Cấu chúc và chức năng của thành tế bào thực vật (NLU)

Báo cáo môn tế bào học thực vật

C U TRÚC VÀ CH C NĂNG C A Ấ Ứ Ủ

Giảng viên: Tôn Trang Ánh Nhóm 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

1

Thành viên

The Plant

Cell Wall

Phần 1: Giới thiệu Phần 3: Chức năng Phần 2: Cấu trúc

Thành tế bào thực vật

3

Gi i thi u ớ ệ

4

Thành tế bào là gì ?

- Thành tế bào thực vật là một chất nền ngoại bào phức tạp bao bọc mỗi tế bào

trong cây

- Thành của các tế bào thực vật lân cận, được gắn kết với nhau để tạo thành cây nguyên vẹn, thường dày hơn, chắc hơn và quan trọng nhất là cứng hơn so với chất nền ngoại bào do tế bào động vật tạo ra Trong quá trình phát triển các bức tường tương đối cứng, có thể dày tới nhiều

micromet

5

Th c v t ự ậ N m ấ Vi khu n ẩ

- Ở tế bào động vật không có thành tế bào Nhưng lại có mặt trong hầu hết các tế bào thực vật, nấm, vi khuẩn, tảo và một số vi khuẩn cổ Độ dày và thành phần của thành tế bào khác nhau

- Trong tế bào thực vật, thành tế bào được tạo thành từ cellulose, hemicellulose, pectin và protein

- Ở nhiều loại nấm, thành tế bào được hình thành từ kitin

- Còn ở vi khuẩn, thành tế bào chứa phức hợp protein-lipid-polysaccharide

6

C u trúc c a thành t ấ ủ ế bào th c v t ự ậ

8

Cấu trúc thành tế bào thực

vật

- Thành tế bào thực vật được cấu tạo bởi ba thành phần chính là cellulose, hemicellulose

và lignin Ngoài ra còn có pectin, glycoprotin

và nước (75%) cấu trúc để tạo nên thành tế bào

- Thành tế bào có ba lớp chính là:

+ Phiến giữa+ Thành tế bào sơ cấp+ Thành tế bào thứ cấp

9

- Cellulose là một phân tử polysacarit hữu cơ,

là tiền chất quan trọng Cellulose đóng vai

trò là nguyên liệu hỗ trợ trong thành tế bào thực vật

- Tiền chất của Cellulose là UDP-Glucose

(Uridine diphosphate glucose)

- Hemicellulose là một polimer phân nhánh, là một ma trận của các polysacarit.

- Vai trò sinh học quan trọng nhất của Hemicellulos là kết hợp với cellulose và ở một số

thành, với lignin, cung cấp sức mạnh vật lý và cấu trúc cho thành tế bào

- Đơn phân là đường 6C và 5C, có khoảng 50-200 phân tử

và glucomannans

- Lignin là một polyphenol mạch vòng được cấu thành từ các đơn vị phenylpropene

- Liên kết chặt chẽ với mạng cellulose và hemcellulose tăng độ cứng cho thành tế bào.

Thành phần cấu tạo

c Lignin

12

Thành phần cấu tạo

13

- Lignin là một trong những thành phần chính của thành tế bào thực vật với thành phần

và cấu trúc phức tạp Sinh tổng hợp lignin góp phần rộng rãi vào sự phát triển của thực vật, phát triển mô / cơ quan, khả năng chống chịu nơi ở và phản ứng với nhiều loại

căng thẳng sinh học và phi sinh học đặc tính kỵ nước và thúc đẩy sự vận chuyển

khoáng chất qua các bó mạch trong thực vật Ngoài ra, lignin là một hàng rào quan

trọng bảo vệ chống lại sâu bệnh và mầm bệnh

c Lignin

- Pectin là một chuỗi axit galacturonic, tạo dung dịch keo và dễ chuyển hóa thành gel Ở thành tế bào

pectin tồn tại dạng protopectin khoảng tan

- Pectins hỗ trợ kết dính tế bào bằng cách giúp thành

tế bào của các tế bào lân cận liên kết với nhau

- Tuy nhiên pectin có ở đa số thực vật trên cạn

Thành phần cấu tạo

d Pectin

14

Thành phần cấu tạo

15

-Tuy nhiên tùy thuộc vào từng loại tế bào, độ tuổi, loài cây mà thành tế bào còn có thêm các thành

phần khác như: suberin, sáp, cutin, chất khoáng như

Si, CaCO3,…

=> Nhờ vào sự liên kết giữa

ba thành phần trên tạo nên cấu trúc lignocellulose rất bền vững.

