Nhập Môn Sinh Học Tế Bào: Khám Phá Cấu Trúc và Chức Năng

Tế bào học là lĩnh vực nghiên cứu cấu trúc, chức năng và sự phát triển của tế bào, đóng vai trò quan trọng trong sinh học và y học.

• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Sinh Học
• Đề tài: Khám Phá Tế Bào: Cơ Sở Của Sự Sống
• Loại tài liệu: Bài Luận
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: NHẬP MÔN SINH HỌC TẾ BÀO
• 1.1. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TẾ BÀO
• 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TẾ BÀO
• 1.3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA TẾ BÀO HỌC
• 1.4. QUAN NIỆM HIỆN ĐẠI VỀ CẤU TRÚC TẾ BÀO
• 1.5. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA TẾ BÀO
• 1.6. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC (Thành phần phân tử của tế bào)

Tóm tắt

I. Khám Phá Tế Bào Cơ Sở Của Sự Sống

Tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống, giống như nguyên tử trong hóa học. Mọi sinh vật, từ đơn bào đến đa bào, đều được cấu tạo từ tế bào. Tế bào không chỉ là cấu trúc mà còn là nơi diễn ra các quá trình sinh hóa phức tạp. Hiểu rõ về tế bào giúp khám phá các khía cạnh của sự sống.

1.1. Tế Bào Là Gì Đặc Điểm Cấu Trúc Của Tế Bào

Tế bào là đơn vị sống nhỏ nhất, có cấu trúc phức tạp. Mỗi tế bào đều có màng sinh chất, nhân và tế bào chất. Màng sinh chất đóng vai trò như một rào chắn, điều chỉnh sự trao đổi chất giữa tế bào và môi trường bên ngoài.

1.2. Lịch Sử Nghiên Cứu Tế Bào Những Bước Đột Phá

Khái niệm tế bào được Robert Hooke phát hiện vào năm 1665. Từ đó, nhiều nhà khoa học như Schleiden và Schwann đã phát triển học thuyết tế bào, khẳng định rằng tất cả sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào.

II. Vấn Đề Trong Nghiên Cứu Tế Bào Thách Thức Và Giải Pháp

Nghiên cứu tế bào gặp nhiều thách thức, từ việc quan sát cấu trúc tế bào đến việc hiểu rõ chức năng của từng bào quan. Sự phát triển của công nghệ kính hiển vi đã giúp vượt qua nhiều rào cản trong nghiên cứu tế bào.

2.1. Thách Thức Trong Quan Sát Tế Bào Kính Hiển Vi

Kính hiển vi quang học có giới hạn về độ phân giải, không thể quan sát rõ các bào quan nhỏ. Kính hiển vi điện tử đã ra đời, cho phép nghiên cứu cấu trúc tế bào ở mức độ siêu vi.

2.2. Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Nghiên Cứu Tế Bào

Sử dụng kính hiển vi điện tử và các phương pháp phân đoạn tế bào giúp tách rời các bào quan, từ đó nghiên cứu chức năng của chúng một cách chi tiết hơn.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Tế Bào Công Nghệ Hiện Đại

Các phương pháp nghiên cứu tế bào hiện đại bao gồm kính hiển vi điện tử, phân đoạn tế bào và phân tích di truyền. Những công nghệ này đã mở ra nhiều hướng đi mới trong nghiên cứu sinh học tế bào.

3.1. Kính Hiển Vi Điện Tử Cách Mạng Trong Nghiên Cứu Tế Bào

Kính hiển vi điện tử cho phép quan sát cấu trúc tế bào với độ phân giải cao, giúp phát hiện nhiều bào quan mà kính hiển vi quang học không thể thấy được.

3.2. Phân Đoạn Tế Bào Tách Rời Và Nghiên Cứu Chức Năng

Kỹ thuật phân đoạn tế bào giúp tách rời các bào quan, từ đó nghiên cứu chức năng của chúng một cách chi tiết hơn, hỗ trợ cho việc hiểu rõ hơn về hoạt động của tế bào.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Tế Bào Kết Quả Nghiên Cứu

Nghiên cứu tế bào có nhiều ứng dụng trong y học, nông nghiệp và công nghệ sinh học. Những hiểu biết từ tế bào học giúp phát triển các phương pháp điều trị mới và cải thiện giống cây trồng.

4.1. Ứng Dụng Trong Y Học Tế Bào Gốc Và Điều Trị Bệnh

Tế bào gốc có khả năng tái tạo mô và điều trị nhiều bệnh lý. Nghiên cứu tế bào giúp phát triển các liệu pháp điều trị mới, mang lại hy vọng cho nhiều bệnh nhân.

4.2. Ứng Dụng Trong Nông Nghiệp Cải Thiện Giống Cây Trồng

Nghiên cứu tế bào giúp phát triển giống cây trồng kháng bệnh, tăng năng suất. Các phương pháp sinh học tế bào đang được áp dụng rộng rãi trong nông nghiệp hiện đại.

V. Kết Luận Tương Lai Của Nghiên Cứu Tế Bào

Nghiên cứu tế bào sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều hướng đi mới trong khoa học. Sự hiểu biết sâu sắc về tế bào sẽ giúp giải quyết nhiều vấn đề trong y học và sinh học.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Tế Bào Xu Hướng Mới

Công nghệ sinh học và di truyền học sẽ tiếp tục phát triển, giúp hiểu rõ hơn về tế bào và ứng dụng trong điều trị bệnh và cải thiện giống cây trồng.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Tế Bào Trong Khoa Học

Nghiên cứu tế bào không chỉ là nền tảng của sinh học mà còn là chìa khóa để giải quyết nhiều thách thức trong y học và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Sinh học Tế bào (tiêu đề tài liệu: Khám Phá Tế Bào: Cơ Sở Của Sự Sống) là tài liệu học tập thuộc khối kiến thức cơ sở ngành trong chương trình đào tạo đại học và sau đại học các ngành Sinh học, Công nghệ Sinh học, Y đa khoa, Dược học, Nông nghiệp và Sư phạm Khoa học Tự nhiên. Môn học đóng vai trò cầu nối nền tảng, cung cấp các nguyên lý cơ bản về đơn vị tổ chức sống để người học tiếp cận các chuyên ngành sâu hơn như Di truyền học, Hóa sinh học, Sinh lý học, Vi sinh vật học và Sinh học phân tử.

Mục tiêu học tập của giáo trình bao gồm:

• Trình bày lịch sử phát triển của tế bào học và nội dung cốt lõi của học thuyết tế bào cổ điển cũng như hiện đại.
• Phân tích nguyên lý hoạt động của các phương pháp nghiên cứu tế bào, trọng tâm là kỹ thuật hiển vi (quang học, điện tử SEM, TEM) và kỹ thuật phân đoạn tế bào bằng ly tâm vi sai.
• Mô tả chi tiết thành phần hóa học, đặc điểm hình thái, siêu cấu trúc và chức năng sinh học của tế bào Prokaryote và Eukaryote.
• Giải thích các cơ chế trao đổi chất, vận chuyển qua màng sinh chất và sự phối hợp chức năng giữa các bào quan trong hệ thống nội màng.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận có hệ thống theo lộ trình: từ kiến thức nhập môn (lịch sử, phương pháp nghiên cứu, cơ sở hóa sinh), phân tích sinh vật nhân sơ đơn giản, đến phân tích chuyên sâu cấu trúc siêu vi và hệ thống bào quan của sinh vật nhân thực. Điểm đặc thù của tài liệu là việc kết hợp chặt chẽ giữa mô tả hình thái học hiển vi và giải thích cơ chế hóa sinh phân tử với các số liệu định lượng cụ thể.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung văn bản thể hiện cấu trúc 3 chương trọng tâm với tính logic chặt chẽ:

• Chương 1: Nhập môn Sinh học Tế bào

  • Lịch sử nghiên cứu tế bào: Ghi nhận các mốc phát triển từ kính hiển vi thô sơ của Robert Hooke (1665, quan sát mô bần x30) và A. van Leeuwenhoek (cuối thế kỷ 16–17); sự tranh luận giữa trường phái Noãn luận (Y. Aromatari) và Vi thể luận (H. Lovenhuc); sự ra đời của Học thuyết tế bào do Matthias Jakop Schleiden (1838) và Theodor Schwann (1839) khởi xướng; các phát hiện cấu trúc nội bào của R. Brown (1831), Van Beneden, Boveri, Altman, Benda, Camillo Golgi, Flemming và Strasburger.
  • Phương pháp nghiên cứu: Phân tích ba thông số cốt lõi của kính hiển vi (độ phóng đại, độ phân giải, độ tương phản); so sánh kính hiển vi quang học (LM, phóng đại khoảng 1000 lần, ưu thế quan sát tế bào sống) với kính hiển vi điện tử (EM) gồm hiển vi điện tử quét (SEM, phủ vàng bề mặt, tạo ảnh 3D) và hiển vi điện tử truyền qua (TEM, nhuộm kim loại nặng, thấu kính điện từ); nguyên lý phân đoạn tế bào bằng máy ly tâm tốc độ thấp và cao.
  • Thành phần hóa học của tế bào: Nước chiếm 85% (phân tách thành nước tự do 95% và nước liên kết 5%); khoáng vô cơ (anion $\text{Cl}^-$, $\text{SO}_4^{2-}$; cation $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$; nguyên tố vi lượng $\text{I}$, $\text{Co}$, $\text{Zn}$, $\text{Fe}$); các đại phân tử hữu cơ gồm Protein (3.500 hệ enzym, protein cấu trúc, vận chuyển hemoglobin/myoglobin/actin-myosin, kháng thể, hormon insulin), Lipit (cung cấp 9,3 kcal/g), Gluxit (cung cấp 60% năng lượng), Axit nucleic (ADN, ARN) và Vitamin (A, B1, E, C).

