một số sơ đồ tế bào học

BÀI GỬI LỚP ÔN TẬP Các nguyên tố tham gia cấu tạo sống (Nguồn gốc sống) - Tế bào sống cấu tạo từ nguyên tố hóa học Trong 92 nguyên tố thiên nhiên có 22 nguyên tố tồn thể sinh vật chia làm nhóm: tạo chất hữu cơ, ion, có dấu vết Chỉ có 11 nguyên tố có mặt tất sinh vật - Tỉ lệ tương đối tầm quan trọng nguyên tố thể người         Oxygen (O) chiếm 65%: tham gia hô hấp, có nước hầu hết chất hữu Cacbon (C) chiếm 18%: tạo khung chất hữu cơ, tạo liên kết với nguyên tử khác Hydrogen (H) chiếm 10%: có hầu hết chất hữu thành phần nước Nitrogen (N) chiếm 35%: thành phần protein, nucleic acid Calcium (Ca) chiếm 1,5%: thành phần quan trọng xương răng, quan trọng co cơ, dẫn truyền xung thần kinh đông máu Phosphor (P) chiếm 1%: thành phần nucleic acid, xương quan trọng chuyển hóa lượng Kalium(K) chiếm 0,4%: Cation (ion+) chủ yếu tế bào, quan trọng cho hoạt động thần kinh co Sulfur (S) chiếm 0,3%: thành phần phần lớn protein      Natrium (Na) chiếm 0,2%: Ion+ chủ yếu dịch mô, quan trọng cân chất dịch Magnesium (Mg) chiếm 0,1%: cần thiết cho máu mô; thành phần h ệ enzyme quan trọng Chlor (Cl) chiếm 0,1%: Anion(ion-) chủ yếu dịch thể, cân nội dịch Sắt (Fe) vết (Ferum): thành phần hemoglobin, myoglobin số enzyme Iod ( I ) vết: Thành phần hormone tuyến giáp (thyroid) - Sự sống chọn H, O, C, N làm thành phần đặc điểm sau:      H đứng đầu nhóm I, C đứng đầu nhóm IV, N đứng đầu nhóm V, O đứng đầu nhóm VI Đây nguyên tố nhẹ nhất, bé nhóm Cả bốn nguyên tố dễ dàng tạo liên kết hóa trị cách góp chung điện tử H cần 1e, O cần 2e, N cần 3e, C cần 4e Liên kết cộng hóa trị bền vững Trong nguyên tố có khả tạo liên kết hóa trị: chúng nhẹ nhóm hóa trị Sự bền vững liên kết tỉ lệ nghịch với trọng lượng nguyên tố tham gia O, N, C có khả tạo liên kết đơi nên hợp chất hóa học chúng tạo thêm đa dạng Đặc biệt: liên kết hóa trị bền vững -C-C-C cho thu điện tử lấp lớp điện tử đủ 8e bền vững C có khả tạo cộng hóa trị với nguyên tử khác C Vậy C khung cho vô số chất hữu Tổng quát hơ hấp hiếu khí tế bào - Hơ hấp hiếu khí q trình hơ hấp có tham gia O 2, xảy bào quan ty thể tế bào tất tế bào sinh vật - Hô hấp theo đường xảy qua giai đoạn chính: Đường phân: - Xảy tế bào chất, bên ty thể, dịch tế bào không cần tham gia oxi - Đường phân chia làm giai đoạn, giai đoạn xảy nhiều phản ứng phức tạp: Giai đoạn biến đổi đường glucose thành phân tử fructose-1,6diphosphat, tiếp phân tách thành phân tử có 3C G3P Giai đoạn hai biến đổi đường 3C thành Pyruvate (C 3H4O3), đồng thời giải phóng ATP NADH Sản phẩm đường phân là: ATP, NADH, pyruvate Chu trình Krebs: Quá trình phân huỷ pyruvate qua chu trình Krebs xảy dịch ty thể nhờ xúc tác nhiều hệ enzyme Giai đoạn Decarboxyl-oxy hóa pyruvate - Pyruvate thâm nhập vào màng ty thể Màng ty thể lớp màng kép, màng màng thấm khơng chọn lọc, pyruvate vào dễ dàng Màng màng thấm chọn lọc, nên cần có kênh protein vận chuyển để pyruvate vào bên ty thể - Khi vào bên ty thể, pyruvate 3C bị cắt thành CO acid acetic 2C, sau acid acetic gắn với Coenzyme A tạo thành hợp chất Acetyl coA Sản phẩm oxi hóa pyruvate là: CO2, NADH, acetyl CoA không tạo ATP - Các Acetyl coA tạo vào chu trình Krebs - Khơng thực phân giải glucose, chu trình đường phân điểm đến trình phân giải acid béo, acid amin Các acid béo tạo từ Triglycerides qua phản ứng hydro hóa tạo Acetyl coA Các acid amin phân giải thành pyruvat, Acetyl coA, nhóm chất vơ thẳng chu trình Krebs Chu trình Krebs: xảy dịch ty thể sản phẩm chu trình Krebs bao gồm: - Từ Acetyl CoA qua nhiều bước trung gian giải phóng: 4CO 2, 6NADH, FADH2 ATP Tính đến cuối chu trình Krebs ta được: ATP (2 ATP đường phân chu trình Krebs) 10 NADH (2 NADH đường phân, NADH q trình oxy hóa pyruvate NADH chu trình Krebs) FADH2 (ở chu trình Krebs) - NADH FADH2 sinh từ trình đường phân chu trình Krebs giải phóng điện tử electron, điện tử tiếp tục tham gia vào chuỗi truyền điện tử Chuỗi chuyển điện tử chế hóa thẩm thấu tạo ATP: - Ở chuỗi truyền điện tử trình kết hợp chuyển e chất cho điện tử (NADH, FADH2) chất nhận điện tử (oxy) NADH, FADH2 bị oxi hóa tạo thành NAD+, FAD+, H+ điện tử(electron) - Các electron xuyên qua chuỗi truyền điện tử sơ cấp, chuỗi truyền điện tử thứ cấp, tác dụng với O 2,, H+ tạo H2O Oxy chất nhận e sau Xảy màng ty thể ½ O2 + 2H+ + 2e- -> H2O - Năng lượng sinh từ chuyển điện tử theo chuỗi chuyển điện tử dùng để bơm proton từ chất ty thể vào không gian lớp màng kép ty thể Việc khiến tính acid độ dương điện chất ty thể giảm xuống, tạo chênh pH điện màng sinh chất hai môi trường ngăn cách lớp màng ty thể, hai chênh lệch tạo nên proton điện hóa hai khơng gian Thế điện hóa thực thi lực vận động proton nhằm kéo proton H + chất Các proton H+ xuyên qua enzyme ATP synthease - Enzyme ATP-Synthetase (vừa bơm proton, vừa enzyme xúc tác) kích hoạt q trình phosphoryl hóa để ADP + P vô tạo thành ATP Ở chuỗi truyền điện tử, có khoảng 32 đến 34 ATP giải phóng tùy vào loại tế bào Kết thúc q trình hơ hấp oxi hóa tế bào, tổng cộng có 36 đến 38 ATP, cung cấp cho hoạt động tế bào So sánh cấu tạo tế bào động vật tế bào thực vật Điểm giống nhau: - Đa phần có hình dạng phong phú kích thước nhỏ bé, phải quan sát kính hiển vi Đều có màng sinh chất (màng nguyên sinh, màng bán thấm) cấu tạo từ thành phần: lipid, protein, carbohydrat theo mơ hình” Dòng, khảm, lỏng” với chức năng: giới hạn không gian tế bào, khả thấm có chọn lọc với chất khác nhau, khả trao đổi chất quan trọng chứa nhiều hệ enzyme(đặc biệt enzyme thủy phân), nhiệm vụ truyền đạt thông tin từ tế bào sang tế bào khác, liên kết tế bào tạo nên mô - Tế bào chất với bào quan: Mạng lưới nội chất: Bao gồm hệ thống xoang túi màng nằm dịch bào Chúng có chức biến đổi protein, hình thành phân tử lipid, vận chuyển chất bên nội bào Có hai loại mạng lưới nội chất loại có hạt (do có gắn hạt ribosome) loại trơn (khơng có ribosome) Ribosome: có nguồn gốc từ hạch nhân, tham gia giải mã tổng hợp protein thực mạng lưới nội chất nhám Bộ Golgi: có nguồn gốc từ mạng lưới nội chất Cấu tạo từ lớp màng lipid đơi, có dạng túi dẹp Chức năng: tồn trữ, biến đổi, đóng gói vận chuyển protein Peroxisome: có cấu trúc túi nhỏ, kín tế bào Được ngăn cách với bào tương lớp màng bán thấm Có vai trò: lưu trữ, vận chuyển, hay tiêu thụ chất tế bào Ty thể: Là bào quan phổ biến tế bào nhân chuẩn.Có lớp màng kép hệ gen riêng Chức ty thể trung tâm lượng: biến chất hữu thành lượng cho tế bào sử dụng dạng ATP Nhân tế bào: có dạng hình cầu, bào quan tối quan trọng tế bào sinh vật nhân chuẩn Chứa yếu tố di truyền (các nhiễm sắc thể, gen qui định tính trạng tế bào), trung tâm điều khiển, điều hòa hoạt động sống tế bào Là nơi diễn q trình tự (nhân đơi DNA), mã (tổng hợp RNA) Hạch nhân: có cấu trúc hình cầu Trong hạch nhân chứa đoạn DNA mã hóa cho loại (rARN) ARN ribosome, tổng hợp ribosome đưa nhân tham gia sinh tổng hợp protein Tế bào chất: thành phần dịch bào gồm nước chất hòa tan chứa tồn bào quan tế bào Vai trò quan trọng tạo sức căng tế bào Là môi trường hoạt động sống, phản ứng sinh hóa nội bào Khung sườn tế bào: khung sườn tế bào: giúp nâng đỡ cấu trúc hình dạng tế bào, bao gồm loại sợi Các sợi Actin, Các sợi trung gian, Các ống vi thể Các sợi có chất protein, cấu trúc vững chắc, giúp trì hình dạng tế bào, bảo vệ tế bào giúp tế bào di động (các cấu trúc tiên mao chiên mao) Có vai trò quan trọng vận chuyển bên tế bào (chuyển động túi màng bào quan), vai trò phân chia tế bào Khác nhau: * Ở TBTV: + Có vách pectic-cellulose bao ngồi màng sinh chất  tạo khung cứng giúp tế bào thực vật có hình dạng ổn định coi làm xương sườn cho tế bào thực vật + Có lục lạp: bào quan phổ biến đóng vai trò quan trọng giới thực vật, thực chức quang hợp biến lượng ánh sáng mặt trời thành lượng hoá học để cung cấp cho toàn giới sinh vật + Có vơ sắc lạp hay gọi bạch lạp, lạp không màu (leukoplast): không chứa lục lạp nên không quang hợp Chức chủ yếu dự trữ sản phẩm quang hợp tinh bột, dầu, protein Hoặc có mặt để cung cấp loạt chức sinh tổng hợp cần thiết, bao gồm tổng hợp axit béo acid palmitic, nhiều loại amino acid hợp chất tetrapyrrole (4 vòng pyrrole) nhân Heme + Glyoxysome Là vi thể chứa enzyme dùng phân huỷ lipid thực vật thành đường để nuôi Tế bào động vật khơng có bào quan + Có khơng bào lớn: chứa dịch bào có nồng độ chất tan: muối vô cơ, loại đường, loại acid hữu (malic, citric, succinic ), pectin, tanin, amide, protein hòa tan, nhiều hệ enzyme, chất xúc tác chất có hoạt tính sinh lý cao Vai trò: quan trọng để trì áp suất thẩm thấu bên tế bào Đây sở để tế bào tiến hành trao đổi nước muối khoáng với mơi trường bên ngồi Ngồi nơi chứa chất dự trữ, chất dinh dưỡng, chất bảo vệ tế bào + Khơng có trung tử → hình thành thoi vơ sắc phân bào phải qua nhiều giai đoạn phức tạp + Cầu liên bào: tế bào chất tế bào cạnh lưu thông với qua cầu liên bào * Ở TBĐV: + Có bào quan Lysosome: có nguồn gốc từ Golgi Nơi chứa nhiều enzyme thủy phân đại phân tử Các enzyme sử dụng cho tiêu hủy đại phân tử qua trình thực bào, tiêu hóa vi khuẩn thâm nhập vào tế bào, trình tái sử dụng vật phẩm thải tế bào + Có trung tử → hình thành thoi vơ sắc q trình phân bào cách nhanh chóng + Khơng bào: có ngun sinh động vật (đơn bào) Ở tế bào động vật đa bào khơng có khơng bào (trừ tế bào bạch cầu trung tính đa nhân) Sự biến đổi thuận nghịch ATP ADP để chuyển đổi lượng ATP: đơn vị tiền tệ lượng tế bào, hợp chất cao năng, có chức vận chuyển lượng đến nơi cần thiết cho tế bào sử dụng Chỉ thông qua ATP tế bào sử dụng hóa học cất giấu cấu trúc phân tử hữu ATP cung cấp lượng cho tất hoạt động sống tế bào (trao đổi chất, vận chuyển chất, sinh công học, trình hấp thụ ) Cấu tạo ATP, ADP ATP: Adenosin Triphosphat Phân tử có phần: Adenin (gồm cấu trúc vòng có ngun tử C, H N) + Ribose (một phân tử đường carbon) nhóm phosphat vơ liên kết với liên kết cộng hóa trị - Adenin gắn với Ribose gọi Adenosine Adenosine + phosphat vô = ADP Adenosine + phosphat vô = ATP Sự chuyển đổi lượng - ATP dễ biến đổi thuận nghịch, nên dễ giải phóng tích trữ lượng - Q trình giải phóng lượng: Khi tế bào cần lượng để sử dụng, tác dụng nước bị phân giải, bẻ gãy liên kết cộng hóa trị nhóm phosphat ngồi có mức lượng cao để giải phóng 7,3 kcal/mol, (ADP + P I), lượng cung cấp cho hoạt động sống tế bào - ATP giải phóng nguồn lượng lớn do: nhóm phosphate mang điện tích âm nên chúng đẩy nhau, làm cấu trúc nhóm phosphate khơng ổn định Để trì cấu trúc ATP phải cần lượng lớn Nên bị thuỷ phân ATP giải phóng lượng lượng lớn, lớn lượng mà phân tử khác cung cấp - Q trình trích trữ lượng: ngược lại với q trình giải phóng lượng ADP gắn với phosphat vô để tạo thành ATP - Phân tử ATP không ổn định nước trung tính, vậy, ATP ADP dạng cân hóa học nước, gần tồn ATP dần chuyển thành ADP - Một ATP hình thành từ ADP Pi cung cấp nguồn lượng đủ để thành lập cầu nối phosphat ADP Nguồn lượng lấy từ ánh sáng thức ăn - Năng lượng thực quay vòng tế bào, qua ATP Một phân tử ATP tồn vài giây lượng chuyển sang phân tử khác, ATP trở thành ADP, phân tử ADP tạo thành lại nhanh chóng chuyển trở thành ATP ghép song hành với phản ứng giải phóng lượng - Tuy phân tử ATP chứa lượng cấu trúc chức vận chuyển lượng kho chứa lượng Tổng lượng chứa toàn phân tử ATP tế bào đủ dùng cho tế bào vài giây So sánh cấu tạo thực vật C3 C4 *Chú thích: + Stoma: Khí khổng + Bundle sheath cell: Tế bào vòng bao bó mạch + Mesophyll cell: Tế bào thịt (lục mô) + Vascular tissue: Mô dẫn truyền (mơ dẫn hay mạch dẫn) * Vai trò lá: Lá quan sinh dưỡng thực vật bậc cao, quan chủ yếu biến lượng mặt trời thành lượng hóa học thực chức quang hợp, trao đổi khí hơ hấp Ngồi có chức sinh sản sinh dưỡng, dự trữ tự vệ thực vật Hiện nay, thực vật bậc cao chia làm kiểu quang hợp chính: quang hợp C3, quang hợp C4 quang hợp CAM Ở kiểu quang hợp này, lồi thực vật có cấu tạo khác Tùy vào môi trường sống đặc điểm thích nghi thực vật với mơi trường, cấu tạo giải phẫu có thay đổi tương ứng * Giống cấu tạo C3 C4 + Tế bào biểu bì: bảo vệ lá, có nhiều khí khổng tập trung nhiều mặt để trao đổi khí CO2, O2 nước với mơi trường + Mơ dẫn truyền: để dẫn nước, muối khống sản phẩm quang hợp + Khí khổng: nằm lớp tế bào biểu bì Lỗ khí thơng với khoang chứa khơng khí bên phiến nên thuận tiện cho việc trao đổi khí nước + Tế bào thịt tế bào bao quanh bó mạch xếp bao quanh hệ mạch dẫn giúp dẫn truyền sản phẩm quang hợp xuống thân, rễ tránh ứ động sản phẩm, tăng hiệu quang hợp * Khác cấu tạo C3 C4 - Ở thực vật C3: + Có loại tế bào lục mơ có kích thước hình dạng khác thực quang hợp gồm: lục mô rào lục mơ khuyết Lục mơ rào: xếp khít nằm phía để tiếp xúc với ánh sáng, bên tế bào chứa nhiều lục lạp Lục mô khuyết: gắn kết với lỏng lẻo, có nhiều khoảng trống gian bào lớn để chứa khơng khí CO2, O2 + Tế bào vòng bao bó mạch: mỏng khơng có lục lạp có nhiệm vụ bảo vệ bó mạch bên -Ở thực vật C4: + Chỉ có loại tế bào lục mô: lục mô rào xếp hướng tâm, xếp chặt vào + Tế bào vòng bao bó mạch lớn chứa nhiều lục lạp vừa có chức bảo vệ bó mạch bên trong, vừa có chức quang hợp + Số lượng khoảng trống gian bào C3 kích thước lớn hơn: chứa nhiểu CO nước dùng cho quang hợp Các khác biệt nêu cấu trúc thực vật C3 thực vật C4 nhằm đáp ứng đặc tính khác biệt kiểu quang hợp: - Quang hợp C3: Sự quang hợp xảy đồng loại lục mô rào lục mơ khuyết Tế bào vòng bao bó mạch khơng chứa lục lạp cho quang hợp Có nhiều - Lysosome chứa 40 loại enzyme thủy phân Tất loại enzyme có tính acid giúp trì pH lysosome, ngồi giúp cho q trình tiêu hóa diễn thuận lợi - Khơng có tế bào thực vật - Lysosome tham gia vào q trình tiêu hố nội bào Lysosome tiêu huỷ dị vật xâm nhập vào tế bào, tiêu hố bào quan già khơng hoạt động Đơi lysosome tiêu huỷ thân tế bào (sự tự tiêu), men catepsin đóng vai trò quan trọng tự tiêu * Bộ Golgi: + Cấu tạo từ lớp màng lipit đơi, có dạng túi dẹp + Có vùng xác định: vùng chứa (cis- Golgi), vùng trung gian (medial), vùng chuyền (trans- Golgi) + Có chức năng: tồn trữ, biến đổi, đóng gói vận chuyển protein * Mạng lưới nội chất: trung tâm sinh tổng hợp quan trọng tế bào Ngồi góp phần quan trọng vào hình thành màng ty thể peroxisome tạo phần lớn lipid bào quan - Nhập bào: phương thức tế bào đưa chất vào bên tế bào cách biến dạng màng sinh chất Người ta chia nhập bào thành loại thực bào ẩm bào +Thực bào: phương thức tế bào động vật dùng để “ăn” tế bào vi khuẩn, mảnh vỡ tế bào hợp chất có kích thước lớn vật chất rắn Ẩm bào phương thức đưa vật chất lỏng vào tế bào *Diễn biến nội dung sơ đồ: Nhân tế bào chứa thông tin di truyền, sản sinh ARN m ribosome đưa mạng lưới nội chất để sinh tổng hợp protein Các phân tử protein sau đưa tới Golgi để hồn thiện, chuyển hóa thành nhiều chức chuyên biệt tạo phần nhiều nhóm enzyme Nhóm enzyme thủy phân đưa vào bóng màng có nguồn gốc tách từ Golgi để hình thành nên bào quan lysosome *Bên phải sơ đồ: tượng Lysosome tham gia hình thức thực bào - Bước 1: Phương thức đưa vật chất bên ngồi (vi khuẩn) vào tế bào theo hình thức thể thực bào: màng tế bào lõm vào để bao bọc lấy vi khuẩn, sau đó“nuốt” hẳn vi khuẩn vào bên tế bào dạng bóng màng - Bước 2: Sau vào tế bào, màng bóng màng chứa vi khuẩn tiếp hợp hòa với màng lysosome - Bước 3: Các enzyme tiêu hóa Lysosome tiết tiêu hủy vi khuẩn Sản phẩm tiêu hóa phân tử nhỏ (acid amin, glucose, phosphat…) hấp thu vào bào tương tế bào qua màng túi tiêu hoá - Bước 4: Những phần khơng bị tiêu huỷ lại gọi thể cặn tiết tế bào tượng xuất bào - Bước 5: Hoặc số vật chất lưu lại dự trữ nội bào bóng màng Đây hình thức chung tế bào để đáp ứng phản ứng miễn dịch thể người động vật, tiêu diệt vi sinh vật gây hại thông qua tượng thực bào *Bên trái sơ đồ: tượng Lysosome phá hủy phần lỗi tế bào (sự tự tiêu ) * Sự tự tiêu: - Sự tự tiêu: phương thức để tế bào sử dụng chất cần thiết để phân hủy cấu trúc thân điều kiện đói, thiếu chất dinh dưỡng v.v Nó phương thức để tế bào “dọn sạch” tế bào chết phân hủy sản phẩm dư thừa không cần thiết tế bào + Bước 1: Lysosome kết hợp với túi chứa hạt quan hư hỏng + Bước 2: Tại enzyme lysosome phá hủy bào quan thành phân tử nhỏ để trả lại đơn phân vào chu trình sinh lý tế bào Cơ chế hóa thẩm thấu tạo ATP (Hơ hấp oxy hóa tế bào) I Tổng quát : Gồm: NADH, FADH2, Coenzyme Q, Cytochrome C, phức hợp I, II, III, IV, enzyme ATP synthase, ADP, điện tử, proton H+ Sau giai đoạn đường phân chu trình Krebs, ngồi tạo phân tử ATP, lượng tế bào tích trữ NADH FADH Cả hai chất tiếp tục bị oxi hóa để chuyển điện tử đến chuỗi dẫn truyền điện tử tham gia tổng hợp ATP Quá trình hình thành ATP từ ADP diễn với có mặt oxi gọi photphoryl oxi hóa Tuy nhiên, NADH, FADH không chuyển điện tử trực tiếp cho oxi Các điện tử proton H+ đến mục tiêu cuối oxi cách gián tiếp qua chuỗi truyền điện tử Chuỗi dẫn truyền điện tử phức hệ protein gắn lớp màng ty thể Các phức hệ protein có nhiều vai trò khác nhau: vừa chất dẫn truyền điện tử, vừa bơm proton Vừa enzyme xúc tác phosphoril hóa vừa bơm proton Phần lớn thành phần chuỗi protein tồn dạng phức hệ: I, II,I II, IV Các chất chuyên chở luân phiên chuyển từ trạng thái bị khử sang trạng thái bị oxi hóa chúng cho nhận điện tử Càng cuối chuỗi điện tử giảm lượng tự cuối chuyển đến oxi để tạo thành nước II Diễn biến :  Phức hợp I: NADH bị oxi hóa cho điện tử, H +, NAD+, phức hợp I bơm proton (H+) từ dịch ty thể xuyên qua màng ty thể vào khoảng màng ty thể, điều tạo chênh lệch proton H + bên màng ty thể  Phức hợp II: FADH2 bị oxi hóa cho điện tử, H +, NAD+ Các điện tử sinh từ phức hợp I phức hợp II xúc tác enzyme CoQ đưa vào hệ thống dẫn truyền điện tử qua quinone, tới phức hợp III, tới Cytochrome C đến phức hợp IV Tại đây, O2 chất nhận điện tử sau kết hợp với H + để tạo H2O  Tại phức hợp III, phức hợp IV proton H + lượng dòng điện tử qua giúp bơm hoạt động, bơm H + từ dịch ty thể xuyên qua màng ty thể vào khoảng màng ty thể, điều tạo phần proton, kết hợp với proton tạo từ phức hợp I chế tác động lên enzyme ATP synthase xúc tác q trình phosphoril hóa ADP + P I tạo ATP, tóm tắt sau: Các điện tử di chuyển dọc theo chuỗi, vận chuyển điện tử chuỗi truyền làm cho bơm proton hoạt động, bơm H+ từ dịch ty thể khoảng hai màng ty thể Điều gây chênh lệch điện hóa proton hai môi trường ngăn cách lớp màng ty thể Dòng proton H+ di chuyển theo chiều gradient nồng độ từ khoảng màng ty thể vào dịch ty thể qua kênh ưa nước ATP- synthase tạo kích hoạt q trình sản sinh ATP, lượng proton chuyển sang dự trữ phân tử ATP SO SÁNH QUANG HỢP C4 VÀ QUANG HỢP CAM Trong kiểu quang hợp phổ biến, quang hợp C4 quang hợp CAM khắc phục tượng quang hô hấp xảy điều kiện ngoại cảnh bất lợi Thực vật C4 sống tốt điều kiện nóng ẩm cho hiệu suất quang hợp cao Ví dụ số lồi thực vật mía, rau dền, bắp, kê, cỏ lồng vực… Thực vật CAM loài mọng nước, thích nghi vùng điều kiện khắc nghiệt hạn khô, nhiệt độ bất thường sa mạc Ví dụ số lồi thực vật bỏng(sống đời), long, xương rồng, khóm… Hai nhóm thực vật có đặc điểm giống giai đoạn quang hợp sau: - Trong chế quang hợp có số đặc điểm khác biệt so với thực vật C3: Cấu trúc cây, địa điểm không gian thời gian sảy pha sáng, pha tối - Chất nhận CO2 hợp chất 3C- Phospho enol pyruvat (PEP) - Sản phẩm quang hợp acid hữu 4C- acid oxalo acetic  Đều diễn hai trình: + Giai đoạn 1: Chu trình cố định CO2 tạm thời hợp chất 4C + Giai đoạn 2: Chu trình C3 gọi chu trình Calvin Tuy nhiên, nhóm thực vật C4 thực vật CAM có nhiều điểm khác biệt chế quang hợp:  Ở thực vật C4 : + Giai đoạn 1: Chu trình cố định CO tạm thời hợp chất 4C diễn tế bào lục mô rào + Giai đoạn 2: Chu trình C3 gọi chu trình Calvin diễn tế bào bao bó mạch Quá trình cố định CO2 thực vật C4:   Chất nhận CO2 hợp chất 3C- Phospho enol pyruvat tạo axit hữu 4C (acid oxalo acetic) diễn tế bào lục mơ Sau acid oxalo acetic tiếp tục biến đổi thành acid malic Acid malic phân hủy giải phóng CO vào chu trình Calvin, đồng thời tạo sản phẩm 3C acid pyruvic để tiếp tục sản sinh phospho enol pyruvat nhờ sử dụng lượng ATP CO2 giải phóng vào chu trình Calvin diễn tế bào mao mạch CO kết hợp với hợp chất Ribulose-1,5-diphosphat tạo hợp chất 3C- acid phospho glyceric (APG) Sau APG trải qua q tình khử tạo aldehid phospho glyceric (AlPG) Tại AlPG phần tổng hợp nên đường, phần tiếp tục tái tạo lại chất nhận CO Quang hợp C4 quang hợp tách biệt không gian  Ở thực vật CAM: + Giai đoạn 1: Chu trình cố định CO tạm thời hợp chất 4C diễn vào ban đêm lúc khí khổng mở + Giai đoạn 2: Chu trình C3 gọi chu trình Calvin diễn vào ban ngày lúc khí khổng đóng  Cả trình diễn tế bào lục mô Giai đoạn diễn không bào, giai đoạn diễn bào quan lục lạp Quá trình cố định CO2 thực vật CAM:  Chất nhận CO2 hợp chất 3C- Phospho enol pyruvat tạo axit hữu 4C (axit oxalo axetic) diễn tế bào lục mô Sau axit oxalo axetic tiếp tục biến đổi thành acid malic Acid malic dự trữ không bào tế bào lục mô vào ban đêm Khi có pha sáng, acid malic chuyển tế bào chất, phân hủy giải phóng CO vào chu trình Calvin bào quan lục lạp tế bào lục mô, đồng thời tạo sản phẩm 3C acid pyruvic để tiếp tục sản sinh phospho enol pyruvat nhờ sử dụng lượng ATP  CO2 giải phóng vào chu trình Calvin chu trình diễn vào ban ngày CO2 kết hợp với hợp chất Ribulose-1,5-diphosphat tạo hợp chất 3C- acid phospho glyceric (APG) Sau APG trải qua trình khử tạo aldehid phospho glyceric (AlPG) Tại AlPG phần tổng hợp nên đường, phần tiếp tục tái tạo lại chất nhận CO Quang hợp CAM quang hợp tách biệt thời gian SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CỦA QUÁ TRÌNH QUANG HỢP TẾ BÀO  Quang hợp trình sử dụng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu từ ngun liệu vơ Trong sinh giới, có thực vật, tảo số vi khuẩn có khả quang hợp  Quá trình quang hợp chia thành hai pha pha sáng (các phản ứng phụ thuộc ánh sáng) pha tối Pha sáng xảy có ánh sáng, pha tối diễn có ánh sáng tối  Diễn biến :  Pha sáng: Pha sáng quang hợp pha chuyển hoá lượng ánh sáng thành lượng tế bào, diệp lục hấp thu thành lượng liên kết hoá học ATP NADPH  Nơi diễn pha sáng màng thylakoid  Cách thức tiến hành: Trong pha sáng hệ thống PSII diễn trình quang phân ly nước, xảy xoang thylakoid theo sơ đồ phản ứng sau: 2H2O > 4H+ + O2  Các electron xuất trình quang phân ly nước đền bù lại electron diệp lục a bị diệp lục tham gia truyền electron cho chất khác Các proton đến khử NADP + (nicôtinamit ađênin đinuclêôtit phôtphat dạng ơxi hố) thành dạng khử (NADPH) Phương trình tổng quát pha sáng: 12H2O + 12NADP + 18ADP +18Pv  12O2 + 12NADPH + 18ATP  Sản phẩm pha sáng gồm có: ATP, NADPH ơxi để cung cấp cho pha tối  Pha tối gọi pha cố định CO diễn chất strơma lục lạp Chu trình Calvin chuỗi phản ứng hóa sinh thuộc dạng ơxi hóa khử diễn theo chu kì xúc tác enzyme khác  Cách thức tiến hành: Chu trình Calvin sử dụng ATP NADPH đến từ pha sáng để biến đổi CO2 khí thành carbohydrade Chất nhận CO chu trình hợp chất có 5C: Ribulose-1,5 biphosphate (RuBP) Sản phẩm ổn định chu trình hợp chất 3C phosphoglyceric acid (PGA) PGA nhờ có enzyme phosphoglycerat kinase nên phosphoril hóa thành phân tử glyceraldehide-3-photphat (G3P)  Mỗi phân tử G3P bao gồm carbon Một phân tử G3P tách khỏi chu trình để theo hướng tổng hợp nên đường, tinh bột chất hữu khác tế bào chất Các sản phẩm sau vận chuyển khỏi để đến quan dự trữ  Để cho chu trình Calvin tiếp tục hoạt động, phân tử G3P trải qua hàng loạt phản ứng phức tạp, cuối tái tạo lại phân tử chất nhận CO RuBP  Pha tối sử dụng 18 ATP + 12 NADPH pha sáng để khử CO tạo glucose (6C) hoàn lại 18 (ADP + Pi) + 12 NADP Chu trình Calvin Sau trình biến đổi lượng ánh sáng mặt trời thành lượng tế bào pha sáng, xảy lớp màng thylakoid cung cấp lượng cho pha tối ATP, NADPH để thực giai đoạn cố định CO tạo chất hữu xảy dịch lục lạp- chu trình Calvin Chu trình Calvin (pha tối) thực chất phản ứng carboxyl hóa xúc tác enzym đặc trưng phổ biến cho C3 Ribulose- 1,5diphosphatcarboxylase (RuBP carboxylase) Sản phẩm giai đoạn hợp chất 3C- acid phosphoglyxeric (APG) Vì người ta gọi chu trình C3 thực vật nhóm gọi thực vật C3 Xảy dịch bào quan lục lạp, qua giai đoạn: giai đoạn carboxyl hóa, giai đoạn khử giai đoạn phục hồi chất nhận RuBP Giai đoạn carboxyl hóa: CO2 ban đầu qua khí khổng, tiền chất nhận hợp chất 5C Ribulose- 1,5diphotphat (RuBP) tạo thành hợp chất 6C Hợp chất 6C bị bẻ gãy thành hợp chất 3C Sản phẩm ổn định chu trình hợp chất 3C: Acidphosphoglyxeric (APG) Giai đoạn khử: hợp chất 3C gắn thêm nhóm photphat tạo thành 1,3 bisphosphoglycerate Q trình khử 6ATP thành 6ADP - Sản phẩm quang hợp APG bị khử để hình thành nên AlPG, tức có khử từ chức acid thành aldehyde - Đồng thời tiêu hao 6NADPH > 6NADP + 6Pi (photphat tự do) Hợp chất 3C nhóm photphat tạo thành phân tử Glyceraldehyde-3-phosphat (G3P) phân tử phân tử đưa tế bào chất tạo thành đường glucose, protein…Như CO2 vừa cố định APG khử tạo thành hợp chất hữu dự trữ lượng Đây xem phản ứng quan trọng pha tối Tái tạo chất