Thành tế bào vi khuẩn cấu tạo chủ yếu từ? Chức năng là gì?

1. Thành tế bào vi khuẩn cấu tạo chủ yếu từ? 

Thành tế bào vi khuẩn cấu tạo chủ yếu từ Peptidoglycan.

Thành tế bào là lớp bảo vệ cứng, bán thấm ở một số loại tế bào. Lớp vỏ bên ngoài này nằm cạnh màng tế bào (màng sinh chất) ở hầu hết các tế bào thực vật, nấm, vi khuẩn, tảo và một số vi khuẩn cổ.

Thành tế bào, không chỉ của vi khuẩn mà còn của mọi sinh vật, được tìm thấy bên ngoài màng tế bào. Đó là một lớp bổ sung thường cung cấp một số sức mạnh mà màng tế bào thiếu, bằng cách có cấu trúc bán cứng. Cả thành tế bào gram dương và gram âm đều chứa một thành phần được gọi là peptidoglycan (còn được gọi là murein). Chất đặc biệt này không được tìm thấy ở bất kỳ nơi nào khác trên Trái đất, ngoài thành tế bào của vi khuẩn. Nhưng cả hai loại thành tế bào vi khuẩn đều chứa các thành phần bổ sung, làm cho thành tế bào vi khuẩn có cấu trúc tổng thể phức tạp, đặc biệt khi so sánh với thành tế bào của vi khuẩn nhân chuẩn. Thành tế bào của vi khuẩn nhân chuẩn thường bao gồm một thành phần duy nhất, giống như cellulose được tìm thấy trong thành tế bào tảo hoặc chitin trong thành tế bào nấm.

Peptidoglycan là một polysacarit được tạo thành từ hai dẫn xuất glucose là N-acetylglucosamine (NAG) và axit N-acetylmuramic (NAM) , xen kẽ thành chuỗi dài. Các chuỗi được liên kết chéo với nhau bằng một tetrapeptide kéo dài ra khỏi đơn vị đường NAM, cho phép hình thành cấu trúc giống như mạng tinh thể. Bốn axit amin tạo nên tetrapeptide là: L-alanine, D-glutamine, L-lysine hoặc axit meso -diaminopimelic (DPA) và D-alanine. Thông thường, chỉ có dạng axit amin đồng phân L được tế bào sử dụng nhưng việc sử dụng axit D-amino hình ảnh phản chiếu giúp bảo vệ khỏi các protease có thể làm tổn hại đến tính toàn vẹn của thành tế bào bằng cách tấn công peptidoglycan. Các tetrapeptide có thể được liên kết chéo trực tiếp với nhau, với D-alanine trên một tetrapeptide liên kết với L-lysine/DPA trên một tetrapeptide khác. Ở nhiều vi khuẩn gram dương có một cầu nối gồm năm axit amin như glycine ( cầu nối peptide ) dùng để kết nối một tetrapeptide này với một tetrapeptide khác. Trong cả hai trường hợp, liên kết ngang giúp tăng độ bền của cấu trúc tổng thể, với độ bền cao hơn có được từ liên kết ngang hoàn chỉnh , trong đó mỗi tetrapeptide được liên kết theo một cách nào đó với một tetrapeptide trên chuỗi NAG-NAM khác.

Mặc dù vẫn còn nhiều điều chưa biết về peptidoglycan, nhưng nghiên cứu trong mười năm qua cho thấy rằng peptidoglycan được tổng hợp dưới dạng hình trụ với cấu trúc cuộn tròn, trong đó mỗi cuộn dây được liên kết chéo với cuộn dây bên cạnh nó, tạo ra một cấu trúc thậm chí còn mạnh mẽ hơn về tổng thể.

2. Thành tế bào vi khuẩn gram âm và dương:

Thành tế bào của vi khuẩn gram âm và gram dương là hai loại cấu trúc tế bào vi khuẩn cơ bản với những sự khác biệt quan trọng về thành phần và chức năng. Chúng tạo nên lớp bảo vệ bên ngoài cho tế bào và chịu trách nhiệm quyết định tính chất của vi khuẩn. Dưới đây, chúng ta sẽ xem xét chi tiết về cấu trúc và chức năng của thành tế bào trong cả hai loại vi khuẩn này.

– Thành tế bào vi khuẩn gram âm:

Thành tế bào vi khuẩn gram âm bao gồm các thành phần sau:

+ Lớp Peptidoglycan mỏng: Peptidoglycan là một loại polyme được tạo thành từ đường và axit amin. Trong thành tế bào gram âm, peptidoglycan thường có một lớp mỏng. Đây là một phần quan trọng của cấu trúc tế bào, giúp cung cấp sức mạnh và độ cứng cho tế bào.

+ Màng ngoài: Đây là một lớp protein nằm bên ngoài lớp peptidoglycan. Màng ngoài hoạt động như một vị trí mục tiêu của các kháng sinh và phage, cung cấp sự bảo vệ cho tế bào.

+ Lớp Lipoprotein: Lớp lipoprotein liên kết peptidoglycan với màng tế bào bên ngoài. Nó có vai trò quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn cơ học của tế bào.

+ Lipopolysaccharide (LPS): LPS tạo thành độc tính nội sinh của vi khuẩn gram âm và liên quan chặt chẽ đến phân tử lipid A của lipopolysaccharide. LPS là một yếu tố chính định hình sự tồn tại của vi khuẩn gram âm và tác động đến khả năng chống lại môi trường xung quanh.

+ Không gian ngoại chất: Đây là không gian nằm giữa màng ngoài và màng trong của tế bào. Nó có vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng và tính toàn vẹn của tế bào, cũng như ảnh hưởng đến tương tác với môi trường xung quanh.

– Thành tế bào vi khuẩn gram dương:

Thành tế bào vi khuẩn gram dương có các thành phần sau:

+ Peptidoglycan dày hoặc nhiều lớp: Một đặc điểm quan trọng của thành tế bào gram dương là lớp peptidoglycan dày và mạnh mẽ. Peptidoglycan cung cấp sức mạnh kết cấu và độ cứng cơ học cho tế bào.

+ Axit Teichoic: Axit teichoic là một loại polyme hòa tan trong nước và tạo nên các kháng nguyên bề mặt chính của vi khuẩn gram dương. Đây là một phần quan trọng của tế bào gram dương, tham gia vào tương tác với môi trường và cung cấp sự nhận dạng cho tế bào.

+ Thiếu màng ngoài và lipopolysaccharide: Trong thành tế bào gram dương, không có màng ngoài và lipopolysaccharide giống như tế bào gram âm. Thay vào đó, tế bào gram dương có các thành phần khác bao gồm polysaccharide và protein để thực hiện các chức năng quan trọng trong tương tác với môi trường xung quanh.

Như vậy, dù là tế bào gram âm hay gram dương, cả hai đều có cấu trúc thành tế bào riêng biệt và thực hiện các chức năng quan trọng khác nhau trong việc bảo vệ, tương tác và tồn tại trong môi trường sống. Sự hiểu biết về cấu trúc này là quan trọng để nắm bắt cách vi khuẩn tương tác với thế giới xung quanh và cách chúng ảnh hưởng đến sức kháng và sự sống còn của chúng trong điều kiện khác nhau.

3. Chức năng của thành tế bào vi khuẩn là gì?

Thành tế bào vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của vi khuẩn. Các thành phần này không chỉ cung cấp sức mạnh và duy trì hình dạng tế bào mà còn thực hiện nhiều chức năng quan trọng khác, ảnh hưởng đến cách vi khuẩn phát triển, sinh sản, lấy chất dinh dưỡng và tương tác với môi trường xung quanh. Dưới đây là một phân tích chi tiết về các chức năng của thành tế bào vi khuẩn.

– Duy trì hình dạng và hỗ trợ:

Thành tế bào vi khuẩn cung cấp sự hỗ trợ cơ học và giúp duy trì hình dạng của tế bào. Điều này quan trọng trong việc đảm bảo tế bào vi khuẩn có thể tồn tại và hoạt động một cách hiệu quả trong môi trường xung quanh. Thành tế bào là một phần quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn cơ học của tế bào vi khuẩn.

– Bảo vệ tế bào khỏi sự ly giải thẩm thấu:

Màng tế bào vi khuẩn là cấu trúc chính ngăn chặn sự thẩm thấu của các chất qua màng và vào bên trong tế bào. Màng tế bào vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tế bào khỏi sự mất cân bằng thẩm thấu. Nước có thể tự do di chuyển qua màng tế bào và thành tế bào, nhưng các phân tử khác, đặc biệt là các chất độc, có thể bị ngăn chặn.

Nếu màng tế bào không thể ngăn chặn sự thẩm thấu một cách hiệu quả, tế bào có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Do đó, thành tế bào vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng trong bảo vệ và bảo tồn tính toàn vẹn của tế bào vi khuẩn.

– Áp suất bên trong tế bào:

Áp suất bên trong tế bào vi khuẩn có thể gây áp lực lên màng tế bào. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng áp suất bên trong tế bào tương tự như áp suất được tạo ra bên trong lốp ô tô được bơm căng hoàn toàn. Đó là một áp lực rất lớn, mà màng tế bào phải chịu đựng.

– Khả năng gây bệnh:

Thành tế bào vi khuẩn cũng có thể góp phần vào khả năng gây bệnh của tế bào đối với một số mầm bệnh vi khuẩn cụ thể. Thành tế bào có thể chứa các yếu tố gây bệnh hoặc cung cấp một môi trường thích hợp cho sự phát triển và sinh sản của mầm bệnh.

– Giao tiếp và tương tác với môi trường xung quanh:

Thành tế bào vi khuẩn cũng đóng vai trò trong giao tiếp và tương tác với môi trường xung quanh. Chúng có thể tham gia vào quá trình truyền tải thông tin và tín hiệu giữa các tế bào vi khuẩn, cho phép chúng tương tác và phản ứng với biến đổi trong môi trường. Điều này rất quan trọng để đảm bảo sự sống và phát triển của vi khuẩn trong các điều kiện môi trường khác nhau.

– Lưu trữ:

Thành tế bào vi khuẩn cũng có thể lưu trữ các dự trữ năng lượng và chất dinh dưỡng. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng và tài nguyên cho tế bào vi khuẩn trong thời gian khan hiếm hoặc khi cần thiết.