ĐỀ TÀI: Màng nội bào và quá trình tổng hợp các đại phân tử

35 276 0
ĐỀ TÀI: Màng nội bào và quá trình tổng hợp các đại phân tử

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 I MỞ ĐẦU Năm 1665, R.Hooke sử dụng kính hiển vi với độ phóng đại 30 lần đa phát hiện cấu trúc tế bào của mụ bần thực vật ễng quan sát thấy mụn bần được cấu tạo gồm rất nhiều ụ rỗng có thành bao quanh xếp cạnh giống tổ ong và ông gọi chúng là cellulae – xoang rỗng Về sau với sự phát triển của kính hiển vi có độ phóng đại lớn hơn, nhiều nhà sinh học đa phát hiện nhiều loại tế bào vi sinh vật, thực vật và động vật khác và cho thấy tế bào không phải là xoang rỗng mà có cấu tạo phức tạp Vào năm 1838 – 1839, M.Schleiden và T.Schwann đề xuất học thuyết tế bào: Tất cả các vi sinh vật, thực vật và động vật đều có cấu tạo tế bào Học thuyết tế bào đa chứng minh rằng, thế giới sống rất đa dạng có tính thống nhất, có nguồn gốc chung vì đều có cấu tạo tế bào Ngày dưới ánh sáng của sinh học hiện đại, học thuyết tế bào vẫn giữ nguyên giá trị của nó và tế bào được xem là đơn vị tổ chức bản của thế giới sống cả về cấu tạo, chức sinh lí và di truyền theo nguyên lí sau: - Tế bào là đơn vị sống nhỏ nhất, đơn vị tổ chức bản của tất cả các thể sống (nghĩa là chỉ ở giai đoạn xuất hiện tế bào thì sự sống mới biểu hiện đầy đủ với các đặc tính trao đổi chất, sinh trưởng phát triển, sinh sản, cảm ứng và thích nghi với môi trường sống Tất cả các hoạt động sống đều diễn tế bào) - Tất cả thể sống được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào Các quá trình trao đổi vật chất và di truyền đều diễn tế bào - Tế bào được sinh từ tế bào có trước Xuất phát từ thực tiễn giảng dạy xin chọn nội dung của tiểu luận: Màng nội bào quá trình tổng hợp các đại phân tư Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 II NỘI DUNG Màng sinh chất 1.1 Cấu tạo màng sinh chất Màng sinh chất có ở tất cả các dạng tế bào Một số virut cũng có cấu trúc màng gồm lớp lipit kép liên kết với các glipụprụtờit ở phía ngoài Rapdovirus Các dạng tế bào khác nhau, màng sinh chất có thể khác về hàm lượng các chất, kiểu khư trú của các phân tử màng, hoặc có thể biến đổi về siờu cấu trúc để thực hiện chức đặc biệt, đều có diện cấu tạo chung và có thành phần sinh hóa điển hình 1.1.1 Thành phần sinh hóa Lipit: Hàm lượng lipit cấu trúc của màng chiếm khoảng 50%, dao động khoảng 25 – 75% tùy loại màng Có khoảng 10 loại lipit chủ yếu màng tế bào Tỉ lệ của các loại lipit màng là đặc trưng cho mỗi loại bào quan Bảng 1: Thành phần lipit các loại màng khác % so với trọng lượng lipit cấu tạo màng Lipit Tế bào Bao gan myờlin Cụlestờrụn 17 22 Phụtphatidinờtanụlamin 15 35 17 70 Phụtphatidinsờrin Không đáng kể Phụtphatidincụlin 24 10 39 40 Glicụlipit 28 Các lipit khác 22 Màng ti thê Mạng lưới nội sinh chất Không đáng kể Không đáng kể 21 27 E.coli 30 Photpholipit là loại lipit quan trọng cấu trúc màng sinh chất Chúng là những lipit mà phân tử có một các nhóm axit béo được thay bằng axit phụtphoric Do đó, phân tử photpholipit là phân tử phân cực Đầu ưa nước được cấu tạo từ cụlin, phụtphat và glicờrụn; hai đuôi ghét nước là mạch cacbon: mạch hydrat cacbon no (CH2 – CH2 – CH2 –…), hoặc chưa Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 no (CH2 – CH = CH – CH2 –…) Khi các mạch hydrat cacbon no (không chứa liờn kiết đụi) cấu tạo nên màng thì màng trở nên nhầy, còn mạch hydrat cacbon có chứa liên kết đôi (chưa no, CH2 – CH = CH – CH2 –…) thì lớp kép lipit có trạng thái lỏng CH2COO – Axit béo } Đầu kị nước CHCOO – Axit béo CH2COO Photphat } Đầu ưa nước Cụlestờrụn là loại lipit quan trọng của màng Phân tử Cụlestờrụn có một nhóm phân cực là sterụit Các phõn tử Cụlestờrụn xếp xen kẽ vào giữa các phân tử photpholipit Ở màng sinh chất, các Eucariote, cứ có phân tử photpholipit thì có phân tử Cụlestờrụn, nờn có sự thay đổi tỉ lệ này màng sẽ làm thay đổi tính chất lỏng – nhầy của màng Cụlestờrụn có tác dụng gây bất động cho các mạch và có vai trò cố định học cho màng Protein màng: Tùy dạng tế bào mà hàm lượng protein cấu trúc màng có khác Hàm lượng protein màng trung bình chiếm khoảng 50%, dao động khoảng 25 – 75% Các protein màng giữ nhiều chức khác nhau: cấu trúc, các enzym, vận chuyển chất qua màng, thụ quan màng… Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Gluxit màng: Trong màng sinh chất, gluxit chiếm khoảng – 10%, đó là những mạch ụligụsaccarit hoặc pụlisaccarit liên kết đồng hóa trị với các protein → glicụprotein hoặc prụtờụglican Liên kết gluxit với lipit → glicụlipit định khu phía ngoài màng Phần gluxit thò ngoài màng tạo nên lơp cấu trúc sợi gọi là lớp áo, giữ chức bảo vệ màng, kháng nguyên bề mặt, liên kết các tế bào cạnh, … Chức của các thành phần cấu trúc nên màng được tóm tắt bảng Bảng 2: Chức của các thành phần cấu trúc nên màng Thành phần màng Chức Photpholipit Ảnh hưởng đến trạng thái lỏng hay trạng thái nhầy của màng Cụlestờrụn Làm cho màng sinh chất ít lỏng ở nhiệt độ cao và lỏng nhiệt độ thấp Glicụlipit Hoạt động là vị trí xác nhận, ví dụ: hệ thống nhóm máu người Protein Thành phần cấu trúc màng, vận chuyển các chất qua màng, thụ quan, xúc tác (enzym màng) tạo lượng và chuyển điện tử Glicụprotein Hoạt động là những thụ quan 1.1.2 Mô hình phân tử của màng Theo Singer – Nicolson (1972) thì protein định khu phân tán màng tạo nên cấu trúc khảm (mô hình khảm động) Các phân tử lipit cấu tạo nên màng sắp xếp có tính quy luật Do tính chất phân cực, các phân tử photpholipit sắp xếp thành lớp kép: đõõ ưa nước hướng ngoài và vào trong, các đầu ghét nước của chúng quay lại với Các phân tử Cụlestờrụn xếp xen kẽ vào giữa các phân tử photpholipit theo cách nhóm phân cực quay đầu ưa nước còn nhõn sterụit xếp xen kẽ vào các mạch ghét nước của phân tử photpholipit Protein sắp xếp rải rác vào lớp photpholipit (sắp xếp khảm) Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Tùy cách sắp xếp của protein màng mà chia ra: protein xuyên màng và protein rìa màng Protein là protein xuyên qua chiều dày của màng và liên kết chặt chẽ với lớp lipit kép qua chuỗi axit béo Protein màng thường liên kết với các hydratcacbon tạo nên các glicụprụtờit nằm ở phía ngoài của màng Protein rìa màng thường liên kết với lớp lipit kép bằng liên kết hóa trị với phân tử photpholipit Protein rìa màng thường liên kết với các protein tế bào chất ankyrin và qua ankyrin liên hệ với bộ xương tế bào → hệ thống neo màng và điều chỉnh hình dạng tế bào Protein rìa màng ngoài thường liên kết với gluxit ở phía ngoài nơi tiếp xúc với môi trường ngoại bào → glicụprụtờit Sự tồn tại của các glicụprụtờit và glicụlipit ở phía ngoài của màng → tính bất đối xứng của màng và là thành phần của lớp áo 1.1.3 Tính linh hoạt của màng sinh chất 1.1.3.1 Tính linh hoạt của lớp kép lipit Sự phân bố của các photpholipit lớp kép lipit, chuyển động dịch chỗ của các phân tử lipit, hàm lượng cụlestờrụn màng tạo nên trạng thái lỏng hoặc nhớt của màng Khi các photpholipit ở dạng no, màng trở nên nhớt Khi các photpholipit ở dạng chưa no, màng ở trạng thái lỏng Hàm lượng cụlestờrụn cao làm tăng tính bền vững của màng 1.1.3.2 Tính linh hoạt của các protein màng Các phân tử protein có khả chuyển động quay và dịch chuyển màng Bình thường các protein màng phân bố ít nhiều đồng đều màng Khi có thay đổi môi trường độ pH, nhiệt độ, sự kích thích của Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 kháng thờờ̉… thì các phan tử protein di chuyển tạo nên những tập hợp Sự dịch chuyển chậm tạo nên kênh vận chuyển Sự dịch chuyển ngang các phân tử protein thấy rõ thí nghiệm lai tế bào người và tế bào chuột in vitro Lai in vitro tế bào người và chuột: phát hiện sự dịch chuyển của các protein kháng nguyên tế bào chuột và người bằng sử dụng kĩ thuật miễn dịch huỳnh quang để đánh dấu kháng thể huỳnh quang lục đánh dấu kháng thể của protein kháng nguyên chuột, còn huỳnh quang đỏ để đánh dấu kháng thể của protein kháng nguyên tế bào người Sau thí nghiệm lai, phát hiện thấy huỳnh quang đỏ lẫn lộn giữa huỳnh quang lục Kết quả thí nghiệm chứng tỏ các protein kháng nguyên màng đa chuyển dịch ngang 1.1.3.3 Sự kiểm soát tính linh hoạt của màng Tính linh hoạt của màng, đặc biệt đối với các protein màng được kiểm soát bởi các tác nhân ngoài và tế bào Ví dụ: lectin không xâm nhập vào tế bào sự có mặt của nó kích thích sự hợp nhóm của các glicụprụtờit màng, đó kích thích sự xâm nhập nội bào của một số chất khởi động sự tăng trưởng tế bào Sự kiểm soát tính linh hoạt của màng còn phụ thuộc hệ vi sợi, vi ống nằm sát màng liên kết với màng qua protein rìa màng 1.2 Chức của màng sinh chất 1.2.1 Màng sinh chất ngăn cách tế bào với môi trường Màng sinh chất bao bọc tế bào tạo nên một hệ thống riêng biệt ngăn cách với môi trường ngoài, vẫn trao đổi một cách có chọn lọc các chất cần thiết đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển thể Trong thể đa bào, các tế bào được ngăn cách bởi lớp dịch mô – là môi trường ngoại bào Các tế bào liên hệ qua màng