CHƯƠNG III: CẤU TRÚC TẾ BÀO

1 CHƯƠNG III: CẤU TRÚC TẾ BÀO PHẦN I: SINH HỌC TẾ BÀO TS. Nguyễn Hồi Hương III. 1. Lịch sử nghiên cứu tế bào 1663: Robert Hooke dùng kính hiển vi quan sát được vách tế bào thực vật đã chết 10 năm sau, Antonio Leeuwenhoek chế tạo 500 kính hiển vi, là người đầu tiên mơ tả vi khuẩn, tảo, ngun sinh động vật, tinh trùng. Tảo Spirogyra và ngun sinh động vật Vorticellla 1838 - Schwann và 1839 - Schleiden đưa ra học thuyết tế bào (theo cell theory): Tế bào là đơn vị căn bản của sinh giới Tất cả động thực vật đều cấu tạo nên từ tế bào 1858, R. Virchov bổ sung cho học thuyết tế bào: Tất cả các tế bào đều bắt nguồn từ những tế bào sống trước đó. T. Schwann và M. Schleiden Thí nghiệm Pasteur chứng tỏ ngày nay các sinh vật sinh ra từ các sinh vật đã tồn tại trước đó Thuyết tự sinh bị bác bỏ. 2 Học thuyết tế bào hiện đại: 1. Tất cả các cơ thể sống đều được cấu tạo nên từ tế bào. 2. Tế bào là đơn vò cấu trúc và chức năng của mọi cơ thể sống. 3. Tất cả tế bào đều bắt nguồn từ các tế bào đã tồn tại trước đó bằng cách phân chia (không phải do ngẫu nhiên tạo thành). 4. Tế bào chứa thông tin di truyền và truyền thông tin này sang tế bào khác trong qúa trình phân bào. 5. Tất cả các tế bào cơ bản đều như nhau về thành phần hóa học. 6. Tất cả các quá trình chuyển hóa năng lượng (trao đổi chất) của sự sống đều xảy ra bên trong tế bào. http://fix.cox.miami.edu/~cmallery/150/unity/cell.text.htm (Đọc thêm về Học thuyết tế bào) III. 2. Phương pháp nghiên cứu tế bào - Quan sát - Phân lập ni cấy - Ly tâm phân đoạn 1. Quan sát bằng kính hiển vi Kích thước tế bào: µm Khơng nhìn thấy bằng mắt thường Quy luật hình học: tỉ lệ giữa diện tích xung quanh và thể tích càng lớn nếu kích thước càng nhỏ Thể tích V tế bào quyết định tốc độ phản ứng hóa học trong tế bào Diện tích bề mặt S quyết định lượng vật chất vào và ra tế bào Kích thước lớn – V lớn – S khơng đủ đáp ứng sự ra vào vật chất Vì sao tế bào có kích thước nhỏ 3 a) Kính hiển vi quang học i) Kính hiển vi nền sáng (bright field microscope) Phần cơ học: Thân kính, Đế kính, Bàn kính Phần quang học: Nguồn ánh sáng: bộ phận tụ quang và gương. Vật kính: (hệ thống thấu kính) tạo ảnh thực phóng đại và ngược chiều với vật quan sát Thị kính: phóng đại thêm ảnh của vật kính. Độ phóng đại (magnification) = độ phóng đại của vật kính x độ phóng đại của thị kính Các thông số của kính hiển vi Đường đi của ánh sáng trong kính hiển vi quang học Độ rõ của ảnh = độ phân giải (resolution)= khả năng của thấu kính phân ly hai điểm rất gần nhau. d khỏang cách tối thiểu (phân ly) giữa hai điểm d tỷ lệ nghịch với độ phân giải Phương trình Abbé: d=0.5λ λλ λ/nsinθ θθ θ n=hệ số khúc xạ của môi trường tiếp gíap với thấu kính θ = ½ góc hình nón ánh sáng từ vật đi vào thấu kính. Độ mở số (numerical aperture) của kính hiển vi A) B) d A >d B Để tăng độ phân giải: - Giảm d - Giảm λ λλ λ (450-500 nm) = Tăng n (nhỏ lên phiến kính một giọt nước n = 1,3, glycerine n=1,4, dầu bá hương (huile de Cèdre) n=1,5. Dùng vật kính dầu. -Tăng θ Vật kính dầu (họat động trong không khí và trong dầu) Độ phân giải lý