Cấu trúc tế bào

CHƯƠNG 3 CẤU TRÚC TẾ BÀO -Mọi tổ chức cơ thể sinh vật đều được cấu trúc từ tế bào - Thành phần chính của tế bào: màng nguyên sinh chất (màng tế bào), nguyên sinh chất (tế bào chất) và nhân - Nguyên sinh chất: chứa nhiều bào quan - Tế bào được chia thành hai nhóm: tế bào Eukaryote và Prokaryote 1. TẾ BÀO PROKARYOTE - Kích thước nhỏ hơn tế bào Eukaryote - Dạng đơn lẻ, dạng chuỗi, dạng cụm - Phân bố rộng rãi trên trái đất Đặc điểm - Tế bào có màng nguyên sinh chất bao bọc - Nhân không có màng bao bọc: vùng nhân - Không có ti thể, lạp thể, thể Golgi và hệ thống mạng lưới nội chất - Các enzyme thực hiện tất cả các chức năng trong tế bào -Một số tế bào có vách, màng trong, lông, roi, màng nhầy… Cấu tạo tế bào vi khuẩn (tế bào) Prokaryote 1.1. Màng nhầy (capsule) - Lớp chất nhờn bao bên ngoài vách tế bào vi khuẩn - Thành phần: nước (98%), chất khô (2%) - Vai trò: + Bảo vệ + Ngăn cản sự mất nước của tế bào + Tích lũy chất dinh dưỡng - Nhiều loại vi khuẩn không có lớp màng nhầy 1.2. Vách tế bào - Có ở hầu hết các tế bào Prokaryote - Chiếm khoảng 10 – 15% (đôi khi đến 50%) chất khô của tế bào - Được cấu tạo chủ yếu bởi peptidoglycan -Một vài loài vi khuẩn có lớp màng ngoài bao quanh lớp peptidoglycan - Vai trò: + Bảo vệ + Giúp tế bào có hình dạng 1.3. Màng nguyên sinh chất - Dày 50 - 100 , chiếm 10–15% trọng lượng khô tế bào - Đảm nhiệm 4 chức năng chính: (1) Duy trì áp suất thẩm thấu của cơ thể (2) Tích lũy các chất dinh dưỡng trong tế bào và thải các sản phẩm trao đổi chất ra ngoài (3) Nơi tổng hợp một số chất quan trọng của tế bào (4) Nơi cư trú của vài loại enzyme và các bào quan 1.4. Màng trong - Có ở vi khuẩn lam (cyanobacteria) và một số vi khuẩn quang dưỡng - Do màng nguyên sinh chất gấp lại ở phía trong - Chứa diệp lục tố và các hợp chất cần thiết cho hoạt động quang hợp 1.5.Nguyên sinh chất - Phần bên trong màng nguyên sinh chất - Được chia thành hai phần: (1) cytosol: + có tính linh động + là hệ keo bán lỏng (80 – 90% nước, các ion không hòa tan, các phân tử nhỏ và các đại phân tử hòa tan) + Các cơ chất ở trạng thái chuyển động không ngừng (2) các vật thể lơ lửng trong cytosol + Tương đối đồng nhất khi tế bào còn non + Về già xuất hiện nhiều không bào và các vật thể khác + Sự chuyển hóa sinh hóa học nhờ vào các enzyme ở màng trong và ở trong cytosol 1.6. Ribosome - Dạng hạt, cấu tạo từ RNA và protein - Đường kính khoảng 25nm - Phần lớn ở dạng tự do trong nguyên sinh chất - Do sự kết dính của hai tiểu đơn vị nhỏ 30S và 50S - Nơi thực hiện sự tổng hợp protein 1.7. Tiêm mao và lông - Giúp cho sự di chuyển của một số vi khuẩn - Đường kính 10–60nm, chiều dài thay đổi - Vi khuẩn có thể chỉ có 1  2 tiêm mao hoặc nhiều hơn -Một số vi khuẩn có lông/ nhung mao 1.8. Bộ xương tế bào - Các sợi nhỏ, xoắn, nằm ngay ở phía trong màng nguyên sinh chất - Được cấu tạo bởi các protein - Tham gia vào vai trò tạo nên hình dạng của tế bào 2. TẾ BÀO EUKARYOTE - Cấu trúc phức tạp hơn tế bào Prokaryote - Kích thước lớn hơn tế bào Prokaryote gấp 10 lần - Trong tế bào có chứa nhân và nhiều bào quan