TẾ bào học QUA VIỆC PHÂN TÍCH học THUYẾT tế bào

Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 TẾ BÀO HỌC QUA VIỆC PHÂN TÍCH HỌC THUYẾT TẾ BÀO A. MỞ ĐẦU Sinh học là khoa học về sự sống, sự vận động vật chất của giới hữu cơ có sự khác biệt với sự vận động của vật chất vô cơ. Đơn vị của cơ thể sinh vật là tế bào vì vậy nghiên cứu tế bào học có nghĩa là nghiên cứu toàn bộ kiến thức của sinh học. Nguyên tắc nghiên cứu sinh học là: - Kiến thức Sinh học nằm trong hệ thống hóa của sinh giới xét theo cấu tạo, hoạt động sống sinh vật theo quan điểm tiến hóa 3 chiều hướng: thích nghi, cấu tạo ngày càng phức tạp, đa dạng phong phú. -Tế bào là đơn vị nghiên cứu của Sinh học về cấu trúc và chức năng - Sự thống nhất giữa cấu trúc và chức năng biểu hiện ở tất cả ở các mức độ tổ chức khác của sự sống. - Tất cả các sinh vật đều có thành phần vật lí và toàn bộ quá trình sinh sống đều tuân theo các quy luật vật lí và hóa học. - Các sinh vật phải thu nhân năng lượng và vật liệu để duy trì cấu trúc đặc thù, thải phế thải ra ngoài. - Bộ gen chứa thông tin di truyền cho sự sinh sản và phát triển - Nghiên cứu sinh học phải đặt trong tiến trình của sự phát triển cá thể - Cơ chế trả lời kích thích môi trường theo cơ chế phổ biến - Nghiên cứu sinh học có sự kế thừa các quá trình sinh học Để giúp học sinh có kiến thức sinh học sâu sắc, có cơ sở vững vàng vận dụng vào các môn học khác, ứng dụng cho thi học sinh giỏi và giải quyết các vấn đề của thực tiễn đời sống, tôi đã thiết kế chuyên đề tế bào học dựa theo quan điểm của thuyết tế bào. B. NỘI DUNG Nội dung tóm tắt của thuyết tế bào: “…Tất cả các sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào và các sản phẩm của tế bào, những tế bào mới được tạo nên từ sự phân chia của các tế bào trước nó, có sự giống nhau 1 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 căn bản về thành phần hóa học và các hoạt tính trao đổi chất giữa tất cả các loại tế bào, hoạt động của cơ thể là sự tích hợp hoạt tính của các đơn vị tế bào độc lập...” Thuyết tế bào thể hiện các vấn đề: 1. Các tế bào giống nhau về thành phần hóa học. 2. Cơ thể sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào hoặc là từ sản phẩm của tế bào. 3. Các tế bào giống nhau về hoạt tính trao đổi chất. 4. Tế bào được tạo ta từ các tế bào trước nó thông qua sự phân chia tế bào mẹ. 5. Hoạt động của cơ thể là sự thống nhất trong hoạt động sống của các tế bào. NỘI DUNG I: THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO 1. Phương pháp nghiên cứu: - Phân tích thành tro của thực vật trên kính hiển vi quan sát cấu tạo tinh thể các nguyên tố khoáng có trong tế bào thực vật. - Sử dụng chất đồng vị phóng xạ: chất đồng vị phóng xạ là chất mà hạt nhân của nó khi bị phân hủy giải phóng ra hạt và năng lượng. Khi bị phân hủy dẫn đến thay đổi số proton thì nó chuyển đổi nguyên tử sang nguyên tử của nguyên tố khác. => Người ta đưa vào trong tế bào hoặc cơ thể chất đồng vị phóng xạ. => Các chất đồng vị phát ra các hạt dưới nguyên tử => va đập với các electron do các phản ứng hóa học tạo ra trong tế bào. => Dùng máy phát hiện năng lượng xác định được vị trí có mặt của nguyên tố hay điểm nóng trong tế bào như khối u. Trong nghiên cứu sinh học người ta dựa vào những nguyên tố đặc trưng của phân tử để phát hiện ra sự có mặt của nó trong cấu trúc hoặc cơ chế sinh học. Ví dụ: chứng minh oxi thải ra trong quang hợp có nguồn gốc từ nước, người ta dùng nước có chứa oxi đồng vị phóng xạ là O18 sản phẩm oxi thải ra là O18 . Bằng các phương pháp nghiên cứu người ta phát hiện được sinh vật đa dạng phong phú nhưng thống nhất về thành phần hóa học, được cấu tạo từ một số nguyên tố hóa học trong tự nhiên. 2. Các nguyên tố hóa học cấu tạo nên cơ thể sinh vật - Khoảng 60 nguyên tố hóa học trong tự nhiên có trong thành phần của tế bào, trong đó 96% là 4 nguyên tố hóa học trong tự nhiên C – H – O – N còn lại khoảng 12 2 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 nguyên tố khác tìm thấy trong sinh vật được gọi là các nguyên tố sính học, cấu tạo nên 2 loại: chất vô cơ và chất hữu cơ. - Tỉ lệ các nguyên tố rất khác nhau => nguyên tố sinh học có tính chất đặc biệt để chúng là cơ sở của sự sống: O2=65%, C=18%, H2=10%, N2=3%, Ca=2%, P=1%. - Các nguyên tố đa lượng: Ca, Mg, K, Na, P,… (10-4): có vai trò trong cấu trúc chính của tế bào. - Các nguyên tố vi lượng: Fe, I, Mo,… có vai trò tham gia vào các thành phần của các E, hoócmôn, … Nếu thiếu các nguyên tố này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sống Ví dụ: Nếu thiếu Iốt có thể mắc bệnh bướu cổ; thiếu Fe có thể mắc bệnh thiếu máu; thiếu Mo, cây phát triển chậm hoặc chết. 3. Liên kết hóa học - Liên kết cộng hóa trị: là loại liên kết giữa các nguyên tử, trong đó các nguyên tử có thể chia sẻ được các electeron hóa trị, có khả năng tạo số liên kết tương ứng với số liên kết hóa trị mà nguyên tử đó được hình thành. Khi liên kết được hình thành, chúng bù thêm electeron vào lớp hóa trị cho đầy đủ, khả năng liên kết đó được gọi là hóa trị của nguyên tử. Đây là loại liên kết bền vững vì nó tạo trạng thái trơ của các nguyên tử. Khả năng hút electeron của một loại nguyên tử nhất định trong liên kết cộng hóa trị gọi là độ âm điện. => Kiểu liên kết trong đó các electeron góp chung được sử dụng cân bằng được gọi là liên kết cộng hóa trị không phân cực. Trong các chất hữu cơ, các nguyên tử tạo liên kết không phân cực là những phần kị nước ví dụ như gốc R(C xHy) của các phân tử protein. => Khi liên kết một nguyên tử với một nguyên tử khác có độ âm điện lớn hơn thì các electron của liên kết không được chia sẻ đều được gọi là liên kết cộng hóa trị phân cực. Trong chất hữu cơ, các nguyên tử hình thành liên kết phân cực tạo nên phần ưa nước ví dụ như gốc COOH của protein. - Liên kết ion: là liên kết giữa các ion mang điện tích dương (cation) với các ion mang điện tích âm (anion). 3 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Liên kết Hiđro: là liên kết một nguyên tử hidro liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử mang điện âm bị hút bởi một nguyên tử có độ âm điện khác. Đây là loại liên kết không bền, có thể hình và phá vỡ trong điều kiện sinh lí của tế bào. Do vậy nó có vai trò tạo cấu trúc không gian của các đại phân tử sinh học và giúp chúng thực hiện chức năng. => Các nhà khoa học đã ứng dụng đặc tính này của liên kết hidro để nghiên cứu cấu trúc của các đại phân tử sinh học và mức độ quan hệ về nguồn gốc giữa các loài sinh vật bằng phương pháp biến tính và hồi tính và lai phân tử. Biến tính ADN: đun nóng phân tử ADN vượt quá nhiệt độ sinh lí =>liên kết hidro bị đứt hai mạch đơn của nó tách rời. Nhiệt độ làm hai mạch tách rời nhau gọi là điểm nóng chảy. Điểm nóng chảy của phân tử càng cao chứng tỏ cấu trúc của phân tử càng bền vững. Hồi tính ADN: Hạ nhiệt độ từ từ với phân tử đã biến tính hai mạch lại hình thành liên kết hidro trở lại. => muốn xác định mức độ quan hệ nguồn gốc giữa các loài, các nhà khoa học gây biến tính hai phân tử ADN của hai loài, rồi cho hồi tính trong một môi trường=> từ số đoạn hình thành liên kết hidro giữa hai mạch của hai phân tử ADN người ta xác định mức độ gần nhau về nguồn gốc ví dụ như giữa ADN của người và chuột chỉ giống nhau 25% nucleotit. - Tương tác Van der Waals: Lực tương tác giữa các vùng tích điện dương và vùng tích điện âm. Loại liên kết yếu này chỉ xảy ra với những phân tử và nguyên tử gần nhau, nhưng số lượng lớn nó có vai trò quan trọng với sự sống ví dụ như nhờ hàng trăm nghìn liên kết Van der Waals trên một ngón chân con thạch sùng mà đã nâng đỡ trọng lượng cơ thể giúp nó nằm ngược trên trần nhà. Các liên kết Hidro, tương tác Vander Waals, liên kết ion trong nước và các liên kết khác trong tương tác cộng gộp của chúng tạo cấu trúc không gian ba chiều của các đại phân tử sinh học như axitnucleic, protein…nhờ đó chúng có đặc tính đặc biệt của sự sống. 4. Hợp chất 4 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 4.1. Chất vô cơ 4.1. 1. Nước a. Cấu trúc của nước: - Cấu tạo từ 1 nguyên tử O kết hợp với 2 nguyên tử H bằng liên kết cộng hóa trị phân cực - Điện tử của Hidro trong mối liên kết bị kéo lệch về phía O 2 nên phân tử nước có hai đầu trái dấu nhau. - Tính phân cực của nước làm cho phân tử nọ hút phân tử kia qua liên kết Hiđro và hút các phân tử phân cực khác tạo cho nó có vai trò quan trọng đặc biệt đối với sự sống. b. Đặc tính của nước Đặc tính Phân cực cao Nhiệt dung đặc trưng cao Giải thích Vì phân cực nên nó có thể hút các ion và các chất phân cực khác làm cho chúng dễ tan trong nước Vai trò đối với sự sống Dung môi hòa tan nhiều chất; thành phần cấu tạo chính của tế bào, tạo môi trường cho các phản ứng sinh hóa xảy ra. Các liên kết Hidro giữa các phân tử nước bị phá vỡ sẽ hấp thu nhiệt Ổn định nhiệt độ cơ thể sinh vật, và khi hình thành sẽ giải phóng nhiệt độ môi trường. nhiệt Liên kết Hidro gắn kết các phân tử - Nhờ các lực này mà nước có nước lại với nhau giữ nước ở trạng sức căng bề mặt giúp một số Lực gắn kết thái lỏng ngay ở nhiệt độ cơ thể sinh vật có thể sống trên bề mặt sống. Nước liên kết hidro với các nước chất khác tạo lực mao dẫn. - Lực mao dẫn giúp cây có thể Nhiệt bay hút nước từ đất lên lá. Nhiều liên kết Hidro bị phá vỡ thì Nước bay hơi làm giảm nhiệt độ hơi cao Nước đá nước mới bay hơi được. của cơ thể sinh vật. Các phân tử nước trong nước đá Về mùa đông lớp nước bề mặt nhẹ hơn cách xa nhau nên mật độ phân tử đóng băng tạo lớp cách nhiệt nước nước thấp hơn so với nước giữa lớp không khí lạnh với lớp thường thường. nước ở phía dưới. 5 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 c. Các dạng nước trong tế bào Khái Nước tự do Nước liên kết Là dạng nước ở xa các hạt keo và các Là loại nước gồm liên kết thẩm niệm ion với khoảng cách mà lực tương tác thấu được giữ bởi các ion mang giữa chúng không đáng kể. Dạng điện và liên kết keo là loại nước nước tự do mang đầy đủ tính chất lí được giữ bởi các ion, đứng cạnh hóa điển hình của nước do vậy có các gốc ưa nước của chất hữu cơ nghĩa quan trọng với hoạt động sống (-SH, -CO, -COO-,…) nước có của tế bào. thể hợp quanh các đại phân tử tạo dung dịch keo tạo nên vỏ nước khá bền do vậy các phân tử nước này không còn mang những tính chất thông thường của nước Vai trò - Môi trường hòa tan và môi trường Bảo vệ các hạt keo chống lại sự phản ứng hóa học trong tế bào. ngưng kết và biến tính. Do đó, - Nhân tố đảm bảo sự trao đổi chất độ ưa nước của keo càng cao, vỏ thường xuyên và thống nhất trong nước càng dày thì keo càng bền nội bộ của tế bào và cơ thể (vận vững lúc gặp điều kiện bất lợi chuyển nước và ion khoáng trong của môi trường. cây hoặc dòng máu và bạch huyết vận chuyển trong cơ thể động vật). - Điều hòa nhiệt độ của cơ thể. (thoát hơi nước qua lá ở thực vật, thoát mồ hôi ở động vật và người). - Tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa sinh: quang hợp, hô hấp,...). 4.1.2. Các muối khoáng: 6 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 Trong tế bào tồn tại hai dạng muối hòa tan trong dịch bào và liên kết tĩnh điện trên màng sinh chất và bề mặt hạt keo, chiếm 2% trọng lượng khô của chất nguyên sinh. Các muối phân li thành các cation ( K +, Na +,…) và các anion ( NO3-, SO42-,…) hút bám trên bề mặt hạt keo. Vai trò: o Đảm bảo trạng thái bền vững, độ ngậm nước, độ nhớt, độ phân tán của hệ keo. Ví dụ: - K+ làm tăng độ ngậm nước, giảm độ nhớt của keo nguyên sinh nhờ đó quá trình trao đổi chất diễn ra thuận lợi. - Ca2+ có tác dụng ngược lại và làm tăng tính chống chịu của hệ keo với điều kiện bất lợi. o Muối khoáng và chất hữu cơ hòa tan tạo áp suất thẩm thấu và sức hút nước của tế bào. o Các ion khoáng không đều ở hai bên màng sinh chất tạo nên hiệu điện thế màng (bên ngoài màng sinh chất nồng độ ion Natri cao, ion Kali thấp; trong tế bào chất, nồng độ ion Kali cao, ion Natri thấp) => làm xuất hiện điện thế nghỉ khi tế bào không hưng phấn và hình thành điện thế hoạt động khi màng nhận tín hiệu từ môi trường => Cơ chế dẫn truyền xung điện. 4.2. Chất hữu cơ: 7 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 4.2.1. Gluxít Gluxít Monosacarit (C3, C4, C5, C6) Đisacarit C12H22O11 Polisacarit (C6H10O5)n Thực vật Tinh bột Xenlulo và các chất cấu tạo khác Động vật Glicogen Khác * Đường đơn (monosacarit): C6H12O6 gồm glucose, fructose, ngoài ra còn có các đường chứa từ 4 đến 7 C. Đường đơn có vai trò: - Nguồn cung cấp năng lượng cơ bản của mọi sinh vật, nguyên liệu chủ yếu cho hô hấp nội bào, là nguyên liệu dễ dị hóa nhất. - Đơn vị cấu tạo nên đường đôi và các đường phức tạp, tạo gốc glucozit C6H10O5. - Thành phần cấu tạo nên các chất hữu cơ khác. Ví dụ: C5H10O4 là thành phần cấu tạo nên axit nucleic (ADN). * Đường đôi (đisacarit): C 12H22O11 cấu tạo bởi hai gốc glucozit, là loại đường có trong thiên nhiên (mía: mantose; sữa: lactose;…)=> dự trữ năng lượng tạm thời. 8 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 * Đường phức tạp (polisacarit): (C 6H10O5)n phân tử gồm nhiều gốc glucozit. Có thể phân biệt thành hai loại đường dự trữ năng lượng (tinh bột và glicogen) và cấu tạo xenlulose, kitin,… a. Tinh bột * Vai trò: - Chất dự trữ năng lượng phổ biến nhất trong thiên nhiên. - Chất dinh dưỡng của người, động vật. - Tích lũy trong các loại hạt, củ, quả. * Cấu tạo: - Trong tế bào, tinh bột tồn tại dưới dạng hạt có kích thước bé. - Cấu tạo từ 2 cấu tử, đều được cấu tạo từ các gốc glucozit liên kết với nhau ở liên kết α 1,4 glucozit do đó các gluco đều ở vị trí ngửa. + Amilo: cấu tạo chuỗi không phân nhánh 300-1000 gốc glucozit xoắn lò xo, mỗi xoắn có cấu trúc xoắn nhờ liên kết Hidro. Bên trong có thể kết hợp các nguyên tử khác, amilose tạo thành màu xanh tím khi kết hợp với I 2. Nếu Nếu đun nóng liên kết Hidro bị đứt chuỗi amilose duỗi thẳng Iốt tách ra khỏi amilose thì dung dịch mất màu xanh. + Amilopectin: chỉ khác với amilose ở chỗ nó có cấu trúc phân nhánh, mỗi nhánh bắt đầu bằng liên kết α 1,6 glucozit. => Tinh bột là nguyên liệu lí tưởng vì: - Tinh bột không khuyếch tán ra khỏi tế bào. - Không có hiệu ứng thẩm thấu. - Dự trữ dưới dạng hạt tinh bột, có mặt trong lục lạp và cơ quan dự trữ. b. Glicogen: là chất hữu cơ dự trữ của người và động vật, tồn tại ở cơ, gan nên đường đơn chuyển hóa thành glicogen chủ yếu xảy ra ở cơ và gan. => Cấu tạo tương tự như tinh bột nhưng phân nhánh nhiều hơn. - Các gốc glucozit liên kết với nhau qua liên kết α 1,4 glucozit, liên kết α 1,6 glucozit ở chỗ phân nhánh. - Glicogen có thể bị thủy phân dưới tác dụng của hoócmôn glucagon hoặc axit. - Hòa tan trong nước nóng tạo đỏ tím, trong Iốt tạo màu nâu. 9 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 => glicogen dễ bị phân hủy hơn tinh bột => điều đó giúp cho động vật huy động năng lượng dễ dàng hơn thực vật vì nhu cầu năng lượng của động vật lớn hơn nhiều so với thực vật (năng lượng cần dùng cho vận động, tìm thức ăn, chạy trốn kẻ thù hoặc tìm kiếm bạn tình,...). c. Xenlulose * Cấu tạo: - Các gốc glucose liên kết với nhau bằng liên kết β 1,4 glucozit, các gốc liên kết với nhau theo kiểu sấp ngửa. - Cấu trúc bền vững, khó phân giải: cấu tạo bởi 8000 gốc monosacarit, là các chuỗi xenlulose xếp song song tạo sợi có đường kính 3,5 nm. - Các chuỗi có nhiều nhóm –OH tự do nên các sợi liên kết với nhau bằng liên kết Hidro được tạo thành giữa các nhóm – OH. - Các sợi kết hợp kết hợp với nhau tạo bó mixen có đường kính 0,2nm. - Giữa các sợi trong các bó mixen có những khoảng trống lớn: ở tế bào non chứa đầy nước, tế bào già chứa linhin, hemixenlulose là thành phần làm cho gỗ cứng. * Vai trò: - Cấu tạo nên thành tế bào thực vật. - Nguồn dinh dưỡng của nhiều loài động vật ăn thực vật, các động vật có Enzym xenluloaza trong đường tiêu hóa (vi sinh vật trong dạ cỏ của động vật 4 túi, manh tràng của thỏ ngựa, trùng roi trong ruột mối, mọt.). - Điều hòa hoạt động tiêu hóa của người và động vật ăn tạp. - Các vi sinh vật có khả năng phân giải xenlulose thành glucose có enzym xenluloaza. d. Một số loại khác: - Kitin: tạo vỏ côn trùng, giáp xác, có khoảng 50 loại vi sinh vật có khả năng phân giải kitin. - Hemixenlulose: tạo vỏ cứng hạt, quả trấu. - Fructose: ở một số thực vật ngoài sự tích lũy tinh bột còn tích lũy fructose. Ví dụ: Các loại quả hình thành từ hoa kép như dứa, mít,... - Mannan: chứa trong gỗ của một số cây thông (11%), có trong nấm men. 10 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Pectin: là loại chất gian bào có vai trò gắn các tế bào trong các mô, hợp chất này có trong các loại quả. - Thạch (agar): trong tế bào đã hóa gỗ thành phần linhin khoảng 18-30%, tập trung ở màng thứ cấp của thành tế bào là chất khó phân giải nhất, chiếm tỉ lệ cao trong mùn đất. Một số loài nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn có khả năng phân giải linhin. - Xilan (C5H8O4)n : hemixenlulo. e. Phép thử hóa học cho gluxit Hidratcacbon Phép thử Đường khử Dung dịch Benedict Điều kiện Kết quả Nghiền mẫu mô với một ít Đổi màu hoặc (glucose, nước, lọc, cho 2cm3 dịch cho kết tủa màu fructose) chiết vào ống nghiệm, thêm gạch. 2cm3 dung dịch Benedict, đun nóng 900C trong 2 Maltose và phút. Dung dịch felinh 1 Cho 1 cm3 dung dịch felinh Đổi lactose và 2 màu hoặc 1 và 1cm3 dung dịch felinh cho kết tủa màu 2 vào 2cm3dịch chiết mô, gạch Đường không Dung dịch Benedict khử: đun lên 950C trong 2 phút. - Thử như đường khử Đổi không có phản ứng. màu hoặc cho kết tủa màu - Đun nóng 2cm3 dịch chiết gạch sacarose mô tươi với 2cm3 dun dịch HCl loãng để thủy phân đường mía thành đường đơn, trung hòa bằng NaOH, làm phép thử như đường Tinh bột khử. Iot trong dung dịch Nhỏ dung dịch lên mẫu mô Màu xanh đen Glicogen KI làm nát với nhiệt độ phòng Iot trong dung dịch Nhỏ dung dịch lên mẫu mô Màu đỏ tím Xenlulose KI Dung dịch Schultz làm nát với nhiệt độ phòng Cho lát cắt mô vào dung Màu đỏ tím 11 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 dịch và đưa lên kính hiển vi quang học để quan sát. 4.2.2. Lipit Lipit đơn giản Photpho lipit Steroit Cấu (dầu, mỡ) Gồm 1 phân tạo glixerol liên kết với glixerol liên kết với mạch vòng. tử - Gồm phân Sáp tử Lipit có cấu trúc Cấu trúc giữa rượu 3 axit béo=> các axit béo trong đó 1 Cấu trúc cơ sở của mạch thẳng lipit khác nhau chủ hoặc hai axit béo nó là 4 vòng với axit béo. yếu ở thành phần được thay thế bởi Cacbon ( 3 vòng 6 => không axit béo. thường Dầu gốc phốt phát. chứa cạnh, 1 vòng 5 thấm nước axit - Phốt pho lipit có cạnh) nối với nhau => tạo nên béo không no, mỡ tính phân cực: đầu => chứa axit béo no. chứa nhóm phốt phát khác các steroit các cấu trúc nhau ở như tầng ưa nước, đuôi CxHy nhánh bên khác cuntin của của axit béo nước=>trong kị nhau gắn với bề mặt lá, cấu khung Cacbon. suberin,... trúc màng các đầu ưa nước quay ra ngoài và vào phía dịch bào, còn phần kị nước quay vào nhau. Chức - Dự trữ năng lượng Cấu tạo chính nên - Colesteron: là - Hạn chế năng khi thừa gluxit. màng sinh chất thành phần màng sự thoát hơi - Giảm mất nhiệt. tế bào động vật. - Tăng tính đàn hồi - Các axit mật: cây đảm của da. nước của dưới dạng muối bảo cân mật có tác dụng bằng nước . nhũ lipit. tương hóa - Bảo vệ tế bào chống 12 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 Các loại sự xâm hoocmôn nhập của testosteron, mầm bệnh. ơstrogen, progestrogen, coocticosteroit, ecđixơn, vitamin D2. Hoócmôn điển hình (steroit): STT Hoócmôn điển Nơi tạo thành Tác dụng sinh học chính hình 1 Progesteron - Thể vàng Dưỡng thai, chuẩn bị dạ con để trứng - Vỏ thượng thân phát triển, bảo vệ thai. Vỏ thượng thận - Kích thích tổng hợp glicogen trong trong gan và cơ, tích lũy glicogen trong 2 Cooctizol gan và cơ. - Tăng cường phân giải protein, chất béo. 3 Andosteron 4 5 Testosteron Ơstrogen Vỏ thượng thận - Chống viêm, tăng tích nước, muối Na. Tăng tính hấp thu Na+, Cl+, HCO3- bởi Tinh hoàn Buồng trứng thận, tăng tích nước, bài tiết K+. Cần cho sự phát triển giới tính đực. Cần cho sự phát triển giới tính cái. * Phép thử hóa học lipit: Phép thử nhũ: nghiền mẫu mô trong etanol để hòa tan dầu mỡ. Lọc và đổ 2cm 3 dịch chiết vào 2cm3 nước trong ống nghiệm. Kết quả hình thành nhũ tương màu trắng sữa. 4.2.3. Protein: đại phân tử sinh học tham gia vào cấu trúc cơ bản nên tế bào, thực hiện mọi hoạt động sống của tế bào cũng như cơ thể sinh vật. a. Cấu tạo hóa học: 13 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Cấu tạo bởi 4 nguyên tố hóa học cơ bản của sự sống C-H-O-N, ngoài ra còn được cấu tạo bởi các nguyên tố khác như S (Protein có S khi phân giải thải khí H2S). - Nguyên tắc cấu tạo: đa phân – đơn giản là các axitamin, khối lượng phân tùy loại Protein khoảng từ hàng nghìn đến hàng triệu đvC. - Axit amin có khối lượng 110 đvC, cấu tạo bởi 3 thành phần: gốc R (C xHy), nhóm – COOH và nhóm –NH2. - Các axit amin khác nhau ở thành phần gốc R và số lượng gốc –COOH. Có khoảng trên 20 loại axitamin khác nhau cấu tạo nên vô số các loại P của toàn bộ thế giới sinh vật. - Có 4 dạng axit amin: + Axit amin có gốc R không phân cực: valin, izolơxin, prolin, phenilalanin, tryptophan, metionin. + Axit amin có gốc R phân cực: glixin, treonin, xystein, tyroxin, asparagin, glutamin. + Axit amin có gốc R axit ( tích điện âm): aspataic, glutamic. + Axit amin có gốc R bagiơ ( tích điện dương): lyzin, arginin, histidin. - Các axitamin liên kết với nhau tạo chuỗi polipeptit bằng liên kết peptit. => Một phân tử Protein được cấu tạo bởi 1 hoặc nhiều chuỗi polipeptit. b. Cấu trúc không gian: Tùy theo chức năng của từng loại protein mà nó có 1 trong 4 bậc cấu trúc sau: - Bậc 1: Chuỗi protein hoàn chỉnh là sản phẩm giải mã di truyền, cấu trúc mạch thẳng, có số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp các axit amin đặc trưng cho loài, đặc trưng cho từng loại protein: đầu mạch là là nhóm NH2 cuối mạch là nhóm COOH. - Bậc 2: + Chuỗi bậc 1 xoắn lò xo theo kiểu xoắn α là kiểu xoắn trong đó nhóm C=O và nhóm N - H ở các vòng peptit kéo lại gần nhau và hình thành liên kết Hidro =>tạo cấu trúc protein dạng sợi bền, chịu lực khỏe. + Kiểu gấp nếp β: hai chuỗi polipeptit kép dài xếp song song và liên kết hidro tạo nên nhiều nếp gấp. 14 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Bậc 3: Hình dạng phân tử protein trong không gian ba chiều do xoắn bậc hai cuộn lại theo kiểu dạng sợi (miozin) hoặc dạng cầu như: glubolin, mioglobin. - Bậc 4: Cấu trúc của protein gồm hai hoặc nhiều nhiều chuỗi kết hợp với nhau tạo cấu trúc bậc 4. => Protein thực hiện chức năng ở cấu trúc bậc ba hoặc bậc 4. => Các yếu tố của môi trường như nhiệt độ, độ pH,... có thể phá vỡ cấu trúc không gian của protein làm cho chúng mất chức năng, gọi là sự biến tính của protein. Nhiệt độ làm cho protein mất cấu trúc không gian khác nhau ở tùy loài, tùy loại Protein. + Tùy loài: cơ thể đơn bào thường có nhiệt độ đông tụ thấp hơn cơ thể đa bào. Khi bị bệnh do vi sinh vật gây ra, cơ thể động vật hằng nhiệt có phản ứng gây sốt (tăng nhiệt độ cơ thể hơn so với nhiệt độ bình thường là 37 οC). Đó là tác dụng tự bảo vệ của cơ thể để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh bằng cách làm mất cấu hình không gian của protein của vi sinh vật. Khi đó, enzym của chúng không còn hoạt tính. + Tùy loại protein: ở nhiệt độ cao, protein liên kết Hidro bị phá hủy cấu trúc không gian bị thay đổi, liến kết yếu bị đứt => các vùng kị nước có xu hướng kết lại với nhau, các vùng ưa nước quay ra ngoài tiếp xúc với nước => kích thước phân tử bị phồng lên, thể tích tăng, khối lượng phân tử giảm gây nên hiện tượng nhẹ hơn một số chất như nước. Ví dụ như canh cua khi đun nóng tạo thành bè mảng nổi lên trên. c. Chức năng của protein: Protein là phân tử cấu trúc chủ yếu của tế bào và thực hiện mọi hoạt động sống của tế bào cũng như cơ thể. Ở cơ thể đa bào các tế bào thuộc các cơ phan khác nhau về cấu trúc và chức năng tức là khác nhau về những loại protein được tổng hợp (nhờ cơ chế điều hòa sinh tổng hợp protein - cơ chế điều hòa hoạt động gen). - Chức năng cấu trúc: protein là thành phần cấu trúc cơ bản của màng sinh chất (màng tế bào và 6 bào quan có cấu trúc là màng). - Chức năng chuyển hóa: protein là thành phần chính của các enzym xúc tác các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào 15 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Chức năng điều hòa: protein là thành phần chính của các hoócmôn làm ức chế hoặc tăng cường hoạt động của các cơ quan đích. Ví dụ: Hoócmôn là dẫn xuất axit amin và hoócmôn polipeptit Hoócmôn Hoócmôn Tên gọi - Adrenalin Nơi tạo thành Tác dụng sinh học chính - Tuyến trên thận - Tăng cường phân giải glicogen là dẫn xuất axitamin => tăng đường trong máu. - Noadrenalin - Tác dụng ngược lại adrenalin. - Tiroxin - Tuyến giáp - Tăng cường chuyển hóa cơ bản, Hoócmôn - trạng - Tuyến giáp phát triển, biệt hóa hình thể. - Giảm Ca2+ trong máu. polipeptit Thyrocalcitonin - Tuyến cận giáp - Tăng Ca2+ trong máu. - Hoócmôn tuyến cận giáp Insulin Glucagon Oxitoxin HGF Tụy Giảm đường trong máu. Tụy Tăng đường trong máu. Thùy sau tuyến Tác dụng thúc đẻ, gây co dạ con. ADH yên Thùy sau tuyến Tăng huyết áp, chống bài niệu. MSH yên Thùy STH tuyến yên da. Thùy trước Kích thích tăng trưởng, trao đổi ACTH tuyến yên chất. Thùy trước Kích thích tuyến trên thận. TSH tuyến yên Thùy trước Kích thích tuyến giáp. FSH tuyến yên Thùy trước Kích thích tạo estrodiol . LH tuyến yên Thùy trước Kích thích các tế bào tuyến kẽ làm tuyến yên LTH Thùy trước Kích thích tế bào tạo chất màu ở phát triển tổ chức kẽ kích thích tạo hoócmôn sinh dục. trước Kích thích bài tiết sữa. 16 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 tuyến yên - Chức năng vận động: protein là thành phần của cơ, Hemoglobin, mioglobin trong cơ, các protein cấu tạo nên tinh trùng. - Chức năng bảo vệ: protein là thành phần chủ yếu của các chất kháng thể chống lại vi khuẩn, virus,... - Chức năng nhận tín hiệu: thụ thể trên màng. - Chức năng dự trữ: protein albumin, protein trong sữa, protein dự trữ trong các hạt cây. d. Phép thử hóa học Phép thử Điều kiện Kết quả 3 3 Dung dịch nitrat thủy Cho 1 cm thuốc thử vào 2 cm dịch Kết tủa đỏ hồng ngân và axit nitric chiết mô trong ống nghiệm, đun sôi 900C trong 2 phút. Cho 2 cm3 dụng dịch KOH vào ống Màu tím Phản ứng biure nghiệm có 2 cm3 dịch chiết mô, cho thêm 1- 2 giọt sulphat đồng và lắc. 4.2.4. Axit nucleic (ADN): Vật chất chủ yếu của hiện tượng di truyền và biến dị. a. Những vấn đề chung về Axit nucleic: - Trong tế bao nhân sơ ADN tồn tại ở tế bào chất - Trong tế bào nhân thực: 95% ADN trong nhân tế bào, 5% ở các bào quan ty thể và lục lạp - Trong tế bào, ADN tiến hóa theo chiều hướng từ dạng vòng kép thành dạng ADN xoắn kép thẳng => cơ sở của sự phức tạp dần về tổ chức cấu tạo của sinh vật. b. Cấu tạo hóa học: - Cấu tạo bởi 4 nguyên tố hóa học C-H-O-N ( P). - Nguyên tắc cấu tạo đa phân: đơn phân là các nucleotit, khối lượng phân tử hàng triệu đvC. - Mỗi nucleotit có khối lượng phân tử ≈300đvC. Gồm 3 thành phần: + H3PO4 + C5H10O4 17 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 + 1 trong 4 loại bazơ nitric có tính chất kiềm yếu là: adenin (A), guanin (G), xitonin (X), timin (T). Các nucleotit chỉ khác nhau ở thành phần bazơ. Người ta dùng tên của các bazơ là tên của các nucleotit. ADN được cấu tạo bởi 4 loại nucleotit là A,G,X,T. - Các nucleotit liên kết với nhau tạo thành chuỗi polinucleotit (mạch đơn) bằng liên kết cộng hóa trị giữa đường và axit theo nguyên tắc C 5 và C3 của đường 2 nucleotit bên cạnh nhau cùng liên kết với Oxi của gốc phốt phát. =>Phân tử ADN được cấu tạo bởi 2 mạch polinucleotit ngược chiều nhau. Đảm bảo tính bền vững của phân tử giúp cho nó thực hiện chức năng lưu giữ, bảo quản thông tin di truyền của tế bào. 5’ 3’ A T G T A X X G 3’ 5’ Tính ngược chiều thể hiện trong cấu trúc của ADN - Mỗi ba giơ của một mạch đơn liên kết với một bagiơ của mạch đối diện bằng liên kết Hidro theo nguyên tắc bổ sung: nucleotit của mạch 1 liên kết với nucleotit của mạch 2: A - T (bằng 2 liên kết H) T - A G - X (bằng 3 liên kết H) X - G => Nguyên tắc bổ sung là nguyên tắc cấu tạo trong các đại phân tử sinh học trong đó 1 ba giơ có kích thước lớn bổ sung kích thước với 1 phân tử nhỏ hơn. => Liên kết Hidro theo nguyên tắc bổ sung đảm bảo tính linh động của phân tử khi thực hiện chức năng truyền đạt thông tin di truyền. c. Cấu trúc không gian: mô hình của Waltson và Crick năm 1953 (dạng B) - ADN là một chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch đơn song song và ngược chiều. - Đường kính của vòng xoắn: 20Å - Chiều xoắn từ trái qua phải. - Chu kỳ xoắn: 34Å, gồm 10 cặp nucleotit. 18 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Một số dạng ADN: A, Z, C=> có cấu hình không gian khác so với dạng B. + ADN của vi khuẩn, một số vi rut, ADN ở bào quan ty thể và lục lạp là dạng vòng kép. + ADN của một số loại virut: ADN đơn. d. Chức năng của ADN - ADN chứa thông tin di truyền của tế bào vì: + ADN chứa nhiều gen sắp xếp theo chiều dọc, gồm gen vận hành, gen cấu trúc, gen điều hòa (ở tế bào nhân thực còn chứa các gen khác như gen nhảy hoạt động như các yếu tố di truyền vận động) + Gen cấu trúc là một đoạn xoắn kép của ADN chứa khoảng 600-1500 cặp nucleotit, mang thông tin quy định cấu trúc của một loại protein, là cơ sở để hình thành nên một hoặc một số tính trạng của cơ thể sinh vật (gọi là thông tin di truyền) => tế bào nhân sơ có gen không phân mảnh (gen có vùng mã hóa liên tục => một gen mang thông tin tổng hợp 1 chuỗi polipeptit. => tế bào nhân thực đa số có gen phân mảnh (gen có vùng mã hóa không liên tục là trong gen tồn tại những đoạn nucleotit không mã hóa cho aa được gọi là intron, đoạn mã hóa cho axitamin gọi là exon) => một gen có thể mang thông tin để tổng hợp nhiều chuỗi polipeptit nếu sự cắt intron và nối các exon khác nhau. Đặc điểm này của gen ở sinh vật nhân thực có ý nghĩa tiết kiệm thông tin di truyền, tế bào có thể tổng hợp nhiều loại protein khác nhau từ một nguồn thông tin di truyền. + Tất cả các phân tử ADN trong tế bào chứa tất cả các gen mang thông tin quy định cấu trúc của tất cả các loại protein là cơ sở để hình thành nên tất cả các tính trạng của cơ thể sinh vật. Do đó ADN chứa thông tin di truyền của tế bào. - ADN truyền đạt thông tin di truyền của tế bào: + ADN truyền đạt thông tin di truyền từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác nhờ cơ chế tự sao theo nguyên tắc bán bảo toàn và nguyên tắc bổ sung, là cơ sở cho sự tự nhân đôi nhiễm sắc thể (NST) ở kỳ trung gian giữa 2 lần phân bào. 19 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 + ADN truyền đạt thông tin di truyền từ nhân ra tế bào chất đến nơi tổng hợp protein thông qua vai trò trung gian của ARN, điều khiển quá trình giải mã protein theo nguyên tắc cứ 3 nucleotit trên mạch mã gốc của gen cấu trúc (gọi là bộ ba mã hóa) xác định 1 axit amin trong protein. => gen trong ADN quy định cấu trúc của protein. - ADN có khả năng bị đột biến: Dưới tác nhân của môi trường (phóng xạ, tia tử ngoại, sốc nhiệt, hóa chất) hoặc những rối loạn về quá trình sinh lý hóa sinh hoặc do vi rut làm cho cấu trúc của ADN có thể thay đổi. => Là cơ sở của hiện tượng biến dị và tiến hóa. 4.2.5. Axit nucleic (ARN) a. Cấu tạo hóa học: - Cấu tạo bởi 4 nguyên tố hóa học C-H-O-N ngoài ra còn có P. - Nguyên tắc cấu tạo đa phân: đơn phân là các nucleotit, khối lượng phân tử hàng triệu đvC (trọng lượng nhỏ hơn ADN). - 1 nucleotit có khối lượng phân tử ≈300đvC. Gồm 3 thành phần: + H3PO4 + C5H10O5 + 1 trong 4 loại bazơ nitric có tính chất kiềm yếu là adenin (A), guanin (G), xitonin (X), uraxin (U). Các nucleotit chỉ khác nhau ở thành phần bazơ. Người ta dùng tên của các bazơ là tên của các nucleotit. ARN được cấu tạo bởi 4 loại nucleotit là A, U, G. X. - Các nucleotit liên kết với nhau tạo thành chuỗi polinucleotit (mạch đơn) bằng liên kết cộng hóa trị giữa đường và axit theo nguyên tắc C 5 và C3 của đường 2 nucleotit bên cạnh nhau cùng liên kết với O2 của gốc phốt phát trong axit. => Phân tử ARN được cấu tạo bởi 1 mạch đơn theo chiều: 5’ 3’ - Một số đoạn của tARN và 70% rARN hình thành liên kết Hidro theo nguyên tắc bổ sung là: nucleotit của các đoạn khác nhau trên mạch đơn trong đó: 20 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 A - U (bằng 2 liên kết H) U - A G - X (bằng 3 liên kết H) X - G b. Cấu trúc không gian và chức năng mARN tARN rARN Cấu (ARN thông tin) (ARN vận chuyển) (ARN riboxom) Là một chuỗi nucleotit - Là một chuỗi nucleotit từ 70 đến Là loại ARN trúc mạch thẳng, cấu trúc 90 có cấu trúc phức tạp. chiếm tỉ lệ lớn bậc 1. nhất trong tế bào Cấu trúc không gian: - Đầu 5’: vùng điều hòa - Một số đoạn hình thành các (80%) tạo nên có trình tự nucleotit thùy tròn bào quan đặc biệt là vị trí liên kết + Thùy tròn 1: chứa bộ ba đối mã riboxom với enzym. rARN có vai trò khớp với bộ ba mã sao cùng với protein - Vùng mã hóa: gồm 3 của mARN theo nguyên tắc bổ tạo thành phần: bào quan sung nhằm xác định vị trí của axit riboxom: 64% + Bộ ba AUG mã hóa amin mà tARN vận chuyển trong ARN, 36% cho axit amin mở đầu polipeptit, tARN đóng vai trò như protein. metionin. người phiên dịch, dịch thông tin + Các bộ ba mã hóa dưới dạng trình tự nu thành trình cho các polipeptit. aa của tự axit amin trong phân tử protein. + Thùy tròn 2: Nhận biết enzym + Một trong ba bộ ba để gắn với axitamin đặc hiệu mà kết thúc: UAA (UGA, nó vận chuyển. UAG). + Thùy 3: Liên kết với riboxom. - Một số đoạn hình thành liên kết Hidro theo nguyên tắc bổ sung. - Một đầu 3/ chứa bộ ba AXX có vai trò mang axit amin đặc hiệu mà nó vận chuyển. - Đầu 5/ có bộ ba GGG. 21 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 Chức - Bản sao mã di truyền: - Vận chuyển axit amin đến nơi Thành phần năng các bộ ba mã hóa trong tổng hợp protein. chính tạo nên mạch gốc của gen cấu - Xác định vị trí của axit amin bào quan trúc xác định các bộ ba trong protein. trong mARN riboxom. theo nguyên tắc bổ sung. Nhờ đó thông tin di truyền được sao chép chính xác và được chuyển ra ngoài tế bào chất đến bào quan riboxom. - mARN trực tiếp thực hiện quá trình giải mã protein theo nguyên tắc: 3 nucleotit trong mARN xác định 1 axit amin trong protein. => ADN khác biệt với ARN ở thành phần ba giơ timin và uraxin, do vậy để xác định virut có vật chất di truyền là ADN hay ARN người ta dùng đồng vị phóng xạ. NỘI DUNG II: CẤU TẠO TẾ BÀO 1. Những vấn đề chung của tế bào: - Chiều hướng tiến hóa của tế bào: + Hình dạng, kích thước: từ nhỏ đến lớn => đảm bảo tỷ lệ sinh vật cao => trao đổi chất hiệu quả. Ví dụ: Tế bào lông hút ở thực vật, tế bào lông ruột ở động vật có hình ngón tay, nhờ đó cường trao đổi chất cao. + Kích thước không tăng mãi mà tăng số lượng tế bào 22 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 => kích thước quá lớn làm sự vận chuyển nội bào mất nhiều thời gian và tiêu tốn năng lượng. => tế bào thu nhận và đáp ứng tín hiệu từ môi trường chậm. => sinh vật tiến hóa theo hướng tăng số lượng tế bào hình thành bước tiến hóa cơ bản được hình thành là từ cơ thể đơn bào đến cơ thể đa bào trong đó các tế bào bên trong cơ thể được tồn tại trong môi trường tương đối ổn định, nhờ đó sinh vật đa bào đặc biệt sinh vật bậc sao thích nghi cao với những biến đổi của môi trường, các tế bào biệt hóa cấu tạo và thực hiện chức năng khác nhau trong một cơ thể thống nhất. - Cấu tạo, hình dạng kích thước tế bào phù hợp với chức năng của nó đối với cơ thể. Ví dụ: + Tế bào hồng cầu không nhân, lõm hai mặt đảm bảo tiết kiệm năng lượng cho tế bào và bảo vệ tế bào hạn chế sự vỡ nếu môi trường máu có áp suất thấu thay đổi. + Tế bào cơ tim nhiều nhân đảm bảo hoạt động phức tạp của tế bào cơ tim. + Tế bào bạch cầu gia tăng bào quan lizoxom giúp cho nó thực bào vi khuẩn + Tế bào thần kinh có nhân, sợi trục và tua ngắn, nhờ đó nó dẫn truyền xung thần kinh. + Tế bào gan có lưới nội chất trơn phát triển đảm bảo chức năng phân giải chất độc. - Chiều hướng tiến hóa theo hướng phức tạp dần về cấu tạo: tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực. - Chiều hướng tiến hóa thích nghi với hoạt động sống của tế bào (thích nghi với phương thức trao đổi chất tự dưỡng và dị dưỡng như tế bào thực vật và tế bào động vật) 2. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc tế bào: + Li tâm xác định cấu trúc của các bào quan bằng cách nghiền nát phá vỡ các bào quan => li tâm => phần cặn nhỏ lắng => hệ số lắng => bằng cách này xác định được cấu trúc bào quan riboxom 70s (tế bào nhân sơ), 70s(tế bào nhân thực), 80s (tế bào nhân thực). + Phương pháp nhuộm màu tế bào: quan sát trên kính hiển vi quang học và điện tử. 3. Sinh vật đơn bào có nhân sơ (vi khuẩn, vi khuẩn lam và xạ khuẩn). Đặc điểm chưa tiến hóa của tế bào nhân sơ: 23 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Chưa có màng nhân. - Chưa có hầu hết các bào quan của tế bào. - Không có bộ khung xương tế bào. - Vật chất di truyền: 1 phân tử ADN kép vòng không liên kết với protein. Thành tế bào Cấu tạo Vai trò hoặc ứng dụng - Vi khuẩn G : cấu tạo bởi một lớp peptit Bảo vệ và quy định hình dạng + doglican của tế bào. - Vi khuẩn G-: cấu tạo bởi ba lớp, ngoài => bằng phương pháp nhuộm hai lớp lipoprotein và liposaccarit. Trong màu Gram người ta có thể xác là lớp peptit đoglucan, ngoài ra còn có định thành tế bào vi khuẩn thuộc một số chất khác như axit teicoic ở vi loại nào: khuẩn G+. - Dùng thuốc nhuộm màu tím - Thành phần: tỉ lệ phần trăm đối với nhuộm lên tiêu bản chứa vi khối lượng khô của thành tế bào vi khuẩn sau đó rửa bằng cồn rồi khuẩn. nhuộm bằng thuốc nhuộm màu Thành vi khuẩn tế bào vi khuẩn G + có thể hồng safranin. bị phá hủy hoàn toàn để trở thành thể - Quan sát trên kính hiển vi nguyên sinh khi chịu tác động của nhận thấy lizozim (có chứa trong lòng trắng trứng, + vi khuẩn G+ bắt màu tím nước mắt, nước bọt, đuôi của thể thực =>do thành vi khuẩn gram khuẩn,…). dương có lớp peptit doglican - Thành tế bào vi khuẩn G- có sức đề dày do đó nó giữ thuốc nhuộm kháng lớn hơn với lizozim do đó ít bị tím kết tinh trong tế bào chất. phá hủy với lizozim. + Vi khuẩn Gr- bắt màu hồng - Thành tế bào vi khuẩn G- có kháng => lớp peptit doglican mỏng nguyên là polisaccarit vươn ra khỏi nằm giữa màng ngoài và màng màng vào môi trường, là độc tố của vi sinh chất do đó màu tím dễ bị khuẩn gây ra sốt, tiêu chảy, phá hủy rửa trôi khi rửa cồn, khi nhuộm hồng cầu,… Màng bằng thuốc nhuộm màu hồng safranin => G- bắt màu hồng. - Thành phần: 40% lipit, 0-10% gluxit, - Đảm bảo sự trao đổi chất giữa 24 sinh Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 50-60% protein. tế bào vi khuẩn và môi trường. chất - Mô hình khảm-lỏng của Singer và - Duy trì áp suất thẩm thấu bình Nicolson (1972): thường bên trong tế bào. - Màng có lớp photpholipit kép dày - Nơi tổng hợp ra thành tế bào khoảng 9nm bao bọc tế bào liên tục với và cac polime ở vỏ nhầy. các protein của cả 2 mặt trong và ngoài - Nơi tiến hành các quá trình giữ cho các phân tử lipit có sự phân bố photphoril oxy hóa và bền vững, giữa 2 lớp lipit là 2 đầu kỵ photphoril quang hợp. nước quay đầu vào nhau. - Nơi tổng hợp nhiều loại => Có các kênh được lót bởi protein enzym. hoặc các lỗ. - Cung cấp năng lượng cho sự =>Nhiều loại protein khảm lỏng trong vận động của các tiên mao. lớp photpholipit (protein xuyên màng, protein lỗ màng, protein bám màng,…). + Protein xuyên màng: chạy thẳng qua màng có cả đầu ngoại bào và nội bào. + Protein bám màng: cố định ở một nửa của lớp photpholipit kép hoặc chỉ bám trên bề mặt màng. Đa số các protein có thể dịch chuyển sang bên nhưng vẫn giữ trong màng bằng lực hấp dẫn giữa các đuôi kỵ nước R của gốc aa chòi ra từ Protein và đuôi kỵ nước giữa các phân tử lipit. + Liên kết với các phân tử protein, lipit còn có các phân tử hidratcacbon. Tế bào - Chất nguyên sinh: là dung dịch có bản => Plasmit là những phân tử chất chất là protein và enzym, thành phần ADN chứa các gen tổng hợp các nước chiếm 70-90%. enzym của vi khuẩn=> khi vi - Một số thành phần khác: khuẩn có hiện tượng kháng 25 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Riboxom: loại 70s, tự do trong tế bào. thuốc chủ yếu là do bị đột biến Riboxom chịu tác động của đa số các trong plasmit. thuốc kháng sinh. - Plasmit: những ADN vòng kép có khoảng 8000-200000 cặp nucleotit=> di truyền độc lập với ADN NST của vi khuẩn. - Hạt dự trữ: những hạt chứa các chất Vùng dinh dưỡng của tế bào vi khuẩn. - Chưa có màng nhân ngăn cách nhân Chứa thông tin di truyền của vi nhân với tế bào chất. khuẩn (chứa khoảng 1000 gen). - Nhiễm sắc thể có một phân tử ADN => khi nghiên cứu vi khuẩn khai vòng đơn hoặc kép không liên kết với thác đặc điểm: protein. + Sinh sản nhanh + Tần số đột biến cao vì gen tồn tại dạng alen (một gen) Cấu tạo Ngoài thành tế bào còn có lớp màng - Tham gia vào quá trình chuyển khác nhầy => cấu trúc giúp cho vi khuẩn có hóa vật chất trong thiên nhiên. chống lại những tác động của môi - Nhiều loại vi khuẩn có vai trò trường. trong quá trình lên men tạo các Lông nhung, roi hoặc tiên mao ở các loài sản phẩm công nghiệp: axit vi khuẩn di động được, hoặc bám vào lactic, axit axetic, axit glutamic, nơi nó sống. … Phương thức sống: phong phú. Tự dưỡng - Một số vi khuẩn cố định Nitơ (quang tổng hợp, hóa tổng hợp), dị có tác dụng làm tăng độ phì dưỡng (kí sinh, cộng sinh, hội sinh). nhiêu cho đất. - Làm sạch nước thải, xử lí rác thải. - Làm thức ăn cho người và vật nuôi. - Tác hại: vi khuẩn là nguyên 26 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 nhân gây các bệnh hiểm nghèo cho sinh vật tả, lị, thương hàn, viêm gan, viêm phổi, lậu, giang mai,… 4. Tế bào nhân thực 4.1. Cấu tạo chung * Đặc điểm tiến hóa của tế bào nhân thực: - Có các bào quan, mỗi bào quan có chức năng cụ thể trong tế bào. - Có màng nhân ngăn cách nhân với tế bào chất. - Nhiễm sắc thể có số lượng thay đổi tùy loài, được cấu tạo từ hai thành phần: axit nucleic xoắn kép với 2 đầu tự do liên kết với protein khối cầu histon. - Có bộ khung xương tế bào phân vùng chức năng trong nội bộ tế bào. * Tế bào thực vật có vách xenlulose, bào quan lạp thể, không bào phát triển, trung thể ở tế bào thực vật không rõ, tế bào động vật màng sinh chất có colesteron để tăng tính ổn định của tế bào. 3.2.2. Cấu tạo Thành tế bào (vách tế bào) Vị trí Cấu tạo Vai trò THÀNH TẾ BÀO VÀ MÀNG TẾ BÀO Nằm ngoài - Hình thành ở pha cuối của nguyên - Bảo vệ phân, vách tế bào đang phân chia và - Xác định hình đang sinh trưởng kéo dài gọi là dạng, kích thước vách sơ cấp, sau khi tế bào ngừng của tế bào. sinh trưởng lớp vật chất mới vận - Liên kết giữa các chuyển từ tế bào chất và chồng lên tế bào với nhau vách sơ cấp tạo nên vách thứ cấp. qua cầu sinh chất - Vách tế bào thực vật bởi các phân tạo hệ thống gian tử xenlulose. bào. - Thành phần cơ chất của vách tế - Sợi liên bào bào: hemixenlulose, pectin, protein, xuyên qua nhờ đó linhin, cutin, sáp… các tế bào tiếp xúc - Cutin thường thấm các polisacarit với nhau và truyền 27 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 tạo nên cutium (màng ngoài) => vai tin đảm bảo hoạt trò điều tiết chế độ nước của mô và động thống nhất bảo vệ tế bào khỏi bị hư hại và vi trong cơ thể thực khuẩn xâm nhập. Màng chất vật. sinh Nằm trong - Thành phần: 40% lipit, 0-10% - Đảm bảo sự trao thành của tế gluxit, 50-60% protein. đổi chất giữa tế bào thực vật Mô hình khảm-lỏng của Singer và bào và ngoài Nicolson (1972): và môi trường. của tế bào - Màng có lớp photpholipit kép dày - Tiếp nhận và trả động vật khoảng 9nm bao bọc tế bào liên tục lời thông tin từ với các protein của cả 2 mặt trong môi trường vào và và ngoài giữ cho các phân tử lipit ra khỏi tế bào. có sự phân bố bền vững, giữa 2 lớp - Nơi định vị các lipit là 2 đầu kỵ nước quay đầu vào enzym. nhau. - Các protein - Có các kênh được lót bởi protein màng làm nhiệm hoặc các lỗ. vụ ghép nối các tế - Nhiều loại protein khảm lỏng bào với nhau. trong lớp photpholipit (protein xuyên màng, protein lỗ màng, protein bám màng,…). + Protein xuyên màng: chạy thẳng qua màng có cả đầu ngoại bào và nội bào. + Protein bám màng: cố định ở một nửa của lớp photpholipit kép hoặc chỉ bám trên bề mặt màng. Đa số các protein có thể dịch chuyển sang bên nhưng vẫn giữ trong màng 28 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 bằng lực hấp dẫn giữa các đuôi kỵ nước R của gốc aa chòi ra từ Protein và đuôi kỵ nước giữa các phân tử lipit. + Liên kết với các phân tử protein, lipit còn có các phân tử hidratcacbon=> tạo các gai glicoprotein (colagen) cấu trúc này giúp các tế bào nhận biết nhau và liên kết tạo thành mô của cơ thể đa bào. + Tế bào động vật còn có thêm các phân tử colesterol có tác dụng làm tăng cường tính ổn định của màng (hạn chế mức độ di chuyển của các photpho lipit), và là đệm nhiệt độ của màng: khi lạnh nó làm hạn chế đông cứng, khi nhiệt độ cao nó làm hạn chế tính lỏng của màng. TẾ BÀO CHẤT Chất nguyên sinh: là dung dịch có bản chất là protein và enzym, thành phần nước chiếm 70-90%. - Các chất vô cơ, trong đó có Kali, Natri, tạo áp suất thẩm thấu của tế bào, ở tế bào thực vật các muối này tập trung trong không bào. Cấu tạo Lục lạp Trong tế bào thực vật, lục lạp là 1 Vai trò Thực hiện quá trình quang hợp trong 3 dạng lạp thể (vô sắc lạp, bột đồng hóa chất hữu cơ từ chất vô lạp, lục lạp). cơ nhờ năng lượng quang năng - Hình bầu dục, số lượng lục lạp (dự trữ năng lượng dưới dạng không giống nhau ở các loại tế bào (1 liên kết hóa học). tế bào lá của thân chứa khoảng 40 lục 29 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 lạp). - Ngoài: 1 lục lạp bao bọc bởi lớp màng kép (2 lớp). - Trong: khối cơ chất không màu (chất nền stroma) và các hạt grana. - Cấu trúc dưới kính hiển vi điện tử, hạt grana gồm một chồng túi dẹt hình đĩa (tilacoit) xếp một cách thứ tự tạo thành vô số các đơn vị quang hợp (quangtoxom), kích thước từ 10 đến 20nm. - Trong lục lạp có ADN, ARN vòng, Ty thể riboxom 70s. Ty thể là bào quan có trong tất cả các Nơi thực hiện quá trình hô hấp – loại tế bào. quá trình phân hủy chất hữu cơ - Hình dạng: elip, cầu, số lượng tùy giải phóng ra năng lượng ATP loại tế bào, môi trường, trạng thái cung cấp cho mọi hoạt động sinh lí,… sống của tế bào và cơ thể. - Ty thể cấu tạo bởi ba lớp màng sinh chất: + Hai lớp ngoài giống lục lạp (màng kép) + Lớp màng trong gấp khúc hình răng lược (crista) ngâm trong chất nền (matrix), có nhiều enzym hô hấp. - Thành phần: + Protein: 65-70% + Lipit: 25-30% - Có ADN vòng và ARN, riboxom giống vi khuẩn. 30 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 => căn cứ vào đặc điểm cấu trúc của ty thể và lục lạp các nhà khoa học đưa ra giả thuyết về nguồn gốc của ty thể và lục lạp là những vi khuẩn ẩn nhập trong tế bào nhân thực: + Màng kép của bào quan là kết hợp giữa lớp màng sinh chất của vi khuẩn và màng tế bào nhân thực. + Hệ thống di truyền giống nhau: ADN vòng kép, ARN, riboxom70s. + Lục lạp có nguồn gốc từ vi khuẩn quang tổng hợp + Ty thể có nguồn gốc từ vi khuẩn dị Khung bào dưỡng hiếu khí. tế - Hệ thống protein gồm 3 loại: vi ống, Duy trì hình dạng và giữ các bào vi sợi và sợi trung gian đan chéo vào quan và nhân vào các vị trí cố nhau bằng một mạng sợi và ống định gọi là khung nâng đỡ tế protein. bào. Tham gia vào phân chia tế - Các vi ống có chức năng tạo nên các bào. thoi vô sắc và roi tế bào. Cấu tạo bản Trung thể chất là protein. - Bào quan chỉ phổ biến ở tế bào động Trung tử có vai trò trong sự hình vật, có một đôi trung tử xếp thẳng góc thành và quy định vị trí phân bố được tạo tự các tổ chức vi ống thành của bộ nhiễm sắc thể. phần tubulin, lipit, ARN. Là tiêu điểm cho sự hình thành - Bào quan được lắp ráp từ các tổ nhân ở tế bào con trong phân chức của vi ống trong tế bào động bào. vật. - Một trung thể gồm hai trung tử xếp thẳng góc theo trục dọc. - Trung tử: là hình trụ rỗng, dài có 31 Lưới Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 đường kính 0,13Mm. nội Là hệ thống màng phân chia bên - Lưới nội chất hạt có gắn các chất trong tế bào nhân thực thành hệ thống riboxom có chức năng tổng hợp các xoang dẹp thông với nhau, ngăn protein để xuất bào và protein cách với phần còn lại của tế bào. màng. Có 2 loại: lưới nội chất trơn và lưới - Lưới nội chất trơn có chứa các nội chất hạt. enzym có chức năng tổng hợp + Mạng lưới nội chất hạt: thường có lipit, chuyển hóa đường và phân các túi dẹp có các ri boxom đính trên hủy. bề mặt ngoài, rất phát triển ở những - Hai loại MLNC đều tham gia tế bào của cơ quan tiết ( sản xuất vào quá trình vận chuyển nội enzym, hooc môn, protein cấu trúc…) bào. + MLNC trơn: gồm các ống dẫn, các túi tròn có kích thước bé hơn loại có Bộ máy hạt. Là một hệ thống màng đơn tạo thành - Gắn tiền tố hidratcacbon vào gôngi các túi dẹp xếp chồng lên nhau nhưng protein được tổng hợp trên lưới tách biệt hình vòng cung. nội chất. - Tổng hợp một số hoóc môn, tạo ra các túi tiết, lizoxom. - Đóng gói các sản phẩm được tổng hợp từ mạng lưới nội chất để chuyển đến nơi khác của tế bào hoặc xuất ra khỏi tế bào. - TBTV: gongi có vai trò trong hình thành vách tế bào: gon gi tiết ra các polisaccarit. => trong phân bào các túi của thể gongi chuyển đến vùng tạo vách tế bào mới hòa lẫn các polisaccarit thành bản trung gian, 32 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 còn màng của các túi tham gia hình thành màng sinh chất của hai tế bào con=> sau đó vách tế Lizoxom bào mới được tạo ra. Là bào quan dạng túi (0,25-0,6Mm), - Tiêu hóa nội bào, phân hủy các có lớp màng đơn bao bọc, chứa nhiều chất cao phân tử thành chất có enzym thủy phân, các enzym này phân tử nhỏ). cách biệt với các phần còn lại bằng - Phân hủy tế bào già, tế bào bị màng bao bọc => do đó cấu trúc của tổn thương. tế bào không được phân hủy. => lizoxom có chức năng tiêu hóa, tự Không bào vệ và bài tiết. Tế bào thực vật (TBTV) dễ nhận biết, - Tạo áp suất thẩm thấu của tế TBTV còn non có nhiều, TBTV già bào. không bào lớn, TBĐV rất nhỏ. - Một số loại hoa chứa sắc tố thu - Là túi cấu tạo bởi một màng đơn. hút côn trùng. - Trong chứa dịch hữu cơ, ion - Một số chứa phế thải, độc đối khoáng, tạo nên áp suất thẩm thấu của với các loài ăn thực vật. tế bào. - Một số dùng không bào để dự - Không bào được tạo thành từ bộ trữ dinh dưỡng. máy gôngi và lưới nội chất. - Các loài nguyên sinh động vật có không bào tiêu hóa phát triển. Peroxixom Là một trong những vi thể trong tế Bào quan oxi hóa bào, chứa một số enzym oxi hóa axit amin, axit lactic và một số chất khác thành sản phẩm nhỏ hơn. Trong tế bào gan, peroxixom tiêu thụ và sử dụng 20% oxi để phân hủy H2O2 thành nước và oxi dưới tác dụng của enzym catalaza. 33 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 Trong tế bào thực vật, peroxixom có liên hệ chặt chẽ với lục lạp đẻ tạo sản Nhân phẩm quang hợp. Gồm hai thành phần: Trung tâm điều khiển hoạt động - Màng nhân: màng kép của tế bào và chứa thông tin di - Dịch nhân: nhân con => Hình cầu, truyền. không có màng riêng, 5% là ARN. +Nhiễm sắc thể => nghiên cứu nhiễm sắc thể ở phần sau. NHIỄM SẮC THỂ 1. Cấu tạo hóa học: - Thành phần cấu tạo: +ADN xoắn kép thẳng + Protein histon : gồm 2 H2A, 2 H2B liên kết phía ngoài của nucleoxom (đơn vị cấu tạo của sợi nhiễm sắc); 2 H3, 2 H4 liên kết ở vùng trung tâm của nucleoxom; H 1 có hàm lượng bằng một nửa các dạng khác có vai trò tạo cầu nối các nucleoxom. =>Các protein histon có vai trò quan trọng đối với cấu trúc của NST do đó chúng được duy trì trong suốt quá trình tiến hóa => nguyên tắc trong di truyền những gen quan trọng thường ít bị biến đổi hơn các gen ít quan trọng hơn. - Tế bào nhân thực có số lượng từ 2 đến 200, cấu tạo ADN xoắn kép hai đầu tự do và protein histon. 2. Cấu trúc siêu hiển vi (cấu trúc soi trên kính hiển vi điện tử). - Sợi cơ bản: d = 10nm, phân tử ADN quấn quanh các khối cầu protein tạo thành các nucleoxom và các cầu nối. + Một nucleoxom gồm một đoạn phân tử ADN chứa 146 cặp nu và 8 phân tử protein=> các đoạn ADN quấn quanh 8 protein do đó làm giảm kích thước của ADN giúp cho nó nằm gọn trong nhân tế bào). + Một cầu nối: chứa đoạn ADN khoảng 15 – 50 cặp nucleotit và 1 phân tử protein H 1 . - Sợi cơ bản xoắn lại thành cấu trúc sợi nhiễm sắc có d = 30nm. 34 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Sợi nhiễm sắc xoắn gấp lại tạo sợi siêu xoắn có d = 300nm - Trong quá trình phân bào tại kỳ giữa sợi xoắn quấn lại tạo thành cấu trúc sợi cromatit có d = 700nm, lúc này NST có hình dạng và kích thước đặc trưng cho loài. 3. Cấu trúc hiển vi (Cấu trúc sợi cromatit - cấu trúc của NST khi soi trên kinh hiển vi quang học). - NST kép (NST tự nhân đôi dính nhau ở tâm động). - Một NST gồm hai sợi cromatit dính nhau ở tâm động (eo sơ cấp). + Eo sơ cấp: tâm động có vai trò là điểm trượt của NST trên thoi vô sắc trong quá trình phân bào. + Eo thứ cấp: nơi sản xuất ra rARN thành phần tạo nên bào quan riboxom. + Trình tự đầu mút: có vai trò giúp NST phân li trong phân bào, giảm khả năng kết dính. => Sự biến đổi đuôi N của histone làm thay đổi chức năng chất nhiễm sắc: => Acetyl hoá (ví dụ : trung hòa điện tích dương của Lysin ) và phosphoryl hoá (tăng điện tích âm) đều làm giảm điện tích dương tổng cộng của đuôi histone => tăng biểu hiện gen. => Methyl hoá những phần khác nhau của đuôi N có thể dẫn đến các hiệu ứng khác nhau, hoặc tăng cường hoặc ức chế phiên mã tùy vào aa nào được gắn nhóm NH3. 4. Tính đặc trưng của bộ NST ở loài giao phối - NST thay đổi hình thái trong quá trình phân chia tế bào, mỗi tế bào có một bộ NST đặc trưng cho từng loài về: + Số lượng NST. + Hình dạng, kích thước NST(hình dạng kích thước đặc trưng tại kỳ giữa của quá trình phân bào nguyên phân). +Trật tự sắp xếp các gen (đơn vị mang thông tin di truyền). - Bộ NST của các loài sinh sản hữu tính là bộ NST 2n trong tế bào sinh dưỡng, bộ NST n trong tế bào sinh dục. => Xét loài giao phối có phân li giới tính. - Tế bào sinh dưỡng: chứa bộ NST 2n (là bộ NST luôn tồn tại thành từng cặp gồm 2 NST, trong đó 1 NST có nguồn gốc từ cha, 1 NST có nguồn gốc từ mẹ). Có hai thành 35 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 phần: + (n-1) cặp NST thường: => luôn tồn tại thành từng cặp NST tương đồng giống nhau về hình dạng, kích thước và trật tự sắp xếp các gen trên NST, giống nhau ở hai giới. Vai trò: NST thường mang gen quy định các tính trạng thường (tính trạng di truyền không liên quan đến giới tính). + 1 cặp NST giới tính: => Cấu tạo: khác nhau ở 2 giới. Giới đồng giao tử màng cặp NST giới tính XX, giới dị giao tử mang cặp NST giới tính XY (XO). => Vai trò: - Mang gen quy định giới tính=> tạo sự phân li giới tính trong thiên nhiên là 50% đực: 50% cái. - Mang gen quy định tính trạng thường nhưng di truyền liên kết với giới tính (gen quy định tính trạng thường nằm trên NST giới tính). + Gen nằm trên NST giới tính X không nằm trên NST Y: giới đồng giao tử gen tồn tại thành từng cặp alen, giới dị giao tử gen tồn tại thành alen. Do đó tính trạng di truyền không đồng đều ở hai giới, có hiện tượng di truyền chéo cho cơ thể khác giới. + Gen nằm trên NST Y không nằm trên NST X: tính trạng di truyền trực hệ cho cơ thể cùng giới. + Gen nằm trên NST X và nằm trên NST Y: gen tồn tại thành cặp alen như gen nằm trên NST thường, nhưng khác với gen nằm trên NST thường là ở cơ thể đồng hợp tử và dị hợp tử của cơ thể giới dị giao tử luôn giảm phân tạo 2 loại giao tử. - Tế bào sinh dục: chứa bộ NST đơn bội (n) là bộ NST trong đó các NST tồn tại đơn chiếc (NST chỉ chứa 1 trong 2 NST của cặp NST trong tế bào sinh dưỡng). - Quá trình thụ tinh kết hợp giữa bộ NST đơn bội của giao tử đực và bộ NST đơn bội của giao tử cái phục hồi bộ NST lưỡng bội trong hợp tử của thế hệ sau. 5. Vai trò của NST - NST bảo quản thông tin di truyền: vì NST chứa ADN mà ADN chứa thông tin di truyền nên NST chứa thông tin di truyền. 