Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs)

Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs) Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs) Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs) Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs) Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs) Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs) Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs) Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs) Bài giảng Sinh học đại cương TS. Phạm Đình Văn (bs)

PHẦN MỞ ĐẦU: ĐẠI CƯƠNG VỀ THẾ GIỚI SỐNG

1.1 Hệ thống sống

1.1.1 Khái niệm

Hệ thống là một tập hợp các yếu tố nhất định có mối quan hệ biện chứng với nhau, tạo thành một chỉnh thể trọn vẹn, ổn định và có quy luật vận động tổng hợp của các yếu tố tạo nên nó

+ Hệ thống liên tục tiến hóa

+ Có khả năng tự điều chỉnh: trên cơ sở thu nhập, tàng trữ, chế biến và xử lí thông tin nhằm đạt đến mục đích nhất định

+ Trao đổi chất và năng lượng

+ Cảm ứng

+ Sinh trưởng phát triển

+ Sinh sản

1.1.2 Các cấp tổ chức của thế giới sống

+ Có 11 cấp tổ chức của thế giới sống: Phân tử, bào quan, tế bào, mô, cơ quan, hệ

cơ quan, cơ thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái, Sinh quyển

+ Tổ chức sống có 4 đặc trưng cơ bản: Chuyển hóa vật chất và năng lượng; Sinh trưởng – phát triển; Sinh sản; Cảm ứng => Chỉ có 5 cấp độ tổ chức sống: Tế bào → Cơ thể → Quần thể → Quần xã → Sinh quyển

+ Tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc: nhiều cấp tổ chức thấp => 1 cấp tổ chức cao hơn

+ Thế giới sống là một hệ thống mở, tự điều chỉnh, cân bằng động và luôn thích nghi với môi trường

+ Sự sống không ngừng tiến hóa tạo nên một thế giới sống vô cùng đa dạng và phong phú

1.2 Sự phân chia sinh giới

1.2.1 Các quan điểm phân chia sinh giới

++ Hệ thống hai giới: Từ thời Aristote cho đến thế kỉ XVIII, tất cả các SV được xếp thành 2 giới là: Thực vật và Động vật

++ Hệ thống ba giới: Sang thế kỉ XIX, nhờ phát minh ra KHV người ta đã khám phá ra các sinh vật nhỏ bé, vì vậy mà năm 1866, Haeckel đã chia thành 3 giới: Giới Protista (Giới Nguyên sinh, gồm nấm và các sinh vật đơn bào), Thực vật, Động vật ++ Hệ thống năm giới: Whittaker (1963) và Margulis chia sinh giới thành 5 giới:

Giới Khởi sinh (Monera) Giới Nguyên sinh (Protista) Giới Nấm (Fungi)

Giới Thực vật (Platae) Giới Động vật (Animalia) ++ Hệ thống bốn giới: Takhtajan (1973) và nhiều tác giả khác đã chia sinh giới thành 4 giới: Giới Mychota (gồm Vi khuẩn và vi khuẩn lam)

Vi khuẩn cổ (Archaebacteria = Archaea)

Nhóm khởi sinh (Monera) hay nhóm tiền nhân

Nhóm nhân thật (Eucaryotes): NSinh; Nấm, Thực vật và Động vật

Ngoài ra còn có Virus, chúng không được xếp vào giới SV nào vì không có khả năng sống độc lập, nếu tách chúng ra khỏi vật chủ thì sẽ chết)

1.2.2 Đặc điểm chúng của các giới theo quan điểm 5 giới

Giới

- Có lông, có roi

- Đa bào

- Cấu trúc dạng sợi, thành TB chứa Kitin

- Ko có lục lạp, lông, roi

- Đa bào dạng tản hoặc phân hóa thành thân, rễ, lá

- Sống cố định

- Khả năng phản ứng chậm

- Đa bào

- Có khả năng di chuyển

- Có khả năng phản ứng nhanh

Dị dưỡng (hoại sinh)

Tự dưỡng

-Dị dưỡng:

hoại sinh, kí sinh hoặc cộng sinh

Tự dưỡng: có khả năng QH tạo ra chất hữu cơ

Dị dưỡng: Tiêu hóa thức ăn

Đại diện

- VK

- VK cổ (sống ở 0 0 –

100 0 C)

Tảo đơn bào Nấm nhầy ĐVNS

Nấm men, nấm sợi,…

Địa y

Rêu Quyết, Dương xỉ hạt trần, hạt kín

Ruột khoang, giun, thân mềm, chân khớp, không xương, có xương

PHẦN I: SINH HỌC TẾ BÀO -

Chương 1 Đại cương về tế bào 1.1 Lịch sử phát hiện tế bào

Robert Hooke (1635 - 1703) – nhà bác học người Anh, là người đầu tiên đưa ra

khái niệm Tế bào vào năm 1665, khi ông sử dụng kính hiển vi với độ phóng đại 30 lần

để quan sát các “hộp” nhỏ cấu tạo nên nút bấc Hooke dùng thuật ngữ tế bào (cellula)

có nghĩa là phòng, buồng nhỏ, vì ý nghĩa lịch sử từ này vẫn còn được dùng cho đến ngày nay để chỉ các lỗ đó

Leeuwen Hoek (1632 - 1723) – nhà bác học người Hà Lan qưđã lắp đặt kính

hiển vi với độ phóng đại 270 lần, với độ phóng đại này có thể sử dụng để nghiên cứu

tế bào Ông đã quan sát các tế bào hạt phấn nằm tự do và lần đầu tiên mô tả một số cơ thể đơn bào

Tiếp theo là các nghiên cứu của M Manpigi, Grew về mô và cơ quan động vật và thực vật trên nền tảng cấu trúc chung là tế bào

Vào đầu thế kỉ XIX, hai nhà bác học người Đức M Sleiden và Theodor Schwann với các nghiên cứu của mình cùng với các thành tựu về tế bào từ thế kỉ XVII – XVIII

đã khái quát thành "Học thuyết tế bào" Đây là một công trình vĩ đại của thế kỉ XIX,

nó khẳng định rằng tế bào là đơn vị cấu tạo cơ bản của mọi cơ thể sống

Đến nửa sau của thế kỉ XIX, khi kính hiển vi quang học đã được hoàn thiện với

độ phóng đại khoảng 3000 lần thì các bào quan hiển vi (Nhân, lục lạp, ty thể,…) mới được phát hiện và nghiên cứu

Với sự ra đời của kính hiển vi điện tử vào những năm 50 của thế kỉ XX, có độ phóng đại từ 30 ngàn đến 1triệu lần Sử dụng kính hiển vi điện tử kết hợp với các phương pháp như sắc kí, ly tâm, điện tử đánh dấu các nhà khoa học đã nghiên cứu được cấu tạo siêu hiển vi của các bào quan trong tế bào, biết được cấu trúc phân tử và nguyên tử của các thành phần cấu tạo tế bào

Cùng với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, những hiểu biết về tế bào ngày càng hoàn thiện, đầy đủ và có cơ sở khoa học, tế bào ngày càng được khẳng định là đơn vị cấu trúc và chức năng của mọi cơ thể sống

1.2 Thuyết tế bào

Nhà thực vật học Matthias Jakob Schleiden (1838) và nhà động vật học Theodor Schwann (1839) người Ðức đã hệ thống hóa quan điểm thành thuyết tế bào Tất cả các sinh vật do một hay nhiều tế bào tạo thành, hay tế bào là đơn vị cấu tạo sống cơ bản của tất cả sinh vật

Ðến năm 1858 thuyết tế bào được Rudolph Virchow mở rộng thêm: Tế bào do tế bào có trước sinh ra Quan điểm này sau đó được L Pasteur (1862) chứng minh (Bác

bỏ thuyết tự sinh)

Như vậy có thể tóm tắt thuyết tế bào như sau: Tế bào là đơn vị cấu tạo sống cơ bản của tất cả sinh vật, tế bào do tế bào có trước sinh ra

1.3 Cơ sở phân tử của tế bào

1.3.1 Các nguyên tố hóa học trong tế bào

Tế bào là đơn vị cấu tạo nên thế giới sống, thành phần nguyên tố hóa học của chất sống và không sống là rất khác nhau Trong số 92 nguyên tố hoá học có trong thiên nhiên, có khoảng 25 nguyên tố (O, C, H, N, Ca, P, K, S, Cl, Na, Mg,

Fe…) cấu thành nên các cơ thể sống Như vậy, ở cấp độ nguyên tử, giới vô cơ

và giới hữu cơ là thống nhất

Tùy theo tỉ lệ các nguyên tố có trong tế bào mà người ta chia thành 2 nhóm

là đa lượng và vi lượng Nguyên tố đa lượng là các nguyên tố mà lượng chứa trong khối lượng chất sống của cơ thể lớn hơn 0,01%, như: C, H, O, N, P, K, S,