có màng bao bọc -Mỗi bào quan có chức năng chuyên biệt Cấu tạo tế bào Eukaryote: tế bào thực vật Cấu tạo tế bào Eukaryote: tế bào động vật 2.1. Nguyên sinh chất - Gồm hai phần: cytosol và các bào quan chứa trong tế bào - Cytosol + Cơ chất dạng sệt, gần như trong suốt dưới ánh sáng khả kiến + Thành phần hoá học: nước (85–90%), protein, hạt lipid hay hạt glycogen - Có thể thấy được dòng chuyển động của cytosol trong một tế bào sống - Thường có độ nhớt cao hơn rất nhiều so với nước - Vai trò: + Chứa đựng bộ xương tế bào, nhân, các bào quan + Chứa nguyên liệu và tiền chất cho những phản ứng biến dưỡng + Tham gia quá trình trao đổi chất của tế bào + Tham gia vào hoạt động phân chia tế bào 2.2. Hệ thống màng bên trong tế bào - Chiếm phần lớn thể tích của tế bào - Gồm hai thành phần: mạng lưới nội chất và thể Golgi a. Mạng lưới nội chất - Hệ thống màng liên tục với nhau và phân nhánh - 2 đơn vị màng cách nhau bởi một khoảng cách hẹp - Chiếm 10% thể tích tế bào - Tổng diện tích bề mặt lớn hơn màng nguyên sinh chất - Mạng lưới nội chất liên tục với màng nhân -Mạng lưới nội chất nhám + Phần mạng lưới nội chất có các ribosome bám vào + Nơi sản xuất protein + Được xem như là hệ thống chuyên chở trong tế bào + Có vai trò trong việc thành lập vách tế bào + Tiết các chất ra ngoài -Mạng lưới nội chất nhẵn + Thẳng hơn, ít các túi dẹp hơn và ít có các ribosome + Vai trò: (1) Biến đổi hoá học các phân tử nhỏ do tế bào thu nhận từ bên ngoài (2) Thủy giải glycogen trong tế bào động vật (3) Nơi tổng hợp lipid và steroid b. Thể Golgi (dictyosome) - Hình dạng khác nhau tuỳ theo loài, kích thước khoảng 1µm - Gồm những túi màng phẳng xếp chồng lên nhau, bên trong chứa chất dịch và những nang nhỏ có màng bao bọc - Các túi được gắn liền với nhau bằng một đơn vị màng nhẵn - Vai trò của thể Golgi: + Tiếp nhận và biến đổi protein + Cô đặc, đóng gói và phân loại protein + Nơi tổng hợp các polysaccharide 2.3. Ribosome - Bào quan không có màng bao - Đường kính khoảng 17 – 20nm - Gồm hai tiểu đơn vị lớn (60S) và nhỏ (40S) - Có 2 nơi cư trú: (1) Trong nguyên sinh chất (2) Trong ti thể và lục lạp. - Nơi tổng hợp protein - Cấu tạo tương tự ribosome của tế bào Prokaryote - Kích thước lớn hơn ribosome của tế bào Prokaryote - Polyribosome (polysome): ribosome kết lại thành cụm 2.4. Lysosome - Đường kính khoảng 1µm - Được bao quanh bởi một lớp màng đơn - Chứa các enzyme tiêu hoá - Sản phẩm của quá trình tiêu hoá cung cấp nguyên liệu cho hoạt động của tế bào - Số lượng tuỳ theo chức năng của tế bào - Tế bào thực vật không có lysosome 2.5. Ti thể - Glucose được phân cắt trong cytosol - Sản phẩm đi vào trong ti thể và chuyển hoá tiếp tục: hô hấp tế bào - Sản phẩm của hô hấp: ATP và CO2 - Phản ứng tạo và giải phóng năng lượng: ATP  ADP  AMP - Tất cả các sinh vật đều có ti thể có cấu trúc và chức năng giống nhau Cấu tạo của ti thể - Có thể được quan sát thấy dưới kính hiển vi quang học - Nhiều hình dạng: hình cầu, hình kéo dài, hình quả bóng - Đường kính <1,5µm, dài 2 - 8µm - Được bao bọc bởi hai đơn vị màng + Màng ngoài nhẵn, có vai trò