Sinh vật Unicellular: đặc điểm, sinh sản, dinh dưỡng và ví dụ

Các sinh vật Unicellular là những sinh vật mà vật liệu di truyền, máy móc enzyme, protein và các phân tử khác cần thiết cho sự sống chỉ giới hạn trong một tế bào. Nhờ vậy, chúng là những thực thể sinh học rất phức tạp, thường có kích thước rất nhỏ.

Trong ba lĩnh vực của cuộc sống, hai trong số chúng - vi khuẩn cổ và vi khuẩn - được tạo thành từ các sinh vật đơn bào. Ngoài việc là đơn bào, những sinh vật prokaryote này còn thiếu nhân và vô cùng đa dạng và phong phú.

Trong miền còn lại, sinh vật nhân chuẩn, chúng tôi tìm thấy cả sinh vật đơn bào và đa bào. Trong đơn bào chúng ta có động vật nguyên sinh, một số loại nấm và một số loại tảo.

Đặc điểm chính

Khoảng 200 năm trước, các nhà sinh vật học thời đó cho rằng các sinh vật được hình thành bởi một tế bào là tương đối đơn giản. Kết luận này là do ít thông tin họ nhận được từ các ống kính họ sử dụng để xem.

Ngày nay, nhờ những tiến bộ công nghệ liên quan đến kính hiển vi, chúng ta có thể hình dung được mạng lưới cấu trúc phức tạp mà sinh vật đơn bào sở hữu và sự đa dạng lớn mà những dòng dõi này thể hiện. Tiếp theo, chúng tôi sẽ thảo luận về các cấu trúc có liên quan nhất trong các sinh vật đơn bào, cả ở sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ.

Các thành phần của một tế bào nhân sơ

Vật liệu di truyền

Đặc điểm nổi bật nhất của tế bào nhân sơ là thiếu màng phân định vật liệu di truyền. Đó là, sự vắng mặt của một hạt nhân thực sự.

Ngược lại, DNA nằm ở cấu trúc nổi bật: nhiễm sắc thể. Ở hầu hết các vi khuẩn và vi khuẩn cổ, DNA được tổ chức thành một nhiễm sắc thể tròn lớn liên kết với protein.

Trong một vi khuẩn mô hình, chẳng hạn như Escherichia coli (trong các phần sau chúng ta sẽ nói nhiều hơn về sinh học của nó), nhiễm sắc thể đạt chiều dài tuyến tính lên tới 1 mm, gần gấp 500 lần kích thước của tế bào.

Để lưu trữ tất cả các vật liệu này, DNA phải có một cấu trúc siêu cuộn. Ví dụ này có thể được ngoại suy cho hầu hết các thành viên của vi khuẩn. Vùng vật lý nơi cấu trúc vật liệu di truyền nhỏ gọn này được gọi là nucleoid.

Ngoài nhiễm sắc thể, các sinh vật prokaryote có thể sở hữu hàng trăm phân tử DNA bổ sung nhỏ, được gọi là plasmid.

Chúng, giống như nhiễm sắc thể, mã cho các gen cụ thể, nhưng được phân lập vật lý từ nó. Vì chúng hữu ích trong những trường hợp rất cụ thể, chúng tạo thành một loại yếu tố di truyền phụ trợ.

Ribosome

Để sản xuất protein, các tế bào prokaryote có một bộ máy enzyme phức tạp gọi là ribosome, được phân phối khắp bên trong tế bào. Mỗi tế bào có thể chứa khoảng 10.000 ribosome.

Máy quang hợp

Các vi khuẩn thực hiện quang hợp có một máy móc bổ sung cho phép chúng thu được ánh sáng mặt trời và sau đó chuyển đổi nó thành năng lượng hóa học. Các màng của vi khuẩn quang hợp có sự xâm lấn trong đó các enzyme và sắc tố cần thiết được lưu trữ cho các phản ứng phức tạp mà chúng thực hiện.

Các túi quang hợp này có thể vẫn gắn vào màng plasma hoặc có thể tách ra và nằm bên trong tế bào.

Cytoskeleton

Như tên của nó, cytoskeleton là bộ xương của tế bào. Cơ sở của cấu trúc này bao gồm các sợi có tính chất protean, cần thiết cho quá trình phân chia tế bào và duy trì hình thức tế bào.

Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các tế bào học ở sinh vật nhân sơ được hình thành bởi một mạng lưới sợi phức tạp và không đơn giản như trước đây.

Bào quan ở sinh vật nhân sơ

Trong lịch sử, một trong những đặc điểm nổi bật nhất của một sinh vật nhân sơ là thiếu các khoang bên trong hoặc các bào quan.

Ngày nay người ta chấp nhận rằng vi khuẩn sở hữu các loại bào quan cụ thể (các khoang được bao quanh bởi màng) liên quan đến việc lưu trữ các ion canxi, tinh thể khoáng tham gia vào định hướng tế bào và enzyme.

Thành phần của một tế bào nhân chuẩn đơn bào

Trong dòng dõi sinh vật nhân chuẩn, chúng ta cũng có các sinh vật đơn bào. Chúng được đặc trưng bởi có vật liệu di truyền bị giam cầm trong một cơ quan được bao quanh bởi một màng động và phức tạp.

Các máy móc để tạo ra protein cũng được hình thành bởi các ribosome trong các sinh vật này. Tuy nhiên, ở sinh vật nhân chuẩn chúng lớn hơn. Trên thực tế, sự khác biệt về kích thước trong các ribosome là một trong những khác biệt chính giữa cả hai nhóm.

Các tế bào nhân chuẩn phức tạp hơn các sinh vật nhân sơ được mô tả trong phần trước, vì chúng có các bộ phận phụ được bao quanh bởi một hoặc một số màng gọi là bào quan. Trong số đó, chúng ta có ty thể, mạng lưới nội chất, bộ máy Golgi, không bào và lysosome, trong số những người khác.

Trong trường hợp các sinh vật có khả năng thực hiện quang hợp, chúng có các máy móc và sắc tố enzyme được lưu trữ trong các cấu trúc gọi là plastid. Được biết đến nhiều nhất là lục lạp, mặc dù cũng có amyloplast, chromoplast, etioplastos, trong số những người khác.

Một số sinh vật nhân thực đơn bào có thành tế bào, chẳng hạn như tảo và nấm (mặc dù chúng khác nhau về bản chất hóa học).

Sự khác biệt giữa vi khuẩn và vi khuẩn cổ

Như chúng tôi đã đề cập, các lĩnh vực của vi khuẩn cổ và vi khuẩn được tạo thành từ các cá thể đơn bào. Tuy nhiên, thực tế chia sẻ đặc điểm này không có nghĩa là các dòng giống nhau.

Nếu chúng ta so sánh kỹ lưỡng cả hai nhóm, chúng ta sẽ nhận ra rằng chúng khác nhau theo cùng một cách mà chúng ta - hoặc bất kỳ động vật có vú nào khác - khác với một con cá. Sự khác biệt cơ bản là như sau.

Màng tế bào

Bắt đầu từ ranh giới tế bào, các phân tử tạo nên bức tường và màng của cả hai dòng khác nhau rất sâu sắc. Ở vi khuẩn, phospholipids bao gồm các axit béo được gắn vào một glycerol. Ngược lại, vi khuẩn cổ có phospholipid phân nhánh cao (isoprenoid) neo vào glycerol.

Ngoài ra, các liên kết hình thành phospholipid cũng khác nhau, dẫn đến một màng ổn định hơn trong vi khuẩn cổ. Vì lý do này, vi khuẩn cổ có thể sống trong môi trường có nhiệt độ, pH và các điều kiện khác khắc nghiệt.

Thành tế bào

Thành tế bào là một cấu trúc bảo vệ sinh vật tế bào khỏi sự căng thẳng thẩm thấu được tạo ra bởi sự khác biệt về nồng độ giữa bên trong tế bào và môi trường, tạo thành một loại exoskeleton.

Nói chung, tế bào thể hiện một nồng độ cao của các chất hòa tan. Theo các nguyên tắc thẩm thấu và khuếch tán, nước sẽ xâm nhập vào tế bào, mở rộng thể tích của nó.

Bức tường bảo vệ tế bào khỏi bị vỡ, nhờ cấu trúc chắc chắn và xơ của nó. Ở vi khuẩn, thành phần cấu trúc chính là peptidoglycan, mặc dù một số phân tử nhất định, như glycolipids, có thể có mặt.

Trong trường hợp của vi khuẩn cổ, bản chất của thành tế bào khá thay đổi và trong một số trường hợp chưa biết. Tuy nhiên, peptidoglycan đã vắng mặt trong các nghiên cứu được thực hiện cho đến nay.

Tổ chức bộ gen

Về mặt tổ chức cấu trúc của vật liệu di truyền, vi khuẩn cổ tương tự như các sinh vật nhân chuẩn, vì các gen bị gián đoạn bởi các vùng sẽ không được dịch, gọi là intron - thuật ngữ được sử dụng cho các vùng được dịch là «exon »

Ngược lại, việc tổ chức bộ gen của vi khuẩn chủ yếu được thực hiện trong các operon, trong đó các gen được đặt trong các đơn vị chức năng nằm lần lượt, không bị gián đoạn.

Sự khác biệt với các sinh vật đa bào

Sự khác biệt quan trọng giữa một sinh vật đa bào và đơn bào là số lượng tế bào tạo nên sinh vật.

Các sinh vật đa bào bao gồm nhiều hơn một tế bào và nói chung mỗi sinh vật chuyên về một nhiệm vụ cụ thể, là sự phân chia các nhiệm vụ một trong những đặc điểm nổi bật nhất của nó.

Nói cách khác, khi tế bào không còn phải thực hiện tất cả các hoạt động cần thiết để duy trì một sinh vật sống, sự phân chia nhiệm vụ phát sinh.

Ví dụ, các tế bào thần kinh thực hiện các nhiệm vụ hoàn toàn khác với các tế bào được thực hiện bởi các tế bào thận hoặc cơ.

Sự khác biệt này trong các nhiệm vụ được thực hiện được thể hiện ở sự khác biệt về hình thái. Đó là, không phải tất cả các tế bào tạo nên một sinh vật đa bào đều giống nhau ở dạng của chúng - các tế bào thần kinh có hình cây, các tế bào cơ bị kéo dài, v.v.

Các tế bào chuyên biệt của các sinh vật đa bào được nhóm lại thành các mô và chúng lần lượt thành các cơ quan. Các cơ quan thực hiện các chức năng tương tự hoặc bổ sung được nhóm thành các hệ thống. Do đó, chúng ta có một tổ chức phân cấp cấu trúc không xuất hiện trong các thực thể đơn bào.

Sinh sản

Sinh sản vô tính

Các sinh vật đơn bào sinh sản vô tính. Lưu ý rằng trong các sinh vật này không có cấu trúc đặc biệt liên quan đến sinh sản, như xảy ra ở các loài sinh vật đa bào khác nhau.

Trong kiểu sinh sản vô tính này, một người cha có nguồn gốc từ con cái mà không cần bạn tình hay sự hợp nhất của giao tử.

Sinh sản vô tính được phân loại theo nhiều cách khác nhau, thường sử dụng làm tài liệu tham khảo mặt phẳng hoặc hình thức phân chia được sử dụng bởi sinh vật để phân chia.

Một loại phổ biến là phân hạch nhị phân, trong đó một cá thể sinh ra hai sinh vật, giống hệt bố mẹ. Một số có khả năng thực hiện phân hạch tạo ra nhiều hơn hai con, được gọi là phân hạch nhiều.

Một loại khác là vừa chớm nở, nơi một sinh vật phát triển thành một loại nhỏ hơn. Trong những trường hợp này, sinh vật bố mẹ nảy mầm một phần mở rộng tiếp tục phát triển đến một kích thước phù hợp và sau đó tách ra khỏi bố mẹ của nó. Các sinh vật đơn bào khác có thể sinh sản bằng cách hình thành các bào tử.

Mặc dù sinh sản vô tính là điển hình của sinh vật đơn bào, nhưng nó không phải là duy nhất cho dòng dõi này. Một số sinh vật đa bào, như tảo, bọt biển, da gai, trong số những sinh vật khác, có thể sinh sản thông qua phương thức này.

Chuyển gen ngang

Mặc dù sinh sản hữu tính không tồn tại ở sinh vật nhân sơ, chúng có thể trao đổi vật liệu di truyền với các cá thể khác thông qua một sự kiện gọi là chuyển gen ngang. Sự trao đổi này không liên quan đến việc truyền tài liệu từ cha mẹ sang con cái, nhưng xảy ra giữa các cá nhân cùng thế hệ.

Điều này xảy ra thông qua ba cơ chế cơ bản: liên hợp, biến đổi và tải nạp. Trong loại đầu tiên, các đoạn DNA dài có thể được trao đổi thông qua các kết nối vật lý giữa hai cá thể bằng một pili tình dục.

Trong cả hai cơ chế, kích thước của DNA trao đổi nhỏ hơn. Sự biến đổi là việc lấy DNA trần của vi khuẩn và sự tải nạp là sự tiếp nhận DNA ngoại lai do hậu quả của nhiễm virus.

Dồi dào

Cuộc sống có thể được chia thành ba lĩnh vực chính: vi khuẩn cổ, vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn. Hai loại đầu tiên là prokaryote, vì nhân của chúng không được bao quanh bởi màng và chúng đều là sinh vật đơn bào.

Theo ước tính hiện tại, có hơn 3.1030 cá thể vi khuẩn và vi khuẩn cổ trên trái đất, hầu hết chúng không được đặt tên và không có mô tả. Trên thực tế, cơ thể của chính chúng ta được tạo thành từ các quần thể động của các sinh vật này, tạo nên mối quan hệ cộng sinh với chúng ta.

Dinh dưỡng

Dinh dưỡng ở sinh vật đơn bào vô cùng đa dạng. Có cả sinh vật dị dưỡng và tự dưỡng.

Trước đây phải tiêu thụ thực phẩm của họ từ môi trường, nói chung là các hạt dinh dưỡng thực bào. Các biến thể tự dưỡng sở hữu tất cả các máy móc cần thiết để chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành hóa học, được lưu trữ trong đường.

Giống như bất kỳ sinh vật sống nào, những sinh vật đơn bào đòi hỏi một số chất dinh dưỡng như nước, nguồn carbon, ion khoáng, trong số những sinh vật khác, để tăng trưởng và sinh sản tối ưu. Tuy nhiên, một số cũng yêu cầu chất dinh dưỡng cụ thể.

Ví dụ về sinh vật đơn bào

Do sự đa dạng lớn của các sinh vật đơn bào, việc lập một danh sách các ví dụ là rất phức tạp. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ đề cập đến các sinh vật mẫu trong sinh học và các sinh vật có liên quan đến y tế và công nghiệp:

Escherichia coli

Các sinh vật được nghiên cứu tốt nhất là, không nghi ngờ gì, vi khuẩn Escherichia coli. Mặc dù một số chủng có thể có hậu quả tiêu cực đối với sức khỏe, E. coli là thành phần bình thường và phong phú của hệ vi sinh vật ở người.

Nó có lợi dưới những quan điểm khác nhau. Trong hệ thống tiêu hóa của chúng ta, vi khuẩn giúp sản xuất một số vitamin và loại trừ cạnh tranh các vi sinh vật gây bệnh có thể xâm nhập vào cơ thể chúng ta.

Ngoài ra, trong các phòng thí nghiệm sinh học, nó là một trong những sinh vật mẫu được sử dụng nhiều nhất, rất hữu ích cho những khám phá trong khoa học.

Trypanosoma cruzi

Nó là một ký sinh trùng đơn bào sống bên trong các tế bào và gây ra bệnh Chagas. Đây được coi là một vấn đề sức khỏe cộng đồng quan trọng tại hơn 17 quốc gia nằm ở vùng nhiệt đới.

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của loại ký sinh trùng này là sự hiện diện của một lá cờ cho sự vận động và một ty thể duy nhất. Chúng được truyền đến vật chủ động vật có vú của chúng bởi côn trùng thuộc họ Hemiptera, được gọi là triatomines.

Các ví dụ khác về vi sinh vật là Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, trong số những người khác.