sinh chất và lớp dịch mô Ngoài còn có các cấu trúc phân hóa của màng sinh chất cầu sinh chṍt… làm tăng cường mối liên hệ giữa các tế bào Tuy nhiên, đối với các hợp bào vân, màng sinh chất giữa các tế bào đa biến mất chỉ còn màng chung nhất bao bọc khối tế bào chất chứa nhiều nhõn Màng sinh chất giữ cho tế bào có hình dạng ổn định, có tính linh hoạt của màng nên có thể thay đổi hình dạng tế bào đáp ứng chức (amip thay đổi hình dạng để di chuyển, thực bào, ẩm bào…) 1.2.2 Võõn chuyển các chất qua màng Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Tế bào là một hệ mở Sự trao đổi chất là điều kiện của sự tồn tại và phát triển của tế bào các chất trao đổi phải qua màng tế bào Màng tế bào là màng bán thấm, chỉ cho phép qua màng một số chất nhất định Sự vận chuyển các chất qua màng có thể là vận chuyển chủ động (tích cực, hoạt tải), hoặc vận chuyển thụ động không cần tiờu tốn lượng, hoặc theo chế xuất, nhập bào 1.2.2.1 Vận chuyển các chất qua màng không kèm theo tiờu tốn lượng Sự khuếch tán là dạng vận chuyển thụ động đơn giản nhất, không đòi hỏi lượng Các phân tử nhỏ có thể qua màng tế bào bởi quá trình khuếch tán Khuếch tán là sự di chuyển của các phân tử từ một vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp Sự khuếch tán xảy nhờ động phân tử Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào nhiệt độ, kích thước phân tử và loại phân tử khuếch tán Đối với các chất khụng phân cực và không tích điện, chất có kích thước phân tử càng lớn tốc độ vận chuyển càng chậm (ụxy dễ dàng thấm qua màng) Phân tử có tích điện và có mức độ hydrat hóa cao khó qua màng Ví dụ: ion có kích thước bé khó qua màng, đó phân tử CO2 có khối lượng phân tử tới 44 đvC lại dễ dàng qua màng Chất hòa tan lipit dễ dàng qua màng (các alkol, các axờtụn…) Nước và các chất hòa tan nước khó qua màng Các chất di chuyển từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp theo nguyên tắc khuếch tán Tốc độ khuếch tán tăng građien nồng độ chất đó giữa và ngoài màng càng lớn Sự khuếch tán của các phân tử nước qua màng tế bào gọi là sự thẩm thấu Nước và các chất hòa tan nước thấu qua màng tế bào nhờ chế tạo lỗ hoặc khe sự di chuyển họp nhóm của các protein màng Sự Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 trao đổi nước qua màng theo nguyên tắc građien áp suất thẩm thấu Nước di chuyển từ vùng có nồng độ chất tan thấp đến vùng có nồng độ chất tan cao Do đó, hướng thẩm thấu phụ thuộc vào nồng độ tương đối của chất tan ở mặt và ngoài màng tế bào Trong môi trường ưu trương, nước từ tế bào thẩm thấu qua màng ngoài gây nên hiện tượng co nguyên sinh (ở tế bào thực vật) hay hiện tượng teo bào (ở tế bào động vật) Trong môi trường nhược trương, nước từ môi trường thẩm thấu vào tế bào gây nên hiện tượng phản co nguyên sinh hay hiện tượng tan bào (đối với tế bào động vật) Trong dung dịch đẳng trương, lượng nước từ tế bào thẩm thấu qua màng tế bào ngoài bằng lượng nước từ ngoài thẩm thấu qua màng vào tế bào nên tế bào không thay đổi thể tích Sự vận chuyển dễ dàng: Sự vận chuyển các chất nhờ chế sử dụng các protein mang hay protein chuyên chở Một số protein màng được sử dụng làm chất chuyên chở bằng cách protein mang gắn với chất được chuyên chở nhờ các phần có hình thù bổ trợ đặc trưng và chuyển chúng vào tế bào chất Protein thay đổi cấu hình ở phía ngoài màng gắn vào chất chuyên chở, qua phía của màng thì protein mang lại trở lại hình thù ban đầu sau đa giải phóng chất chuyên chở 1.2.2.2 Sự vận chuyển tích cực qua màng Trong nhiều trường hợp, tế bào phải vận chuyển các chất ngược với građien nồng độ, từ vùng có nồng độ thấp tới vùng có nồng độ cao Sự vận chuyển các chất thế được xem là một sự vận chuyển tích cực Không giống sự vận chuyển thụ động, sự vận chuyển tích cực đòi hỏi phải tiờu tốn lượng Khi lượng ATP của tế bào được sử dụng để vận chuyển các phân tử qua màng, quá trình đó được gọi là vận chuyển tích cực Sự vận chuyển tích cực thường có liên quan đến các protein mang giống đối với trường hợp vận chuyển dễ dàng Các protein mang hoạt động một cái “bơm” có sử dụng lượng để vận chuyển các ion và các phân tử qua màng Sự vận chuyển tích cực đặc biệt quan trọng sự trì nồng độ ion tế bào và giữa các tế bào Bơm ion natri – kali: tế bào đồng vật có khả trì nồng độ Na + thấp và K+ cao tế bào chất, ở môi trường ngoại bào thì ngược lại Khả này màng sinh chất đa thực hiện sự hoạt tải các ion Na + và Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 K+ ngược với građien nồng độ, nhờ các “bơm ion” được tạo nên bởi các protein xuyên màng Ví dụ: Bơm Na + - K+ ATPaza Phân tử Na+ - K+ ATPaza hoạt động một cái bơm, đẩy ion Na + khỏi tế bào và hút ion K + vào tế bào Bơm Na+ - K+ rất quan trọng cho sự co cơ, truyền thông tin thần kinh và sự hấp thu chất dinh dưỡng Ở thực vật, sự vận chuyển tích cực cho phép rễ có thể hấp thu các chất dinh dưỡng từ đất vào tế bào Nếu không có sự vận chuyển tích cực thì các chất dinh dưỡng có thể khuếch tán khỏi rễ vào đất 1.2.2.3 Sự nhập bào, thực bào và xuất bào Một số phân tử các protein phức hợp là quá lớn để có thể qua màng tế bào Các chất này qua màng nhờ sự nhập bào (Endocytosis) và sự xuất bào (Exocytosis) Đây là sự vận chuyển các chất qua màng sinh chất đó có sự thay đổi và tái tạo của màng để tạo nên các bóng hoặc túi được bao bởi màng Sự nhập bào (Endocytosis): là sự hình thành các bóng nội bào sự lõm vào và tách của một phần màng có chứa một chất rắn hoặc lỏng Các dạng nhập bào có thể là: đại ẩm bào (macropinocytosis); vi ẩm bào (microcytosis) và thực bào (phagocytosis) Các bóng nội bào này có thể dung giải với bào quan khác (lizụxụm) hoặc giải phóng vào tế bào chất Sự thực bào (Phagocytosis): là hiện tượng tạo các thể thực bào (phagosome) Thể thực bào là những bóng có kích thước lớn (1 – 2àm), có màng bao bọc và chứa các phần tử rắn, vi khuẩn hoặc các mảnh vỡ tế bào Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Khi vi khuẩn xâm nhập vào thể, chúng sẽ bị gắn vào bề mặt kháng thể Tế bào thực bào nhận biết vi khuẩn có opsonin và qua thụ quan – opsonin, vi khuẩn bị gắn chặt vào màng tế bào thực bào Thụ quan màng (Fc) liên kết đặc trưng với vật gắn (ligand – vi khuẩn có gắn opsonin) Phức hệ Fc – ligand sẽ làm hoạt hóa kênh ion nằm cạnh thụ quan màng và các ion Na + sẽ xâm nhập vào tế bào Điện thế màng bị hạ thấp và làm hoạt hóa sự thực bào – màng chuyển dạng cùng phần ngoại sinh chất dưới màng tạo nên chân giả, các chân giả bao lấy vi khuẩn và tạo nên bóng thực bào hay thể thực bào (phagosome) Màng bao quanh bóng thực bào là màng sinh chất và sự tạo thành chân giả là nhờ sự hoạt động của các vi sợi phần ngoại sinh chất và lượng cung cấp là từ ATP Các thực bào vào tế ào chất sẽ liên kết với các lizosome biến thành các phagolizosome Bài tập điều kiện Tạ Thị Thu - Cao học K17 Sinh Cơ quan tử có màng đụi: nhõn, ti thê, lục lạp 5.1 Ti thể 5.1.1 Hình dạng, kích thước, số lượng, định khu Ti thể có dạng hạt hoặc dạng sợi Tuy nhiên hình dạng, kích thước ti thể có thể bị biến đổi chịu tác động của các nhân tố áp suất thẩm thấu, độ pH, tình trạng bệnh lý của tế bào…Đa số trường hợp tế bào, ti thể có dạng que Số lượng ti thể tế bào thay đổi tùy loại tê bào, trạng thái hoạt động sinh lý của tế bào Tế bào gan chuột khỏe mạnh có từ 1000 – 2000 ti thể/ tế bào, tinh tử chỉ có vài ti thờờ̉… Thời gian sống của ti thể khoảng 20 ngày Ti thể thường phân bố đồng đều tế bào chất, có tập trung ở trung tâm tế bào quanh nhân hoặc phân tán ngoại vi Nói chung, ti thể thường tập trung nhiều ở những vùng mà tế bào có nhu cầu trao đổi lượng lớn Ví dụ đĩa A của tơ của tế bào sợi vân Trong tế bào, ti thể có thể co ngắn, duỗi hoặc chuyển động lượn sóng, có tự cắt thành các khúc bé hoặc liên kết thành sợi dài và có thể chuyển động tịnh tiến dần đến vùng có nhu cầu lượng cao Trong quá trình phân bào, ti thể phân bố ngoại vi ngoài thoi tơ vô sắc và phõn đều vào các tế bào kỳ cuối tế bào chất phân chia 5.1.2 Thành phần hóa hõc, cấu trúc siêu vi của ti thể 5.1.2.1 Cấu trúc siêu vi Ti thể có cấu trúc gồm: màng ngoài, màng trong, giữa màng ngoài và màng là khe gian màng và ở màng là xoang hay chất nền Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Màng ngoài và màng là những màng lipụprụtờit có độ dày nm Màng không phẳng màng ngoài mà có cấu trúc gấp nếp hoặc lõm vào phía tạo thành các ống và túi được gọi là mào lược, nhờ đó đa làm tăng tổng diện tích bề mặt của màng đảm bảo chức của nó Xoang hay xoang chất nền nằm giữa các mào chứa chất nền của ti thể 5.1.2.2 Thành phần hóa sinh và tổ chức phân tử của ti thể Màng ngoài: chứa protein (60%) phân bố lớp lipit kép (40%) Pr ụ tờin màng ngoài chủ yếu là pr ụ tờ in xuyên màng sắp xếp màng tạo nên những kênh, dễ dàng cho khả thấm đối với tất cả các phân tử có trọng lượng phân tử dưới 10.000 D Tỷ lệ giữa cụlestờrụn/photpholipit là 1/18 Các pr ụ tờin khác bao gồm các enzim biến đổi các chất lipit thành dạng có thể chuyển hóa chất nền: các transferaza (glycerol