nhận RuBP: phân tử G3P lại tiếp tục chuyển hóa qua bước trung gian tạo thành phân tử 5C: RuBP (Ribulose1,5 bisphosphase) tiền chất nhận CO2 Tiếp tục vào chu trình Giai đoạn tiêu tốn 3ATP Cấu tạo chức Golgi *Chú thích: + Rough Endoplasmic Recticulum: Lưới nội chất hạt + Flow of material: dòng di chuyển vật chất + Cisternae: Chồng đĩa túi chứa gồm vùng xác định là: vùng chứa (Cis), vùng trung gian, vùng chuyền (Trans ) + Cis region: mặt cis (Vùng chứa ) + Trans region: mặt trans (Vùng chuyền ) + Plasma membrance: màng TB + Golgi apparatus: bộGolgi + Protein for use outside the cell: Protein tiết tế bào + Protein for use within the cell: Protein sử dụng tế bào * Giới thiệu chung: - Mạng lưới nội chất: trung tâm sinh tổng hợp quan trọng tế bào Ngồi góp phần quan trọng vào thành màng ty thể peroxisome tạo phần lớn lipid bào quan - Bộ Golgi: + Cấu tạo từ lớp màng lipid đơi, có dạng túi dẹp Có nguồn gốc từ mạng lưới nội chất + Có vùng xác định: vùng chứa (cis- Golgi), vùng trung gian, vùng chuyền (transGolgi) + Có chức năng: tồn trữ, biến đổi, đóng gói vận chuyển protein * Diễn biến: - Bên tế bào: + Bước 1: Sau protein tổng hợp từ lưới nội chất hạt bóng màng vận chuyển đến Golgi Bộ Golgi tập hợp chồng túi dẹp chia làm vùng: vùng chứa (cis region), vùng trung gian (medial), vùng chuyền (trans region) + Bước 2: Các bóng màng vận chuyển từ lưới nội chất nhám đến, hòa vào vùng chứa (cis region) Golgi bàn giao protein để chúng tiếp vào vùng trung gian (medial) sau vùng chuyền (trans region) + Bước 3: Tại vị trí trans sau protein biến đổi Golgi chúng đưa nhờ phức hợp thứ hai bọt tròn mọc chồi từ vùng chuyền Các bọt mang protein tới đích + Bước 4: Sau vận chuyển protein khỏi Golgi Một phần túi tiết chứa protein liên kết với màng tế bào đẩy protein tế bào đến tế bào đích Một phần sử dụng bên tế bào SƠ ĐỒ HIỆN TƯỢNG THẨM THẤU NƯỚC QUA MÀNG BÁN THẤM CỦA TẾ BÀO HỒNG CẦU Đây sơ đồ tượng thẩm thấu nước qua màng bán thấm tế bào hồng cầu, gốm có:  Tế bào hồng cầu (hay hồng huyết cầu) loại tế bào máu có chức hơ hấp, chun chở hemoglobin, qua đưa O2 từ phổi đến mơ  Chấm tròn dung mơi (nước), hình khối chất tan  Cốc 1: Dung dịch đẳng trương Cốc 2: Dung dịch ưu trương Cốc 3: Dung dịch nhược trương Màng tế bào (màng sinh chất) vô quan trọng với sống tế bào Màng sinh chất bao bọc tế bào, xác định ranh giới trì khác biệt rõ rệt môi trường bên tế bào môi trường bên ngồi tế bào Dù có nhiều chức khác nhau, màng sinh chất có cấu trúc chung: mơ hình “Dòng- KhảmLỏng” Dòng lớp đôi phospho lipid Khảm: lớp phospho lipid đan xen với phân tử protein, cholesteron, hay số nhóm carbohydrate mặt màng tế bào Lỏng: phân tử cấu trúc màng di động khắp bề mặt màng biên độ định tạo nên tính mềm dẻo màng sinh chất Màng tế bào cho nhiều chất thấm qua theo hai hướng: vào Như biết, tính thấm màng tế bào có chọn lọc Bản chất màng tế bào màng bán thấm Màng tế bào nước dung môi qua màng: vào luôn giữ cân môi trường Nghĩa màng giữ cho tế bào có áp suất thẩm thấu cố định Sự di chuyển dung môi (nước) qua màng thấm chọn lọc từ nơi nước cao ( nồng độ chất tan thấp) đến nơi nước thấp (nồng độ chất tan cao) gọi thẩm thấu (osmosis) Như vậy, áp suất thẩm thấu động lực vận chuyển chất qua màng cách thụ động Tùy theo áp suất thẩm thấu dung dịch, ta chia dung dịch thành loại khác nhau: dung dịch đẳng trương, dung dịch ưu trương, dung dịch nhược trương  Dung dịch đẳng trương dung dịch có áp suất thẩm thấu áp suất thẩm thấu tế bào  Dung dịch ưu trương dung dịch có áp suất thẩm thấu lớn áp suất thẩm thấu tế bào  Dung dịch nhược trương dung dịch có áp suất thẩm thấu bé áp suất thẩm thấu tế bào Hồng cầu máu dung dịch có áp suất thẩm thấu khác có biến dạng tương ứng.Vì màng tế bào cấu tạo với lipo – protein nên có độ uốn dẻo khơng có độ cứng vách tế bào thực vật Trong dung dịch đẳng trương, lượng nước vào tế bào hồng cầu nên tế bào không thay đổi Trong dung dịch nhược trương nước vào tế bào hồng cầu làm thể tích tế bào tăng cao, gây tăng áp suất, tế bào trương phồng lên gây tượng trương nước tế bào Tuy nhiên, không giống tế bào thực vật, màng tế bào hồng cầu khơng có vách