CHƯƠNG 2 HÌNH THÁI CẤU TẠO CÁC VI SINH VẬT CÓ NHÂN NGUYÊN THỦY

CHƯƠNG 2 ,HÌNH THÁI CẤU TẠO, CÁC VI SINH VẬT, CÓ NHÂN NGUYÊN THỦY

Chương 2

CÁC VI SINH VẬT CÓ NHÂN NGUYÊN THỦY

(PROCARYOTE)

 Sinh vật sống lại sau 32.000 năm đóng băng

 Lấy mẫu từ tầng đất đóng băng vĩnh cửu trong đường hầm ở Alaska

Một dạng vi khuẩn mới tìm thấy trong một đường hầm ở Bắc cực đã hồi sinh trong phòng thí nghiệm, sau 32.000 năm vùi mình dưới lớp băng sâu Sinh vật này có thể là lời giải thích để các nhà khoa học tìm ra phương pháp đông lạnh mới.

 Các sinh vật khác cũng đã được tìm thấy trong những môi trường băng giá

tương tự, đôi khi gắn với những túi nước lỏng trong tảng băng Một vài vi khuẩn sống sót trong băng ở dạng bào tử, cần phải chăm bẵm mới có thể trở lại dạng sống bình thường.

NASA mô tả phát hiện mới này như "sinh vật đầu tiên sống sót trong băng

cổ đại được mô tả đầy đủ" Chúng ngay lập tức bắt đầu bơi khi được rã đông, cũng như nhanh chóng sẵn sàng để ăn và phân chia.

Khu vực tìm thấy các vi khuẩn là một đường hầm ở phía bắc Fairbanks, Alaska, Mỹ Các vi khuẩn này được gọi tên khoa học là Carnobacterium pleistocenium có thể rất hữu ích với các chuyên gia y học.

 Vi khuẩn Carnobacterium

 Bào tử vi khuẩn có tuổi thọ 250 triệu năm

 Các vi khuẩn này được TS Russell Vreeland và Dennis Powers tìm thấy

trong một mỏ muối, sâu gần 610 m dưới lòng đất ở đông nam bang New Mexico, Mỹ Chúng được đặt tên là chủng 2-9-3.

 Phát hiện đã được chào đón như một bước ngoặt khi người ta khẳng định

đó là những sinh vật sống lâu đời nhất trên thế giới Trước đó, sinh vật thọ nhất là các bào tử vi khuẩn có tuổi 25- 40 triệu năm, tìm thấy trong một con ong được bảo quản tốt trong hổ phách.

 Russell Vreeland và Dennis Powers cho là những vi khuẩn 250 triệu năm

tuổi này có thể đã thoát ra tự nhiên, phân tán đi khắp nơi như ngày nay.

Vi khuẩn trong các tinh thể muối ở New Mexico

Các loại VSV khác thuộc nhĩm

Các hình dạng của vi khuẩn

Các dạng cầu khuẩn

*Cầu khuẩn ( Coccus) : có đường kính từ 0.2 - 2 micromet Tùy theo sự phân chia theo các mặt phẳng phân cắt , đặc tính tách rời hay kết dính lại với nhau sau khi phân chia, người ta chia cầu khuẩn

thành các giống sau:

 Diplococcus: song cầu khuẩn

Tetracoccus: tứ cầu khuẩn

 Micrococcus: vi cầu khuẩn đứng riêng lẻ.

 Streptococcus: liên cầu khuẩn

 Staphylococcus: tụ cầu khuẩn kết từng

đám như chùm nho.

 Sarcina: kết từng khối vuông gồm 8 tế bào

Các loại cầu khuẩn (cocci)

(Lien c u khu n) ầu khuẩn) ẩn)

Staphylococcus (T c u khu n) ụ cầu khuẩn) ầu khuẩn) ẩn)

Enterococcus faecalis Dilococcus – Song cầu khuẩn

Streptococcus pyrogenes

Streptococcus epidermis

Streptococcus faecalis Streptococcus pneumonia

Streptococcus pyogenes

Streptococcus pneumonia

Oenococcus Enterococcus

Trực khuẩn ( Baccille ) : Kích thước 0,5 - 1 x

1 -4 micromet gồm:

* Bacillus : trực khuẩn ,

G + , sinh bào tử Chiều

ngang bào tử không vượt

quá chiều ngang của tế bào

vi khuẩn, do đó khi có bào

tử , tế bào vi khuẩn không

thay đổi hình dạng thường

thuộc loại hiếu khí hay kỵ

khí tùy ý.

Bacillus anthracis

Bacillus Clostridium

 * Clostridium :

trực khuẩn, G+,

sinh bào tử, bào tử thường to hơn chiều ngang của tế bào,

do đó làm tế bào có hình dùi trống ( nếu bào tử nằm ở đầu) hay hình thoi ( nếu bào tử nằm ngay

giửa), thường thuộc loại kị khí bắt buộc.

Bacillus anthracis Clostridium tetanii

Bacillus thuringensis

Enterobacterium :

Trực khuẩn, G-, không sinh bào

tử, thường có tiêm mao.Gồm

giống: Shigella, Salmonella,

Escherichia coli

Salmonella

Shigella

Escherichia coli

 Vi khuẩn di động bị thu hút hay đẩy ra bởi một số kích thích, hoạt động này được gọi là tính hướng động (taxes) chẳng hạn như hóa hướng động (chemotaxis), quang

hướng động (phototaxis), cơ hướng động

(mechanotaxis) và từ hướng động (magnetotaxis) Trong nhóm myxobacteria, các tế bào vi khuẩn có thể dính lại với nhau để tạo thành đám và có thể biệt hóa tạo thành thể quả.

Salmonella enteridis Salmonella typhi

Klebsiella Brucella

Listeria monocytogenes

Yersina pestic

Corynebacterium Proteus

Pseudomonas

Khuẩn lạc

Mycobacterium tuberculosis

Vi khuån Mycobacterium tuberculosis

* Cầu trực khuẩn : có dạng bầu dục hay hình

trứng, kích thước 0,25- 0.3 X0.4-1,5 micromet Tiêu biểu có giống Pasterella.

* Xoắn khuẩn :

(Spirillium - từ chử “Spira” có nghĩa là cong hay xoắn), gồm các vi khuẩn có từ 2 vòng xoắn trở lên, G+, di động được nhơ øcó một hay nhiều tiêm mao mọc ở đỉnh.

 Gi ng Gi ng ống ống tiêu bi u bi u ểu ểu

Campylobacter

* Phẩy khuẩn :

(Vibrio - từ chữ

“Vibriae”có nghĩa

là dao động), gồm

các vi khuẩn có có

dạng que uốn cong

nên có dạng dấu

phẩy, có 1 tiêm

mao, điển hình là

giống Vibrio.

Vibrio parahaemoliticus

Vibrio cholera

Helicobacter pylori (xoắn khuẩn)

Listeria monocytogenes

Ví dụ một số loại vi khuẩn gây mất vệ sinh an toàn thực phẩm

Listeria Staphytococcus Campytobacter Clostridium

Họ Prevotella:sâu miệng ,sưng

nứơu

Campylobacter trong thực phẩm ,lây nhiễm đường ruột hay có thể gây tổn thương thần kinh trầm trọng

Helicobacter pylori:loét tiêu hoá,viêmdạ dày,ung thư

Vi khu n Bacillus thuringiensis ẩn Bacillus thuringiensis

lamø thuốc trừ sâu Khuẩn metan –nguồn khí đotá dưới đáy nước

Khuẩn Thuring –trừ sâu sinh học Ralstonia metallidurans-biến đất thành vàng

II Cấu tạo tế bào Procaryote

hạt sắc thể….

4 Màng tế bào chất.

5 Thành tb-Cell wall.

6 Vỏ nhầy - Capsule

7 Flagella- Pili.

8 Bào tử (Spore)

2.1 Thể nhân ( nucleotid) :

Nhân của vi khuẩn không phân hóa thành khối rỏ

rệt , không có màng nhân bao bọc và không có tiểu hạch, thoi vô sắc như nhân của tế bào Eucaryote.

Dưới kính hiển vi điện tử, người ta phát hiện nhân của vi khuẩn chỉ là một nhiễm sắc thể vòng được cấu

thành từ 2 mạch phân tử AND xoắn lại với nhau Sợi

AND này rất dài với 2 đầu mút khép kín, và được cuộn thành nhiều búi, nằm trong một vùng đặc biệt của tế bào chất , được gọi là Vùng nhân ( Nuclear region ) hay còn được gọi đó là Thể nhân ( nuclear body ) Thể nhân

không nằm lơ lửng trong tế bào chất mà xuất phát từ chổ lõm của màng tế bào chất là mesosome Sự kết hợp nầy

gi vai trò quan trọng trong sự tách rời hai nhiễm sắc ữ vai trò quan trọng trong sự tách rời hai nhiễm sắc

gi vai trò quan trọng trong sự tách rời hai nhiễm sắc ữ vai trò quan trọng trong sự tách rời hai nhiễm sắc

thể con khi tế bào vi khuẩn phân đôi.

Plasmid

Đặc biệt ở một số vi khuẩn , ngoài sợi nhiễm sắc thể vòng duy nhất , trong tế bào chất còn xuất hiện một hay nhiều phân tử AND vòng, xoắn kép , chúng có kích

thước nhỏ hơn nhiều so với nhiễm sắc thể, được gọi là

các plasmid Chúng tự nhân đôi độc lập với nhiễm sắc

thể và di truyền cho các thế hệ sau.

Plasmid không cần thiết cho sự sống còn của tế bào

vi khuẩn, tuy nhiên nó làm cho vi khuẩn có thêm những đặc tính mà plasmid qui định Plasmid có thể di chuyển từ tế bào nầy sang tế bào khác qua hiện tương giao phối

 Yếu tố R: plasmid qui định tính trạng đề kháng với

kháng sinh ở vi khuẩn.

Mesosome :

Là những thể hình cầu giống như bong bóng nằm gần vách ngăn ngang và chỉ xuất hiện khi tế bào phân chia Mesosome có đường kính khoảng 2.500A0, gồm nhiều lớp màng bện lại với nhau Chiều dầy của mỗi màng khoảng 75A0

Mesosome liên kết chặt chẻ với thể nhân của vi khuẩn và có vai trò quan trọng trong hình thành vách ngăn ngang khi tế bào phân chia Người ta tìm thấy trong mesosome nhiều hệ thống enzime vận chuyển điện tửû nên có ý kiến cho rằng

mesosome tham gia vào hoạt động hô hấp của tế bào (có thể so sánh với ti thể của nhóm tế bào

Eucaryote )

cách thay đổi nồng độ ion Mg++ trong môi trường

Thành phần hóa học của ribosome gồm 40 - 60 %

ARN, 60 -35 % protein, ngoài ra còn chứa một ít lipid, một số enzime như ribonucleaza một số chất khoáng

(giàu Mg 2+ , ít Ca 2+ )

Ribosome là trung tâm tổng hợp protein của tế bào , nhưng chỉ khoảng 5 - 10 % tổng số ribosome có trong tế bào tham gia hoạt động nầy Các ribosome hoạt động nầy ở dạng tập hợp gồm vài ribosome gọi là

poliribosome Trong poliribosome các ribosome liên kết nhau nhờ sợi ARN thông tin.

* Không bào (vacuole) :

Quan sát dễ dàng trong thời kỳ sinh trưởng mạnh nhất của tế bào.Có vai trò trong điều chỉnh áp lực thẩm thấu

trong tế bào Vacuole được bao bọc bởi màng

lipoprotein , được gọi là màng tonoplasm , bên trong

chứa các chất thải và các chất độc hại được tạo thành

trong quuá trình hoạt động sống của tế bào.

*Không bào khí (vacuole gaseuse):

Thường hiện diện trong một số các vi khuẩn lam, vi khuẩn quang hợp màu tía và màu lục, và một vài loại vi khuẩn sống trong nước như : Halobacteries, Thiothrix Những vi khuẩn nầy nổi trên mặt nước nhờ vào không bào khí của nó.

* Sắc tố : Sắc tố ỏ vi sinh vật có 2 loại:

- sắc tố ở vi sinh vật không quang dưỡng : có vai trò bảo vệ

- sắc tố ở vi sinh vật quang dưỡng: có vai trò trong quang hợp

Các thể hạt ( Thể vùi – Inclusion)

**Các hạt hạt tinh bột, glycogen : Nhiều loại vi

khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae hoặc thuộc giống Clostridium thường tích lủy trong tế bào các hạt bắt màu xanh ( tinh b t), đỏ – xanh, đỏ - ột), đỏ – xanh, đỏ -

các hạt bắt màu xanh ( tinh b t), đỏ – xanh, đỏ - ột), đỏ – xanh, đỏ -

nâu ( glycpgen) khi nhuộm với Iod Khi thiếu

thức ăn , vi khuẩn sẽ sử dụng các hạt nầy làm

nguồn năng lượng và nguồn carbon.

** Các hạt mở: Đó là các hạt poli hydroxybutyrate (PHB ) Nguồn dự trử carbon và nặng lượng của tế bào.Có thể quan sát ở kính hiển vi thường khi nhuộm tế bào với Soudan đen.

A bacterial (Bacillus megaterium),

showing the nucleoid (blue),

mesosome (aqua),

poly-b-hydroxybutyrate inclusion body (pink),

plasma membrane (purple), and cell

wall (red) TEM X30,500

Bacterial inclusion bodies

**Các hạt volutin : còn gọi là hạt dị nhiễm sắc

(granules métachromatique) vì khi nhuộm với Bleu methylen nó có màu đỏ Đó là các hạt

polyphosphate, nguồn dự trử phosphate của tế

bào.

**Hạt cyanophycine là đại phân tử polypeptid cấu

tạo từ acid aspartic và arginin là nguồn dự trử nitơ của vi khuẩn.

**Carboxysomes: : hiện diện ở vi khuẩn lam

(cyanobacteries) và vi khuẩn nitrat và vi khuẩn

Thiobacilles Hạt có kích thước khoảng 100n.m,

chứa ribulose - 1,5 -bisphosphate carboxylase

** Hạt lưu huỳnh Một số vi khuẩn như Beggiatoa ,

Thiothrix có chứa trong tế bào các hạt S, là sản

phẩm của quá trình oxyt hóa các chất H2 S và các hơp chất sulfit, sulphat Đây là nguồn dự trử năng lượng của tế bào.

okeniiø có một tinh thể hình thoi, bản chất là chất vô cơ, oxalat calci , là sản phẩm dị hóa của chúng

** Tinh thể diệt côn trùng : xuất hiện ở vi khuẩn

Bacillus thuringensis Trong giai đoạn hình thành

bào tử, xuất hiện một tinh thể hình thoi , bản chất là alkaloid , một chất độc đối với côn trùng.

2.3 Màng tế bào chất (plasma membrane):

Cấu tạo:

Màng tế bào chất có bề dầy 50-100 A0 Thành phần màng gồm protein và lipid, còn được gọi là lipoprotein

Phần lớn phân tử lipid của màng ở dạng

phospholipid có cấu tạo không đối xứng với một đầu phân cực có tính ưu nước (hydrophile), và

một đầu không phân cực có tính kị nước

(hydrophobe) Màng tế bào chất có cấu trúc lớp đôi , gồm 2 lớp phân tư phospholipid, trong đó

các phân tử ưu nước hướng ra hai phía của màng còn các phân tử ki nước quay đầu vào nhau Đặc biệt , màng tế bào chất của vi khuẩn

Archéobacteries chỉ có một lớp phân tử

phospholipid.

Màng tế bào chất ( Cytoplasma membranne

Các phân tử hình cầu đặc biệt được thấy bên troang màng là những protein của màng , khu trú bên trong lớp lipid Có 2 loại protein màng:

 Protein ngoại vi ( extrinseques) kết hợp yếu với màng lipid và có thể tách ra dễ dàng Nó hòa tan trong nước và chiếm tỉ lệ khoản 20-30% tổng số protein màng.

 Protein nội tại (intrinsèques) không dễ dàng tách ra khỏi màng và hoà tan trong dung dịch có lipid Protein nội tại cũng có cấu trúc lưỡng cực , gồm hai phần, phần kị nước nằm sâu bên trong lớp lipid, trong khi đó phần ưu nước tạo thành các khối u nhô ra bề mặt ngoài của màng Một vài protein xuyên suốt lớp đôi lipid.

Ngoài ra còn có những phân tử glucid thường gắn vào mặt ngoài protein của màng tế bào chất.

Nhiệm vụ màng tế bào chất :

1 Bao bọc khối tế bào chất, phân chia tế bào chất với môi trường bên ngoài và duy trì áp suất bên trong của tế

chuyên chở của màng, chúng được chuyên chở vào trong hay bài tiết ra ngoài.

3 Là nơi khu trú các enzime của các quá trình biến dưỡng quan trọng nhu quá trình dinh dưỡng, hô hấp , quang

tổng hợp, tổng hợp lipid và các cấu phần của vách tế bào.

4 Là nơi chứa những phân tử chất nhận “recepteur” đặc biệt cho phép vi khuẩn nhận ra và đáp ứng lại các cơ

chất hóa học hiện diện trong môi trường sống của chúng.

2.4 Vách tế bào ( cell wall )

Vách tế bào là thành phần quan trọng của tế bào

procaryote Ngoại trừ nhóm Mycoplasma và một vài

Archéobacteries , phần lớn các vi khuẩn đều có một vách cứng , nó giúp cho tế bào giữ được hình dạng ổn định và bảo vệ tế bào tránh được tác động li giải của áp suất thẩm thấu Vách tế bào của các vi khuẩn gây bịnh có các thành phần tham gia vào khả năng gây bịnh của chúng Vách có thể bảo vệ cho tế bào chống lại với các cơ chất độc, nó

cũng là nơi chịu tác động của nhiều chất kháng sinh.

Trên cơ sở của kỉ thuật nhuộm màu được đề ra bởi

Christian Gram vào năm 1884, đã cho thấy vi khuẩn được chia thành 2 nhóm chính:

 Vi khuẩn Gram dương được nhuộm màu tím.

 Vi khuẩn Gram âm được nhuộm màu hồng hay đỏ.

C u t o Vách tế bào G ấu tạo Vách tế bào G ạo Vách tế bào G

C u t o Vách tế bào G ấu tạo Vách tế bào G ạo Vách tế bào G +

 Vách tế bào G+ được tạo thành từ một lớp

đồng dạng duy nhất là peptidoglycan (hay

murein) có bề dầy khoảng 20-80 n.m, k t h p ết hợp ợp

murein) có bề dầy khoảng 20-80 n.m, k t h p ết hợp ợp

v i ới

v i ới acid techoic Acid techoic vừa được nối

với peptidoglycan ,vừa được nối với lipid của máng tế bào chất, trong trường hợp nầy nó

được gọi là acid lipotechoic Nhiệm vụ của

phân tử nầy chưa được biết rỏ, nhưng nó rất quan trọng để duy trì cấu trúc của vách tế

bào

Cấu tạo thành tế bào Gram phức tạp hơn , g m: g m: ồm: ồm:

 Không có acid techoic

 Lipopolysaccarid ( LPS) Những đại phân tử

phức tạp nầy chứa đồng thời lipid và glucid; nó gồm 3 phần: lipid A, polisaccarid central (polisaccarid lỏi) và chuổi O hay kháng thể O (chaine lateral O) LPS có thể tác động như

một nội độc tố ở tế bào Vikhuẩn G-

Vách tế bào ( cell wall)

Vách tế bào VK G+ Vách tế bào VK G

-Cấu tạo vách tế bào vi khuẩn Gram dương

Vách tế bào vi khuẩn Gram âm

2.5 Các thành phần đặc biệt của tế bào:

 2.5.1 Capsules ( nang)_

Couche mucoide (màng

nhầy)

 Một vài loại vi khuẩn

có một lớp màng ở phía

ngoài vách tế bào, người ta

gọi đó là capsule Bản

chất hoá học là

polisaccarid.

 Vai trò : bảo vẽ tê bào

chống hiện tượng thực bào

khi xâm nhập vào tế bào

 2.5.2 Tiên mao ( flagella) và khảø năng di động của vi khuẩn:

 Một số vi khuẩn có khả năng

di động được là nhờ những cơ quan đặc biệt gọi là tiên mao.Đó là

những sợi nguyên sinh chất mảnh, chiều rộng chỉ khoảng 0,01-0,05 m

m, còn chiều dài thay đổi tyù theo loài khoảng 6-9 m m