Ca, Na… Các nguyên tố mà lượng chứa ít hơn 0,01% được gọi là nguyên tố vi lượng như: Mn, Zn, Cu, Mo …

Bảng 1 Các nguyên tố chủ yếu trong tế bào cơ thể người

Tỉ lệ % 65 18,5 9,5 3,3 1,5 1,0 0,4 0,3 0,2 0,2 0,1 Cacbon là nguyên tố hoá học đặc biệt quan trọng cấu trúc nên các đại phân

tử Lớp vỏ êlectron vòng ngoài cùng của cacbon có 4 êlectron nên nguyên tử cacbon cùng một lúc có thể có 4 liên kết cộng hoá trị với các nguyên tố khác, nhờ đó đã tạo ra một số lượng lớn các bộ khung cacbon của các phân tử và đại phân tử hữu cơ khác nhau

Các nguyên tố C, H, O, N là những nguyên tố chủ yếu của các hợp chất hữu cơ xây dựng nên cấu trúc tế bào (Gluxit, lipid, protein, axit nucleic) Trong chất nguyên sinh các nguyên tố hoá học tồn tại dưới dạng các anion ( PO43-,

SO42-, Cl-, NO3- ,) và cation (Ca2+, Na+, K+, …) hoặc có trong thành phần các chất hữu cơ (như Mg trong chất diệp lục Mặc dù chiếm tỉ lệ nhỏ nhưng các nguyên tố vi lượng có vai trò rất quan trọng không thể thiểu đối với tế bào và cơ thể sống Nhiều nguyên tố (Mn, Cu, Zn, Mo…) là thành phần cấu trúc bắt buộc của hàng trăm hệ enzim xúc tác các phản ứng sinh hoá trong tế bào Cơ thể chúng ta chỉ cần một lượng rất nhỏ iôt nhưng nếu thiếu iôt chúng ta có thể bị bệnh bướu cổ

1.3.2 Nước và vai trò của nước đối với tế bào

a Cấu trúc và đặc tính hoá – lí của nước

Nước chiếm một tỉ lệ lớn trong tế bào, là thành phần không thể thiếu để tiến hành chuyển hóa vật chất và duy trì sự sống của tế bào Phân tử nước được cấu tạo từ một nguyên tử oxi kết hợp với hai nguyên tử hidro bằng các liên kết cộng hoá trị Do đôi êlectron trong mối liên kết bị kéo lệch về phía oxi nên phân

nguyên tử oxi Sự hấp dẫn tĩnh điện giữa các phân tử nước tạo nên mối liên kết yếu (liên kết hidro) tạo ra các mạng lưới nước

Hình 1.4 Cấu trúc của phân tử nước

b Vai trò của nước đối với tế bào

Nước là thành phần chủ yếu, bắt buộc trong mọi tế bào và cơ thể sống Trong tế bào, nước phân bố chủ yếu ở chất nguyên sinh Nước là dung môi phổ biến nhất, là môi trường khuếch tán và môi trường phản ứng chủ yếu của các thành phần hoá học trong tế bào Nước còn là nguyên liệu cho các phản ứng sinh hoá trong tế bào

Do có khả năng dẫn nhiệt, toả nhiệt và bốc hơi cao nên nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nhiệt, đảm bảo sự cân bằng và ổn định nhiệt

độ trong tế bào nói riêng và cơ thể nói chung Nước liên kết có tác dụng bảo vệ cấu trúc của tế bào

Do phân tử nước có tính phân cực nên nước có những đặc tính hoá – lí đặc biệt làm cho nó có vai trò rất quan trọng đối với sự sống (dung môi hoà tan các chất, môi trường khuếch tán và phản ứng, điều hoà nhiệt…)

Các phân tử nước trong tế bào tồn tại ở dạng tự do hoặc liên kết với các thành phần khác Vì vậy, nước vừa là thành phần cấu tạo vừa là dung môi hòa tan nhiều chất tan cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào, đồng thời nước còn là dung môi của các phản ứng sinh hóa

1.3.3 Saccarit (Cacbohydrat)

a Cấu trúc

Saccarit là hợp chất hữu cơ phổ biến trong mọi tế bào, được cấu tạo từ 3 nguyên tố C, H, O, trong đó H và O có tỉ lệ là 2 : 1 như phân tử nước, do đó còn được gọi là cacbonhydrat Công thức chung Cn(H2O)n hay (CH2O)n.Ví dụ, glucose có công thức là C6H12O6 hay (CH2O)6 Saccarit được cấu tạo từ các đơn phân là mônôsaccarit (đường đơn) như: glucose, fructose, ribose

+ Cấu trúc các monosaccarit (đường đơn)

Gồm các loại đường có từ 3 – 7 nguyên tử cacbon trong phân tử, trong đó phổ biến và quan trọng nhất là các Hexozo (chứa 6C) và pentose (chứa 5C) Điển hình của các Hexozo là glucose (đường nho), fructose (đường quả), glactose Các đường đơn này có tính khử mạnh Đường pentose gồm đường robose và dezoxiribose

+ Cấu trúc các disaccarit (đường đôi)

Hai phân tử đường đơn (glucose, fructose, glactose) có thể liên kết với nhau nhờ liên kết glicosit sau khi đã loại đi 1 phân tử nước tạo thành các đường disaccarit như Saccarose (đường mía), mantose (đường mạch nha), lactose (đường sữa) Các disaccarit này có công thức cấu tạo phân tử khác nhau

Hình 1 5 Một số loại đường đơn và đường đôi

Nguồn: http://www.eccentrix.com/members/chempics/Sugars.html

+ Cấu trúc các polisaccarit (đường đa)

Nhiều phân tử đường đơn bằng các phản ứng trùng ngưng và loại nước tạo thành các polisaccarit là các phân tử mạch thẳng (như Cellulose) hay mạch phân nhánh (như tinh bột thực vật hay glicogen động vật) Tinh bột được hình thành

Hình 1.6 Cấu trúc phân tử Cellulose (Đường đa)

Hình 1.7 Cấu trúc phân tử Glycogen

b Chức năng

Saccarit là nhóm chất hữu cơ thường có khối lượng lớn và là nguyên liệu giải phóng năng lượng dễ dàng nhất (đóng vai trò là nguồn cung cấp năng lượng, phổ biến nhất là glucose)

Saccarit cũng là thành phần xây dựng nên nhiều bộ phận của tế bào, ví dụ, Cellulose là thành phần cấu trúc nên thành tế bào thực vật Pentose là loại đường tham gia cấu tạo AND, ARN Hexozo là nguyên liệu chủ yếu cho hô hấp tế bào tạo năng lượng, cấu tạo nên disaccarit và polisaccarit Saccarose là loại đường

vận chuyển trong cây Tinh bột có vai trò là chất dự trữ trong cây, glicogen là chất dự trữ trong cơ thể động vật và nấm…

Một số polisaccarit kết hợp với protein có vai trò vận chuyển các chất qua màng sinh chất và góp phần “nhận biết” các vật thể lạ lúc qua màng Glicogen ở

tế bào động vật và tinh bột ở tế bào thực vật đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng

1.3.4 Lipid

Lipid (chất béo) là nhóm chất hữu cơ không tan trong nước, chỉ tan trong các dung môi hữu cơ như este, benzen, clorofor.

a Cấu trúc của lipid

+ Mỡ, dầu và sáp (lipid đơn giản)

Các phân tử mỡ, dầu và sáp có chứa các nguyên tố hoá học cacbon, hidro

và oxi (giống như các nguyên tố tạo cacbohiđrat) nhưng lượng oxi ít hơn (đặc biệt trong mỡ, ví dụ mỡ bò có công thức là C57H110O6) Mỡ và dầu được cấu tạo

từ hai đơn vị nhỏ cơ bản là các axit béo và glicerol Mỡ chứa nhiều axit béo no còn dầu lại chứa nhiều axit béo không no Mỗi axit béo thường gồm từ 16 đến

18 nguyên tử cacbon Các liên kết không phân cực C – H trong axit béo làm cho

mỡ và dầu có tính kị nước Mỗi phân tử sáp chỉ chứa một đơn vị nhỏ axit béo liên kết với một rượu mạch dài thay cho glicerol

+ Các phospholipid và steroit (liphid phức tạp)

Phospholipid có cấu trúc gồm hai phân tử axit béo liên kết với một phân tử glicerol giống như trong mỡ và dầu, vị trí thứ ba của phân tử glicerol được liên kết với nhóm phosphat, nhóm này nối glicerol với một ancol phức (cholin hay axetylcholin) Phospholipid có tính lưỡng cực: đầu ancol phức ưa nước và đuôi

kị nước (mạch cacbua hidro dài của axit béo)

Khác với các nhóm lipid khác, cấu trúc của phân tử steroit lại có chứa các nguyên tử kết vòng Một số steroit quan trọng là colesteron, các axit mật, ostrogen, progesteron…

Hình 1.8 Một số Lipid

Hình 1.9 Cấu tạo phân tử Cholesterol

b Chức năng của lipid

Lipid có vai trò đặc biệt quan trọng trong cấu trúc nên hệ thống các màng sinh học (phospholipid, colesteron) Ngoài ra, lipid còn là những nguyên liệu dự trữ năng lượng (mỡ và dầu), dự trữ nước rất tốt và tham gia vào nhiều chức năng

sinh học khác (các loại hormon có bản chất là steroit như ostrogen, các loại sắc

tố như diệp lục, một số loại vitamin A, D, E, K cũng là một dạng lipid)

Lipid là hợp chất hữu cơ được cấu tạo chủ yếu từ các nguyên tố C, H, O gồm nhiề loại với cấu trúc và chức năng khác nhau Lipid đơn giản được tạo ra

từ glicerol và axit béo nhờ liên kết este Các lipid phức tạp ngoài thành phần như các lipid đơn giản còn có thêm các nhóm khác Mỡ và dầu là nguồn nguyên liệu

dự trữ năng lượng chủ yếu của tế bào Phospholipid có vai trò cấu trúc nên màng sinh chất Steroit tham gia cấu tạo nên các hormon của cơ thể Ngoài ra, lipid còn tham gia vào nhiều chức năng sinh học khác

1.3.5 Protein

Protein là hợp chất hữu cơ quan trọng đặc biệt của cơ thể sống, chiếm đến hơn 50% trọng lượng khô của tế bào.

a Cấu trúc của protein

* Axit amin - đơn phân của protein

Trong tự nhiên có 20 loại axit amin khác nhau Các axit amin này có cấu tạo chỉ khác nhau ở gốc – R Mỗi axit amin đều bắt đầu bằng nhóm amin (NH2)

và kết thúc bằng nhóm cacboxyl (-COOH) Hai nhóm này liên kết với nhau qua nguyên tử cacbon trung tâm, nguyên tử này còn liên kết với một nguyên tử H và một gốc R

Hình 1.10 Cấu tạo phân tử của 1 Axit amin

Cơ thể người và động vật không tự tổng hợp được một số axit amin mà phải lấy từ thức ăn Ví dụ trong ngô có triptophan, methionin, valin, threonin, pheninalanin, losin; trong đậu có valin, threonin, pheninalanin, losin, izolosin, lizin

* Cấu trúc bậc 1 của protein

những phân tử protein bao gồm nhiều chuỗi polipeptid với số lượng axit amin rất lớn

* Cấu trúc bậc hai của protein

Cấu trúc bậc 2 là cấu hình của mạch polipeptid trong không gian, được giữ vững nhờ các liên kết hidro giữa các axit amin ở gần nhau Cấu trúc bậc 2 có dạng xoắn anpha hoặc gấp nếp beta

* Cấu trúc bậc ba và bậc bốn của protein

Cấu trúc bậc 3 là hình dạng của phân tử protein trong không gian 3 chiều,

do xoắn bậc 2 cuốn xếp theo kiểu đặc trưng cho mỗi loại protein, tạo thành khối hình cầu Cấu trúc này đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của các nhóm (-R) trong mạch polipeptid, như tạo liên kết disunphua (-S-S-) hay liên kết yếu: liên kết hidro Khi protein có 2 hay nhiều chuỗi polipeptid phối hợp với nhau tạo nên cấu trúc bậc 4

Các yếu tố của môi trường như nhiệt độ cao, độ pH… có thể phá huỷ cấu trúc không gian ba chiều của protein làm cho chúng mất chức năng (biến tính) Protein vừa rất đa dạng vừa rất đặc thù, do cấu trúc theo nguyên tắc đa phân nên chỉ với hai mươi loại axit amin khác nhau, đã tạo ra nhiều loại protein khác nhau

về số lượng, thành phần, trật tự sắp xếp các axit amin cũng như về cấu trúc không gian

Hình 1.11 Các liên kết tạo nên các bậc cấu trúc của phân tử protein

Hình 1.12 Các bậc cấu trúc của Protein

b Chức năng của protein

Protein là thành phần không thể thiếu của mọi cơ thể sống.

- Vai trò cấu trúc: Chúng đóng vai trò cốt lõi của cấu trúc nhân, của mọi bào quan, đặc biệt là hệ màng sinh học có tính chọn lọc cao

- Xúc tác các quá trình sinh học: Các enzim (có bản chất là protein) đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng sinh học Một số protein có vai trò như những

“xe tải” vận chuyển các chất trong cơ thể (ví dụ hemoglobin)

- Bảo vệ cơ thể: Các kháng thể (có bản chất là protein) có chức năng bảo vệ

cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh

- Điều hòa các quá trình trao đổi chất: Các hormon - phần lớn là protein –

có chức năng điều hoà quá trình trao đổi chất trong tế bào và trong cơ thể (ví dụ insulin điều hoà lượng đường trong máu)

- Vai trò vận động và chuyển động: Nhiều loại protein tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể (ví dụ miozin trong cơ, các protein cấu tạo

– enzim và protein cấu trúc quy định tính trạng về hình thái Sự phân hóa của tế bào tạo thành các mô khác nhau từ các tế bào mô phân sinh đồng nhất đi đôi với

sự tổng hợp hàng loạt protein mới trong từng thời điểm nhất định

Ngoài ra, một số protein còn có vai trò là giá đỡ, thụ thể… Sự đa dạng của

cơ thể sống do tính đặc thù và tính đa dạng của protein quyết định

1.3.6 Axit Nucleic

Axit Nucleic bao gồm ADN (axit deoxiribonucleic) và ARN (axit ribonucleic).

a Cấu trúc của ADN

ADN tồn tại chủ yếu trong nhân tế bào và cũng có ở ti thể, lạp thể trong tế bào chất Đó là một axit hữu cơ, có chứa các nguyên tố C, H, O, N và P mà mô hình cấu trúc của nó được hai nhà bác học J Watson và F Crick công bố vào năm 1953

- Cấu trúc không gian:

+ 2 chuỗi xoắn kép/xoắn phải

+ 2 chuỗi polynucleotid có hiện tượng phân cực đối song song

+ Chiều cao vòng xoắn 34 Ao/ 10 cặp Nu => 1 cặp Nu có chiều cao là 3,4

Ao

+ Đường kính của vòng xoắn 20 Ao

- Cấu trúc hoá học:

+ Là đại phân tử có cấu trúc đa phân

+ Đơn phân là Nucleotit, gồm 3 thành phần:

1 Phân tử H3PO4

1 Phân tử đường Pentôzơ, 5C: C5H10O4

1 trong 4 loại bazơ nitơ A, T, G, X

+ Các Nu chỉ khác nhau ở thành phần bazơ nitơ => lấy tên base đặt tên cho Nu:

A: Ađênin; T: Timin;

G: Guanin; X: Xitôzin

+ n Nu liên kết với nhau theo 1 chiều nhất định (3’OH/Đường/Nu1 – 5’P/A.photphoric/Nu2) bằng các liên kết photphodieste => PolyNucleotit 5’ 3’

+ 2 PolyNu => Liên kết Hidro theo nguyên tắc BS (A=T, G≡X) => phân tử ADN

+ NTBS là sự kết cặp đặc thù giữa các bazơ nitơ nhằm đảm bảo cho đường kính của ADN ổn định và đảm bảo cho ADN bền vững nhất

A liên kết với T = 2 lk hydro

G liên kết với X = 3 lk hydro

Tổng cộng: 5 liên kết

A liên kết với X = 1 lk hydro

G liên kết với X = 1 lk hydro Tổng cộng: 2 liên kết

+ Số lượng, thành phần, trình tự sắp xếp các Nu  tính đa dạng, đặc thù của ADN Tính đa dạng và đặc thù của ADN là cơ sở hình thành tính đa dạng và đặc thù của các loài sinh vật

+ Trình tự Nu xác định trên ADN mã hóa cho một sản phẩm nhất định => gọi là “gen”

+ Mỗi phân tử ADN chứa rất nhiều gen

+ ADN ở tế bào nhân sơ thường có dạng mạch vòng, còn ở tế bào nhân thực ADN có dạng mạch thẳng

Vì sao ADN lại thực hiện được các chức năng đó?

Mang TTDT: vì ADN chứa trình tự Nu

1.4 Hình thái đại cương của tế bào

Tế bào dù ở tổ chức cơ thể đơn bào hay đa bào đều có hình thái và cấu trúc rất đa dạng, thích nghi để thực hiện chức năng riêng biệt và đáp ứng với môi trường sống vốn đa dạng và phong phú

1.4.1 Hình dạng tế bào

Tế bào có những hình dạng cố định và đặc trưng cho mỗi loại phù hợp với chức năng của nó

+ Các sinh vật đơn bào: Hình cầu, hình lưỡi liềm, hình trứng, xoắn

Hình 1.13 Một số hình dạng tế bào của sinh vật đơn bào

+ Các sinh vật đa bào: tùy thuộc vào các mô, cơ quan khác nhau, như: tinh trùng có roi, hồng cầu, tế bào biểu bì hình đa giác nhiều cạnh, tế bào mạch dẫn hình dài thuôn nhọn hai đầu, tế bào thịt cà chua hình tròn đều,…

Tuy nhiên, hình dạng tế bào cũng có thể thay đổi, như Amíp, bạch cầu, tế bào tiết

Hình dạng tế bào phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính thích nghi với chức năng của nó và một phần do sức căng bề mặt và độ nhớt của chất nguyên sinh, tác động cơ học của tế bào bên cạnh cũng như biến đổi linh hoạt của màng sinh chất Như trong môi trường lỏng tế bào thường có hình cầu

Đa số tế bào thực vật, động vật có dạng hình khối đa giác, nhờ đó mà khi sắp xếp liên kết thành mô sẽ chặt chẽ và vững chắc hơn

1.4.2 Kích thước tế bào

Đa số tế bào có kích thước rất nhỏ bé, trung bình khoảng 1 – 10mm, chỉ có thể quan sát được nhờ vào các dụng cụ phóng đại Ví dụ: tế bào vi khuẩn có kích thước khoảng từ 1 - 3mm; tế bào bạch cầu - 10mm; tế bào amíp - 100mm

Hiện nay, nhờ sự hỗ trợ của kính hiển vi điện tử, người ta đã phát hiện ra những cơ thể đơn bào vô cùng nhỏ bé, như tế bào Mycoplasma laidlawii có kích thước đường kính chỉ khoảng 0,1mm

Tuy nhiên, có những tế bào có kích thước lớn, có thể quan sát bằng mắt thường, như tế bào tép bưởi, cam, chanh, tế bào sợi đay, sợi gai, tế bào thịt quả

cà chua, tế bào trứng gà, vịt, … Tế bào trứng gà có kích thước khoảng 3,5cm, tế bào trứng Đà điểu là một tế bào khổng lồ, đạt tới 17cm

Còn số lượng tế bào trong cơ thể đa bào phức tạp nhìn chung là lớn, ví dụ

cơ thể người có số lượng tế bào khổng lồ khoảng 6.1014 tế bào và tạo nên 200 loại tế bào khác nhau, trong đó phần vỏ não có tới khoảng 15 tỉ tế bào noron thần kinh Trong 1mm3 máu có tới 4,5 triệu hồng cầu và trong cơ thể chúng ta có thể đạt tới 23 nghìn tỉ, nếu chúng ta đem số hồng cầu đó xếp thành hàng dọc thì tạo thành chiều dài gấp 4 lần đường xích đạo (đường kính 1 hồng cầu khoảng 7mm) Tuy nhiên, trong cơ thể đa bào dù có số lượng nhiều đến mấy cũng đều phát triên từ một tế bào ban đầu gọi là Hợp tử (Zygote)

Tế bào tiền nhân (prokaryote) là loại tế bào không có màng nhân, ADN có cấu trúc xoắn vòng kín, không có các bào quan có màng Các tế bào này gặp ở các sinh vật thuộc giới sinh vật tiền nhân: Archaebacteria và Eubacteria

Tế bào nhân thật (Eukaryote) là loại tế bào có nhân với màng nhân bao quanh, và nhiều loại bào quan có màng bao Các tế bào này gặp ở các sinh vật thuộc các giới Protista, Nấm, Thực vật và Ðộng vật

Cầu khuẩn là dạng vi khuẩn có dạng hình cầu Trong số các cầu khuẩn, có loại

chỉ có một tế bào riêng lẻ, có loại xếp thành 2 tế bào (lậu cầu gây bệnh lậu – Gonococcus), có loại xếp nhiều tế bào thành chuỗi dài (liên cầu khuẩn - Streptococcus), có loại nhiều tế bào xếp thành từng chùm lộn xộn như chùm nho (tứ cầu khuẩn - Staphylococcus)

Xoắn khuẩn có dạng hình xoắn hay hình dấu phẩy Xoắn khuẩn thì gồm 2 loại

chính: Loại thừ nhất có thể xoắn ít, đôi khi có hình dấu phẩy (xoắn khuẩn gây bệnh tả); loại thứ 2 có thể xoắn nhiều như các dụng cụ mở nút chai, một trong số này gây bệnh giang mai)

Trực khuẩn có dạng hình que

Hình 2.1 Cấu trúc tế bào vi khuẩn

2.2 Vách tế bào

Vách tế bào bao phía ngoài màng sinh chất tạo khung vững, cứng cho tế bào, duy trì hình dạng, giúp chống chịu các tác nhân bất lợi, nhất là áp suất thẩm thấu của môi trường bên ngoài Độ vững chắc của vách là nhờ các tính chất của peptidoglucan gồm 2 loại đường khác thường gắn với với một peptit ngắn với hai axitamin Các đường và các peptide nối với nhau lại thành một đại phân tử bao toàn bộ phía ngoài màng tế bào Do phản ứng nhuộm màu violet (tím), phân biệt 2 loại vi khuẩn: Vi khuẩn Gram dương hấp thụ và giữ lại màu và Vi khuẩn Gram âm không nhuộm màu Một số vi khuẩn vách tế bào được bao bọc bằng bao gelatin gọi là nang

2.3 Cấu trúc bên trong

Màng sinh chất: Dưới vách tế bào vi khuẩn là màng sinh chất Quan sát dưới

kình hiển vi điện tử, màng sinh chất có bề dày khoảng 10 nanomet (nm) Màng gồm có

3 miền: hai miền ngoài và trong có màu lục tối, miền giữa dày hơn màu sáng Phân tích hóa học người ta thấy màng bao gồm một lớp kép phospholipid là chủ yếu Ở trên lớp kép phospholipid này còn có các phân tử protein sắp xếp rải rác, đó là phân tử protein xuyên màng Ở rìa ngoài củng như ở rìa trong của lớp kép phospholipid người

ta còn tìm thấy các phân tử protein rìa màng Loại nằm ở miền ngoài gọi là rìa màng ngoài, loại nắm ở miền trong gọi là rìa màng trong Cũng có người xem màng như một biển lỏng phospholipid, mà trên “biển” lỏng đó có mặt các “ đảo “ protein

Tế bào chất: Tế bào chất thường thiếu hệ màng trong, nhưng màng sinh chất

có thể gấp nếp và các nếp cuộn xuyên vào phần trong của tế bào gọi là mesosom (mảnh giữa) Có lẽ đây là nơi gắn ADN vào màng Tế bào chất vi khuẩn luôn ở trạng thái gel, vì vậy tế bào chất không chuyển động Trong tế bào chất có cấu tạo cơ bản bởi dày đặc các hạt có đường kính 10 - 20 nm Đó là các ribosom có cấu tạo từ protein

và ARN Các ribosom bị quay litâm có độ lắng là 30S, 50S, 70S và 100S Thể vùi trong sinh chất là các kho chứa cacbonhydrat, chứa các photphat và các chất có năng lượng cao Phần lớn vi khuẩn quang hợp chứa chlorpphyll gắn với màng hay phiến mỏmg, trừ vi khuẩn lam Cyanobacteria Các phiến mỏng liên thông với màng hơn là một cấu trúc độc lập

Vùng nhân: Nhân của tế bào tiền nhân không có màng nhân bao bọc phía

ngoài ngăn cách giữa chất nhân và chất tế bào, nhân tập trung lại thành vùng gọi là vùng nhân (Nucleoid) bộ gen chứa một phân tử ADN lớn, vòng tròn, trần tức không

có gắn thêm các protein Sợi ADN của tế bào tiền nhân mang bộ gen xếp theo đường thẳng, các gen này xác định các đặc tính di truyền của tế bào và các hoạt tính thông thường, nên được gọi là NST Ngoài ra, tế bào tiền nhân còn có các phân tử ADN nhỏ độc lập gọi là Plasmid

Roi và lông: Roi làm cho tế bào vi khuẩn di động được Hình dạng của roi lúc

chuyển động có thể là lượn sóng hoặc xoáy trôn ốc Chúng phân bố khác nhau tùy loài

vi khuẩn Ở tế bào vi khuẩn, ngoài roi còn có lông Lông có hình dáng như roi song ngắn hơn Có 2 loại lông: Lông thường và lông giới tính Lông thường có thành phần cấu tạo hóa học là một loại protein Lông giới tính dài tới 20 micromet, đường kính là 8,5 nm Số lượng ở trên mỗi tế bào không nhiều, từ 1 - 4 chiếc

Chương 3 Cấu trúc của tế bào nhân thật

1 Đại cương về tế bào nhân thật

Tế bào nhân thật là tế bào có nhân được tách biệt với tế bào chất bằng 1 lớp màng kép, chứa đầy đủ hệ thống các bào quan, thực hiện các chức năng phức tạp của tế bào

Cấu trúc cơ bản của tế bào nhân thật gồm các phần chính sau:

cứ 20 mixen kết lại với nhau tạo nên một sợi bé với kích thước 10 – 25nm và cứ

250 sợi bé kết lại với nhau tạo nên một sợi lớn

- Các sợi lớn đan chéo với nhau theo chiều hướng làm cho vách tế bào rất bền vững mà lại có khả năng đàn hồi

- Ở giữa các sợi là khối không gian chứa các chất vô định hình như hemixelluloza, pectin, và nước

c Chức năng

- Tạo hình dạng ổn định, bền vững và bảo vệ tế bào

- Thực hiện quá trình vận chuyển qua lại và một số quá trình trao đổi chất

sơ bộ trên vách tế bào

3 Màng sinh chất: Là màng bao bọc khối sinh chất của tế bào của mọi cơ thể

a Thành phần hóa học: chủ yếu là protein, lipit, gluxit và một số chất khác

* Protein: Có nhiều loại protein nhưng chỉ có hai loại protein tham gia tạo nên màng sinh chất là protein sợi vắt qua màng và protein hình cầu có chức năng bám màng và trám lỗ

* Lipit: Có hai loại lipit tham gia tạo nên màng sinh chất là photpholipit được tạo nên từ axit photphatic và sunpholipit…

* Gluxit: Chủ yếu là các đoạn dextrin ngắn, phần gluxit này gắn với protein vắt qua màng tạo nên gluxit – protein

* Enzim thuỷ phân, chất mang, chất nhận, pecmeraza, H2O

b Cấu tạo: Màng sinh chất có cấu tạo rất tinh vi và phức tạp Có nhiều mô

hình trình bày cấu tạo màng sinh chất

* Màng có cấu tạo đơn giản (Daniel - Dacson): Màng sinh chất gồm một lớp lipit kép ở giữa, hai lớp protein ở mặt trong và mặt ngoài, trên màng có các kênh được lót bởi protein hay các lỗ nhỏ

* Màng khảm động: Mô hình màng khảm động được nhiều người chấp nhận, mô hình này giải thích được bản chất cấu trúc phù hợp với chức năng của màng Màng khảm động bao gồm:

- Lớp lipit kép: là phần cơ bản, tạo lớp liên tục hình thành khung cho màng

- Lớp protein màng: bao gồm cả protein cầu và protein sợi Một số được gọi là protein xuyên màng, chạy thẳng qua màng và có cả đầu nội bào lẫn ngoại bào Các protein khác được gọi là protein bám màng cố định ở một nửa lớp kép hoặc chỉ bám vào bề mặt ngoài của màng, nhận tín hiệu truyền đến cho protein trám lỗ Protein trám lỗ có chức năng quan trọng trong quá trình trao đổi chất qua màng

* Bảo vệ tế bào: Bảo vệ cả tác động vật lí lẫn tác động hóa học, trong đó chủ yếu là bảo vệ tác động hóa học

* Vận chuyển các chất qua màng: Điều chỉnh sự vận chuyển vật chất ra và vào tế bào, được thực hiện theo hai cơ chế là cơ chế chủ động và cơ chế thụ động

- Cơ chế thụ động: Bản chất cơ chế là sự vận chuyển các chất qua màng theo cơ chế khuyếch tán thẩm thấu Cơ chế này không tiêu tốn năng lượng của tế bào

- Cơ chế chủ động: Tuỳ thuộc vào nhu cầu của tế bào, sự vận chuyển chủ động thể hiện bản chất sống của tế bào và cần có năng lượng

* Trao đổi chất sơ bộ qua màng: Chất hữu cơ phức tạp được thuỷ phân thành các chất hữu cơ đơn giản rồi vận chuyển qua màng nhờ các enzim bám trên màng

* Truyền thông tin di truyền từ tế bào này sang tế bào khác gồm có: sự truyền nội tiết tác động xa, sự truyền cận tiết, sự truyền qua xinap

* Nhập bào và xuất bào: Quá trình thu nhận tích cực các chất có kích thước phân tử quá lớn không qua được màng tế bào

4 Nhân: Mỗi tế bào thường có một nhân, kích thước thay đổi tuỳ loại tế

bào

a Thành phần hóa học: Nhân chứa nhiều chất khác nhau, quan trọng nhất

là protein (50-80%), ADN (4 – 14%), ARN (0,5-3,3%), lipit (8-12%)… Trong các protein thì quan trọng nhất là Histon Histon liên kết với AND tạo nên các Cromatit trong cấu trúc của nhiễm sắc thể Trong nhân còn có nhiều loại enzim tham gia trong các quá trình tổng hợp AND, ARN, một số quá trình trao đổi chất như đường phân

b Cấu tạo: Nhân có màng nhân bao bọc khối chất nhân bên trong Trong

lòng chất nhân có các nhân con và nhiễm sắc thể

* Màng nhân: Là màng 2 lớp, mỗi lớp là một màng cơ sở giống màng nguyên sinh chất của tế bào Màng ngoài của nhân có các phần nối với mạng lưới nội chất, trên đó có nhiều lỗ thông với đường kính 20 – 30 nm qua các lỗ đó đảm bảo sự trao đổi chất thường xuyên giữa nhân với tế bào chất

* Chất nhân: Trong đó chủ yếu là chất nhiễm sắc thể Chất nhiễm sắc thể bao gồm AND và protein là Histon Khi bước vào thời kỳ phân bào, các chất nhiễm sắc hình thành nên sợi nhiễm sắc và bện xoắn lại dần để tạo ra các nhiễm sắc thể Nhiễm sắc thể là cơ sở vật chất mức độ tế bào của quá trình di truyền

* Nhân con: Trong mỗi nhân có vài nhân con Nhân con là các thể cầu không có màng bao bọc Thành phần nhân con chứa khoảng 80-85% protein, 10-15% ARN, một ít AND Nhân con được tạo nên do các sợi nhân kết bện lại tạo thành Các sợi nhân bao gồm nhiều riboxom kết bện lại Nhân con là trung tâm tổng hợp protein của nhân

Hình 3.2 Nhân tế bào

Nguồn: http://www.ualr.edu/botany/nucleus.jpeg

c Chức năng:

* Là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào

* Có vai trò quyết định trong quá trình tổng hợp protein, các enzim

* Là nơi xảy ra quá trình trao đổi axit nucleic, đặc biệt là quá trình tổng hợp AND, ARN

* Trong nhân còn là xảy ra nhiều quá trình trao đổi chất

5 Tế bào chất

Tế bào chất là khối chất sống nằm trong màng nguyên sinh, bao quanh các bào quan của tế bào Tế bào chất không phải là một khối cấu trúc đồng nhất mà

6.1 Lục lạp: Lục lạp là bộ máy quang hợp của cây xanh

a Thành phần hóa học

* Các chất làm nhiệm vụ cấu trúc: protein, lipit, gluxit…

* Các chất làm nhiệm vụ chức năng sinh lý: các hệ sắc tố (chlorophin, caroten, ficobilin (ở thực vật bậc thấp)); các hệ enzim pha tối quang hợp; các hệ vận chuyển điện tử tham gia trong quang hợp (qui non, plastoquinon, xytocrom

b, xytocrom F, xytocrom 559, xytocrom b6, plastoxianin); các yếu tố kích thích như Cu, Fe, H2O, AND, ARN tham gia quá trình tái sinh, tổng hợp

+ Cấu tạo của màng quang hợp: lamen chính là màng quang hợp, nơi xảy ra

cơ chế quang hợp Trên màng lamen có chứa các quang – toxom Quang – toxom là đơn vị cấu trúc cơ sở của Quang hợp Cứ 10 quang – toxom tham gia hút 10 photon ánh sáng để khử 1 phân tử CO2 được gọi là một đơn vị chức năng

c Chức năng: Là bào quan thực hiện quá trình quang hợp, biến đổi năng

lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng chứa trong các hợp chất hữu cơ, cung cấp cho tất cả các sinh vật

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo Lục lạp (chloroplast)

b Cấu tạo

* Hình dạng, kích thước, số lượng thay đổi tuỳ loại tế bào và tuỳ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng của cơ thể

- Hình dạng: Hình que, hình sợi, hình cầu nhưng phổ biến là hình bầu dục

- Kích thước: Dài 2 – 7 micromet, đường kính 1 – 2 micromet

- Số lượng: Trong mỗi tế bào, số lượng ty thể biến động từ 50 – 1000 Tế bào hoạt động mạnh thì số lượng ty thể lớn Bên trong tế bào, ty thể có thể tự do

di chuyển đến vùng cần nhiều năng lượng

* Cấu tạo

- Bên ngoài ty thể được bao bọc bởi màng cơ sở 2 lớp

aza Các oxyxom không chân nằm trên màng ngoài chứa hệ enzim của chu trình Crebbs

- Bên trong ty thể là khối cơ chất

Hình 3.4 Sơ đồ cấu tạo Ti thể (mitochondrion)

c Chức năng

Là bào quan thực hiện quá trình hô hấp, biến đổi năng lượng trong các hợp chất hữu cơ thành ATP, cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của tế bào

bào và chúng nối liền với nhau tạo nên hệ thống thông suốt mọi phần của tế bào

a Thành phần hóa học: chủ yếu là protein và photpholipit Ngoài ra, còn

có ARN, các enzim

b Cấu tạo: Màng bao bọc ngoài của mạng lưới nội chất có cấu tạo gần như

màng cơ sở: là màng kép gồm hai màng lipoprotein bao bọc xoang cơ chất ở giữa Tuỳ vào từng chức năng và sự gắn với các riboxom mà mạng lưới nội chất

có hai vùng đặc trưng: mạng lưới nội chất trơn và mạng lưới nội chất hạt

* Mạng lưới nội chất có hạt: là một hệ thống túi dẹt nối liền nhau

- Màng bao bọc ngoài là màng giống màng sinh chất nhưng tỷ lệ protein và lipit lớn hơn so với tỷ lệ đó ở màng sinh chất

- Trong số các lipit phức tạp tham gia cấu tạo thì cholesteron chiếm tỷ lệ thấp; photphattidycholin chiếm trên 50%; các enzim như glucozơ-6-photphataza, nucleotit-photphataza, glucosytransferaza, các thành viên enzim tham gia quá trình thuỷ phân

- Trên màng của hệ thống túi dẹt bám dính nhiều riboxom Ở các loại tế bào

có tổng hợp protein mạnh thì số lượng riboxom càng nhiều

* Mạng lưới nội chất không hạt: Là một hệ thống ống phân nhánh thông thương với mạng lưới nội chất có hạt

- Màng bao bọc ngoài của hệ thống ống là màng sinh chất nội bào

- Tỷ lệ giữa lipit và protein vẫn như ở màng của mạng lưới có hạt nhưng số lượng cholesteron cao hơn

- Trên màng và bên trong ống có nhiều enzim tổng hợp các lipit phức tạp nên nơi nào có tổng hợp lipit mạnh mẽ thì ở đó hệ thống mạng lưới nội chất không hạt phát triển

Hình 3.5 Cấu trúc của mạng lưới nội chất

c Chức năng

* Chức năng của mạng lưới nội chất có hạt:

- Tổng hợp các protein trên riboxom rồi chui vào lòng túi và gluco hoá protein để tạo nên các glicoprotein để chuyển đến các nơi đòi hỏi sử dụng chúng

- Tổng hợp photpholipit, cholesteron để thay thế dần cho chúng ở trên màng

- Tái tạo các đại phân tử lipit từ các thành phần dễ bị bẻ vụn ra trong quá trình trao đổi lipit

- Có vai trò trong co duỗi cơ

6.4 Phức hệ golgi: Có mặt ở mọi tế bào, trừ tinh trùng và hồng cầu

a Thành phần hóa học

Các kỹ thuật hoá tế bào và hóa sinh cho thấy rằng trong thành phần của phức hệ golgi có chứa photpholipit và protein với hàm lượng bằng nhau; các enzim như: polysaccharit, nucleotit– diphotphataza, các photphataza kiềm, photphataza axit, các hydroaza, nucleotit – adenin – dinucleotit – photphataza, 5‘–nucleotidaza – adenylat cyclaza, glyctsyntransferaza

c Chức năng: Chức năng của bộ máy golgi thực hiện được nhờ có sự hợp

nhất với hoạt động của mạng lưới nội chất Nó như là một cụm kho hàng ở mức phân tử và là những xưởng máy cuối của dây chuyền sản xuất

* Nhận và sửa chữa các chất đã được sản xuất trong mạng lưới nội chất, nhận các phân tử glicoprotein từ các túi vận chuyển rồi biến đổi các phân tử đó

về mặt hóa học và được đưa vào trong các bể khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng

* Thu nhận, đóng gói sản phẩm hoạt động và các chất lạ, chất độc thâm nhập vào tế bào rồi tiết ra ngoài tế bào Cũng có thể sản phẩm cuối cùng này tham gia vào cấu trúc màng sinh chất hay biến thành cơ quan tử khác như lizoxom

6.5 Lizoxom

a Thành phần hóa học: Lizoxom còn gọi là thể hoà tan Đó là cái túi tròn

nhỏ có màng nguyên sinh bao bọc, bên trong có chứa các enzim thuỷ phân

b Cấu tạo: Kích thước, hình dạng của lizoxom thay đổi tuỳ trạng thái hoạt

động chức năng nên người ta phân biệt hai dạng: lizoxom cấp 1 và lizoxom cấp

2

* Lizoxom cấp 1: Là lizoxom mới được tạo thành chưa tham gia vào quá trình hoạt động phân giải Thường có dạng cầu hoặc trứng, đường kính 0,3 – 0,5 micromet Số lượng lizoxom lớn trong các tế bào có khả năng thực bào

* Lizoxom cấp 2: Là lizoxom đang tham gia hoạt động phân giải, có hai dạng lizoxom cấp 2: heterolizoxom được tạo thành do sự kết hợp của lizoxom cấp 1 với phagoxom hoặc với bóng ẩm bào hoặc với endoxom; otolizoxom được tạo thành do sự kết hợp của lizoxom cấp 1 với otophagoxom

c Chức năng:

* Lizoxom cấp 1: Tích chứa các enzim thuỷ phân và khi cần thiết chuyển các enzim này tới các phagoxom và otophagoxom tồn tại trong tế bào chất để tiêu hoá các chất trong đó hoặc bài xuất ra khỏi tế bào theo phương thức xuất bào

6.6 Trung thể

a Cấu tạo: Trung thể được cấu tạo gồm trung tử và chất bao quanh trung

tử Ngày nay các nhà tế bào học gọi trung thể là MTOC (microtubule organizing center – trung tâm tổ chức vi ống) Tế bào thực vật không có trung tử và MTOC của chúng chỉ là chất quanh trung tử - tương ứng với trung tử của động vật

* Trung tử: Dạng hình trụ, có đường kính từ 0,15 – 0,25 micromet, dài từ 0,3 – 0,7 micromet Vách của nó có chiều dày từ 0,04 – 0,05 micromet Thành trụ chứa 9 nhóm 3 vi ống được gọi là bộ ba và có tên là vi ống A, B, C Trên lát

* Chất quanh trung tử: Chứa các cấu trúc như các thể kèm quanh trung tử là các cấu trúc hình cầu có kích thước 40 – 70 nm có cuống đính với các vi ống của trung tử; hệ thống gồm các vi ống tự do xếp phóng xạ quanh trung tử

các thành phần chủ yếu: protein, ARN và gluxit Ngoài ra, người ta còn tìm thấy AND nhưng dẫn kiệu này đang còn tranh luận

* Chức năng:

- Tham gia quá trình chuyển hóa các axit nucleic ở khâu oxy hóa axit uric

- Tham gia điều chỉnh sự chuyển hóa gluco và phân giải H2O2 thành H2O nhờ enzim catalaza

b Lông và roi

* Lông và roi là phần lồi của tế bào chất được bao bởi màng, có chứa hệ vi ống, có chức năng vận động Người ta phân biệt lông với roi ở chiều dài và số lượng của chúng trong tế bào Lông có chiều dài từ 10-20 micromet và số lượng rất nhiều, có khi đạt tới 300 lông/1 tế bào Roi có chiều dài lớn hơn, đạt tới 150 micromet và chỉ có 1 hoặc 2 chiếc/1 tế bào

* Cấu tạo: Lông và roi đều có dạng hình trụ với đường kính 0,2 micromet, được bao bọc bởi lớp màng lipoproteit dày 9 nm, tiếp với màng sinh chất ở phần nền Chúng chứa hệ thống vi ống thẳng xếp dọc song song gồm hai nhóm: 1 đôi

vi ống trung tâm với đường kính 20 nm; 9 đôi ống ngoại vi xếp xung quanh đôi ống trung tâm

* Vai trò: Lông và roi có vai trò vận động Nhờ có lông và roi mà các động vật đơn bào chuyển động trong nước hoặc tinh trùng chuyển động ngược dòng ống sinh dục Nhờ sự chuyển động nhịp nhàng mà các tế bào mô lót các xoang ống tạo nên dòng chảy trong lòng ống

7 Bộ khung sườn tế bào

Trong tế bào chất, ngoài các bào quan, các chất ẩn nhập còn tồn tại hệ thống các vi sợi và vi ống tạo nên bộ khung sườn của tế bào

Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo Khung xương tế bào

a Các vi sợi: có 3 loại vi sợi: vi sợi actin, vi sợi myozin, vi sợi trung gian

* Vi sợi actin: Là vi sợi đựoc cấu tạo từ protein actin Có hai dạng actin: actin cầu (actin G) và actin sợi (actin F)

- Actin sợi F được tạo thành do sự đa trùng phân các actin G hình cầu khi

có ion Mg và ATP, có đường kính 7 nm

- Các vi sợi actin thường phân bố khắp khối tế bào chất, nhưng ở đa số tế bào động vật chúng xếp thành bó song song hoặc mạng lưới dưới màng ngoại

nối tế bào; nhờ sự trùng hợp và giải trùng hợp các vi sợi actin mà tế bào chất có

sự chuyển đổi từ trạng thái gel sang trang thái sol và ngược lại

* Vi sợi myozin: Là các sợi được cấu tạo từ protein và myozin

- Các vi sợi myozin có trong tế bào cơ và nhiều loại tế bào khác nữa

- Myozin là loại protein phức tạp, đường kính 2 nm và có 6 mạch polipeptit Chiều dài các vi sợi myozin thay đổi, các sợi này thường ngắn trong các tế bào không cơ và đạt chiều dài tới 1,5 micromet trong tế bào cơ được phân hóa

* Vi sợi trung gian: Là loại vi sợi vững chắc trong có trong tất cả các tế bào nhân thực, đường kính từ 8-10 nm, tức là dày hơn sợi actin và bé hơn các vi ống

- Thành phần: Chúng được cấu tạo từ nhiều loại protein khác nhau như vimentin, desmin, GFA hay GFAP Tuỳ theo bản chất protein cấu tạo nên chúng người ta phân các vi sợi trung gian thành 4 kiểu:

+ Kiểu I gồm hai họ keratin là keratin axit, keratin trung tính và keratin kiềm có trong các tế bào biểu bì da, tóc, móng

+ Kiểu II gồm vimentin, desmin, GFA

+ Kiểu III gồm các sợi thần kinh

+ Kiểu IV gồm các vi sợi lamin

- Cấu tạo: Các vi sợi trung gian đều có cấu tạo phức tạp gồm nhiều nguyên sợi xếp xoắn với nhau

- Chức năng của sợi trung gian: Có vai trò cơ học, giữ cho tế bào có độ vững chắc nhất định

b Tơ cơ: Tơ cơ là các cấu trúc được phân hóa, được hình thành bởi sự liên

kết của các sợi actin và sợi myozin, có khả năng làm ngăn chặn lại dưới ảnh hưởng của tác nhân kích thích

* Cấu trúc: Mỗi sợi cơ chứa hàng ngàn tơ cơ dạng hình trụ xếp dọc suốt sợi

cơ, có đường kính từ 1-2 micromet Các tơ có cấu trúc không đồng nhất Nó được cấu tạo từ hai loại vi sợi khác biệt nhau về thành phần sinh hóa và kích thước Các sợi dày (vi sợi A) là vi sợi myozin có đường kính 10 nm và dài 1,5 micromet Các sợi mảnh là các vi sợi actin có đường kính bé hơn, từ 5-7 nm và dài khoảng 1 micromet Các sợi dày và mảnh xếp song song với nhau và theo một trật tự nhất định tạo nên cấu trúc vân ngang của tơ cơ

c Vi ống: Các vi ống được hình thành từ trung tử, có thể ở dạng phân bố tự

do trong tế bào chất tạo nên sao và thoi phân bào, các vi ống thần kinh của axon hoặc có thể tập hợp thành cấu trúc ổn định như trung tử, hạt nền, lông và roi

* Cấu tạo: Vi ống được cấu tạo từ protein – tubulin A và B, cấu trúc dạng hình trụ dài có đường kính trung bình 25 nm, rỗng ở giữa (cấu tạo ống), thành

ống dày 5 nm và được cấu tạo bởi 13 nguyên sợi, lòng ống trung tâm rộng 15

nm, chiều dài của vi ống thay đổi có khi tới vài micromet và không phân nhánh

- Duy trì hình dạng của tế bào Nhiều tế bào biệt hóa có hình dạng nhất định

mà hình dạng đó được duy trì nhờ sự sắp xếp của hệ vi ống

- Tham gia vào sự hình thành, vận chuyển các bóng nhập bào, xuất bào, duy trì tính ổn định của màng sinh chất cũng như tạo tính phân cực cho tế bào Tóm lại, cấu tạo của tế bào nhân chuẩn khá phức tạp và rất đa dạng Giữa tế bào thực vật và tế bào động vật có một số khác nhau do chức năng khác nhau tạo ra nhưng điểm giống nhau nhiều hơn khác nhau, thể hiện được nguyên lí tế bào là đơn vị cấu trúc của mọi cơ thể sống và thể hiện nguồn gốc chung của sinh giới

**************************

Chương 4 Sinh sản của tế bào

4.1 Chu kỳ sống của tế bào

Khái niệm: Là khoảng thời gian giữa 2 lần phân bào, gồm kì trung gian và giai đoạn phân chia (Nguyên phân)

4.1.1 Gian kỳ hay kỳ trung gian (interphase)

- Kì trung gian gồm 3 pha:

+ Pha G1: Tế bào sinh trưởng đạt đến kích thước trưởng thành

+ Pha S: ADN nhân đôi => NST nhân đôi => NST kép dính nhau ở tâm động + Pha G2: Tổng hợp các thành phần cần thiết cho sự phân bào

- Điều khiển chu kì tế bào:

+ Điều khiển thời gian và tốc độ phân bào

+ Điều khiển số lần phân bào của 1 tế bào: Trong pha G1, nếu tế bào vượt qua điểm G0thì sẽ tiếp tục phân chia, nếu không sẽ đi vào phân hóa Mỗi tế bào chỉ có khả năng phân chia một số lần rồi đi vào phân hóa Nếu cơ chế này bị trục trặc => TB có khả năng phân chia vô hạn => khối u => Gây ung thư

4.1.2 Phân bào nguyên nhiễm (Nguyên phân)

A Diễn biến, cơ chế, kết quả của quá trình nguyên phân

Các nhà sinh học đã chia kỳ phân cắt nhân và tế bào chất thành 4 kỳ: Kỳ đầu: (Prophase - kỳ trước), Kỳ giữa: (Metaphase), Kỳ sau: (Anaphase), Kỳ cuối: (Telophase)

Hình 4.1 Quá trình nguyên phân ở tế bào động

- Diễn biến quá trình:

+ Trước khi bước vào nguyên phân, tế bào đã trải qua quá trình tự nhân đôi ADN dẫn đến nhân đôi NST Tạo thành các cặp NST kép tương đồng, mỗi NST kép gồm 2 cromatit dính nhau ở tâm động

+ Kì đầu: NST bắt đầu xoắn, xuất hiện thoi vô sắc, trung tử, màng nhân và nhân con biến mất

+ Kì Giữa: NST đóng xoắn tối đa, tập trung 1 hàng trên mặt phẳng xích đạo, TVS bám vào 2 phía của NST kép tại tâm động

+ Kì sau: Các Cromatit tách ra tại tâm động đi về 2 cực của TB, TVS biến mất

+ Kì cuối: NST bắt đầu dãn xoắn Tế bào hình thành eo thắt (tế bào động vật) hoặc hình thành vách ngăn (tế bào thực vật) để phân chia tế bào chất, tạo thành 2 tế bào con

B Ý nghĩa của nguyên phân

Sự nhân đôi và phân li của NST trong nguyên phân cho các tế bào con là

cơ chế để duy trì sự ổn định của bộ NST đặc trưng của tế bào qua các thế hệ tế bào của cơ thể và qua các thế hệ cá thể của loài sinh sản vô tính

Nguyên phân là cơ chế làm cho có thể lớn lên từ hợp tử, đồng thời là cơ chế tái sinh của các tế bào, mô và cơ quan trong cơ thể

Nguyên phân còn là cơ chế sinh sản của sinh vật đơn bào

4.2 Phân bào giảm nhiễm

A Diễn biến, cơ chế, kết quả:

- Trước khi bước vào nguyên phân, tế bào đã trải qua quá trình tự nhân đôi ADN dẫn đến nhân đôi NST Tạo thành các cặp NST kép tương đồng, mỗi NST kép gồm 2 cromatit dính nhau ở tâm động

NST sau khi tiếp hợp và TĐC sẽ bắt đầu co ngắn lại

Màng nhân, nhân con biết mất; thoi vô sắc hình thành, trung tử di chuyển

về 2 cực của tế bào

+ Kì giữa I: NST co xoắn cực đại Các cặp NST kép của từng cặp tương đồng tập trung thành 2 hàng ngang tại mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc, TVS đính vào 1 phía của mỗi NST kép

+ Kì sau I: các cặp NST kép trong cặp tương đồng phân li về 2 cực của tế bào

+ Kì cuối I: Phân chia tế bào chất, tạo thành 2 tế bào con, mỗi tế bào chứa n kép NST khác nguồn gốc

- Lần phân bào thứ 2: giống với quá trình nguyên phân

Mỗi tế bào con của lần phân bào 1 tiếp tục trải qua 4 kì của lần phân bào 2

+ Kì đầu II Kì này diễn ra rất nhanh, với một số hoạt động sau: Trung tử nhân đôi và di chuyển về 2 cực của tế bào, thoi vô sắc xuất hiện

+ Kì giữa II Các NST kép xếp thành 1 hàng tại MPXĐ, thoi vô sắc đính vào 2 phía tâm động của các NST

+ Kì sau II Các NST kép tách nhau tại tâm động và di chuyển về 2 cực của

tế bào

+ Kì cuối II NST dần dần tháo xoắn, màng nhân và nhân con xuất hiện Trung tử và TVS biến mất Tế bào chất phân chia đồng đều cho 2 tế bào con Kết quả của giảm phân 2: 4 tế bào đơn bội

- Kết quả của giảm phân: từ 1 tế bào mẹ lưỡng bội (2n)  4 tế bào con có

bộ NST đơn bội (n)

- Cơ chế: Sự tự nhân đôi (1 lần ở kì trung gian) và phân li chính xác của bộ NST (2 lần, ở kì sau I và II)

Hình 4.2 Quá trình giảm phân

B Ý nghĩa của giảm phân

Giảm phân là cơ chế hình thành giao tử, với bộ NST đơn bội, từ đó tạo ra

sự ổn định cho bộ NSTcủa loài qua quá trình thụ tinh

Nhờ sự kết cặp và phân li của NST mà tạo ra biến dị tổ hợp tạo sự đa dạng của sinh giới

***********************

Câu hỏi ôn tập môn Tế bào học:

Câu 1

a, Trình bày sơ lược về lịch sử phát hiện tế bào?

a, Hãy nêu nội dung của học thuyết tế bào? Vì sao nói tế bào là đơn vị cấu trúc

và chức năng của mọi cơ thể sống?

Câu 2

a, Nguyên tố đa lượng, vi lượng là gì? Cho ví dụ?

a, Giải thích vì sao nguyên tố vi lượng trong tế bào chỉ chiếm 1 lượng rất nhỏ, nhưng nó đóng vai trò rất quan trọng? Cho ví dụ?

Câu 3

a, Cấu trúc và chức năng của Protein?

b, Bò, Trâu, Ngựa, … đều ăn cỏ nhưng vì sao thịt của chúng lại khác nhau?

Câu 4

b, Trình bày cấu trúc và chức năng của ADN?

b, Giải thích sự phù hợp giữa cấu trúc và chức năng của ADN?

Câu 5

a, Nêu các loại hình dạng của vi khuẩn? Kích thước nhỏ của tế bào nhân sơ có

ý nghĩa gì đối với đời sống của chúng?

b, Trình bày cấu trúc cơ bản của tế bào nhân sơ

c, Mô tả diễn biến quá trình trực phân ở tế bào nhân sơ

Câu 6

a, Trình bày cấu trúc và chức năng của nhân tế bào?

b, Trình bày cấu tạo của NST ở tế bào nhân thật? Vì sao bộ NST lưỡng bội ở sinh vật luôn là một số chẵn?

Câu 7

a, Trình bày cấu trúc và chức năng của lục lạp?

b, Giải thích vì sao lá cây thường có màu xanh lục?

Câu 8

a, Trình bày cấu trúc và chức năng của bào quan ti thể?

b, Giải thích vì sao số lượng ti thể ở các tế bào hoạt động mạnh (như tế bào cơ tim) lại nhiều hơn các tế bào hoạt động yếu hơn (như tế bào mô biểu bì)?

Câu 9

a, Trình bày diễn biến, cơ chế và kết quả của quá trình nguyên phân?

b, Phân tích ý nghĩa của sự biến đổi hình thái NST trong chu kì tế bào (giãn xoắn ở kì trung gian => đóng xoắn cực đại ở kì giữa => giãn xoắn ở kì cuối)?

Câu 10

a,Trình bày diễn biến, cơ chế và kết quả của quá trình giảm phân?

b, So sánh quá trình nguyên phân và giảm phân?

c, Phân biệt tế bào vi khuẩn, tế bào thực vật và tế bào động vật?

***********************

PHẦN 2 DI TRUYỀN HỌC -

Chương 5 Di truyền học cổ điển

1 Di truyền học Mendel

1.1 Phương pháp thí nghiệm của Mendel

Phương pháp nghiên cứu di truyền của Mendel bao gồm các đặc điểm sau đây:

1) Ðối tượng nghiên cứu là đậu Hà Lan (Pisum sativum) có những đặc tính cần

thiết thỏa mãn các yêu cầu cho nghiên cứu di truyền như:

(a) các thứ của chúng hoàn toàn khác biệt nhau, không có các dạng trung gian, (b) hoa của chúng có khả năng tự thụ phấn và tránh được sự giao phấn trong

tự nhiên nhưng lại dễ dàng cho giao phấn nhân tạo,

(c) có thể tiếp tục trồng qua nhiều thế hệ sau khi đã cho lai

Mendel chọn ra 7 cặp tính trạng chất lượng có biểu hiện rõ ràng để nghiên cứu Hiện nay đã biết 7 cặp tính trạng mà Mendel nghiên cứu chỉ nằm trên 4 cặp NST của cây đậu Hà lan Các gen xác định tính trạng màu nhân hạt và vỏ hạt, hình dạng quả và

vị trí hoa thuộc 2 nhóm liên kết gen, nhưng chúng nằm cách xa nhau nên kết quả thu được như trường hợp không liên kết

Bảy cặp tính trạng mà Mendel nghiên cứu (Tính trạng đầu là trội, sau là lặn):

TT Cặp tính trạng và phép lai TT Cặp tính trạng và phép lai

2 Hạt trơn x Hạt nhăn 6 Thân cao x Thân thấp

3 Hoa tím x Hoa trắng 7 Hoa mọc ở nách lá x Hoa mọc ở ngọn

4 Quả xanh x Quả vàng

2) Khi cho lai giữa hai dòng đậu khác nhau, mỗi lúc ông chỉ theo dõi sự di truyền của một cặp tính trạng tương phản, bỏ qua các tính trạng khác

3) Ông đã đếm và ghi nhận hàng ngàn cá thể con từ mỗi thí nghiệm và sau đó dùng toán học thống kê để phân tích các kết quả thu được

- Đánh giá khách quan và tính số lượng chính xác Mendel quan sát tất cả các hạt

và con lai xuất hiện, thống kê số lượng và tính tỷ lệ từng loại

- Dùng ký hiệu và công thức toán học để biểu diễn kết quả thí nghiệm Mendel đã tìm ra phương pháp đơn giản để biểu diễn các dạng bằng công thức số học

Đến đầu thế kỉ 20, sự truyền thụ các tính trạng di truyền được phát biểu thành 3 quy luật Mendel: quy luật tính trội, quy luật phân ly tính trạng và quy luật phân li độc lập Quy luật thứ nhất và thứ hai phát biểu theo cách này thiếu chính xác vì:

+ Phải có các điều kiện như thuần chủng và trội hoàn toàn

+ Đúng một phần cho di truyền tương đương và trội không hoàn toàn

+ Không dùng được cho phân li giao tử và sinh vật đơn bội

Sau này đa số các nhà di truyền phát biểu lại thành 2 quy luật: