Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Chơng I Đại cơng về cấu trúc và chức năng của tế bào 1. Tế bào đơn vị tổ chức cơ bản của sự sống. Tế bào đợc Robert Hook phát hiện lần đầu tiên năm 1665 nhờ kính hiển vi tự tạo với độ phóng đại 30 lần. Học thuyết tế bào do nhà động vật học Svan và nhà thực vật học Slayden đã đa ra, học thuyết xác nhận rằng tất cả các cơ thể sống từ đơn bào đến động vật và thực vật đều đợc cấu tạo từ tế bào. Tế bào là đơn vị tổ chức cơ bản của tất cả các cơ thể sống về cấu trúc và chức năng. Tất cả các tính chất và hoạt động của cơ thể sống đều có cơ sở ở tính chất và hoạt động của tế bào dù là ở cơ thể đơn bào hay đa bào. 2. Các dạng tồn tại của tế bào. Tế bào tồn tại ở các dạng sống khác nhau 2.1. Virut. Là dạng cơ thể sống rất bé, có kích thớc từ 15-350nm, chúng cha có cấu tạo tế bào, sống ký sinh bắt buộc trong tế bào vi khuẩn, thực vật và động vật, đa số là gây bệnh. Virut đợc cấu tạo gồm: - Vỏ ngoài bằng protein - Lõi là axit nucleic(ADN hoặc ARN) Khi chúng sống ký sinh trong tế bào, axit nucleic của chúng sẽ tự tái bản nhờ sử dụng enzim và bộ máy tổng hợp của tế bào chủ, để tổng hợp nên protein đặc trng cho mình và sinh sản. Nhiều nghiên cứu cho thấy ở một số virut ngoài vỏ protein, còn có một lớp màng cấu tạo từ lipoprotein. Vì vậy một số nhà khoa học cho rằng virut là dạng thoái hoá của tế bào do đời sống ký sinh. 2.2. Tế bào nhân sơ(procaryota) Các cơ thể đại diện cho tế bào nhân sơ gồm có: vi khuẩn, vi khuẩn lam 1 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Tế bào nhân sơ thờng có kích thớc bé từ 1-3 micromet Tế bào nhân sơ có cấu tạo gồm: - Một màng sinh chất có bản chất là lipoprotein bao quanh khối tế bào chất. - Khối tế bào chất chứa các riboxom, các chất vùi là các chất dự trữ, các mezoxom(có vai trò trơng tự nh ty thể). - Mỗi tế bào nhân sơ có chứa một hoặc nhiều nucleoit, là phần tế bào chất có chứa ADN vòng là vật chất di truyền của tế bào. - Bao ngoài màng sinh chất là lớp thành vỏ dày 8-30nm có thành phần sinh hoá là polysaccarit liên kết với axit amin. 2.3. Tế bào nhân chuẩn(eucaryota). Đại diện là tế bào của nấm, động thực vật Tế bào nhân chuẩn cấu tạo gồm: - Một màng sinh chất có bản chất hoá học là lipoprotein bao quanh khối tế bào chất. - Khối tế bào chất nằm giữa nhân và màng sinh chất, có cấu trúc phức tạp gồm: các bào quan nh mạng lới nội chất, ty thể, trung thể, bộ máy golgi trong tế bào chất còn có hệ thống các vi ống và vi sợi tạo nên khung xơng của tế bào. - Nhân đợc cấu tạo gồm màng nhân, bên trong là dịch nhân chứa nhiễm sắc thể và hạch nhân. * Sự khác nhau giữa tế bào thực vật và tế bào động vật. Tế bào thực vật Tế bào động vật - Có thành vỏ xenlulo bao ngoài màng sinh chất - Có lục lạp và tự dỡng - Chất dự trữ là tinh bột - Phân bào không có sao và phân tế bào chất bằng vách ngang ở trung tâm. - Hệ thống không bào phát triển. - Không có thành vỏ xenlulo bao ngoài màng sinh chất. - Không có lục lạp và dị dỡng - Chất dự trữ là glycogen - Phân bào có xuất hiện sao và phân tế bào chất bằng eo thắt ở trung tâm. - ít khi có không bào. 2 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu 3. Sự khác nhau giữa tế bào Procaryota và tế bào Eucaryota. Tế bào procaryota Tế bào eucaryota - Có ở vi khuẩn , tảo lam - Kích thớc tế bào bé từ 1-3 micromet - Có cấu tạo tế bào đơn giản - Vật chất di truyền là phân tử ADN trần dạng vòng nằm phân tán trong tế bào chất. - Cha có nhân, chỉ có nucleoit là phần tế bào chất chứa ADN - Tế bào chất có các bào quan đơn giản nh: riboxom và mezoxom - Phơng thức phân bào đơn giản bằng phân đôi - Có lông, roi cấu tạo đơn giản - Có ở nấm và động thực vật - Kích thớc tế bào lớn 3-20 micromet - Có cấu tạo tế bào phức tạp - Vật chất di truyền là ADN và protein histon tạo nên nhiễm sắc thể c trú trong nhân. - Có nhân chính thức gồm: màng nhân, dịch nhân và nhân con - Tế bào chất có sự phân hoá phức tạp và chứa nhiều bào quan nh: lới nội chất, ty thể, lạp thể - Phơng thức phân bào phức tạp có phân bào nguyên phân và giảm phân - Có lông và roi cấu tạo phức tạp Chơng II Các liên kết hoá học trong hệ thống sống 1. Định nghĩa và đặc điểm chung của các liên kết hoá học. * Liên kết hoá học là một lực hút giữ hai nguyên tử lại gần với nhau. Các tổ hợp nguyên tử có kích thớc xác định gọi là phân tử. Sự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử đợc đảm bảo bởi liên kết cộng hoá trị. * Các liên kết hoá học đợc xếp loại dựa vào nhiều tính chất nh: - Lực liên kết là mạnh hay yếu - Số lợng liên kết hoá học tối đa của một nguyên tử. Số lợng liên kết cộng hoá trị mà một nguyên tử có thể tham gia đợc gọi là hoá trị - Góc liên kết. 3 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu 2. Một số liên kết hoá học. a. Liên kết hydro. Là liên kết hình thành giữa nguyên tử hidro linh động ở chất này với một nguyên tử có độ âm điện lớn ở một phân tử khác(thờng là nguyên tử oxi). Hay là tơng tác yếu hình thành giữa một nguyên tử mang điện tích âm(nguyên tử nhận A) và một nguyên tử hidro(H) đang nằm trong một nối cộng hoá trị với một nguyên tử khác(nguyên tử cho D). Nối cộng hoá trị giữa D và H phải là nối phân cực và đám mây điện tử của A phải mang những điện tử không liên kết, có khả năng thu hút điện tích của H D H + A D HA Liên kết hydro b. Liên kết ion(liên kết tĩnh điện). Là tơng tác tĩnh điện giữa hai nhóm có điện tính ngợc dấu. Trong nhiều hợp chất vô cơ, điện tử liên kết luôn luôn bị hút về phía nguyên tử có độ âm điện cao hơn gây ra sự phân ly cation và anion Ví dụ: NaCl Na + + Cl - . Vì điện tử liên kết không đợc phân chia đều cho hai nguyên tử nên liên kết này không đợc xếp vào loại liên kết cộng hoá trị. c. Liên kết vandecvan. Là các tơng tác không đặc hiệu xuất hiện giữa hai nguyên tử khi chúng tiến đến gần nhau. Tơng tác này không do sự phân phối lệch của các điện tử giữa hai phân tử mà do các biến động thoáng qua của đám mây điện tử gây nên sự phân cực nhất thời trên phân tử. Lực vandecvan là kết quả của lực hút và lực đẩy, hai lực này cân bằng ở một khoảng cách nhất định đặc trng cho từng loại nguyên tử. Khoảng cách này gọi là bán kính vandecvan. Đây là lực liên kết yếu nhất. Để liên kết này thất sự có ý nghĩa, nó phải tồn tại với số lợng lớn, nghĩa là bề mặt tiếp xúc của hai phân tử phải cực đại. 4 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Ví dụ: Kháng nguyên-kháng thể, Enzim-cơ chất. d. Liên kết kỵ nớc. Các phân tử không phân cực, tức là các phân tử không chứa nhóm ion hoá lẫn liên kết phân cực, đều không hoà tan trong nớc, chúng là những phân tử kỵ nớc. Lực thúc đẩy các phân tử hay các vùng không phân cực của phân tử liên kết với nhau thay vì với các phân tử nớc đợc gọi là liên kết kỵ nớc. Đây không phải là một lực liên kết đúng nghĩa mà là khuynh hớng loại trừ các nhóm không phân cực ra khỏi mạng nớc. Còn liên kết thực sự tồn tại giữa các phân tử không phân cực là liên kết vandecvan. Các tơng tác kỵ nớc đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định các protein, các phức hợp của protein với các phân tử khác nh sự phân bố protein trong màng sinh học. e. Liên kết cộng hoá trị. Là liên kết đợc hình thành do sự góp chung e của các nguyên tử của các nguyên tố(thờng là phi kim với nhau hoặc hidro với phi kim). Liên kết cộng hoá trị quan trọng hơn cả liên kết anhiđrit. f. Liên kết anhiđrit. Là sự liên kết giữa hai phân tử đồng thời tách ra một phân tử nớc. Liên kết anhiđrit có thể đợc hình thành giữa các gluxit(liên kết glucozit), giữa các axit amin(liên kết peptit), giữa các chất béo(liên kết este). Phần I: Tế bào sinh vật nhân sơ 1. Hình dạng tế bào nhân sơ. Vi khuẩn có hình dạng nhất định, do vách vi khuẩn quyết định(trừ một số vi khuẩn không có vách). 5 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Kích thớc của chúng từ bé nhất đến lớn nhất trong khoảng từ dới 1 đến 10 micromet chiều dài và 0,2-1 micromet chiều ngang. Phần lớn các vi khuẩn có dạng chỉ một tế bào đơn lẻ, nhng có một số loài có nhiều tế bào xếp thành cụm hoặc thành chuỗi. Hình dáng tế bào vi khuẩn có ba loại: - Cầu khuẩn(hình cầu) - Xoắn khuẩn(dạng hình xoắn hay hình dấu phẩy) - Trực khuẩn(hình que). 2. Cấu tạo tế bào nhân sơ. 2.1. Màng sinh chất tế bào nhân sơ. a. Cấu trúc: Màng gồm 3 miền: Miền ngoài và trong có màu đục tối, miền giữa dày hơn có màu sáng. Phân tích thành phần sinh hoá thấy màng bao gồm chủ yếu là lớp kép photpholipit. ở trên lớp kép photpholipit này còn có các phân tử protein sắp xếp rải rác, đó là các phân tử protein xuyên màng. ở rìa ngoài cũng nh rìa trong là các phân tử protein rìa màng hay bám màng. Kiểu cấu trúc màng của vi khuẩn là kiểu khảm lỏng giống với cấu trúc màng của sinh vật nhân chuẩn. b. Chức năng: - Chức năng thấm chọn lọc 6 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu - Trên màng sinh chất có nhiều enzim chuyển hoá các chất và trao đổi năng l- ợng nh enzim thuộc nhóm xitocrom, các enzim hoạt động trong chu trình Krebs. Màng sinh chất và mesoxom của tế bào vi khuẩn đóng vai trò nh ty thể của sinh vật nhân chuẩn. - Đối với sự phân chia tế bào màng sinh chất cùng mesoxom có chức năng chỉ đạo sự phân chia tế bào vi khuẩn. 2.2. Tế bào chất tế bào nhân sơ. Tế bào chất vi khuẩn có cấu trúc đơn giản, sinh chất của vi khuẩn luôn ở trạng thái gel vì vậy sinh chất không thể chuyển động. Trong tế bào chất có các thể hạt(riboxom đựơc cấu tạo từ ARN và protein), các thể vùi(là các kho chứa cacbonhidrat, chứa các photphat và các chất có năng lợng cao). Tóm tế bào chất của vi khuẩn có các đặc điểm sau: - Không chuyển động đợc nội bào. - Không có các bộ phận biệt hoá. - Không có các bào quan nh: trung tử, bộ máy golgi, lới nội chất .nh ng số l- ợng riboxom rất nhiều nên tế bào vi khuẩn có khả năng tổng hợp lớn, sinh sôi nảy nở rất nhanh. 2.3. Nhân của tế bào nhân sơ. a. Thành phần hoá học, sự phân bố nhân. - Chỉ có ít ADN. - ADN phân tán trong sinh chất. b. Hình dáng nhân. Rất khó quan sát nhân của tế bào nhân sơ một cách chính xác vì tốc độ phân chia của tế bào vi khuẩn quá nhanh. 7 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Quan sát nhân tế bào vi khuẩn thờng thấy 2 hoặc 4 nhân, hiện tợng này là do tế bào vi khuẩn đang ở trong trạng thái phân chia. Ngoài ra do các yếu tố khác mà hình dạng nhân của tế bào thay đổi nh: tia cực tím, các chất kháng sinh, nồng độ NaCl . c. Cấu tạo nhân. Nhân tế bào vi khuẩn có cấu tạo nh sau: - Không có màng của nhân, nhng ngời ta vẫn phân biệt đợc cấu trúc của nhân và tế bào chất vì thành phần cấu tạo hoá học của chúng khác nhau. - Nhân có cấu tạo một sợi là một sợi ADN xoắn, không có nhân con. Sợi ADN đóng kín, sợi ADN thờng có dạng vòng tròn. 2.4. Vách tế bào nhân sơ. Vi khuẩn ngoài màng sinh chất còn có lớp vỏ bao ngoài, lớp vỏ này có vai trò bảo vệ cho vi khuẩn nh một lớp xơng ngoài, đồng thời nó duy trì cho tế bào vi khuẩn áp suất thẩm thấu nội bào cao hơn môi trờng ngoại bào, lớp vỏ còn tạo cho vi khuẩn có hình dạng xác định, có vai trò kháng nguyên. Do cấu trúc của lớp vỏ ngoài, bằng phơng pháp nhuộm màu gram(nhuộm bằng gentian violet và fucsin) ngời ta đã phân biệt hai loại vi khuẩn là: vi khuẩn gram(+) và vi khuẩn gram(-). - Vi khuẩn gram(+) có lớp vỏ bao ngoài là một lớp đồng nhất, dày và đợc cấu tạo bởi một loại peptidoglican là murein và khi nhuộm màu có màu tím. 8 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu - Vi khuẩn gram(-) có lớp vỏ bao ngoài cấu trúc phức tạp hơn gồm hai lớp(lớp murein nằm sát màng sinh chất, phía ngoài là màng lipoprotein) và mỏng hơn vỏ của gram dơng và khi nhuộm màu có màu đỏ. Bên ngoài vách của tế bào vi khuẩn còn có một lớp vỏ, đó là sản phẩm tiết ra từ vách. Vỏ chứa các chất tiết đó giữ vai trò là nhân tố kháng nguyên. 2.5. Roi và lông tế bào nhân sơ. Roi làm cho tế bào vi khuẩn di động đợc, dài chừng 6-12 nm, đờng kính 10-30 nm. Hình dạng của roi lúc di chuyển có thể là lợn sóng hoặc xoái trôn ốc. Chúng phân bố khác nhau tuỳ từng loại vi khuẩn. Điểm xuất phát của roi từ màng sinh chất vợt qua vách và thò ra ngoài. Tại gốc roi có thể cơ bản. Thành phần hoá học của roi là các protein. Lông cũng có hình dáng nh roi song ngắn hơn. Có hai loại lông: lông thờng và lông giới tính(vai trò trong giao phối). 