QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN Ở SINH VẬT BẬC THẤP CẤU TRÚC CHƯA TẾ BÀO PROKARYOTE

Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH HỌC - - Chuyên đề 01: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN Ở SINH VẬT BẬC THẤP/ CẤU TRÚC CHƯA TẾ BÀO PROKARYOTE : PGS TS Vũ Quang Mạnh : Ngô Thế Anh : CH - K21 : Di truyền học Giảng viên Học viên Lớp Chuyên ngành HÀ NỘI - 2012 Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh PHỤ LỤC trang I Lời nói đầu II Nội dung Vị trí prokaryote hệ thống phân loại Một số khái niệm Cấu trúc chung Prokaryote Cấu tạo thành phần vi khuẩn đại diện 4.1 Thành tế bào 4.2 Màng TBC 4.3 Tế bào chất 4.4 Mesosom 4.5 Ribosom 4.6 Các hạt dự trữ 4.7 Thể nhân - vùng nhân 4.8 Bao nhầy 4.9 Tiêm mao nhung mao 4.10 Nha bào hình thành nha bào Các nhóm phân loại đặc điểm nhận biết Quá trình sinh trưởng phát triển prokaryota 6.1 Quá trình sinh trưởng prokaryota 6.2 Quá trình phát triển Prokaryote 6.2.1 Sinh sản vô tính 6.2.2 Sinh sản hữu tính III Các nhân tố ảnh hưởng đến st pt Prokaryote IV Ứng dụng 2 5 9 10 11 12 13 14 17 21 22 22 23 23 26 27 31 III Thay lời kết 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh I Lời nói đầu Như biết sinh vật trái đất vô đa dạng phong phú, với muôn vàn đặc điểm, môi trường sống, sinh lí, sinh thái, di truyền khác nhau, bên cạnh đặc điểm chung như: thể xây dựng từ đơn vị cấu trúc tế bào, có chung nguồn gốc từ dạng sống hạt coasecva chúng mang đặc điểm đặc trưng riêng cho loài, trí cá thể Dấu ấn cho việc nghiên cứu sống trình hình thành sống trái đất phải kể đến phát minh công trình nghiên cứu nhà khoa học sau: Năm 1632-1723: Antony van Leeuwenhoek tự tìm cách mài thấu kính để sáng tạo kính hiển vi Ông vẽ lại protozoa Vorticella nước mưa vi khuẩn miệng Năm 1665: Robert Hooke phát tế bào nút bấc, sau mô thực vật sống kính hiển vi Năm 1839: Theodor Schwann Matthias Jakob Schleiden phát biểu nguyên lý thực vật động vật cấu thành từ tế bào, chứng tỏ tế bào đơn vị cấu trúc phát triển sinh vật, từ mà người ta xây dựng nên Học thuyết Tế bào Giả định cho sống bắt nguồn cách tự phát (generatio spontanea) bị bác bỏ hoàn toàn qua chứng minh thực nghiệm Louis Pasteur (1822-1895) Rudolph Virchow phát biểu tế bào tạo phân bào (omnis cellula ex cellula) Năm 1931: Ernst Ruska lần thiết kế kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Đại học Berlin Đến năm 1953 ông phát minh kính hiển vi điện tử (EM) với độ phân giải gấp đôi kính hiển vi quang học, từ phát bào quan Năm 1953: Watson Crick đề xuất mô hình cấu trúc xoắn kép phân tử ADN vào ngày 28 tháng Hai Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 Năm 1981: Lynn Margulis công bố ấn phẩm Symbiosis in Cell Evolution (Sự Cộng sinh Tiến hóa Tế bào) Có thể nói việc phát minh kính hiển vi phương tiện quan trọng cho khám phá sau này, từ khám phá người ta ý thức rằng: sinh vật tồn phát triển có nguồn gốc hữu vật tự phát hay thượng đế sinh Quá trình tìm hiểu giới sống người ta vào đặc điểm, cách thức lấy thức ăn, hình thái, sinh lí, sinh hoá khác chia sinh vật thành nhiều nhóm phân loại có nhóm sinh vật bậc thấp - cấu trúc chưa tế bào Prokaryote Trong tiểu luận xin trình bày trình phát