• Chương 2: Tế bào Prokaryote

  • Hình thái và kích thước: Phân loại cầu khuẩn (Micrococcus, Diplococcus, Streptococcus, Staphylococcus, Sarcina), trực khuẩn (E. coli, kích thước 0,5–1 $\times$ 2–3 $\mu\text{m}$), xoắn khuẩn (Vibrio, Spirillum, Spirochaeta, Actinomycetes).
  • Cấu tạo tế bào: Vỏ nhầy (capsule, 90–98% nước, 2% polysaccarit); thành tế bào chứa Peptidoglycan (mucopeptit, murein) và axit Teichoic, phân biệt cấu trúc vi khuẩn Gram dương (+) dày một lớp đồng nhất và Gram âm (-) mỏng nhiều lớp theo phương pháp nhuộm của H. Gram; màng sinh chất chứa hệ enzym hô hấp, phân bố nếp gấp mesosome; tế bào chất chứa Ribosome 70S (tiểu đơn vị lớn 50S và bé 30S, tỷ lệ 63% ARN + 37% protein), các thể vùi, tinh thể giết côn trùng ở Bacillus, plasmid vòng độc lập (2–5 kb) mang gen kháng kháng sinh; thể nhân chứa ADN vòng kép trần; hệ thống di động gồm lông/roi cấu tạo từ flagellin và nhung mao pili (Pili I bám dính, Pili II giới tính tham gia tiếp hợp).
  • Sinh sản: Cơ chế phân đôi vô tính và đột biến thích nghi kháng thuốc.

• Chương 3: Tế bào Eukaryote

  • Đặc điểm tổng quan: Đa dạng hình thái và kích thước (từ 3–20 $\mu\text{m}$ đến trứng đà điểu 17 cm, tế bào thần kinh dài tới 1 m, hồng cầu hình đĩa lõm 7,5–8,5 $\mu\text{m}$ không nhân); mô học thực vật (mô phân sinh, mô bì, mô dẫn, mô tiết, mô cơ, mô mềm) và động vật (biểu mô, mô cơ, mô máu, mô thần kinh).
  • Cấu trúc bao bọc: Chất nền ngoại bào (ECM) ở tế bào động vật cấu tạo từ collagen, proteoglycan (chứa 95% carbohydrate), fibronectin và protein thụ thể integrin nối với khung tế bào; thành tế bào thực vật gồm màng sơ cấp (5–12% cellulose, 66% hemicellulose và pectin) và màng thứ cấp (80–90% cellulose, cấu trúc 3 lớp vững chắc); thành tế bào nấm chứa chitin.
  • Màng sinh chất: Cấu trúc khảm lỏng dày 70–100 Å; lớp kép phospholipid (55–57%), cholesterol điều hòa tính lỏng và độ bền cơ học, glycolipid (5%); protein màng (xuyên màng, ngoại vi, thụ thể tín hiệu, kênh dẫn truyền); chuỗi oligosaccarid mặt ngoài tạo lớp áo tế bào (cell coat).
  • Tế bào chất và hệ thống bào quan: Dịch bào tương (chất nền hyaloplasma chứa enzym đường phân); Ribosome 80S (tiểu đơn vị 60S gồm rARN 28S, 5,8S, 5S cùng 45 protein; tiểu đơn vị 40S gồm rARN 18S cùng 33 protein); Lưới nội sinh chất hạt (RER tổng hợp protein tiết và tái tạo màng nhân) và lưới nội sinh chất nhẵn (SER tổng hợp lipid, chuyển hóa glucid, khử độc ở tế bào gan); Bộ máy Golgi (hệ thống túi dẹt phân cực mặt cis tiếp nhận và mặt trans xuất xưởng, xử lý biến đổi carbohydrate, hình thành thể đầu acrosome); Tiêu thể (Lysosome sơ cấp và thứ cấp chứa enzym thủy phân hydrolase acid ở pH acid, thực hiện thực bào, ẩm bào và tự tiêu); Không bào (duy trì áp suất thẩm thấu, tích lũy chất chuyển hóa, sắc tố và tạo lực trương nở ở thực vật).

   [TẾ BÀO HỌC]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

1. Ba nguyên lý học thuyết tế bào hiện đại: Mọi sinh vật đều cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào; tế bào là đơn vị tổ chức và chức năng cơ bản nhỏ nhất của sự sống; mọi tế bào sinh ra từ quá trình phân chia của tế bào tồn tại trước đó.
2. Nguyên lý phân xoang chức năng (Compartmentalization): Hệ thống màng nội bào ở tế bào nhân chuẩn phân chia tế bào chất thành các khoang riêng biệt, tạo môi trường tối ưu cho các phản ứng sinh hóa đặc hiệu diễn ra đồng thời không bị xáo trộn.
3. Mối quan hệ cấu trúc - chức năng ở cấp độ phân tử: Sự sắp xếp phân cực của phospholipid và cholesterol quyết định tính lỏng linh động của màng; cấu trúc không gian của protein quyết định hoạt tính xúc tác enzym và tính đặc hiệu thụ thể; hệ thống rARN định hình cấu trúc ribosome để thực hiện dịch mã.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng phân tích kỹ thuật hiển vi: Lựa chọn công cụ quan sát phù hợp dựa trên yêu cầu nghiên cứu (dùng LM cho tế bào sống, SEM cho cấu trúc bề mặt 3D, TEM cho siêu cấu trúc bào quan dưới tế bào).
• Kỹ năng phân loại và đối chiếu học thuật: So sánh đặc điểm hình thái và sinh hóa giữa các nhóm vi khuẩn (dựa trên phản ứng nhuộm Gram, kiểu sắp xếp lông/pili) và giữa tế bào nhân sơ với nhân thực (Ribosome 70S đối chiếu 80S, màng nhân, thành phần thành tế bào).
• Kỹ năng suy luận cơ chế sinh lý và bệnh học: Liên hệ cấu trúc phân tử với hiện tượng sinh học thực tế, như cơ chế kháng thuốc qua plasmid mang gen kháng kháng sinh, cơ chế khử độc thuốc của lưới nội chất nhẵn ở gan, hoặc vai trò của lysosome trong tự tiêu bào quan thoái hóa.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp diễn tiến sư phạm chuẩn mực: bắt đầu từ các khái niệm định tính lịch sử, chuyển tiếp sang kỹ thuật phân tích thực nghiệm và đi sâu vào cơ chế cấu trúc phân tử.

• Tiếp cận sư phạm tích hợp: Kết hợp song song giữa lý thuyết mô tả giải phẫu hiển vi và lý giải hóa sinh. Các cơ chế vận chuyển và chuyển hóa được mô hình hóa rõ ràng (như mô hình màng khảm lỏng Leclere 1994, lộ trình xử lý protein từ RER qua bộ máy Golgi đến màng sinh chất).
• Hệ thống câu hỏi ôn tập định hướng: Cuối mỗi chương đều có phần câu hỏi yêu cầu người học tổng hợp, phân tích và hệ thống hóa kiến thức:
  • Chương 1: Phân biệt thuốc nhuộm giữa kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử; lựa chọn loại kính hiển vi để nghiên cứu hình dạng bạch cầu, bề mặt sợi tóc hoặc cấu trúc bào quan; tóm tắt nguyên lý học thuyết tế bào hiện đại; phân tích 4 chức năng chung của tế bào.
  • Chương 2: Lập bảng tổng hợp ma trận đối chiếu cấu trúc và chức năng của tất cả các thành phần tế bào Prokaryote (vỏ nhầy, thành tế bào, màng sinh chất, ribosome, mesosome, thể vùi, plasmid, thể nhân, lông/roi); trình bày đặc điểm sinh sản và biến dị.
• Hướng dẫn tự học: Người học được định hướng vẽ lại sơ đồ cấu trúc tế bào nhân sơ, hoàn thành bảng phân loại đối chiếu, phân tích số liệu định lượng (hệ số lắng Svedberg, tỷ lệ phần trăm các chất vô cơ/hữu cơ) để ghi nhớ kiến thức có hệ thống.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Tài liệu thể hiện tính học thuật chặt chẽ thông qua việc tích hợp các dữ kiện khoa học đã được thực nghiệm xác minh:

• Tích hợp các thành tựu sinh học phân tử: Trích dẫn các công trình thực nghiệm của Albert Claude, Christian de Duve, George Palade và Keith Porter trong việc kết hợp kính hiển vi điện tử với phân tích sinh hóa; mô hình điều hòa hoạt động gen thông qua sản phẩm protein của Francois Jacob và Jacques Monod (1961).
• Cơ chế lý sinh và hóa sinh màng chi tiết: Làm rõ tính linh hoạt của lớp kép phospholipid phụ thuộc vào độ no của mạch carbon; phân tích vai trò ổn định kép của cholesterol (vừa cố định cơ học, vừa ngăn kết tinh duy trì độ lỏng linh động); mô tả các chuyển động phân tử gồm chuyển động ngang nhanh và chuyển dịch lật mặt (flip-flop) chậm.
• Minh chứng ứng dụng công nghệ sinh học và y sinh học:
  • Khai thác đặc điểm tinh thể giết côn trùng ở vi khuẩn hiếu khí sinh bào tử (Bacillus) để sản xuất chế phẩm sinh học diệt sâu hại cây trồng trong nông nghiệp.
  • Cơ chế nhận diện kháng nguyên bề mặt và liên kết màng của glycoprotein, glycolipid trong hệ miễn dịch.
  • Hoạt động giải độc các hợp chất morphin, codein, amphetamine, phenobarbital tại hệ thống lưới nội chất trơn ở tế bào gan.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên đại học: Giáo trình phục vụ trực tiếp sinh viên năm thứ nhất và năm thứ hai thuộc các khối ngành Khoa học Tự nhiên, Công nghệ Sinh học, Y khoa, Dược học, Nông nghiệp, Thú y và Sư phạm Sinh học.
• Học viên sau đại học: Dùng làm tài liệu tham khảo để hệ thống hóa kiến thức nền tảng trước khi bước vào các nghiên cứu chuyên sâu về sinh học tế bào động/thực vật, sinh học phát triển hoặc di truyền phân tử.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết: Người học cần có kiến thức cơ bản về Sinh học phổ thông, Hóa học đại cương/hữu cơ (cấu trúc liên kết hóa học, lipid, carbohydrate, protein, pH) và Vật lý quang học (nguyên lý khúc xạ, bức xạ electron, thấu kính).
• Giảng viên và nghiên cứu viên: Tài liệu cung cấp cấu trúc bài giảng chuẩn hóa, bảng số liệu định lượng và hệ thống câu hỏi mẫu để xây dựng đề cương môn học, biên soạn giáo án và thiết kế bài kiểm tra đánh giá.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Tài liệu được biên soạn cho sinh viên đại học, học viên cao học các ngành Khoa học Sự sống, Y - Dược, Nông nghiệp và là tài liệu tham khảo cho giảng viên giảng dạy học phần Sinh học Tế bào.

2. Cần kiến thức nền nào để học giáo trình này?

Người học cần nắm vững kiến thức căn bản về Sinh học đại cương, các khái niệm cơ bản của Hóa hữu cơ (đơn phân, liên kết peptide, este, phospholipid) và nguyên lý Vật lý quang học cơ bản.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu sinh học cơ bản khác là gì?

Giáo trình đi sâu vào siêu cấu trúc dưới góc độ hóa lý và sinh học phân tử, cung cấp đầy đủ thông số định lượng (hệ số Svedberg, kích thước angstrom, tỷ lệ phần trăm phân tử), đồng thời phân tích cơ chế phân xoang nội màng và cơ sở kỹ thuật hiển vi hiện đại.

4. Làm sao để tự học và nắm vững kiến thức trong giáo trình hiệu quả?

Người học nên bám sát hệ thống câu hỏi ôn tập cuối mỗi chương, tự vẽ lại sơ đồ cấu trúc tế bào, hoàn thành các bảng ma trận so sánh cấu trúc - chức năng của từng bào quan và liên hệ cơ chế phân tử với các hiện tượng sinh lý thực tế.

5. Giáo trình có cung cấp phần bài tập và câu hỏi đánh giá không?

Có. Cuối mỗi chương đều tích hợp hệ thống câu hỏi tự luận, bài tập tư duy ứng dụng hiển vi, và các bảng biểu yêu cầu người học điền khuyết cấu trúc - chức năng để củng cố toàn diện kiến thức đã học.

---

Kết luận

Giáo trình Sinh học Tế bào (Khám Phá Tế Bào: Cơ Sở Của Sự Sống) cung cấp một khung tri thức học thuật hoàn chỉnh, chuẩn xác và trung tính về đơn vị cơ bản của sự sống. Bằng việc liên kết chặt chẽ giữa lịch sử khoa học, phương pháp hiển vi - ly phân, hóa sinh phân tử và siêu cấu trúc tế bào Prokaryote cũng như Eukaryote, tài liệu thiết lập nền tảng lý thuyết vững chắc cho người học trong toàn bộ lộ trình đào tạo khoa học sự sống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I 1. Các thuốc nhuộm cho kính hiển vi quang học khác với thuốc nhuộm cho kính hiển vi điện tử như thế nào ? 2. Chúng ta nên dùng loại kính hiển vi nào để nghiên cứu : a. sự thay đổi hình dạng của tế bào bạch cầu ? b.

chi tiết kết cấu bề mặt sợi tóc ? c. cấu trúc chi tiết của 1 bào quan ? 3. Nội dung chính của học thuyết tế bào là gì ? 4. Theo quan điểm hiện đại, thuyết tế bào gồm những nguyên lý nào ? 5.

Dù là tế bào nhân sơ hay nhân chuẩn, chúng đều có những đặc điểm chung gì ? 6. Tế bào thực hiện những chức năng nào ? CHƯƠNG 2 TẾ BÀO PROKARYOTE 1. HÌNH THÁI 15 Vi khuẩn rất đa dạng, kích thước thay đổi tuỳ từng loài, từ vài µm đến vài chục µm. Tùy thuộc vào hình dạng có thể chia thành 3 nhóm chính: - Hình cầu: Cầu khuẩn.

Trong cầu khuẩn tuỳ theo mặt phẳng phân chia và đặc điểm liên hệ giữa các tế bào sau khi phân chia ta có các giống sau: Đơn cầu khuẩn (Micrococcus); Song cầu khuẩn (Piplococcus); Liên cầu khuẩn (Streptococcus); Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus); Bát cầu khuẩn (Sarcina). - Hình que: Trực khuẩn. Loài này phong phú nhất và có kích thước trung bình 0,5 - 1 x 2 - 3m. Ví dụ: - Vi khuẩn E.

Hình dạng của vi khuẩn 16 - Hình xoắn: Xoắn khuẩn. Có hình dạng và kích thước rất đa dạng : + Phẩy khuẩn (Vibrio): Vi khuẩn có hình que hơi uốn cong nên có hình dấu phẩy + Xoắn khuẩn (Spirillum): Vi khuẩn có hình xoắn thưa. + Xoắn thể (Spirochaeta = Spirochaetales): Vi khuẩn có hình xoắn khít + Xạ khuẩn (Actynomcycetes): Vi khuẩn có dạng hình tia, hình sợi 2. CẤU TẠO Tế bào vi khuẩn có tổ chức bên trong khá đơn giản, màng sinh chất không xoang hoá tế bào chất thành các xoang riêng biệt có màng giới hạn bao bọc (Do đó không có bào quan chuyên hoá có tổ chức cao có màng giới hạn bao bọc).

Toàn bộ tế bào chất là một đơn vị không có cấu trúc nâng đỡ bên trong và độ bền vững của tế bào là nhờ thành tế bào bao ngoài. Thành phần cấu tạo về cơ bản gồm có màng, tế bào chất và nhân (nhân không có màng nhân). Cấu trúc chung của tế bào vi khuẩn 2. Vỏ bọc (Hoặc màng nhầy - capsule) Đa số các loài vi khuẩn tiết ra một số chất hữu cơ bao quanh màng tế bào làm thành một lớp nhầy gọi là vỏ bọc.

Lớp nhầy này có thể rất mỏng (< 0,2 m) hoặc dày (> 0,2m), có khi bao cả một chuỗi gồm nhiều vi khuẩn. Kích thước của vỏ bọc và sự hình thành vỏ bọc tuỳ thuộc vào loài vi sinh vật và điều kiện nuôi cấy. 17 Một số vi khuẩn không có vỏ bọc, tế bào của nó được bao bọc trong 1 lớp dịch nhày không có giới hạn xác định và cấu trúc rõ rệt. Thành phần của vỏ bọc gồm có: 90 - 98% là H2O; 2% chất khô chủ yếu là polysaccarit.

Khi làm khô, ở một số vi khuẩn trong vỏ bọc còn có chứa 1 ít Lipoprotein. Chức năng của màng nhày: Là nơi dự trữ chất dinh dưỡng; Bảo vệ tế bào vi khuẩn tránh tác dụng thực bào của bạch cầu tăng cường độc hại của vi khuẩn gây bệnh; Một số vi khuẩn hình sợi dùng vỏ nhày để bám vào các giá thể dưới nước. Thành tế bào (cell wall) Thành tế bào còn gọi là màng tế bào hay vách tế bào của vi khuẩn. Thành tế bào cấu tạo phức tạp, dày và cứng, chiếm 20 - 30% trọng lượng khô của tế bào vi khuẩn.

Thành phần cấu tạo chủ yếu là Glucopeptit (Gồm có: Peptidoglucan, mucopeptit, murein) vă axit Teicoic. Ngoài hai hợp chất trên, trong thành tế bào còn có các hợp chất khác: Protein, Lipoprotein và Polysaccarit. Tỉ lệ của các thành phần này khác nhau ở vi khuẩn Gram (+) và Gram (-). Thành tế bào của vi khuẩn Gram (+) và Gram (-) Về chức năng, thành tế bào được dùng để bảo vệ về mặt cơ học và giữ vững hình dạng của vi khuẩn.

Ngoài ra, nó còn giúp bảo vệ tế bào khỏi những tác động của các hợp chất hóa học, duy trì áp xuất thẩm thấu bên trong tế bào. Ví dụ: Thành tế bào của một số vi khuẩn có thể gây cản trở sự xâm nhập của chất kháng sinh vào bên trong tế bào. Với chức năng bảo vệ như vậy, thành tế bào chính là một trong số các đích tác dụng của thuốc đối với vi khuẩn. Ngoài ra, thành tế bào còn có chức năng mang các kháng nguyên của vi khuẩn hay mang nội độc tố của một số vi khuẩn gram (-).

Khi có sự xâm nhập của phage, thành tế bào là chỗ bám của phage. Về mặt cấu tạo, thành tế bào vi khuẩn có hai kiểu cấu tạo chính tương ứng với hai nhóm vi khuẩn có tên là Gram (+) và Gram (-). Người đầu tiên đề xướng hai phương pháp nhuộm để phân biệt hai nhóm vi khuẩn này là H.Gram, Đan mạch. Theo phương pháp 18 nhuộm Gram, vi khuẩn Gram (+) sẽ bắt màu xanh tím, còn vi khuẩn Gram (-) sẽ bắt màu đỏ tía.

Cấu tạo khái quát của hai loại thành tế bào vi khuẩn này có thể tóm lược như sau: + Vi khuẩn Gram (+) có thành tế bào dày, gồm 1 lớp, thành phần tương đối đồng nhất. + Vi khuẩn Gram (-) có thành tế bào mỏng, gồm nhiều lớp, thành phần và cấu tạo tương đối phức tạp. Màng sinh chất (cytoplasmic membrane hay plasmamembrane) Màng sinh chất là lớp màng bao quanh và ngăn các tế bào chất với màng tế bào. Sơ đồ cấu tạo màng sinh chất.

Sơ đồ màng khảm lỏng linh động (Theo Henri Leclere et, at 1994) Về mặt cấu tạo, màng sinh chất gồm có 3 thành phần chính là: + Lipit (chiếm khoảng 30 - 40%) chủ yếu ở dạng photpholipit. Hai lớp phân tử photpholipit nằm giữa trong suốt; các đuôi kị nước được sắp xếp quay vào nhau, còn đầu ưa nước quay ra phía ngoài. Sự sắp xếp này thuận lợi nhất cho chức năng vận chuyển các chất của màng. + Protein (có thể chiếm tới 60 - 70%) gồm rất nhiều hệ enzim, trong đó có hệ enzim pecmeaza có tác dụng vận chuyển các chất qua màng.

+ Gluxit: Chiếm một tỉ lệ nhỏ 19 Ngoài ra, màng sinh chất của tế bào Prokaryote còn có thêm axit diaminopimelic (chỉ gặp ở vi khuẩn và tảo xanh) và axit formic. Trên màng sinh chất có những chỗ lõm vào tạo thành nếp gấp gọi là mesosome, mesosome có khi đính vào màng nhân của vi khuẩn. Màng sinh chất có tính chất thẩm thấu chọn lọc các chất dinh dưỡng vào trong tế bào và thải các sản phẩm trao đổi chất ra ngoài tế bào vì nó chứa các enzyme có khả năng điều khiển quá trình trao đổi chất giữa vi khuẩn và môi trường xung quanh. Màng sinh chất chứa nhiều enzyme hô hấp, enzyme của chu trình Krebs.

