Tế bào - Đơn vị căn bản của sự sống Ví dụ như một protein đặc trưng chuyển động xung quanh một tế bào trong vòng 1 phút và nó cũng gặp rất nhiều các phân tử khác trong hành trình của mình. Mặc dù có cấu trúc không phức tạp bằng các tế bào nhân chuẩn nhưng tế bào nhân sơ có chức năng phức tạp, nó thực hiện hàng nghìn các biến đổi sinh hoá. Một số tế bào nhân sơ có đặc điểm đặc biệt Trong quá trình tiến hóa một vài sinh vật nhân sơ phát triển các cấu trúc đặc biệt. Đó là các ưu thế chọn lọc mà chúng mang đến cho những tế bào chứa chúng. Các cấu trúc này bao gồm một thành tế bào bảo vệ, một màng trong ngăn tế bào trong các phản ứng sinh hóa và các tiêm mao giúp tế bào vận chuyển trong môi trường nước. Các đặc điểm này được mô tả ở hình 4.5 và 4.6 Thành tế bào Hầu hết sinh vật nhân sơ có một thành tế bào bao bọc bên ngoài màng sinh chất. Tính cứng của thành nâng đỡ tế bào và quyết định hình dạng của tế bào. Thành tế bào của hấu hết các vi khuẩn (không xét đến cổ khuẩn) chứa peptidoglycan, một polyme của amin và các loại đường liên kết đồng hóa trị với một dạng đơn phân khổng lồ bao quanh tế bào. Ở một số vi khuẩn còn có một lớp màng khác ở bên ngoài (màng polysaccarit giàu photpholipit) kèm theo với màng peptidoglycan. Không giống như màng sinh chất, màng ngoài này không có tính thấm và một vài polysaccarit của nó chứa chất độc gây bệnh. Cùng với thành tế bào một số vi khuẩn còn có lớp màng nhầy tạo thành chủ yếu từ polysaccarit được xem như là cái vỏ của vi khuẩn. Vỏ của một số loại vi khuẩn có thể bảo vệ chúng khỏi sự tấn công của tế bào bạch cầu trong cơ thể các động vật mà chúng xâm nhập. Nhiều nhân sơ không có vỏ hay đã mất vỏ nhưng chúng vẫn tồn tại được, như vậy cái vỏ không phải là thiết yếu đối với đời sống nhân sơ. Trong chương này bạn sẽ gặp tế bào nhân chuẩn ở thực vật cũng có thành nhưng thành này khác với thành tế bào nhân sơ cả về cấu trúc và chức năng. Hệ màng trong Một số nhóm của vi khuẩn – Vi khuẩn lam và các nhóm khác – có khả năng quang hợp. Trong các vi khuẩn quang hợp, lớp màng plasma cuộn gấp trong tế bào chất và tạo nên hệ màng trong đó có chứa chlorophyl của vi khuẩn và các hợp chất khác cần thiết cho quang hợp. Quá trình quang hợp ở vi khuẩn, thường do các màng trong tế bào, là một bằng chứng quan trọng trong tiến hoá của sự sống trên trái đất. Một số loại sinh vật tiền nhân có màng trong gấp nếp vẫn đính vào màng plasma. Các mesosome tạo nên cấu trúc trong phân chia tế bào hoặc trong các phản ứng chuyển hóa năng lượng. Roi và pili Một số prokaryotes bơi bằng cách sử dụng phần phụ được gọi là roi (flagella) (hình 4.6 a, c). Một cái roi được cấu tạo bằng một loại protein gọi là flagellin, lúc đó nhìn nó giống như là xoắn lại rất nhỏ. Nó quay tròn quanh trục của nó như là cái chân vịt tàu thủy, đưa tế bào tiến lên. Roi như một cái mỏ neo gắn vào màng plasma và trong một số vi khuẩn, cho đến tận vách tế bào. Chúng ta biết rằng cái roi làm tế bào di động bởi nếu bỏ nó đi, thì tế bào không thể chuyển động. Pili là một cấu trúc lồi ra bề mặt của một số nhóm vi khuẩn (hình 4.6b). Ngắn hơn roi, nó dài và mảnh giúp vi khuẩn bám vào một vật khác như một lớp đệm, như là tế bào động vật để bảo vệ và ăn. Bộ khung của tế bào Các bằng chứng gần đây chứng tỏ rằng một số loại sinh vật tiền nhân, đặc biệt là vi khuẩn hình que, có một cấu trúc dạng sợi xoắn nằm phía trong màng plasma. Các protein tạo nên cấu trúc này được cấu tạo bởi các trình tự amino axit tương tự như sợi actin ở tế bào nhân thật, và từ lúc đó actin là một thành phần của bộ khung của các tế bào này (xem bên dưới), điều đó chứng tỏ rằng các sợi xoắn của tế bào tiền nhân đóng vai trò tạo nên hình dạng của tế bào. Tế bào của sinh vật có nhân chuẩn Tế bào động vật, thực vật, nấm và protists thường lón hơn và cấu trúc phức tạp hơn tế bào procaryotes. Xem hình 4.5 và 4.7 để thấy rõ sự khác nhau giữa tế bào của sinh vật có nhân chuẩn và tế bào của sinh vật chưa có nhân điển hình Tế bào eucaryote thường lớn gấp 10 lần tế bào procaryote, ví dụ, tế bào hình cầu nấm kích thước 8 µm. Tương tự tế bào procaryote, tế bào eucaryote bao gồm tế bào chất (cytoplasm), màng sinh chất(plasma membrane) và ribosome. Ngoài các thành phần cơ bản trên,trong tế bào chất của eucaryote còn có các khoang mà thành phần trong các khoang này được ngăn cách với tế bào chất bằng một màng. Hình4.7 :Tế bào Eucaryote Sự ngăn cách các khoang trong tế bào Eucaryote: chìa khoá chức năng tế bào Eucaryote Một vài khoang trong tế bào eucaryote có chức năng tương tự như một nhà máy sản xuất các sản phẩm đặc biệt, một số khác thì như nhà máy năng lượng, ví dụ như thực vật chúng sử dụng năng lượng ở một dạng khác (năng lượng ánh sáng) rồi chuyển chúng sang dạng năng lượng hữu dụng hơn (hóa năng). Những khoang có màng (dùng để phân biệt với các khoang không màng như ribosome) đều được gọi là các bào quan (organelles). Mỗi bào quan này đều có vai trò đặc biệt trong tế bào và vai trò này phụ thuộc vào các các phản ứng hóa học xảy ra do chúng đảm nhiệm. Nhân (nucleus) chứa vật chất di truyền (DNA), sự nhân đôi chất liệu di truyền và bước đầu tiên trong quá trình giải mã thông tin di truyền diễn ra ở thể nhân . Ty thể (mitochonrion) là nơi năng lượng tổng hợp dự trữ dưới dạng các liên kết carbon được biến đổi sang dạng sử dụng của tế bào (ATP) và không thể thiếu trong phản ứng trao đổi sinh hoá acid amin và acid béo. Màng nội chất và bộ máy golgi (the endoplasmic reticulum and Golgi apparatus) là thành phần nơi protein được đóng gói và chuyển đến các phần tuơng ứng trong tế bào. Tiêu thể và không bào (lysosomes and vacuoles) là hệ thống tiêu hóa các đại phân tử thành những đơn phân tử. Lục lạp (choroplast) nơi diễn ra quá trình quang hợp (photosynthesis) Các màng bao quanh các bào quan có hai chức năng chính : Thứ nhất , giữ các phân tử trong bào quan cách xa các phân tử trong tế bào tránh cho chúng xảy ra các phản ứng không thích hợp. Thứ hai các màng này hoạt động như yếu tố kiểm soát, cho các nguyên liệu chính vào trong bào quan và thải