16

- Phiến giữa thường là chất vô định hình, đẳng hướng Sau lớp tế bào, nó là lớp hình thành đầu tiên Thành phần chủ yếu là hợp chất pectin và

có thể kết hợp với canxi Ở các mô gỗ, phiến

giữa thường được hoá gỗ

- Nhiệm vụ chủ yếu thành hỗ trợ cơ học và giao tiếp tế bào

Cấu trúc thành tế bào

a Phiến giữa (Middle Lamella)

17

- Thành tế bào sơ cấp phát triển khi tế bào lớn lên, thường gặp ở những tế bào còn

non, mô phân sinh

- Là thành được hình thành đầu tiên trong

tế bào đang phát triển và có mặt trong tất

cả các loại tế bào Cơ chất là pectin (30%), Hemicellulose (25%) còn có thêm

- Thành sơ cấp tương đối mỏng hơn các lớp khác (0,1-3 µm) và linh hoạt, có tính thẩm thấu (60%)

- Bao gồm các microfibrils cellulose với hemicelluloses và pectin Lớp này cho phép tế bào phát triển theo thời gian nhưng không quá hạn chế sự phát triển của tế bào

- Vi sợi Cellulose ngắn hơn, lượn sóng và sắp xếp lỏng lẻo

- Có nhiệm vụ cung cấp tính toàn vẹn của cấu trúc thành, truyền tín hiệu và kết dính tế bào góp phần làm tăng khả năng mở rộng của thành tế bào

Cấu trúc thành tế bào

b Thành tế bào sơ cấp ( Primary Cell Wall)

19

- Plasmodesmata là một ống tế bào chất cực nhỏ, có thể đi xuyên qua thành tế bào thực vật và cho phép các phân tử liên lạc trực

tiếp với các tế bào thực vật lân cận Được

hình thành trong quá trình phân chia tế bào,

- Chức năng chính của plasmodesmata là

xuyên qua thành tế bào thực vật và cho

phép dẫn truyền và trao đổi chất lỏng giữa các phân tử tế bào khác nhau giữa các tế

- Thành tế bào thứ cấp hình thành khi tế bào ngừng phát triển Hình thành do sự bồi đắp

thêm vào phía trong lớp thành sơ cấp khi tế

bào đã đạt đến kích thước tối đa

- Thành thứ cấp hiện diện giữa vách sơ cấp và màng sinh chất Nó là lớp trong cùng của

thành tế bào Nó được tạo thành từ ba lớp thường được đặt tên là lớp tường thứ cấp 1 (S1), lớp tường thứ cấp 2 (S2) và lớp tường thứ cấp 3 (S3)

- Các vi sợi cellulose dài hơn, sắp xếp chặt chẽ, thẳng và song song

- Là lớp dày nhất (3-19 µm) và cho phép thấm nước (30 - 40%) Nhưng khả năng mở rộng thường không có

Cấu trúc thành tế

bào

d Thành tế bào thứ cấp ( Secondary Cell wall)

22

- Thành tế bào thứ cấp chịu trách nhiệm cho hầu hết các hỗ trợ cơ học của thực vật cũng

như các đặc tính cơ học được đánh giá cao ở gỗ Trái ngược với độ cứng vĩnh viễn và khả

năng chịu tải của thành thứ cấp dày Sự cứng lại của thành sơ cấp do Turgor gây ra tương tự như sự làm cứng của các thành bên của lốp khí nén bởi áp suất không khí Hoa và lá héo là

do mất áp suất turgor, do đó tế bào thực vật bị mất nước

Cấu trúc thành tế bào

d Thành tế bào thứ cấp ( Secondary Cell wall)

23

- Áp suất do chất lỏng trong tế bào tạo ra sẽ ép màng tế bào lên thành tế bào

Turgor là thứ làm cho mô thực vật sống trở nên cứng cáp Mất nước, do tế bào thực vật mất nước, làm cho hoa và lá bị héo Turgor đóng một vai trò quan trọng trong việc đóng mở khí khổng (xem lỗ khí) ở lá.

- Là tên chung cho một nhóm đa dạng các polyme của rượu thơm Được lắng đọng hầu hết trong thành tế bào thứ cấp và cung cấp độ cứng của thực vật có mạch trên cạn, nó chiếm tới 30% trọng lượng khô của thực vật Sự đa dạng của các liên kết

chéo giữa các polyme và kết quả là độ chặt chẽ làm cho lignin trở thành một rào

cản đáng gờm đối với sự xâm nhập của hầu hết các vi sinh vật.