Màng sinh chất còn có vai trò sinh tổng hợp protein và đóng vai trò nhất định trong quá trình sinh sản của vi khuẩn. Tế bào chất (cytoplasm) Tế bào chất là vùng dịch thể được giới hạn bởi màng tế bào, có cấu tạo dạng keo, chứa 80%-90% là nước, còn lại là cac lipoprotein. Toàn tế bào chất là một khối thống nhất, không phân hóa thành các vùng chức năng, hầu như không chứa các bào quan. Tuy nhiên, trong tế bào chất có chứa ribosome, các thể vùi (là nơi dự trữ các chất dinh dưỡng và năng lượng), protein, lipid, glycogen, ARN.

Tuỳ từng loài vi khuẩn mà trong tế bào chất còn có chứa một vài phân tử ADN vòng nhỏ gọi là plasmid. Plasmid nằm tách biệt hoặc gắn vào NST của vi khuẩn. Các hoạt động sống của tế bào đều diễn ra chung trong tế bào chất mà không phân định ranh giới rõ rệt. Ribosome Ở vi khuẩn, ribosome là các hạt có hệ số lắng 70S (S là chữ đầu của đơn vị Svedberg , là hệ số lắng đo được trong siêu li tâm).

1S = 1013 cm/s Một tế bào vi khuẩn có khoảng trên 10.000 ribôxôm, tế bào E.coli đang phát triển mạnh có từ 15. Mỗi Riboxôm có hai tiểu phần: Tiểu phần lớn có hệ số lắng 50S và tiểu phần bé có hệ số lắng 30S. Trong tế bào chất, các tiểu đơn vị này nằm riêng lẻ, nhưng khi tham gia vào quá trình dich mã, chúng sẽ kết hợp lại với nhau. Thành phần cấu tạo của mỗi Riboxôm gồm có 63%ARN và 37%Protein.

Ngoài ra trong Riboxôm còn có một lượng nhỏ Lipit, enzim Ribonucleaza, Galactozidaza, Lixinaminopeptidaza. Chức năng của riboxom: Là trung tâm tổng hợp protein. Ngoài ra, Ribôxôm cũng là nơi tác động của một số loại kháng sinh, làm sai lạc sự tổng hợp protein của vi khuẩn như aminozitm, cloramphenicon. Cấu trúc của ribosome ở tế bào vi khuẩn 2.

Mezosome Mezosome là một thể hình cầu trông giống như một bong bóng nằm trong nguyên sinh chất, gần vách ngăn, chỉ xuất hiện khi tế bào phân chia (màng sinh chất lõm vào khối tế bào chất tạo thành nếp gấp). Mezoxom có đường kính khoảng 2500A0, gồm nhiều lớp màng bện chặt lại với nhau, chiều dày của mỗi màng khoảng 75A0. Một tế bào có khoảng 1 - 2 mezoxom. Mezoxom là nơi định vị của ADN tế bào vi khuẩn khi nó bước vào quá trình nhân đôi, hình thành vách ngăn trong sự phân bào trực phân hình thành 2 tế bào con.

Ngoài ra, nó còn có vai trò tương tự như ti thể do có chứa hệ thống enzyme vận chuyển điện tử và một số nhân tố của quá trình photpho ril hoá oxy hoá để hình thành ATP. Các hạt chất dự trữ và vật thể ẩn nhập Các hạt chất dự trữ hay gặp thường là: Hạt hydratcacbon (Hạt tinh bột, hạt glycogen, hạt Gramanuloza) được sử dụng làm nguồn năng lượng và thức ăn Cacbon; Hạt cacboxyxom (hạt Ribuloza di photphat cacboxylaza); Hạt volutin dự trữ polyphotphat vô cơ; Hạt lưu huỳnh và các giọt mỡ Vật thể ẩn nhập gồm các tinh thể giết côn trùng gặp ở một số vi khuẩn hiếu khí sinh bào tử như Bac.Tinh thể giết côn trùng có khả năng tiết ra độc tố giết được một số côn trùng có hại, có thể dùng chúng để sản xuất chế phẩm vi sinh vật giết côn trùng có hại trong công nghệ sinh học, phá hoại cây trồng tốt hơn dùng hoá chất. Ngoài ra còn có tinh thể canxioxalat gặp ở vi khuẩn Chromatium okeni. Các thể mang màu và sắc tố: Ở nhiều loài vi khuẩn có khả năng tiết các sắc tố khác nhau vào môi trường hoặc tế bào được sắc tố hoá.

Khả năng tạo thành sắc tố là một đặc điểm có tính di truyền ở vi sinh vật.