Vi khuẩn là gì? Phân loại, hình thái và vai trò của vi khuẩn

Vi khuẩn là những vi sinh vật tồn tại ở khắp mọi nơi trong môi trường sống và cả bên trong cơ thể con người. Phần lớn vi khuẩn đóng vai trò có lợi, hỗ trợ tiêu hóa và bảo vệ hệ miễn dịch, tuy nhiên một số chủng có thể gây ra nhiều bệnh lý nguy hiểm khi cơ thể suy giảm đề kháng hoặc tiếp xúc với nguồn lây nhiễm.

Việc tìm hiểu về vi khuẩn không chỉ giúp nâng cao ý thức phòng bệnh mà còn góp phần sử dụng kháng sinh đúng cách, hạn chế tình trạng kháng thuốc đang ngày càng gia tăng hiện nay. Vậy vi khuẩn là gì? Hình thái và cấu tạo của chúng ra sao? Vai trò của chúng trong tự nhiên và đời sống con người như thế nào? Hãy cùng Mescells tìm hiểu qua bài viết sau đây.

1. Vi khuẩn là gì?

Vi khuẩn là các vi sinh vật đơn bào có kích thước rất nhỏ, chỉ có thể quan sát dưới kính hiển vi. Chúng tồn tại ở hầu hết mọi môi trường như không khí, nước, đất, thực phẩm và cả trong cơ thể con người. Vi khuẩn có cấu trúc đơn giản nhưng khả năng sinh trưởng và thích nghi rất nhanh.

Vi khuẩn là vi sinh vật đơn bào và có kích thước hiển vi

Không phải tất cả vi khuẩn đều gây hại. Nhiều loại vi khuẩn có lợi giúp hỗ trợ tiêu hóa, tổng hợp vitamin và bảo vệ cơ thể khỏi tác nhân gây bệnh. Tuy nhiên, một số chủng vi khuẩn có thể gây nhiễm trùng, viêm và nhiều bệnh lý nguy hiểm nếu xâm nhập hoặc phát triển quá mức trong cơ thể.

2. Có những loại vi khuẩn nào?

Vi khuẩn được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau như hình dạng, đặc tính sinh học hoặc khả năng gây bệnh. Dưới đây là một số nhóm vi khuẩn phổ biến:

2.1. Phân loại theo hình dạng

• Cầu khuẩn (Cocci): Hình cầu hoặc bầu dục (ví dụ: Staphylococcus aureus là tụ cầu vàng gây nhiễm trùng da, Streptococcus gây viêm họng).
• Trực khuẩn (Bacilli): Hình que (ví dụ: E. coli trong đường ruột, Salmonella gây ngộ độc thực phẩm, Mycobacterium tuberculosis gây bệnh lao).
• Xoắn khuẩn (Spirilla): Hình xoắn, dấu phẩy hoặc sợi (ví dụ: Vibrio cholerae gây bệnh tả).

2.2. Phân loại theo nhuộm Gram (cấu trúc thành tế bào)

• Vi khuẩn Gram dương: Thành peptidoglycan dày, nhuộm màu tím (ví dụ: Bacillus, Clostridium).
• Vi khuẩn Gram âm: Thành mỏng, có màng ngoài, nhuộm màu đỏ/hồng (ví dụ: E. coli, Salmonella, Pseudomonas).

2.3. Phân loại theo nhu cầu oxy

• Vi khuẩn hiếu khí: Cần oxy để phát triển.
• Vi khuẩn kỵ khí: Sống không cần oxy, thường tìm thấy trong đường tiêu hóa (ví dụ: Clostridium gây uốn ván, ngộ độc thịt).
• Vi khuẩn kỵ khí tùy nghi: Có thể sống khi có hoặc không có oxy.

Vi khuẩn được phân loại dựa trên hình dạng, cấu trúc thành tế bào hoặc nhu cầu oxy

3. Cấu tạo của vi khuẩn

Vi khuẩn có cấu tạo gồm 4 thành phần chính:

• Vách/thành tế bào vi khuẩn (cell wall): Bộ khung murein của vách là do peptidoglycan tạo thành. Ở vi khuẩn Gram dương, bộ khung này gồm nhiều lớp peptidoglycan xếp lên nhau; ở Gram âm, chỉ là một lớp peptidoglycan nhưng lại được một màng ngoài có cấu tạo phức tạp bao bọc. Vách có nhiệm vụ tạo hình dạng và bảo vệ cơ học cho tế bào và tham gia vào quá trình sinh sản (nhân lên) của tế bào.
• Màng bào tương (plasma membrane): Có chức năng thẩm thấu chọn lọc.
• Bào tương: Chứa rất nhiều ribosome, là nơi sinh tổng hợp protein – các enzyme và thành tố thiết yếu cho quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào.
• Acid nucleic: Gồm nhiễm sắc thể – vùng nhân (ADN) và các phân tử ADN ngoài nhân (plasmid). ADN chứa mật mã di truyền (gen) quy định các đặc tính của tế bào. Plasmid có thể tự truyền được các gen của nó từ tế bào này sang tế bào khác. Đáng lưu ý là trên nhiễm sắc thể và plasmid có thể tồn tại transposons – “gen nhảy” (đoạn ADN có thể nhảy từ nhiễm sắc thể vào plasmid và ngược lại hoặc từ plasmid này sang plasmid khác) (1).

Minh họa cấu tạo của vi khuẩn

4. Dinh dưỡng của vi khuẩn

Dinh dưỡng của vi khuẩn rất đa dạng, cho phép chúng sinh trưởng trong nhiều môi trường khác nhau.

Các kiểu dinh dưỡng chính của vi khuẩn à:

• Quang tự dưỡng: Sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng và CO2 làm nguồn carbon (ví dụ: vi khuẩn lam).
• Hóa tự dưỡng: Sử dụng năng lượng từ các phản ứng hóa học (oxi hóa chất vô cơ và CO2 làm nguồn carbon (ví dụ: vi khuẩn nitrat hóa)).
• Quang dị dưỡng: Sử dụng ánh sáng làm năng lượng và chất hữu cơ làm nguồn carbon.
• Hóa dị dưỡng: Sử dụng chất hữu cơ làm cả nguồn năng lượng và nguồn carbon. Đây là nhóm phổ biến nhất, bao gồm vi khuẩn hoại sinh (phân hủy xác sinh vật) và vi khuẩn ký sinh (sống nhờ trên vật chủ).

Vi khuẩn có khả năng chuyển hóa vật chất mạnh mẽ, góp phần quan trọng vào tuần hoàn vật chất trong tự nhiên.

Dinh dưỡng của vi khuẩn rất đa dạng

5. Vi khuẩn sinh sản như thế nào?

Sinh sản vô tính là phương thức sinh sản chính ở các sinh vật nhân sơ đơn bào. Toàn bộ quá trình phân chia tế bào nguyên nhiễm ở vi khuẩn và các sinh vật đơn bào nói chung, đều nằm dưới sự kiểm soát biểu sinh của bộ khung tế bào. Một số hình thức sinh sản của vi khuẩn như sau:

Phân đôi

Đây là hình thức sinh sản phổ biến nhất. Tế bào vi khuẩn tăng kích thước, màng sinh chất gấp nếp để ADN đính vào và tự nhân đôi, sau đó vách ngăn hình thành chia tế bào thành 2 tế bào con.

Nảy chồi ở vi khuẩn

Nhiều loại vi khuẩn sử dụng phương pháp nảy chồi để sinh sản. Tế bào mẹ tạo ra một chồi nhỏ ở một đầu của nó. Chồi phát triển trên cơ thể tế bào mẹ và tùy thuộc vào loài, sẽ tách ra khi nó phát triển đến kích thước tương đương với kích thước của tế bào mẹ (2).

Tạo thành bào tử

• Ngoại bào tử: Bào tử được hình thành phía ngoài tế bào sinh dưỡng (ví dụ: vi khuẩn dinh dưỡng metan).
• Bào tử đốt (bào tử chuỗi): Sợi sinh dưỡng phân đốt thành các bào tử (ví dụ: xạ khuẩn).

Phân đôi là hình thức sinh sản phổ biến của vi khuẩn

6. Vai trò của vi khuẩn

Trong tự nhiên

• Tham gia chu trình dinh dưỡng và cải thiện độ phì nhiêu của đất: Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong các chu trình sinh hóa (carbon, nitơ, lưu huỳnh) duy trì sự sống, phân giải các chất phức tạp và tái chế chất dinh dưỡng cho sự phát triển của cây trồng.
• Phân hủy: Hoạt động như những “nhà tái chế” tự nhiên, vi khuẩn phân hủy thực vật và động vật chết, tạo thành mùn và trả lại chất dinh dưỡng cho đất.
• Cố định nitơ: Các vi khuẩn chuyên biệt chuyển đổi nitơ trong khí quyển thành các dạng có thể sử dụng được như amoniac cho cây trồng – một quá trình quan trọng đối với nông nghiệp.
• Hỗ trợ hệ sinh thái: Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong môi trường kỵ khí, hoạt động như sinh vật sản xuất chính và hỗ trợ nền tảng của nhiều chuỗi thức ăn.

Trong đời sống con người

• Chế biến thực phẩm: Vi khuẩn được sử dụng trong quá trình lên men thực phẩm như làm sữa chua, muối dưa, cà, làm nước mắm, phô mai và lên men giấm.
• Y học và nghiên cứu: Sản xuất thuốc kháng sinh (như Streptomyces), vaccine và sử dụng trong công nghệ gen, sinh hóa, nghiên cứu di truyền do vi khuẩn phát triển nhanh và dễ thao tác.
• Xử lý môi trường: Vi khuẩn được sử dụng để phân hủy rác thải, xử lý nước thải và xử lý các sự cố môi trường như tràn dầu.
• Sức khỏe con người: Lợi khuẩn (probiotics) trong đường ruột giúp hỗ trợ tiêu hóa, tăng cường miễn dịch và ức chế vi khuẩn có hại.
• Điều hòa hệ miễn dịch: Vi khuẩn có lợi đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và duy trì một hệ miễn dịch khỏe mạnh.

Vi khuẩn có lợi đóng vai trò quan trọng trong đời sống con người

Vi khuẩn sống cả bên trong và bên ngoài sinh vật, kể cả trong cơ thể con người. Chúng có thể có lợi hoặc có thể gây nguy hiểm, tùy thuộc vào chủng loại, số lượng và vị trí xuất hiện. Vì vậy, hiểu biết về loại sinh vật này giúp chúng ta có cách nhìn đúng đắn hơn về nhiều cơ chế bệnh tật, nhiễm trùng và sử dụng kháng sinh hiệu quả.

NGUỒN THAM KHẢO

• (1): “Đại cương về vi khuẩn học.” n.d. Bệnh viện Nguyễn Tri Phương. https://bvnguyentriphuong.com.vn/duoc-lam-sang-cho-nvyt/dai-cuong-ve-vi-khuan-hoc.
• (2): Nelson R. Cabej. 2013. “Bacterial Reproduction.” Sciencedirect. https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/bacterial-reproduction.

HỆ THỐNG Y TẾ CHUYÊN SÂU Y HỌC TÁI TẠO VÀ TRỊ LIỆU TẾ BÀO MESCELLS | MSC

• Hotline: 0866 022 097
• Địa chỉ: TT21, số 204 Nguyễn Tuân, phường Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam.
• Fanpage: Viện Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Tế Bào Mescells