thuyết (tối đa) của kính hiển vi có vật kính dầu có độ mở 1,25 và sử dụng ánh sáng xanh (530 nm) là: Kích thước của vi khuẩn nhỏ nhất. Giời hạn độ phóng đại 1500 x với vật kính dầu và thị kính 15x 4 ii) Kính hiển vi tương phản pha (phase- contrast microscope) Cho phép quan sát mẫu vật sống không cần cố định nhuộm màu. Gồm đĩa pha (phase plate) và màn chắn sáng vòng (annular stop). Phát hiện chuyển động của VSV Quan sát hình dạng tế bào sống Phát hiện các thành phần của vi khuẩn như bào tử và các nội thể iii) Kính hiển vi tương phản pha giao thoa phân biệt (differential interference contrast microscope) Tương tự kính hiển vi tương phản pha Bổ sung thíêt bị tạo giao thoa các chùm ánh sáng Ảnh 3D Hiện rõ màu Quan sát thành (vách) tế bào, nội bào tử, hạt dự trữ, không bào và nhân tế bào eukaryote. Ảnh nguyên sinh động vật Amoeba proteus (x160) iv) Kính hiển vi hùynh quang Dựa trên cơ sở khả năng phát sáng của nhiều vật chất có nguồn gốc sinh học hoặc các thúôc nhuộm khi chiếu sáng vào chúng. Ánh sáng hùynh quang: phát sáng khi ở trạng thái bị kích thích (bởi ánh sáng), thời gian ngắn Nguồn sáng: đèn thủy ngân tạo nguồn sáng mạnh qua một bộ lọc chọn bước sóng mong muốn. Bộ tụ quang nền đen tạo nền đen tương phản với mẫu vật phát hùynh quang rực rỡ. Mẫu vật được nhuộm với các fluochrome hoặc tự phát hùynh quang ở bứơc sóng sử dụng. Kính lọc lọai bỏ tia cực tím đến mắt. Công cụ để nghiên cứu VSV trong y học, sinh thái VSV. Fluochrome: acridine orange, DAPI (diamidino-2-phenylindole, thúôc nhuộm DNA) tạo phát sáng cam hoặc xanh lá cây, dễ dàng phát hiện khi mẫu vật ở bên trong những vật khác. Escherichia coli nhuộm với kháng thể hùynh quang (x600), màu xanh mảnh vỡ tế bào chết Paramecium tetraurelia đang giao nạp (nhuộm acridine orange x125) Nguyên sinh động vật Crithidia luciliae nhuộm kháng thể hùynh quang – nhìn rõ nhân động (kinetoplast)(x1000) Micrococcus luteus và Bacillus cereus (sống phát hùynh quang màu xanh, chết-màu đỏ) b) Kính hiển vi điện tử (electron microscope) i) Kính hiển vi điện tử truyền qua (transmission electron microscope – TEM) Độ phân giải kính hiển quang học 0,2 µm Kích thứơc vi khuẩn 1 µm Dùng chùm tia điện tử λ= 0,005 nm thay thế ánh sáng (λ= 500 nm) truyền qua vật làm tăng độ phân giải lên 100000 lần. 5 Virus cúm người kích thước 100 nm (x282 000) Vi khuẩn Rhodospirillum rubrum (x100 000), TEM Vi khuẩn Rhodospirill um rubrum (x600)-kính hiển vi quang học) TEM ii) Kính hiển vi điện tử quét (scanning electronic microscope) – SEM Khảo sát chi tiết bề mặt VSV, độ phân giải có thể < 7nm Hình ảnh do điện tử từ bề mặt vật phát ra Staphylococcus aureus (x 32 000) Tế bào lông và tế bào lông tiết ở hoa oải hương (Lavandula vera) - SEM 2) Phân lập và nuôi cấy tế bào Phân lập tế bào riêng rẽ từ mô (enzyme protease, EDTA) Nuôi cấy Phân loại tế bào (lớn, nhỏ, tỉ trọng lớn bé; khả năng kết dính vào thủy tinh, plastic; khả năng liên kết đặc hiệu vào một loại kháng thể) Phân tích sinh hóa Nuôi cấy nguyên bào sợi chuột (SEM) Nuôi cấy tế bào Đĩa nuôi cấy tế bào Môi trường dinh dưỡng Hormone, yếu tố tăng trưởng