bài giảng đại cương cấu trúc, chức năng của tế bào

I/ Mở đầu- Tất cả các cơ thể sống đều cấu tạo từ tế bào - Tất cả các tế bào đều có 3 cấu trúc cơ bản:  Tất cả các tế bào đều được bao quanh bởi màng sinh chất  Tất cả các tế bào đều có

I/ Mở đầu

- Tất cả các cơ thể sống đều cấu tạo từ tế bào

- Tất cả các tế bào đều có 3 cấu trúc cơ bản:

 Tất cả các tế bào đều được bao quanh bởi màng sinh chất

 Tất cả các tế bào đều có nhân hoặc nguyên liệu nhân chứa thông tin di truyền

 Tất cả các tế bào đều chứa tế bào chất

II/ Hình thái đại cương của tế bào

- Trong môi trường lỏng, tế bào thường có dạng cầu

- Đa số tế bào thực vật và động vật có dạng hình khối đa giác (12 mặt)

2 Kích thước của tế bào

- Độ lớn của tế bào rất thay đổi

- Thể tích của tế bào cũng rất thay đổi ở dạng khác nhau

- Thể tích của một loại tế bào là cố định và không phụ thuộc vào thể tích chung của cơ thể

3 Số lượng tế bào

- Số lượng tế bào trong cơ thể đa bào là lớn

- Cơ thể đơn bào chỉ gồm một tế bào (vi khuẩn, tảo…)

- Cơ thể đa bào gồm vài trăm tế bào (luân trung Rotifera cơ thể gồm 400 tế bào)

- Cơ thể đa bào được phát triển từ một tế bào khởi nguyên gọi là hợp tử

4 Các dạng tế bào và cấu trúc đại cương

- Dạng có nhân nguyên thuỷ (procaryota) có tổ chức còn nguyên thuỷ, chưa có màng nhân

- Dạng tế bào có nhân chính thức (eucaryota).

- Dạng sống rất bé, có kích thước từ 15 – 35 nm

- Chưa có cấu tạo tế bào chưa được xem là cơ thể sống

- Sống ký sinh trong tế bào vi khuẩn, thực vật hoặc động vật Đa số virus là những nhận tố gây bệnh

- Virus được cấu tạo gồm:

+ 1 lõi acid nucleic

+ 1 vỏ bao gồm protein

IV/ Tế bào Prokaryote

- Các vi khuẩn (Bacteria) và tảo lam (Cyanobacteria) thường có kích thước nhỏ 1 – 10 µm, thuộc nhóm Prokaryota

- Chúng có nhiều khác biệt với tế bào Eukaryota về bào quan, AND của bộ gen, vách….

- Vi khuẩn rất đa dạng tùy từng loài

- Chúng có ba dạng chính: hình cầu (cầu khuẩn), hình que (trực khuẩn), hình xoắn (xoắn khuẩn)

Cấu trúc:

- Peptidoglucan (có nhiều ở vi khuẩn Gram +)

- Acid teichoic, acid lipo teichoic (có nhiều ở vi khuẩn Gram +)

- Polysaccharide

- Lipopolysaccharide

- Enzyme

Chức năng:

- Bảo vệ tế bào

- Cố định hình dạng của tế bào

- Tham gia quá trình trao đổi chất

- Chứa các chất có hoạt tính sinh học

- Tham gia quá trình nhuộm Gram

– Bao phủ ngoài tế bào

– Thường được tạo từ polysaccharide

– Thường biến mất đối với VSV nuôi theo

phương pháp in vitro

– Nhiệm vụ bảo vệ tế bào

Chức năng:

- Duy trì áp suất thẩm thấu

- Đảm bảo quá trình dinh dưỡng

- Tham gia quá trình trao đổi chất

- Chứa các chất có hoạt tính sinh học

- Có khả năng chuyển thành mezoxome

- Xuất hiện khi tế bào phân chia

- Là các lớp màng cuộn với nhau

- Có khả năng sinh ra enzym phân hủy một số kháng sinh

Cấu trúc:

- 80 – 90% là nước

- Chứa ipoprotein, nucleoprotein, lipid, riboxom,

ARN, enzym, vi khoáng , các hạt dự trữ

- Tế bào non: Tế bào chất đồng nhất

- Tế bào già : Tế bào chất lổn nhổn

Chức năng:

- Chứa các cơ quan bên trong

- Tổng hợp nhiều chất căn bản của tế bào

- Tham gia quá trình trao đổi chất của tế bào

- Có khoảng 1.800 riboxom / tế bào

- Trọng lượng 70S:

+ 50 S (5S + 23S rRNA) và 30 S (16S rRNA) + S = Sverberg = 10-13cm/giây trong siêu ly tâm

- 63% ARN, 37% protein

- Đường kính 10 – 30 mm

Tiểu phần bé

Tiểu phần lớn

Cấu trúc:

- Một sợi, hai mạch DNA

- Chứa nhiễm sắc thể

- Chứa plasmid

Chức năng:

– Có ở một vài loại vi khuẩn di động

– Là cơ quan di động

– Phản ứng với thực phẩm/chất độc

- phản ứng sinh học

– Gắn vào màng tế bào

– Nhô ra như một cơ quan

– Làm tế bào di chuyển theo phương thức chân vịt

TIÊN MAO

– Ngắn hơn tiên mao

– Hình thể xoắn

– Mang chức năng như tiên mao

– Chạy theo chiều dọc của tế

bào

– Chuyển động như loài rắn

TIÊM MAO

Neisseria gonorrhoeae

NHUNG MAO (Pili)

Clostridium botulinum

- Một số vi khuẩn có khả năng tạo bào tử,

như: Bacillus, Clostridium…

- Hình thành khi gặp điều kiện khắc nghiệt

- Có khả năng bảo vệ vi khuẩn

Tên tổ chức Bản chất hóa học Chức năng

- Phospholipid - Thẩm thấu chọn lọc- Sinh tổng hợp một vài loại protein

- Vận chuyển điện tử trong hô hấp tế bào

- Bài tiết các sản phẩm ngoại bào

4 Mesosome - Protein

- Phospholipid - Cố định NST trong các quá trình nhân đôi AND

- Hình thành vách ngăn trong phân bào

5 Vỏ nhầy - Polysaccharide

- Polypeptide - Bảo vệ tế bào - Tiếp nhận Phage

- Giác bám

6 Tiêm mao - Protein

- Polysaccharide - Cơ quan vận động

Sự sinh sản của tế bào

Prokaryote

- Vi khuẩn sinh sản bằng hình thức trực phân

- Tốc độ phân bào rất nhanh

- Thời gian một chu kỳ tế bào rất ngắn

- Có lớp vỏ bao ngoài: polysacharide (cellulose)

- Trong tế bào chất có chứa không bào

- Bộ máy phân bào thường thiếu trung tử

- Có lục lạp là cơ quan chuyển hóa năng lượng

- Sự phân chia tế bào chất thực hiện nhờ sự phát triển một vách ngăn mới chia tế bào thành hai phần bằng nhau.

Thành TB

Màng sinh chất

Tế bào chất

TẾ BÀO THỰC VẬT

Ti thÓ

Mµng sinh chÊt

Kh«ng bµo

ThÓ G«nghi Rib«x«m

-Bao bọc bởi 2 lớp màng-Bên trong là dịch nhân chứa NST (ADN liên kết với protein)

và nhân con

- Trên màng có lỗ nhân

Nhân tế bào

a Cấu trúc

- Mang thông tin di truyền

- Trung tâm điều khiển mọi hoạt

động sống của tế bào

b Chức năng

-Bào quan nhỏ không có màng bao bọc

-Thành phần chủ yếu là rARN và prôtein

-Tổng hợp Prôtein cho tế bào

a Cấu trúc

Tiểu phần bé

Tiểu phần lớn

b Chức năng

Lưới nội chất

a Cấu trúc

+ Bào quan có màng đơn + Hệ thống ống và xoang dẹt thông với nhau

Lưới nội chất hạt

Lưới nội chất trơn

b Phân loại

+ Lưới nội chất hạt + Lưới nội chất trơn

+ Có từ một tới hàng trăm chồng Golgi

- Nang Golgi: được hình thành từ rìa các túi dẹt hay

được nảy chồi từ túi Golgi

Ti thÓ

Mµng sinh chÊt

Kh«ng bµo

ThÓ G«nghi Rib«x«m

 Bộ Golgi: tập hợp các thể Golgi

+ Mặt cis (mặt hình thành hay mặt nhập): liên hệ chặt chẽ với

đoạn chuyển tiếp không hạt của lưới nội chất

+ Mặt trans (mặt trưởng thành hay mặt xuất): nằm gần màng

sinh chất

Chức năng:

 Phân phối nội và ngoại bào các sản phẩm tiết

 Tổng hợp chất tiết mucopolysaccharid (glycoprotein,

glycolipid, glycolyprotein)

 Tạo nên thể đầu của tinh trùng và các chất thuộc hoàng thể

 Tham gia vào sự hình thành màng sinh chất

 Tạo vách sơ cấp ở tế bào thực vật

 Được mô tả đầu tiên

1949, đặt tên vào 1955 bởi De Duve (Bỉ)

 Lysosome có hầu hết trong các tế bào động vật

 Lysosome có nhiều và

có kích thước lớn trong đại thực bào và bạch cầu

Cấu tạo hình thái

 Là bào quan tiêu hóa

 Là khối hình cầu, đường kính từ 0,2 – 0,4µm, 1 - 2µm

 Được bao bọc bởi màng lipoproteid

 Chứa các men thủy phân hoạt động pH acid (pH = 5)

 Có 2 loại lysosome:

- Lysosome sơ cấp: chỉ chứa các men thủy phân

- Lysosome thứ cấp:

+ Chứa các men thủy phân và cơ chất

+ Được hình thành từ sự hòa nhập của tiêu thể sơ cấp với túi cơ chất

Chức năng của lysosome

 Tiêu hóa nội bào: Ở amip, không bào tiêu hóa (food vacuole) hòa màng với lysosome để tiêu hóa thức ăn

 tiêu diệt các vật thể lạ xâm nhập

 - Hủy tế bào theo chương trình

Cấu tạo peroxysome

 Là bào quan được bao bọc bởi màng lipoproteid

 Các enzym được tổng hợp trong tế bào chất

 Peroxysome chứa enzym catalase, D amino acid oxydase, urat - oxydase

Chức năng của peroxysome

 Enzym urat – oxydase: phân giải acid uric

 Enzym D amino – oxydase: phân giải các D.acid amin

 Peroxysome trong tế bào gan và thận tham gia giải độc một số chất: etanol thành acetaldehyd

 Xúc tác cho phản ứng phân tách acid béo thành acetyl CoA

Không bào (Vacuole)

- Là những túi chứa nước và các chất tan hoặc tích nước do tế bào chất thải ra

- Túi được bao quanh bởi một màng gọi là tonoplast,

- Có nhiều loại không bào tương ứng với các chức năng khác nhau

+ Không bào co bóp

+ Không bào dinh dưỡng

- Các tế bào thực vật chưa trưởng thành chứa nhiều không bào nhỏ

- Trong quá trình lớn lên, các tế bào hút thêm nước to ra và nhập lại với nhau thành một không bào lớn chiếm hầu hết thể tích của tế bào trưởng thành

Khung xương tế bào

 Hiện diện trong khắp bào tương của Eukaryote

 Gồm mạng lưới các sợi protein và protein phụ

 Ba thành phần quan trọng của khung xương tế bào là:

+ Sợi trung gian

+ Vi ống

+ Vi sợi

 Ba thành phần này được cấu tạo bởi những bán đơn vị protein

có thể tập họp thành sợi đơn hay đôi và có thể làm thay đổi hình dạng của tế bào hay gây ra các cử động

Hình 8.1: Khung xương của tế bào 1.Màng nhân, 2.Hạch nhân, 3.Lưới nội chất nhẵn, 4,Khung xương tế bào, 5.Thể ribosome, 6.Lưới nội chất hạt, 7 Ty thể

Bộ xương tế bào có chức năng nâng đỡ và duy trì hình dạng của tế bào

Bộ xương tế bào liên quan đến các dạng vận động của tế bào

Bộ xương cũng tham gia vào điều hòa hoạt động sinh hóa của tế bào

Sợi trung gian

 Các vi sợi trung gian được tìm thấy nhiều ở tế bào chịu nhiều kích thích cơ học.

 Bán đơn vị căn bản cấu tạo nên sợi trung gian gồm hai phân tử protein quấn xoắn nhau

 Bán đơn vị căn bản này xếp thành từng đôi (một tứ phân), các đôi này gắn nối tiếp nhau từ đầu đến đuôi tạo thành sợi giống như dây thừng

 Tám sợi đôi này tạo thành một ống rỗng.

 Duy trì hình dạng tế bào: do sự sắp xếp đặc trưng của

vi ống (biệt hóa tế bào)

Vi sợi actin

 Vi sợi dài, cực mảnh, làm thành sợi đôi, quấn xoắn do các

protein actin trùng hợp tạo thành.

 giữ vai trò cấu trúc, chúng đanchéo nhau giữ hình dạng tế bào

 Sợi actin khi kết hợp với myosin tham gia vào sự cử động của

tế bào

 Sợi myosin dài, mảnh, rấtgiống sợi actin, nhưng có một đầu to

 Ðiểm đặc trưng của sự kết hợp actin-myosin là khi được cung cấp năng lượng ATP thì phần đầu của sợi myosin móc vào sợi actin và uốn ngược lại Sự cử động này làm cho màng cử động kéo theo sự cử động của các sợi actin khác.

Hình : Cấu trúc vi sợi actin

Hình : Cấu tạo vi sợi actin

Trung thể (centrosome)

Cấu tạo

- Trung thể còn gọi là trung tâm tế bào (cytocentrom)

- Là bào quan có trong tất cả tế bào động vật đa bào, đơn bào và trong tế bào một số thực vật (tảo, nấm, rêu, dương xỉ và một số hạt trần)

- Trung thể tồn tại trong tế bào chất ngay cả trong thời gian tế bào không phân chia, và xuất hiện rõ khi phân chia nguyên nhiễm (mitose)

- Trong tế bào không phân chia thì trung thể có trong tế bào chất, nằm cạnh nhân và ở giữa có 2 hạt bắt màu sáng nằm vuông góc với nhau gọi là trung tử

Cấu trúc lông và roi

 Có cấu trúc siêu vi giống nhau

 Hình trụ, đường kính 0,2µm

 Được bao bọc bởi lớp màng lipoproteid dày 9 nm

 Chứa hệ thống vi ống thẳng xếp dọc song song gồm 2 nhóm (9 + 2)

Đặc tính chung của các tế bào

9 Có vách tế bào bằng cellulose

Bảng 1: So sánh đặc tính chung của tế bào động vật và thực vật

Tế bào Prokaryote Tế bào Eukaryote

- Vi khuẩn, tảo lam

- Kích thước bé (1 – 3 µm)

- Có cấu tạo đơn giản

- Vật chất di truyền là phân tử ADN

trần dạng vòng nằm phân tán trong tế

bào chất

- Chưa có nhân, chỉ có nucleotid là

phần tế bào chất chứa ADN.

- Tế bào chất chỉ chứa các bào quan

đơn giản như ribosome, mesosome

- Phương thức phân bào đơn giản bằng

- Có nhân với màng nhân Trong nhân chứa nhiễm sắc thể và hạch nhân

- Tế bào chất được phân vùng và chứa các bào quan phức tạp như mạng lưới nội chất, ribosome, ty thể , lục lạp, thể Golgi, lysosome, trung thể…

- Phương thức phân bào phức tạp với

bộ máy phân bào (mitosis và meiosis) -Có cấu trúc lông và roi theo kiểu 9 + 2

Bảng 2: Phân biệt tế bào Prokaryote và Eukaryote

Các tổ chức Prokaryote Eukaryote

1 Nhân - Cấu trúc đơn bào

- Chưa có màng nhân và hạch nhân

2 Phương thức

sinh sản - Sinh sản theo kiểu trực phân (phân bào vô tơ)

- Không chứa histone trong chất nhân

- Phân chia nguyên nhiễm, giảm nhiễm (phân bào có tơ)

- Có chứa histone trong chất nhân

3 Cơ quan tổng

hợp protein - Ribosome 70S (gồm 2 phần dưới đơn vị 30S và 50S).

- Nằm tự do trong tế bào chất, một số ít gắn vào phía trong của màng tế bào

- Ribosome 80S (gồm hai phần dưới đơn vị 60S và 40S)

- Gắn vào phía trong mạng nội chất

- Đặc biệt trong hai bào quan riêng biệt là lục lạp và ty thể có chứa ribosome 70S

6 Các tổ chức bề

mặt - Màng tế bào không chứa steroide, phía bên ngoài màng có thành tế bào (chứa

murein) và một vài loại tổ chức bề mặt khác.

- Màng tế bào có chứa steroide

- Không có thành tế bào và lớp phân

tử murein, không có các tổ chức bề mặt khác.

1 Tên môn học: Sinh học đại cương

2 Trình độ: Đại học năm 1

3 Ngành/Chuyên ngành: Hóa dầu

4 Khoa Hóa và công nghệ Thực phẩm

5 Số tiết: 55 tiết

67

 Chương 1: Cấu tạo tế bào.

 Chương 2: Hô hấp tế bào.

 Chương 3: Sinh lý và dinh dưỡng vi sinh vật.

 Chương 4: Vai trò của vi sinh vật trong quá trình hình thành và khai thác quặng mỏ.

 Chương 5: Phân lập và tuyển chọn giống vi sinh vật

 Chương 6: Ứng dụng công nghệ vi sinh.

69

Phương pháp, hình thức kiểm tra, đánh giá kết quả học phần

+ Kiểm tra, đánh giá thường xuyên: 10%

+ Kiểm tra đánh giá định kỳ, bao gồm:

+ Kiểm tra đánh giá giữa kỳ: 20% (1 bài, có báo trước)

+ Thi đánh giá cuối kỳ: 60% (hình thức thi: trắc nghiệm +

tự luận)

 [1] PGS TS Lương Đức Phẩm Vi sinh vật học và an toàn vệ

sinh thực phẩm NXB Nông Nghiệp Hà Nội, 2001.

 [2] Nguyễn Lân Dũng-Nguyễn Đình Quyến-Phạm Văn Ty Vi

 [7] TS Trần Liên Hà Đại cương vi sinh vật thực phẩm NXB

Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2007.

 [8] TS Trần Cẩm Vân Giáo trình vi sinh vật học môi trường

NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2005.

 [9] PGS.TS Nguyễn Xuân Thành - GS.TS Nguyễn Như Thanh –

GS.TSKH Dương Đức Tiến Vi sinh vật học nông nghiệp

NXB Đại học Sư phạm, 2004.

- Mọi cơ thể sống từ đơn giản đến phức tạp đều được cấu tạo từ tế bào

- Trong tế bào có mặt hơn 70 nguyên tố khác nhau

- Sáu nguyên tố C, H, O, N, S, P được gọi là các nguyên tố phát sinh sinh vật

- Trong tế bào của các nhóm sinh vật khác nhau, hàm lượng các nguyên tố cũng không giống nhau

CÁC CHẤT VÔ CƠ TRONG TẾ BÀO

I/ Thành phần nguyên tố của tế bào

1.Các nguyên tố cấu tạo nên tế bào

- Các nguyên tố hóa học cấu tạo nên tế bào của các cơ thể sống

là nguyên tố có trong tự nhiên

- Các nguyên tố có trong cơ thể người

2 Vai trò của các nguyên tố

- Các nguyên tố cấu tạo nên tế bào có hàm lượng và vai trò không giống nhau

- Nguyên tố đại lượng: có hàm lượng nhiều hơn 0,01% chủ yếu là C, O, H, N với hàm lượng 96%

- Nguyên tố vi lượng: có hàm lượng ít hơn 0,01%

Tên nguyên tố Hàm lượng % so với khối lượng cơ thể Vai trò

Chủ yếu Trên 3 - Cấu tạo nên các chất hữu cơ của tế bào Đại lượng Trên 0,01 - Cấu tạo nên các chất hữu cơ

- Tham gia hoạt động sống

Vi lượng Dưới 0,01 - Tham gia hoạt động sống

II/ Các chất vô cơ

- Dạng các muối ít nhiều hòa tan trong nước,

thường có trong các mô cứng như xương, vỏ ốc.

- Dạng các ion như cation Na+, K+, Ca2+ … và các anion Cl-, SO42-, HPO4-…

- Chúng rất cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể tham gia các phản ứng, duy trì cân bằng nội môi

2 Nước và vai trò sinh học của nước

- Chiếm 70% khối lượng cơ thể

- Có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động sống.

a) Cấu tạo và đặc tính của nước

nguyên tố O

 Tính phân cực của nước

 Tính liên kết của nước

 Tính điều hòa nhiệt của nước

 Tính cách ly của nước nhờ trạng thái đông nổi

b) Vai trò của nước trong tế bào và cơ thể

– Là một dung môi tốt.

– Tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa học

(phản ứng thủy phân).

– Là nguyên liệu cho hoạt động của tế bào

(cung cấp proton H+ cho các phản ứng)

– Tạo sức căng bề mặt tế bào.

– Ổn định cấu trúc tế bào.

– Điều hòa nhiệt độ tế bào.