Cấu trúc kính hiển vi điện tử của một tế bào vi khuẩn điển hình
Cấu trúc kính hiển vi điện tử của một tế bào vi khuẩn điển hình!
Đây thực chất là các hệ thống một phong bì bao gồm vật liệu hạt nhân trung tâm được bao quanh bởi tế bào chất.
Toàn bộ khối lượng của protoplast chỉ được bọc trong một màng plasma.
Các tế bào vi khuẩn cho thấy một cấu trúc prokaryote điển hình. Nó được bao bọc bởi ba lớp, lớp ngoài cùng của chất nhờn, thành tế bào giữa và màng plasma trong cùng.
[I] Lớp chất nhờn, viên nang, Glycocalyx:
Nó là một lớp gelatin có mặt trên bề mặt ngoài của thành tế bào, thường bao gồm các polysacarit (ví dụ, dextran, dextrin, levan) và hoặc chuỗi polypeptide của axit amin. Khi các thành phần của lớp này chỉ là các polysacarit tạo thành một lớp nhớt, nó được gọi là lớp chất nhờn. Nhưng khi các chất nitơ (tức là axit amin) cũng có mặt cùng với polysacarit, thì nó được gọi là viên nang.
Việc sản xuất / hình thành viên nang phụ thuộc vào các yếu tố môi trường và dinh dưỡng. Các chủng khác nhau của cùng một loài có thể có viên nang của một số polysacarit đặc hiệu chủng khác nhau. Một cấu trúc khác, Glycocalyx, là một khối các sợi polysacarit mỏng kéo dài từ bề mặt vi khuẩn. Viên nang hoặc glycocalyx có thể đóng một số vai trò chính.
1. Một viên nang dày có thể bảo vệ tế bào khỏi mất nước. Tuy nhiên, nó không ngăn cản sự đi qua của các chất dinh dưỡng và chất thải hòa tan trong nước.
2. Viên nang bảo vệ một số mầm bệnh khỏi sự nhấn chìm và phá hủy bởi các tế bào bạch cầu của cơ thể, do đó góp phần vào khả năng gây bệnh của sinh vật.
3. Không giống như viên nang, glycocalyx không thể bảo vệ một tế bào riêng lẻ khỏi sự phá hủy. Tuy nhiên, nó có thể giúp các tế bào vi khuẩn bám dính vào nhau, tạo thành một tập hợp vi khuẩn mà các tế bào máu có thể khó nhận chìm.
4. Polysacarit của glycocalyx chịu trách nhiệm cho phép một số vi khuẩn bám vào bề mặt.
Vỏ bọc:
Một số loài vi khuẩn, đặc biệt là những loài từ nước ngọt và môi trường biển, được bao bọc trong vỏ bọc hoặc ống. Các vỏ bọc bao gồm các hợp chất kim loại không hòa tan, chẳng hạn như oxit sắt và mangan, kết tủa xung quanh các tế bào như là sản phẩm của hoạt động trao đổi chất của chúng. Vỏ bọc không phải là một phần quan trọng của tế bào.
Thân cây:
Một số loài vi khuẩn được đặc trưng bởi sự hình thành của một phần phụ nửa cứng gọi là cuống kéo dài từ tế bào. Nó cho phép tế bào bám vào các bề mặt rắn với sự trợ giúp của một chất kết dính được tạo ra ở đầu xa.
[II] Thành tế bào:
Thành tế bào vi khuẩn là cấu trúc bao quanh màng tế bào ngay lập tức. Thành tế bào là một cấu trúc phức tạp bao gồm một số chất. Độ cứng của cấu trúc của thành tế bào chủ yếu là do peptidoglycan (còn được gọi là murein hoặc muco-peptide), một chất chỉ có ở prokaryote.
Các polyme rất lớn này bao gồm ba loại khối xây dựng:
1. N-accetyl glucosamine (NAG)
2. N-accetyl muramic và (NAM) và
3. một peptide bao gồm bốn hoặc năm axit amin, cụ thể là L-alanine, D-alanine, axit D-glutamic và axit lysine hoặc diaminopimelic.
Các đường NAG và NAM xen kẽ để tạo thành chuỗi dài song song. Đi kèm với các phân tử NAM là các chuỗi bên ngắn gồm bốn hoặc năm axit amin. Một lớp peptidoglycan là một mạng lưới các chuỗi đường liền kề liên kết với nhau thông qua các chuỗi bên axit amin, do đó tạo ra một cấu trúc liên kết ngang bao phủ toàn bộ tế bào.
