CHƯƠNG 1: TẾ BÀO I. HỌC THUYẾT TẾ BÀO 1. Học thuyết tế bào - Năm 1665, Robert Hooke với kính hiển vi phóng đại 20 lần là người đầu tiên quan sát mô bần của tế bào thực vật. - Năm 1674, Antonie Van Leeuwenhoek với kính hiển vi độ phóng đại 270 lần đã mô tả cả tế bào thực vật.
Cuối thế kỷ 19, nhờ sự hoàn thiện của kỹ thuật kính hiển vi đã làm nền tảng cho học thuyết tế bào của Mathaias Schleiden (1804-1881) và Theodo Schwann (1810-1882): - Sinh vật có cấu tạo đa dạng cao song đều có cấu tạo từ tế bào - Mọi tế bào sống đều có cấu chúc và chức năng tương tự nhau. Học thuyết tế bào hiện đại - Mọi sinh vật đều gồm một hoặc nhiều tế bào trong đó xảy ra các quá trình chuyển hóa và tồn tại tính di truyền. - Tế bào là đơn vị sống nhỏ nhất, đơn vị cơ bản nhỏ nhất của mọi cơ thể. Tế bào có thể tự sinh sản và chỉ xuất hiện nhờ quá trình phân chia của tế bào trước đó.
Cấu trúc cơ bản của tế bào gồm 3 phần: - Mọi tế bào đều được màng sinh chất bao quanh - Mọi tế bào đều có nhân hoặc nguyên liệu chứa thông tin di truyền - Mọi tế bào đều chứa tế bào chất Các tế bào đều có cấu trúc chung nhưng các nhóm tế bào tiến hóa theo các hướng khác nhau, cấu tạo biến đổi theo những phương thức khác nhau. CẤU TRÚC TẾ BÀO PROKARYOTA - Tế bào Prokaryota có kích thước nhỏ, đường kính khoảng 0,2 – 2,0 μm, chiều dài khoảng 2,0– 8,0 μm - Vi khuẩn là nhóm sinh vật duy nhất có cấu trúc từ loại tế bào này * Vỏ nhầy: − Cấu tạo: + Nằm ngoài cùng, bao bọc tế bào + Thành phần hóa học: polysaccharide hoặc protein − Chức năng: bảo vệ, đính bám, dinh dưỡng * Thành tế bào: − Cấu tạo: + Nằm dưới lớp vỏ + Có hai kiểu cấu tạo chính tương ứng với 2 nhóm vi khuẩn: ● Gram (+): gồm một lớp peptidoglycan dày, thành phần tương đối đồng nhất, khi nhuộm sẽ bắt màu xanh tím. ● Gram (-): gồm một lớp peptidoglycan mỏng và một lớp màng ngoài, thành phần và cấu trúc khá phức tạp, khi nhuộm sẽ bắt màu đỏ tía. − Chức năng: + Có độ rắn nhất định để bảo vệ và duy trì hình dạng tế bào.
Thành TBcó vai trò quan trọng trong việc nâng đỡ, giúp tế bào không vỡ dưới tác động của áp suất thủy tĩnh. Tùy theo cấu tạo, thành tế bào có thể giúp chống chịu một áp suất thẩm thấu từ 5 – 20 atm. VITAMIN DƯỢC – TEAM HỌC TẬP TND 3 + Giúp bảo vệ tế bào khỏi tác động hóa học như gây cản trở sự xâm nhập của chất kháng sinh vào bên trong tế bào. * Màng tế bào chất: Cấu tạo: + Nằm dưới thành tế bào + Dày khoảng 5 – 10 nm, được hình thành bởi lớp phospholipid Chức năng: + Ngăn cách tế bào với môi trường, giúp tế bào trở thành một hệ thống biệt lập + Thực hiện quá trình trao đổi thông tin, chất giữa tế bào với môi trường + Là giá để gắn các enzym trong quá trình trao đổi chất trong tế bào * Tế bào chất: Cấu trúc: thành phần chủ yếu là nước, enzyme, muối và các hợp chất hữu cơ và vô cơ khác (bào tương – chất keo bán lỏng) Chức năng: + Nơi diễn ra các phản ứng sinh hóa, đảm bảo duy trì các hoạt động sống của tế bào + Nơi chứa các hạt dự trữ (đường, lipid) và ribosome * Khung tế bào: Cấu trúc: protein dạng sợi Chức năng: tạo hình dạng cho tế bào, vận chuyển protein, tham gia vào quá trình phân bào * Thể vùi: dạng hạt, tích trữ sản phẩm trao đổi chất * Ribosome: Cấu trúc: + Dạng hạt gồm 2 tiểu đơn vị: tiểu đơn vị lớn (50S) và tiểu đơn vị nhỏ (30S) + Thành phần hóa học: protein và Rarn Chức năng: nhà máy tổng hợp protein của tế bào * Vùng nhân: + Chưa có màng bọc nên thể nhân và tế bào chất không tách biệt rõ ràng + Hầu hết chỉ chứa một phân tử ADN dạng vòng, mạch kép Chức năng: là nơi chứa thông tin di truyền và là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào * Plasmid: Cấu trúc: + Nằm ngoài vùng nhân, là thành phần không bắt buộc phải có trong tế bào + Có cấu tạo từ ADN dạng mạch vòng hoặc mạch thẳng nhỏ Chức năng: + Hoạt động độc lập với vùng nhân + Gen nằm trên plasmid tạo nên đặc tính kháng kháng sinh hoặc quyết định giới tính ở vi khuẩn, tạo độc tính.
+ Tế bào tiếp nhận plasmid từ tế bào khác qua quá trình tiếp hợp + Được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học + Được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học * Roi: Cấu trúc: protein Chức năng: giúp tế bào vận động để tìm kiếm nguồn thức ăn, tới chỗ có ánh sáng và tránh những hóa chất độc hại. * Lông: Cấu trúc: protein flagellin Chức năng: VITAMIN DƯỢC – TEAM HỌC TẬP TND 4 + Giúp TB nhân sơ bám dính vào nhau hoặc bám lên cơ chất + Lông giới tính (dài hơn nhưng số lượng ít hơn lông thông thường): kéo 2 TB lại gần nhau trước khi trao đổi ADN thông qua tiếp hợp (conjugation) III. CẤU TRÚC TẾ BÀO EUKARYOTA 1. Màng sinh chất Vị trí: là lớp màng bao quanh tế bào chất Thành phần: lipid, protein và hydratcarbon Cấu tạo: theo mô hình “khảm linh động”; gồm một lớp phospholipid kép có gắn protein và hydratcarbon (màng lipoprotein) Chức năng: + Ngăn cách TB với môi trường, giúp TB thành 1 hệ thống biệt lập + Thực hiện trao đổi chất và thông tin giữa TB và môi trường + Là giá thể để gắn enzym của quá trình trao đổi chất 1.
Lớp phospholipid kép * Là thành phần chính của màng sinh chất * Chức năng: ngăn cản sự khuếch tán của các phân tử một cách có chọn lọc * Cấu tạo: có cấu tạo bền vững, thành phần chính gồm: − Phospholipid: là một phân tử lưỡng cực: một đầu kị nước (chứa 2 mạch hydrocacbon dài) và một đầu ưa nước (chứa nhóm phosphate) − Cholesterol: + Cấu tạo: ● Gồm một nhóm phân cực liên kết với một nhóm steroid ● Các phân tử này nằm xen kẽ với lớp màng kép phospholipid theo phương thức nhân steroid nằm cạnh các đuôi acid béo, còn đầu phân cực thì xếp gần với rượu phosphocholin. + Chức năng: có vai trò cố định cơ học cho màng bởi chúng làm cho các đuôi acid béo trở nên bất động. Các phân tử phospholipid vì thế mà không thể dịch chuyển được. − Sự hình thành lớp phospholipid kép: + Khi đưa nhóm phospholipid vào nước, các phân tử nước sẽ hút đầu phân cực của phân tử phospholipid về phía mình và đẩy đầu không phân cực ra xa.
Bởi hiện tượng này nên các phân tử phospholipid sẽ ngẫu nhiên được sắp xếp theo kiểu quay đầu ko phân cực vào nhau, đầu phân cực hướng ra ngoài. Cấu trúc này có thể dạng hình cầu hoặc ở dạng lớp kép. Dạng lớp kép là nền tảng của màng sinh chất. + Sự kết hợp các phospholipid khác nhau giúp thay đổi tính chất vật lý của màng.
− Tính linh hoạt của lớp phospholipid: + Phụ thuộc vào độ nhớt của lớp phospholipid kép: hai acid béo trong phân tử phospholipid kép nếu ở trạng thái no thì có dạng duỗi thẳng. Các phospholipid nằm sát nhau nên màng ở trạng thái nhớt. Khi ở trạng thái chưa no, mạch carbon ở dạng gấp khúc nên phospholipid đẩy nhau ra xa. Cấu trúc màng lỏng lẻo và có dạng lỏng.
+ Thể hiện ở khả năng dịch chuyển của các phân tử trong màng: số lượng phân tử cholesterol cũng làm thay đổi tính ổn định của màng. Các phân tử này càng nhiều thì tính ổn định càng cao. + Các phân tử phospholipid kép không đứng yên tại chỗ mà có sự dịch chuyển vị trí. Sự chuyển động này diễn ra mạnh khi có màng sinh chất ở dạng lỏng.
Khi chuyển động dịch chỗ, các phân tử lipid sẽ chuyển động nhanh. Khi các phân tử phospholipid chuyển chỗ từ lớp lipid này sang lớp lipid khác, đây là dịch chuyển chậm. VITAMIN DƯỢC – TEAM HỌC TẬP TND 5 1. Protein * Cấu tạo của protein: Tùy theo cách sắp xếp mà phân ra hai loại protein: − Protein xuyên màng: + Protein này nằm xuyên qua chiều dày của màng và liên kết rất chặt chẽ với lớp kép lipid qua chuỗi acid béo.
Với những protein xuyên màng, phần nằm trong màng thường có tính không phân cực và liên kết với đuôi kị nước của lớp kép phospholipid còn đầu thò ra rìa màng của các protein có tính chất phân cực và thường là nhóm amin hoặc cacboxyl. Bên cạnh đó, những phần protein nằm ở rìa ngoài màng hay liên kết với hydratcarbon tạo nên các glycoprotein. + Chức năng: Protein xuyên màng một lần thường có vai trò là các thụ thể. Protein xuyên màng nhiều lần thường là các kênh dẫn truyền phân tử.
− Protein rìa màng: + Chúng nằm rìa ngoài hoặc rìa trong màng tế bào + Những protein này liên kết với lớp phospholipid kép thông qua liên kết hóa trị + Protein rìa màng được gắn vào màng bằng nhiều cách khác nhau ● Có mạch carbon dài xuyên vào trong màng (protein neo màng) ● Liên kết với protein xuyên màng thông qua lực hấp dẫn phụ ● Một phần protein nằm trong màng + Chức năng: tham gia vào quá trình liên kết của tế bào * Chức năng của protein: − Vận chuyển phân tử qua màng − Tạo liên kết phía trong và phía ngoài màng − Tiếp nhận tín hiệu từ môi trường − Xúc tác cho các phản ứng trao đổi chất * Tính linh hoạt của protein màng 1. Hydratcarbon Khoảng 2 – 10 % hydratcarbon là những mạch olygasaccarid và polysaccarid. Chúng thường liên kết với lipid hoặc protein để tạo nên các glycolipid và glycoprotein. Khoảng 1/10 số phân tử lipid màng có gắn với hydratcarbon ở đầu ưa nước.
Đặc điểm phân bố của hydratcarbon là luôn được định khu ở bề mặt ngoài của màng. Hydratcarbon ít xuất hiện ở màng bào quan. Hệ thống màng trong: lưới nội chất, phức hệ Golgi, lysoxom, peroxysom 2. Lưới nội chất - Vị trí: phân bố khắp trong tế bào chất.
Ở 1 số loại TB, lưới nội chất thông với cả màng sinh chất. - Cấu tạo: + Là hệ thống các kênh, các túi liên thông nhau + Cấu tạo từ lớp phospholipid, có mức độ linh hoạt cao hơn màng sinh chất, được chia làm hai loại: lưới nội chất hạt và lưới nội chất trơn.