1. Thành tế bào
Thành tế bào giúp duy trì hình thái tế bào; hỗ trợ sự chuyển động của tiên mao; giúp tế bào đề kháng với áp suất thẩm thấu; hỗ trợ quá trình phân cách tế bào; cản trở sự xâm nhập của một số chất cĩ phân tử lớn; liên quan đến tính kháng nguyên, tính gây bênh, tính mẫn cảm với thể thực khuẩn.
Năm 1884, H.C. Gram (H. Christian Gram) đã nghĩ ra phương pháp nhuộm phân biệt để phân chia vi khuẩn thành 2 nhĩm khác nhau: Vi khuẩn Gram dương và vi khuẩn Gram âm. Phương pháp nhuộm Gram về sau được sử dụng rộng rãi khi định loại vi sinh vật. Thành phần hố học của 2 nhĩm này khác nhau chủ yếu như sau:
Thành phần TỈ LỆ % ĐỐI VỚI KHỐI LƯỢNG KHƠ CỦA THNÀH TẾ BÀO VI KHUẨN GRAM DƯƠNG VI KHUẨN GRAM ÂM Peptiđơglican 30 – 95 % 5 – 20 %
Axit teichoic Cao 0
Lipit Hầu như khơng cĩ 20 %
Prơtêin Khơng cĩ hoặc cĩ ít Cao
2. Màng sinh chất
Màng sinh chất hay màng tế bào chất vi khuản cũng tương tụ như ở các sinh vật khác. Chúng cấu tạo bởi 2 lớp phơtpholipit chiém (30 – 40 % khối lượng của các màng) các prơtêin (chiếm 60 – 70 %, nằm trong, ngồi hay xen giữa hàng) khối lượng của màng. Đầu phơtphat của phơtpholipit tích điện, phân cực ưa nước; duơi hiđrơcacbon khơng tích điện, khơng phân cực, kị nước.
Màng sinh chất cĩ chức năng chủ yếu sau đây:
- Khống chế sự qua lại của các chất dinh dưỡng, các sản phẩm chuyển hố vật chất.
- Duy trì áp suất thẩm thấy bình thường trong tế bào.
Ngọc Hải
- Là nơi tiến hành quá trình phơtphorin ơxi hố và quá trình phơtphorin quang hợp (ở vi khuẩn quang tự dưỡng).
- Là nơi tổng hợp nhièu enzim và các prơtêin cho chuỗi hơ hấp. - Cung cấp năng lượng cho sự hoạt động của tiên mao.
Hình
2. Tế bào chất
Tế bào chất là phần vật chất dạng keo nằm bên trong màng sinh chất, chứa tưĩi 80% là nước. Trong tế bào chất cĩ prơtêin, axit nuclêic, cacbonhiđrat, lipit, các ion vơ cơ và nhiều chất khác cĩ khối lượng phân tử thấp. Bào quan đáng lưu ý trong tế bào chất là Ribơxơm gồm 2 tiểu phần (50S và 30S), 2 tiểu phần này kết hợp với nhau tạo thành ribơxơm 70S (S là đơn vị Svedberg – đại lượng đo tốc độ lắng khi li tâm cao tốc). Cấu trúc của ribơxơm vi khuẩn so với ribơxơm 80S ở các sinh vật nhân thực (nấm, thực vật, động vật ) được trình bày trong hình sau.
Hình
Trong tế bào chất của vi khuẩn cịn cĩ thể gặp các chấ dự trũ như các hạt glicơgen, hạt PHB (pơlihiđrơxibutirat), xianơphixin, phicơxianin, các hạt dị nhiễm sắc, các giọt lưu huỳnh …
Vi khuẩn diệt cơn trùng Bacillus thuringiensis và Bacillus sphaericus cịn cĩ tinh thể đặc hình quả trám, cĩ bản chất prơtêin và chứa những độc tố cĩ thể giết chết trên 100 lồi sâu hại. Tinh thể độc chỉ giải phĩng độc tố trong mơi trường kiềm, do đĩ các vi khuản này hồn tồn vơ hại với người, gia súc, gia cầm, thuỷ hải sản nhưng cĩ hại đối với tằm Bacillus sphaericus cĩ thể diệt cung quăng của các lồi muỗi.
3. Thể nhân
Thể nhân ở vi khuẩn là dạng nhân nguyên thuỷ, chưa cĩ màng nhân nên khơng cĩ hình dạng cố định, vì vậy cịn được gọi là vùng nhân. Khi nhuộm màu tế bào bằng thuốc nhuộm Feulgen (cĩ thể thấy thể nhân hiện màu tím. Đĩ là 1 sợi ADN xoắn kép duy nhất dạng vịng (ở xạ khuẩn Streptomices cĩ thể gặp ADN dạng thẳng). NST ở vi khuẩn Escherichia coli dài tới 1 mm, cĩ khối lượng phân tử là 3.109, chứa 4,6.106 cặp bazơ nitơ. Thể nhân là bộ phận chứa thơng tin di truyền của vi khuẩn
Ngồi ADN ở vùng nhân, trong tế bào nhiều vi khuẩn cịn gặp những ADN ở tế bào chất. Đĩ là những phân tử ADN xoắn kép cĩ dạng vịng khép kín, cĩ khả năng sao chép độc lập, được gọi là plasmit.
4. Bao nhầy
Bao nhầy hay giác mạc cĩ ở một số lồi vi khuẩn với các mức độ khác nhau: Bao nhầy mỏng (vi giác mạc – microcapssule ), bao nhầy (giác mạc – capsule), khối nhầy (zooglea).
Để quan sát bao nhầy, chúng ta nên tiêu bản với mực tầu, bao nhầy cĩ màu trắng hiện nên trên nền tối. Thành phần chủ yếu của bao nhầy là pơlisaccarit, ngồi ra cũng cĩ pơli peptit và prơtêin. Trong thành phần pơlisaccarit, ngồi glucơzơ cịn cĩ glucơzamin, ramnose, axit 2 – keto – 3 – đêơxigalacturơnic, axit urơnic, axit piruvic, axit axêtic …
Ý nghĩa sinh học của bao nhầy: bảo vệ vi khuẩn trong điều kiện vơ hạn, bảo vệ vi khuẩn tránh bị thực bào (ví dụ: phế cầu khuẩn – Diplococcus pneumoniiae), cung cấp chất dinh dưỡng cho vi khuẩn khi thiếu thức ăn, là nơi tích luỹ một số sản phẩm chuyển
Ngọc Hải
hố vật chất (dextran, xantan …), giúp vi khuẩn bám vào giá thể (ví dụ: các vi khuẩn gây sâu răng như Streptococcus – salivirriu, Streptococcus mutans)
Vi khuẩn Acetobacter xylinum cĩ bao nhầy cấu tạo bởi xenlulơzơ. Người ta dùng vi khuẩn này nuơi cấy trên nước dừa để chế tạo ra thạch dừa.
Vi khuẩn Leuconostoc – mesenteroides cĩ bao nhầy dày chứa hợp chất phơlime là đestran cĩ tác dụng thay huyết tương để cấp cứu khi thiếu huyết tương. Sản phẩm này rất quan trọng khi cĩ chiến tranh. Vi khuẩn nàu thường gặp ở các nhà máy đường và gây tổn thấy đường trong các bể chứa nước ép mía. Nhờ enzim đextransuccraza mà đường saccrơzơ bị chuyển thành đextran và fructơzơ
Một số bao nhầy của vi khuẩn cịn được dùng để sản xuất xantan dùng làm chất phụ gia trong cơng nghiệp dầu mỏ.
5. Tiên mao và khuẩn mao
Tiên mao (lơng roi, tiếng anh là flagella) khơng phải cĩ ở mọi vi khuẩn. Chúng quyết định khả năng và phương thức di động của vi khuẩn. tiên mao là những sợi lơng dài, chỉ cĩ thể thấy rõ dưới kính hiển vi quang học khi nhuộm theo phương pháp riêng. Dưới kính hiển vi điện tử cĩ thể thấy rất rõ cấu trúc của từng sợi tiên mao. Ngồi ra, cĩ thể xác định xem vi khuẩn cĩ tiên mao hay khơng một cách gián tiếp: dùng que cấy nhọn đầu để cấu vi khuẩn vào mơi trường thạch đứng (cịn gọi là mơi trường thạch mềm) chứa 0,4% thạch. Nếu thấy vết cấy lan nhanh ra xung quanh thì chứng tỏ là vi khuẩn cĩ tiên mao.
Tiên mao cĩ thể gốc gồm 1 trụ nhỏ được gắn với 4 đĩa trịn (vi khuẩn Gram âm ) cĩ dạng vịng nhẫn, kí hiệu các vịng là L, P, S và M. Vịng L nằm ngồi cùng, tương ứng với lớp libơxaccaric của màng ngồi; vịng phơtpho tương ứng với lớp peptiđoglican, vịng S tương ứng với lớp khơng gian chu chất, vịng M nằm ở trong cùng. Vi khuẩn Gram dương chỉ cĩ 2 vịng: 1 vịng nằm ngồi tương ứng với thành tế bào và 1 vịng trong tương ứng với màng sinh chất. Xuyên giữa các vịng là một trụ nhỏ cĩ đường kính 7nm. Bao bọc tiên mao ở phần phía ngồi là 1 bao ngắn cĩ hình mĩc. Sợi tiên mao dài khoảng 10 – 20nm và cĩ đường kính khoảng 13 – 20nm. Đường kính của bao hình mĩc là 17nm. Khoảng cách giữa vịng S và vịng M là 3nm, giữa vịng B và vịng L là 9 nm, giữa vịng B và vịng S là 12 nm. Đường kính của các vịng là 22 nm, đường kính các lỗ ở các vịng là 10 nm. Khoảng cách từ mặt ngồi của vịng L đến mặt trong của vịng M là 27 nm. Sợi tiên mao cấu tạo bởi prơtêin cĩ tên là flagellin, cĩ phân tử khối là 30.000 – 60.000 đv C. Một số vi khuẩn cĩ bao lơng bao bọc suốt chiều dài sợ, như ở chi Bdellovibrio hay ở vi khuẩn tả Vibrio cholera.
Các tiểu phần của flagellin được tổng hợp từ các hạt ribơxơm nằm gần màng sinh chất tổng hợp nên và đi qua lõi mà tạo dần thành sợi tiên mao.
Tiên mao của các loại vi khuẩn khác nhau tuỳ từng lồi: khơng cĩ tiên mao (vơ mao) cĩ 1 tiên mao mọc ở cực (đơn mao) cĩ 1 chùm tiên mao mọc ở cực (chùm mao), cĩ 2 chùm tiên mao mọc ở 2 cực (song chùm mao), cĩ nhiều tiên mao mọc khắp quanh tế bào (chu mao). Dạng mỗi cực chỉ cĩ 1 tiên mao gọi là song mao.
Cĩ loại tiên mao mọc ở giữa tế bào như vi khuẩn Selenomonas ruminantium. Kiểu sắp xếp tiên mao liên quan đến hình thức di động của vi khuẩn tiên mao mọc ở cực giúp vi khuẩn di động theo kiển tiến – lùi. Chúng đảo ngược hướng di chuyển bằng cách đảo ngược hướng quay của tiên mao. Vi khuẩn chu mao di động theo
Ngọc Hải
hướng nào thì các tiên mao chuyển động theo hướng ngược lại. Khi tiên mao khơng tụ lại về một hướng thì vi khuẩn chuyển động theo kiểu nhào lộn. Tốc độ di chuyển của vi khuẩn cĩ tiên mao thường vào khoảng 20 – 80µm/s, nghĩa là trong 1 giây chuyển động
được 1 khoảng cách lớn hơn gấp 20 – 80 lần so với chiều dài của cơ thể chúng.
Các chi vi khuẩn thường cĩ tiên mao là Vibrio, Spirillum, Pseudomonas, Escherichia, Shigella, Salmonella, Proteus …ở các chi Clostridium, Pacterium, Bacillus, … cĩ lồi cĩ tiên mao, cĩ lồi khơng. Ở cầu khuẩn chỉ cĩ chi Plangococcus cĩ tiên mao.
Xoắn thể (hình 76) cĩ 1 dạng tiên mao đặc biệt gọi là tiên mao chu chất hay cịn gọi là sợi trục, xuất phát từ cực tế bào và quấn quanh cơ thể. Chúng giúp xoắn thể chuyển động được nhờ sự uốn vặn tế bào theo kiểu vặn nút chai.
6. Khuẩn mao và khuẩn mao giới
Khuẩn mao (hay tiêm mao, nhung mao) là những sợi lơng rất mảnh, rất ngắn mọc quanh bề mặt tế bào nhiều vi khuẩn Gram âm. Chúng cĩ đường kính khoảng 7 – 9mm, rỗng ruột (đường kính trong 2 – 2,5nm), số lượng khoảng 250 – 300 sợi/vi khuẩn. Cấu trúc của khuẩn mao đơn giản hơn nhiều so với tiên mao. Khuẩn mao giúp vi khuẩn bám vào giá để (nhiều vi khuẩn gây bệnh dùng khuẩn mao để bám chặt vào màng nhầy của đường hơ hấp, đường tiêu hố, đường tiết niệu của người và động vật)
Cĩ một loại khuẩn mao đặc biệt gọi là khuẩn mao giới cĩ thể thể gặp ở một số vi khuẩn với số lượng chỉ cĩ 1 – 10/vi khuẩn. Nĩ cĩ cấu tạo giống khuẩn mao, đường kính khoảng 9 – 10nm nhưng cĩ thể rất dài. Chúng cĩ thể nối liền giữa 2 vi khuẩn và làm cầu nối để chuyển vật chất di chuyển (ADN) từ thể cho sang thể nhận. Quá trình này được gọi là quá trình giao phối hay tiếp hợp. một số thể thực khuẩn bám vào các thụ thể ở khuẩn mao giới và bắt đầu chu trình phát triển của chúng.
Ngọc Hải
Chương II DINH DƯỠNG, CHUYỂN HỐ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT