Chương 1 cấu tạo chung

Học thuyết tế bào và tính toàn năng của tế bào thực vật1.1.1 Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng nhỏ nhất của mọi sinh vật sống.. Tế bào là cấu trúc nhỏ nhất có biểu hiện đầy đủ các đ

TẾ BÀO HỌC

TẾ BÀO THỰC VẬT

ThS TÔN TRANG ÁNHĐT: 0986970375

Email: tontranganh@hcmuaf.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Như Hiền và Trịnh Xuân Hậu Tế bào học.2004 NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội

2 Thái Duy Ninh 2003 Tế Bào Học Nhà Xuất Bản Đại

Jian Zhu* Department of Molecular and Cell Biology, School of Life Science and Technology, Tongji University, Shanghai

200092, China *Address for Correspondenc

Chương 1 Sơ lược về cấu trúc và chức năng của tế bào thực vật

Chương 2 Cấu trúc và chức năng của vách tế bào thực vật

Chương 3 Kiểm soát sự trao đổi chất và truyền thông tin qua màng

Chương 4 Không bào thực vật

Chương 5 Sự chuyển đổi năng lượng ở thực vật

Chương 6 Sự nuôi cấy tế bào thực vật

Chương 7 Biểu hiện và kiểm soát sự biểu hiện gene ở thực vật

Chương 1 Sơ lược về cấu trúc và chức năng của tế bào thực vật

1.1 Học thuyết tế bào và tính toàn năng của tế bào thực vật

1.2 Cấu trúc tổng quát của tế bào thực vật

1.3 Các chức năng tổng quát của tế bào thực vật

1 Định nghĩa: TB là đơn vị cấu trúc và chức năng cơ

bản của mọi cơ thể sống Mỗi TB gồm một khối sinh chất, trong đó có màng, nhân và tế bào chất Trong tế bào chất có nhiều cơ quan tử

- Ở các cơ thể đơn bào, mỗi cơ thể chỉ gồm một TB :

vi khuẩn, nguyên sinh động vật, một số tảo …

- Ở các cơ thể đa bào, gồm hàng trăm đến hàng tỷ

TB các TB hợp lại thành mô, cơ quan, hệ cơ quan… hoạt động dưới sự điều hòa, điều khiển chung của toàn cơ thể

- Một tế bào sống hoạt động bình thường luôn luôn

ở trạng thái cân bằng động học

2 Đặc điểm

1.1 Học thuyết tế bào và tính toàn năng của tế bào thực vật

1.1.1 Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng nhỏ nhất của mọi sinh vật sống.

Tế bào là cấu trúc nhỏ nhất có biểu hiện đầy đủ các đặc tính cơ bản của sự sống, gồm 4 đặc tính chính sau:

- Trao đổi vật chất và năng lượng

- Sinh trưởng và phát triển

- Sinh sản

- Cảm ứng và thích nghi

Ngoài ra còn có một số đặc tính khác của sự sống như: sự biệt hóa tế bào, sự chết theo chương trình tế bào, điều hòa hoạt động gen,

1.1.2 Mọi sinh vật được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào Các quá trình chuyển hóa vật chất và di truyền diễn ra bên trong tế bào.

1.1.3 Các tế bào chỉ được sinh ra từ tế bào có trước

Tất cả các hoạt động sống đều diễn ra trong tế bào dù cơ thể đơn bào hay đa bào

1.2 Tính toàn năng của tế bào thực vật

thực vật có thể bắt đầu các cơ quan mới trong một thời gian dài, và nhiều loài có thể dễ dàng thay thế các cấu trúc cơ thể đã mất bằng cách phát sinh cơ quan

Là một tế bào đơn lẻ có thể tạo thành một cơ thể hoàn chỉnh do tế bào có chứa hệ gen quy định toàn bộ kiểu gen của loài

- TB TV khi tách rời có dạng hình cầu, nhưng khi nằm trong một tập hợp TB của mô thì TB bị ép và có hình đa giác Các

TB ở vùng giãn của thân hay rễ có dạng hình hộp

- Mỗi TB có tất cả các đặc tính của một hệ thống sống: trao đổi chất và năng lượng, sinh trưởng, phát triển, sinh sản, di truyền, tiếp nhận và phản ứng với các nhân tố ngoại cảnh

- TB có khả năng tồn tại độc lập và sinh sản trong môi trường dinh dưỡng TBTV trong những điều kiện nuôi cấy nhất định có thể tái sinh và phát triển thành cây hoàn chỉnh

ER: Edoplasmic Reticulum

TẾ BÀO THỰC VẬT

Thành tế bào Nguyên sinh chất

(protoplast) Không bào(Vacuole)

Nhân, lạp thể, ty

thể (Cấu trúc hiển

vi)

Tế bào chất (Xytoplasma)

Màng lưới nội chất, bộ máy golgi, ribosom, glyoxisom, l peroxixom (cấu trúc

siêu hiển vi)

Chất nền, khuôn

tế bào chất (gialoplasma)

3 Cấu tạo của TBTV

Thành phần tế bào thực vật điển hình:

Structures of animal

and plant cells

Tế bào thực vật có hình chữ nhật và tương đối lớn hơn tế bào động vật Mặc dù tế bào thực vật và động vật là sinh vật nhân thực và có chung một

số bào quan tế bào, nhưng tế bào thực vật khá khác biệt so với tế bào động vật vì chúng thực hiện các chức năng khác nhau Một số khác biệt này có thể được hiểu rõ ràng khi các tế bào được kiểm tra dưới kính hiển vi điện

tử. Câu hỏi: 1 Nêu các đặc điểm của tế bào nhân thực

2 Nêu sự khác nhau giữa tế bào động vât và thực vật

Thực vật tự tạo thức ăn trong một quá trình gọi là quang hợp Nó lấy carbon dioxide (CO2 ) và nước (H2O)

và chuyển chúng thành đường

Các hoạt động hô hấp tế bào và quang hợp liên quan tới sự

chuyển đổi năng lượng, bao gồm các phản ứng oxide hóa khử

pH tế bào sống hay chất dịch bao quanh tế bào ở sinh vật

đa bào (chứa nhiều nước) thường có giá trị rất gần 7 vì :

Phần lớn nước ở trạng thái phân tử nguyên vẹn (H2O), không phân ly Một số rất ít phân tử nước phân ly thành các ion H+ và

OH- ở số lượng bằng nhau Ở 25 °C, nước có pH 7, do một lít nước tinh khiết chứa 10-7 mol ion H+ ([H+] = 10-7 M)

Tế bào thực vật Tế bào động vật

- Có vách xenlulo bao ngoài MSC

- Các lỗ C (pits) và sợi liên bào

(plasmodesmata) có trong vách tế bào.

- Các phiến mỏng giữa gắn kết vách tế

bào của các tế bào cạnh nhau

- Có lục lạp => sống tự dư ỡng

- Chất dự trữ là tinh bột

- Trung tử không có trong tế bào thực vật

bậc cao.Phân bào không có sao, phân

chia tế bào chất bằng hỡnh thành vách

ngang ở trung tâm

- Tế bào tr ưởng thành th ường có một

không bào lớn ở giữa chứa đầy dịch

- Tế bào chất thư ờng áp sát thành lớp

mỏng vào mép tế bào

- Lyzoxôm thư ờng không tồn tại

- Nhân tế bào nằm gần với màng tế bào

- Chỉ một số tế bào là có khả năng phân

chia

- Lông hoặc roi không có ở TV bậc cao

- Không có vách xenlulo bao ngoài MSC

- Các lỗ (pits) và sợi liên bào (plasmodesmata) không có.

- Các phiến mỏng không có Các tế bào cạnh nhau gắn kết nhờ dịch gian bào

- Không có lục lạp => sống dị dư ỡng

- Chất dự trữ là hạt glicogen

- Có trung tử (centriole) Phân bào có sao và phân chia tế bào chất bằng hình thành eo thắt ngang ở trung tâm

- ít khi có không bào, nếu có thỡ nhỏ và khắp tế bào

-Tế bào chất phân bố khắp tế bào

- Lyzoxôm luôn tồn tại.

- Nhân tế bào nằm bất cứ chổ nào trong

tế bào chất, như ng thư ờng là giữa tế bào

- Hầunh tất cả các tế bào đều có khả năng phân chia

- Thư ờng có lông hoặc roi

Các loại tế bào ở thực vật:

1.Tế bào mầm (germ cells): tế bào phát sinh giao tử

2 Tế bào sinh dưỡng (tế bào soma: somatic cells) tham gia cấu tạo nên cơ thể sinh vật đa bào và phân chia thông qua quá trình phân đôi và phân bào giảm nhiễm, không phải là giao tử, tế bào mầm, giao tử hoặc tế bào gốc chưa biệt hóa

3 Tế bào gốc ( Plant stem cells): có ở mô phân sinh, có khả năng phân chia và biệt hóa thành các mô, cơ quan, cây mới

3.3.1 Màng sinh học (Membran)

3.3 Nguyên sinh chất (protoplast)

+ Màng nhân (Nuclear envelope)

+ Màng sinh chất (Plasmalem)

+ Màng không bào (Tonoplast)

+ Màng lưới nội chất (Endoplasmic reticulum) + Màng của ti thể (Mitochondrion membran)+ Màng lục lạp (Chloroplast membran)

- MSH là siêu cấu trúc có tổ chức nghiêm ngặt gồm:

+ Lipit (25-75%): phospholipit, cholesterol, các glycolipit

+ Protein (25-75%): protein xuyên màng, protein rìa màng

- Thành phần và tỉ lệ của protein và lipit quyết định cấu

• Màng tế bào có thể cho phép các ion, các phân tử hữu

cơ thấm qua một cách có chọn lọc và kiểm soát sự di chuyển của các chất ra và vào tế bào

• Cấu trúc thể khảm: Màng được “khảm” bằng các protein khác nhau nằm trong hoặc gắn kết với lớp kép phospholipid

Ngoài ra màng còn khảm: Carbohydrates: nhận diện tế bào

ĐẶC TÍNH

- Tính thấm chọn lọc/bán thấm

- Tính lỏng

+ Chuyển động của phospholipid: chuyển động ngang,

chuyển động lên xuống (hiếm)

+ Chuyển động của protein: protein lớn hơn lipid rất nhiều và chuyển động chậm hơn nhiều

- Đuôi hydrocarbon không no của phospholipid có những chổ cong giữ cho phân tử không bó lại với nhau, tăng cường tính lỏng của màng

Chương 3 Kiểm soát sự trao đổi chất và truyền thông tin qua màng

3.1 Hiện tượng thẩm thấu

3.2 Sự vận chuyển các chất qua màng

3.3 Các thể nhận của màng và sự truyền thông tin qua màng

- Lipit màng được cấu tạo 2 lớp phospholipit lưỡng tính (đầu kị nước là 2 mạch hydrocacbon, đầu ưa nước là các gốc phosphast, cholin, đường ) xếp song song Đầu ưa nước đưa ra ngoài và đầu kị nước quay vào nhau.

- Protein màng: nằm xuyên qua lớp lipit, có thể nổi trên

bề mặt hoặc chìm trong lớp lipit

* Đặc tính của màng sinh học

- Tính thấm chọn lọc: màng cho phép một số chất lưu

thông qua màng và ngăn cản sự di chuyển qua màng của các chất khác

- Tính lỏng: Lipid và protein màng không ngừng di chuyển

- Tính không cân xứng: do sự sắp xếp không cân xứng của các phân tử trên màng

* Chức năng của màng sinh học

- Nhận và điều chỉnh các tín hiệu từ bên ngoài

- Ranh giới, bảo vệ

- Vận chuyển, thẩm thấu các chất ra vào TB

- Trao đổi năng lượng

Với cấu trúc linh động và đa dạng, màng sinh học có thể đảm nhận những chức năng quan trọng khác nhau như:

3.3.2 Nhân

- Có hình tròn hoặc bầu dục có kích thước 7-8 m, phần lớn mỗi TB Eukaryote chỉ có một nhân

* Màng nhân (Nuclear envelope)

- Màng nhân gồm 2 lớp Màng ngoài liên kết chặt chẽ với màng lưới nội chất hay màng của hệ thống golgi

- Hạch nhân là một vùng dày đặc chứa những sợi

và hạt, là nơi tập trung những tiểu đơn vị ribosom Hạch nhân không có màng bao bọc

* Hạch nhân

- Hạch nhân có vai trò tổng hợp rARN, đóng gói

và tích lũy ribosom, điều chình sự vận chuyển

các mARN từ nhân ra TBC

* Nhiễm sắc thể (chromosome)

- NST có cấu trúc

xoắn đôi, được cấu

tạo bởi các phân tử

* Phân tử DNA (Deoxyribonucleic acid)

- DNA được cấu tạo từ các deoxyrebonucleotit

- Có 4 loại: thymine, Adenine, Cytosine, Guanine

* Nucleotit

- Cấu trúc bậc 1: mạch đơn DNA các nucleotit liên kết

với nhau bởi các liên kết giữa phosphaste và đường của

2 nucleotit cạnh nhau

- Cấu trúc bậc 2: hai mạch đơn của phân tử DNA liên

kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung A=T, G=X, trong

đó có một mạch chính chứa mã di truyền và một mạch phụ bổ sung Hai mạch xoắn kép theo mô hình Watson

& Crick

- Cấu trúc bậc 3: Hai mạch polinucleotit xoắn quanh nhau theo một trục tạo nên sợi xoắn kép đối song, một mạch xoắn theo chiều 3’ 5’ và mạch kia theo chiều ngược lại

* Phân tử RNA (Ribonucleic Acid)

Được cấu tạo từ các ribonucleotit Có 3 loại RNA trong TB

codon qui định cho polypeptit mRNA có cấu tạo mạch đơn,

có đầu 5’ mang codon khởi đầu (AUG) còn đầu 3’ mang

codon kết thúc (UAA, UAG, UGA) và một dãy poliadenin

(AAAAAA)

- RNA vận chuyển (tRNA):

là RNA mạch đơn nhưng có nhiều đoạn xoắn kép tạo

cho tRNA có dạng 3 thùy : 1 thùy mang đối mã, 1 thùy liên kết với ribosom và một thùy nhận diện enzyme gắn

aa vào tRNA Đầu tận cùng 3’ gắn xới aa

- RNA ribosom (rRNA): là

thành phần cấu tạo nên

ribosom, chiếm 80% tổng

số RNA của TB

- Chuyển thông tin đến TBC thông qua việc tổng hợp RNA thông tin.

* Chức năng của nhân:

- Duy trì thông tin di truyền

- Truyền TTDT từ TB này sang TB khác thông qua việc tổng hợp DNA

+ Lục lạp: thực hiện chức năng quang hợp

+ Sắc lạp: thường chứa một lượng lớn các carotenoit tạo

màu sắc cho hoa quả

+ Bột lạp: là trung tâm tích lũy tinh bột

+ Vô sắc lạp: thể không màu

3.3.3 Lạp thể (Plastid)

- Là một thể nhỏ đảm nhiệm sự tổng hợp hoặc tích lũy chất hữu cơ Lạp thể gồm các lọai: lục lạp (chloroplast), sắc lạp (chromoplast), bột lạp (amyloplast) và vô sắc lạp (leucoplast)

LỤC LẠP (CHLOROPLAST),

- Là bào quan chính thực hiện chức năng

hô hấp, có hình que hình bầu dục, hình cầu, hình hạt… thường tập trung ở những TB đang diễn ra sự trao đổi chất mạnh

3.3.4 Ti thể

3.3.5 Các cơ quan tử có cấu trúc siêu hiển vi 3.3.5.1 Ribosom

- Tham gia vào QT tổng hợp protein

- Là hai tiểu phần ribonucleotid

hình cầu, có đường kính khoảng 15

3.3.5.2 Hệ thống nội màng (Endoplasmic reticulum)

+ Mạng lưới nội chất nhám: là hệ thống ống và túi gắn nhiều hạt ribosom, làm nhiệm vụ tổng hợp protein.

+ Mạng lưới nội chất trơn: làm nhiệm vụ sữa chữa các phân tử nhỏ trong TB, là nơi tổng hợp lipid và

steroids

3.3.5.3 Bộ máy golgi

- Là vùng đặc biệt của lưới nội chất trơn, gồm những

chồng đĩa tròn phẳng, bao bọc bởi một lớp màng kép, ngoài rìa của đĩa có các bong bóng

3.5.4 Peroxisom, glyoxisom

- Glyoxisom: chứa các enzym tham gia vào chu trình chuyển hóa axit béo thành gluxit (có nhiều ở hạt cây có dầu)

3.3.6 Khuôn tế bào chất (Gialoplasma)

- Là một khối nửa lỏng, đồng nhất về quang học và là một

hệ dung dịch keo protein trong nước

- Chứa các enzyme xúc tác cho quá trình đường phân,

pentozophosphat

- Chứa các sản phẩm trung gian của QT TĐC

3.7 Các lỗ (Plasmodesmata)

- Các lỗ có cấu trúc giống như ống hẹp đường kính

20-100 nm, tạo ra sự liên thông giữa các TB trong một khối mô

- Là hệ thống kênh xuyên qua màng và thành TB, nối TBC của các TB lại với nhau