Kích thước nhỏ đem lại ưu thế gì cho các tế bào nhân sơ?

– Tế bào càng nhỏ thì tất cả các thành phần bên trong tế bào càng gần nhau và chúng sẽ có nhiều ion trên diện tích bề mặt so với tỷ lệ thể tích tế bào chất, trong khi đối với các tế bào lớn hơn thì tỷ lệ này sẽ rất ít.

– Tỉ lệ s/v lớn giúp tế bào nhân sơ trao đổi chất với môi trường nhanh vì: tế bào trao đổi chất với môi trường thông qua màng sinh chất vì vậy tế bào có kích thước càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc với môi trường càng lớn nên khả năng trao đổi chất sẽ nhanh.

– Sinh trưởng là sự gia tăng về kích thước của tế bào từ khi sinh ra đến khi đạt kích thước trưởng thành (nhờ vào quá trình tích lũy các chất dinh dưỡng). Vì vậy nên tế bào có kích thước càng nhỏ thì lượng chất dinh dưỡng cần tích lũy càng ít do đó thời gian tích lũy càng nhanh. Sinh sản của tế bào là sự phân chia 1 tế bào mẹ thành 2 tế bào con.

– Ngoài ra, kích thước tế bào nhỏ thì sự khuếch tán các chất từ nơi này đến nơi kia trong tế bào cũng diễn ra nhanh hơn dẫn đến tế bào sinh trưởng nhanh và phân chia nhanh. Vì vậy, tế bào càng nhỏ thì sự phân chia sẽ càng nhanh khiến các tế bào nhân sơ có ưu thế hơn. 

2. Tìm hiểu thêm về các tế bào nhân sơ:

2.1. Đặc điểm của tế bào nhân sơ:

Một số đặc điểm của tế bào nhân sơ để phân biệt với tế bào nhân thực như sau:

– Tế bào chưa có nhân hoàn chỉnh/chưa có nhân chính thức, vật chất di truyền được gọi chung là “vùng nhân”.

– Không có hệ thống nội màng và các bào quan không có màng bao bọc.

– Kích thước tế bào rất nhỏ chỉ bằng khoảng 1/10 so với kích thước của tế bào nhân thực.

– Với kích thước tế bào nhỏ như tế bào nhân sơ có các lợi ích với tế bào như sau:

+ Tỉ lệ S/V lớn → tốc độ trao đổi chất giữa tế bào với môi trường diễn ra nhanh hơn.

+ Tế bào sinh trưởng với tốc độ nhanh kết hợp với khả năng phân chia mạnh → số lượng tế bào tăng một cách nhanh chóng.

Hầu hết tất cả tế bào nhân sơ đều có thành tế bào. Thành tế bào được cấu tạo từ các peptidoglycan, có chức năng quy định hình dạng của tế bào.

Căn cứ vào cấu trúc và thành phần hóa học của thành tế bào, vi khuẩn đã được chia thành 2 loại: vi khuẩn gram dương và vi khuẩn gram âm. Khi cho nhuộm bằng phương pháp nhuộm Gram: vi khuẩn Gram dương có vỏ màu tím, vi khuẩn Gram âm có vỏ màu đỏ. Với sự khác biệt về thành tế bào của 2 loại vi khuẩn này, các nhà khoa học đã ứng dụng để sử dụng các loại thuốc kháng sinh đặc hiệu có tác dụng để tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh.

Ở một số loại tế bào nhân sơ, lớp bên ngoài thành tế bào còn có một lớp vỏ nhầy. Ở những vi khuẩn gây bệnh ở người mà chứa lớp vỏ nhầy thì thường ít bị các tế bào bạch cầu trong hệ thống miễn dịch tiêu diệt. Màng sinh chất của vi khuẩn cũng được cấu tạo như của các loại tế bào khác, được cấu tạo bởi 2 thành phần: 2 lớp photpholipit và prôtêin. Ở một số loài vi khuẩn còn có thêm cấu trúc được gọi là roi (tiên mao) và lông (nhung mao). Không có hệ thống nội màng và các bào quan không có màng bao bọc. Kích thước tế bào rất nhỏ chỉ bằng khoảng 1/10 so với kích thước của tế bào nhân thực.

2.2. Tế bào chất:

Tế bào chất là vùng nằm giữa vùng nhân và màng sinh chất. Tế bào chất ở tế bào nhân sơ bao gồm 2 thành phần chính: bào tương và ribôxôm cùng một số cấu trúc phụ khác. Tế bào không có hệ thống nội màng, các bào quan không có màng bao quanh (trừ ribôxôm) và khung xương tế bào.

Ribôxôm là bào quan được hình thành từ prôtêin và rARN, là nơi tổng hợp nên các loại protein trong tế bào. Trong tế bào chất có chứa các hạt dự trữ.

2.3. Vùng nhân tế bào nhân sơ:

Vùng nhân của tế bào sinh vật nhân sơ không được bọc bởi các lớp màng như tế bào nhân thực và chỉ chứa duy nhất một phân tử ADN dạng vòng. Chính vì vậy, tế bào này mới được gọi là tế bào nhân sơ (chưa có nhân hoàn chỉnh được lớp màng bao bọc như ở tế bào nhân thực). Ngoài ADN có ở vùng nhân, một số tế bào vi khuẩn còn có thêm nhiều phân tử ADN dạng vòng nhỏ khác nằm ở tế bào chất được gọi là plasmit.

3. Bài tập vận dụng tế bào nhân sơ:

Câu hỏi 1 trang 47 Sinh học 10: Loại vi khuẩn A có kích thước trung bình là 1 µm, loại vi khuẩn B có kích thước trung bình là 5 µm. Theo lí thuyết, loại nào sẽ có tốc độ sinh sản nhanh hơn? Giải thích.

Loại vi khuẩn A có kích thước 1 µm có tốc độ sinh sản nhanh hơn so với loại vi khuẩn B có kích thước 5 µm. Bởi vì: Kích thước càng nhỏ thì tỉ lệ S/V sẽ lớn sẽ giúp tế bào trao đổi chất với môi trường một cách nhanh chóng, nhờ đó tốc độ chuyển hóa vật chất và năng lượng nhanh làm cho tế bào sinh trưởng và sinh sản nhanh hơn so với những tế bào có cùng hình dạng nhưng có kích thước lớn hơn.

Câu 2 trang 47 Sinh học 10: Đặc điểm cấu trúc nào của tế bào vi khuẩn được ứng dụng trong kĩ thuật di truyền để biến nạp gene mong muốn từ tế bào này sang tế bào khác?

– Đặc điểm cấu trúc plasmid của tế bào vi khuẩn được ứng dụng trong kĩ thuật di truyền.

– Nhờ có kích thước nhỏ, có khả năng nhân lên độc lập với hệ gene của tế bào và mang gene chỉ định (gen kháng kháng sinh nên trong kĩ thuật chuyển gene, các plasmid thường được sử dụng làm vector để biến nạp gene tái tổ hợp từ tế bào này sang tế bào khác.

Câu 3 trang 47 Sinh học 10: Dựa vào thành phần nào người ta có thể phân biệt được 2 nhóm vi khuẩn Gr-, Gr+? Điều này có ý nghĩa gì đối với y học?

Lời giải minh họa:

– Dựa vào cấu tạo của thành tế bào, vi khuẩn được chia làm 2 nhóm: vi khuẩn Gram dương (Gr+), có thành dày bắt màu tím khi nhuộm Gram và vi khuẩn Gram âm (Gr-), có thành mỏng bắt màu đỏ khi nhuộm Gram.

– Việc phân biệt được 2 nhóm vi khuẩn Gr-, Gr+ có ý nghĩa to lớn đối với y học: Thành tế bào ảnh hưởng đến mức độ mẫn cảm của vi khuẩn đối với kháng sinh. Do đó, căn cứ vào đặc điểm của thành tế bào ở 2 nhóm vi khuẩn, người ta có thể sử dụng loại kháng sinh phù hợp. Ví dụ: Một số loại kháng sinh như penicillin diệt khuẩn bằng cách ngăn không cho vi khuẩn tạo được thành tế bào, đặc biệt đối với vi khuẩn Gr+. Thuốc này không có tác dụng phụ đối với người vì tế bào người không chứa peptidoglycan.

Câu hỏi 1 trang 46 Sinh học 10: Tế bào chất và vùng nhân của tế bào nhân sơ có cấu trúc và chức năng như thế nào?.

Lời giải minh họa:

• Cấu trúc và chức năng của tế bào chất:

– Cấu trúc:

+ Là vùng nằm giữa màng sinh chất và vùng nhân hoặc nhân.

+ Thành phần chính của tế bào chất là bào tương – dạng keo lỏng có thành phần chủ yếu là nước, các hợp chất hữu cơ và vô cơ khác nhau.

+ Không có hệ thống nội màng, khung xương tế bào, các bào quan có màng bao bọc chỉ có các hạt dự trữ (đường, lipid) và nhiều ribosome.

– Chức năng: là nơi diễn ra các phản ứng hóa sinh, đảm bảo duy trì các hoạt động sống của tế bào.

• Cấu trúc và chức năng của vùng nhân:

– Cấu trúc:

+ Không được bao bọc bởi các lớp màng nhân.

+ Thường chỉ chứa một phân tử ADN dạng vòng, mạch kép.

– Chức năng: mang thông tin di truyền điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào vi khuẩn, đảm bảo quá trình sinh hóa, duy trì hoạt động sống của cơ thể. 

THAM KHẢO THÊM:

• xin-thong-tin-quy-hoach-chi-gioi-duong-do-tai-ninh-thuan
• Tế bào nhân sơ là gì? Cấu tạo, chức năng của tế bào nhân sơ?
• Ở tế bào nhân sơ, chu kì phân bào là quá trình gì?