phụtphatacyltransferaza…) các kinaza: ATP – acyl – CoA – synthetaza, Cytochrom B, NADH – Cytochrom B- reductaza… Màng trong: chứa khoảng 80% protein và 20% lipit Tỷ lệ colesterol/photpholipit màng là 1/53 Có ba loại protein chủ yếu sau: các protein thực hiện các phản ứng oxy hóa chuỗi hô hấp, phức hệ enzim ATP synthetaza tạo ATP và các protein vận chuyển đặc hiệu (các permeaza) điều hòa vận chuyển các chất chuyển hóa vào và khỏi chất nền Xoang trong: là xoang giới hạn màng cũng màng của mào lược Chất nền chứa hỗn hợp của hàng trăm enzim khác (enzim của chu trình Krebs, enzim tổng hợp các axit béo), AND ti thể, các ribosome đặc trưng ti thể, các tARN và các enzim cần cho sự biểu hiện hoạt động của gien ti thể 5.1.2.3 Chức của ti thể Ti thể được xem là trạm chuyển hóa lượng chứa các phân tử chất dinh dưỡng (gluxit,lipit, axitamin) thành lượng tích lũy các ATP – dạng lượng sử dụng của tế bào Chứa vật chất di truyền là AND ti thể, xác định sự di truyền theo dòng mẹ (di truyền tế bào chất) và sự tổng hợp một số chất 5.1.2.4 Sự chuyển hóa lượng Trong ti thể, diễn quá trình ụxy phụtphoril hóa bao gồm: chu trình Krebs (giải phóng điện tử), day hô hấp (truyền điện tử) và phụtphoril hóa (tổng hợp ATP) Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 5.1.2.5 Hô hấp nội bào có hiệu quả đáng kể Bằng quá trình phụtphoril hóa, mỗi cặp điện tử phân tử NADH sẽ cung cấp lượng cho sự hình thành ba phân tử ATP quá trình di chuyển của điện tử đó tới O2 để tạo H2O (cặp electron phân từ FADH2 tạo lượng thấp đủ để tổng hợp hai phân tử ATP) Tổng cộng 12 phân tử ATP được hình thành từ mỗi phân tử acetyl CoA vào chu trình, nghĩa là có 24 ATP được tạo ôxy hóa một phân tử glucose ti thể, hoặc tạo 96 ATP từ sự ôxy hóa một phân tử Palmitate (một axit béo có 16C) Nếu kể cả số phân tử ATP tạo từ trước các phản ứng ôxy hóa acetyl CoA thì một phân tử glucose sẽ bị phân giải tạo 38 ATP (hiệu suất lượng xấp xỉ 40%), còn phân tử Palmitate cho 129 ATP 5.2 Lạp thể 5.2.1 Bạch lạp Là loại lạp thể không màu, có hình dạng không xác định, phân bố các bộ phận không màu của Có nhiều loại bạch lạp: lạp bột, lạp dầu, lạp đạm Lạp bột là dạng phổ biến nhất, có vai trò tổng hợp các tinh bột thứ cấp từ các mono và disaccarit thành tinh bột dự trữ dưới dạng các hạt tinh bột Hình dạng và cấu trúc lớp của hạt tinh bột là rất đa dạng các loài thực vật Tinh bột gồm thành phần là amilo và amilopectin Tuy nhiên, thành phần của tinh bột ở một số loài thực vật không có amilo ở ngô nếp Amilopectin nhuộm iot có màu đỏ nhạt, còn amilo nhuộm iot có màu tím đen Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 5.2.2 Sắc lạp 5.2.2.1 Thành phần hóa hõc Sắc lạp Lục lạp Lipit chiếm quá một nửa, protein chỉ chiếm Lipit chỉ chiếm 1/3, protein 1/5 trọng lượng chung chiếm ẵ trọng lượng chung Carotinoit: α – carotin (cà rốt), lipopin (cà chua), β – carotin sắc lạp bị biến thành epoxit Carotinoit: β – carotin Được hình thành từ lục lạp hoặc từ bạch lạp Chlorofin và tinh bột lục lạp dần dần biến mất, sắc tố vàng tăng dần và hòa tan lipit Cấu trúc tấm và chất nền lục lạp bị thoái hóa 5.2.2.2 Chức Tạo màu sắc cho hoa, quả Do đó, có ý nghĩa việc hấp dẫn côn trùng 5.2.3 Lục lạp Lục lạp là loại lạp thể quan trọng nhất thực hiện chức quang hợp, biến đổi lượng ánh sáng mặt trời sang lượng hóa học cung cấp cho sự sống Hình dạng, kích thước và sự phân bố của lục lạp tế bào là ổn định cùng tổ chức mô và các loài sinh vật khác Số lượng lục lạp có thể nhiều hoặc ít (Cyanidioschyzon merolae chỉ có một lục lạp); lục lạp tế bào lá mọc dưới bóng râm thường có kích thước lớn so với được chiếu sáng nhiều; đa bội có số lượng và kích thước lục lạp hẳn lưỡng bội cùng nguồn Lục lạp thường phân bố gần nhõn hoặc ngoại biên gần thành tê bào Trong tế bào, lục lạp có thể chuyển chỗ hoặc thay đổi hình dạng ảnh hưởng của dòng chảy tế bào hoặc theo kiểu amip… tùy thuộc vào điều kiện ngoại cảnh đặc biệt là cường độ chiếu sáng 5.2.3.1 Thành phần sinh hóa và cấu trúc siêu vi của lục lạp Thành phần hóa học của lục lạp Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Thành phần Trọng lượng chất khô (%) Protein 35 - 55 Lipit 20 – 30 Gluxit Thay đổi Chlorofin Các cấu thành 9.0 Carotinoit ARN AND 4.5 2-3 0.02 – 0.1 Khoảng 80% không hòa tan Mỡ 50%, Cholin 46%, Sterin 20%, Sáp 16%, glyxerin 22%, photphatit 2-7% Tinh bột, đường có photphat Chlorofin a 75% Chlorofin b 25% Santofin 75%, carotin 25% Các protein không hòa tan thường liên kết với lipit