bảo vệ + Màng trong gấp thành nhiều nếp tạo thành mồng - Ti thể được chia thành 2 ngăn: + Ngăn chứa matrix (protein) + Khoảng giữa các màng - Ti thể có ribosome 2.6. Lạp thể - Hình dạng, kích thước và màu sắc khác nhau - Gồm: sắc lạp, lục lạp và vô sắc lạp (amyloplast, proteinoplast và elaioplast) a. Sắc lạp (chromoplast) + Hình dáng và kích thước khác nhau + Được tạo ra từ diệp lạp hoặc phát triển trực tiếp từ các tiền lạp + Sự phân hoá của các sắc lạp xảy ra cùng với sự tổng hợp sắc tố carotenoid + Vai trò: tạo màu sắc cho hoa, trái b. Lục lạp - Lục lạp thực hiện chức năng quang hợp - Tập trung trong các tế bào diệp nhục - Lục lạp thu nhận ánh sáng, biến đổi thành hoá năng - Cấu tạo: + Hệ thống thylakoid xếp thành từng chồng 40 – 60 túi: granum + Gồm 3 ngăn: khoảng giữa các màng,stroma và khoảng trong thylakoid 2.7. Nhân (nuclei) - Thường là bào quan lớn nhất trong tế bào - Đường kính xấp xỉ 5 - Hình cầu, bầu dục hay chia thùy. - Được giới hạn bởi màng kép (màng nhân), liên tục với mạng lưới nội chất - Lỗ màng nhân giúp sự thông thương giữa nhân với nguyên sinh chất - Nhân có chứa một hoặc vài nhân con (hạch nhân) - Dịch nhân (nucleoplasm) có chứa nhiễm sắc chất (chromatin) bao gồm DNA và protein - Có thể quan sát thấy nhiễm sắc thể (chromosome) khi tế bào chuẩn bị phân chia 2.8. Không bào - Chứa chất lỏng và các cơ chất hoà tan - Chiếm hơn 90% thể tích ở tế bào thực vật trưởng thành - Thành phần chất lỏng trong không bào thay đổi - Hình dạng và kích thước thay đổi theo giai đoạn phát triển và trạng thái trao đổi chất của tế bào - Vai trò: + Điều hoà nước và các chất lỏng khác trong tế bào + Dự trữ, cấu trúc, tái sinh, tiêu hoá… 2.9. Bộ xương tế bào - Gồm vi sợi, vi ống và các sợi trung gian - Chức năng: + Duy trì hình dạng và nâng đỡ tế bào + Giúp cho sự vận động của tế bào + Giúp cho sự di chuyển của vật chất bên trong tế bào a. Vi sợi - Đường kính 7nm, dài vài µm - Tồn tại dưới dạng sợi đơn, bó hay mạng lưới - Được tạo thành do sự kết hợp của các phân tử actin - Sự kết hợp các phân tử actin để tạo thành vi sợi có tính thuận nghịch - Ở tế bào cơ, các sợi actin liên kết với myosin giúp cho sự co cơ - Sợi actin giúp sự chuyển dịch vị trí của các bào quan trong tế bào b. Vi ống - Có dạng ống dài, rỗng, không phân nhánh - Đường kính 25nm, có thể dài đến vài m - Được cấu tạo bởi các protein tubulin (dimer) gồm - tubulin và  -tubulin - Cấu tạo gồm mười ba chuỗi tubulin dimer quấn xung quanh một trục rỗng - Hai đầu của vi ống được đánh dấu là đầu (+) và đầu (-) - Là một cấu trúc linh động nhờ sự trùng hợp (đầu +) hoặc khử trùng hợp ở đầu (-) c. Các sợi trung gian - Tồn tại trong tế bào của cơ thể đa bào - Đường kính 8 – 12nm - Được tạo thành bởi các protein hình sợi xoắn với nhau theo kiểu dây thừng - Chức năng: + Ổn định cấu trúc tế bào + Chống lại sức căng của tế bào 2.10. Trung tử - Hiện diện ở hầu hết các tế bào Eukaryote ngoại trừ thực vật có hoa và vài loại nguyên sinh động vật - Trong mỗi tế bào có một cặp trung tử xếp vuông góc với nhau - Được tạo thành bởi chín bộ ba vi ống xếp thành vòng tròn - Tham gia vào việc tạo thành thoi vô sắc trong quá trình phân chia (quan niệm cũ) 2.11. Tiêm mao và lông - Có ở một số tế bào thực vật và động vật - Giúp cho tế bào chuyển động trong môi trường sống - Tiêm mao dài và ít hơn lông - Lông rất nhiều và ngắn hơn tiêm mao -Một số tế bào Eukaryote có hoặc tiêm mao hoặc lông, hoặc có cả hai loại - Cấu tạo: + Được bao bọc bởi màng nguyên sinh chất + Phần lõi có 9 cặp vi ống xếp thành ống tròn và hai cặp ở vị trí trung tâm + Từ mỗi cặp vi ống toả ra một tay quay nối liền với phần trung tâm + Chín cặp vi ống nối với thể gốc (basal bodies) ở bên trong màng NSC + 9 cặp vi ống ở giữa chấm dứt ở ngay phía trên thể gốc + Trong thể gốc, mỗi cặp vi ống đi kèm với một vi ống khác tạo thành 9 bộ ba vi ống 2.12. Các cấu trúc ngoại bào - Cấu trúc ở bên ngoài màng nguyên sinh chất - Gồm vách peptidoglycan (vi khuẩn), vách cellulose (thực vật), chất gian bào (động vật đa bào) . Vách tế bào thực vật - Cấu trúc gồm các vi sợi cellulose gắn với các phức hợp polysaccharide và protein - Cấu trúc gồm 3 lớp: + Phiến giữa: chất cement gắn dính các tế bào lại với nhau, thành phần gồm pectin (pectate calcium) và protein + Vách sơ cấp: gồm các vi sợi cellulose, xen giữa là các hợp chất pectic, hemicellulose và glycoprotein + Vách thứ cấp: gồm 3 lớp: lớp ngoài, lớp giữa và lớp trong. Cấu tạo bởi nhiều lớp sợi cellulose xếp song song, các lớp này chồng lên nhau theo góc 60 – 90o và lignin. - Cầu liên bào: là những con kênh thông thương xuyên qua vách, nối các tế bào với nhau - Vai trò + Tạo hình dạng cho tế bào + Tăng sức chịu đựng với các áp lực và tác động cơ học + Làm giảm sự thoát nước (cutin) + Tăng khả năng tự vệ + Liên kết giữa tế bào với tế bào . Chất gian bào - Có ở tế bào động vật - Thành phần là các sợi protein (collagen) và glycoprotein - Chức năng: + Liên kết các tế bào + Tham gia vào các đặc tính vật lý của sụn, da và một số mô + Lọc các chất di chuyển từ mô này sang mô khác + Định hướng cho sự di chuyển của tế bào trong quá trình phát triển phôi và quá trình sửa chữa mô + Vận chuyển các thông tin hoá học từ tế bào đến tế bào 3. MÀNG NGUYÊN SINH CHẤT 3.1. Cấu tạo - Cấu tạo bởi lớp đôi phospholipid và các phân tử protein - Cấu tạo phân tử phospholipid: đầu ưa nước, và đuôi kép kỵ nước  lớp đôi phosphorlipid - Protein trên màng nguyên sinh chất thuộc hai nhóm: + Protein xuyên màng: tương tác kỵ nước với phần vô cực của phospholipid + Protein ngoại vi: tương tác tĩnh điện với phần hữu cực của phospholipid -Màng tế bào: màng sinh học -Màng của các bào quan và màng nguyên sinh chất có cấu trúc giống nhau - Tất cả các loại tế bào từ các loài sinh vật khác nhau đều có chung cấu tạo màng Cấu tạo màng nguyên sinh chất 3.2. Chức năng của màng nguyên sinh chất . Chức năng của các protein khảm : - Enzyme (xúc tác các phản ứng hoá học) - Thể nhận và truyền thông tin (hormone) - Chỗ nối tế bào (liên kết tế bào; liên kết với bộ xương tế bào) - Vận chuyển . Chức năng của màng (1) Tham gia vào quá trình trao đổi chất với bên ngoài (2) Chứa nhiều loại enzyme khác nhau