pectic-cenlulose cứng (để giúp tế bào ngăn chặn hấp thu thêm nước sức căng tế bào không vượt sức căng tối đa), nên tế bào hồng cầu bị vỡ tung căng phồng nhiều, tượng gọi tượng tiêu huyết Trong dung dịch ưu trương, nước khỏi tế bào, làm cho thể tích tế bào giảm gây tượng co nguyên sinh Phần dung môi bên tế bào ngồi qua q trình khuếch tán, hình dạng tế bào thay đổi tế bào co cụm lại, hình thành bề mặt nhăn nheo lồi lõm SƠ ĐỒ SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG TẾ BÀO THEO CƠ CHẾ VẬN CHUYỂN THỤ ĐỘNG VÀ VẬN CHUYỂN TÍCH CỰC Trao đổi chất nhu cầu sống tế bào để sinh trưởng, phát triển sinh sản Sự trao đổi chất thực qua lớp màng bán thấm tế bào sống Màng bán thấm màng có cấu trúc: mơ hình “Dòng- Khảm- Lỏng” Dòng: lớp đôi phospho lipid Khảm: lớp phospho lipid đan xen với phân tử protein, cholesteron, hay số nhóm carbohydrate mặt màng tế bào Lỏng: phân tử cấu trúc màng di động khắp bề mặt màng biên độ định tạo nên tính mềm dẻo màng sinh chất Có chế trao đổi chất qua màng Cơ chế thụ động chế chủ động + Vận chuyển thụ động: không cần chất mang, không cần lượng, di chuyển theo chiều thuận thang nồng độ (thang điện hóa) + Vận chuyển chủ động: cần chất mang, cần lượng, di chuyển theo chiều ngược thang nồng độ (thang điện hóa) Diễn giải sơ đồ: mơ hình màng bán thấm bao gồm cấu trúc lớp đơi phospholipid khảm protein màng có vai trò kênh trung gian, protein tải hay vận chuyển (transporter) trung gian Các phân tử vận chuyển qua màng gồm nhiều thành phần kích thước khác nhau, vận chuyển theo chế: vận chuyển thụ động vận chuyển chủ động Vận chuyển thụ động: gồm khuếch tán đơn giản, vận chuyển qua kênh protein, vận chuyển qua protein tải trung gian + Khuếch tán đơn giản: bao gồm thành phần chất khí, chất dung mơi, chất có chất lipid (như hormone nhóm steroid) Những nhóm chất dễ dàng qua màng theo chế khuếch tán- di chuyển thuận theo chiều thang nồng độ: từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp đến đạt trạng thái cân bên màng + Vận chuyển qua kênh protein: Các phân tử phân cực ion không tan lớp đôi lipid nên lọt qua màng khuếch tán đơn giản Chúng qua màng nhờ protein trung gian vận chuyển màng Protein vận chuyển trung gian protein xuyên màng, có độ đặc hiệu định với chất mà chúng vận chuyển Điều có nghĩa loại protein vận chuyển loại phân tử hay ion Có hai kiểu hoạt động protein trung gian vận chuyển: protein kênh protein tải trung gian (protein vận chuyển) Protein kênh tạo thành lỗ hổng ưa nước xuyên qua màng làm phân tử phân cực hay ion qua màng mà không cần tiếp xúc với lipid, phân tử ion phải có kích thước nhỏ với kích thước kênh + Vận chuyển qua protein tải trung gian: Protein tải trung gian, protein xuyên màng có tâm gắn phân tử cần vận chuyển nhờ phần có hình thù bổ trợ đặc trưng chuyển chúng vào tế bào chất, phân tử vận chuyển không bị làm thay đổi cấu trúc Trong hoạt động vận chuyển, protein thay đổi cấu hình khơng gian để vận chuyển phân tử phía bên màng, trở lại cấu hình ban đầu giải phóng phân tử cần vận chuyển Vận chuyển chủ động: Protein tải trung gian tham gia vào vận chuyển thụ động, cung cấp lượng vận chuyển chất phân cực ion ngược chiều thang nồng độ chúng Đây gọi hình thức vận chuyển chủ động, tiêu tốn lượng ATP nhằm đưa chất ngược chiều thang điện hóa, từ nơi có nồng độ thấp tới nơi có nồng độ cao Hình thức vận chuyển thực qua vai trò protein xun màng đặc hiệu đóng vai trò bơm hoạt động nhờ lượng ATP để đẩy chất phân cực hay ion Na +, Ca+, Cl, ngược thang nồng độ bên tế bào ... Golgi Một phần túi tiết chứa protein liên kết với màng tế bào đẩy protein ngồi tế bào đến tế bào đích Một phần sử dụng bên tế bào SƠ ĐỒ HIỆN TƯỢNG THẨM THẤU NƯỚC QUA MÀNG BÁN THẤM CỦA TẾ BÀO HỒNG... protein Tế bào chất: thành phần dịch bào gồm nước chất hòa tan chứa tồn bào quan tế bào Vai trò quan trọng tạo sức căng tế bào Là môi trường hoạt động sống, phản ứng sinh hóa nội bào Khung sườn tế bào: ... trương nước vào tế bào hồng cầu làm thể tích tế bào tăng cao, gây tăng áp suất, tế bào trương phồng lên gây tượng trương nước tế bào Tuy nhiên, không giống tế bào thực vật, màng tế bào hồng cầu