Bài giảng Vi sinh - Bài 2: Tế bào vi khuẩn - Bùi Hồng Quân

Bài 2: Tế bào vi khuẩn 2.1. Hình dạng và cách sắp xếp tế bào vi khuẩn 2.2. Cấu trúc tế bào vi khuẩn Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Kính hiển vi - Công cụ phóng đại để nghiên cứu hình thái tế bào - Kính hiển vi quang học (nền sáng, đối pha, nền tối, huỳnh quang) có giới hạn độ phân giải là 0,2m - Kính hiển vi điện tử (quét, xuyên thấu) cho phép quan sát các cấu trúc nhỏ, tinh vi hơn Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Ý nghĩa của kích thước nhỏ ở tế bào vi sinh vật • Kích thước nhỏ giúp tế bào vi sinh vật tăng trưởng nhanh hơn do tỷ lệ giữa bề mặt và dung tích tế bào lớn, cho phép trao đổi chất nhanh chóng với môi trường bên ngoài Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Cấu trúc màng tế bào - Các phân tử này chỉ được vận chuyển qua màng thông qua các protein xuyên qua màng. Tế bào điều hòa thành phần và hoạt động của các protein này để kiểm soát sự vận chuyển của phân tử vào và ra khỏi tế bào. - Lớp phospholipid kép có vai trò ngăn cản sự qua lại không kiểm soát của vật chất - Nhóm glycerol ưa nước của lipid được sắp xếp ở mặt ngoài của màng trong khi các acid béo kỵ nước nằm bên trong màng - Lớp kỵ nước này ngăn cản sự chuyển dịch qua màng của các phân tử phân cực, tích điện Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Chức năng của màng tế bào chất - Hàng rào ngăn cản sự khuếch tán - Gắn protein vận chuyển, chuỗi truyền điện tử, protein hướng hóa - Tham gia vào sự lưu trữ năng lượng cho tế bào Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Ba hệ thống vận chuyển cơ chất qua màng tế bào - Hệ thống đơn giản: không làm thay đổi cấu trúc cơ chất - Hệ thống chuyển vị nhóm: làm thay đổi cấu trúc cơ chất - Hệ thống ABC (ATP-binding cassette): phức hợp 3 thành phần Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Vận chuyển đơn giản - Đơn chuyển: uniporter - Đồng chuyển: symporter - Đối chuyển: antiporter Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Đồng chuyển và đối chuyển vật chất qua màng Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Vận chuyển glucose vào bên trong tế bào theo phương thức chuyển vị nhóm Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Vận chuyển vật chất vào tế bào theo phương thức ABC Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Chức năng của protein tạo năng lượng ở màng tế bào chất: chuỗi truyền e- - Nhận và cho điện e- để truyền e- đến chất nhận e- cuối cùng - Hình thành điện thế màng để tạo ATP Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Protein ở màng có vai trò trong sự chuyển động hướng hóa (chemotaxis) Tạo bộ máy làm quay tiên mao giúp VSV chuyển động định hướng phụ thuộc vào nồng độ hóa chất trong môi trường Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Vách tế bào • Bảo vệ tế bào khi có thay đổi mạnh về áp suất Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Phân biệt vi khuẩn Gram âm, Gram dương theo màng và vách tế bào - Vi khuẩn Gram dương: 1 màng tế bào, vách có lớp peptidoglycan dày - Vi khuẩn Gram âm: 2 màng, vách có lớp peptidoglycan mỏng + Màng trong: màng tế bào chất + Màng ngoài: màng phospholipid kép chứa lipopolysaccharide và protein + Giữa mang trong và màng ngoài: vách pepttidoglycan và chu chất Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Cấu tạo vách tế bào vi khuẩn - Peptidoglycan được cấu thành từ hai đơn phân là N- acetyl glucosamine, N-acetylmuramic acid - Các lớp đường đa phân này được nối bằng một đoạn amino acid ngắn Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Vách tế bào - Archae không có peptidoglycan - Vách tế bào nhân thật: cellulose và chitin Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Sự tổng hợp vách tế bào và sự phân bào - N-acetylglucosamine, N-acetylmuramic acid được tổng hợp trong tế bào chất, được vận chuyển qua màng để tổng hợp vách - Các pentapeptid ở các mạch glycan kế cận nhau được kết nối chéo nhau bởi phản ứng transpeptidation - Phản ứng transpeptidation bị ức chế