3. Sinh sản tế bào nhân sơ. Sinh sản của vi khuẩn thờng theo con đờng sinh sản vô tính bằng hình thức phân đôi. Trong quá trình đó có sự phân đôi thể nhiễm sắc và sự phân chia các phần còn lại của tế bào. Tuy nhiên sự phân đôi thể nhiễm sắc không phải luôn xảy ra đồng thời với sự phân chia các phần còn lại của tế bào. Vì vậy tế bào thờng có một hoặc bốn hoặc nhiều hơn về số lợng miền nhân. Vi khuẩn có thể có sinh sản giống sinh sản hữu tính, lúc đó cũng xảy ra sự liên kết giữa hai tế bào và trao đổi các yếu tố di truyền. Nh ở E.coli, có thể hiện tính đực - cái. Tế bào tính đực chuyền các tín hiệu di truyền nhờ tiếp xúc trực tiếp với tế bào tính cái. Các tế bào vi khuẩn bình thờng đều là đơn bội. Khi sinh sản hữu tính, thể nhiễm sắc từ tế bào đực đợc chuyền một phần hoặc toàn bộ sang tế bào cái và tạo ra một tế bào một phần hay hoàn toàn lỡng bội. Tế bào mới này nếu phân ly thể nhiễm sắc thì tạo nên thế hệ tế bào con đơn bội nh cũ. Phần II: Tế bào Sinh vật nhân chuẩn 9 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Chơng I: Màng sinh chất 1. Khái niệm hệ thống màng sinh học. Màng sinh học là siêu cấu trúc có cấu tạo màng lipoprotein, là cấu tạo tiền thân của tất cả hệ thống màng của tế bào. Màng sinh học xuất hiện đầu tiên là màng sinh chất bao quanh tế bào chất có chứa các phân tử hữu cơ. Trong quá trình tiến hoá màng sinh chất phân hoá vào khối tế bào chất tạo nên hệ thống màng nội bào. Hệ thống màng nội bào đảm bảo chức năng riêng biệt, đồng thời chia tế bào chất thành những khu cách biệt tạo điều kiện cho sự thực hiện các chức năng sống một cách có trật tự và hiệu quả cao theo không gian và thời gian. Hệ thống màng sinh học đều có cấu tạo chung là màng lipoproteit, ngoài ra còn có hyđrat cacbon. 2. Cấu tạo màng sinh chất. Màng sinh chất là màng lipoproteit bao phủ khối tế bào chất của tế bào. Màng sinh chất khu trú và cách ly tế bào với môi trờng ngoại bào, đồng thời thực hiện chức năng trao đổi vật chất và thông tin giữa tế bào với môi trờng. Màng sinh chất tồn tại ở tất cả các dạng tế bào nhân sơ và nhân thực. Màng sinh chất ở các dạng tế bào khác nhau có thể có cấu tạo khác nhau về hàm lợng các 10 [...]... ngoại bào - Dạng thực bào là hiện tợng tạo thành các thể thực bào có màng bao bọc và chứa các phần tử rắn, vi khuẩn hoặc mảnh vỡ tế bào + Xuất bào: Là hiện tợng tạo thành các bóng xuất bào trong tế bào chất từ mạng lới nội sinh chất và phức hệ golgi Bóng xuất bào đợc bao bọc bởi màng và chứa các chất tiết hoặc các chất thừa mà tế bào không dùng đến cần phải xuất ra khỏi tế bào 16 Chuyên đề Tế bào học... sinh chất 1 Tế bào chất Khối nguyên sinh chất nằm trong màng sinh chất và bao quanh nhân đợc gọi là tế bào chất Trong tế bào chất gồm có: Các bào quan, các chất ẩn nhập và chất nền a Bào quan Bào quan là cấu trúc cố định của tế bào, có chức năng nhất định trong tế bào, nhng trong hoạt động có quan hệ mật thiết với các bào quan khác trong tế bào Ngời ta phân biệt ra hai loại bào quan là: - Bào quan phổ... ion.(đồng cảng với Na+) * Nhập bào và xuất bào( vận chuyển tích cực kèm theo sự biến đổi hình dạng màng) + Nhập bào: Hiện tợng nhập bào là sự hình thành các bóng nội bào do sự lõm vào và tách ra của một phần màng sinh chất có chứa một chất rắn hoặc dịch lỏng Nhập bào gồm có thực bào và ẩm bào - Dạng ẩm bào là hiện tợng bắt giữ và đa vào tế bào các giọt chất lỏng ngoại bào mà các chất hoà tan trong đó... hai cực tế bào, nhờ các vi ống của thoi phân bào kết hợp với sao phân bào - Vận tải nội bào, các bào quan nh ty thể, các bóng nội bào ợc vận chuyển từ phần này đến phần kia của tế bào chất là nhờ hoạt động của vi ống - Duy trì hình dạng của tế bào - Tham gia vào sự hình thành, vận chuyển các bóng nhập bào, xuất bào, duy trì tính ổn định của màng sinh chất, cũng nh tạo tính phân cực cho tế bào 5 Trung... nhờ có không bào chứa nớc mà tạo đợc sức trơng nớc, chính nhờ sức trơng nớc tạo ra lực làm cho hình dạng của tế bào trở nên bình thờng ở tế bào thực vật Chơng VI: Nhân tế bào 35 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Nhân đợc Brawn phát hiện vào năm 1831 và đợc xem là thành phần bắt buộc của tất cả tế bào động vật cũng nh tế bào thực vật 1 Hình thái nhân gian kỳ * Số lợng: Phần lớn tế bào đều có một... sinh chất, cũng nh tạo tính phân cực cho tế bào 5 Trung thể Trung thể là bào quan đợc hertwig phát hiện năm 1875 Trung thể có ở tất cả các tế bào động vật đa bào cũng nh đơn bào Tế bào thờng có một trung thể nằm cạnh nhân tế bào 33 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Trung thể đợc cấu tạo gồm trung tử và chất quanh trung tử Tế bào thực vật không có trung tử và trung thể của chúng chỉ là chất quang... nội chất Lizoxom có mặt trong tế bào động vật, còn không bào có phổ biến ở tế bào thực vật trởng thành Màng không bào điều hoà và thu nhận các ion và các sản phẩm trao đổi chất, không bào chứa đựng các chất hoá học hay là các chất cặn bã của trao đổi chất ở cánh hoa, các tế bào có không bào chứa sắc tố hấp dẫn côn trùng đến thụ phấn Cũng có loại không bào trong tế bào cánh hoa chứa chất độc ngăn cản... chức năng sau đây: a Ngăn cách tế bào với môi trờng Màng sinh chất ngăn cách tế bào với môi trờng xung quanh tạo cho tế bào một hệ thống riêng biệt và qua màng tế bào trao đổi chất một cách có chọn lọc các chất với môi trờng 13 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Màng sinh chất giữ cho tế bào có một hình dạng ổn định, nhng đồng thời do tính linh hoạt của màng tế bào có thể thay đổi hình dạng đáp... áo ở tế bào động vật 17 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Tế bào động vật tuy không có lớp vỏ bao cứng nh tế bào thực vật, nhng các nhà tế bào học xem lớp polisaccarit(tuy là một thành phần của glicolipit và glicoprotein) thò ra ngoài màng sinh chất nh là lớp áo tiếp xúc với môi trờng Lớp áo có chức năng bảo vệ, tạo tích điện âm, trao đổi chất, miễn dịch, trao đổi thông tin Chơng II Tế bào chất... là: - Bào quan phổ biến là loại bào quan mà tế bào nào cũng có nh ty thể, riboxom, bộ máy golgi - Bào quan phân hoá là loại bào quan chỉ đặc trng cho một số loại tế bào, chúng thực hiện chức năng đặc trng cho loại tế bào đó nh lạp thể, trung thể b Chất ẩn nhập Là những cấu trúc tạm thời của tế bào, đợc xuất hiện hoặc biến mất do kết quả của quá trình trao đổi chất của tế bào Các cấu trúc này rất đa dạng . khỏi tế bào. 16 Chuyên đề Tế bào học Nguyễn Đức Thiệu Xuất bào là một phơng thức vận chuyển chất ra khỏi tế bào qua màng sinh chất. Các bóng xuất bào sẽ. của cơ thể sống đều có cơ sở ở tính chất và hoạt động của tế bào dù là ở cơ thể đơn bào hay đa bào. 2. Các dạng tồn tại của tế bào. Tế bào tồn tại ở các