I. Lý thuyết trọng tâm

1. Đặc điểm chung của tế bào nhân sơ

Tế bào nhân sơ là loại tế bào có cấu tạo đơn giản, điển hình gồm vi khuẩn và Archaea (cổ khuẩn). Đặc điểm nổi bật:

• Kích thước nhỏ: dao động từ 1–5 µm, bằng khoảng 1/10 tế bào nhân thực. Hình dạng phổ biến: hình cầu, hình que, hình xoắn.
• Chưa có nhân hoàn chỉnh: không có màng nhân ngăn cách giữa chất nhân và tế bào chất → gọi là “nhân sơ” (vì chưa có màng nhân, không phải vì xuất hiện sớm hay cấu tạo thô sơ).
• Rất ít bào quan: trong tế bào chất chỉ có ribosome (loại 70S), không có các bào quan có màng bao bọc (ti thể, lục lạp, lưới nội chất,…).
• Chưa có hệ thống nội màng và bộ khung xương tế bào.

Ưu thế của kích thước nhỏ:

Kích thước nhỏ → tỉ lệ S/V (diện tích bề mặt / thể tích) lớn → tốc độ trao đổi chất với môi trường nhanh → chuyển hóa vật chất, năng lượng nhanh → sinh trưởng và sinh sản nhanh → vi khuẩn phân bố rộng khắp trên Trái Đất.

Lưu ý: Vi khuẩn A kích thước 1 µm sẽ có tỉ lệ S/V lớn hơn vi khuẩn B kích thước 5 µm → vi khuẩn A trao đổi chất nhanh hơn → theo lí thuyết, sinh sản nhanh hơn.

Ba thành phần chính cấu tạo tế bào nhân sơ: màng tế bào, tế bào chất, vùng nhân. Ngoài ra có thể có thêm các thành phần phụ (không bắt buộc): vỏ nhầy (màng ngoài), thành tế bào, lông, roi, plasmid.

Phân biệt: Thành tế bào tuy hầu hết vi khuẩn đều có nhưng không nằm trong 3 thành phần chính (vì một số vi khuẩn như Mycoplasma không có thành tế bào).

2. Cấu tạo tế bào nhân sơ

2.1. Lông, roi và màng ngoài

Lông và roi đều là cấu trúc dạng sợi dài nhô ra khỏi màng và thành tế bào. Cả hai đều có bản chất là protein.

Điểm giống nhau: Lông và roi đều có bản chất là protein và đều là cấu trúc dạng sợi nhô ra ngoài tế bào.

Màng ngoài (vỏ nhầy): Một số vi khuẩn gây bệnh có lớp màng ngoài bao phủ bên ngoài thành tế bào, cấu tạo chủ yếu từ polysaccharide (ở một số vi khuẩn Gram âm thì cấu tạo từ lipopolysaccharide). Chức năng: bảo vệ tế bào, giúp vi khuẩn ít bị bạch cầu tiêu diệt.

Lưu ý: Khi vi khuẩn chết, một số lipopolysaccharide của màng ngoài bị phân hủy tạo nội độc tố có thể gây ngộ độc thực phẩm cho người.

2.2. Thành tế bào và màng tế bào

a) Thành tế bào

• Hầu hết vi khuẩn đều có thành tế bào, dày 10–20 nm.
• Cấu tạo từ peptidoglycan (không phải cellulose hay chitin – đó là thành tế bào thực vật và nấm).
• Chức năng: giữ ổn định hình dạng và bảo vệ tế bào (giống khung xương bên ngoài).

Thí nghiệm quan trọng: Khi loại bỏ thành tế bào của các vi khuẩn có hình dạng khác nhau, rồi cho vào dung dịch đẳng trương → tất cả tế bào trần đều có hình cầu → chứng minh thành tế bào có chức năng quy định hình dạng tế bào.

Phân loại vi khuẩn Gram dương và Gram âm:

Dựa vào cấu tạo thành tế bào, vi khuẩn chia thành 2 nhóm khi nhuộm bằng phương pháp nhuộm Gram:

Ý nghĩa y học: Phân biệt Gram âm/dương giúp bác sĩ sử dụng thuốc kháng sinh đặc hiệu để tiêu diệt từng loại vi khuẩn gây bệnh (thuốc kháng sinh diệt khuẩn có tính chọn lọc).

Tại sao Gr- khó tiêu diệt hơn Gr+? Vì vi khuẩn Gr- có thêm lớp màng ngoài chứa lipopolysaccharide → tạo hàng rào bảo vệ bổ sung, cản trở thuốc kháng sinh xâm nhập.

Penicillin diệt vi khuẩn bằng cách ngăn không cho vi khuẩn tổng hợp thành tế bào (ức chế liên kết peptide giữa các amino acid trong peptidoglycan), đặc biệt hiệu quả với vi khuẩn Gr+ (thành dày, phụ thuộc nhiều vào peptidoglycan).

b) Màng tế bào (màng sinh chất)

• Nằm bên trong thành tế bào.
• Cấu tạo: lớp kép phospholipid + protein (giống màng tế bào nhân thực).
• Chức năng:
  • Trao đổi chất có chọn lọc (khác màng ngoài – không có chức năng chọn lọc).
  • Nơi diễn ra một số quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng.
  • Thu nhận thông tin và truyền tin tế bào.

Phân biệt: Màng ngoài (nếu có) không có chức năng cho các chất ra vào có chọn lọc; chỉ có màng tế bào mới thực hiện trao đổi chất có chọn lọc.

2.3. Tế bào chất

• Nằm giữa màng tế bào và vùng nhân.
• Thành phần chính: bào tương – dạng keo lỏng, gồm nước, hợp chất hữu cơ và vô cơ.
• Trong bào tương có:
  • Hạt dự trữ (đường, lipid) – chức năng dự trữ các chất.
  • Nhiều ribosome (10.000–100.000 ribosome) loại 70S – nơi tổng hợp protein.
• Chức năng: nơi diễn ra các phản ứng hóa sinh, đảm bảo duy trì hoạt động sống của tế bào.

Lưu ý: Ribosome là bào quan duy nhất của tế bào nhân sơ (loại 70S, không phải 80S – loại 80S có ở tế bào nhân thực). Ribosome không có màng bao bọc.

2.4. Vùng nhân

• Không có màng nhân bao bọc → gọi là “vùng nhân”, không phải “nhân tế bào”.
• Hầu hết chứa một phân tử DNA dạng vòng, mạch kép (xoắn kép).
• DNA vùng nhân không liên kết với protein histone (khác DNA nhân thực).
• Chức năng: mang thông tin di truyền điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào.

Plasmid:

• Ngoài DNA vùng nhân, một số vi khuẩn có thêm các phân tử DNA nhỏ, dạng vòng, mạch kép gọi là plasmid, nằm trong tế bào chất (ngoài vùng nhân).
• Plasmid thường chứa gene kháng thuốc kháng sinh.
• Plasmid có thể truyền từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác qua tiếp hợp và biến nạp.
• Trong kĩ thuật di truyền, plasmid được dùng làm vector (thể truyền) để biến nạp gene tái tổ hợp.
• Quan trọng: Plasmid không phải vật chất di truyền tối cần thiết → thiếu plasmid, vi khuẩn vẫn sinh trưởng bình thường.

So sánh DNA vùng nhân và plasmid:

Cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn: Vi khuẩn có thể kháng thuốc kháng sinh bằng nhiều cách: bơm thuốc ra khỏi tế bào, giảm tính thẩm thấu của thuốc, biến đổi phân tử đích của thuốc, tăng cường enzyme bất hoạt thuốc. Gene kháng thuốc thường nằm trên plasmid và có thể lan truyền giữa các vi khuẩn.

II. Phương pháp giải các dạng bài tập

Dạng 1: Hoàn thành bảng cấu trúc – chức năng các thành phần tế bào nhân sơ

Phương pháp giải:

• Bước 1: Liệt kê đầy đủ các thành phần: lông, roi, màng ngoài, thành tế bào, màng tế bào, tế bào chất, vùng nhân (và plasmid nếu có).
• Bước 2: Với mỗi thành phần, xác định cấu trúc đặc trưng và chức năng tương ứng. Nhớ mối liên hệ cấu trúc → chức năng.
• Bước 3: Phân biệt rõ thành phần bắt buộc (màng tế bào, tế bào chất, vùng nhân) và không bắt buộc (vỏ nhầy, thành tế bào, roi, lông, plasmid).

Bài mẫu (SGK): Hoàn thành bảng cấu trúc và chức năng các thành phần của tế bào nhân sơ.

Hướng dẫn giải:

Dạng 2: Giải thích mối quan hệ kích thước – tỉ lệ S/V – tốc độ sinh sản

Phương pháp giải:

• Bước 1: Nắm công thức lí luận: Kích thước nhỏ → tỉ lệ S/V lớn → diện tích bề mặt trao đổi chất lớn so với thể tích → tốc độ trao đổi chất nhanh.
• Bước 2: Suy ra hệ quả: trao đổi chất nhanh → chuyển hóa năng lượng nhanh → sinh trưởng nhanh → sinh sản nhanh.
• Bước 3: So sánh hai vi khuẩn: vi khuẩn nào nhỏ hơn → S/V lớn hơn → sinh sản nhanh hơn.

Bài mẫu (SGK): Loại vi khuẩn A có kích thước trung bình 1 µm, loại vi khuẩn B có kích thước trung bình 5 µm. Theo lí thuyết, loại nào sẽ có tốc độ sinh sản nhanh hơn? Giải thích.

Hướng dẫn giải:

Theo lí thuyết, vi khuẩn A (1 µm) sẽ có tốc độ sinh sản nhanh hơn vi khuẩn B (5 µm).

Giải thích: Vi khuẩn A có kích thước nhỏ hơn → tỉ lệ S/V (diện tích bề mặt / thể tích) lớn hơn → diện tích bề mặt tiếp xúc với môi trường tương đối lớn hơn so với thể tích tế bào → tốc độ trao đổi chất với môi trường nhanh hơn → chuyển hóa vật chất, năng lượng nhanh hơn → sinh trưởng và sinh sản nhanh hơn.

Dạng 3: Phân biệt vi khuẩn Gram âm / Gram dương và ứng dụng y học

Phương pháp giải:

• Bước 1: Xác định tiêu chí phân biệt dựa vào thành tế bào (cấu tạo peptidoglycan dày/mỏng, có/không có màng ngoài).
• Bước 2: Nhớ màu nhuộm: Gr+ = tím (thành dày), Gr- = đỏ (thành mỏng + có màng ngoài lipopolysaccharide).
• Bước 3: Giải thích ý nghĩa y học: phân biệt Gr+/Gr- giúp chọn thuốc kháng sinh phù hợp (kháng sinh có tính chọn lọc). Gr- khó tiêu diệt hơn vì có thêm lớp màng ngoài lipopolysaccharide.

Bài mẫu (SGK): Dựa vào thành phần nào của tế bào vi khuẩn, người ta có thể phân biệt 2 nhóm vi khuẩn Gr-, Gr+? Điều này có ý nghĩa gì đối với y học?

Hướng dẫn giải:

Dựa vào cấu tạo thành tế bào (peptidoglycan) để phân biệt:

• Gr+: Thành peptidoglycan dày → bắt màu tím khi nhuộm Gram. Không có màng ngoài.
• Gr-: Thành peptidoglycan mỏng → bắt màu đỏ khi nhuộm Gram. Có thêm lớp màng ngoài chứa lipopolysaccharide.

Ý nghĩa y học: Việc phân biệt giúp bác sĩ lựa chọn thuốc kháng sinh đặc hiệu cho từng loại vi khuẩn gây bệnh (vì thuốc kháng sinh diệt khuẩn có tính chọn lọc). Ví dụ: penicillin hiệu quả cao với Gr+ (ngăn tổng hợp thành tế bào dày), nhưng kém hiệu quả hơn với Gr- (do có thêm lớp màng ngoài bảo vệ).

Dạng 4: Ứng dụng plasmid trong kĩ thuật di truyền và giải thích kháng kháng sinh

Phương pháp giải:

• Bước 1: Nhớ đặc điểm plasmid: DNA vòng nhỏ, mạch kép, nằm ngoài vùng nhân, không thiết yếu, chứa gene kháng kháng sinh.
• Bước 2: Giải thích ứng dụng: plasmid dùng làm vector (thể truyền) trong kĩ thuật chuyển gene vì có khả năng tự nhân đôi độc lập, dễ gắn gene mong muốn, dễ biến nạp vào tế bào vi khuẩn khác.
• Bước 3: Giải thích kháng kháng sinh: gene kháng thuốc trên plasmid → truyền qua tiếp hợp/biến nạp → lan truyền tính kháng thuốc giữa các quần thể vi khuẩn.

Bài mẫu (SGK): 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?

Hướng dẫn giải:

Đó là plasmid. Plasmid là phân tử DNA nhỏ, dạng vòng, mạch kép, nằm trong tế bào chất vi khuẩn. Trong kĩ thuật chuyển gene, các nhà khoa học sử dụng plasmid làm vector (thể truyền): cắt plasmid mở vòng → gắn gene mong muốn vào → tạo plasmid tái tổ hợp → biến nạp vào tế bào vi khuẩn nhận. Vi khuẩn nhận sẽ mang gene mới và biểu hiện tính trạng mong muốn. Plasmid phù hợp làm vector vì kích thước nhỏ, có khả năng tự nhân đôi độc lập trong tế bào chủ, và dễ thao tác bằng enzyme cắt giới hạn.

III. Bảng sai lầm thường gặp

IV. Sơ đồ tư duy

BÀI 7: TẾ BÀO NHÂN SƠ
│
├── 1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG
│   ├── Kích thước: 1–5 µm (~1/10 TB nhân thực)
│   ├── Chưa có màng nhân, chưa có hệ thống nội màng
│   ├── Chỉ có ribosome 70S (không bào quan có màng)
│   ├── Hình dạng: cầu, que, xoắn
│   └── S/V lớn → TĐC nhanh → sinh sản nhanh → phân bố rộng
│
└── 2. CẤU TẠO
    ├── Thành phần phụ (không bắt buộc)
    │   ├── Roi: protein, dài, ít → vận động
    │   ├── Lông: protein, ngắn, nhiều → bám dính, tiếp hợp
    │   ├── Màng ngoài (vỏ nhầy): polysaccharide/lipopolysaccharide → bảo vệ
    │   └── Plasmid: DNA vòng nhỏ → gene kháng KS, vector kỹ thuật DT
    │
    └── Thành phần chính
        ├── Thành tế bào
        │   ├── Peptidoglycan
        │   ├── CN: giữ hình dạng + bảo vệ
        │   └── Gr+ (dày, tím) vs Gr- (mỏng + màng ngoài, đỏ)
        ├── Màng tế bào (màng sinh chất)
        │   ├── Lớp kép phospholipid + protein
        │   └── CN: TĐC có chọn lọc, chuyển hóa, truyền tin
        ├── Tế bào chất
        │   ├── Bào tương (keo lỏng): nước + HC hữu cơ + vô cơ
        │   ├── Hạt dự trữ (đường, lipid)
        │   ├── Ribosome 70S (10.000–100.000) → tổng hợp protein
        │   └── CN: nơi diễn ra phản ứng hóa sinh
        └── Vùng nhân
            ├── Không có màng nhân
            ├── 1 phân tử DNA vòng, mạch kép
            └── CN: mang TTDT điều khiển hoạt động sống

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú