

Các sinh vật đơn bào là những sinh vật có vật chất di truyền, máy móc enzym, protein và các phân tử khác cần thiết cho sự sống được giới hạn trong một tế bào. Nhờ đó, chúng là những thực thể sinh học cực kỳ phức tạp, thường có kích thước rất nhỏ.

Trong số ba lĩnh vực của sự sống, hai trong số chúng - vi khuẩn cổ và vi khuẩn - được tạo thành từ các sinh vật đơn bào. Ngoài việc là đơn bào, các sinh vật nhân sơ này không có nhân và vô cùng đa dạng và phong phú.

Nguồn pixabay.com

Ở miền còn lại, sinh vật nhân chuẩn, chúng ta tìm thấy cả sinh vật đơn bào và sinh vật đa bào. Trong cơ thể đơn bào chúng ta có động vật nguyên sinh, một số nấm và một số tảo.

Những đặc điểm chính

Khoảng 200 năm trước, các nhà sinh vật học thời đó coi các sinh vật được tạo thành từ một tế bào là tương đối đơn giản. Kết luận này là do họ nhận được rất ít thông tin từ các ống kính mà họ sử dụng để xem.

Ngày nay, nhờ những tiến bộ công nghệ liên quan đến kính hiển vi, chúng ta có thể hình dung ra mạng lưới cấu trúc phức tạp mà các sinh vật đơn bào sở hữu và sự đa dạng tuyệt vời mà các dòng họ này thể hiện. Tiếp theo chúng ta sẽ thảo luận về các cấu trúc có liên quan nhất trong sinh vật đơn bào, cả ở sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ.

Các thành phần của tế bào nhân sơ

Vật liệu di truyền

Đặc điểm nổi bật nhất của tế bào nhân sơ là thiếu màng ngăn cách vật chất di truyền. Đó là, sự vắng mặt của một hạt nhân thực sự.

Ngược lại, DNA được định vị như một cấu trúc nổi bật: nhiễm sắc thể. Ở hầu hết các vi khuẩn và vi khuẩn cổ, DNA được tổ chức thành một nhiễm sắc thể lớn liên kết với protein hình tròn.

Ở vi khuẩn mô hình, chẳng hạn như Escherichia coli (sẽ trình bày thêm về sinh học của nó ở các phần sau), nhiễm sắc thể đạt chiều dài tuyến tính lên đến 1 mm, gần gấp 500 lần kích thước của tế bào.

Để lưu trữ tất cả vật liệu này, DNA phải có cấu trúc siêu cuộn. Ví dụ này có thể được ngoại suy cho hầu hết các thành viên của vi khuẩn. Vùng vật lý nơi chứa cấu trúc nhỏ gọn của vật liệu di truyền này được gọi là nucleoid.

Ngoài nhiễm sắc thể, sinh vật nhân sơ có thể sở hữu hàng trăm phân tử DNA nhỏ bổ sung, được gọi là plasmid.

Chúng, giống như nhiễm sắc thể, mã cho các gen cụ thể, nhưng được tách biệt về mặt vật lý với nó. Vì chúng hữu ích trong những trường hợp rất cụ thể, chúng tạo nên một loại yếu tố di truyền bổ trợ.

Ribôxôm

Để sản xuất protein, tế bào nhân sơ có một bộ máy enzym phức tạp gọi là ribosome, được phân bố khắp bên trong tế bào. Mỗi tế bào có thể chứa khoảng 10.000 ribosome.

Máy quang hợp

Vi khuẩn thực hiện quá trình quang hợp có thêm máy móc cho phép chúng thu nhận ánh sáng mặt trời và sau đó chuyển hóa nó thành năng lượng hóa học. Màng của vi khuẩn quang hợp có các màng ngăn chứa các enzym và sắc tố cần thiết cho các phản ứng phức tạp mà chúng thực hiện.

Các túi quang hợp này có thể vẫn dính vào màng sinh chất hoặc chúng có thể tách ra và nằm bên trong tế bào.

Cytoskeleton

Như tên của nó, cytoskeleton là bộ xương của tế bào. Cơ sở của cấu trúc này bao gồm các sợi có bản chất protein, rất cần thiết cho quá trình phân chia tế bào và duy trì hình dạng tế bào.

Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng bộ xương tế bào ở sinh vật nhân sơ được tạo thành từ một mạng lưới sợi phức tạp và không đơn giản như người ta vẫn nghĩ trước đây.

Các bào quan ở sinh vật nhân sơ

Về mặt lịch sử, một trong những đặc điểm nổi bật nhất của sinh vật nhân sơ là thiếu các ngăn hoặc bào quan bên trong.

Ngày nay người ta chấp nhận rằng vi khuẩn có các loại bào quan cụ thể (ngăn được bao quanh bởi màng) liên quan đến việc lưu trữ các ion canxi, các tinh thể khoáng tham gia vào quá trình định hướng tế bào và các enzym.

Các thành phần của tế bào nhân thực đơn bào

Trong dòng dõi của sinh vật nhân chuẩn, chúng ta cũng có các sinh vật đơn bào. Chúng được đặc trưng bởi vật liệu di truyền được giới hạn trong một bào quan được bao quanh bởi một màng động và phức tạp.

Máy móc tạo ra protein cũng được tạo thành từ các ribosome ở những sinh vật này. Tuy nhiên, ở sinh vật nhân chuẩn, chúng lớn hơn. Trên thực tế, sự khác biệt về kích thước trong các ribosome là một trong những điểm khác biệt chính giữa hai nhóm.

Tế bào nhân thực phức tạp hơn tế bào nhân sơ được mô tả trong phần trước, vì chúng có các ngăn con được bao quanh bởi một hoặc nhiều màng gọi là bào quan. Trong số chúng, chúng ta có ty thể, lưới nội chất, bộ máy Golgi, không bào và lysosome, trong số những người khác.

Trong trường hợp các sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có bộ máy enzym và các sắc tố được lưu trữ trong các cấu trúc gọi là plast. Được biết đến nhiều nhất là lục lạp, mặc dù cũng có các loại nguyên bào amyloplasts, chromoplasts, etioplasts, trong số những loại khác.

Một số sinh vật nhân chuẩn đơn bào có thành tế bào, chẳng hạn như tảo và nấm (mặc dù chúng khác nhau về bản chất hóa học).

Sự khác biệt giữa vi khuẩn và vi khuẩn cổ

Như chúng tôi đã đề cập, các lĩnh vực của vi khuẩn cổ và vi khuẩn được tạo thành từ các cá thể đơn bào. Tuy nhiên, thực tế có chung đặc điểm này không có nghĩa là các dòng họ đều giống nhau.

Nếu chúng ta so sánh kỹ lưỡng cả hai nhóm, chúng ta sẽ nhận ra rằng chúng khác nhau giống như cách chúng ta - hoặc bất kỳ động vật có vú nào khác - khác với cá. Sự khác biệt cơ bản như sau.

Màng tế bào

Bắt đầu từ ranh giới tế bào, các phân tử tạo nên thành và màng của cả hai dòng dõi khác nhau sâu sắc. Ở vi khuẩn, phospholipid bao gồm các axit béo gắn với một glycerol. Ngược lại, vi khuẩn cổ có các phospholipid phân nhánh cao (isoprenoids) gắn với glycerol.

Ngoài ra, các liên kết hình thành phospholipid cũng khác nhau, dẫn đến màng tế bào cổ xưa bền hơn. Vì lý do này, vi khuẩn cổ có thể sống trong môi trường nhiệt độ, độ pH và các điều kiện khác rất khắc nghiệt.

Thành tế bào

Thành tế bào là một cấu trúc bảo vệ tế bào khỏi áp lực thẩm thấu tạo ra do sự chênh lệch nồng độ giữa chất bên trong tế bào và môi trường, tạo thành một loại bộ xương ngoài.

Nói chung, tế bào có nồng độ chất tan cao. Theo nguyên tắc thẩm thấu và khuếch tán, nước sẽ đi vào tế bào, mở rộng thể tích của nó.

Vách bảo vệ tế bào không bị vỡ nhờ cấu trúc chắc và dạng sợi. Ở vi khuẩn, thành phần cấu trúc chính là peptidoglycan, mặc dù có thể có một số phân tử nhất định, chẳng hạn như glycolipid.

Trong trường hợp vi khuẩn cổ, bản chất của thành tế bào khá thay đổi và trong một số trường hợp không rõ. Tuy nhiên, peptidoglycan vẫn chưa có trong các nghiên cứu cho đến nay.

Tổ chức bộ gen

Về tổ chức cấu trúc của vật chất di truyền, vi khuẩn cổ giống với sinh vật nhân thực hơn, vì các gen bị gián đoạn bởi các vùng sẽ không được dịch mã, gọi là intron - thuật ngữ dùng cho các vùng sẽ được dịch là "exon ».

Ngược lại, tổ chức của bộ gen vi khuẩn được thực hiện chủ yếu ở các operon, nơi các gen nằm trong các đơn vị chức năng nằm nối tiếp nhau, không bị gián đoạn.

Sự khác biệt với sinh vật đa bào

Sự khác biệt quan trọng giữa sinh vật đa bào và sinh vật đơn bào là số lượng tế bào tạo nên sinh vật.

Các sinh vật đa bào được tạo thành từ nhiều hơn một tế bào, và nói chung mỗi tế bào chuyên về một nhiệm vụ cụ thể, sự phân chia nhiệm vụ là một trong những đặc điểm nổi bật nhất của nó.

Nói cách khác, vì tế bào không còn phải thực hiện tất cả các hoạt động cần thiết để giữ cho một sinh vật tồn tại, nên sự phân chia nhiệm vụ nảy sinh.

Ví dụ, các tế bào thần kinh thực hiện các nhiệm vụ hoàn toàn khác với các tế bào thận hoặc cơ.

Sự khác biệt này trong các nhiệm vụ được thực hiện được thể hiện trong sự khác biệt về hình thái. Có nghĩa là, không phải tất cả các tế bào tạo nên một sinh vật đa bào đều có hình dạng giống nhau - tế bào thần kinh có dạng cây, tế bào cơ dài ra, v.v.

Các tế bào chuyên biệt của các sinh vật đa bào được nhóm lại trong các mô và các tế bào này lần lượt ở các cơ quan. Các cơ quan thực hiện các chức năng tương tự hoặc bổ sung được nhóm thành hệ thống. Như vậy, chúng ta có một tổ chức phân cấp cấu trúc không xuất hiện trong các thực thể đơn bào.

Sinh sản

Sinh sản vô tính

Sinh vật đơn bào sinh sản vô tính. Lưu ý rằng ở những sinh vật này không có cấu trúc đặc biệt nào tham gia vào quá trình sinh sản, như xảy ra ở các loài đa bào khác nhau.

Trong kiểu sinh sản vô tính này, người bố sinh ra con cái mà không cần bạn tình hoặc cho sự hợp nhất của các giao tử.

Sinh sản vô tính được phân loại theo nhiều cách khác nhau, thường được sử dụng như một quy chiếu về mặt phẳng hoặc hình thức phân chia mà sinh vật sử dụng để phân chia.

Một kiểu phổ biến là phân hạch nhị phân, trong đó một cá thể sinh ra hai sinh vật, giống hệt cha mẹ. Một số có khả năng thực hiện phân hạch bằng cách tạo ra nhiều hơn hai con cái, được gọi là nhiều phân hạch.

Một loại khác là nảy chồi, trong đó một sinh vật phát triển thành một sinh vật nhỏ hơn. Trong những trường hợp này, sinh vật bố mẹ nảy mầm kéo dài tiếp tục phát triển đến kích thước thích hợp và sau đó tách rời khỏi sinh vật bố mẹ của nó. Các sinh vật đơn bào khác có thể sinh sản bằng cách hình thành bào tử.

Mặc dù sinh sản vô tính là đặc trưng của sinh vật đơn bào, nhưng nó không phải là duy nhất của dòng dõi này. Một số sinh vật đa bào, chẳng hạn như tảo, bọt biển, động vật da gai, trong số những sinh vật khác, có thể sinh sản thông qua phương thức này.

Chuyển gen theo chiều ngang

Mặc dù không có sinh sản hữu tính ở sinh vật nhân sơ, chúng có thể trao đổi vật chất di truyền với các cá thể khác thông qua một sự kiện gọi là chuyển gen ngang. Sự trao đổi này không liên quan đến việc truyền tài liệu từ cha mẹ sang con cái, mà xảy ra giữa các cá nhân cùng thế hệ.

Điều này xảy ra bởi ba cơ chế cơ bản: liên hợp, biến đổi và tải nạp. Trong loại đầu tiên, các đoạn DNA dài có thể được trao đổi thông qua các kết nối vật lý giữa hai cá thể bằng một pili hữu tính.

Trong cả hai cơ chế, kích thước của DNA được trao đổi nhỏ hơn. Biến nạp là việc vi khuẩn lấy DNA trần và chuyển nạp là việc tiếp nhận DNA ngoại lai do hậu quả của nhiễm virus.

Dồi dào

Sự sống có thể được chia thành ba lĩnh vực chính: vi khuẩn cổ, vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn. Hai loài đầu tiên là sinh vật nhân sơ, vì nhân của chúng không được bao bọc bởi màng và chúng đều là sinh vật đơn bào.

Theo ước tính hiện tại, có hơn 3.10 ³⁰ cá thể vi khuẩn và vi khuẩn cổ trên trái đất, hầu hết chúng không được đặt tên và không có mô tả. Trên thực tế, cơ thể của chúng ta được tạo thành từ các quần thể động của những sinh vật này, chúng thiết lập mối quan hệ cộng sinh với chúng ta.

Dinh dưỡng

Dinh dưỡng ở sinh vật đơn bào vô cùng đa dạng. Có cả sinh vật dị dưỡng và tự dưỡng.

Trước đây chúng phải tiêu thụ thức ăn của chúng từ môi trường, nói chung là hấp thụ các hạt dinh dưỡng. Các biến thể tự dưỡng có tất cả các máy móc cần thiết để chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành hóa học, được lưu trữ dưới dạng đường.

Giống như bất kỳ sinh vật sống nào, thực vật đơn bào cần một số chất dinh dưỡng nhất định như nước, nguồn cacbon, các ion khoáng, trong số những sinh vật khác, để chúng sinh trưởng và sinh sản tối ưu. Tuy nhiên, một số cũng yêu cầu các chất dinh dưỡng cụ thể.

Ví dụ về sinh vật đơn bào

Do sự đa dạng lớn của các sinh vật đơn bào, rất khó để liệt kê các ví dụ. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ đề cập đến các sinh vật mô hình trong sinh học và các sinh vật có liên quan đến y tế và công nghiệp:

Escherichia coli

Không nghi ngờ gì nữa, sinh vật được nghiên cứu tốt nhất là vi khuẩn Escherichia coli. Mặc dù một số chủng vi khuẩn có thể gây ra những hậu quả tiêu cực cho sức khỏe, nhưng E. coli là một thành phần bình thường và phong phú của hệ vi sinh vật ở người.

Nó có lợi từ các khía cạnh khác nhau. Trong đường tiêu hóa của chúng ta, vi khuẩn giúp sản xuất một số vitamin và loại trừ các vi sinh vật gây bệnh có thể xâm nhập vào cơ thể chúng ta.

Ngoài ra, trong các phòng thí nghiệm sinh học, nó là một trong những mô hình sinh vật được sử dụng nhiều nhất, rất hữu ích cho những khám phá trong khoa học.

Trypanosoma cruzi

Nó là một loại ký sinh trùng đơn bào sống bên trong tế bào và gây ra bệnh Chagas. Đây được coi là một vấn đề sức khỏe cộng đồng quan trọng tại hơn 17 quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới.

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của ký sinh trùng này là sự hiện diện của một trùng roi để vận động và một ty thể duy nhất. Chúng được truyền sang vật chủ là động vật có vú bởi côn trùng thuộc họ Hemiptera, được gọi là triatomines.

Các ví dụ khác về vi sinh vật là Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, trong số những loài khác.

Người giới thiệu

1. Alexander, M. (1961). Giới thiệu về vi sinh vật học đất. John Wiley và Sons, Inc.
2. Baker, GC, Smith, JJ, & Cowan, DA (2003). Xem xét và phân tích lại các mồi 16S theo miền cụ thể. Tạp chí các phương pháp vi sinh, 55 (3), 541-555.
3. Forbes, BA, Sahm, DF, & Weissfeld, AS (2007). Vi sinh chẩn đoán. Mosby.
4. Freeman, S. (2017). Khoa học sinh học. Giáo dục Pearson.
5. Murray, PR, Rosenthal, KS và Pfaller, MA (2015). Vi sinh y tế. Khoa học sức khỏe Elsevier.
6. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV và Jackson, RB (2014). Sinh học Campbell. Giáo dục Pearson.