36 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - NST truyền đạt thông tin di truyền: + Từ tế bào này sang tế bào khác nhờ quá trình tự nhân đôi, phân li và tổ hợp NST trong quá trình phân bào nguyên phân. Do đó bộ NST 2n được bảo tồn; + Từ thế hệ này sang thế hệ khác nhờ quá trình phân bào giảm phân => tạo ra giao tử n, qua quá trình thụ tinh mà bộ NST 2n được ổn định. - NST có khả năng bị đột biến về cấu trúc và số lượng: là cơ sở của hiện tượng biến dị cấp độ tế bào. NỘI DUNG III. SỰ THỐNG NHẤT TRONG SỰ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG CỦA SINH VẬT. 1. Thống nhất trong việc sử dụng và chuyển hóa năng lượng trong sinh giới 1.1. Giai đoạn chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học (sự biến đổi chất vô cơ thành chất hữu cơ) nguồn năng lượng khởi đầu của sinh giới là năng lượng lượng tử của các photon ánh sáng được chuyển hóa thành năng lượng hóa học trong liên kết hóa học của chất hữu cơ chủ yếu là gluxit nhờ quá trình quang tổng hợp. Thực hiện quá trình đồng hóa chất vô cơ thành chất hữu cơ. => Ở sinh vật nhân sơ: Xảy ra trong màng sinh chất của vi khuẩn lam, vi khuẩn lưu huỳnh quang hợp (ở nấc thang tiến hóa thấp) => Ở tế bào nhân thực xảy ra trong bào quan lục lạp của tế bào thực vật. 1.2. Chuyển hóa hóa năng trong liên kết cộng hóa trị của chất hữu cơ chủ yếu là glucose thành hóa năng trong liên kết phốt phát của ATP (hô hấp tế bào) phân hủy chất hữu cơ chủ yếu là glucose, phá hủy liên kết cộng hóa trị trong glucose (liên kết bền, chứa ít năng lượng => 4.1 Kcal/1 liên kết) để tạo thành chất đơn giản hơn đồng thời hình thành liên kết phốt phát trong ATP (là liên kết không bền, chứa nhiều năng lượng => 7.3Kcal/1 liên kết) => cơ thể sinh vật dễ huy động để chuyển thành các dạng năng lượng khác dung cho mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thể. + Khi không có oxi: lên men hoặc hô hấp kị khí =>hình thức chưa tiến hóa vì tiêu tốn nhiều nguyên liệu cho hô hấp=> lên men 1 phân tử glucose giải phóng 2 ATP 37 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 + Khi có oxi: hô hấp hiếu khí xảy ra trong tế bào chất và bào quan ti thể => hình thức hô hấp tiến hóa => phân giải 1 phân tử glucose tạo 38 ATP. 1.3. Giai đoạn chuyển năng lượng của ATP thành các dạng năng lượng dùng cho hoạt động sống của tế bào và cơ thể sinh vật. Liên kết phốt phát trong ATP được giải phóng thành các dạng năng lượng tạo thành các ADP, AMP. Phản ứng phân giải và hình thành ATP là phản ứng thuận nghịch luôn xảy ra trong tế bào (1 giây trong một tế bào có khoảng 1 triệu phân tử ATP được hình thành và phân hủy) => ATP có chuyển hóa thành năng lượng hóa học dùng hoạt tải màng sinh chất trong vận chuyển tích cực, xuất bào, nhập bào hoặc dùng cho tổng hợp các đại phân tử sinh học. Chuyển hóa thành cơ năng dùng cho hoạt động vận động, điện năng trong hoạt động truyền xung thần kinh, thành nhiệt năng để điều hòa nhiệt của tế bào và thải ra ngoài môi trường. 2. Trao đổi chất qua màng sinh chất 2.1.Yêu cầu chung: - Cấu trúc màng sinh chất phù hợp với chức năng. - So sánh sự trao đổi chất giữa màng sinh chất và màng vật lí. - Ứng dụng thực tiễn kiến thức trao đổi chất qua màng vào kiến thức liên môn và đời sống. 2.2. Sự trao đổi thụ động 2.2.1 Sự trao đổi nước - Nước trao đổi qua màng nhờ cơ chế thẩm thấu, các phân tử nước di chuyển qua màng từ môi trường nhược trương đến môi trường ưu trương (từ nơi có thế nước cao đến nơi có thế nước thấp. + Khi đặt tế bào trong môi trường nhược trương với môi trường của dịch tế bào thì các phân tử nước di chuyển từ ngoài môi trường vào tế bào. + Khi đặt tế bào trong môi trường ưu trương hơn môi trường của dịch tế bào thì các phân tử nước di chuyển từ trong tế bào ra ngoài => gây nên hiện tượng co nguyên sinh. => sau khi tế bào co nguyên sinh, nếu đưa tế bào vào môi trường nhược trương các phân tử nước di chuyển từ môi trường trở lại tế bào gây nên hiện tượng phản co 38 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 nguyên sinh. => Sự co nguyên sinh và phản co nguyên sinh của tế bào thực vật khác tế bào động vật: + Hình dạng tế bào thực vật ít thay đổi, tế bào động vật thay đổi lớn do không có thành tế bào. + Tế bào thực vật không bị vỡ khi tế bào trương nước, tế bào động vật bị vỡ khi tế trong môi trường quá nhược trương hơn môi trường của dịch tế bào. + Tế bào thực vật có các mức độ co nguyên sinh khác nhau: co nguyên sinh góc, co nguyên sinh lõm, co nguyên sinh lồi. => Tế bào có thế nước thấp co nguyên sinh sớm hơn tế bào có thế nước cao. - Sự trao đổi nước qua màng sinh chất có tính chủ động của nó là sự trao đổi chỉ xảy ra cho đến khi tế bào đủ nhu cầu thì dừng lại. 2.2.2 Sự trao đổi các chất hòa tan ( phân tử nhỏ, không phân cực) * Cơ chế: Các phân tử chất hòa tan di chuyển màng nhờ cơ chế thẩm tách, các phân tử chất hòa tan di chuyển từ môi trường ưu trương đến môi trường nhược trương. Trong một môi trường, chất hòa tan trong nước tạo áp lực thẩm thấu được gọi là áp suất thẩm thấu của môi trường, theo định luật Van Hop công thức tính: P = CRTi C là nồng độ dung dịch (trong tế bào động vật là nồng độ dịch bào, trong tế bào thực vật chủ yếu là nồng độ dịch không bào) R là hằng số khí ≈0,0821 Trong đó: T là nhiệt độ tuyệt đối bằng nhiệt độ của môi trường + 273ο i là hệ số phân ly => Phương pháp xác định nồng độ dịch bào : - Phương pháp gián tiếp bằng hiện tượng co nguyên sinh thông qua sự so sánh nồng độ của dịch tế bào => cách tiến hành : + Chuẩn bị một dãy ống nghiệm chứa các nồng độ muối NaCl khác nhau. + Làm tiêu bản tế bào thực vật đưa lên lam kính. + Nhỏ giọt dung dịch NaCl ở các ống nghiệm lên lam kính và quan sát => nếu nước di chuyển từ trong tế bào ra ngoài => dung dịch muối ưu trương hơn dịch 39 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 tế bào. Nếu nước di chuyển từ ngoài vào trong tế bào => dung dịch muối nhược trương hơn môi trường. Nếu nước di chuyển và vào bằng nhau => dung dịch muối đẳng trương => nồng độ này tương đương nồng độ của tế bào. - Phương pháp tính nồng độ bằng cách tính tỷ trọng của tế bào: + Nghiền tế bào thực vật, lọc lấy dịch chiết. + Chuẩn bị dãy ống nghiệm chứa các dung dịch muối có nồng độ khác nhau. + Nhỏ giọt dịch bào vào các ống nghiệm chứa dung dịch muối và quan sát. => nếu giọt dịch bào di chuyển theo hướng lên trên vị trí nhỏ giọt dịch bào => nồng độ muối nhược trương hơn dịch tế bào. Nếu giọt dịch bào di chuyển theo hướng xuống phía dưới => nồng độ muối ưu trương hơn dịch tế bào. Nếu giọt dịch bào đứng tại chỗ đó sau đó tan dần => nồng độ muối ở ống nghiệm này bằng nồng độ của tế bào. - Dựa vào công thức tính nồng độ dịch bào người ta thấy áp suất thẩm thấu của dịch tế bào phụ thuộc vào các yếu tố: nồng độ dung dịch, nhiệt độ và hệ số phân li ion trong dung dịch. => Xác định sức hút nước của tế bào thực vật và tế bào động vật + Tế bào thực vật : S = P – T => Nếu P > T => S> 0 (nước vào tế bào) P < T => S< 0 (nước ra khỏi tế bào) P = T => S = 0 ( nước vào và ra khỏi tế bào bằng nhau) Trong đó: S là áp lực thẩm thấu (áp lực hút nước vào tế bào) P là áp suất thẩm thấu của dịch bào T là áp lực tác động lên màng không bào ngăn cản di chuyển của các phân tử nước vào tế bào. => ứng dụng kiến thức liên quan đến áp suất thẩm thấu đối với đời sống của thực vật: Khi nào T tăng, khi nào T giảm, Khi nào T = 0, hoặc thay đổi điều kiện môi trường như đưa cây từ tối ra ngoài sáng hoặc ngược lại. 40 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 + Tế bào động vật: S = P (sức hút nước của tế bào bằng áp lực thẩm thấu của dịch tế bào giống như một thấu kế) 2.1.3. Điều kiện của sự vận chuyển thụ động: - Sự trao đổi thụ với đời sống cộng không sử dụng ATP, enzym. - Sự trao đổi thụ động của màng có tính chủ động của một màng sống. Sự trao đổi chỉ xảy ra cho đến khi tế bào đủ nhu cầu thì dừng lại. - Trao đổi thụ động phụ thuộc vào 3 yếu tố: kích thước phân tử, tính chất của phân tử và gradien nồng độ. + Kích thước phân tử: => Kích thước càng nhỏ vận chuyển càng nhanh. => Phân tử tích điện có mức hidrat cao khó vận chuyển qua màng. - Tính chất của phân tử + Chất hòa tan trong lipit dễ qua màng; các chất dễ làm tan lớp lipit kép: andehit, glixerin, chất gây mê. - Chất hòa tan trong nước khó qua màng hơn vì bị đầu kị nước của lớp photpho lipit giữ lại. - Gradien nồng độ: có sự chênh lệch về nồng độ 2.3. Sự vận chuyển nhờ dung môi: Thẩm thấu đối với nước và chất hòa tan trong nước bằng cách màng tạo lỗ hoặc khe do di chuyển của các protein của màng. Ví dụ: Màng tế bào biểu mô bóng đái bình thường không thấm nước, khi có hoócmôn chống lợi tiểu, nước được màng tế bào biểu mô hấp thụ lại bằng các phân tử protein di chuyển nhóm họp tạo nên vùng thẩm thấu lỗ và khe. 2.4. Sự vận chuyển nhờ Protein mang hay Protein chuyên chở - Protein gắn với chất chuyên chở: chuyên vào tế bào chất, chất vận chuyển không bị làm biến đổi tính chất. - Vận chuyển ion cũng nhờ chất mang ion. - Ứng dụng: Một số vi sinh vật tổng hợp một số chất có tính kháng sinh có tác dùng làm tăng tính thấm của màng với một số ion. Ví dụ: Valinomixin làm tăng 10000 lần lượng ion K+ đi qua/ đơn vị thời gian. - Chất kháng sinh mang ion hoạt động theo cơ chế tạo nên kênh xuyên màng hoặc tạo túi chuyên chở ion qua màng. 41 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 => Protein mang có thể vận chuyển một hướng, đồng hướng, ngược hướng. 2.5. Sự vận chuyển tích cực hoạt tải nhờ enzym, ATP - Hoạt tải ion: + Trong màng: nồng độ K+ cao, Na+ thấp trong tế bào chất. + Ngoài màng: nồng độ K+ thấp, Na+ cao. => Sự khác nhau của các ion trong và ngoài màng tạo nên điện thế màng. => Hoạt động của bơm ion làm thay đổi điện thế màng từ trạng thái tĩnh sang trạng thái hoạt động => là cơ sở hóa điện của dẫn truyền thần kinh. => màng hoạt tải ngược chiều cần năng lượng ATP nhờ bơm ion. Do vậy khi điều kiện hô hấp tế bào bị ức chế => hoạt tải bị ngưng trệ. 2.6. Sự trao đổi ngược chiều gradien nồng độ. - Một số chất tế bào có nhu cầu sử dụng nhưng môi trường dịch bào nhược trương hơn môi trường ngoài, khi đó tế bào vận chuyển phải sử dụng ATP và enzym. 2.7. Sự vận chuyển các chất có kích thước lớn: xuất, nhập bào - Màng sinh chất biến đổi hình dạng đi qua bằng cách nhập bào (ẩm bào, thực bào, xuất bào). => Sự vận chuyển chủ động qua màng đều có sử dụng ATP và enzym. Đặc tính trao đổi chủ động chỉ có ở màng sống. 3. Trao đổi chất nội bào theo phương thức đồng hoá và dị hóa 3.1. Khái niệm chung: Đồng hóa: quá trình tổng hợp chất đơn giản thành chất hữu cơ đặc trưng của cơ thể đồng thời tích lũy năng lượng. Dị hóa là quá trình phân giải chất hữu cơ chủ yếu là glucose đồng thời giải phóng năng lượng dười dạng ATP. => thực chất của quá trình trao đổi chất nội bào là hàng loạt các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào sống, có vai trò xúc tác của các enzym. 3.2. Vai trò của enzym (E) trong sự trao đổi chất và năng lượng: - Khái niệm: enzym là chất xúc tác sinh học có hiệu quả cao có vai trò xúc tác các phản ứng hóa học làm tăng tốc độ phản ứng và không bị mất đi sau phản ứng. - Cấu tạo enzym: enzym có cấu tạo gồm protein có phân tử nhỏ và thành phần không phải là protein: 42 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 + Các ion kim loại như: Cu2+, Mo5+, Zn2 +.... + Nhóm ngoại chứa vòng hem như emzym catalaza, xitocrom, proxidaza + Coenzym: là những dẫn xuất của các vit amin hòa tan trong nước - Mỗi enzym có một trung tâm hoạt động, có cấu hình không gian phù hợp với cơ chất - Cơ chế tác động của enzym: E+S SP + E - Enzym có tính chuyên hóa cao: một enzym chỉ tác dụng với một loại cơ chất hoặc với những cơ chất có cấu tạo hóa học tương tự nhau Amilaza Ví dụ: Tinh bột glucose Amilaza Đisacarit glucose => Bản chất: Enzym làm tăng tốc độ phản ứng nhờ hạ thấp hàng rào năng lượng: + Enzym hoạt động như một khuôn cho sự định hướng cơ chất. + Gây tác động ứng suất lên cơ chất làm ổn định trạng thái chuyển tiếp. + Cung cấp vi môi trường thích hợp. + Tham gia trực tiếp vào phản ứng xúc tác. - Enzym tác động có sự phối hợp giữa các Enzym trong chuyển hóa vật chất theo pepxinaza tripxin nguyên tắc sản phẩm của Enzym trước là cơ chất của Enzym sau. Ví dụ: Protein phức tạp Protein đơn giản (10-12 aa) axit amin E1 P (Chất tiền thân) E2 Tirozin K+ Chất không màu Melanin (tạo sắc tố trên da) L+ Chất không màu 2 M+ Sắc tố cam Sắc tố đỏ => Hoạt động chuyển hóa diễn ra thuận lợi nếu các enzym của các giai đoạn được tổng hợp bình thường. 43 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Enzym chỉ có tác động trong điều kiện của sự sống, ngoài cơ thể sống enzym không có tác dụng. - Sự điều hòa hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào tuân theo cơ chế ức chế ngược âm tính: Sự tăng sản phẩm của phản ứng cuối sẽ dẫn đến ức chế phản ứng đầu của con đường chuyển hóa. + Điều hòa ngược dương tính: Tăng sản phẩm của phản ứng cuối làm tăng phản ứng đầu của con đường chuyển hóa. => Trong tế bào có thể sản sinh ra các chất gây ức chế phản ứng hóa học trong các con đường chuyển hóa nội bào: chất ức chế có cấu hình không gian giống với cơ chất => khi có mặt nó chiếm chỗ của cơ chất => làm giảm tốc độ phản ứng, gọi là chất ức chế cạnh tranh. o Chất ức chế không cạnh tranh: là chất liên kết với enzym ở vị trí xa trung tâm hoạt động => làm thay đổi cấu hình không gian của trung tâm hoạt động => làm liên kết giữa cơ chất và enzym giảm => giảm tốc độ phản ứng. o Ứng dụng: Endophin là chất được tế bào não sản xuất khi cơ thể bị stress, các chất có cấu hình không gian giống endophin khi đưa vào cơ thể có tác dụng giảm đau. o Chất gây nghiện được chiết xuất từ một số loại thực vật như hoa cây thuốc phiện hoặc được tổng hợp nhân tạo cũng có tác dụng giống endophin => đưa từ ngoài vào làm phản ứng sản sinh endophin nội sinh giảm, thiếu nó người có cảm giác đau => người mới cai nghiện có dấu hiệu đau đớn vật vã. Sau một thời gian phản ứng sản xuất endophin từ tế bào não phục hồi, người nghiện hết các biểu hiện đau đớn. => Enzym là protein do đó hoạt tính của nó phụ thuộc vào các liên kết yếu vì vậy các điều kiện nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất, chất ức chế …đều có thể làm ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym => chậm tốc độ phản ứng. 3. 