Lignin

25

- Cutin là thành phần chính của lớp biểu bì, lớp bề mặt dạng sáp, thấm nước của

thành tế bào tiếp xúc với môi trường trên mặt đất Bằng cách làm giảm khả năng

thấm ướt của lá và thân cây và do đó ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của bào

tử nấm Nó đóng một phần quan trọng trong chiến lược bảo vệ thực vật

Suberin

- Suberin phục vụ cùng với sáp như một rào cản bề mặt của các bộ phận dưới lòng

đất Sự tổng hợp của nó cũng được kích thích trong các tế bào gần vết thương, do

đó niêm phong bề mặt vết thương và bảo vệ các tế bào bên dưới khỏi bị mất nước

=> Chất dẻo của thành tế bào như lignin, cutin và suberin đều chứa nhiều hợp chất hữu cơ liên kết chéo thành mạng lưới ba chiều chặt chẽ giúp tăng cường thành tế bào

và giúp chúng chống lại sự tấn công của nấm và vi khuẩn

SO SÁNH THÀNH TẾ BÀO SƠ CẤP VÀ THÀNH TẾ BÀO THỨ CẤP

Thành tế bào sơ cấp Thành tế bào thứ cấp

Nó được tìm thấy trong các tế bào đang

phát triển Nó được tìm thấy trong các tế bào trưởng thành.

Nó mỏng và linh hoạt Nó dày và cứng.

Nó vẫn liên kết với màng sinh chất Nó vẫn liên kết với bức tường chính.

Nó có một lớp duy nhất Nó có nhiều lớp.

Nó có hàm lượng cellulose thấp Nó có hàm lượng cellulose cao.

Các vết rỗ thường không có ở vách sơ cấp Các hố được tìm thấy trong các bức tường thứ cấp. Các thành phần như lignin và suberin không

26

Sự hóa gỗ (Lignin)

27

- Mô dẫn truyền có thành tb bị hóa gỗ do cellulose + lignin gỗ

- Ở mô dẫn, các tế bào hóa gỗ bị chết tạo nên hệ thống ống dẫn làm nhiệm vụ vận chuyển nước trong cây

- Tăng cường sức chống lại trọng lực

Sự hóa bần (Suberin)

- Mô bì, lớp vỏ củ của khoai tây….thì các tế bào đều hóa bần

- Thành tế bào ngấm suberin, sáp lớp bần (không thấm nước, khí) ngăn cản quá trình trao đổi chất và vi sinh vật xâm nhập là nguyên nhân gây nên hiện tượng ngủ nghỉ

để tăng tính thấm của lớp bần mới nảy mầm được

Sự hóa Cutin

- Tế bào biểu bì của lá, quả, thân cây.

- Thành tế bào của các tb biểu bì thấm thêm tổ hợp cutin và sáp cutin (không thấm nước và khí nên có nhiệm vụ che chở, hạn chế thoát hơi nước và ngăn cản vi sinh vật xâm nhập)

Sự hóa khoáng

- Là sự tích tụ lại trong vách tế bào các chất khoáng như silic,

carbonat calcium, phosphat calcium, oxalat calcium

- Quá trình này thường xảy ra ở những tế bào biểu bì làm cho

biểu bì trở nên cứng và nhám.

Ch c năng c a thành ứ ủ

t bào th c v t ế ự ậ

29

Chức năng của thành tế bào

Điều chỉnh sự tăng trưởng

Cung cấp hàng rào bảo vệ

Giao tiếp và lưu trữ

Phân công công việc

21126009

Nguy n Lan Anh ễ

21126014

Nguy n Th Lan Anh ễ ị

Làm powerpoint và nội dung, hình ảnh

Thuyết trình, bổ sung, edit video

31

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Yang, J L., Zhu, X F., Peng, Y X., Zheng, C., Li, G X., Liu, Y., Shi, Y Z., & Zheng, S J (2011) Cell wall hemicellulose contributes significantly to aluminum adsorption and

root growth in Arabidopsis Plant physiology, 155(4), 1885–1892 https://doi.org/10.1104/pp.111.172221

2 Aryal, Sagar “Cell Wall (Plant, Fungal, Bacterial)- Structure and Functions.” Microbe Notes, https://www.facebook.com/sag.micro, 15 Mar 2022,

5 Plant Physiology - Cell Walls: Structure & Function (n.d.-a) Retrieved 2022, from https://employees.csbsju.edu/ssaupe/biol327/Lecture/cell-wall.htm

6 Haas, K T., Wightman, R., Peaucelle, A., & Höfte, H (2021) The role of pectin phase separation in plant cell wall assembly and growth Cell surface (Amsterdam,

Netherlands), 7, 100054 https://doi.org/10.1016/j.tcsw.2021.100054

7 Lodish, H, et al "Bức tường tế bào thực vật động." Sinh học tế bào phân tử Xuất bản lần thứ 4, WH Freeman, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21709/.

