Bài giảng sinh học tế bào chương 1 đặng minh hiếu

Hieu M Dang @HUST 10/13/20 CHƯƠNG I: CẤU TRÚC TẾ BÀO 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ TẾ BÀO 1.2 CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA TẾ BÀO Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Bài giảng Sinh học tế bào – Đặng Minh Hiếu, Ph.D ž Cain, M L., et al Discover Biology, 2nd Edition (March 2002), Sinauer Associates Publisher ž Lodish, H., et al Molecular Cell Biology, 5th Edition (August 2003), W H Freeman & Company Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 ž Tế bào đơn vị sở, nhỏ sống Cho dù sống dạng đơn bào hay đa bào hình thành phụ thuộc vào tế bào Các tế bào làm thứ từ việc cung cấp cấu trúc, ổn định cung cấp lượng phương tiện sinh sản cho sinh vật ž Sinh học tế bào môn học khám phá giới tế bào, hành trình vào tế bào để có hiểu biết nhiều loại tế bào, giải phẫu tế bào trình tế bào 1.1.1 Lược sử nghiên cứu tế bào 1.1.2 Thành phần hóa học tế bào Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 1.1.1 Lược sử nghiên cứu tế bào Những kiện sinh học tế bào Robert Hooke quan sát tế bào bần qua kính hiển vi đơn giản Kock sử dụng thuốc nhuộm aniline để xác định vi khuẩn gây bệnh lao dịch tả Leewenhoek khám phá vi khuẩn Leewenhoek khám phá sinh vật đơn bào Ruska xây dựng kính hiển vi điện tử truyền qua Kolliker mô tả ti thể Schleiden Schwann trình bày Học thuyết tế bào Học thuyết tế bào: Golgi nhuộm tế bào với Nitrat bạc, máy Golgi phát Con cừu sinh sản vơ tính Kính hiển vi điện tử qt thương mại đời Tất thể sống làm từ hay nhiều tế bào Các tế bào hình thành từ tế bào tồn Tế bào hình thái nhỏ sống Source: http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/cells/cells3.html Robert Hooke (1635 - 1703) -Nhà khoa học thực nghiệm lớn kỷ 17 -Cha đẻ người Anh kính hiển vi -Đóng góp nhiều lĩnh vực từ Vật lý, thiên văn, hóa học, sinh học, địa lý, kiến trúc cơng nghệ hàng hải -Đóng góp cho sinh học chủ yếu sách Micrographica xuất năm 1665 Tế bào bần kính hiển vi Hooke Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Anton van Leeuwenhook (1632 - 1723) -Thương nhân nhà khoa học lớn kỷ 17 -Đóng góp quan trọng phát triển kính hiển vi vi sinh vật học -Được biết đến nhà vi sinh vật học -Người quan sát vi khuẩn, sợi cơ, tinh trùng tế bào máu mạch máu 1.1.2 Thành phần hóa học tế bào Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Acid Nucleic Liên kết diestephotphat Drawed by C Glogowski @ Cape Brenton Univ., Canada http://faculty.capebretonu.ca/cglogowski Protein 10 Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Polysaccharides Simple starch α(1,4)-glucosid Cellulose Glycogen β(1,4)-glucosid α(1,4)-glucosid α(1,6)-glucosid 11 Glucose + 2NAD + 2ADP +2Phosphate groups > pyruvic acid + 2NADH + 2ATP 12 Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Lipids 13 14 Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 1.2.1 Cấu trúc tế bào không nhân (Prokaryote) 1.2.1 Cấu trúc tế bào có nhân điển hình (Eukaryote) 15 16 Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 17 1.2.1 Cấu trúc tế bào không nhân (Prokayote) Thể vùi Vùng nhân (nucleoid) chứa ADN Vỏ Thành tế bào Màng sinh chất Roi Tua Tế bào không nhân (Prokayote) nhóm sinh vật khơng có nhân hay bào quan có màng khác ty thể, lục lạp, Golgi Tuy nhiên, số chủng chủng vi khuẩn Planctomycetes nhóm tế bào khơng nhân có lớp màng đơn bao quanh DNA Hầu hết sinh vật không nhân thể đơn bào trừ vài trường hợp Myxobacteria xuất hình thái đa bào vào thời điểm vòng đời chúng 18 Cell Biology Hieu M Dang @HUST 10/13/20 1.2.2 Cấu trúc tế bào có nhân điển hình (Eukayote) Source: http://www.celldiagram.net/ Tế bào có nhân điển hình tế bào có chứa nhân cấu trúc gồm vật liệu di truyền đóng gói màng nhân cấu trúc bao bọc màng khác ty thể, máy Golgi, lục lạp (trên tế bào thực vật)… 19 Màng tế bào (màng sinh chất ) ØBao bọc quanh tế bào, phân cách phần bên tế bào với mơi trường bên ngồi ØCấu trúc hai lớp, chứa chủ yếu protein lipid Nguồn: http://www.cytochemistry.net/ ØProtein hoạt động kênh vận chuyển, khảm vào lớp lipid kép cách linh động Ngoài số phân tử carbonhydrates cholesteron có chức tăng cường ổn định Nguồn: http://www.life-enhancement.com/ 20 Cell Biology 10 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Nhân ØChứa thông tin di truyền tế bào, nơi diễn q trình nhân đơi DNA tổng hợp RNA ØBao gồm sợi nhiễm sắc, nhiễm sắc thể, nhân con, màng nhân ØNhân nơi tổng hợp chứa rRNA phục vụ cho trình tổng hợp protein tế bào Nguồn: http://micro.magnet.fsu.edu/cells/ ØMàng nhân có cấu trúc hai lớp, có lỗ nhân Màng nhân bảo vệ DNA khỏi phân tử có khả gây tổn thương đến cấu trúc hay ảnh hưởng đến hoạt động DNA, điều hoà vẩn chuyển chất từ tế bào chất vào nhân ngược lại Nguồn: http://www.frontiers-in-genetics.org 21 Ribosome ØCấu tạo từ rRNA ribosomal protein, gồm hai tiểu phần kết hợp vừa vặn với trình sinh tổng hợp protein dựa thơng tin mRNA ØRibosome nằm tự tế bào chất hay gắn vào màng lưới nội chất Nguồn: http://www.palaeos.com/ 22 Cell Biology 11 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Lưới nội chất (ER) ØLà hệ thống xoang, túi màng tế bào nhân thực ØCó chức biến đổi protein, hình thành phân tử lipid vận chuyển chất bên tế bào ØCó hai loại lưới nội chất: lưới nội chất hạt lưới nội chất trơn Nguồn: http://www.mcatzone.com/uploads ØLưới nội chất hạt tạo vận chuyển protein dành cho màng sinh chất sụe tiết chế Vài phut sau tổng hợp, hầu hết protein chuyển đến máy Golgi túi ØLưới nội chất hạt có chức sửa chữa, bao bọc định đặc tính protein Nguồn: http://learn.hamamatsu.com/galleries/ Nguồn: http://cellbiology.med.unsw.edu.au/units/images 23 Bộ máy Golgi ØTạo thành túi màng dẹt xếp trồng lên nhau, sinh từ đoạn chuyển tiếp không hạt lưới nội chất hạt ØChức chế biến, bao gói đại phân tử cho tế bào protein, lipid, trung tâm vận chuyển, phân phối chất tế bào ØPhần lớn bóng vận chuyển sau rời khỏi lưới nội chất hạt chuyển đến máy Golgi, noi chúng tổng hợp, đóng gói, vận chuyển tuỳ theo chức chúng Nguồn: http://www.cancerquest.org/ Nguồn: http://www.zoology.ubc.ca/~berger/ 24 Cell Biology 12 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Lysosome ØLà bào quan tế bào nhân thực chứa enzyme thuỷ phân, tạo máy Golgi Màng đơn giúp lysosome ổn định pH thấp (4.8) nhờ hệ thống bơm proton (H+) từ tương bào bảo vệ tương bảo khỏi tác động enzyme thuỷ phân Nguồn: http://images.protopage.com/ ØĐược sử dụng để phân huỷ đại phân tử trình thực bào, tiêu hoá vi khuẩn xâm nhập vào tế bào sửa chữa tổn thương màng bào tương nhờ sử dụng mảnh vá màng tế bào ØCác enzyme bao gồm: lipase, carbohydrase, protease, nuclease Nguồn: http://course1.winona.edu/sberg/ 25 Không bào ØĐược bao bọc lớp màng, bên chứa nước với phân tử vô cơ, hữu enzyme dạng hồ tan ØChức bao gồm: ngăn cách chất đe doạ hay gây ảnh hưởng tới hoạt động tế bào, chứa chất thải, ổn định pH, ổn định ap suất bên tế bào hỗ trợ cấu trúc tế bào (lá, hoa), chứa phân tử nhỏ, thải chất không cần thiết khỏi tế bào ØCó vai trị q trình tự phân giải tế bào, phân giải vi khuẩn xâm nhập, protein lỗi, đào thải, tiêu huỷ chất cặn bã tế bào, etc 26 Cell Biology 13 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Ty thể ØCó chiều dài từ 1- µm, cấu trúc khác tuỳ thuộc loại tế bào, bao gồm: màng bao trùm toàn ty thể, màng tạo thành nếp gấp hay gọi mào (cistae) hướng vào tâm Mào chứa phận có chức tổng hợp ATP ØTy thể chứa ribosome DNA, chứa Nguồn: http://www.thesophiestory.co.uk/ vật chất di truyền riêng có nhà máy sản xuất RNA protein ØChức chuyển hố chất hữu thành lượng cho tế bào dạng ATP Ngồi đóng vai trị q trinh apotosis, điều hồ trạng thái oxy hoá khử tế bào, tăng sinh tế bào, tạo nhiệt, tổng hợp nhân, tổng hợp steroid, tổn thuơng tế bào thần kinh, etc Nguồn: http://www.cancerquest.org/ Nguồn: http://www.historyforkids.org/ 27 Lục lạp Nguồn: http://www.wellesley.edu/ ØHình bầu dục, dạng lạp thể (vô sắc lạp, lục lạp, sắc lạp) có tế bào có chức quang hợp thực vật, tạo lượng cho tế bào thực vật ØĐược bao bọc màng kép (hai màng), bên khối chất không màu - gọi chất (stroma) chứa prôtein ưa nước hạt nhỏ (grana) ØLục lạp chứa DNA ribosome nên có khả tổng hợp protein cần thiết cho Nguồn: http://faculty.ksu.edu.sa/ 28 Cell Biology 14 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Ống vi thể Nguồn: http://www.olympusmicro.com/ ØLà ống rỗng hình trụ, đường kính ~ 25nm, quấn quanh 13 sợi nguyên (là chuỗi polypeptit hình cầu, sản phẩm nhị hợp anpha beta tubulin) Chúng có biểu hoạt tính gắn GPT cho q trình polymer hố Chúng tổ chức trung thể ØNhiệm vụ chính: Vận chuyển bên tế bào, vận động Nguồn: http://celldynamics.org/ lông roi, cấu tạo nên thoi vô sắc, tạo nên lớp màng bảo vệ tế bào thực vật 29 Trung thể ØLà trung tâm tổ chức ống vi thể, điều hồ tiến trình phân bào Ølà kết hợp hai trung tử nằm vng góc khơng chạm xung quanh có chất vơ định hình (PMC) Mỗi trung tử gồm mặt, mặt có ống vi thể chạy dọc giống cấu trúc guồng quay khung cửi Nguồn: http://www.nature.com/ Øthường kết hợp với nhân suốt gian kỳ phân bào Khi đó, màng nhân tan ống vi thề trung thể tương tác với chromosome để tạo thoi vô sắc ØNhân đôi lần gian kỳ Trong suốt pha trước phân bào, trung thể hai cực tế bào va chúng hình thoi vơ sắc Nguồn: http://manual.blueprint.org/ 30 Cell Biology 15 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Vi khuẩn, Borrelia burgdoferi, biết đến xoắn khuẩn tế bào có hình dạng xoắn, gây bệnh Lyme lây truyền qua người qua vết cắn Vi khuẩn Chlamydia trachomatis gây hầu hết bệnh qua đường tình dục Vi khuẩn cổ Methanospirillum hungatii cho thấy mặt cắt (hai hình có hình tròn) tế bào nằm ngang trình sinh sản phân đơi thành tế bào Vi khuẩn Escheichia coli, thường vi khuẩn có hại ruột người Tuy nhiên, chủng độc tố lây nhiễm sinh sôi thức ăn, chẳng hạn hamburger sống, gây ốm chết người ăn chúng Vi khuẩn phần chủng Streptomyces sản sinh kháng sinh streptomycin, erythromycin tetracyline 31 Sinh vật nguyên sinh tạo thành nhóm sinh vật gồm đơn bào đa bào Một số giống động vật, số giống thực vật số giống nấm Tuy nhiên điều vậy, nhiều động vật nguyên sinh thể đặc tính động vật thực vật Mối liên quan tiến hóa chúng cịn biết đến Tảo biển, chẳng hạn rau diếp biển, số sinh vật nguyên sinh phổ biến, tảo xanh, tìm thấy dọc bờ biển Các tảo đơn bào dinoflagellate, giống hình, nhân lên nhanh chóng tạo thành thủy triều đỏ nguy hiểm Sinh vật giống động vật Paramecium, ciliate, bơi sử dụng lơng mao Tảo cát nhà sản xuất quan trọng nước môi trường nước Lớp vỏ giống cỏ tác phẩm nghệ thuật kính hiển vi Tập hợp apicomplexa, nhóm sinh vật nguyên sinh ký sinh Trong hình chủng Pasmodium, gây bệnh sốt rét 32 Cell Biology 16 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Thực vật, tiên phong sống trái đất, sinh vật đa bào sống nhờ tổng hợp quang Dương xỉ họ hàng gần gũi tiến hóa hệ thống mạch giúp chúng phát triển đến độ cao lớn Loài dương xỉ Ama’uma’u chỏ sinh trưởng Hawaii Cây hạt trần phổ biến có hình nón Rât nhiều có hinh nón chẳng hạn củ tùng to lớn nguồn sản xuất giấy gô quan trọng Rêu họ gần gũi, nhóm thực vật cổ điển nhất, khơng có hệ thống mạch khơng thể phát triển cao vài inch Hoa lan, nhóm hạt kín có nhiều lồi giới cho đời loài hoa đẹp giới Trên núi Sago Sumatra, hạt kín Rafflesia arnoldii tạo loài hoa lớn thể giới với đường kính đo lên tới met 33 Các chủng basidiomycetes có mùi hơi, biết đến nấm lõ chó, thu hút ruồi Chúng bao phủ bào tử hôi phân tán bào tử chúng ruồi bay đến nơi khác Pilobolus, chủng zygomycetes sống phân thú vật, bắn bào tử chúng vân tốc tức thời 50 km/h Nấm gần gũi với đời sống loài nấm mũ, nhiên phần lớn thể chúng thường chìm đất Một vài lồi nấm có chức phân hủy, chúng phân giải sinh vật chết Một vài loài khác lại sống ký sinh thể sinh vật khác, chúng gây hại cộng sinh có lợi với sinh vật chủ Chủng ascomycete, Penicillium, sản xuất kháng sinh penicillin, loại thuốc chống lại nhiễm vi khuẩn cứu hàng triệu người 34 Cell Biology 17 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Động vật sinh vật đa bào thường có khả di chuyển Động vật phân loại theo loài từ loài nhỏ đơn sơ hải miên (sinh vật xốp biển) sinh vật to lớn phức tạp voi, cho thấy đa dạng lớn hình thái kích thước Cnudarians bao gồm sứa, giống hình, cỏ chân ngỗng san hơ Các thành viên nhóm sinh vật có mơ thật dùng để bảo vệ chống lại kẻ săn mồi Hải miên (bọt biển) động vật biển cổ Chúng tiến hóa vài tế bào đặc biệt, khơng có mơ thật Các động vật thân mềm bao gồm ốc sên, sên, bạch tuộc đến trai lớn vỉa đá ngầm nhiệt đới Thuộc họ động vật thân mềm, phần thịt mềm trai bảo vệ lớp cứng Các Flatworm, giống flatworm dọc bờ biển nước Mỹ, nhóm động vật sớm có quan thật hệ thống quan 35 Đặc tính lồi hồn tiêt, cịn đwược biết đến sâu phân khúc, la phân khúc Cơ thể chúng bố trí nhiều phần lặp lại thấy chuỗi khúc riêng biệt Sự bố trí thể gặp động vật chân đốt động vật có xương sống, cho thấy tiến hóa nhiều hình thái thể Lồi echinoderm, bao gồm biển nhím biển, gần gũi với động vật có xương sống Động vật chân đốt bao gồm lồi giáp xác tôm hùm cua, động vật nhiều chân, nhện nhóm có nhiều lồi trùng Lồi bướm Morpho, cư dân rừng nhiệt đới, côn trùng đẹp đẽ trái đất Động vật lưỡng cư, sinh vật đầy nhớt bao gồm ếch, loài ếch mũi tên độc từ Costa Rica hình vẽ, kỳ nhông thường sống phần sống nước, phần cạn Động vật có xương sống động vật có khung xương bao gồm cá, bị sát, lưỡng cư, chim động vật có vú Trên hình lồi cá từ rặng san hơ Thái Lan Cá động vật có xương sống sớm trái đất Động vậ linh trưởng bào gồm khỉ, khỉ hình người người Trong nhóm tìm thấy lồi gần gũi với nhất, lồi vượn hình vẽ, lồi gorilla Động vật có vú phân biệt có tuyến sữa sản sinh sữa, con sinh sống (khơng phải trứng sau ấp nở) Những chuột túi hình động vật có vú, giống gấu, chó, sư tử người 36 Cell Biology 18 Hieu M Dang @HUST 10/13/20 Tế bào nhân sơ Tế bào nhân chuẩn Kích thước nhỏ Kích thước tương đối lớn Khơng có màng bao quanh vật chất di truyền Vật chất di truyền bao bọc lớp màng Chỉ có nhiễm sắc thể Có nhiều nhiễm sắc thể Khơng có nhân Có hạch nhân Vắng bào quan có màng bao Tồn bào quan có màng bao Source: http://www.tutorvista.com Tế bào phân chia cách tự Tế bào phân chia hình phân đơi nảy mầm (khơng thức ngun phân hay giảm 37 có nguyên phân) phân Cell Biology 19