những sản phẩm cảu chúng ra tế bào chất. Các bào quan có thể được nghiên cứu bởi kính hiển vi hoặc phân lập trong phân tích hóa học Những bào quan lần đầu tiên được phát hiện bởi kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử. Tác dụng của chất nhuộm màu lên các đại phân tử cụ thể đã cho phép các nhà sinh học tế bào có thể định tính được cấu tạo hóa học của các bào quan. Bên cạnh kính hiển vi, một phương pháp khác cũng được sử dụng. Đó là sự phân đoạn tế bào. Phương pháp này bắt đầu bằng cách phá hủy màng tế bào, điều này cho phép các thành phần của tế bào chất có thể đựng trong một ống thí nghiệm. Những bào quan khác nhau có thể được phân lập sau đó dựa trên sự khác biệt về kích thước hay tỉ trọng.Sự phân tích hóa sinh có thể tiến hành trên các bào quan riêng biệt. Kính hiển vi và sự phân đoạn tế bào đã bổ sung lẫn nhau, mở ra một bức tranh hoàn chỉnh về cấu trúc và chức năng của từng bào quan. Những bào quan xử lý thông tin Các sinh vật sống được là nhờ vào sự xử lý các thông tin- bên trong cơ thể, tín hiệu ngoài môi trường và lưu trữ các tín hiệu- để đáp ứng với việc thay đổi các điều kiện bên ngoài và giữ ổn định môi trường bên trong tế bào. Trong tế bào thông tin được lưu trữ trong trình tự DNA. Hầu hết DNA ở tế bào eukaryote gói gọn trong nhân. Thông tin được dịch mã từ DNA sang protein tại robosome. Quá trình này được trình bày kỹ lưỡng ở chương 12. Nhân tế bào chứa hầu hết DNA của tế bào Nhân tế bào là loại bào quan lớn nhất trong tế bào . Nhân của hầu hết tế bào động vật khoảng 5µm gần như là lớn hơn rất nhiều so với toàn bộ tế bào prokaryote. Nhân tế bào Nhân có 1 số vai trò trong tế bào như -Là nơi diễn ra quá trình nhân đôi DNA -Nhân là nơi chứa thông tin di truyền điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào -Có một vùng được gọi là nhân con là nơi bắt đầu tổng hợp ribosome từ protein đặc hiệu và RNA Nhân được bao bọc bởi hai màng, kết hợp với nhau để thành màng nhân. Giữa hai màng nhân có một khỏang trống khoảng 10-20 nm, trên màng nhân có các lỗ màng nhân có diện tích khoả 9nm, lỗ màng nhân này có nhiệm vụ làm cầu nối giữa bên trong nhân và tế bào chất. Tại những lỗ này màng ngoài của màng nhân dính trực tiếp với màng trong. Mỗi lỗ được bao bọc bởi một giếng có cấu tạo từ tám protein xếp thành những hạt nhỏ trong một hình bát giác nơi mà màng trong và màng ngoài kết hợp với nhau. RNA và protein đi qua những lỗ này để vào hoặc ra khỏi nhân . 12. Nhân tế bào chứa hầu hết DNA của tế bào Nhân tế bào là loại bào quan lớn nhất trong tế bào . Nhân của hầu hết tế bào động vật khoảng 5µm gần như là lớn hơn rất nhiều so với toàn bộ tế. 4.6 Thành tế bào Hầu hết sinh vật nhân sơ có một thành tế bào bao bọc bên ngoài màng sinh chất. Tính cứng của thành nâng đỡ tế bào và quyết định hình dạng của tế bào. Thành tế bào của hấu hết. Tế bào - Đơn vị căn bản của sự sống Ví dụ như một protein đặc trưng chuyển động xung quanh một tế bào trong vòng 1 phút và nó cũng gặp rất nhiều các phân tử khác trong hành trình của