8 Roy, A (2022) Lambda Geeks – Educational Platform for Physics,Chemistry,Biology,English,Engineering Lambda Geeks – Educational Platform for

Physics,Chemistry,Biology,English,Engineering; Lambda Geeks https://lambdageeks.com/

9 (1) Sticklen, Mariam B "Plant genetic engineering for biofuel production: towards affordable cellulosic ethanol." Nature reviews genetics 9.6 (2008): 433-443 (ISO 690

10 (2) Loix, Christophe, et al "Reciprocal interactions between cadmium-induced cell wall responses and oxidative stress in plants." Frontiers in plant science 8 (2017):

1867 (ISO 690:1867)

32

Thank you!33

1 Thành tế bào được cấu tạo bởi các… chứa các…?

Þ Thành tế bào cơ bản được cấu tạo chủ yếu bởi các vi sợi cellulose, bản chất là mạch thẳng

các polymer của glucose Thành tế bào được sắp xếp thành nhiều lớp chứa các vi sợi

cellulose, các phân tử Hemicellulose (gồm bốn nhóm Xyloglycan, Mannoglycans,

Xyloglucans, liên kết hỗn hợp β-glucans), Pectin (đơn phân gồm Homogalacturonan,

Xylogalacturonan, Rhamnogalacturonan I và II), Lignin và protein hòa tan (1)(2)

2 Cấu tạo và chức năng của vi sợi?

Þ Vi sợi có đơn phân là glucose, cấu tạo mắc xích β-D-glucose, các chuỗi nối với nhau bằng

các liên kết hydrogen taoh thành vi sợi Chức năng là tạo độ dai bền cho thành tế bào

3 Tại sao thành tế bào có thể bảo vệ, nâng đỡ và kết dính các tế bào?

Þ Các vi sợi cellulose đan chồng chéo giúp tạo độ bền chắc, pectin tạo một lớp gel ưa nước

giữa các lớp cellulose và hemicellulose, kết hợp với cellulose, lấp đầy khoảng trống giữa các sợi cellulose cung cấp sức mạnh vật lý và cấu trúc cho thành tế bào Từ đó có thể

định hình tế bào, bảo vệ tế bào khỏi sự vỡ trong môi trường nhược trương do tính đàn hồi của thành Phiến giữa là lớp kết dính các thành tế bào sơ cấp với nhau, cấu tạo bằng

pectin

34

CÂU HỎI

CÂU HỎI

4 Lignin trong thành thứ cấp có ở thành sơ cấp không? Vì sao?

Lignin không có ở thành sơ cấp vì àm chovách trở nên giòn và cứng rắn, tính đàn hồi của vách kém đi Gặp

ở tế bào cương mô hoặc mạch gỗ.

5 Thành tế bào có chức năng như một màng bán thấm có chọn lọc đúng hay sai? Vì sao?

 Thành tế bào là bán thấm, có chọn lọc, thấm tùy thuộc vào sự cần thiết của tế bào, Thành tế bào cho phép các chất dinh dưỡng cần thiết trong giai đoạn ion i vì chúng có tính thấm nhưng bán thấm Chỉ những phân tử và khí rất nhỏ mới có thể đi qua màng tế bào một cách tự do Các ion tích điện và các phân tử lớn hơn cũng có thể

đi qua màng nhưng chúng đi qua màng tế bào với các kênh và protein mang và các kênh và protein mang này chịu sự điều chỉnh nghiêm ngặt Nó không được biết đến như một màng bán thấm, nó là một thành tế bào bán thấm có một sự khác biệt Ở các sinh vật có thành tế bào, chẳng hạn như thực vật, có thành tế bào cho phép vận chuyển vật chất ra vào Ở các sinh vật không có thành tế bào, các tế bào được liên kết bởi các màng bán thấm cho cùng một mục đích.

6 Plasmodesmata là gì? Chức năng?

Plasmodesmata  là các bào quan nội bào chỉ tìm thấy trong tế bào thực vật và tảo Chúng là những ống nhỏ kết nối các tế bào thực vật với nhau Các plasmodesmata bao gồm các lỗ chân lông, hoặc các kênh, nằm giữa các

tế bào thực vật Các plasmodesmata tách các màng tế bào bên ngoài của tế bào thực vật Chức năng của

Plasmodesmata là giúp truyến đạt thông tin qua lại và cầu nối tín hiệu giữa các tế bào.