triển sinh vật bậc thấp/ cấu trúc chưa tế bào Prokaryote II NỘI DUNG Vị trí prokaryote hệ thống phân loại Qua nhiều nghiên cứu nhà khoa học đưa nhiều quan điểm khác việc phân loại giới sinh vật trái đất, nhiên cách phân loại ý hệ thống phân loại giới Trong hệ thống phân loại nhóm Prokaryote nằm vị trí sau: Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh Hệ thống năm giới, đề xuất năm 1968, trở thành tiêu chuẩn phổ biến với số cải tiến sử dụng nhiều tác phẩm sinh học, tạo thành tảng cho hệ thống nhiều giới Nó dựa chủ yếu vào khác biệt cách thức lấy chất dinh dưỡng: Plantae chủ yếu sinh vật đa bào tự dưỡng, Animalia sinh vật đa bào dị dưỡng, Fungi sinh vật đa bào hoại sinh Hai giới lại, Protista Monera bao gồm quần thể đơn bào tế bào đơn giản chúng thuộc nhóm Prokaryote Phân chia Monera: Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh Cây phát sinh loài, dựa liệu chuỗi rARN, tách rời vi khuẩn, vi khuẩn cổ sinh vật nhân chuẩn Dựa nghiên cứu phát sinh loài mức phân tử, Carl Woese đề xuất sinh vật nhân sơ (Monera) chia thành nhóm tách rời Bacteria Archaea số khái niệm 2.1 Phát triển: Phát triển nói chung biến đổi mặt sinh lí hoá sinh thể sinh vật, sinh vật bậc thấp sinh trưởng phát triển gắn liền với nghĩa tăng lên kích thước, số lượng, khối lượng tế bào quần thể chúng 2.2 Prokaryote: Prokaryote - sinh vật nhân sơ hay sinh vật tiền nhân sinh vật nhân nguyên thủy nhóm sinh vật mà tế bào màng nhân, bào quan cấu trúc nội bào điển hình tế bào eukaryote Hầu hết chức Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 bào quan ty thể, lục lạp, máy Golgi tiến hành màng sinh chất Cấu trúc chung Prokaryote * Tế bào sinh vật nhân sơ có vùng cấu trúc là: Tiên mao (flagella), tiêm mao, hay lông nhung (pili) - protein bám bề mặt tế bào Vỏ tế bào bao gồm capsule, thành tế bào màng sinh chất Vùng tế bào chất có chứa Bộ gene, ribosome thể vẩn (inclusion body) Hình Cấu trúc tổng quát tế bào vi khuẩn Trong đó: - Tế bào chất sinh vật nhân sơ phần dịch lỏng chiếm hầu hết thể tích tế bào, khuếch tán vật chất chứa hạt ribosome nằm tự tế bào - Màng sinh chất lớp phospholipid kép phân tách phần tế bào chất với môi trường xung quanh Màng sinh học có tính bán thấm, hay gọi thấm có chọn lọc - Hầu hết tế bào sinh vật nhân sơ có thành tế bào (trừ Mycoplasma, Thermoplasma (archae), Planctomycetales Chúng cấu tạo từ peptidoglycan hoạt động rào cản phụ để chọn lọc chất vào tế bào Thành tế bào giúp vi khuẩn giữ nguyên hình dạng không bị tác động áp suất thẩm thấu môi trường nhược trương - Nhiễm sắc thể tế bào sinh vật nhân sơ thường phân tử ADN dạng vòng (trừ vi khuẩn Borrelia burgdorferi gây bệnh Lyme) Mặc dù có Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 cấu trúc nhân hoàn chỉnh, ADN cô đặc hạch nhân Tế bào sinh vật nhân sơ chứa cấu trúc ADN nhiễm sắc thể gọi plasmid, có dạng vòng nhỏ ADN nhiễm sắc thể Trên plasmid thường chứa gene có chức bổ sung, ví dụ kháng kháng sinh - Tế bào sinh vật nhân sơ mang tiên mao giúp tế bào di chuyển chủ động môi trường Cấu tạo thành phần vi khuẩn đại diện Prokaryota có nhiều hình thái , kích thước cách xếp khác Đường kính phần lớn prokaryote thay đổi khoảng 0,2 đến micromet, chiều dài thể khoảng đến