bởi penicillin Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Màng ngoài của vi khuẩn Gram âm - Chứa lipopolysaccharide đặc trưng cho các chủng, gây độc đối với động vật và người - Có tính thấm cao hơn màng tế bào chất - Chứa các protein porin lỗ nhỏ cho các chất có phân tử lượng nhỏ đi qua nhưng không cho phép các đại phân tử đi qua - Các protein tiết của tế bào (enzyme thủy phân, các protein vận chuyển, các thụ quan hóa học) được giữ lại trong vùng chu chất Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Tiên mao và đặc tính di động ở vi khuẩn - Cấu trúc giúp vi khuẩn di động được gọi là tiêm mao (flagellum) có cấu tạo đơn giản - Flagellum được tạo thành bởi các protein flagellin tự kết hợp với nhau theo cấu trúc bậc bốn Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Tiên mao và đặc tính di động ở vi khuẩn - Động cơ của sự chuyển động của tiên mao là các protein hiện diện trong vách và màng tế bào Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Tiên mao và đặc tính di động ở vi khuẩn - Hai kiểu chuyển động của vi khuẩn: + Tiến hoặc lui theo đường thẳng: tùy thuộc vào hướng quay thuận hay ngược chiều kim đồng hồ + Dừng và đổi hướng: bung chùm tiên mao - Sự di động có tính hướng hóa hoặc hướng quang phụ thuộc vào các thụ quan ở vùng chu chất Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Cấu trúc có vai trò bám dính - Cấu trúc bề mặt giúp vi khuẩn gắn vào bề mặt mô vật chủ hoặc gắn vào virút là khuẩn mao (pili) và tua viền (fimbriae) - Lớp S là một lớp protein kết tinh cho phép phân tử phân cực nhỏ đi qua, giúp vi khuẩn gây bệnh chống lại hệ thống phòng vệ của tế bào chủ - Glycolax là các polisaccharide ngoại bào giúp vi sinh vật gây bệnh gắn vào tế bào, mô chủ, hoặc giúp chống lại hệ thống bảo vệ của tế bào chủ Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Cấu trúc có vai trò dự trữ • Các cấu trúc có vai trò trữ các polymer của carbon (glycogen, poly- alkanoic acid) hoặc phosphate (polyphosphate)... Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Nội bào tử - Được phân hóa từ tế bào sinh dưỡng khi môi trường không thuận lợi - Có tính bền nhiệt cao do thành phần dipicolinic acid và ion calcium - Có thể hưu miên trong vài chục năm thậm chí đến vài nghìn năm Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Bộ gen của vi khuẩn - Là một phân tử DNA dạng vòng gấp khúc và tự xoắn nằm trong tế bào chất (còn gọi là nhiễm sắc thể vi khuẩn hay nucleoid) - Chiều dài 1mm nhưng gấp khúc để nằm trong tế bào có đường kính 2 - 3m - Không gian chật hẹp còn buộc DNA tạo nên cấu trúc siêu xoắn (supercoil) - DNA được chuyển đổi trong quần thể nhờ: giao nạp, tải nạp và biến nạp Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Nhân và bào quan ở tế bào nhân thật - Nhân - Ti thể - Lạp thể Bùi Hồng Quân - buihongquan.com So sánh tế bào prokaryote và eukaryote - Cấu trúc quan trọng của tế bào prokaryote: màng tế bào chất, ribosome và bộ gen - Tế bào eukaryote to và phức tạp hơn nhiều: màng tế bào chất, ribosome, nhân tế bào chứa bộ gen là nhiễm sắc thể, ti thể, diệp lạp Bùi Hồng Quân - buihongquan.com - Tế bào không nhân, bộ gen DNA mạch vòng - Tế bào chất đơn giản chứa ribosome 70S, không có các bào quan khác - Vách tế bào cấu tạo bằng peptidoglycan hoặc pseudopeptidoglycan, quyết định tính Gram của tế bào - Tốc độ sinh tổng hợp DNA, RNA, protein, sinh trưởng và phân chia nhanh - Có thể nhân năng lượng từ ánh sáng, hợp chất vô cơ, hữu cơ - Sinh sản chủ yếu bằng cách phân đôi - Một số có khả năng tạo bào tử - Là dạng chiếm đa số trong sinh quyển, nhưng chưa được khám phá nhiều Đặc điểm tế bào prokaryote Bùi Hồng Quân - buihongquan.com Đặc điểm tế bào eukaryote - Tế bào to và phức tạp - Bộ gen mạch thẳng nhiều phân tử (NST) nằm trong nhân - Tế bào chất phức tạp chứa ribosome 80S, mạng lưới nội chất, ty thể, hệ Golgi, lysosome, lạp thể - Vách tế bào chứa lipoprotein, cellulose hoặc chitin - Tốc độ sinh trưởng, phân chia chậm - Đa số sinh sản hữu tính có giao tử khác giới Bùi Hồng Quân - buihongquan.com