3. Sự đồng hóa cacbon vô cơ thành cacbon a. Những vấn đề chung: - Đồng hóa cacbon từ chất vô cơ: => hình thức tiến hóa thấp là hóa tổng hợp và quang hợp không thải oxi (vi khuẩn lưu huỳnh quang hợp) => Hình thức tiến hóa là quang hợp thải oxi (vi khuẩn lam, tảo, thực vật) 44 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 + Hóa tổng hợp: . Đồng hóa cacbon vô cơ thành cacbon hữu cơ nhờ năng lượng hóa học (vi khuẩn chuyển hóa các hợp chất N, Fe, S). - Nguồn cung cấp cacbon là khí CO2 và nguồn cho Hidro là hợp chất vô cơ chứa hidro. - Năng lượng giải phóng trong các phản ứng oxy hóa hợp chất chứa N, S, Fe trong đất. H2S + O2 H2O + 2S + 65 Kcal => năng lượng từ phản ứng hóa học giải phóng sử dụng để đồng hóa cacbon vô cơ thành cacbon hữu cơ=> sản phẩm giải phóng của quá trình hóa tổng hợp không phải là O2 mà là các kim loại như S, Fe,…làm lắng đọng thành quặng trong thiên nhiên. => Nguồn năng lượng sử dụng cho đồng hóa chất hữu cơ giải phóng từ các phản ứng phân giải các chất trong đất (hạn chế) + Quang hợp lấy nguồn năng lượng vô tận ở môi trường là năng lượng lượng tử của các photon ánh sáng. Trong đó quang hợp không thải oxi: Quang hợp không thải oxi Sinh vật đại Vi khuẩn lưu huỳnh quang hợp diện nguồn Quang hợp thải oxi Vi khuẩn lam, tảo, thực vật cung chất chứa lưu huỳnh là chất không là chất phổ biến nhất trong cấp Hidro Sản phẩm thải phổ biến trong môi trường môi trường không có tác dụng đối với sinh vật oxi cung cấp nguyên liệu cho khác hô hấp tế bào Sắc tố hấp thụ khuẩn diệp lục không hiệu quả bằng diệp lục là chất hữu cơ có năng lượng clorophin. khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng một cách có chọn lọc, hiệu quả b. Đặc điểm cấu trúc hình thái và đời sống của vi khuẩn lam (quang hợp thải oxi ở sinh vật nhân sơ) * Cấu tạo - Vi khuẩn lam thuộc nhóm vi sinh vật có nhân nguyên thủy nhưng cấu tạo vừa có dạng đơn bào vừa có dạng đa bào. - Thành tế bào vi khuẩn lam: giống như vi khuẩn. 45 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Trong vi khuẩn lam có không bào khí, làm cho vi khuẩn lam nổi trên mặt nước. - Vi khuẩn lam có sắc tố quang hợp: clorophin (diệp lục a), sắc tố caroten, phicobilin Ở vi khuẩn lam còn có sắc tố lam phicoxianin alophicoxianin và một sắc tố đỏ phicoeritrin. * Sinh sản: Phân cắt, đứt đoan (vô tính) tại nơi có tế bào dị hình tách thành các tế bào sợi ngắn, sau đó phát triển thành tế bào sợi dài. - Đại bộ phận vi khuẩn lam sống trong nước ngọt tạo thành thực vật phu du của các thủy vực. - Một số sống ở vùng nước mặn, nước lợ. - Một số sống cộng sinh như Anabaena (cộng sinh trong bèo hoa dâu); một số cộng sinh trên nấm, địa y. - Một số sống ở vùng nước nóng có nhiệt độ cao 87 οC, nơi có nồng độ muối 0,7%. * Quá trình quang hợp ở vi khuẩn lam - Thực hiện do tilacoit số lượng nhiều, nằm trên màng sinh chất => xếp song song hoặc gấp. - Trên màng tilacoit chứa các chất diệp lục và các sắc tố khác, phicobilin và thành phần liên quan đến chuỗi truyền điện tử. - Quá trình quang hợp của vi khuẩn lam là quá trình photphoril hóa quang hợp phi tuần hoàn. * Vai trò của vi khuẩn lam Lợi - Làm thức ăn cho động vật thủy sinh. Hại Hiện tượng nước nở hoa là hiện tượng - Làm giàu chất mùn cho đất. bề mặt ao hồ vào mùa hè lúc vi khuẩn - Khả năng cố định Nitơ (40-80 kg lam phát triển quá mạnh: nước có màu N/Ha/năm: tạo đạm sinh học) xanh xìn, mùi khó chịu. Lượng oxy - Dùng sản xuất sinh khối làm thuốc trong nước giảm, làm đói động vật phù hoặc thức ăn bổ sung cho người và du, gây hại cho cá, ảnh hưởng đến vật nuôi. nguồn cung cấp nước cho các đô thị và 46 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 khu công nghiệp. => kiến thức cần khai thác về vi khuẩn lam: đặc điểm cấu tạo của vi khuẩn lam để thích nghi với chức năng vừa quang hợp vừa cố định nitơ. c. Đồng hóa cacbon vô cơ thành cacbon hữu cơ trong bào quan lục lạp của tế bào thực vật (photphoril hoá tuần hoàn). c1. Lục lạp – trung tâm quang hợp của cây xanh - Cấu tạo (xem lại phần tế bào). - Sắc tố trong dịch bào tạo màu sắc của hoa, lá là antoxyan. - Thành phần sắc tố của diệp lục, gồm 3 nhóm: colorophin là sắc tố chính có màu xanh (diệp luc), xangtophin (diệp hoàng), caroten (màu đỏ cam). Lục lạp của các loài tảo có các sắc tố phicobilin tạo màu sắc đặc trưng của chúng ở nước. Cấu tạo Chất diệp lục Các sắc tố phụ - Số lượng: 10 loại diệp lục cấu trúc Xangtophin và caroten có cấu tạo tương tự nhau, trong đó diệp lục a và tương tự nhau và xếp chung vào diệp lục b là quan trọng nhất. nhóm carotenoit. Đó là cacbuahidro - Công thức nguyên: (dẫn xuất của isopren) mạch thẳng + Diệp lục a: C55H72O5N4Mg gắn với 2 nhân mạch vòng. + Diệp lục b: C55H70O6N4Mg - Các dạng diệp lục chỉ khác nhau ở một vài mạch bên của vòng Đặc poocphirin. Rất mẫn cảm với điều kiện ngoại - Dễ tan trong dung môi hữu cơ. Đại điểm cảnh, dễ bị phân hủy trong điều kiện diện: α-caroten (C40H56), β-caroten bất lợi như nhiệt độ cao, thiếu nước, (C40H56), xantophin [C40H54(OH)2]. thiếu ánh sáng, đất mặn, chua, có độc - Khối lượng phân tử của các sắc tố tố. theo chiều cholorophin Vai trò hướng b, giảm cholorophin dần: a, xanhtophin, caroten. - Hấp thụ năng lượng ánh sáng có - Hấp thu được khoảng 10-20% năng chọn lọc. Hấp thụ được 6 quang phổ lượng do lá hấp thu và 30-50% năng nhìn thấy của ánh sáng mặt trời, lượng do lá thu được ở bước sóng 47 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 nhiều nhất là bức xạ đỏ (bước sóng ngắn (trong tầng nước sâu, dưới tán dài) là phần giàu năng lượng nhất và rừng rậm, các tia bước sóng ngắn năng lượng của mỗi quang tử chiếm đa số). Khi đó sắc tố phụ hấp (photon) đủ lớn để gây ra các phản thu năng lượng chuyển cho diệp lục a ứng quang hóa (37Kcal); xanh tím (trung tâm phản ứng). (bước sóng ngắn) tổng năng lượng - Carotenoit tham gia trực tiếp trong của phần tia xanh tím ít những mỗi một số phản ứng quang hóa khó như quang tử phần này khá lớn (62Kcal) quá trình phân li nước. nên gây ra các phản ứng quang hóa - Bảo vệ diệp lục khỏi bị phân hủy phức tạp lúc cường độ ánh sáng quá cao. - Khả năng cảm quang. - Trực tiếp thực hiện các phản ứng quang hóa bằng cách truyền năng lượng đã hấp thu (quang năng => năng lượng điện tử) cho các chất khác để gây ra các phản ứng phức tạp trong quang hợp. Đácuyn cho rằng diệp lục là chất hữu lí thú nhất trên Trái Đất. c2. Làm các thí nghiệm nghiên cứu: - Chứng minh diệp lục hấp thụ quang phổ đỏ và xanh tím (hoặc hấp thụ quang phổ đỏ hiệu quả hơn ánh sáng xanh tím): Chiếu ánh sáng qua lăng kính chiếu vào bể nuôi tảo và cho vào đó các vi khuẩn hiếu khí => Ánh sáng khúc xạ qua lăng kính tạo quang phổ 7 màu: đỏ, da cam, vàng , lục, lam, chàm, tím. Quan sát qua kính hiển vi người ta nhận thấy vi khuẩn tập trung ở đầu ánh sáng đỏ ( 400 – 430nm) nhiều hơn và ở vùng quang phổ xanh tím bước sóng . - Thí nghiệm chứng minh quang hợp xảy ra hai pha: pha sáng cần ánh sáng, pha tối không cần ánh sáng bằng cách chiếu sáng nhấp nháy cho thấy quang hợp có hiệu quả 48 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 hơn chiếu sáng liên tục: Emerson (1939): thời gian chiếu sáng là 0,00001 giây xen kẽ thời gian không chiếu sáng là 0,04 giây ở nhiệt độ 25οC là thích hợp nhất. - Thí nghiệm chứng minh nguồn gốc của các sản phẩm quang hợp bằng cách dùng đồng vị phóng xạ. - Thí nghiệm xác định cường độ quang hợp bằng phương pháp chuẩn độ. c3. Cơ chế quang hợp - Người nghiên cứu quang hợp thải O2 là nhà bác học người Đức, Enghelmann (1883). - Người tìm ra hiện tượng tạo tinh bột trong lục lạp khi chiếu sáng là nhà bác học người Đức, Xắc (1865) và nhà bác học người Nga, Phamưxin. - Khái niệm: Quang hợp là giai đoạn cao nhất, hoàn hảo nhất của phương thức trao đổi chất tự dưỡng, sự xuất hiện của chất diệp lục, cây xanh có khả năng đồng hóa được nước là chất phổ biến rất dồi dào trong thiên nhiên và sử dụng nó làm nguồn cung cấp Hidro để khử CO2, nhờ nguồn năng lượng vô tận là ánh sáng. Ánh sáng 6CO2 + 12H2OChất diệp lục C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O c3.1. Tính chất hai pha của quá trình quang hợp - Thực nghiệm cho thấy cường độ quang hợp không luôn đồng biến với sự tăng cường độ ánh sáng và lệ thuộc vào sự tăng nhiệt độ trong biên độ nhất định. Cường độ quang hợp tăng gấp 2 lần khi nhiệt độ tăng 10 οC, hiệu quả của quá trình quang hợp lúc chiếu sáng nhấp nháy thường cao hơn khi chiếu sáng liên tục. - Kết luận: Quang hợp gồm các phản ứng cần ánh sáng tham gia (pha sáng) và các phản ứng sinh hóa do enzym xúc tác không đòi hỏi ánh sáng (pha tối). - Vị trí xảy ra của 2 pha khác nhau: + Pha sáng: xảy ra trong các quangtoxom trên các túi tilacoit của các hạt grana. + Pha tối: xảy ra trong chất nền stroma. - Hai pha này quan hệ mật thiết với nhau, thúc đẩy lẫn nhau. c3.2. Pha sáng - Sự biến đổi quang lí: Diệp lục trở thành dạng bị kích động điện tử sau khi chịu tác động của ánh sáng, làm tăng khả năng phản ứng với các chất khác. 49 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 + Ánh sáng mặt trời vừa có chất sóng vừa có tính chất hạt không liên tục (photon). + Dưới tác động của các quang tử ánh sáng đỏ và xanh tím đập với tần số thích hợp, phân tử diệp lục trở thành dạng bị kích động điện tử. Các electron vòng ngoài của phân tử diệp lục được giàu thêm năng lương (nhờ thu năng lượng của ánh sáng), trở thành dạng kích động và dễ bị bắn ra khỏi quỹ đạo điện tử bình thường. + Phân tử diệp lục ở dạng bị kích động có khả năng phản ứng rất cao. Nó giành giật điện tử của các chất khác gây ra các phản ứng quang phân li nước, tổng hợp ATP,... - Sự biến đổi quang hóa: Diệp lục ở dạng bị kích động truyền năng lượng cho các chất nhận để thực hiện ba quá trình quan trong là: quang phân li nước, tổng hợp ATP, tạo chất khử mạnh vận chuyển của H (NADP). + Quá trình quang phân li nước: Giữa thế kỉ XX Viện sĩ người Nga bằng cách sử dụng nước nặng có chưa oxy đánh dấu (O 18) đã thấy tỉ lệ (O18) thoát ra khớp với tỉ lệ (O18) có trong nước và khác xa với tỉ lệ oxy có trong CO2. => Bình thường nước phân li kém theo sơ đồ sau: H+ + H2O OH- => Khi diệp lục bị chiếu sáng và mất điện tử, nó có khả năng cướp electron của OH- làm cho phản ứng phân li nước xảy ra một chiều. Diệp lục 4H2O 4H+ + 4(OH-) + 2 H2O2 4e 2 H2O + O2 (Nước oxy già) => Quá trình tổng hợp ATP và NADPH thực hiện bởi hai phức hệ quang hóa: PSI và PSII. (phức hệ hấp thu ánh sáng gồm các phân tử sắc tố khác nhau liên kết với protein, hoạt động như một ăng ten cho trung tâm phản ứng. Trong đó phân tử sắc tố hấp thu 50 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 photon, năng lượng được truyền từ phân tử sắc tố đến các chất khác trong phức hệ hấp thu ánh sáng. Chỉ tiêu Quang photphoril hoá vòng Quang photphoril hóa không vòng Trung tâm (PSI) (PSII) Diệp lục hấp thụ quang phổ có Diệp lục hấp thụ quang phổ có bước phản ứng bước sóng 700nm (P700) sóng 650nm (P680) Điện tử bị kích động bởi ánh sáng Đường đi Điện tử bị kích động bởi ánh bật ra khỏi diệp lục qua chuỗi của các sáng bật ra khỏi diệp lục qua truyền e không quay trở lại diệp lục, eclectron chuỗi truyền e trở lại diệp lục điện tử của chất khác trở lại diệp ATP lục. ATP, NADPH, O2 Sản phẩm + Quá trình tổng hợp ATP (quang photphoril hóa): chuỗi truyền ecletron lắp trên màng tilacoit bơm proton khi các ecletron qua các chất có độ âm điện tăng dần =>chuỗi truyền e biến đổi năng lượng oxi hóa khử thành lực vận động proton bơm ion H+ từ nơi có nồng độ thấp là chất nền vào xoang tilacoit nơi có nồng độ cao tạo thế năng khuyếch tán ion H+ trở lại xuôi theo chiều nồng độ từ xoang tilacoit vào chất nền qua phức hệ ATPsintase tổng hợp ADP thành ATP. c3.3. Pha tối * Bản chất: sử dụng sản phẩm của pha sáng để cố định CO 2 thành đường và chất hữu cơ khác. Gồm ba giai đoạn: cố định CO 2, pha khử để tổng hợp đường, pha tái tạo chất nhận CO2 => Trong thiên nhiên có 3 loại thực vật C 3, C4, CAM có quá trình tổng hợp đường qua một chu trình khép kín gọi là chu trình Canvin, nhưng giữa chúng vẫn có sự khác nhau để thích nghi với điều kiện sống. * Thực vật C3 chỉ xảy ra chu trình Canvin: ở tế bào mô đồng hóa (tế bào mô giậu) - Cố định CO2: enzym rubisco có hoạt tính với CO 2 khi nồng độ cao cố định 3 phân tử CO2 của khí trời vào 3 phân tử có 5C là RuBP 1,5 phốt phát tạo phân tử có 6 C, chất này không bền phân hóa thành 6 phân tử có 3C là APG (axit photphoglixeric). 51 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Pha khử tạo đường: Mỗi phân tử APG nhận thêm nhóm phốt phát của ATP, đồng thời NADPH cho điện tử phân tử nhận nhóm phot phat của ATP tạo ALPG (aldehitphotphoglixeric) => tạo 6 phân tử ALPG. + ALPG là loại đường cùng loại với đường tạo ra trong đường phân do phân giải glucose của hô hấp tế bào => từ đó tạo thành glucose (2 phân tử ALPG tạo 1 glucose). => một chu trình tạo ½ phân tử glucose. - Pha tái tạo chất nhận CO2: qua nhiều phản ứng phức tạp bộ khung C của ALPG sắp xếp lại 5 phân tử để tái tạo chất nhận CO2 là 3 phân tử RuBP chuẩn bị chu trình tiếp theo. => Để tổng hợp 1 phân tử glucose qua 2 chu trình => cần sử dụng 18 ATP (12 ATP cho khử, 6 ATP dùng tái tạo chất nhận), 12NADPH. => Khi nồng độ O2 cao enzym rubisco có lại hoạt tính với oxi => oxi hóa RuBP làm tiêu tốn sản phẩm quang hợp (điều kiện cường độ ánh sáng cao, nồng độ oxi cao, CO 2 thấp cây C3 xảy ra hô hấp sáng). * Thực vật C4: Pha tối xảy ra ở hai loại tế bào - Cố định CO2 ở tế bào mô giậu còn Can vin xảy ra ở tế bào bao bó mạch. => Enzym cố định CO2 khí trời là PEP – cacboxiaza: chỉ có hoạt tính với CO 2 => cố định CO2 trong nồng độ thấp. Chất nhận CO 2 là axit piruvic ( C3) được enzym PEP – cacboxiaza cố định vào hợp chất có 4C là axit AOA (Oxaloaxetic) => CO 2 dự trữ trong axit AM (Malic) được giải phóng, cung cấp nguồn CO2 cho enzym rubisco cố định CO2 trong chu trình Canvin ở tế bào bao bó mạch, sản phẩm phân hóa từ AM là axit piruvic được trở lại tế bào mô giậu để tái tạo AOA, quá trình này tiêu tốn năng lượng hơn thực vật C3 (6 ATP nếu tổng hợp 1 phân tử glucose). Tế bào bao bó mạch không xảy ra PSII => không tạo oxi do đó enzym rubisco luôn hoạt động trong môi trường có nồng độ CO 2 cao được bơm từ AM (axit malic) vào tế bào bao bó mạch. => C4 không có hô hấp sáng => năng suất sao. C3 Thực vật điển hình Cây ôn đới: họ lúa, đậu Sự phát triển mạnh các không C4 Cây nhiệt đới: Mía, ngô, cỏ lồng vực, rau dền có 52 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 tế bào bao bó mạch, ít hạt grana, nhiều tinh bột Cường độ quang hợp (mg CO2/ dm2/ h Cường độ chiếu sáng và quang hợp Nhiệt độ tối ưu Điểm bù CO2 (ppm) Chất cố định CO2 đầu tiên Enzym cố định CO2 khí Thấp ( 15 – 25) 40 – 80 ( cao) 1/3 ánh sáng toàn phần Khó xác định 10 - 25 30 - 45 30 - 70 0 - 10 Có 3C ( APG) Có 4 C(AOA) Rubisco PEP- cacboxiaza trời Hô hấp sáng có không Nhu cầu nước Nhiều Ít bằng ½ C3 * Thực vật CAM: thực vật sa mạc thích nghi với điều kiện nóng khô, tổng hợp đường gần giống với thực vật C4. Khí khổng đóng ban ngày, mở ban đêm để hạn chế thoát hơi nước. Ban đêm CO2 dự trữ trong các axit hữu cơ, tiêu tốn tinh bột làm nguyên liệu tái tạo chất nhân CO2. c3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang hợp - Cường độ chiếu sáng và quang phổ (chất lượng ánh sáng) ảnh hưởng đến quá trình quang hợp. - Tùy theo mức độ ưa sáng khác nhau, các loài cây có thể bắt đầu quang hợp ở mức độ chiếu sáng không giống nhau. - Mức độ chiếu sáng khiến cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp, gọi là điểm bù ánh sáng. Khi đó, tế bào không tích lũy chất hữu cơ, không lấy thêm CO 2. Điểm bù ánh sáng phụ thuộc vào nhiệt độ, nhóm cây khác nhau. Do đó, thực vật hình thành đặc điểm thích nghi với điều kiện sống. - Ví dụ: + Cây ưa sáng (thông, keo): cường độ chiếu sáng tăng => cường độ quang hợp tăng. + Cây ưa bóng (dẻ): cường độ ánh sáng yếu => P n cực đại (lá mỏng, lục lạp to, nhiều diệp lục). 53 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Nhiệt độ + Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng quang hợp, do đó ảnh hưởng đế tốc độ sinh trưởng và phát triển của cây. + Nhiệt độ tăng => P tăng nhanh đến 25οC, sau đó nhiệt tăng, Pn giảm dần đến 0. + Nhiệt độ dưới 10οC, quá trình tổng hợp diệp lục chậm => lá cây có màu nhạt. + Nhiệt độ cực đại cho quang hợp là 25-30οC đối với cây có nguồn gốc ôn đới; 3035οC đối với đa số các cây khác. + Ở nhiệt độ cao, diệp lục bị phân hủy, cấu trúc của lục lạp bị thương tổn, hoạt động xúc tác của các enzym bị rối loạn, điểm bù quang hợp có thể xảy ra (nhiệt độ mà tại đó cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp, có thể hô hấp cao hơn quang hợp) => tiêu hao chất hữu cơ đã được tích lũy. Trong thực tiễn, để ngăn ảnh hưởng của nhiệt độ cần gieo trồng đúng thời vụ, đẩy mạnh chọn lọc giống và lai tạo giống cây chịu hạn, chịu nóng, chịu rét thích hợp với từng vùng sinh thái. - Độ ẩm: Nước ảnh hường nhiều mặt đến quang hợp + Vận chuyển các sản phẩm quang hợp. + Đảm bảo độ no của nước trong tế bào hạt đậu từ đó tạo độ mở của lỗ khí. + Tham gia trực tiếp vào các phản ứng quang hợp. => Pn cực đại khi T thiếu nước từ 5-20% xấp xỉ độ ẩm của đất là 80%. => Khi tế bào bão hòa nước và thiếu nước 40-60%, quang hợp giảm và ngừng hẳn, hình thành các loại cây thích nghi với chế độ nước khác nhau như: cây ưa ẩm (ẩm sinh), ưa khô (chịu hạn), trung sinh. => Thiếu nước, cường độ quang hợp phụ thuộc vào lượng nước liên kết trong tế bào và mức ngậm nước của keo nguyên sinh, sự thay đổi trạng thái của keo nguyên sinh trong khi tế bào thiếu nước bị ảnh hưởng mạnh, kéo dài đến quá trình quang hợp sau khi cây chuyển sang điều kiện sống đầy đủ nước. Hạn hán có tác hại: + Biến đổi hệ keo nguyên sinh của tế bào => cường độ quang hợp giảm, kéo dài cho đến khi cây đã sống trong điều kiện đủ nước ngoài môi trường. + Biến đổi các sản phẩm của quá trình quang hợp, xuất hiện nhiều sản phẩm có hoạt tính thẩm thấu như đường, axitamin, protein. 54 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Hàm lượng CO2 + Hàm lượng CO2 thích hợp cho quang hợp là 0,03%. + Hàm lượng CO2 tăng, cường độ quang hợp tăng. + Giới hạn tối đa về hàm lượng CO 2 cực thuận tùy thuộc từng loại cây, giai đoạn phát triển, đặc điểm sinh lí của cây,… + Điểm lượng CO2 mà cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp gọi là điểm bù CO2, mỗi loài thực vật có điểm bù CO2 khác nhau. Khi đó, biểu hiện bên ngoài cây không thu CO2 và không thải O2. c3.5. Vai trò của quá trình quang hợp: - Tổng hợp chất hữu cơ (CHC): Quang hợp của cây xanh là nguồn cung cấp CHC chủ yếu nuôi sống sinh vật dị dưỡng (vi khuẩn, nấm, động vật, con người). Một năm tổng hợp 450 tỷ tấn CHC, quá trình cố định đạm 100 tỷ tấn CHC chứa N. - Điều hòa không khí: ảnh hướng đến trạng thái cân bằng. - Tích lũy năng lượng: chuyển hóa năng lượng ánh sáng chứa trong liên kết hóa học của CHC. c4. Đồng hóa cacbon của tế bào vi khuẩn, nấm, động vật (sinh vật dị dưỡng). * Sinh vật di dưỡng không có khả năng đồng hóa cacbon vô cơ thành cacbon hữu cơ mà sử dụng cacbon hữu cơ của sinh vật tự dưỡng để biến đổi thành chất hữu cơ đặc trưng của mình. - Vi khuẩn và nấm: dùng enzym phân hủy vật hữu cơ đã chết (xác sinh vật) thành chất hữu cơ nguyên liệu (chất hữu cơ có phân tử nhỏ). Chất hữu cơ được đưa vào tế bào bằng cơ chế trao đổi chất qua màng đã học, tổng hợp thành chất hữu cơ đặc trưng của loài nhờ các bào quan trong tế bào của vi khuẩn, nấm. - Động và và người: Chất hữu cơ là thức ăn hữu cơ được biến đổi trong ống tiêu hóa, tuyến tiêu hóa, thành chất hữu cơ nguyên liệu, thấm qua tế bào ruột bằng cơ chế trao đổi chất qua màng, vào máu theo hệ tuần hoàn đến tế bào tổng hợp thành chất hữu cơ đặc trưng của cơ thể. Tùy từng loài, từng hệ cơ quan, cơ quan, mô, từng loại tế bào mà nó tổng hợp các chất hữu cơ với số lượng khác nhau. Nhờ đó mà các tế bào khác nhau về cấu trúc và chức năng. 3.3. Dị hóa 55 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 3.3.1. Hô hấp không có oxi (lên men) a. Đặc điểm: - Phân hủy chất hữu cơ (chủ yếu là glucose) thành chất hữu cơ đơn giản hơn để giải phóng ra một phần nhỏ năng lượng ATP dùng cho hoạt động sống của vi sinh vật. - Thực hiện trong tế bào chất của tế bào vi sinh vật (vi khuẩn, nấm). b. Các giai đoạn trong quá trình lên men - Giai đoạn 1: Phân hủy kỵ khí tạo axitpiruvic CH3COCOOH (C3H4O3). Giai đoạn này giống giai đoạn đường phân ở tế bào sinh vật nhân thực (tế bào thực vật và tế bào động vật). - Gồm 2 pha: pha đầu tư và pha phát sinh. Pha đầu tư Q: Glucoseo Pha phát sinh Q: 4 ADP 2 NADP 2 ATP 2ADP 4 ATP 2 NADPH, 2 piruvic + Mỗi phân tử glucose có 6 cacbon bị bẻ gãy thành 2 phân tử axitpiruvic (3C). + Để khởi động quá trình, tế bào photphoril hóa glucose bằng 2 phân tử ATP để hoạt hóa phân tử glucose (pha đầu tư Q) về sau tổng hợp 4 ATP (pha phát sinh Q). Do đó, tế bào dự trữ 2 ATP mới. Mức năng lượng trong 2 ATP chỉ chiếm khoảng 2% năng lượng vốn có trong glucose. + Hình thành hai phân tử NADPH dạng khử từ hai phân tử này ở dạng oxy hóa. + Không dùng O2 nên đường phân có thể xảy ra khi không có mặt của O 2 trong tế bào sống. - Giai đoạn 2: Lên men. Vi khuẩn hoặc nấm sử dụng enzym biến đổi piruvic CH3COCOOH thành các sản phẩm lên men khác nhau như ancol, axit lactic,… 56 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 Glucose (C6H12O6) ATP H2 Axit piruvic CH3COCOOH H CO2 Enzym, vi khuẩn đường ruột Enzym, vi khuẩn lactic Axit axetic CH3COOH Axit lactic C3H6O3 H2 + CO2 HCOOH Ancol C2H5OH Axetilco enzym A Ancol C2H5OH ATP Axit axetic CH3COOH c. Ứng dụng hô hấp không có oxi của vi sinh vật - Khái niệm: Lên men là quá trình phân giải gluxit (chủ yếu là monosacarit) trong điều kiện kỵ khí. Bản chất của nó là quá trình oxy hóa khử cơ chất mà kết quả là cơ chất bị khử, còn phần khác bị oxy hóa, không có O 2 tham gia vào quá trình này. Sản 57 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 phẩm được tạo thành là những chất hữu cơ chưa bị oxy hóa hoàn toàn (rượu, axit hữu cơ, andehit), hidro dạng khí hoặc dạng kết hợp với sản phẩm phân giải tạo ra hợp chất và giải phóng một phần ATP. - Trong đời sống và công nghiệp, con người đã sử dụng các quá trình lên men để tạo ra các sản phẩm thực phẩm dùng làm thức ăn, nước uống cho con người như lên men lactic, lên men rượu, bia, nước giải khát,… => Lên men lactic (muối dưa, làm sữa chua, mắm chua, nem chua, bột nở bánh mì,…) - Khái niệm: là quá trình chuyển hóa đường glucose thành axitlactic nhờ enzym của vi khuẩn lactic: Glucose (C6H12O6Enzym, ) vi khuẩn lactic Axit lactic (C3H6O3) - Vi khuẩn lactic là vi khuẩn kỵ khí không bắt buộc, sống trong môi trường giàu chất dinh dưỡng như sữa, trên bề mặt rau, quả. - Vai trò: làm sữa chua, muối dưa, ủ chua thức ăn; sản xuất axit lactic cho công nghiệp thuộc da, có tác dụng làm nở da; muối lactat canxi là dược phẩm bổ sung canxi cho cơ thể; lactate sắt chữa thiếu máu; lactate đồng làm dung môi. - Vi khuẩn lactic tìm ra năm 1780, năm 1881 công nghiệp sản xuất axit lactic đươc hình thành. - Phân loại lên men lactic (2): + Lactic đồng hình: tạo sản phẩm axit lactic (sản xuất trong công nghiệp). + Lactic dị hình: tạo axit lactic và các sản phẩm khác như rượu etylic, axit axetic, CO2. - Sự khác nhau giữa lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình: Nội dung Số lượng vi khuẩn Lên men lactic đồng hình Một loài Sản phẩm Axit lactic Ý nghĩa Lên men lactic dị hình Một số loài Ngoài axit lactic còn có rượu, axit axetic, CO2. Có ý nghĩa quan trọng trong Ít có ý nghĩa quan trọng trong công nghiệp. công nghiệp. - Ví dụ về quá trình lên men lactic đồng hình (sản suất trong công nghiệp) và lên men lactic dị hình (lên men sữ chua); 58 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 Lên men sữa chua Sản xuất axit lactic trong công nghiệp Trong sữa chứa đường đôi lactose: Bước 1: Khử trùng theo phương pháp E, VK lactic Lactoaza C12H22O11 C6H12O6 C3H6O3 Pasteur. Bước 2: Cấy vào sữa loại vi khuẩn có khả năng lên men mạnh và vi khuẩn tổng hợp ra chất tạo mùi thơm Trong điều kiện hàm lượng axit lactic cao thì (điaxetilen) protein không bị phân giải mà kết đông lại , Bước 3: Làm lạnh để bảo quản, hoạt ngoài ra còn có quá trình lên men tạo các sản động của vi khuẩn lactic bị ức chế, phẩm phụ như este, axit hữu cơ bay hơi tạo hàm lượng axit lactic được duy trì. ra hương vị đặc trưng của sữa. khi axit lactic được tích lũy, vi khuẩn gây thối bị ức chế. 3.3.2. Hô hấp hiếu khí a. Đặc điểm chung của hô hấp C6H12O6 + 6 O2 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP - Bản chất của hô hấp: là chuỗi phản ứng oxy hóa khử phức tạp diễn ra phản ứng truyền điền tử từ chất cho đến chất nhận, chất nhận cuối cùng là O 2 quá trình tách H+ từ các chất hữu cơ => cho các chât nhận e trung gian cuối cùng truyền e cho chất có độ âm điện lớn nhất là O2. A e- + B (Chất cho e-) A (bị oxy hóa) B Ae- A B e- + Be- (bị khử nhận thêm Q) De- D - Các enzym thủy giải: dehidraza vận chuyển e - và H+ là các enzym điển hình NADH, FADH2 => nồng độ enzym cao, tốc độ phản ứng nhanh. b. Các giai đoạn của hô hấp 59 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 * Đường phân: Thu năng lượng hóa học nhờ oxi hóa glucose thành axit piruvic ( giai đoạn này giống lên men) => phân giải 1 glucose: tạo 2 ATP, 2 NADH, 2 axit piruvic ( C3H4O3). * Chu trình Kreps: - Năng lượng trong glucose phần lớn được dự trữ trong 2 axit piruvic ( C3H4O3). - Khi có oxi => axit piruvic đi vào ty thể ở tế bào nhân thực (tế bào nhân sơ nó thực hiện ở phần gấp khúc trong mặt trong của màng sinh chất gọi là mezoxom). + Bước 1: 2 axit piruvic tạo thành 2 phân tử axeil- CoA ( C 2): loại 2 phân tử CO2, 2 NADH => gồm giai đoạn oxi hóa nhóm COO- thành CO2 => Phân tử 2 C còn lại bị oxi hóa tạo dạng ion hóa của axit axetic, enzym chuyển các e đã chiết rút vào NAD+ tạo dạng dự trữ năng lượng là NADH. => coenzymA là chất chứa S bắt nguồn từ vi ta min B được gắn vào axetat tạo hợp chất rất hoạt động chuẩn bị cho sự chuyển nhó axetil cho chu trình citric. + Bước 2: Chu trình citric (Kreps): - Chức năng oxi hóa nguyên liệu chất hữu cơ bắt nguồn từ axit piruvic ( axeil- CoA) => tạo 1 ATP nhờ photphorilhóa ở mức cơ chất, phần lớn hóa năng được chuyển thành NADH, FADH2 di chuyển như con thoi chở các electron cao năng cho chuỗi truyền e (1 chu trình tạo 3 NADH, 1 FADH2) => phân giải một glucose qua 2 chu trình do đó tạo 2 FADH2, 6 NADH, 2 ATP. => sau 2 chu trình Kreps năng lượng được dự trữ dưới dạng 10NADH, 2 FADH 2, tạo 4ATP. Bước 3: Chuyễn truyền electron (giống với chuỗi truyền e trong lục lạp): NADH và FADH2 làm con thoi vận chuyển electron cao năng được chiết rút từ thức ăn trong quá trình đường phân và Kreps đến chuỗi truyền electron định vị trên màng trong ty thể cuối cùng truyền cho oxi tạo ra nước => tạo lực bơm proton H + từ chất nền vào khoảng không gian giữa hai màng ty thể => ion H + quay xuôi dòng qua phức hệ ATPsintase tổng hợp ATP. ( 1 NADH => tạo 3 ATP, 1 FADH 2 gửi ít năng lượng hơn nên tạo 2ATP => 34 ATP/ 1glucose) 60 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 => tế bào nhân sơ: chuỗi truyền electron: các ion H + được bơm ra ngoài màng sinh chất=> ion H+ chuyển xuôi dòng từ ngoài tế bào vào trong tế bào chất. => năng lượng dự trữ trong glucose trong hô hấp hiếu khí 40% tạo ATP, 60% tạo dạng nhiệt làm tăng nhiệt độ của tế bào. NỘI DUNG IV: PHÂN CHIA TẾ BÀO * Trực phân - phân chia trực tiếp từ một cơ thể thành hai cơ thể không có sự hình thành thoi vô sắc: ở sinh vật nhân sơ, các tế bào biệt hóa cao ở động vật và thực vật ( nội nhũ, mô dự trữ,bao phấn, gan, thận, tế bào sụn, tế bào bệnh lí) => có thể tạo tế bào có một nhân hoặc nhiều nhân * Gián phân: ở sinh vật nhân thực, phân chia bằng hình thức gián phân (phân chia tế bào có sự hình thành thoi vô sắc). Gồm 2 cơ chế: phân bào nguyên nhiễm (nguyên phân) và phân bào giảm nhiễm (giảm phân). Trực phân Hình thức phân chia trực tiếp không có tơ Xảy ra ở vi khuẩn Gián phân Hình thức phân chia tế bào có tơ Nguyên phân 1 tế bào 2n → 2 tế bào 2n Giảm phân 1 tế bào 2n → 4 tế bào n 1 tế bào n → 2 tế bào n (đực) (tinh trùng) 1 tế bào 2n → 1 trứng (n) và 3 thể phân cực (n) không tham gia vào chức năng sinh sản. Vị trí Nguyên phân Giảm phân Xảy ra trong tế bào sinh dưỡng (mọi Xảy ra ở tế bào sinh dục vùng chín TBĐV có khả năng phân chia, tế của loài giao phối. bào thuộc mô phân sinh của thực Đặc vật). Qua một lần phân chia tế bào (chu Qua hai lần phân chia (chu kỳ tế bào) điểm kỳ tế bào) từ một tế bào lưỡng bội liên tiếp nhưng chỉ có một lần NST tự Kỳ 2n thành 2 tế bào 2n. - NST ở dạng sợi mảnh. nhân đôi. - NST ở dạng sợi mảnh. 61 trung Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 - Trung thể tự nhân đôi → hai trung - Trung thể tự nhân đôi → hai trung gian tử về hai cực của tế bào. tử về hai cực của tế bào. Gồm 3 pha: Gồm 3 pha: - G1 pha tích lũy ATP, CHC, hình (giống nguyên phân) thành bào quan mới. Pha G1 có điểm hạn định R, nếu tế bào vượt qua điểm R thì tiếp tục đi vào pha S. Nhân tố điều chỉnh R là protein không bền có tác dụng kìm hãm. => nếu tế bào không qua R: tế bào không phân chia (đối với tế bào đã biệt hóa không qua được điểm R). Tế bào biệt hóa chết đi chúng được thay thế bởi tế bào mới được gọi là tế bào mầm. - S pha tự nhân đôi: NST tự nhân đôi tạo thành NST kép dính nhau ở tâm động bằng cơ chế tái bản ADN, chuyên chở histone từ tế bào chất vào nhân. - G2 pha tăng trưởng, hình thành các ống tubulin để tạo thoi phân bào CHU KỲ TẾ BÀO Kỳ Nguyên phân - NST bắt đầu co ngắn và đóng đầu xoắn. I Kỳ Giảm phân Các NST kép trong từng cặp NST đàu xảy ra hiện tượng tiếp hợp và trao - Thoi vô sắc được hình thành. đổi đoạn tương đồng của 2 trong 4 - Màng nhân và nhân con tiêu sợi cromatit. biến. => ở TBTV không có trung thể 62 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 nhưng ở gần nhân có vùng đậm đặc tương tự như vùng quanh trung tử có vai trò hoạt hóa tổng hợp tubuin để tạo thoi vô sắc. - Tâm động của NST hình thành thể động tương tác với thoi phân bào kích thích sự di Kỳ chuyển của NST. - NST co ngắn và đóng xoắn cực Kỳ giữ đại có hình dạng, kích thước đặc giữa đại có hình dạng, kích thước đặc a trưng cho loài. trưng cho loài. - Các NST kép sắp xếp thành - Các NST sắp xếp thành hai hàng một hàng dọc trên mặt phẳng dọc trên mặt phẳng xích đạo của xích đạo của thoi vô sắc. thoi vô sắc theo cách mỗi cặp NST - NST bắt đầu tháo xoắn để trở Kỳ kép tạo thành nhóm. - NST không tháo xoắn để trở về sau dạng sợi mảnh. Kỳ sau về dạng sợi mảnh. Kỳ - NST kép tách nhau ở tâm động - Mỗi NST kép trong từng cặp tạo thành các NST đơn, trượt NST trượt trên thoi vô sắc về hai trên thoi vô sắc về hai cực của tế cực của tế bào. bào. - Tại hai cực của tế bào mẹ chứa 2 - Tại hai cực của tế bào mẹ chứa bộ NST đơn bội ở trạng thái kép 2 bộ NST lưỡng bội. - NST trở về dạng sợi mảnh. cuố - Thoi vô sắc tiêu biến. i - NST co ngắn và đóng xoắn cực Kỳ Chuẩn bị phân chia lần 2 cuối - Phân chia tế bào chất: + TBTV: hình thành vách ngăn xenlulo. + TBĐV: tại điểm giữa của tế bào mẹ thắt lại tạo thành 2 tế Kết quả II Kỳ 1 tế bào (2n) → 2 tế bào (n) kép Hình thành 2 thoi vô sắc mới có trướ hướng vuông góc với thoi vô sắc 63 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 bào. c lần I. Kết 1 tế bào (2n) → 2 tế bào (2n) Kỳ Các NST đơn bội ở trạng thái kép quả giữa tập trung thành một hàng dọc trên mặt phẳng xích đạo của thoi vô Kỳ sắc. - NST bắt đầu tháo xoắn trở về sau dạng sợi mảnh - NST kép tách nhau ở tâm động thành các NST đơn trượt trên thoi vô sắc về các cực của tế bào. - Tại 4 cực của tế bào mẹ chứa bộ Kỳ NST đơn bội (n). - Thoi vô sắc tiêu biến cuối - Phân chia tế bào chất Kết - Tế bào sinh dục đực: tạo 4 tinh quả trùng có tế bào chất tương đương. - Tế bào sinh dục cái: tạo 1 trứng chứa tế bào chất của tế bào mẹ; 3 thể phân cực tiêu biến. Vai - Cơ chế bảo tồn bộ NST của Tạo giao tử tham gia vào quá trình duy trì trò loài sinh sản vô tính. thông tin di truyền của tế bào của loài giao - Duy trì bộ NST của các thế hệ phối. tế bào của một cơ thể sinh sản hữu tính. * Phân bào là cơ chế di truyền ở cấp độ tế bào => nếu sai lệch các quá trình xảy ra trong hai cơ chế này giải thích cơ chế phát sinh của hiện tượng biến dị (đột biến NST) NỘI DUNG V: HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ THỂ LÀ TÍCH HỢP HOẠT TÍNH CỦA CÁC ĐƠN VỊ TẾ BÀO ĐỘC LẬP 1. Khái quát chung: Tế bào là đơn vị về cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật. 64 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 Sinh vật đơn bào hoạt động sống là sự thống nhất trong hoạt động của các bào quan chịu điều khiển chung của nhân tế bào. Sinh vật đa bào sự thống nhất của các tế bào trong các mô , cơ quan và hệ cơ quan. - Thực vật: là sự thống nhất của các tế bào thuộc các mô bì, mô dẫn, mô đồng hóa tạo nên cơ quan đảm bảo hoạt động sống của thực vật: rễ, thân, lá, hoa quả và hạt. - Động vật: là sự thống nhất của các tế bào ở các mô biểu bì, mô cơ, mô xương, mô thần kinh, mô liên kết... hình thành nên các cơ quan trong các hệ cơ quan chịu điều khiển chung của hệ thần kinh: + Hệ tiêu hóa: bến đổi chất cao phân tử của thức ăn thành chất phân tử nhỏ. + Hệ hô hấp: thu oxi, thải CO2 + Hệ tuần hoàn: vận chuyển chất dinh dưỡng, oxi và chuyển chất thải chuyển hóa ra khỏi cơ thể, điều hòa hoạt động của cơ thể. + Hệ bài tiết: thải chất thải chuyển hóa chủ yếu là muối và nước. + Hệ vận động: di chuyển của cơ thể động vật và người. + Hệ sinh dục: sinh sản đảm bảo sự phát triển liên tục của loài. + Hệ nội tiết: điều hòa hoạt động cơ thể + Hệ thần kinh: thu nhận và trả lời kích thích của môi trường làm cho cơ thể động vật thích nghi với môi trường. 2. Truyền tin tế bào 2.1. Các kiểu truyền tin: Các tế bào của các mô và cơ quan liên kết nhau và truyền tín hiệu bằng cơ chế truyền tin: a. Truyền tin gần: Các tế bào nối với nhau bởi các mối nối giữa các tế bào=> kiểu truyền tín hiệu cận tiết (các yếu tố điều hòa cục bộ tác động lên tế bào gần). => một tế bào tác động lên tế bào bên cạnh bằng việc giải phóng ra các phân tử điều hòa như các yếu tố điều hòa sinh trường và dịch ngoại bào. Ví dụ: Truyền tín hiệu thần kinh qua xinap hoocmon là chất môi giới hóa học tồn tại trong xinap khi xuất hiện xung thần kinh, bóng xinap bị phá vỡ giải phóng chất môi giới vào khe xinap, nhờ đó tín hiệu được truyền sang màng sau xinap của tế bào thần kinh bên cạnh. 65 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 + Hai tế bào động vật nhận biết nhau qua tiếp xúc: các phân tử nhô ra ngoài màng sinh chất như gai glicoprotein. b. Truyền tin xa: các tế bào nội tiết hooc mon vào dịch cơ thể như máu, các tín hiệu truyền khắp cơ thể nhưng chỉ có tế bào đích của nó mới nhận tín hiệu và đáp ứng. Ví dụ: Tế bào tuyến tụy tiết hoocmon Insulin vào máu, chỉ có protein tín hiệu trên màng tế bào gan và cơ nhận và truyền tín hiệu đó vào trong tế bào chất gây đáp ứng biến đổi glucose thành glicogen. => Sự chết của tế bào theo chương trình là sự kết hợp nhiều con đường truyền tin khác nhau 2.2. Các giai đoạn của quá trình truyền tin: - Tiếp nhận: Tế bào đích phát hiện ra phân tử tín hiệu của môi trường một tín hiệu hóa học được phát hiện khi nó liên kết với một protein thụ thể trên màng hoặc trong tế bào chất. - Truyền tin: Sau khi liên kết làm thay đổi phân tử protein tín hiệu khởi đầu quá trình truyền tin chuyển tín hiệu đến dạng tạo ra đáp ứng đặc hiệu của tế bào. - Đáp ứng: bao gồm các hoạt động của tế bào như xúc tác quá trình chuyển hóa hoặc hoạt hóa gen. => căn cứ vào kiểu tiếp nhận, truyền tin và đáp ứng người ta phân loại thành 2 hình thức truyền tín hiệu: Phân tử tín hiệu liên kết với protein Phân tử tín hiệu liên kết với Tiếp thụ thể trên màng sinh chất protein trong tế bào chất Phân tử tín hiệu: thường là các Phân tử tín hiệu thường là nhận protein ví dụ như hooc mon có bản chất hòa tan trong lipit, hoặc chất là protein liên kết với protein thụ chất phân tử nhỏ, không phân thể trên màng sinh chất là cực. thấm vào dịch bào tiếp xúc G- protein, Kinase - tyrosine- thụ thể, với Thụ thể là phân tử protein thụ thể kênh ion. nội bào. Gồm các protein trong - Thụ thể kết cặp với G- protein nhân hoặc tế bào chất. trên màng khi hoạt động có sự hỗ trợ của G- protein tế bào chất. Khi liên 66 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 kết hoạt hóa thụ thể, sau đó hoạt hóa G- protein -> hoạt hóa protein khác=> tín hiệu được khuyếch đại. - Kinase - tyrosine- thụ thể: hình thành phức kép sau đó bổ sung nhóm phốt phát vào các aa tyrosine thuộc vùng tế bào chất của chuỗi polipeptit kia của phức kép -> các phân tử truyền tin trong tế bào sau đó được hoạt hóa bởi sự liên kết với các aa tyrosine được phot pho ril hóa khác nhau. - Thụ thể tín hiệu đặc thù làm kênh ion đóng mở chất gắn trên màng => Truyền ion đặc hiệu đi qua màng sinh chất. - Phổ biến là thay đổi hình dạng của - Phổ biến là thay đổi hình tin protein. dạng của protein. - Một số con đường truyền tính hiệu - Một số con đường truyền tính là chuỗi photphoril hóa trong đó hiệu là chuỗi photphoril hóa một loạt protein bổ sung nhóm trong đó một loạt protein bổ photphát vào protein tiếp theo và hoạt sung nhóm phot phát vào hóa nó, sau đó nó loại bỏ nhóm phốt protein tiếp theo và hoạt hóa phát. nó, sau đó nó loại bỏ nhóm - Chất truyền tin thứ hai: là những phốt phát. chất phẩn tử nhỏ, ion: khuếch tán qua - Chất truyền tin thứ hai: là màng dễ dàng để phát tín hiệu nhanh những chất phẩn tử nhỏ, ion: chóng. Đáp ứng khuếch tán qua màng dễ dàng để phát tín hiệu nhanh chóng. Tế bào phát tín hiệu điều hòa hoạt Tế bào phát tín hiệu điều hòa động trao đổi chất. phiên mã gen. 67 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 C. KẾT LUẬN Tiếp cận bộ môn sinh học bằng việc phân tích thuyết tế bào với các kiến thức cơ sở của tế bào, phát triển để giải quyết các vấn đề sinh học trong tất cả các môn học trong bộ môn, giúp cho học sinh có kiến thức cơ sở vững, khả năng vận dụng tốt với những tính huống khác nhau trong đề thi học sinh giỏi đồng thời học sinh có thể áp dụng vào thực tiễn đời sống sản xuất và bảo vệ sức khỏe của bản thân và cộng đồng. Với mong muốn bộ môn Sinh học được thế hệ trẻ say mê nghiên cứu, tôi đã cố gắng thực hiện chuyên đề trong giảng dạy. Chuyên đề chắc chắn còn nhiều hạn chế, kính mong các đồng nghiệp và các em học sinh góp kiến để chuyên đề thực sự có hiệu quả trong giảng dạy Sinh học. Xin chân thành cám ơn! 68 [...]... như tế bào thực vật và tế bào động vật) 2 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc tế bào: + Li tâm xác định cấu trúc của các bào quan bằng cách nghiền nát phá vỡ các bào quan => li tâm => phần cặn nhỏ lắng => hệ số lắng => bằng cách này xác định được cấu trúc bào quan riboxom 70s (tế bào nhân sơ), 70s (tế bào nhân thực), 80s (tế bào nhân thực) + Phương pháp nhuộm màu tế bào: quan sát trên kính hiển vi quang học. .. không bào phát triển, trung thể ở tế bào thực vật không rõ, tế bào động vật màng sinh chất có colesteron để tăng tính ổn định của tế bào 3.2.2 Cấu tạo Thành tế bào (vách tế bào) Vị trí Cấu tạo Vai trò THÀNH TẾ BÀO VÀ MÀNG TẾ BÀO Nằm ngoài - Hình thành ở pha cuối của nguyên - Bảo vệ phân, vách tế bào đang phân chia và - Xác định hình đang sinh trưởng kéo dài gọi là dạng, kích thước vách sơ cấp, sau khi tế. .. hóa của tế bào nhân thực: - Có các bào quan, mỗi bào quan có chức năng cụ thể trong tế bào - Có màng nhân ngăn cách nhân với tế bào chất - Nhiễm sắc thể có số lượng thay đổi tùy loài, được cấu tạo từ hai thành phần: axit nucleic xoắn kép với 2 đầu tự do liên kết với protein khối cầu histon - Có bộ khung xương tế bào phân vùng chức năng trong nội bộ tế bào * Tế bào thực vật có vách xenlulose, bào quan... cấp, sau khi tế bào ngừng của tế bào sinh trưởng lớp vật chất mới vận - Liên kết giữa các chuyển từ tế bào chất và chồng lên tế bào với nhau vách sơ cấp tạo nên vách thứ cấp qua cầu sinh chất - Vách tế bào thực vật bởi các phân tạo hệ thống gian tử xenlulose bào - Thành phần cơ chất của vách tế - Sợi liên bào bào: hemixenlulose, pectin, protein, xuyên qua nhờ đó linhin, cutin, sáp… các tế bào tiếp xúc... tạo ra Là bào quan dạng túi (0,25-0,6Mm), - Tiêu hóa nội bào, phân hủy các có lớp màng đơn bao bọc, chứa nhiều chất cao phân tử thành chất có enzym thủy phân, các enzym này phân tử nhỏ) cách biệt với các phần còn lại bằng - Phân hủy tế bào già, tế bào bị màng bao bọc => do đó cấu trúc của tổn thương tế bào không được phân hủy => lizoxom có chức năng tiêu hóa, tự Không bào vệ và bài tiết Tế bào thực... tim + Tế bào bạch cầu gia tăng bào quan lizoxom giúp cho nó thực bào vi khuẩn + Tế bào thần kinh có nhân, sợi trục và tua ngắn, nhờ đó nó dẫn truyền xung thần kinh + Tế bào gan có lưới nội chất trơn phát triển đảm bảo chức năng phân giải chất độc - Chiều hướng tiến hóa theo hướng phức tạp dần về cấu tạo: tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực - Chiều hướng tiến hóa thích nghi với hoạt động sống của tế bào. .. - Trong tế bao nhân sơ ADN tồn tại ở tế bào chất - Trong tế bào nhân thực: 95% ADN trong nhân tế bào, 5% ở các bào quan ty thể và lục lạp - Trong tế bào, ADN tiến hóa theo chiều hướng từ dạng vòng kép thành dạng ADN xoắn kép thẳng => cơ sở của sự phức tạp dần về tổ chức cấu tạo của sinh vật b Cấu tạo hóa học: - Cấu tạo bởi 4 nguyên tố hóa học C-H-O-N ( P) - Nguyên tắc cấu tạo đa phân: đơn phân là các... thấu của tế bào, ở tế bào thực vật các muối này tập trung trong không bào Cấu tạo Lục lạp Trong tế bào thực vật, lục lạp là 1 Vai trò Thực hiện quá trình quang hợp trong 3 dạng lạp thể (vô sắc lạp, bột đồng hóa chất hữu cơ từ chất vô lạp, lục lạp) cơ nhờ năng lượng quang năng - Hình bầu dục, số lượng lục lạp (dự trữ năng lượng dưới dạng không giống nhau ở các loại tế bào (1 liên kết hóa học) tế bào lá... của tế bào hoặc xuất ra khỏi tế bào - TBTV: gongi có vai trò trong hình thành vách tế bào: gon gi tiết ra các polisaccarit => trong phân bào các túi của thể gongi chuyển đến vùng tạo vách tế bào mới hòa lẫn các polisaccarit thành bản trung gian, 32 Hội thảo các trường chuyên miền Duyên Hải Bắc Bộ 2014 còn màng của các túi tham gia hình thành màng sinh chất của hai tế bào con=> sau đó vách tế Lizoxom bào. .. các tế bào biệt hóa cấu tạo và thực hiện chức năng khác nhau trong một cơ thể thống nhất - Cấu tạo, hình dạng kích thước tế bào phù hợp với chức năng của nó đối với cơ thể Ví dụ: + Tế bào hồng cầu không nhân, lõm hai mặt đảm bảo tiết kiệm năng lượng cho tế bào và bảo vệ tế bào hạn chế sự vỡ nếu môi trường máu có áp suất thấu thay đổi + Tế bào cơ tim nhiều nhân đảm bảo hoạt động phức tạp của tế bào ... tế bào thực vật khác tế bào động vật: + Hình dạng tế bào thực vật thay đổi, tế bào động vật thay đổi lớn thành tế bào + Tế bào thực vật không bị vỡ tế bào trương nước, tế bào động vật bị vỡ tế. .. vật cấu tạo từ tế bào từ sản phẩm tế bào Các tế bào giống hoạt tính trao đổi chất Tế bào tạo ta từ tế bào trước thông qua phân chia tế bào mẹ Hoạt động thể thống hoạt động sống tế bào NỘI DUNG... histon - Có khung xương tế bào phân vùng chức nội tế bào * Tế bào thực vật có vách xenlulose, bào quan lạp thể, không bào phát triển, trung thể tế bào thực vật không rõ, tế bào động vật màng sinh