micromet, hình dạng chủ yếu chúng hình cầu , hình xoắn , hình dấu phẩy … 4.1 Thành tế bào (Cell wall) Thành tế bào gọi vách tế bào, chiếm 10-40% trọng lượng khô tế bào, độ dày thành tế bào vi khuẩn Gram âm 10nm Gram dương 14-18nm Thành tế bào lớp cấu trúc cùng, có độ rắn định để trì hình dạng tế bào, có khả bảo vệ tế bào số điều kiện bất lợi Nồng độ đường muối bên tế bào thường cao bên tế bào (áp suất thẩm thấu tương đương với dung dịch glucose 10-20%) tế bào hấp thu nhiều nước từ bên vào Nếu thành tế bào vững tế bào bị phá vỡ Khi thực co nguyên sinh quan sát kính hiển vi, thấy rõ lớp thành tế bào Quan sát kính hiển vi điện tử thấy rõ Thành tế bào vi khuẩn G- G+ có sai khác thành phần cấu tạo sau: Vi khuẩn Gram dương Có thành phần cấu tạo pepidoglycan (PG) gọi glucopeptit, murein, chiếm 95 % trọng lượng khô thành, tạo màng polime xốp, không hòa tan bền vững, bao quanh tế bào thành mạng lưới Cấu trúc PG gồm thành phần: N acetylglucozamin, N acetylmuramic galactozamin Thành tế bào vi khuẩn Gram dương chứa PG đầy đủ lớp (chiếm >50% trọng lượng khô thành) Ngoài thấy thành phần acid teichoic (là polime glycerol ribitol photphat), gắn với PG hay màng tế bào Vi khuẩn Gram âm Vách vi khuẩn Gram âm gồm màng khoang chu chất chứa 1-2 lớp PG (chiếm 5-10%) trọng lượng khô vách, lớp PG màng có cầu nối lipoprotein Ngoài màng có thành phần lipopolysaccharit Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 (LPS) protein LPS chiếm 1-50% trọng lượng khô vách Phần lipd LPS nội độc tố (gây sốt, tiêu chảy, phá hủy hồng cầu) Gram (+) Gram (-) Hình 4.1 So sánh cấu trúc vách tế bào vi khuẩn Gram (+) Gram (-) Thành phần Tỷ lệ % khối lượng khô thành tế bào vi khuẩn G+ G- Peptidoglycan 30-95 Acid teicoic Cao Lipid Hầu không Protein Không 5-20 20 Cao Trong trường hợp sau không quan sát thấy có mặt thành tế bào: Thể nguyên sinh (Protoplast): Sau dùng lysozyme để phá vỡ thành tế bào dùng penicillin ức chế tổng hợp thành tế bào tạo tế bào bao bọc màng tế bào chất Thường gặp vi khuẩn G + Thể cầu (tế bào trần, sphaeroplast): thể nguyên sinh sót lại phần thành tế bào, thường gặp vi khuẩn G- Vi khuẩn dạng L: Năm 1935 Viện nghiên cứu dự phòng Lister Anh phát dạng đột biến thành tế bào trực khuẩn Streptobacillus moniliformis Tế bào chúng phình to lên mẫn cảm với áp suất thẩm thấu Nhiều vi khuẩn G -và G+ hình thành dạng L Trước người ta hay nhầm lẫn thể nguyên sinh thể cầu với dạng L Hiện ta coi dạng L chủng vi khuẩn thành tế bào sinh đột biến phòng thí nghiệm mang tính di truyền ổn định Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 Mycoplasma: Một dạng vi khuẩn thành tế bào sinh trình tiến hoá lâu dài tự nhiên Thể nguyên sinh thể cầu có đặc điểm chung thành tế bào, tế bào trở nên có hình cầu, mẫn cảm với áp suất thẩm thấu, có tiên mao, không di động được, không mẫn cảm với thực khuẩn thể, không phân bào được, Thành tế bào có chức chủ yếu sau: Duy trì hình dạng tế bào Duy trì áp suất thẩm thấu bên tế bào Hỗ trợ chuyển động tiên mao Giúp tế bào đề kháng với lực tác động bên Cần thiết cho trình phân cắt bình thường tế bào Điều tiết xâm nhập số chất, ngăn cản thất thoát enzyme, xâm nhập chất hóa học enzyme từ bên gây hại tế bào, muối mật, enzyme tiêu hóa, lysozim, chất kháng sinh Có liên quan mật thiết đến tính kháng nguyên, vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt liên quan đến nội độc tố vi khuẩn Gram âm Có vai trò việc bắt màu thuốc nhuộm nhuộm Gram 4.2 Màng tế bào chất Màng tế bào chất gọi màng tế bào hay màng chất (Cytoplasmic membrane), viết tắt CM, dày khoảng 7-8 nm Vùng ưa nước Vùng kỵ nước Hình 4.2 Cấu trúc màng tế bào (Thuyết dòng khảm) Có cấu tạo lớp: hai lớp phân tử protein (chiếm 50% trọng lượng khô màng 10-20% protein tế bào) lớp kép photpholipit (20-3% trọng lượng khô màng) nằm giữa, 70-90% lipid tế bào tập trung 10 Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh Nha bào vi khuẩn chín khó bắt màu Nếu nhuộm phương pháp nhuộm thông thường ta không thấy rõ bào tử Để quan sát nha bào ta phải dùng phương pháp nhuộm màu đặc biệt Trước tiên dùng acid để xử lý, sau nhuộm màu Màu nha bào khó tẩy Dùng cồn hay acid để tẩy phần lại tế bào nhuộm bổ sung thuốc nhuộm thứ hai Nha bào vi khuẩn không chứa chức quan sinh sản bào tử sinh vật khác Đây hình thức sống tiềm sinh vi khuẩn Bào tử giúp cho vi khuẩn vượt qua điều kiện bất lợi ngoại cảnh Bào tử thường sinh điều kiện khó khăn thiếu thức ăn, nhiệt độ pH không thích hợp, môi trường tích lũy nhiều sản phẩm trao đổi chất có hại, Tuy nhiên, vi khuẩn nhiệt thán, hình thành nha bào điều kiện có lợi định: có mặt oxy khí quyển, nhiệt độ thích hợp (vì cấm mổ xác súc vật chết bệnh nhiệt thán) Chính người ta coi nha bào hình thức tổ chức lại tế bào chất để nâng cao sức sống vi khuẩn Một số nha bào đóng vai trò truyền bệnh (như than, uốn ván, hoại thư sinh hơi, ngộ độc thức ăn, ) Làm vô hoạt nha bào số vi khuẩn loại nguyên tắc để chế số vaccin Sự nẩy mầm nha bào: Quá trình chuyển từ trạng thái nghỉ sang tế bào sinh dưỡng vi khuẩn gọi trình nẩy mầm nha bào Quá trình gồm giai đoạn: hoạt hóa, nẩy mầm sinh trưởng Các nhóm phân loại đặc điểm nhận biết Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau: A Hình que - trực khuẩn (Bacillus) B Hình cầu (coccus) tạo thành chuỗi (strepto-) - liên cầu khuẩn (Streptococcus) C Hình cầu tạo đám (staphylo-) - tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) D Hình tròn sóng đôi (diplo-) - song cầu khuẩn (Diplococcus) 24 Tiểu luận Sinh học phát triển K21 E Hình xoắn - xoắn khuẩn (Spirillum, Spirochete) F Hình dấu phẩy - phẩy khuẩn (Vibrio) Học viên Ngô Thế Anh Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác Đa số có hình que, hình cầu, hay hình xoắn; vi khuẩn có hình dạng gọi theo thứ tự trực khuẩn (bacillus), cầu khuẩn (coccus), xoắn khuẩn (spirillum) Một nhóm khác phẩy khuẩn (vibrio) có hình dấu phẩy Hình dạng không coi tiêu chuẩn định danh vi khuẩn, nhiên có nhiều chi đặt tên theo hình dạng (ví dụ Bacillus, Streptococcus, Staphylococcus) điểm quan trọng để nhận dạng chi Một công cụ quan trọng để nhận dạng khác nhuộm Gram, đặt theo tên Hans Christian Gram, người phát triển kĩ thuật Nhuộm Gram giúp phân vi khuẩn thành nhóm, dựa vào thành phần cấu tạo vách tế bào Khi thức xếp vi khuẩn vào ngành, người ta dựa chủ yếu vào phản ứng này: - Gracilicutes - vi khuẩn có màng tế bào thứ cấp chứa lipid, nhuộm Gram âm tính (nói gọn vi khuẩn Gram âm) - Firmicutes - vi khuẩn có màng tế bào vách pepticoglycan dày, nhuộm Gram cho kết dương tính (Gram dương) - Mollicutes - vi khuẩn màng thứ cấp hay vách, nhuộm Gram âm tính Các vi khuẩn cổ (archeabacteria) trước xếp nhóm Mendosicutes Ngành không đại diện cho nhóm có quan hệ tiến hóa Hầu hết vi khuẩn Gram dương xếp vào ngành Firmicutes Actinobacteria, hai ngành có quan hệ gần Tuy nhiên, ngành Firmicutes định nghĩa lại bao gồm mycoplasma (Mollicutes) số vi khuẩn Gram âm Quá trình sinh trưởng phát triển prokaryota 6.1 Quá trình sinh trưởng prokaryota Quá trình sinh trưởng phát triển prokaryota gắn liền với ,sinh trưởng tăng kích thước khối lượng tế bào , phát triển tăng số lượng tế bào vi khuẩn Procaryota sinh trưởng nhanh môi trường Nhưng kích thước chúng nhỏ bé, nên tạm hiểu sinh trưởng tăng số lượng tế bào quần thể loại procarytota Khi nói vi sinh 25 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 vật sinh trưởng có nghĩa chúng tăng số lượng để tạo khuẩn lạc môi trường đặc Lúc ta nghiên cứu sinh trưởng VSV tập hợp tế bào có nguồn gốc, không động vật thực vật Để tiện cho nghiên cứu sinh trưởng vi sinh vật, tiến hành nghiên cứu sinh trưởng quần thể vi khuẩn (procaryota) môi trường nuôi cấy không liên tục Sự sinh trưởng gồm có phage: pha tiềm phát, pha lũy thừa, pha cân pha suy vong Sau đường cong sinh trưởng quần thể vi khuẩn: Nhìn vào hình ta thấy người ta chia trình sinh trưởng vi khuẩn môi trường nuôi cấy làm pha: Pha tiềm phát (lag phase): tưởng tượng bạn đến nơi lạ lẫm để sinh sống, việc thích nghi môi trường Vi khuẩn vậy, thời 26 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 gian để vi khuẩn thích nghi, chuẩn bị vật chất để phân chia pha sau Pha luỹ thừa (Expotential phase hay log phase): thời điểm vi khuẩn phân chia Ta biết từ tế bào phân thành hai, 1=>2=>4=>8=>16 Tóm gọn lại, ta có công thức N=No x 2^n với No số vi khuẩn ban đầu, n số lần phân chia N No người ta biết thông qua máy đếm tế bào Cái ta muốn biết vi khuẩn phân chia lần Lấy logarith hai vế, ta được: logN = logNo + nlog2 Vậy suy n= (logN-logNo)/log2 Pha cân (Stationary phase): pha biểu diễn hình đường thẳng nằm ngang Trong thời gian này, số lượng vi khuẩn sinh số lượng vi khuẩn chết Nguyên nhân chất dùng gần hết, trình trao đổi chất tích tụ chất độc làm vi khuẩn chết dần Pha suy vong (Death phase): pha hết chất, vi khuẩn chết dần 6.2 Quá trình phát triển Prokaryote 6.2.1 Sinh sản vô tính * Phân đôi: Hình thức sinh sản chủ yếu vi khuẩn sinh sản phương thức nhân đôi Đầu tiên DNA nhân lên, khoảng tế bào hình thành mezosom (DNA cư ngụ đây), sau hình thành vách ngăn tế bào DNA phân đôi, tách khỏi mezosom hai tế bào Hình 6.2.a.Phân đôi 27 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 Khi phân cắt tế bào thường chia làm hai phần nhau, số trường hợp tế bào chia làm hai phần không lúc gọi là: dị hình Kiểu phân cắt dị hình thường thấy môi trường cũ cạn thức ăn Cách phân cắt tế bào vi khuẩn phụ thuộc vào loài: - Với trực khuẩn xoắn khuẩn, vách ngăn hình thành theo bề ngang tế bào Rất trường hợp vách ngăn hình thành theo chiều dọc tế bào - Với cầu khuẩn, vách ngăn hình thành theo hai, ba mặt phẳng Tùy theo vị trí vách ngăn mà dạng khác vi khuẩn hình thành Đa số vi khuẩn sau phân chia tế bào tách khỏi nhau, số vi khuẩn tế bào không tách mà xếp lại thành chuỗi dài ngắn khác Quá trình sinh sản xảy nhanh Bằng phương thức này, tế bào vi khuẩn nhân lên theo cấp số nhân Tùy loài vi khuẩn, khoảng 10 đến 30 phút lại cho hệ * Nảy chồi Một số vi khuẩn sinh sống nước sinh sản theo lối nảy chồi Tế bào mọc chồi cực, sau lớn dần lên mọc thành vi khuẩn Hình 6.2.b nảy chồi * Tạo thành bào tử Một số vi khuẩn sinh sản ngoại bào tử (bào tử hình thành bên tế bào sinh dưỡng) vi sinh vật sinh dưỡng mêtan (Methylosinus) hay 28 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 bào tử đốt (bào tử hình thành phân đốt sợi dinh dưỡng) xạ khuẩn (Actinomycetes) Quá trình xảy sau: - Nhân ban đầu nhân lên tạo thành nhiều nhân (10 – 50) rải lên cuống sinh bào tử - Chất nguyên sinh bao quanh NST - Hình thành vách ngăn ngang ngăn cách để tạo thành bào tử - Xảy tượng cắt khúc, đứt đoạn  phát tán bào tử hay Hình 6.2 c Bào tử vô tính vi khuẩn 6.2.2 Sinh sản hữu tính Với sinh sản hữu tính, người ta phát hình thức tiếp hợp hai tế bào Hai tế bào tiếp xúc sau có trao đổi nhân di truyền để hợp thành hợp tử phần tiếp tục sinh trường theo dạng phân bào Mặc dù sinh sản hữu tính, biến đổi di truyền (hay đột biến) xảy tế bào vi khuẩn thông qua hoạt động tái tổ hợp di truyền Do đó, tương tự sinh vật bậc cao, kết cuối vi khuẩn có tổ hợp tính trạng từ hai tế bào mẹ Có ba kiểu tái tổ hợp di truyền phát vi khuẩn: Biến nạp (transformation): chuyển DNA trần từ tế bào vi khuẩn sang tế bào khác thông qua môi trường lỏng bên ngoài, tượng gồm vi khuẩn chết, 29 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 Tải nạp (transduction): chuyển DNA virus, vi khuẩn, hay virus lẫn vi khuẩn, từ tế bào sang tế bào khác thông qua thể thực khuẩn (bacteriophage) Giao nạp (conjugation): chuyển DNA từ vi khuẩn sang vi khuẩn khác thông qua cấu trúc protein gọi pilus (lông giới tính) Vi khuẩn, sau nhận DNA từ cách trên, tiến hành phân chia truyền gene tái tổ hợp cho hệ sau Nhiều vi khuẩn có plasmid chứa DNA nằm nhiễm sắc thể (extrachromosomal DNA) Dưới điều kiện thích hợp, vi khuẩn tạo thành khóm thấy mắt thường, chẳng hạn bacterial mat Hình 6.2.2.a Biến nạp tải nạp - Thí nghiệm biến nạp Griffith phế cầu khuẩn Hình 6.2.2 b Giao nạp vi khuẩn 30 Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh Hình 6.2.2.c Sơ đồ biểu diễn trình phân chia tế bào vi khuẩn III Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển prokaryote Sinh trưởng phát triển vi khuẩn liên quan chặt chẽ với điều kiện môi trường bên Các điều kiện bao gồm hàng loạt yếu tố khác , tác động qua lại với Các yếu tố bên tác dụng lên tế bào vi khuẩn thuộc ba loại : yếu tố vật lí , yếu tố hóa học , yếu tố sinh học Ảnh hưởng yếu tố lên vi khuẩn thuận lợi bất lợi Ảnh hưởng thuận lợi tạo điều kiện cho trình sinh trưởng phát triển vi khuẩn , ảnh hưởng bất lợi dẫn đến tác dụng ức khuẩn diệt khuẩn a Nhiệt độ Hoạt động trao đổi chất vi khuẩn coi kết phản ứng hóa học Vì phản ứng phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ nên yếu tố nhiệt độ rõ ràng ảnh hưởng sâu sắc đến trình sống tế bào Hoạt động prokaryota bị giới hạn môi trường chứa nước dạng 31 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 hấp thụ Vùng nước nằm từ 2oC đến khoảng 100oC gọi vùng sinh động học nhiệt độ cao hầu hết prokaryota bị chết protein bị biến tính , hàng loạt emzim bị bất hoạt , bất hoạt hóa ARN phá hoại màng tế bào chất Nhiệt độ thấp làm bất hoạt trình vận chuyển chất hòa tan qua màng tế bào chất ảnh hưởng đến việc hình thành tiêu thụ ATP cần cho trình vận chuyển chủ động chất dinh dưỡng Tùy theo quan hệ với vùng nhiệt chia vi khuẩn thành nhóm : - Vi khuẩn ưa lạnh : Sinh trưởng tốt nhiệt độ 200C , thường gặp nước biển , hố sâu suối nước lạnh , ví dụ vi khuẩn phát quang ,vi khuẩn sắt Hoạt tính trao đổi chất vi khuẩn thấp - Vi khuẩn ưa ấm : chiếm đa số , cần nhiệt độ khoảng 200C đến 400 C Ví dụ loài kí sinh gây bệnh cho người động vật - Vi khuẩn ưa nóng : sinh trưởng tốt 55oC , nhiệt độ sinh trưởng cực đại vi khuẩn ưa nóng dao dộng từ 75oC đến 800 C , ví dụ xạ khuẩn , vi khuẩn sinh bào tử , tảo nấm mốc thường gặp suối nước nóng hay đống phân ủ - Vi khuẩn ưa siêu nhiệt : có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 850C đến 1100C sống vùng nóng bỏng biển đáy biển b pH môi trường pH môi trường có ý nghĩa định với sinh trưởng vi khuẩn Các ion H+ OH- hai ion hoạt động lớn tất ion , biến đổi dù nhỏ nồng độ chúng có ảnh hưởng mạnh mẽ ảnh hưởng 32 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 đến tính thấm màng , hoạt tính emzim hay hình thành ATP Dựa vào pH thích hợp vi khuẩn chia làm ba nhóm : - Nhóm ưa trung tính : sinh trưởng tốt pH trung bình nhiều vi khuẩn gây bệnh - Nhóm chịu axit vi khuẩn lactic, Acetobacter, ưa axit vi khuẩn ooxxi hóa lưu huỳnh thành H2SO4 sinh trưởng pH[...]... Gram âm 6 Quá trình sinh trưởng và phát triển của prokaryota 6.1 Quá trình sinh trưởng của prokaryota Quá trình sinh trưởng và phát triển của prokaryota gắn liền với nhau ,sinh trưởng là sự tăng kích thước và khối lượng tế bào , phát triển chính là sự tăng số lượng tế bào vi khuẩn Procaryota sinh trưởng rất nhanh trong môi trường Nhưng vì kích thước của chúng rất nhỏ bé, nên tạm hiểu sinh trưởng là sự... nhung mao sinh dục thì chỉ có 1-5 mà thôi 20 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 4.10 Nha bào và sự hình thành nha bào - nội bào tử (spore) Nha bào là một một kết cấu do sự biến đổi của tế bào sinh dưỡng trong một giai đoạn nào đó của quá trình sinh trưởng của vi khuẩn Mỗi tế bào chỉ có thể tạo ra một nha bào Thường gặp nha bào ở hai chi trực khuẩn Gram dương là Bacillus và Clotridium... số lượng tế bào của quần thể một loại procarytota Khi nói rằng vi sinh 25 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 vật đang sinh trưởng có nghĩa là chúng đang tăng số lượng để tạo một khuẩn lạc trong môi trường đặc Lúc này ta nghiên cứu sinh trưởng VSV của một tập hợp tế bào có cùng nguồn gốc, chứ không như ở động vật và thực vật Để tiện cho nghiên cứu sự sinh trưởng của vi sinh vật, chúng... vi khuẩn sinh sống trong nước sinh sản theo lối nảy chồi Tế bào mọc một chồi ở cực, sau đó lớn dần lên và mọc thành vi khuẩn mới Hình 6.2.b nảy chồi * Tạo thành bào tử Một số vi khuẩn sinh sản bằng ngoại bào tử (bào tử được hình thành bên ngoài tế bào sinh dưỡng) như vi sinh vật sinh dưỡng mêtan (Methylosinus) hay 28 Tiểu luận Sinh học phát triển Học viên Ngô Thế Anh K21 bằng bào tử đốt (bào tử được... nạp và tải nạp - Thí nghiệm biến nạp của Griffith trên phế cầu khuẩn Hình 6.2.2 b Giao nạp ở vi khuẩn 30 Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh Hình 6.2.2.c Sơ đồ biểu diễn quá trình phân chia tế bào vi khuẩn III Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển ở prokaryote Sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn liên quan chặt chẽ với các điều kiện của môi trường bên ngoài Các điều... quá trình photphoril oxy hoá và photphoril quang hợp Là nơi tổng hợp nhiều loại enzyme Cung cấp năng lượng cho hoạt động của tiên mao Có quan hệ đến sự phân chia tế bào 4.3 Tế bào chất (Cytoplasm) Tế bào chất toàn bộ phần nằm trong màng tế bào trừ nhân Đây là vùng dịch thể dạng keo đồng nhất khi tế bào non và có cấu trúc lổn nhổn khi tế bào già Nguyên sinh chất có hai bộ phận chính: Cơ chất tương bào: ... đi 6.2 Quá trình phát triển của Prokaryote 6.2.1 Sinh sản vô tính * Phân đôi: Hình thức sinh sản chủ yếu của vi khuẩn là sinh sản bằng phương thức nhân đôi Đầu tiên các DNA được nhân lên, ở khoảng giữa tế bào hình thành mezosom (DNA cư ngụ tại đây), sau đó hình thành vách ngăn tế bào và DNA được phân đôi, tách khỏi mezosom đi về hai tế bào con Hình 6.2.a.Phân đôi 27 Tiểu luận Sinh học phát triển Học... khối tế bào chất có cấu tạo đồng nhất, thành phần hóa học của nha bào: nước chiếm 40% ở dạng liên kết, nhiều ion Ca+2, acid dipicolinic (acid này chỉ có ở nha bào) Hình 4.10.2 Cấu trúc nha bào ở vi khuẩn 23 Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh Nha bào vi khuẩn khi chín rất khó bắt màu Nếu nhuộm bằng các phương pháp nhuộm thông thường ta không thấy rõ bào tử Để quan sát được nha bào. .. cao, nha bào có thể chịu được khô hạn cũng như tác động của nhiều loại hóa chất, cũng như các loại tia sáng Trong HgCl2 tế bào vi khuẩn chết ngay nhưng nha bào sống được đến hai giờ Quá trình hình thành nha bào: Các tế bào sinh nha bào khi gặp điều kiện thiếu thức ăn, hoặc có tích lũy các sản phẩm trao đổi chất có hại sẽ bắt đầu thực hiện quá trình hình thành nha bào 21 Tiểu luận Sinh học phát triển Học... nha bào Kết thúc việc hình thành vỏ nha bào Nha bào thành thục, bắt đầu có tính kháng nhiệt Bào nang vỡ ra, bào tử thoát ra ngoài 22 Tiểu luận Sinh học phát triển K21 Học viên Ngô Thế Anh Hình 4.10.1 Quá trình hình thành nha bào ở vi khuẩn Nha bào được bao bọc bởi nhiều lớp màng Ngoài cùng là màng ngoài Dưới đó là lớp vỏ, vỏ bào tử gồm nhiều lớp, không thấm nước Dưới lớp vỏ là lớp màng trong của bào ... âm Quá trình sinh trưởng phát triển prokaryota 6.1 Quá trình sinh trưởng prokaryota Quá trình sinh trưởng phát triển prokaryota gắn liền với ,sinh trưởng tăng kích thước khối lượng tế bào , phát. .. biết Quá trình sinh trưởng phát triển prokaryota 6.1 Quá trình sinh trưởng prokaryota 6.2 Quá trình phát triển Prokaryote 6.2.1 Sinh sản vô tính 6.2.2 Sinh sản hữu tính III Các nhân tố ảnh hưởng... xuất sinh vật nhân sơ (Monera) chia thành nhóm tách rời Bacteria Archaea số khái niệm 2.1 Phát triển: Phát triển nói chung biến đổi mặt sinh lí hoá sinh thể sinh vật, sinh vật bậc thấp sinh trưởng