3. CẤU TRÚC TẾ BÀO EUKARYOTE
3.4. Một số thành phần khác trong tế bào Eukaryote
3.4.1.Bộ khung tế bào (Cytoskleton)
Bộ khung tế bào có cấu tạo từ một hệ thống các vi sợi và vi ống đan xen vào nhau. Chúng thực hiện chức năng nâng đỡ, neo giữ các bộ phận trong tế bào, giúp chúng không bị trôi dạt một cách tự do trong tế bào chất. Ngoài ra, hệ thống các vi sợi, vi ống còn tham gia chức năng vận động của tế bào.
a. Vi sợi
Trong tế bào có 3 loại vi sợi chủ yếu là vi sợi actin, vi sợi myosin và vi sợi trung gian.
- Vi sợi actin: đường kính 7 nm, có cấu tạo từ protein actin. Ở đa số tế bào động vật, chúng xếp thành bó song song hoặc mạng lưới nằm ngay sát màng sinh
29
chất, gắn với màng sinh chất thông qua các protein liên kết và có vai trò nâng đỡ, cố định màng.Protein actin được chia làm hai loại: actin G (dạng cầu) và actin F (dạng sợi). Dạng actin F được hình thành từ hai chuỗi actin G xoắn quanh nhau, có đường kính 7nm và chiều dài bước xoắn là 72nm. Quá trình trùng hợp của các actin G diễn ra khi có mặt ion Mg2+ và ATP. Đây là một quá trình có tính thuận nghịch, sợi actin F có thể được hình thành và phân giải nhanh chóng ở những nơi, những thời điểm cần thiết tuỳ theo nhu cầu của tế bào. Dạng actin F chính là các vi sợi actin với vai trò tạo nên bộ khung tế bào.
- Vi sợi myosin: cấu tạo từ protein myosin. Đây là một loại protein phức tạp, có cấu trúc bất đối xứng với trọng lượng phân tử khoảng 450.000 Dalton. Một phân tử myozin được hình thành từ 6 mạch polypeptide: 2 mạch nặng, 4 mạch nhẹ. Ở tế bào bình thường vi sợi myosin có cấu trúc ngắn, trong khi ở tế bào cơ chúng có kích thước khá dài và có thể lên đến 1,5µm. Vi sợi myosin góp phần tạo nên bộ khung và kết hợp cùng vi sợi actin để thực hiện chức năng vận động của tế bào.
- Vi sợi trung gian: Đây là loại vi sợi phổ biến trong các tế bào Eukaryote. Chúng có độ dày từ 8 - 10nm và được hình thành từ nhiều loại protein khác nhau như vimentin, desmin, cytokeratin v.v... Dựa vào thành phần protein mà người ta chia vi sợi trung gian thành nhiều nhóm khác nhau. Đặc điểm chung của các loại vi sợi này là đều có cấu trúc phức tạp, gồm nhiều sợi nhỏ bện xoắn với nhau. Chức năng của vi sợi trung gian là tham gia tạo bộ khung tế bào.
Ngoài vai trò tạo nên bộ khung, các vi sợi còn tham gia vào quá trình vận động tế bào. Các dạng vận động tế bào như vận động chân giả, vận động dòng tế bào chất hay vận động của các bào quan từ phần này đến phần khác của tế bào đều liên quan đến hoạt động của vi sợi actin kết hợp với vi sợi myosin. Sự vận động của toàn bộ hệ thống tế bào cơ của cơ thể sinh vật cũng có nguồn gốc từ hoạt động của các vi sợi tạo nên. Ngoài ra, các vi sợi còn đóng vai trò tạo các mối liên kết và cầu nối giữa các tế bào cạnh nhau.
b. Vi ống
Vi ống là những cấu trúc hình trụ dài, không phân nhánh, có đường kính trung bình 25nm, thành bên dày 5nm và rỗng ở giữa. Chiều dài của vi ống thay đổi tuỳ tình trạng tế bào và có thể lên đến vài µm. Vi ống có cấu tạo từ protein tubulin. Các protein tubulin xếp với nhau thành vòng xoắn và tạo nên vi ống. Nhìn từ trên xuống, thành vi ống được
30
cấu tạo từ 13 protein tubulin xếp với nhau. Sự trùng hợp tạo nên vi ống có tính thuận nghịch và xảy ra với sự có mặt của ion Mg2+ và GTP.
Ngoài việc kết hợp với vi sợi để tạo nên bộ khung tế bào, vi ống còn tham gia vào nhiều vai trò khác như vận tải nội bào hay là thành phần cấu tạo của trung tử, lông và roi. Các bào quan như ty thể, lục lạp, các bóng xuất nhập bào được vận chuyển từ phần này đến phần kia của tế bào chất là nhờ hoạt động của vi ống. Trong quá trình phân bào, thoi vô sắc nối với các nhiễm sắc thể cũng có cấu tạo từ các vi ống. Colchicin là một chất có tác dụng ngăn cản sự trùng hợp của các protein tubulin. Khi có mặt chất này, thoi vô sắc không thể hình thành dẫn đến rối loạn trong việc phân chia nhiễm sắc thể. Quá trình phân bào có thể bị dừng lại ở kỳ giữa.
3.4.2.Trung thể
Trung thể là bào quan có trong tất cả các tế bào động vật đa bào cũng như đơn bào. Mỗi tế bào có một trung thể nằm ở gần nhân. Cấu tạo của trung thể bao gồm trung tử (centriole) và chất quanh trung tử (pericentriole). Ở tế bào thực vật, cấu tạo của trung thể không có trung tử mà chỉ có chất quanh trung tử.
- Trung tử của tế bào động vật thường có hai chiếc nằm vuông góc với nhau trong trung thể. Trung tử có cấu tạo hình trụ với đường kính 0,15 - 0,25µm và chiều dài 0,7m. Thành trụ được tạo bởi 9 bộ 3 vi ống xếp nối nhau. Các vi ống trong bộ ba có đường kính 20 - 26nm, được gọi là vi ống A, B và C. Vi ống A nằm ở gần tâm nhất, rồi đến vi ống B và xa nhất là vi ống C. Các bộ ba vi ống được nối với nhau bởi protein nexin, protein này sẽ nối vi ống A của bộ ba phía trước với vi ống C của bộ ba nằm phía sau.
- Chất bao quanh trung tử được cấu tạo từ hai phần. Phần thứ nhất là các thể kèm có cấu trúc hình cầu đường kính 40 – 70 nm được nối với vi ống của trung tử thông qua các cuống. Phần thứ hai là một hệ thống gồm các vi ống tự do xếp xung quanh trung tử theo hình phóng xạ.
Trung thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân bào. Khi tế bào bước sang kỳ giữa, trung thể được nhân đôi và đi về hai cực của tế bào. Với sự có mặt của ATP, trung thể kích thích sự trùng hợp tạo nên các vi ống. Việc hai trung thể nằm ở hai cực của tế bào sẽ giúp định hướng cho các vi ống tạo thành thoi vô sắc. Nhờ có thoi vô sắc, các nhiễm sắc thể được phân chia và vận chuyển động về hai
31
cực của tế bào. Đến kỳ cuối của phân bào, các vi ống tạo nên thoi vô sắc được giải trùng hợp, thoi vô sắc biến mất. Do hoạt động của trung thể như vậy nên người ta còn gọi chúng với một cái tên khác là MTOC (Microtubule Organizing Center - trung tâm tổ chức vi ống).
3.4.3.Lông và roi
Lông (cilia) và roi (flagella) là những phần lồi ra của tế bào chất được bao bọc bởi màng, bên trong có chứa hệ thống các vi ống.
Lông và roi có chức năng vận động.
Người ta phân biệt lông và roi thông qua số lượng và kích thước của chúng. Lông có chiều dài từ 10 – 20 µm và có số lượng rất nhiều, có khi tới 300 lông/tế bào. Roi có kích thước lớn hơn lông, chiều dài có thể tới 150µm. Thông thường mỗi tế bào chỉ có một vài roi. Lông và roi chỉ có ở một số loại tế bào nhất định. Ví dụ, ở các động vật nguyên sinh, lông và roi là phương tiện chủ yếu giúp chúng chuyển động. Ở cơ thể đa bào, bề mặt các tế bào biểu mô thành ống cũng có lông nhưng chúng không đóng vai trò giúp tế bào chuyển động mà giúp tạo nên dòng chảy trong lòng ống. Tinh trùng cũng là một loại tế bào có roi là phương tiện chuyển động.
Về cấu trúc, lông và roi giống nhau. Chúng có dạng hình trụ, các vi ống bên trong lông và roi được bố trí theo kiểu 9 + 1. Ở giữa là một đôi vi ống trung tâm đường kính 20nm, có màng bao quanh. Xếp xung quanh đôi vi ống trung tâm là 9 đôi vi ống ngoại
32
vi. Mỗi vi ống ngoại vi có đường kính từ 18 – 22 nm. Mỗi đôi vi ống bao gồm hai vi ống ký hiệu là A và B xếp sát nhau. Ống A có kích thước bé và nằm gần trung tâm hơn. Thành của ống A có gắn 2 mấu protein dynein. Khi có mặt ATP và Ca2+, các mấu dynein sẽ liên kết với đôi ống bên cạnh, gây ra sự trượt của các đôi vi ống ngoại vi và làm cho lông, roi chuyển động. Các đôi vi ống ngoại vi được nối với nhau bằng cầu nối nexin và nối với đôi vi ống trung tâm thông qua các dải mảnh như hình nan hoa.