. Đại cương về tế bào

Hoạt động của các phân tử trong tế bào, chúng chuyển động trong đó ra sao, thâm nhập và ra khỏi tế bào như thế nào? Cách thức các tế bào vận động và tương tác với các tế bào khác; cách thức tế bào hiểu và phản ứng với thông tin từ môi trường? Cách thức tế bào và các cấu phần của nó được tạo thành và phá huỷ ra sao?  

SINH HỌC TẾ BÀO

(2TC: 2-0-4)

Học kỳII, 2016-2017

Giảng Viên: TS Đồng Huy Giới

Bộ môn Sinh Học; Khoa CNSH Email: dhgioi@vnua.edu.vn

Tài liệu tham khảo

• Molecular Cell Biology, 6th Edition, Harvey Lodish, Arnold Berk,

Lawrence S Zipursky, Paul Matsudaira, David Baltimore, James Darnell; W H Freeman and Company, New York, USA 2008

• Molecular biology of the cell Third edition Bruce Alberts, Dennis

Bray,Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, James D Watson

• Cell Biology A Short Course SECOND EDITION Stephen R Bolsover,

Jeremy S Hyams, Elizabeth A Shephard, Hugh A White,Claudia G Wiedemann N.A.Campblell, Biology, the Benjamin/cumming Publishing company, Iuc, 1993

• Sinh học tế bào Khuất Hữu Thanh Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Nhà

xuất bản Khoa học và ký thuật 2008

• Sinh học phân tử của tế bào Lê Đức Trình, 2005

• Tế bào học Nguyễn Như Hiền,Trịnh Xuân Hậu NXB Đại học Quốc gia Hà

Nội, 2004

• Nguyễn Kim Giao Hiển vi điện tử trong khoa học sự sống, NXB Đại học

Quốc gia Hà Nội, 2004

Đánh giá

• Chuyên cần: dự lớp, thảo luận: 0,1

• Kiểm tra giữa kỳ: 0,3

• Thi cuối kỳ: 0,6

• Chương I Đại cương về tế bào

• Chương II Hệ thống màng sinh học

• Chương III Sự vận chuyển các chất qua

màng sinh học

• Chương IV Hệ khung xương và động lực

tế bào

• Chương V Tín hiệu tế bào

• Chương VI Chu kỳ tế bào và sự kiểm soát chu kỳ tế bào.

BÀI MỞ ĐẦU

The key to every biological problem must finally be

sought in the cell, for every living organism is, or at

some time has been, a cell E.B Wilson, 1925

The key to every biological problem must finally be

sought in the cell, for every living organism is, or at

some time has been, a cell E.B Wilson, 1925

Why Study Cell Biology?

Tại sao phải nghiên cứu sinh học tế bào?

Chìa khóa cho mọi vấn đề sinh học cuối cùng phải được tìm trong tế bào, bởi vì mọi sinh vật sống là một tế bào, hoặc đã từng là tế bào ở một thời điểm nào đó E.B Wilson, 1925

BÀI MỞ ĐẦU

Thách thức trong nghiên cứu sinh học tế bào

Hoạt động của các phân tử trong tế bào, chúng chuyển động trong đó ra sao, thâm nhập và ra khỏi tế bào như thế nào?

Cách thức các tế bào vận động và tương tác với các tế

bào khác; cách thức tế bào hiểu và phản ứng với thông tin từ môi trường?

Cách thức tế bào và các cấu phần của nó được tạo thành

và phá huỷ ra sao?

Những phát minh trong sinh học tế bào tiếp tục

cung cấp những khả năng mới, ví dụ:

• Việc hiểu được cách thức tế bào nhận biết những vi

sinh vật tấn công nó sẽ đem lại các liệu pháp mới, chẳng hạn như kháng sinh;

• Việc hiểu được cách thức tế bào tạo ra số lượng nhiều

hơn những tế bào cần thiết và làm thế nào để kiểm soát sẽ giúp hoàn thiện liệu pháp chống ung thư;

• Việc hiểu được nhân tố nào kiểm soát sự tăng trưởng

và chuyên biệt hoá của tế bào gốc có thể đem lại những ứng dụng trị liệu quan trọng;

Những phát minh trong sinh học tế bào tiếp tục

cung cấp những khả năng mới, ví dụ:

• Việc hiểu được cách thức điều chỉnh của gen và các đường hoá sinh sẽ giúp đem lại các kỹ thuật GM tiên tiến hơn;

• Việc hiểu được cách thức tế bào cảm nhận môi trường

và cách thức sử dụng các quy trình này để tạo ra cảm biến sinh học có thể đem lại những ứng dụng trong phạm vi rộng;

• Việc hiểu được các “giàn” (Scaffold) phân tử và motor

ở trong tế bào hoạt động cùng với nhau như thế nào có thể sẽ làm cơ sở cho những ứng dụng sinh học của công nghệ nano ở nửa thế kỷ tới;

Chương I Đại cương về tế bào

1 Lịch sử phát hiện ra tế bào

2 Các thuộc tính/ nhiệm vụ cơ bản của tế bào

3 Phân loại các nhóm tế bào khác nhau

4 Sự tiến hoá của tế bào

5 Phương pháp nghiên cứu tế bào và các thành phần của tế bào

1 Lịch sử phát hiện ra tế bào

1665- English Scientist, Robert Hooke,

phát hiện các tế bào khi quan sát lớp

mỏng cắt ra từ nút đậy nắp chai làm từ

vỏ cây

Ông mô tả các tế bào như những hộp

nhỏ hay giống sáp tổ ong (honeycomb)

Ông cho rằng các tế bào chỉ có ở thực

vật và nấm

Anton van Leuwenhoek (1632-1723)

(The father of microscope)

• 1673- dùng kính hiển vi tự chế quan sát lớp váng lấy từ ao và phát hiện ra các sinh vật đơn bào

• Ông gọi chúng là “animalcules”

(những động vật nhỏ bé = vi sinh vật)

• Ông cũng quan sát các tế bào máu từ cá, chim, ếch, chó và người

• Vì thế, các tế bào được biết là có cả ở động vật giống như ở thực vật

• Ông đã chế tạo ra hơn 500 thấu kính quang học, hơn 400 loại kính hiển vi, tuy nhiên chỉ có 9 loại hiện còn tồn tại Những loại kính hiển

vi còn tồn tại có thể phóng đại lên đến 275 lần

Sau150-200 năm???

• Thời gian giữa các phát hiện của

Hooke/Leuwenhoek và giữa thế kỷ 19th , hầu như không có tiến bộ nào về nghiên cứu tế bào

• Nguyên nhân: sự chấp nhận rộng rãi thuyết

“Spontaneous Generation” (thuyết tự sinh) Van Helmont (1577 - 1644).

• Ví dụ:

- Chuột sinh ra từ quần áo bẩn/ vỏ ngô

- Dòi sinh ra từ thịt thối

- ong sinh ra từ hoa…

Những phát minh ở thế kỷ 19 th

• Nghi ngờ về Spontaneous Generation

• Phản đối bởi Louis Pasteur (1822-1895)

Pasteur: Ummm, I don’t think so!!!

+

Thí nghiệm bình cổ cò của Louis Pasteur

(1859)

Sự phát triển học thuyết tế bào

(Cell Theory)

• 1838- German Botanist, Matthias Schleiden, kết

luận tất cả các thành phần của thực vật được cấu tạo từ tế bào

• 1839- German physiologist, Theodor Schwann,

tuyên bố: tất cả các mô động vật được cấu tạo từ tế bào.

Sự phát triển học thuyết tế bào

• 1858- Rudolf Virchow, German physician, với các nghiên cứu về bệnh học tế bào, kết luận

rằng: tế bào phải được sinh ra từ các tế bào

trước đó.

(1) Mọi sinh vật đều được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào, trong đó xảy ra các quá trình chuyển hóa vật chất và tồn tại tính di truyền.

(2) Tế bào là vật sống nhỏ nhất, là đơn vị tổ chức

cơ bản của mọi cơ thể.

(3) Tế bào có thể tự sinh sản và mọi tế bào chỉ có thể được sinh ra nhờ quá trình phân chia của tế bào tồn tại trước đó

Hoàn tất học thuyết tế bào

Học thuyết tế bào hiện đại

(Modern Cell Theory)

• Modern Cell Theory có 4 nội dung ngoài 3 nội dung của học thuyết tế bào gốc:

• ngoài việc là một đơn vị cấu trúc, tế bào cũng là đơn vị sinh sản, đơn vị di truyền và đơn vị chức năng.

• Tất cả các tế bào về cơ bản đều giống nhau về thành hóa học và các hoạt động đồng hóa

• Các chức năng hóa học và sinh lý được thực hiên ngay trong các tế bào ( chuyển động, tiêu hóa, etc)

• Hoạt động của tế bào phụ thuộc vào các hoạt động của các cấu trúc bên trong tế bào (các cơ quan tử, nhân, màng sinh chất )

2 Các thuộc tính/ nhiệm vụ cơ

bản của tế bào

• Tế bào có tính phức tạp và tổ chức cao

• Tế bào mang thông tin di truyền và các phương thức sử dung các thông tin di truyền

• Tế bào có khả năng tự tái bản và nhân lên chính nó

• Tế bào có khả năng thu nhận và sử dụng năng lượng

• Tế bào thực hiện một loạt các phản ứng hoá học

• Tế bào tham gia vào hàng loạt các hoạt động cơ học/ cơ giới

• Tế bào có khả năng phản ứng lại các kích thích

• Tế bào có khả năng tự điều hoà

3 Hai nhóm tế bào khác nhau: tế bào tiền nhân và

tế bào nhân thật

THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA TẾ BÀO

???? Đặc điểm cấu tạo và chức năng của các thành phần tế bào

Eukaryotes vs

Prokaryotes

VIRUS có phải là tế bào?

4 Sự tiến hoá của tế bào

• Mọi tế bào được xem là có chung một

nguồn gốc bởi chúng có nhiều điểm giống nhau về cấu trúc và các thành phần phân tử.

WHO IS “LUCA”?

Searching for LUCA

Tree of life

Giả thuyết về nguồn gốc sự sống (Origin of Life Theories)

Bubble Hypothesis

Cell Origin Theories

Infolding of membrane system forming

nucleus and ER

Nguồn gốc của sinh vật Eukaryotes

Endomembrane infolding

ORIGIN OF EUKARYOTIC CELL

Both Endoplasmic Reticulum and nuclear membrane are believed to have evolved from infolding in outer bacterial membranes.

Nguồn gốc phát sinh của nhân và lưới nội chất

Nguồn gốc phát sinh của Mitochondria và Chloroplasts

• Là các vi khuẩn sống tự do được “nuốt vào” (engulfed ) bởi một tế bào lớn hơn

Bằng chứng về nguồn gốc phát sinh

Mitochondria và Chloroplasts

– Each have their own DNA

– Their ribosomes resemble bacterial ribosomes – Each can divide on its own

– Mitochondria are same size as bacteria

– Each have more than one membrane

Endosymbiosis

Origin of

mitochondria and chloroplasts by endosymbiosis (internal

symbiosis)

Hình dạng, kích thước, số lượng

của tế bào

1. Eubacteria: Lactococcus Lactis (cheese);

2. Archaebacteria (Methanosarcina) (produce energy by convert C02, H2 to CH3)

3 Tế bào máu (hồng cầu, bạch cầu)

4 Trứng khủng long hoá thạch

5. Green Alga, Volvox aureus

6 Tế bào thần kinh

7 Tế bào hình thành tấm epithelial

8 Tế bào thực vật được cố định trong thực vật có mạch

Sự đa dạng về hình dạng của tế bào

A Sense of Scale and Abundance – Bacteria on the Head of a Pin

Cần 50 tế bào để che kín dấu chấm trên đầu chữ “i”

A o (angstrom)= 1/10 nm Bacteria: 1-5 μm Eukaryotes : 10-30 μm

+ Chiều dày= 2μm  chồng thành cột cao 40.000 km

Humans are just an intricately designed community of cells, which must work together to survive.

Vỏ não có 15 tỷ tế bào nơron

Tại sao kích thước tế bào luôn

nhỏ?

Video: the inner life of the cell

5 Phương pháp nghiên cứu tế bào

và các thành phần của tế bào