Nghiên cứu tính chất riêng của từng loại tế bào 6 Ni cấy dòng tế bào (cell lines) Tế bào có đời sống giới hạn (phân chia 50-100 lần rồi chết) Cell line (tế bào bất tử) do đột biến tế bào bình thường Cell line từ tế bào ung thư Ưu điểm: tế bào có khả năng phân chia khơng ngừng, đồng nhất, có thể tồn trữ Nhược điểm: nhiều điểm khác biệt với tế bào bình thường cùng loại Một số dòng tế bào thường được nghiên cứu Fibroblast: ngun bào sợi Chromaffin cell: tế bào tủy thượng thận Epithelial cell: tế bào biểu bì Plasma cell: tương bào Myoblast: ngun bào cơ 3) Phân đoạn các thành phần tế bào Phá vỡ tế bào (Phương pháp cơ lý, hóa học) Siêu ly tâm (phân tách các bào quan, phân tử theo kích thước, tỉ khối Tế bào sau khi bị phá vỡ LY TÂM TỐC ĐỘ THẤP Kết lắng chứa tb, nhân, khung sườn tb DỊCH TRONG LY TÂM TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH Kết lắng chứa ti thể, tiêu thể, vi thể DỊCH TRONG LY TÂM TỐC ĐỘ CAO Ribosome, virus, các đại phân tử sinh học Siêu ly tâm (ultracentrifugation) Thiết bị siêu ly tâm Hệ số lắng (coefficient of sedimentation) S (Svedberg) = 1cm x 10 -13 s: phụ thuộc vào kích thước hình dạng bào quan Ví dụ: ribosome 80S. 7 Phân lọai sinh vật thành lọai tế bào prokaryote và eukaryote III.3. Cấu trúc tế bào 1) Phân loại tế bào: nhân sơ và nhân thực Tế bào nhân sơ (Prokaryote): tế bào vi khuẩn VI khuẩn E.coli Hình thái đa dạng Tế bào nhân thực (Eukaryote): tế bào động vật Tế bào lympho người Tế bào nhân thực (Eukaryote): tế bào thực vật 8 Tế bào nhân thực vi sinh vật : Ngun sinh động vật Vi tảo Nấm (nấm men, nấm mốc, nấm lớn) Ngun sinh động vật Trypanosoma brucei gambiense – ký sinh trùng bệnh ngủ ở châu Phi Paramecium Nấm lớn Vi tảo Volvox Nấm lớn (Amanita muscaria, độc) Nấm mốc Penicillium sp 2) Tổng quan về chức năng của tế bào Tế bào = đơn vị sống 7 năng lực của tế bào: 1. Chứa thơng tin di truyền, cho phép sự biểu hiện các thơng tin di truyền chính xác theo thời gian và khơng gian 2. Phân chia 3. Thu nhận, chuyển đổi và sử dụng năng lượng 4. Thực hiện vơ số các phản ứng sinh hóa (dùng enzyme) 5. Thực hiện nhiều họat động cơ học (vận chuyển các chất trong các ngăn của tế bào) 6. Đáp ứng đối với kích thích 7. Tự điều hòa hay giữ nội cân bằng 3) Cấu trúc cơ bản tế bào nhân sơ (Prokaryote) Nang (capsule) Vách tế bào (cell wall) Màng sinh chất (plasma membrane) DNA Ribosome Pilus (pili) Roi (flagellum) Đặc điểm chính : khơng có bào quan có màng bao bọc Chi tiết cấu trúc 1. Nang (capsule): polysaccharide hay polypeptide, chức năng bảo vệ. 2. Vách tế bào (cell wall): peptidoglucan, chức năng: khung, duy trì hình dạng, chòu áp suất thẩm thấu. Hai lọai vi khuẩn: Gram +: giữ lại màu (Streptococcus, Staphylococcus) Gram - : không giữ lại màu (E. coli) 9 Gram + : màu tím khi nhuộm với fuchsin và tím tinh thể Gram – : nhuộm màu có màu hồng (phần lớn vi khuẩn gây bệnh) 3. Màng sinh chất (plasma membrane) hệ thống màng duy nhất của tế bào Màng sinh chất phát triển khi vi khuẩn có khả năng quang hợp 4. DNA dạng vòng nằm trong một vùng gọi là nucleoid, chứa thơng tin di truyền 5. Plasmid (DNA dạng vòng) nằm rải rác, chứa thơng tin di truyền khơng thiết yếu (yếu tố gây bệnh, khánhg thuốc) 6. Ribosome: nằm rải rác trong tế bào, chức năng tổng hợp protein 7. Pilus (pili): protein, chức năng kết dính vào tế bào khác lấy thức ăn hoặc giao phối 8. Roi (flagellum): protein, giúp vi khuẩn chuyển động. Vi khuẩn quang hợp có màng sinh chất phát triển chứa sắc tố quang hợp Khuẩn lam Prochloron (x 14500) 4) Cấu trúc tế bào nhân thực (Eukaryote) Các bào quan có màng bao bọc: mỗi bào quan có chức năng riêng rẽ, tránh các phân tử phản ứng nhầm lẫn. Xu hướng tiến hóa. 10 Bào quan xử lý thơng tin Hệ thống nội màng (mạng lưới nội chất, bộ Golgi, tiêu thể) Bào quan chuyển hóa năng lượng Bộ khung sườn Cấu trúc ngoại bào Tế bào động vật Ribosome Nhân Ti thể Khung sườn tế bào Trung tử Peroxisome Màng sinh chất Mạng lưới nội chất trơn Mạng lưới nội chất nhám Bộ Golgi Tế bào thực vật Mạng lưới nội chất trơn Mạng lưới nội chất nhám Ribosome tự do Nhân Ti thể Cầu liên bào Peroxisome Màng sinh chất Bộ Golgi Lục lạpVách Hạch nhân 1. Nhân tế bào (nucleus) – trung tâm điều khiển của tế bào Màng ngồi Màng trong Cấu tạo: i) Màng nhân (nuclear membrane): gồm hai lớp màng lipid đơi, chứa các lỗ màng nhân (nucleare pore complex) ii) Nhiễm sắc chất (chromatin): gồm DNA liên kết với protein (histone và khác histone). Khi tế bào phân chia, nhiễm sắc chất cuộn thành nhiễm sắc thể. iii) Dịch nhân (nucleoplasm): mạng lưới protein gắn với nhiễm sắc chất; Hệ thống sợi lamina tạo cấu trúc nhân. iv) Hạch nhân (nucleolus): tổng hợp ribosome Chức năng của nhân: Chứa thông tin di truyền, nhiễm sắc thể phân chia đều đặn bảo đảm truyền thông tin di truyền cho các thế hệ sau.  Trung tâm điều khiển mọi họat động của tb (điều khiển sinh tổng hợp enzyme). [...]... sợi/ vi ống Ribosome Trong tế bào chất Trên màng tế bào Trên màng tế bào Trên ribosome nằm rải rác trong tế bào chất Không có Nhỏ (70S) Không bào Không có Có nhi u trong m t s mơ (da, s n) Lạp thể Vách tế bào Không có Không chứa cellulose Trung tử Không có L c các ch t đi qua các mơ Tổng hợp protein III 4 Màng t bào Mơ t : l p màng lipid đơi bao xung quanh t bào ch t ho c các bào quan có màng C u t o... kích thư c nh ho c ch t l ng Các d ng nh p bào i) Th c bào (Phagocyto sis): nh p bào đ i v i m t ph n t l n th m chí m t t bào Ngun sinh đ ng v t B ch c u có kh năng th c bào 1 Chân gi bao quanh VSV VSV 2 VSV b nu t vào t bào Đ I TH C BÀO Khơng bào Tiêu th ch a enzyme 3 Khơng bào ch a VSV ngun d ng 4 Khơng bào dung h p v i tiêu th 5 VSV b enzyme tiêu th phá h y m bào là hình th c v n chuy n v t ch t qua... thành ph n t bào n đ nh c u trúc t bào ho c bào quan, v trí các bào quan n đ nh hình d ng c a t bào Ch có bào N pg p Vi ng sinh v t đa n đ nh c u trúc H tr v n đ ng c a t bào và bào quan H th ng vi s i và s i trung gian n đ nh c u trúc cho lơng nh trên thành ru t non H tr phân bào (thoi vơ s c) N i các t bào Ví d v ch c năng vi s i Giúp t bào ch t chuy n đ ng Khi có tín hiêu từ bên ngoài như thức ăn,... 6 Các bào quan chuy n hóa năng lư ng c a t bào t bào th c v t Dinh dư ng quang năng Dinh dư ng hóa năng h u cơ Dinh dư ng hóa năng vơ cơ Ti th - nơi x y ra hơ h p t bào Ch c năng: -Th y phân v t l do t bào “nu t” vào L c l p – nơi x y ra quang h p -Trung tâm tái ch (th y phân các bào quan thối hóa) QUANG H P (L c l p) T bào có kh năng th c bào (phagocytosis) HƠ H P T BÀO (Ti th ) Hóa năng t bào (ATP)... cây non (ch có th c v t) 8 Khơng bào Túi ch a nư c và các ch t hòa tan 9 B khung sư n t bào B n ch t hóa h c: protein Ch c năng: Nâng đ , đ nh hình t bào Ch c năng khơng bào th c v t T n tr : Các s n ph m ph đ c c a t bào TV ho c ch t th i, ngăn đ ng v t ăn cây C u trúc: Chi m 90% th tích t bào TV, ch t hòa tan và màng khơng bào t o áp su t trương, gi c u trúc cho t bào TV Sinh s n: M t s s c t (đ c... ATP 4) Nh p bào/ xu t bào Ch t v n chuy n: đ i phân t sinh h c phân c c như protein, polysaccharide, acid nucleic Nh p bào a) Nh p bào (endocytosis): T o thành bóng v n chuy n t màng sinh ch t mang ch t v n chuy n vào trong t bào b) Xu t bào (exocytosis): Bóng v n chuy n dung h p v i màng sinh ch t gi i phóng ch t v n chuy n Xu t bào Đ ng v n chuy n glucose và Na+ qua màng t bào 23 ii) m bào (pinocytosis):... bào ch a enzyme th y phân protein h t thành monomer làm th c ăn cho phơi th c v t H tr v n đ ng t bào ho c các bào quan bên trong t bào S i trung gian Vi ng Vi s i + S i trung gian 14 Lơng nh Vi s i S i trung gian Polymer c a protein hình c u actin Polymer c a các ti u đơn v protein d ng s i Polymer c a protein tubulin dimer H tr v n đ ng cho t bào ho c thành ph n t bào n đ nh c u trúc t bào ho c bào. .. t t bào: nh n thơng tin t các phân t tín hi u (ví d hormone) 4 Đánh d u: protein g n v i carbohydrate đánh d u d ng t bào V n chuy n Enzyme Th th 5 Protein k t dính t bào: k t dính các ê bào trong m t mơ 6 G n vào b khung sư n t bào: protein b m t tương tác v i t bào khác thư ng g n vào b khung sư n b ng m t protein n i Đánh d u K t dính t bào G n vào khung sư n 20 III.5 S v n chuy n qua màng t bào. .. hòa tan bên trong và bên ngồi t bào) Hi n tư ng th m th u qua màng t bào đ t trong nh ng dung d ch v i n ng đ ch t hòa tan khác nhau Dung d ch ưu trương (n ng đ mu i cao) Dung d ch đ ng trương (n ng đ mu i b ng) Dung d ch như c trương (n ng đ mu i th p) Phình to, vỡ b) Tế bào thực vật Vách tế bào chịu được áp suất trương Co nguyên sinh chất Trương nước, khỏe mạnh Tế bào được đặt trong dung dòch ưu... vách sơ cấp chứa lignin Chức năng: bộ khung, bảo vệ, ch u áp su t trương T bào 1 C u t o hóa h c c a lignin Vách sơ c p Vách th c p T bào Phi n gi a Vách th c p Phi n gi a Vách sơ c p T bào 2 Vách th c p= cellulose + hemicellulose + lignin Vách t bào th c v t và phi n gi a 17 b) C u trúc ngo i bào t bào đ ng v t K t dính các t bào trong h th ng mơ Eukaryote Kích thước Bộ gene 1-10 m Nucleoid không màng . nhân thực trừ tế bào thực vật có hoa 10. Cấu trúc ngoại bào Nằm ngồi màng sinh chất Do tế bào sinh ra Cấu trúc sợi a) Cấu trúc ngoại bào tế bào thực vật. thực Tế bào nhân sơ (Prokaryote): tế bào vi khuẩn VI khuẩn E.coli Hình thái đa dạng Tế bào nhân thực (Eukaryote): tế bào động vật Tế bào lympho người Tế bào