Một số vi khuẩn có thể có một vài lớp peptidoglycan. Kháng sinh Penicillin và cephalosporin gây tử vong cho tế bào vi khuẩn bằng cách can thiệp vào quá trình tổng hợp peptidoglycan. Peptidoglycans, cùng với hai thành phần thành tế bào khác, axit diaminopimelic và axit teichoic, là duy nhất cho prokaryote. Điều quan trọng cần lưu ý là các axit amin trong peptide trong peptidoglycans tồn tại trong cấu hình D.
Vi khuẩn gram dương và gram âm cho thấy sự khác biệt trong thành phần thành tế bào của chúng. Các đặc tính nhuộm màu của những vi khuẩn phụ thuộc vào thành phần thành tế bào của chúng. Kháng kháng sinh của một số chủng cũng phụ thuộc vào thành phần thành tế bào.
[III] Màng tế bào chất:
Thành tế bào được theo sau bởi màng plasma lipoprotein hoặc màng tế bào chất. Nó kiểm soát sự đi qua của các chất hóa học trong dung dịch vào và ra khỏi tế bào. Nó cũng cung cấp các máy móc sinh hóa để di chuyển các ion khoáng, đường, axit amin, điện tử và các chất chuyển hóa khác qua màng. Màng tế bào chất là một lớp kép phospholipid-protein tương tự như có trong tế bào thực vật và động vật.
Tuy nhiên, sự khác biệt chính là không có sterol trong prokaryote. Các enzyme hô hấp (cytochromes, enzyme của chu trình Krebs, NADH, v.v.) không bị ràng buộc bởi các màng như ở sinh vật nhân chuẩn: bề mặt bên trong của màng tế bào chất tự cung cấp các vị trí để gắn các enzyme này.
Màng tế bào là nơi chứa nhiều chức năng bao gồm:
1. Vận chuyển các phân tử trong và ngoài tế bào
2. Sự tiết ra các enzyme ngoại bào,
3. Hô hấp và quang hợp,
4. Quy định sinh sản và
5. Tổng hợp thành tế bào.
[IV] Bao gồm tế bào chất và tế bào chất:
Tế bào chất của vi khuẩn là một hỗn hợp phức tạp của carbohydrate, protein, lipid, khoáng chất, axit nucleic và nước. Nó lưu trữ vật liệu hữu cơ dưới dạng glycogen, volutin và poly-P-hydroxybutyrate. Một số vi khuẩn quang hợp và không quang hợp cũng tích lũy lưu huỳnh và sắt trong tế bào chất của chúng.
Tảo xanh lam có thể sử dụng CO 2 và H 2 O, với năng lượng được cung cấp bởi mặt trời do sự hiện diện của các sắc tố quang hợp được gọi chung là 'phycobilins, bao gồm phycocyanin (màu xanh) và phycoerythrin (màu đỏ) . Các vi khuẩn quang hợp như Rhodospirillum sp. và Chromatium sp. nợ thói quen tự dưỡng của họ với một loại diệp lục đặc biệt, vi khuẩn diệp lục.
Bên cạnh phần chất lỏng và các hạt lưu trữ, tế bào chất của vi khuẩn cũng chứa một vùng màu hoặc hạt nhân và một số thể vùi khác. Tế bào vi khuẩn không có ty thể, mạng lưới nội chất, cơ thể centrosome và Golgi.
1. Vật liệu hạt nhân:
Đặc điểm của hạt nhân vi khuẩn là không có màng nhân, nucleolus, chromonemata và nhựa hạt nhân. Một hạt nhân như vậy được gọi là nucleoid hoặc genophore. Dưới kính hiển vi điện tử, nucleoid dường như là fibrillar và bao gồm một chuỗi DNA kép hoặc đơn. Nó có khoảng 5 x l0 6 cặp cơ sở và trọng lượng phân tử khoảng 3 x l0 9 .
Phân tử DNA dài khoảng 1000 Lời, thường tạo thành vòng như cấu trúc hoặc đôi khi vẫn được khuếch tán trong tế bào chất của tế bào. Nucloid của Escherichia coli có lõi trung tâm của RNA, được bao quanh bởi 12-82 siêu tụ DNA. Một vài phân tử protein cũng được liên kết với DNA.
DNA vi khuẩn không có histone do đó không thể so sánh với nhiễm sắc thể của các tế bào nhân chuẩn.
2. Plasmid:
Các tế bào vi khuẩn cũng chứa một số yếu tố quyết định di truyền ngoài nhiễm sắc thể độc lập với nhiễm sắc thể của vi khuẩn hoặc được tích hợp vào nó. Lederberg (1952) đã đặt ra thuật ngữ plasmid cho các yếu tố quyết định di truyền ngoài nhiễm sắc thể như vậy. Plasmid chỉ mang các gen không thiết yếu và không có vai trò trong khả năng sống sót và phát triển của vi khuẩn. Do đó, chúng cũng được định nghĩa là các yếu tố tự trị phân tán.
Plasmid là các phân tử DNA hình tròn, chuỗi kép, có kích thước từ 1 Kb (cơ sở Kilobase-1000) đến lớn hơn 200 Kb. Thông thường các gen sinh ra từ plasmid mã hóa cho các enzyme mà trong những trường hợp nhất định có lợi cho vật chủ vi khuẩn.
Trong số các kiểu hình được trao bởi các plasmid khác nhau là:
a. kháng kháng sinh
b. sản xuất kháng sinh
c. suy thoái các hợp chất hữu cơ phức tạp
d. sản xuất colicin
e. sản xuất enterotoxin.
f. sản xuất các enzyme hạn chế và sửa đổi
Trong điều kiện tự nhiên, nhiều plasmid được truyền đến vật chủ mới bằng một quá trình tương tự như liên hợp. Đối với hầu hết các phần, sự sao chép DNA plasmid được thực hiện bởi cùng một bộ enzyme được sử dụng để nhân đôi nhiễm sắc thể của vi khuẩn. Một số plasmid nằm dưới 'sự kiểm soát nghiêm ngặt', điều đó có nghĩa là sự sao chép của chúng được ghép nối với vật chủ để chỉ một hoặc nhiều nhất một vài bản sao của plasmid sẽ xuất hiện trong mỗi tế bào vi khuẩn.
Mặt khác, các plasmid dưới control kiểm soát thoải mái 'có số lượng bản sao 10-200 có thể tăng lên vài nghìn mỗi tế bào nếu quá trình tổng hợp protein chủ bị dừng lại. Trong trường hợp không có sự tổng hợp protein, sự sao chép của plasmid thoải mái vẫn tiếp tục trong khi quá trình sao chép DNA nhiễm sắc thể và các plasmid 'nghiêm ngặt' đã chấm dứt.
3. Ribosome:
Rải rác trong tế bào chất là rất nhiều ribosome được tạo thành từ RNA. Những hạt này là nơi tổng hợp protein và được tìm thấy trong các nhóm được gọi là 'polyribosome' hoặc 'polysome' và được tạo thành từ các tiểu đơn vị lớn và nhỏ. Ribosome vi khuẩn có 70 loại S và bao gồm hai tiểu đơn vị.
Hằng số lắng của tiểu đơn vị lớn hơn là 50 S và đơn vị nhỏ hơn là 30 S. Loại trước có hai phân tử RNA và 35 axit amin và một phân tử RNA và 21 axit amin khác nhau.
4. Mesosome:
Đây là những sự xâm nhập cục bộ phức tạp của màng tế bào chất. Có thể có 2-4 mesosome trong một tế bào và số lượng thường cao hơn ở vi khuẩn cho thấy hoạt động hô hấp cao, chẳng hạn như vi khuẩn nitrat hóa.
Chúng thường được tìm thấy bắt nguồn từ thời điểm màng bắt đầu xâm lấn trước khi phân chia tế bào và chúng trở nên gắn liền với khu vực 'hạt nhân'. Mesosome được cho là có chức năng tổng hợp thành tế bào và phân chia vật liệu hạt nhân.
[V] Flagella:
Flagellum của vi khuẩn là một phần phụ dài, giống như sợi roi, hình sợi, phát sinh trong lớp vỏ tế bào và vượt ra ngoài bề mặt tế bào. Cấu trúc và thành phần của vi khuẩn Flagella hoàn toàn khác với cấu trúc của vi khuẩn nhân chuẩn. Thay vì sự sắp xếp tubulin 9 + 2 của tubulin chứa các vi ống, chỉ đơn giản là một sợi protein hình cầu duy nhất được gọi là flagellin.
