Giải thích đặc điểm thích nghi của sinh vật nhân sơ: Sinh vật nhân sơ thường được cấu tạo từ 1 tế bào nhân sơ. Tế bào nhân sơ có kích thước nhỏ. Kích thước nhỏ đem lại ưu thế cho tế bào nhân sơ: Tỉ lệ diện tích bề mặt trên thể tích tế bào lớn dẫn đến tốc độ trao đổi chất với môi trường nhanh, nhờ đó tốc độ chuyển hóa vật chất, năng lượng và sinh sản nhanh, khả năng biến đổi vật chất di truyền nhanh. Điều đó giúp cho các sinh vật nhân sơ thích nghi được hầu hết mọi nơi trên Trái Đất.

- Đặc điểm chung của tế bào nhân sơ:

+ Có kích thước nhỏ (1 µm đến 5 µm), thường chỉ quan sát được dưới kính hiển vi.

+ Tỉ lệ S/V (tỉ lệ diện tích bề mặt trên thể tích) của tế bào lớn sẽ giúp tế bào trao đổi chất với môi trường một cách nhanh chóng 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.

+ Chưa có nhân hoàn chỉnh, chưa có màng nhân ngăn cách giữa chất nhân và tế bào chất.

+ Chưa có hệ thống nội màng, chưa có các bào quan có màng bao bọc và bộ khung xương tế bào.

+ Tế bào nhân sơ có cấu trúc đơn giản, có nhiều hình dạng khác nhau, phổ biến nhất là hình cầu, hình que và hình xoắn.

- Loại tế bào này được gọi là tế bào nhân sơ bởi vì: Loại tế bào này có nhân chưa hoàn chỉnh, vật chất di truyền chưa được bao bọc bởi màng ngăn cách với tế bào chất mà nằm lẫn trong tế bào chất. Vậy nên, vùng chứa vật chất di truyền ở loại tế bào này được gọi là vùng nhân chứ chưa phải nhân.

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.

• Cấu tạo và chức năng của thành tế bào:

- Cấu tạo:

+ Có độ dày từ 10 nm đến 20 nm.

+ Được cấu tạo từ peptidoglycan.

+ Dựa vào cấu tạo của thành tế bào, vi khuẩn được chia thành 2 nhóm gồm vi khuẩn Gram dương (Gr⁺) và vi khuẩn Gram âm (Gr^-): Ở vi khuẩn Gr^-, bên ngoài lớp peptidoglycan mỏng của thành tế bào còn có lớp màng ngoài được cấu tạo từ lớp kép phospholipid như màng tế bào nhưng giàu lipopolysaccharide. Còn vi khuẩn Gr+, có lớp peptidoglycan dày, không có lớp màng ngoài.

- Vai trò:

+ Có tác dụng giữ ổn định hình dạng và bảo vệ tế bào.

+ Ảnh hưởng đến mức độ mẫn cảm của vi khuẩn đối với kháng sinh: Dựa vào loại vi khuẩn Gram dương (Gr⁺) hay vi khuẩn Gram âm (Gr^-) mà sử dụng thuốc kháng sinh thích hợp.

• Cấu tạo và chức năng của màng tế bào:

- Cấu tạo: Được cấu tạo bởi hai thành phần chủ yếu là lớp kép phospholipid và protein.

- Chức năng:

+ Trao đổi chất có chọn lọc

+ Là nơi diễn ra các quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng của tế bào.

• 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.

Ở tế bào nhân sơ, nhân chưa có màng nhân bao bọc, vật chất di truyền chưa được bao bọc bởi màng ngăn cách với tế bào chất mà nằm lẫn trong tế bào chất. Vậy nên, vùng chứa vật chất di truyền ở loại tế bào này được gọi là vùng nhân chứ chưa phải nhân.

Phân biệt DNA vùng nhân và plasmid:

- 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.

- 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.