Bài giảng tế bào thực vật học ( Đại học Dược)

Nguyên lý: tế bào, mô được tách ra khỏi cơ thể bằng phẫu thuật vô trùng và được nuôi cấy trong môi trường nuôi nhân tạo với các điều kiện tương tự in vivo.Ưu điểm: quan sát được trạng thái sống của tế bào như trong cơ thể (in vivo).Quá trình tái bản mã, phiên mã, dịch mã, quá trình trao đổi chất và thông tin qua màng sinh chất, các quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào, trong ty thể… được phát hiện nhờ phương pháp nuôi cấy tế bào kết hợp với các phương pháp hiện đại khác (đánh dấu bằng định vị phóng xạ, kỹ thuật tái tổ hợp DNA…)

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO DƯỢC SỸ

ĐẠI HỌC HỆ LIÊN THÔNG

TẾ BÀO HỌC THỰC VẬT

Giảng viên: TS Nghiêm Tiến Chung

Số đt: 0988269076 Email: nghiemtienchung@gmail.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO

•Tế bào học, Nguyễn Như Hiền, NXB Đại học Quốc gia

•Molecular Biology of the Cell, Alberts B.etal, 2002.

•Cytogenetic: An introduction Garber E D 1979

•Tế bào học thực vật, Paucheva, 1988

•Embryology of Angiosperms, Vol 1, Johri B.M, 1990

•Molecular Embryology of Flowering Plants, V Raghavan, 1997

1. TẾ BÀO – ĐƠN VỊ TỔ CHỨC CƠ BẢN CỦA SỰ SỐNG

- 1665 Robert Hooke phát hiện ra tế bào lần đầu tiên trên lát cắt mô bần

- 1674 – 1683 Antonie Van Leeuwenhoek phát hiện nhiều loại tế bào khác: động vật đơn bào, tế bào máu, tinh trùng.

- 1838 – 1839 M.Schleiden và T.Schwan đề xuất học thuyết tế bào: “Tất cả cơ thể sinh vật từ đơn bào cho đến thực vật, động vật và con người đều có cấu tạo tế bào”.

- Purkinje (1838), Pholmon (1844), Brawn (1831) – tế bào là khối tế bào chất có chứa nhân và được giới hạn bởi màng nhân.

- Các bào quan lần lượt được phát hiện: trung tử (Van Beneden, Boverie - 1876), ty thể (Alman, Benda - 1894), thể Golgi (Golgi - 1898), sự phân bào không tơ (Remark - 1841),

phân bào có tơ (Flemming, Strasburger - 1878).

- Virchov: Tất cả tế bào đều được sinh ra từ tế bào trước đó (Omnis cellulae e cellulae).

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG TẾ BÀO

2.1 Kỹ thuật hiển vi

• 1665 Robert Hooke đã sử dụng kính hiển vi với độ phóng đại 30 lần

• Leewenhoek – kính hiển vi phóng đại 300 lần

• 1828 – Chế tạo kính hiển vi với độ phóng đại hàng nghìn lần

• Nửa sau thế kỷ 19: sử dụng các kỹ thuật hiển vi: kính hiển vi đối pha, hiển vi nền đen

• Đầu thế kỷ 20: kỹ thuật hiển vi điện tử

Cấu tạo kính hiển vi quang học

Kính hiển vi điện tử

2.2 Kỹ thuật nuôi cấy tế bào – in vitro

• Nguyên lý: tế bào, mô được tách ra khỏi cơ thể bằng phẫu thuật vô trùng và được nuôi cấy trong môi trường nuôi nhân tạo với các điều kiện

tương tự in vivo.

• Ưu điểm: quan sát được trạng thái sống của tế bào như trong cơ thể (in vivo).

• Quá trình tái bản mã, phiên mã, dịch mã, quá trình trao đổi chất và thông tin qua màng sinh chất, các quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào, trong ty thể… được phát hiện nhờ phương pháp nuôi cấy tế bào kết hợp với các phương pháp hiện đại khác (đánh dấu bằng định vị phóng xạ, kỹ thuật tái tổ hợp DNA…)

Chương 1: TẾ BÀO THỰC VẬT

1 Khái niệm

- Là đơn vị cấu tạo cơ bản của các cơ thể sống

- Kích thước nhỏ (10-100 nm) không nhìn thấy bằng mắt thường, Một số ít có kích thước lớn như tế bào sợi lanh, tép bưởi

- Có thể sinh sản và chỉ xuất hiện nhờ quá trình phân chia của tế bào tồn tại trước

- Số lượng từ 1 đến vài trăm ngàn tỉ trong một cơ thể sống

2 Cấu tạo của tế bào thực vật

2.1 VÁCH TẾ BÀO

Vách tế bào: gồm có 2 lớp

Vách cellulose

Phiến giữa pectin

+ Bền vững với nhiệt độ cao (tới 2000C)

- Có tính mềm dẻo (có thể uốn cong được)

- Nhuộm màu hồng với đỏ son phèn

- Một số rất ít động vật ăn cỏ (trâu, bò, dê), phân huỷ

được cellulose nhờ vi khuẩn trong đường tiêu hóa.

- Một số nấm cũng có thể phân hủy cellulose

Phiến giữa: lớp pectin

Lớp cellulose (vách cấp 1)

- Lớp gắn các lớp cellulose của các tế bào bên cạnh với nhau

- Cấu tạo bởi polysaccarid phức tạp, không tan trong nước cũng như các dung môi khác,

- Tạo các khoảng gian bào trong tế bào mô mềm

3 Sự biến đổi của vách tế bào

1. Sự hoá gỗ (lignin): cứng rắn, nhưng đàn hồi kém hơn cellulose nhuộm xanh với xanh methylen và lục iod

2. Sự hoá khoáng: SiO2 ở họ Cói (Cyperaceae), họ lúa (Poaceae); CaCO3 gặp ở mặt lá và thân các cây họ Bí (Cucurbitaceae)…

3. Sự hoá bần : bản chất lipit được gọi là bần (suberin), không thấm nước và không khí

4. Sự hoá cutin: màng ngoài của tế bào phủ thêm 1 chất có bản chất lipit gọi là cutin, tạo thành lớp bảo vệ, gọi là tầng cutin

5. Sự hoá sáp: mặt ngoài tế bào có phủ 1 lớp sáp mỏng thường gặp ở vỏ quả bí, thân cây mía…

6. Sự hoá nhầy: khi gặp nước thì phồng lên, nhớt VD: hạt é, hạt lanh

Gồm các phần sau

-Phần sống: chất tế bào, các thể sống nhỏ: các thể lạp (lạp lục, lạp màu và lạp không màu), thể tơ (ti thể), thể lưới (bộ máy Golgi)

- Phần không sống gồm có không bào, các loại thể vùi (hạt tinh bột, tinh thể và hạt dầu mỡ…)

4 THỂ NGUYÊN SINH

Phần sống

* Chất tế bào: chất sống cơ bản, gồm màng nguyên sinh chất (màng ngoài), màng không bào (màng trong), lưới nội chất, các sợi liên bào, chất nền mà trong đó không có một cấu trúc hằng

định nào khác.

- Luôn tồn tại dưới dạng gel hoặc sol (có tính đàn hồi và có độ nhớt), chuyển động Brown; t0 chết = 50-600C

- Mang đầy đủ các tính chất sống như hô hấp, sinh dưỡng, tăng trưởng và vận động

Phần sống

* Thể tơ:

Kích thước: 0,5 – 1,5 Mm

Vị trí: nằm rải rác trong chất tế bào, chiếm 18% khối

lượng tế bào và khoảng 22% khối lượng chất tế bào.

Cấu tạo: - Màng ngoài: nhẵn

- Màng trong: nhiều mào (gờ), mang nhiều

hạt oxysom là một enzym xúc tác quá

Vai trò sinh lý

• Thể tơ là nhà máy năng lượng của tế bào

• Quá trình xảy ra nhờ sự hấp thu oxy và giải phóng CO2 và nước cùng với những năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào

* Thể lạp:

• Lạp lục: N/vụ đồng hoá ở cây xanh và tảo (thực hiện quá trình quang hợp để giải phóng năng lượng);

• Lạp màu: là các hợp chất carotenoid, mang màu vàng cam (cà rốt, gấc), đỏ (cà chua, ớt) và vàng (lá cây rụng vào mùa thu)

• Lạp không màu: N/vụ tạo tinh bột do glucid hoà tan trong tế bào tập trung rất nhiều ở lạp không màu

Phần không sống

* Thể vùi: những thể nhỏ bé trong tế bào, nơi chứa những chất dự trữ hoặc cặn bã

- Thể vùi dạng tinh bột: hình dạng, kích thước, rốn hạt khác nhau

- Thể vùi loại protid: hạt alơron

- Thể vùi loại lipid: là sản phẩm thải cuả quá trình chuyển hoá tế bào, gồm có: dầu mỡ, tinh dầu, nhựa, gôm

- Thể vùi loại tinh thể: là chất bã kết tinh, hay gặp nhất là Ca oxalat ( CaC2O4và CaCO3)

• Muối vô cơ: CaSO4, CaCO3.

• Acid hữu cơ: a oxalic, a.malic, a tactric

• Alcaloid: nicotin, strychnin, morphin, quinin,cafein

• Glycosid: saponin, digitalin, neriolin, tanin

• Anthocyan: chất làm hoa quả có màu đỏ, lam, tím

• Vitamin: B1, C, A, E

• Nhựa, gôm, tinh dầu

4 NHÂN TẾ BÀO

Nhân là cơ quan quan trọng nhất trong chất nguyên sinh

Thành phần hóa học của nhân chứa nhiều chất khác nhau, quan trọng nhất là protein (50- 80%) , ADN (5- 10%), ARN (0,5- 3,3%), lipide (8- 12%)

Nhân là trung tâm điều khiển và điều hòa mọi hoạt động của tế bào

Nhân có vai trò quyết định trong quá trình tổng hợp protein, các enzyme và cũng là nơi trao đổi nucleic acid, tổng hợp ADN tái sinh và ARN sao mã Trong nhân còn xảy ra nhiều quá trình trao đổi chất, giữa tế bào và nhân tế bào có những hoạt động

ăn khớp nhịp nhàng nhằm đảm bảo hoạt động sống bình thường của tế bào

Số lượng: phần lớn tế bào thực vật có 1 nhân, tuy nhiên trong một số giai đoạn phát triển của Nấm túi và Nấm đảm, thấy có 2 nhân, Vi khuẩn không có nhân điển hình mà chỉ là 1 thể nhân.

Hình dạng: khác nhau giữa các loài và giữa các mô của cùng một cây

Kích thước: phụ thuộc vào loại tế bào và trạng thái của tế bào

Cấu tạo:

* Màng nhân

* Chất nhân (dịch nhân và chất nhiễm sắc)

* Hạch nhân (nhân con): giàu ARN, quyết định vai trò sinh lý của nhân

Vai trò sinh lý: (i) duy trì và truyền các thông tin di truyền;

(ii) điều hoà các sản phẩm quang hợp để tạo thành tinh bột

MỘT SỐ HÌNH DẠNG NHÂN TẾ BÀO THỰC VẬT

1-3 Nhân của tế bào rễ Hyacinthus (VD dạ lan hương)

4 Nhân Tế bào Ornithogalum (vd măng tây)

5,6 Nhân tế bào cuống lá Pelargonium (hoa thiên trúc quỳ)

7 Nhân tế bào Lô hội (Aloe)

Chương 2: MÔ THỰC VẬT

1 Khái niệm: Mô là tập hợp các tế bào có cấu tạo và chức phận tương đối giống nhau Tất cả các mô đều có nguồn gốc từ mô phân sinh

Mô phân sinh là loại mô gồm những tế bào thường xuyên thực hiện sự phân chia để hình thành nên những tế bào mới, những tế bào này sẽ chuyên hóa để tạo nên các loại mô khác nhau

2 Phân loại: Căn cứ vào nguồn gốc phát sinh người ta chia mô phân sinh ra làm 2 loại

- Mô phân sinh sơ cấp

- Mô phân sinh thứ cấp

2.1 Mô phân sinh sơ cấp

Vị trí: nằm ở dầu tận cùng của thân, cành, rễ hay gốc của mỗi lóng

Vai trò: Tạo ra các mô vĩnh viễn khác, các cơ quan như rễ, thân, lá, hoa

Phân loại: Tùy thuộc vào vị trí, có thể chia mô phân sinh sơ cấp ra làm 2 loại

+ Mô phân sinh ngọn

+ Mô phân sinh lóng

2.1.1 Mô phân sinh ngọn

Nằm ở ngọn chồi, đầu rễ, thường xuyên phân chia để tạo nên những loại mô phân sinh phân hóa: Tầng sinh bì, tầng trước phát sinh và khối mô phân sinh cơ bản

2.1.2 Mô phân sinh lóng

Thường gặp ở những cây thuộc họ lúa (Poaceae), nằm ở đầu gốc của lóng

2.2 Mô phân sinh thứ cấp

Có nguồn gốc từ mô phân sinh sơ cấp, chỉ có ở ngành hạt trần và lớp 2 lá mầm của ngành hạt kín

Bao gồm: Tầng sinh bần (tầng phát sinh vỏ)

Tượng tầng libe gỗ (tầng phát sinh trụ)

2.2.1 Tầng sinh bần (tầng phát sinh vỏ):

Tạo nên mô bì thứ cấp Hoạt động cho ra bên ngoài là bận, bên trong lafnhu bì (đối với rễ) hay lục bì (đối với thân)

2.2.2 Tượng tầng libe gỗ (tầng phát sinh trụ):

Tạo nên mô dẫn thứ cấp Hoạt động ra hai bên ngoài là libe, bên trong là gỗ

Đặc trưng của những tế bào này là xếp xuyên tâm

;

Mô cơ bản (mô mềm): Chiếm thể tích lớn nhất ở trong cây, cấu tạo bởi những tế bào sống, màng mỏng bằng chất cellulose nhưng cũng có khi dày lên hóa gỗ.

Mô cơ bản có vai trò chính: Hấp thụ thức ăn để nuôi cây, Đồng hóa, Dự trữ thức ăn

Phân loại: Tùy thuộc vào chức năng của chúng người ta phân làm 3 loại:

-Mô hấp thu

-Vị trí: C hỉ có ở rễ cây

-Cấu tạo: 1 lớp tế bào sống, màng mỏng bằng cellulose gọi là tầng lông hút, thỉnh thoảng có một vài tế bào của tầng lông hút kéo dài ra gọi là lông hút.

-Vai trò: Hấp thu nhừa nguyên (gồm nước và các muối hòa tan)

3 Các loại mô sơ cấp Có nguồn gốc từ mô phân sinh sơ cấp bao gồm

Mô đồng hóa (lục mô)

Mô dự trữ (nhu mô)

Mô hấp thu (tầng lông hút)

-Mô đồng hóa

-Vị trí: Có ở phần xanh của cây như thân, cành non, nhiều nhất ở lá, đôi khi có ở rễ (rễ khí sinh)

-Cấu tạo: Những tế bào sống chữa nhiều lục lạp gọi là lục mô.

-Vai trò: Thực hiện quá trình quang hợp.

-Các loại mô đồng hóa

-Đối với cây hai lá mầm:

Lục mô dậu : ở sát dưới biểu bì trên của lá cây 2 lá mầm, cấu tạo bởi những tế bào sống hình trụ dài, xếp thảng góc với mặt lá, chứa

80% thể tích lục lạp.

Lục mô khuyết : Nằm ở giữa lục mô dậu và biểu bì dưới của lá cây 2 lá mầm, cấu tạo gồm những tế bào không có hình dạng nhất định,

sắp xếp hờ nhau chừa ra những khoảng khuyết.

- Đối với cây một lá mầm: bên trong chỉ chứa 1 loại lục mô khuyết suốt bề dày của lá

Lục mô dậu Lục mô khuyết

Lá cây 2 lá mầm

Lá cây 1 lá mầm

-Mô dự trữ : Gồm 2 loại

+ Nhu mô đạo: Những tế bào hình tròn hay hình bầu dục xếp chừa ra những khoảng trống

+ Nhu mô đặc: Những tế bào hình đa giác xếp sát nhau

Mô bì (mô che chở)

Vị trí: bao phủ mặt ngoài của tất cả các cơ quan thực vật bậc cao: Thân, cành non, lá, hoa, quả

Cấu tạo: một lớp tế bào sống có hình đa giác hay hình chữ nhật Trong tế bào biểu bì thường có lạp không màu, không bào lớn ở giữa, nhân ở sát màng, ít khi chứa lục lạp

Vai trò: bảo vệ các mô ở bên trong chống lại các tác nhân cơ học

Khí khổng (lỗ khí):

Nằm xen kẽ lớp biểu bì của tất cả các cơ quan trừ rễ

Ở cây 2 lá mầm: lá thường nằm ngang nên khí khổng nằm ở mặt dưới lá

Ở cây một lá mầm: lá mọc thẳng, khí khổng có cả ở hai mặt

Ở cây lá nổi trên mặt nước: khí khổng nằm ở mặt trên

Mô tiết

Tập hợp những nhóm tế bào có nhiệm vụ tích lũy hay bài tiết chất tiết

chất tiết có thể là các chất: nước, mật, tinh dầu, tanin, nhựa

Mô cơ (mô nâng đỡ)

Mô thích nghi với chức năng cơ học giữ cho cây đứng vững, chống lại những tác động cơ học như sức bẻ cong của gió, sức nén của tán cây

Mô cớ đặc biệt phát triển nhiều ở cây gỗ và cây mọc ngoài sáng, còn những cây ở nước hay trong bóng rợp thì mô cơ kém phát triển hơn

Phân loại:

Tế bào mô cơ đều có vách dày nhưng ở những mức độ khác nhau và tùy theo đó mô cơ được chia làm 2 loại: Hậu mô và Cương mô

Mô dẫnVai trò: dẫn truyền nước và các muối hòa tan từ rễ lên lá và ngược lại, dẫn truyền các hợp chất hưỡu cơ được tổng hợp từ lá đi tới các

cơ quan

Cấu tạo: Các tế bào hình ống nối với nhau thành một ống dài gọi là ống dẫn nhựa, cấu tạo bởi tế bào sống hay tế bào chết

Phân loại:

Mạch gỗ: cấu tạo bởi các tế bào chết, màng ngấm chất gỗ có vai trò dẫn nhựa nguyên

Mạch rây: cấu tạo bởi những tế bào sống màng hoàn toàn bằng cellulose có vai trò dẫn nhựa luyện

Các loại mạch gỗMạch ngăn: gặp ở Dương xỉ, hạt trần, hạt kín ít tiến hóa Trên vách dọc của mạch ngăn thường mặt trong có những phần hóa gỗ dày lên thành các mạch vòng, mạch xoắn, mạch thang hay mạch điểm.

Mạch thông: là yếu tố dẫn hoàn hảo nhất chỉ có ở thực vật hạt kín Màng ngăn hóa nhầy và tiêu biến tạo thành một ống thông suốt nên vận chuyển nhựa nhanhTùy thao chất gỗ ngấm trên bề mặt tế bào với nhiều hình dạng khác nhau ta có các loại mạch sau:

Mạch vòng, mạch xoắn, mạch xoắn vòng: 3 loại mạch này có đường kính nhỏ, xuất hiện rất sớm trên cây gọi là mạch tiền mộc

Mạch thang, mạch mang, mạch điểm: 3 mạch này có đường kính lớn, xuất hiện sau gọi là mạch hậu mộc

Thank for your attention!

nghiemtienchung@gmail.com