Đó là một cấu trúc protein trần mà thiếu các vi ống. Flagella chịu trách nhiệm cho sự vận động của các tế bào vi khuẩn và có liên quan đến chemotaxis và hoạt động như một cơ quan cảm giác của vi khuẩn. Cột cờ có chiều dài từ 10 Lờim đến 20 Lời và dày khoảng 0, 2 Lời. Một cột cờ có ba phần.
(a) Cơ thể cơ bản hoặc hạt cơ bản
(b) Móc như cấu trúc và
(c) Dây tóc
Không phải tất cả các vi khuẩn đều sở hữu vi khuẩn Flagella như trong các vi khuẩn giàu có (ví dụ Pasteurella, Lactobacillus). Flagella vi khuẩn là cứng nhắc và không quất qua lại. Thay vào đó, chúng quay giống như động cơ của một chiếc thuyền.
[VI] Pili (Singular-pilus):
Còn được gọi là fimbriae (số ít-fimbria), những thứ này chỉ có thể được nhìn thấy trong một vi sóng điện tử. Họ nhiều hơn Flagella. Đây là những phần phụ nhỏ, thẳng, mỏng không liên quan đến sự vận động của sinh vật. Nó bao gồm một protein gọi là pilin được sắp xếp một cách xoắn ốc xung quanh lõi trung tâm. Các chức năng được biết đến của họ bao gồm:
1. Loại pilus đặc biệt gọi là F. pilus (sex pilus) đóng vai trò là cổng xâm nhập của vật liệu di truyền trong quá trình giao phối của vi khuẩn (liên hợp)
2. Phục vụ như một phương tiện gắn vào các bề mặt khác nhau, nghĩa là, góp phần hình thành sự lây nhiễm bằng cách liên kết vi khuẩn với bề mặt tế bào của động vật và thực vật mà từ đó chúng có thể thu được chất dinh dưỡng.
Mycoplasmas:
Mycoplasmas là prokaryote hiếu khí nhỏ nhất được biết đến mà không có thành tế bào được phát hiện lần đầu tiên bởi Pasteur (1843) khi ông đang nghiên cứu tác nhân gây bệnh viêm phổi màng phổi ở gia súc. Chúng được chỉ định là PPLO (sinh vật giống viêm màng phổi). Năm 1898, Nocard và Roux, đã thành công trong việc thu được nuôi cấy thuần chủng các vi sinh vật này trong môi trường chứa huyết thanh.
Mycoplasmas là chất gây ô nhiễm thường xuyên trong nuôi cấy mô giàu chất hữu cơ. Chúng cũng đã được tìm thấy trong các suối nước nóng. Chúng xảy ra trong đất, nước thải, và các chất nền khác nhau và ở người, động vật và thực vật.
Những vi sinh vật có màng phổi được đặt tên là Asterococcus mycoides bởi Borrel et al. (1910). Nowak (1929) đã đặt sinh vật này trong chi Mycoplasma, thuộc nhóm Động vật thân mềm theo thứ tự Mycoplasmatales. Mycoplasma có thể được nuôi cấy trên môi trường không có tế bào.
Cấu trúc của Mycoplasmas:
Sự vắng mặt của một thành tế bào thực sự làm cho các sinh vật này có tính dẻo cao và dễ biến dạng, do đó mycoplasmas không đều và có hình dạng thay đổi. Các tế bào có thể là coccoid, dạng hạt, hình quả lê, giống như cụm, giống như vòng hoặc dạng sợi.
Những sinh vật này được bao phủ bởi một màng tế bào chất lipo-protein đơn vị, dày 7, 5-10. Tế bào chất chứa cấu trúc ribosome và nucleoplasm giống như cấu trúc. Mặc dù vật liệu di truyền bao gồm cả DNA và RNA, nhưng nó ít hơn một nửa thường xảy ra ở các sinh vật nhân sơ khác và có lẽ là giới hạn thấp nhất cần thiết cho sinh vật tế bào. Lượng DNA lên tới 4% và RNA khoảng 8%. Hàm lượng G + C trong DNA nằm trong khoảng từ 23 đến 40%.
Các tế bào PPLO có một số enzyme hữu ích trong quá trình sao chép DNA, phiên mã và dịch mã liên quan đến tổng hợp protein và tạo ATP từ đường yếm khí.
