Bài giảng: Cơng Nghệ Tế Bào
Trang 2Chuong 1 SINH HOC TE BAO 1 Câu trúc tê bào
2 Năng lượng và trao đơi chât 3 Hơ hâp tế bào
4 Sự quang hợp
TLTK: Sinh học đại cương (tập 1), Nguyễn Đức
Trang 5Tế bào nhân nguyên thuỷ : vi khuẩn (bacteria) và vi khuan lam (cyamobactena)
Kích thước: 0,5 - 3um, thiếu màng nhân, thiếu các bào quan nhu: luc lap, thé lyzosom, phirc hé Golgi
Trang 6° _ Vách tế bào bao phía ngồi mang sinh chất tạo khung
cứng vững chắc cho tế bào->bảo vệ và cơ định hình
dạng của tế bào, chơng chịu các tác nhân bất lợi như là áp suất thâm thâu của mơi trường bên ngồi
°_ Độ vững chắc của vách tê bào cĩ được là nhờ các tính
chất của peptidoglucan (cịn gọi là murein) chỉ cĩ ở
procaryote
Trang 7¢ Phan tmg nhuém mau violet > phan biét vi khuan: Gram duong va Gram am
> Vách tê bào của các vi khuẩn Gram dương rất dày (như Sfrepfococws), gơm peptidoglucan
> Vách của tê bao Gram 4m (nhu E.coli) g6m 3 lép: mang
tế bào, peptidoslucan và lớp dày ngồi cùng gơm lipoprotein và liposacchande tạo phức hợp lipopolysaccharide
Trang 10° Mesosome là câu trúc do màng tế bào xếp thành nhiêu nếp
nhăn, lõm sâu vào khối tê bào chất Cĩ thể đây là nơi gắn
DNA vào màng
¢ Trong nguyên sinh chất cĩ vùng tương tự nhân gọi là nucleotide
¢ Bo gen chia mot phan tu DNA I6n, vong tron, tron
> DNA của procaryote mang bộ gen xếp theo đường thang
xác định các đặc tính di truyện và các hoạt tính thơng
thường gọi là nhiễm sắc thể
> Tế bào procaryote cịn cĩ thể cĩ các phân tử DNA nhỏ độc lap go1 la plasmid (c6 dang vong tron)
Trang 11© Vi khuan quang hop chứa chlorophyll
¢ Mot so vi khuan c6 cdc cau tric léng nhỏ gọi là tiêm mao (flagella) ding dé boi
¢ Té bao procaryote phan bo khắp nơi trên quả đất: sinh trưởng nhanh, chu kỳ một thế hệ ngăn, đa dạng về
Trang 121 Vacuole: Khơng bào; 2 Nucleolus: Hạch nhân; 3 Nucleus: Nhân; 4 Rough ER: Nội chất hạt; 5 Cytoplasm: tế bào chất 6 7 8
Smooth ER: Lưới nội chất nhẵn;
Chloroplast: Luc lap; Mitochodrion: Ty thé;
9 Golgi body: Thé Golgi:
10.Cell membrane: Mang sinh chat:
11 Cell wall: Vach té bao 12 Centrosome: trung thé 13 Amylosplast: hat bột Cross-Section of an Animal Cell Cell Membrane Centrosome 1 Ty thé; 2 Mang nguyén sinh chat; 3 Tơ ngồi; 4 PeroxIxsom; Lysosome Cytoplasm Rough ER 5 Nhâ Nucleus Nhân;
6 Hạch nhân; Nucteolus Smooth ER
7 Lưới nội chất hạt; Membrane
8 Lưới nội chât nhăn;
OL CƠ Vaeuole Ribosomes
Trang 13Té bao tao, nam, dong vat don bao, thuc vat va dong vật thuộc loại tế bào cĩ nhân chính thức (eucaryote)
Nhân được bọc trong màng nhân, nhân chứa hạch nhân và nhiễm sắc thể
Nhiễm sắc thể gồm DNA va histon
Trong tế bào chất, hệ thống màng rất phát triển như: mạng lưới nội sinh chất, phức hệ Golgi, cùng các bào
quan c6 mang nhu ty thé, lap thé, lyzosom
Trang 14¢ Té bao thuc vat cé lép vỏ bao ngồi: polysaccharide (cellulose), trong tê bào chât cĩ chứa các khơng bào
° Đa sơ tế bào thực vật cĩ lục lap > co quan chuyén hoa
quang nang thanh hoa nang
¢ Su phân chia té bao chat thuc hién nho su phat triển một
Trang 15¢ Té bao dong vat thuong khéng c6 vỏ bao ngồi, khơng
cĩ luc lap
¢ Phan bao bang sự hình thành eo thắt
° Tronø cơ thê động vật, các tế bào phân hố khác nhau phụ thuộc vào chức năng riêng của chúng
¢ Dong vật đơn bào, cơ thé chi sơm một tê bào, nhưng
cĩ nhiêu cơ quan nhỏ (bào quan đảm nhận chức năng khác nhau, giơng như động vật đa bào)
Trang 16Té bao prokaryote va eukaryote Té bao prokaryote (vi khuẩn, vi khuẩn lam) Té bao eukaryote (tao, nam, dong-thuc vat)
» Kích thước tê bào nhỏ (1+3um)
»° Cầu tạo đơn giản
» Vật chất di truyền là DNA tran, dang vong trịn năm phân tán trong tê bào chât
° Chưa cĩ nhần
»° Nguyên sinh chất chứa những bào quan đơn gian nhu ribosome, long va roi cé cau tao don gian
° Phương thức phân bào đơn giản
Kích thước tê bào lớn (3+20um)
Câu tạo phức tạp
Vật chất di truyén 1A ribosome và
histone tao nén nhiém sắc thê khu trú
trong nhân
Cĩ nhân với màng nhân
Nsc được phân vùng và chứa các bào quan như mạng lưới nội chât, ti thê, luc lap, thé golgi, lysosome,
Phương thức phân bào khá phức tạp với bộ máy phân chia tê bào
Trang 17Té bao dong vat va thuc vat
Té bao thuc vat Tế bào động vật
Cĩ vách cellulose bao ngồi nsc ¢ Khong co vach cellulose
C6 luc lap > quang tu duéng ¢ Khong cé luc lap > di duéng
Chất dự trữ là tinh bột ° - Chất dự trự là glycogen và chất béo Vách ngăn ngang xuất hiện trong °ồỔ Sự phân chia nguyên sinh chất bằng quá trình chia phân bào cánh thắt eo ở giữa tê bào
Hệ thơng khơng bào phát triển ° He thong khơng bào khơng phát triên
Trang 18
Năng lượng và trao đơi chat
._ Năng lượng và sự chuyền hĩa năng lượng trong tế bào
sinh vật
Trang 19Năng lượng và sự chuyên hĩa năng lượng
> Các quy luật chuyên hĩa năng lượng
* Dinh luật thứ nhất nhiệt động học (định luật bảo tồn
khơi lượng)
Trang 20> Nang luong trong hé thong song ¢ Nang luong tu do: G
¢ Su bién doi nang lượng trong hệ thơng sơng:
Tổng năng lượng = năng lượng sử dụng + năng lượng that
thốt:
H=G+TS
¢ Cac phan ung thu hoac giai phong nang luong
Trang 21+ P.ứng oxy hĩa (trong hoạt động hơ hap)
C2H12Õ§ (hát bị oxy-hĩayt Ơa 3 6CO, + 6H,O + năng lượng Trong phan ứng này cĩ sự giải phĩng nang luong tu phan tu glucose
+ Pứng khử (trong hoạt động quang hợp)
6CO, + 6H,O + ánh sáng 2 C,H,;O, + 6O,
Trang 22Su trao d6i chat trong té bao
-_ Tồn bộ các phản ứng xảy ra trong tế bào sơng được gọi
là sự trao đối chât
-_ Gồm hai loại phản ứng xảy ra đơng thời và cĩ tác động
lẫn nhau: sự đơng hĩa và dị hĩa
> Sự đơng hĩa (anabolism) là sự liên kết các phân tử đơn
giản để tạo thành phân tử phức tạp, ví dụ amino acid > protein
Trang 23-_ Sự chuyên hĩa nang luong trong té bao:
+ Sinh vật tự dưỡng: hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời với các chất vơ cơ đơn giản (CO, và nước) chuyển hĩa thành những chất giàu năng lượng (như ølucose)
+ Sinh vật dị dưỡng: sử dụng năng lượng hữu cơ cĩ san do
các sinh vật tự dưỡng tạo ra dé tao ra nang luong
- Nang lượng được tạo ra ở dạng A ` NS en phan tu ATP | ox CH, /| 0 O- © - o- ° HO- P-O-P-0-P / 1 | 0 oO- O ¬ Ribose HO OH at”
Adenosine 5’-monophosphate (AMP) Adenosine 5’-diphosphate (ADP)
Trang 24
¢ Su thuy phan ATP tao nang luong ATP + H,O > ADP + Pi + năng lượng
- Dac tinh quan trong cua phan ứng này là giải phĩng nang luong tu do
- Nang luong tao ra khoang -12kcal/mol ( -20kJ/mol )Ở
điêu kiện nhiệt độ, pH và nơng độ cơ chât đặc trưng
của tê bào sơng
Trang 25Các chât tham gia vào quá trình chuyền hĩa năng lượng:
Trang 28¢ Tinh dac hiéu cua enzyme: la cac chat lam gia tang toc
độ của phản ứng hĩa hoc
Trang 29NYMR
YY
PE
H6 hap té bao
Sự hơ hấp tê bào
Sinh tơng hợp ATP
Các giai đoạn của hơ hâp tế bào
Chuỗi vận chuyền điện tử hơ hấp
Nguyên liệu của quá trình hơ hấp
Ý nghĩa của hơ hấp
Trang 301 Sự hơ hap té bao
¢ La qua trinh oxi hoa cac hop chất hữu cơ thành CO); và H,O đồng thời giải phĩng năng lượng cân thiết cho các hoạt động của cơ thê
° Cĩ 2 dạng: tuỳ thuộc vào O; cĩ hay khơng ho hấp hiểu khí và hơ hấp ky khí
⁄ Hơ hấp hiểu khí là sự phân huỷ chât hữu cơ (ølucose) trong điêu kiện cĩ O› tạo CO; và H;O
Trang 31Hơ hập gơm 2 quá trình phân huỷ cơ chất (trao đơi chat) va tong hop ATP (trao đổi năng lượng)
Chât hữu cơ (đặc trưng là ølucose) bị phân giải tạo nên các chât trung gian và các sản phẩm cuối cùng là
CO, và một số chất trung gian cĩ thế khử cao - làm
co chat khử của chuỗi hơ hấp ở giai đoạn sau
Các chất cĩ thế khử cao - thực hiện chuỗi hơ hấp >
ATP duoc tong hop
Thực chất hơ hấp là hệ thống oxy hố khử phức tạp, các phản ứng oxy hố - khử tách H, từ cơ chất hơ hấp đến cho O, tạo nước
Trang 322 Sinh tong hop ATP
a
C.H,50, + 60, — 6CO, + 6H.O + energy
Trang 33Photphoryl hoa
Photphoryl hố là quá trình tơng hop ATP theo phương trình: ADP + H,PO, — ATP + H,O
Dé phan ứng xảy ra cân:
Vv Enzyme ATP - sintetaza xúc tác
¥ Nang lượng cân thiết cho phản ứng đúng băng năng lượng chứa dung trong lién két cao nang | (~ 7,3 Kcalo/M)
° _ Trong hơ hấp photphoryl hố oxy hố cĩ 2 loại:
> Photphoryl hố mức cơ chất: là quá trình tong hợp ATP nho nang lượng thải ra cua phan ứng oxy hố trực tiêp co chat (oxy hoa
Trang 34> Photphoryl hod mirc coenzime: van chuyén H, tu co
chat dén O,, giai doan nao cĩ đủ điều kiện về năng
lượng cĩ enzyme xúc tác thì quá trình tổng hợp ATP xảy
ra > hay photphoryl hố qua chuỗi hơ hâp
°ồ Thuyết hố thâm, đã giải thích cơ chế photphoryl hố, sự liên kết dịng điện tử trong chuỗi hơ hâp với sự photphoryl hố ở ty thê của màng ty thể
> Sự chênh lệch do sự vận chuyên e và H! qua màng làm
cho sự tích luỹ e và H* ở 2 phía của màng trong ty thé
chênh lệch nhau tạo nên thể năng điện hố
Trang 36I Dwong phan - chu trinh Crebs
© H6 hap hiéu khi theo con đường duong phan - chu trinh Krebs la con duong chinh cua ho hap té bao
° Hơ hâp hiếu khí gơm 3 giai đoạn:
- Đường phân tiễn hành trong tê bào chât
Trang 38¢ Duong phân: là quá trình phần huỷ phân tử ølucose
tao acid pyruvic va NADH
°_ Phân tử đường đã được hoạt hố bởi việc găn gơc P vào mới bị phân huỷ, dạng đường - photphat phân tử
trở nên hoạt động hơn
¢ Duong phân duoc chia lam 2 giai doan:
- Phan cat phan tir glucose thành 2 phân tử trioza: AIPG va PDA
Trang 39°- Kết quả đường phân cĩ thể tĩm tắt là:
C,H,.O, + 2NAD + ADP + 2H,PO, — 2CH,COCOOH + 2NADH + H*+ + 2ATP * Tronø hơ hấp hiểu khí:
- Acid pyruvic tiép tuc phan huy qua chu trinh Krebs
- 2 NADH +H: thực hiện chuối hơ hap dé tao HO:
2NADH + H+ +O, —2NAD+2H4H,0O
> Kết quả của đường phân là:
Trang 41Chu trinh Krebs: phan huy acid pyruvic 6 ty thé do nhiéu
hệ enzyme xúc tác, các phản ứng trong chu trình là
decacboxyl hố và dehydro hố acId pyruvIc
Chu trình xảy ra qua 2 phân:
- Phan huy acid pyruvic tao CO,:
2CH,COCOOH + 6H,0 — 6CO,+ 10H,
-_ Các coenzime khử thực hiện chuỗi hơ hap (NADH, H*,
FADH2): 10H,+50, — 10H,O
Kết quả chung là:
2 CH,COCOOH + 50, — 6CO, + 4H,O
Trang 43Chuỗi vận chuyền hơ hập là hệ thơng các chất tham gia vận chuyên từ cơ chất đến O2 xảy ra trên màng ty thể
Thanh phân chuỗi hơ hập gồm 4 tổ hợp:
Tổ hợp I: chứa NAD - H dehydrogenase xtic tac su van chuyên giữa NADH và ubiquinon
Tổ hợp II: chứa sucxinat - dehydròenase xúc tác sự
chuyên đơi giữa các acid sucxinic và ubiquinon
Tổ hợp IHII: gồm các xytocrom B va phic hợp xytocrom C- oxidoreductase, chuc nang la oxy hoa
UQH (ubiquinon khir) va chuyén dén cho xytocrom C
Tổ hợp IV: hoạt động như xytocrom — oxidase, øơm
xytocrom a, a3 phức hợp Cu - Fe - protein, xytocrom a3
Trang 445 Nguyên liệu của quá trình hơ hấp
¢ Su hé hap bat dau bang phan tir glucose
¢ Nhung cac chât dự trữ trong co thé sinh vat 6 dang chat
béo, sacharose, disaccharide, polysaccharide va protein Inner | y ¬ Đ me | if - Membrane
Bava +—Cytoplasm | Oui
Plasma | CÀ : OG ae |’) uter
Trang 456 Ý nghĩa của hơ hấp CYTOSOL MITCHONDRION Electron shuttle across '6NADH| |2FADH,| membrane ì ELECTRON TRANSPORT CHAIN AND OXIDATIVE PHOSPHORYLATION | +2 ATP —0 to about 2 ATP +2 ATP +about34 ATP |
by substrate-level depending on shuttle by substrate-level by oxidative phosphorylation that transports electrons phosphorylation phosphorylation
from NADH in cytosol
\ `“
Abou
Maximum per glucose: 38 ATP
Trang 46H6 hap té bao
lại đoạn Đường Chu trình Chuỗi truyền
Nội dung | phan Krebs dién tw
Nơi thực hiện | Tế bào chất Chất nén ti thé Mang ti thé
Nguyễn liệu | Glucose Axit pyruvic NADH va FADH,
* 2 axit pyruvic > NADH ee từ
2 Axetyl CoA + 2 CO, va 2 tol
Glucose + 60, 2 NADH O- thơng qua chuỗi
Diễn biến >6CO,+6 |” các phản ứng OXH
+ Z2ATP + 6NADH + 2], NL giải phĩng tổng
FADH, hợp nên ATP
- 2 axit pyruvic | - CO,, -H,O
San pham -2ATP - 2 NADH, - 2 ATP, - 8 NADH,2 FADH, - Nhiều ATP
Trang 48I Lén men laclic
° Lên men lactic là quá trình hơ hap ky khi pho bién 6 nhiéu vi sinh vật và cũng xảy ra ở một sơ mơ thực vật khi gặp điêu kiện thiêu O
2 Lên men rwou
° Lên men rượu cũng là hình thức ho hấp ky khí phơ
biên ở một số nhĩm vi sinh vật và ở một sơ mơ thực
vật
¢ Quá trình lên men rượu xảy ra qua 2 ø1a1 đoạn:
- Duong phan phan huy glucose thanh acid pyruvic va NADH - H+
Trang 49Su quang hop
Đại cương về quang hợp
Các sắc tơ quang hợp
Phản ứng quang hĩa của sắc tơ diệp lục Các quang hệ thơng thu nhận năng lượng Chu trình Calvin Quang hơ hâp Quang hợp ở thực vật C„ và thực vật CAM Các yêu ảnh hưởng đến quang hợp co ONAN RWN
Vai tro cua qua trinh quang hop
Trang 50PHOTOSYTHENSIS
WATER + LIGHT « CHEMICAL ENERGY _ 1 Chloroplasts trap light merg
ermters leaf through stomata
Trang 511 Dai cuong vé quang hop
Phương trình tổng quát của quang hợp:
CO,+H,O 2 [CH;O] + H;O +©O,
Dựa vào bản chất quá trình, quang hợp gơm hai giai đoạn: - Giai đoạn xảy ra cân ánh sáng — pha sang
Trang 522 Các sắc t6 quang hop
* Luc lap (chloroplast): bào quan thực
Plant Cell Chloroplast hiện chức năng quang hop