Khi vi khuẩn của một loài trong một nuôi cấy thuần khác biệt với vi khuẩn cùng loài ở trong nuôi cấy thuần khác thì chúng được xem là một dòng của loài vi khuẩn ấy.. Giống nhau giữa hai
Trang 1HÌNH THÁI – CẤU TẠO TẾ BÀO VI KHUẨN
Người soạn: PGS-TS Võ Thị Chi Mai
MỤC TIÊU
Sau khi học xong, sinh viên có khả năng:
1/ Hình dung được vị trí của vi khuẩn trong sinh giới
2/ Mô tả, vẽ và chú thích đầy đủ sơ đồ cấu tạo vi khuẩn
3/ Phân biệt vách tế bào vi khuẩn Gram dương và Gram âm
4/ Liên hệ cấu trúc với chức năng của vách, màng và các thành phần khác
Năm 1866, Ernst Haeckel xếp vi sinh vật vào một giới riêng biệt: giới Protista
Hiện nay, R H Whittaker đề nghị năm 1969:
- Giới tiền hạch (procaryotae): Vi sinh vật quang tổng hợp (Tảo lam - lục)
Vi khuẩn (kể cả Rickettsiae và Chlamydiae)
- Giới protista: Protozoa
Vi tảo (microscopic algae)
- Giới nấm (fungi): Nấm mốc (molds)
Nấm men (yeasts) Nấm (mushrooms)
- Giới thực vật
- Giới động vật
Carolus Linnaeus, tên vi khuẩn = “tên đôi” Tên đầu chỉ chi (genus) với chữ cái đầu viết hoa, tên sau là tính từ đặc tả không viết hoa Cả hai tên xác định loài của một vi khuẩn, chúng được in
nghiêng hoặc được gạch dưới Trong trường hợp không sợ có nhầm lẫn, tên giống có thể được
viết tắt bằng một chữ Ví dụ: Escherichia coli, hoặc Escherichia coli, hoặc E coli
Khi vi khuẩn của một loài trong một nuôi cấy thuần khác biệt với vi khuẩn cùng loài ở trong nuôi
cấy thuần khác thì chúng được xem là một dòng của loài vi khuẩn ấy
Mọi tế bào sống được xếp hoặc tiền hạt (prokaryon) hay chân hạt (eukaryon) Ngoài giới tiền hạt,
tế bào các giới khác đều có tính chất chân hạt
Giống nhau giữa hai loại tế bào: được bao bọc bởi màng tế bào; mã hóa thông tin di truyền trong phân tử DNA (desoxyribonucleic acid)
Khác nhau giữa hai loại tế bào: tế bào chân hạt có màng nhân bao quanh DNA và chứa những tiểu cơ quan cũng được bọc bởi một hoặc nhiều màng
Đường kính hầu hết vi khuẩn từ 0,5m- 2m Một số xoắn khuẩn có đường kính dài hơn nhiều, thậm chí có vài cyanobacteria dài đến 60m
Quan sát qua kính hiển vi quang học ta thấy vi khuẩn có dạng:
* hình cầu: nhóm cầu khuẩn
* hình que: nhóm trực khuẩn
Trang 2* hình xoắn: nhóm xoắn khuẩn
Cách sắp xếp đặc biệt của vi khuẩn là do chúng phân chia mà không tách rời
Các tế bào tiền hạt phân chia bằng cách nhân đôi
Về mặt cấu trúc, tế bào vi khuẩn gồm những thành phần sau :
(nhớt, slime) bên ngòai vỏ
- Những cấu trúc phụ bên ngoài như nang (capsule), tiên mao (flagella) và tua (pili)
III.1 VÁCH TẾ BÀO (CELL WALL)
Vách bao quanh màng tế bào Khi vi khuẩn phân chia, vách là khuôn mẫu tổng hợp vách mới cho
tế bào con Chức năng vách: (1) gìn giữ hình dạng đặc trưng; (2) che chở tế bào khỏi vỡ ra do hiện tượng thẩm thấu
III.1.1.CẤU TẠO VÁCH
Peptidoglycan (murein): sườn glycan cấu tạo bởi acetylglucosamine (gluNAc) xen kẽ
N-acetylmuramic acid (murNAc); gắn vào murNAc là một nhánh tetrapeptide; cầu nối chéo pentapeptide nối các nhánh bên
1884, Hans Christian Gram (1) Gram dương, là nhóm vi khuẩn có vách giữ được phẩm nhuộm crystal violet; (2) Gram âm, nhóm có vách không giữ được crystal violet; (3) nhóm không phản ứng với phẩm nhuộm Gram; (4) nhóm bắt màu Gram thay đổi
Khung sườn giống nhau ở tất cả các loài vi khuẩn, nhánh bên và cầu nối chéo thay đổi khác nhau giữa các loài
Vi khuẩn có hình dạng riêng của chúng tùy theo từng loài và tùy theo cấu trúc vách tế bào của chúng
III.1.2.VÁCH TẾ BÀO VI KHUẨN GRAM DƯƠNG
Peptidoglycan: Vi khuẩn Gram dương có khoảng 40 lớp peptidoglycan chiếm 60-90% vật liệu cấu
tạo vách, dày 20-80nm
Teichoic: Hầu hết các tế bào Gram dương đều chứa một lượng đáng kể acid teichoic Kháng
nguyên bề mặt
Có 2 loại acid teichoic: acid teichoic vách liên kết đồng hóa trị với peptidoglycan, và acid teichoic màng (còn gọi là acid lipoteichoic) liên kết đồng hóa trị với glycolipid màng
Khi thiếu phosphate, acid teichuronic được tổng hợp thay cho các acid teichoic
Polysaccharide: các loại đường trung tính và đường acid √
III.1.3.VÁCH TẾ BÀO VI KHUẨN GRAM ÂM
Trong cùng là lớp peptidoglycan, chỉ chiếm khoảng 5-20% vách Bên ngoài là màng ngoài Không
có acid teichoic hay lipoteichoic
Màng ngoài:
Màng ngoài có cấu trúc kép: lớp lá trong giống như màng tế bào, lớp lá ngoài chủ yếu là lipopolysaccharide (LPS)
- Lipopolysaccharide (LPS):
Cấu tạo LPS của vách tế bào Gram âm gồm ba vùng: lipid A ở trong cùng, một lõi polysaccharide,
và một loạt các đơn vị lặp lại ở phía ngòai LPS gắn vào màng ngoài bằng những cầu nối kỵ nước
Nó được tổng hợp trên màng tế bào rồi được vận chuyển ra ngoài Sự hiện diện của LPS cần thiết cho họat động của các protein màng ngoài
Lipid A ở trong cùng Acid -hydroxymyristic Độc tính
Trang 3Lõi polysaccharide giống nhau ở tất cả tế bào vi khuẩn Gram âm có LPS
Các đơn vị lặp lại: kháng nguyên O
Phân tử LPS tích điện âm; chúng có tác dụng ổn định màng và làm rào chắn ngăn cản các phân
tử kỵ nước
Proteins màng ngoài, porins, lipoprotein
Khoảng gian màng: hệ thống vận chuyển, enzymes thủy giải, oligosaccharide
III.1.4.SỰ MẤT VÁCH VÀ DẠNG L
Gram dương: protoplast Gram âm: spheroplast (còn màng ngòai) Nếu hai dạng này có thể tăng trưởng và phân chia thì chúng được gọi là dạng L
Dạng L tự phát hay thực nghiệm cũng đều đưa tới hiện tượng nhiễm khuẩn tiềm ẩn và mạn tính cho cơ thể ký chủ
Màng tế bào là một tổ chức động, biến đổi không ngừng
III.2.1.CẤU TẠO MÀNG TẾ BÀO
Màng chứa chủ yếu phospholipid và protein, hợp thành cấu trúc kiểu khảm
Phospholipid màng: cấu tạo thành hai lớp
Ở mỗi lớp, đuôi phosphate của phân tử lipid giơ ra về phía bề mặt màng, đuôi acid béo duỗi vào trong Đuôi phosphate mang điện tích nên có thể tương tác với môi trường nước Đuôi acid béo chứa chuỗi hydrocarbon không mang điện tích thì có tính kỵ nước
Protein: nằm rải trong phân tử lipid Chất vận chuyển Enzymes
Màng tế bào có những cuộn lõm vào bên trong màng gọi là các mesosome
III.2.2.CHỨC NĂNG MÀNG TẾ BÀO
Chức năng chính: điều tiết sự vận chuyển các chất đi vào và thoát ra khỏi tế bào; tổng hợp thành
phần của vách; hỗ trợ sao chép DNA; chế tiết protein; tham dự quá trình hô hấp; và thu giữ năng lượng trong ATP
Sự ngọai tiết các enzyme thủy giải và các protein sinh bệnh:
Vi khuẩn Gram dương tiết enzyme trực tiếp ra môi trường ngoài; vi khuẩn Gram âm tiết enzyme ra
khoảng gian màng Có 6 hệ thống chế tiết protein được mô tả ở vi khuẩn Gram âm
III.2.3.NHỮNG CHẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÀNG TẾ BÀO VI KHUẨN
chất tẩy (detergent) có 2 nhóm ưa nước và ưa lipid sẽ làm hư hỏng màng tế bào và gây chết
tế bào
kháng sinh nhóm polymyxin có cấu trúc giống chất tẩy gây hại cho loại màng chứa phosphatidylethanolamine là thành phần chính
một số kháng sinh có tác dụng ngăn cản sự sinh tổng hợp màng như nalidixic acid, phenylethyl alcohol, và novobiocin ngăn sự tổng hợp DNA và teichoic acid
các hợp chất mang ion (ionophore) giúp các cation khuếch tán nhanh qua màng
III.3 TẾ BÀO CHẤT (CYTOPLASM)
Bốn phần năm tế bào chất là nước và một phần năm là các chất hòa tan hay lơ lửng trong nứơc: các enzyme và các protein khác, carbohydrate, lipid và ion vô cơ Có enzyme cytochrome gắn vào màng tế bào
RIBÔ THỂ
Hạt nhỏ khoảng 20 nm, gồm ribonucleic acid (RNA) và protein Hai tiểu đơn vị là 50S và 30S Tổng hợp protein cho tế bào
Trang 4ẨN THỂ (INCLUSIONS)
Hạt mang sắc (chromatophore), hạt tế bào chất (cytoplasmic granules)
Túi hay không bào (vacuole)
III.4 VÙNG NHÂN (NUCLEOID)
Gồm chủ yếu là DNA, một ít RNA và protein Nhiễm sắc thể gồm một phân tử DNA khép vòng kín Vi khuẩn còn có phân tử DNA vòng nhỏ hơn hay thẳng gọi là plasmid Di truyền những đặc
tính của loại vi khuẩn cho thế hệ sau
III.5 THÀNH PHẦN CẤU TẠO PHỤ
III.5.1.TIÊN MAO (FLAGELLA):
Trừ xoắn khuẩn bộ Spirochaetales, vi khuẩn di động được nhờ tiêm mao Cấu tạo bởi bó sợi
protein đàn hồi (flagellin): kháng nguyên H
Vùng gốc gắn vào màng tế bào Rễ (basal body), bộ đĩa
III.5.2.TUA (FIMBRIAE, PILI):
Cấu tạo bởi những tiểu đơn vị pilin Tua thường (fimbria) ngắn hơn, có nhiệm vụ gắn kết vào bề mặt tế bào ký chủ, kháng nguyên chiếm cư (colonization antigen) Tua phái tính (F pili) dài hơn,
bắc cầu cho hai vi khuẩn tiếp hợp, và cũng là điểm tiếp nhận chuyên biệt bacteriophage
III.5.3.GLYCOCALYX
Nang (capsule): Nhiệm vụ của nang là che chở vi khuẩn tránh khỏi hiện tượng thực bào và sự tấn công của bacteriophage
Lớp nhớt (slime layer): Bảo vệ tế bào khỏi bị khô, giúp bắt chất dinh dưỡng gần tế bào
Cấu tạo:
Lõi (core)
Vách (màng lõi, spore wall)
Vỏ (cortex)
Ao ngòai (coat)
Thể ngọai bào tử (exosporium)
Tính chất: Giúp vi khuẩn sống sót Đề kháng với nhiệt, sự khô, hóa chất Tồn tại rất lâu