ở dạng lipoproteit tham gia vào vai trò cấu trúc Một số protein khác là các enzym Chlorofin là thành phấn sinh hóa quan trọng Phân tử Chlorofin có cấu trúc không đối xứng gồm một đầu ưa nước được hình thành từ vòng piron xếp xung quanh nguyên tử Mg và một “đuụi” dài là mạch phiton ghét nước Chlorofin thường kết hợp với các protein Thực vật có hạt, dương xỉ, tảo xanh có Chlorofin a, b Các carotinoit gồm carotin và xantophin Phân tử carotin có mạch hydrat cacbon chưa no công thức cấu tạo nên chúng có tính ghét nước, còn xantophin là phân tử có chứa vài nhóm ưa nước Lục lạp có AND riêng gọi là AND lục lạp (cADN) Các enzim và các chất truyền điện tử: NADP, cytochrom, plastonicon, feredoxin, reductaza, ATP-synthetaza, các enzim của chu trình calvin 5.3.2.2 Cấu trúc siêu hiển vi của lục lạp Lục lạp được bao bởi màng lipoproteit là màng và màng ngoài Giữa hai màng có khe gian màng Mnagf của lục lạp trơn, phần dịch được bao bởi màng gọi là chất nền (stroma) Chất nền chứa nhiều hạt riboxom, lục lạp nhỏ, đặc biệt có hệ thống cột hình mạng lưới Hệ thống mạng lưới gồm các cột (grana) được nối với bởi các tấm gian cột (intergrana lamella) Số lượng cột grana có thể thay đổi tùy loại lục lạp, thường có khoảng 40 – 60 cụt/lục lạp ụ Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Cột là một hệ thống túi dẹp xếp chồng lên nhau, nờn cột có cấu trúc tấm và được gọi là cột hình tấm (grana lamella) hay tilacoit (thylakoid) Màng tilacoit có bản chất của màng lipoproteit, chứa các cấu trúc hạt hình nấm Hạt hình nấm có kích thước 10 – 20 nm là phức hệ ATP-synthetaza Trong màng tilacoit có chứa các phân tử chlorofin và các carotinoit Các phân tử Chlorofin màng tilacoit sắp xếp theo một trật tự nhất định và tập hợ thành phức hệ gồm khoảng 200 phân tử hoạt động một “phức hệ anten” Mỗi phức hệ anten hoạt động “cái phờờ̃u” dùng để tập trung lượng ánh sáng photon vào một phân tử chlorophin đặc biệt gọi là “trung tâm phản ứng” Trung tâm phản ứng liên kết với chất nhận điện tử và chất cho điện tử day truyền điện tử của hệ quang hợp Màng tilacoit chứa các enzym của day truyền điện tử và tổng hợp ATP của hệ quang hợp I và II Còn các enzym liên quan đến phản ứng tổng hợp gluco thì định khu chất nền lục lạp 5.3.2.3 Chức lục lạp Lục lạp là nơi thực hiện quá trình quang tổng hợp và là nơi xảy quá trình tổng hợp ADN, ARN và protein Quang tổng hợp là quá trình mà lục lạp hấp thu và chuyển hóa lượng ánh sáng mặt trời thành lượng hóa học tích trữ vào phân tử thức ăn Quá trình quang hợp lục lạp có thể phân biệt thành pha: phản ứng có liên quan với ánh sáng (pha sáng) và phản ứng không cần ánh sáng (pha tối) Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Phương trình phản ứng quang hợp có thể tóm tắt sau: 6CO2 + 12H2O ==================> C6H12O6 + 6H2O + 6O2 Quang + chlorofin nCO2 + 2nH2O ==================> (CH2O)n + nH2O + nO2 Quang + chlorofin Lục lạp có thể chứa các axit nucleic nên có vai trò di truyền và tổng hợp các protein đặc trưng cho lục lạp Lạp thể cũng tham gia vào các quá trình tổng hợp khác: tất cả các axit béo của tế bào đa được tổng hợp nhờ các − enzym định khu chất nền lục lạp, khử nitrit (NO2 ) thành NH3 cung cấp nguồn nito cần cho sự tổng hợp các axit amin và nucleotit 5.3 AND lục lạp, AND ti thể nguồn gốc phát sinh 5.3.1 AND lục lạp, AND ti thể Ti thể và lục lạp có hệ thống di truyền độc lập và độc lập với hệ gen nhân Một số tương đối ít protein được ma hóa bởi AND bào quan và được tổng hợp ribosome bào quan, nhiều protein được ma hóa bởi gen nhân và được tổng hợp ribosome tế bào chất, sau đó được vận chuyển vào bào quan Các genome bào quan là tương đối nhỏ, cấu trúc đơn giản, thường AND có cấu trúc vòng Trong kích thước của genome lục lạp là giống ở các thể thì kích thước genome ti thể thay đổi nhiờõu Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Bảng: Sai khác genome bào quan ở một số loài sinh vật Tỉ lệ % AND Loại tế AND ti thể AND lục lạp Loài Chuột bào hoặc AND / bào mô AND Số phân tử quan Gan – 10 1000 – 50 – 50 15 80 20 - 40 20 – 40 15 Nấm men Chlamydomonas Ngô Lá Số bào bào quan so quan /tế bào với tổng AND tế bào Không có histon bào quan mặc dầu vẫn chưa biết AND được đóng gói thế nào Cấu trúc genome là giống với genome vi khuẩn là với chromatin của sinh vật nhõn chuẩn Ti thể và lục lạp đều có chứa hệ di chuyển đầy đủ: số lượng nhỏ protein được ma hóa genome bào quan, bào quan tiến hành sự tự sao, ma và dịch ma tổng hợp protein Các quá trình này xảy ở chất nền của ti thể hoặc chất nền của lục lạp Các protein tổng hợp bào quan là đặc thù của bào quan Phần lớn các protein bào quan được ma hóa genome nhân Bộ máy tổng hợp protein của bào quan là tương tự của vi khuẩn là của Eucaryote Tuy nhiên, cũng có một vài sai khác bản giữa ma di truyền phổ biến với ma di truyền ti thể 5.3.2 Nguồn gốc phát sinh Từ các đặc trưng nêu trên, giả thuyết nguồn gốc vi khuẩn cộng sinh nội bào đa được đề xuất Theo thuyết cộng sinh nội bào, tế bào Eucaryote xuất hiện đầu tiên quá trình tiến hóa là tế bào nguyên thủy không có ti thể và lục lạp, sau đó thiết lập một mối quan hệ cộng sinh nội bào ổn định với vi khuẩn Vì ti thể của tế bào thực vật và động vật là rất giống nên sự kiện cộng sinh nội bào đưa đến sự xuất hiện của ti thể được xem là xảy sớm quá trình tiến hóa, trước phân chia thành động vật và thực vật Sau đó, lục lạp có thể đa xuất hiện một sự cộng sinh nội bào khác của một vi khuẩn lam Cyanobacteria, tạo tế bào thực vật đầu tiên Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Vì hầu hết các protein bào quan là được ma hóa bởi các gen nhõn, nờn hình đa có một sự di chuyển gen với phạm vi lớn từ bào quan vào AND nhân đa xảy giai đoạn sớm của quá trình tiến hóa Eucaryote Điều này giải thích tại một số gen nhân ma hóa cho protein ti thể đa trì sự giống đáng kể so với gen vi khuẩn Phân tích cấu trúc không gian chiều và trình tự axit amin đầy đủ của các cytochrom của nhiều loại vi khuẩn khác đa cho thấy rằng các protein này là có liên quan rất gần và gần với cytochrom c của day hô hấp ti thể thực vật và động vật Từ các số liệu này và những thông tin sinh hóa khác đa cho phép phán đoán rằng ti thể có nguồn gốc từ một loại vi khuẩn tía quang tổng hợp đa bị mất khả quang tổng hợp của nó chỉ còn lại day hô hấp Gần đa phát hiện một số gen ti thể nấm men cũng một số gen lục lạp có chứa các intron làm lay động thuyết cộng sinh nội bào của nguồn gốc ti thể Tuy nhiên, vì intron không phát hiện thấy ở các gen vi khuẩn, thêm vào đó, intron phát hiện thấy gen ti thể ở chủng nấm men này lại không thấy gen đó ở chủng nấm men khác Do đó mà một số người cho rằng intron phát hiện ADN của một số gen ti thể là sự thoái hóa của các gen nhẩy Ti thể và lục lạp mới được tạo bởi sự sinh trưởng và phân chia của ti thể và lục lạp đa có Hệ gen bào quan (ti thể và lục lạp) di truyền theo dòng mẹ (di truyền tế bào chất) 5.4 Nhân 5.4.1 Hình thái, số lượng, thành phần lí hóa và cấu trúc nhân tế bào Hầu hết các tế bào có một nhõn Một số loại tế bào có hai hoặc ba nhân, hoặc nhiều nhõn (ví dụ tế bào đa nhân megacaryocyte – tủy xương) Có trường hợp tế bào không có nhân tế bào hồng cầu chuyên hóa với chức vận chuyển oxy Số lượng nhân tế bào có thể bị thay đổi một số trường hợp bệnh lí Hình dạng của nhân tùy thuộc vào hình dạng tế bào Tuy nhiên nhiều trường, nhân có dạng rất phức tạp Ví dụ: bạch cầu có hạt thường có nhân phân thùy Kích thước nhân thay đổi tùy loại tế bào, trạng thái, chức tế bào, nói chung là nó đặc trưng cho từng loại tế bào Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 5.4.2 Cấu trúc đại cương Tế bào được nhuộm bằng các thuốc nhuộm đặc trưng có thể phân biệt rõ các cấu trúc hiển vị sau: - Màng nhân phân cách rõ giới hạn nhân và tế bào chất - Hạch nhân hay nhân – thể hình cầu nhỏ, có độ chiết quang mạnh Tế bào có hoặc hạch nhân - Chất nhiễm sắc có cấu trúc hạt, sợi hoặc búi - Dịch nhân tương tự dịch tương bào, không nhuộm màu 5.4.3 Thành phần hóa hõc của nhân Thành phần hóa học cấu trúc nhân khá phức tạp gồm các axit nucleic (AND và ARN) protein (các protein kiềm: protamin và histon; các protein phi histon), các chất lipit, các hợp chất hữu và vô khác Các axit nucleic liên kết với các protein tạo nên các nucleoproteit – thành phần chính của cấu trúc nhân 5.4.4 Màng nhân 5.4.4.1 Hình dạng và cấu trúc Nhân được bao bọc bởi một màng nhân Màng nhân có cấu trúc màng lipoproteit màng sinh chất, khác màng sinh chất ở một số đặc điểm sau: - Màng nhân không có tính hàn gắn lại được bị chọc thủng hay bị phá hủy Trong đó, màng tế bào một bị chọc thủng có thể hàn gắn lại nếu có mặt của ion Ca2+ Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 - Các phân tử lớn có trọng lượng phân tử 10 – 20000 dalton dễ dàng thấm qua màng nhân Nhưng một số protein chỉ có thể thấm vào tế bào mà không thể thấm vào nhân được - Màng nhân là một màng kép, độ dày của mỗi màng khoảng 10nm Xoang giới hạn bởi màng gọi là xoang quanh nhân Màng ngoài nối với mạng lưới nội chất (ER) đó đảm bảo sự liên hệ trực tiếp giữa xoang quanh nhân với môi trường ngoại bào Mặt ngoài của màng của nhân có đính nhiều ribosome, đó có liên quan đến sự tổng hợp protein - Màng nhân có cấu trúc không liên tục Trên màng nhân có nhiều lỗ, phân bố tương đối đồng đều với khoảng cách từ 50 – 100nm Mỗi lỗ màng nhân là một cấu trúc phức tạp nên được gọi là phức hệ lỗ màng nhân, có đường kính khoảng 80nm Trên cả bề mặt của mỗi phức hệ lỗ nhõn được cấu tạo bởi hạt protein lớn sắp xếp theo kiểu bát giác nhô vào lòng ống, còn ở trung tâm của phức hệ là một khe hẹp khoảng 10nm tạo nên một kênh chính qua đó các phân tử hòa tan nước được giữ lại giữa nhân và tế bào chất Mặt của màng có hệ thống tấm lamina, có chiều dạy thay đổi tùy loại tế bào (khoảng 15 – 60nm) Tấm lamina được cấu tạo từ các vi sợi đan chéo một tấm dõy Các vi sợi có bản chất protein – lamin, có hầu hết các tế bào Eucaryote Hệ thống tấm lamina có vai trò học giữ cho màng nhân ổn định và qua tấm lamina chất nhiễm sắc đính vào màng nhân Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 Màng nhân biến mất vào cuối kì trước của phân bào và bị chia nhỏ thành các bóng phân bào bé Màng nhân được tái sinh lại ở cuối kì cuối từ các bóng không bào và mạng lưới nội sinh chất Tấm lamina bị giải trùng hợp thành các đơn hợp lamin ở cuối kì trước sẽ được tái trùng hợp để tạo thành tấm lamina ở kì cuối 5.4.4.2 Chức của màng nhân Màng nhân có chức phân lập cách li nhiễm sắc thể khỏi tế bào chất Thực hiện chức trao đổi chất giữa nhân và tế bào chất Vận chuyển các chất qua màng nhân thông qua chế hoạt tải qua màng lipoproteit hoặc thông qua hệ thống lỗ của màng nhân Tất cả các phân tử ARN và ribosome của tế bào là được tạo ở nhân và được vận chuyển khỏi nhân vào tế bào chất Trong đó, tất cả các protein thực hiện chức nhõn đều được tổng hợp tế bào chất và được vận chuyển vào nhân Các lỗ màng nhân và hệ thống tấm lamina ở mặt của màng đảm bảo tính ổn định tương đối về hình dạng của nhân tế bào Sự có mặt của nhiều hạt ribosome mặt ngoài của màng nhân cho thấy màng nhân tham gia tích cực vào việc tổng hợp các protein Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 III KẾT LUẬN Sau tìm hiểu về màng nội bào và quá trình tổng hợp các đại phân tử có những nhận xét sau: Các bào quan không có cấu trúc màng là ribosome, trung tử Các bào quan có cấu trúc màng kép là nhân, ti thể, lục lạp Các bào quan có cấu trúc màng đơn là mạng lưới nội sinh chất, không bào Các bào quan có cấu trúc giống màng sinh chất đều có bản chất là lipoproteit, có tính linh hoạt tính linh hoạt của lớp kép lipit và tính linh hoạt của các protein màng Mạng lưới nội sinh chất chiếm 50% diện tích bề mặt tế bào và 10% thể tích tế bào → Cung cấp diện tích bề mặt để các bào quan khác khu trú Mặc dù đa rất cố gắng tiểu luận của không thể tránh khỏi những thiếu sót, mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo – PGS.Ts Nguyễn Xuõn Viết đa tận tình giảng dạy thời gian qua, cung cấp cho học viên chúng nhiều kiến thức mới, phương pháp phù hợp giảng dạy bộ môn Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Như Hiền, Trịnh Xuõn Hậu, 2000, “Tờờ́ bào học”, NXB ĐHQG HN Nguyễn Như Hiền, 2006, “Giáo trình sinh học tế bào”, NXB GD Vũ Đức Lưu, Nguyễn Minh Công, 2007, “Giáo trình di truyền học”, NXB ĐHSP Lê Duy Thành, Đỗ Lờ Thăng, 2005, “Di truyền học”, NXB KH&KT Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K and Watson JD, 2002, “Molecular Biology of the Cell 3rded” Garland Publishing, Inc New York, USA Các trang web: http://www.sinhhocvietnam.com/vn/modules.php? name=Page1&go=page&pid=51 http://www.thuvienkhoahoc.com/tusach/Chu_k%E1%BB%B3_t %E1%BA%BF_b%C3%A0o http://www.thuvienkhoahoc.com/tusach/Lecture:Sinh_học_Đại_cương _MIT_7.013/Chapter … Bài tập điều kiện Sinh Tạ Thị Thu - Cao học K17 MỤC LỤC Trang ... về màng nội bào và quá trình tổng hợp các đại phân tử có những nhận xét sau: Các bào quan không có cấu trúc màng là ribosome, trung tử Các bào quan có cấu trúc màng. .. được tổng hợp từ mỗi phân tử mARN, ở nhân sơ một phân tử mARN có thể tổng hợp nên nhiều loại phân tử protein Không phải tất cả các protein tổng hợp tại ribosome tế bào. .. điện tử và chất cho điện tử day truyền điện tử của hệ quang hợp Màng tilacoit chứa các enzym của day truyền điện tử và tổng hợp ATP của hệ quang hợp I và II Còn các

Ngày đăng: 05/12/2014, 09:59

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan