Cấu tạo bộ máy di truyền của tế bào vi khuẩn là

Bài viết được tham vấn chuyên môn cùng Thạc sĩ, Bác sĩ Trần Thị Vượng - Bác sĩ Xét nghiệm vi sinh - Khoa Xét nghiệm - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Hải Phòng.

Nghiên cứu sự hình thành và sinh sản của vi khuẩn giúp ích rất nhiều cho các ứng dụng như sản xuất thuốc kháng sinh, bào chế vắc-xin phòng các bệnh lây nhiễm,...

Vi khuẩn [tên tiếng Anh là bacterium, số nhiều là bacteria]. Đây là một nhóm vi sinh vật đơn bào có kích thước rất nhỏ, chỉ quan sát được bằng kính hiển vi và thường có cấu trúc tế bào đơn giản, không có nhân, bộ khung tế bào hay các bào quan.

Vi khuẩn có nhiều dạng nhưng có thể xếp vào 3 loại cơ bản: Hình cầu [gọi là cầu khuẩn], hình thẳng [gọi là trực khuẩn] và hình cong [gồm phẩy khuẩn - hình cong ngắn, xoắn khuẩn - có nhiều vòng xoắn]. Kích thước vi khuẩn thay đổi tùy theo loại hình và trong một loại hình, kích thước vi khuẩn cũng có sự khác biệt. Đơn vị đo kích thước vi khuẩn là micromet [1 micromet = 1/1000 milimet]. Phần lớn các vi khuẩn có kích thước là 1 micromet.

Vi khuẩn là nhóm có sự hiện diện đông đảo nhất trong sinh giới. Chúng có mặt ở khắp nơi: Trong đất, nước, suối nước nóng, chất thải phóng xạ và ở dạng cộng sinh, ký sinh với các sinh vật khác, thậm chí ở trong tàu không gian có người lái.

Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong tái chế chất dinh dưỡng như: Cố định nitơ từ khí quyển và gây thối rữa các sinh vật khác, cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sống. Bên cạnh đó, vi khuẩn cùng nấm men, nấm mốc cũng được sử dụng để chế biến thực phẩm lên men như: Sữa chua, phô mai, dưa cà muối, giấm, rượu,...

Tuy nhiên, có rất nhiều loại vi khuẩn gây bệnh cho con người và động, thực vật, gây tổn hại nghiêm trọng tới sức khỏe con người và hoạt động sản xuất. Và với sự phát triển của y học hiện đại, con người đã tìm ra các biện pháp kiểm soát được tác hại của vi khuẩn như bào chế vắc-xin phòng bệnh, sử dụng thuốc kháng sinh,...

Vi khuẩn có thể gây bệnh cho cả người và động vật

Vi khuẩn chỉ sinh sản vô tính, không sinh sản hữu tính. Cụ thể hơn, vi khuẩn sinh sản chủ yếu bằng cách chia đôi, hay trực phân. Trong quá trình trực phân, một tế bào mẹ được phân thành 2 tế bào con bằng cách tạo ra vách ngăn để trực tiếp ngăn đôi tế bào mẹ. Tốc độ phân chia tùy từng loại vi khuẩn. Cụ thể, vi khuẩn lao có tốc độ nhân lên chậm là 18 giờ/lần; các vi khuẩn tốc độ phân chia trung bình là 20 - 30 phút/lần; vi khuẩn tả có tốc độ phân chia nhanh là 5 - 7 phút/lần.

Tuy nhiên, dù không có sinh sản hữu tính, những biến đổi di truyền [còn gọi là đột biến] vẫn xảy ra trong các tế bào vi khuẩn thông qua các hoạt động tái tổ hợp di truyền. Cuối cùng, vi khuẩn có được một tổ hợp các tính trạng từ 2 tế bào mẹ.

Các kiểu tái tổ hợp di truyền gồm: Biến nạp, tải nạp và giao nạp:

• Biến nạp: chuyển DNA trần từ 1 tế bào vi khuẩn sang tế bào khác thông qua môi trường lỏng bên ngoài;
• Tải nạp: Chuyển DNA của vi khuẩn, virus từ một tế bào sang tế bào khác thông qua thể thực khuẩn;
• Giao nạp: Chuyển DNA từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác thông qua cấu trúc protein được gọi là pilus [lông giới tính].

Sau khi nhận được DNA từ một trong 3 cách trên, vi khuẩn sẽ tiến hành phân chia và truyền bộ gen tái tổ hợp cho thế hệ sau.

Mỗi loại vi khuẩn có tốc độ sản sinh khác nhau

• Cấu trúc plasmid của vi khuẩn: Ở vi khuẩn cấu trúc plasmid là phân tử ADN vòng, nhỏ, không mang hệ gen chính của bộ gen, mang những gen cực kỳ quan trọng của vi khuẩn. Plasmid có vai trò quan trọng trong lĩnh vực y - sinh - nông - dược và môi trường.

Chúng là chủ nhân chứa các gen sản xuất kháng sinh; là chủ nhân của gen sản xuất các sản phẩm kháng lại kháng sinh của một số vi khuẩn gây bệnh; đồng thời là chủ nhân chứa một số gen sản xuất độc tố và các protein tăng cường độc lực cho vi khuẩn. Rất nhiều plasmid là loại có lợi như plasmid trong vi khuẩn ở nốt sần của cây họ đậu tạo cho vi khuẩn thu nhận nitơ để sản xuất protein.

Ngoài ra, plasmid còn có nhiều loại chứa gen sản xuất kháng sinh, được tận dụng để sản xuất kháng sinh chữa bệnh cho người và động vật. Số khác có chứa gen sản xuất các loại men đặc biệt, giúp phân giải các hợp chất hữu cơ độc, hóa chất, chất thải công nghiệp, thuốc trừ sâu, chất sát trùng,... góp phần bảo vệ môi trường.

• Sự phát triển của vi khuẩn: Gồm 4 giai đoạn: Thích ứng, tăng mạnh, tối đa và suy tàn. Về ứng dụng, khi vi khuẩn xâm nhập gây hại thì cần can thiệp sớm, ngay trong giai đoạn vi khuẩn đang thích ứng với môi trường, chưa sinh sản [ví dụ băng bó, xử lý sớm vết thương trong 5 - 6 giờ đầu để tránh nhiễm trùng]. Còn nếu muốn nghiên cứu những tính chất điển hình của vi khuẩn thì cần lấy vi khuẩn nuôi ở giai đoạn tăng mạnh. Trong trường hợp muốn thu nhiều vi khuẩn để làm vắc-xin và kháng nguyên, nên lấy ở giai đoạn tối đa.

Vi khuẩn gồm vi khuẩn có ích và vi khuẩn có hại. Con người cần khai thác những lợi ích của vi khuẩn mang lại và kiểm soát các tác hại của vi khuẩn để cải thiện chất lượng cuộc sống.

Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec là một trong những bệnh viện không những đảm bảo chất lượng chuyên môn với đội ngũ y bác sĩ đầu ngành, hệ thống trang thiết bị công nghệ hiện đại mà còn nổi bật với dịch vụ khám, tư vấn và chữa bệnh toàn diện, chuyên nghiệp; không gian khám chữa bệnh văn minh, lịch sự, an toàn và tiệt trùng tối đa.

Để được tư vấn trực tiếp, Quý Khách vui lòng bấm số 1900 232 389 [phím 0 để gọi Vinmec] hoặc đăng ký lịch khám tại viện TẠI ĐÂY. Nếu có nhu cầu tư vấn sức khỏe từ xa cùng bác sĩ Vinmec, quý khách đặt lịch tư vấn TẠI ĐÂY. Tải ứng dụng độc quyền MyVinmec để đặt lịch nhanh hơn, theo dõi lịch tiện lợi hơn

Sự khác nhau giữa vi khuẩn và virus

XEM THÊM:

Vi khuẩn là những sinh vật đơn bào, siêu nhỏ phát triển mạnh trong những môi trường khác nhau. Những sinh vật này có vai trò rất quan trọng đối với môi trường sống và sức khỏe con người.

Vi khuẩn hay vi trùng, là một vi sinh vật nhân sơ đơn bào có kích thước rất nhỏ; một số thuộc loại ký sinh trùng. Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, không phải thực vật hay động vật, có kích kích thước hiển vi và thường có cấu trúc tế bào đơn giản không có nhân, bộ khung tế bào và các bào quan như ty thể và lục lạp.

Vi khuẩn là nhóm hiện diện đông đảo nhất trong sinh giới. Chúng hiện diện khắp nơi trong đất, nước, chất thải phóng xạ, bên trong những sinh vật khác. Vi khuẩn được cho là sinh vật đầu tiên xuất hiện trên trái đất, khoảng 4 tỷ năm trước. Hóa thạch lâu đời nhất được biết đến là của các sinh vật giống như vi khuẩn. Một gram đất thường chứa khoảng 40 triệu tế bào vi khuẩn. Một mililit nước ngọt thường chứa khoảng một triệu tế bào vi khuẩn. Trái đất được ước tính chứa ít nhất 5 tỷ vi khuẩn và phần lớn sinh khối của trái đất được cho là tạo thành từ vi khuẩn.

Vi khuẩn là một vi sinh vật nhân sơ đơn bào có kích thước rất nhỏ

Khi nhắc đến vi khuẩn, người ta nghĩ ngay đến loài vi sinh vật gây hại, tuy nhiên, nhiều loại vi khuẩn được sử dụng phục vụ cho một mục đích hữu ích. Chúng hỗ trợ nhiều dạng sống, cả thực vật và động vật, và chúng được sử dụng trong các quy trình công nghiệp và dược phẩm.

Có nhiều các loại vi khuẩn khác nhau. Một cách phân loại chúng là theo hình dạng: Hình cầu, hình que, hình xoắn, hình dấu phẩy [phẩy khuẩn], hình sợi....

• Cầu khuẩn là những vi khuẩn có hình cầu, nhưng cũng có thể là hình bầu dục hoặc ngọn nến, cầu khuẩn được gọi là cocci, có đường kính trung bình khoảng 1 μm. Cầu khuẩn được chia thành:
• Song cầu [Diplococci] là những cầu khuẩn đứng thành từng đôi như phế cầu [Streptococcus pneumoniae], lậu cầu [Neisseria gonorrhoeae].
• Liên cầu khuẩn [Streptococci] là những cầu khuẩn đứng thành chuỗi.
• Tụ cầu [Staphylococci] là những cầu khuẩn đứng thành từng đám như chùm nho như tụ cầu vàng.
• Trực khuẩn: Là tên chung của tất cả vi khuẩn có hình que, kích thước của chúng thường từ 0,5-1,0-4 μm.
• Xoắn khuẩn: Là tên gọi của những vi khuẩn có hai vòng xoắn trở lên, kích thước thay đổi 0,5-3-5-40 μm. Xoắn khuẩn đa số thuộc loại hoại sinh, một số rất ít có khả năng gây bệnh.

Tế bào vi khuẩn khác với tế bào thực vật và động vật. Vi khuẩn là prokaryote, có nghĩa là chúng không có nhân.

Một tế bào vi khuẩn bao gồm:

• Thành tế bào: Lớp ngoài cùng bao bọc vi khuẩn, giữ cho chúng có hình dạng nhất định. Thành tế bào có những chức năng sinh lý quan trọng như duy trì hình thái, áp suất thẩm thấu bên trong tế bào, bảo vệ tế bào trước những tác nhân vật lý hóa học, thực hiện việc tích điện ở bề mặt tế bào. Dựa vào tính chất hoá học và khả năng bắt màu nhuộm mà người ta chia ra vi khuẩn Gram - và Gram +
• Vỏ nhầy: Một số vi khuẩn có lớp bao bên ngoài thành tế bào được gọi là vỏ nhầy, đây là lớp bảo vệ vi khuẩn tránh bị thực bào bởi bạch cầu, ngoài ra đây còn là nơi dự trữ chất dinh dưỡng. Thành phần hóa học của vỏ nhầy quyết định tính kháng nguyên của vi khuẩn.
• Màng tế bào chất: Là lớp màng nằm dưới thành tế bào, còn được gọi với tên màng sinh chất, màng có độ dày 4-5nm, chiếm 10-15% trọng lượng tế bào vi khuẩn. Màng tế bào chất có nhiều chức năng quan trọng: duy trì áp suất thẩm thấu, đảm bảo chủ động tích lũy chất dinh dưỡng, thải các sản phẩm của quá trình trao đổi chất.
• Tế bào chất: Thành phần chính của tế bào vi khuẩn, chứa vật liệu di truyền và ribosome
• Ribosome: Nơi tổng hợp protein tế bào, chủ yếu là ARN và protein
• Thể nhân: Vi khuẩn chưa có màng nhân, thể nhân vi khuẩn chỉ gồm 1 nhiễm sắc thể hình vòng do một phân tử ADN cấu tạo nên, chứa các thông tin di truyền thiết yếu của vi khuẩn.
• Tiêu mao, nhung mao: Tiêu mao là cơ quan di động của vi khuẩn, không phải tất cả vi khuẩn đều có tiêu mao. Nhung mao là những sợi lông mọc khắp bề mặt của một số vi khuẩn, giúp chúng dễ dàng bám vào giá thể, tăng diện tích tiếp xúc với thức ăn.

Cấu trúc vi khuẩn

Vi khuẩn “ăn" theo những cách khác nhau:

• Vi khuẩn dị dưỡng, có được năng lượng thông qua việc tiêu thụ cacbon hữu cơ. Hầu hết chúng hấp thụ từ vật chất hữu cơ chết, chẳng hạn như phân hủy thịt.
• Vi khuẩn tự dưỡng tạo ra thức ăn của riêng chúng, thông qua: Quang hợp, sử dụng ánh sáng mặt trời, nước và CO2, hoặc tổng hợp hóa học, sử dụng CO2, nước và các hóa chất như amoniac, nitơ, lưu huỳnh và các chất khác.
• Vi khuẩn sử dụng quang hợp được gọi là quang dưỡng. Một số loại, ví dụ như vi khuẩn lam, tạo ra oxy. Chúng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra oxy trong bầu khí quyển của trái đất.
• Vi khuẩn hóa tự dưỡng: những vi khuẩn lấy năng lượng từ các tổng hợp hóa học.

Hình thức sinh sản chủ yếu của vi khuẩn là nhân đôi tế bào, từ một tế bào mẹ phân cắt tạo thành 2 tế bào con. Từng loài vi khuẩn có tốc độ sinh trưởng khác nhau, trung bình cứ 10-30 phút lại tạo ra một thế hệ. Ngoài ra vi khuẩn còn có hình thức sinh sản hữu tính thông qua hình thức tiếp hợp giữa hai tế bào.

XEM THÊM:

Sự khác nhau giữa vi khuẩn và virus

XEM THÊM: