Cấu tạo và chức năng ty thể

a )Màng ngoài:Giống lục lạp,màng ngoài ty thể trơn nhẵn có vai trò bao bọc nội quan.(Tại sao màng ngoài lại trơn nhẵn? Tại sao tỷ lệ protein trên lipid lại giống màng sinh chất? Có ý nghĩa gì?). Tuy nhiên đặc biệt hơn,ở màng ngoài ty thể có các Porin. Porin là 1 loại beta protein. Khác với protein vận chuyển ở màng tế bào, porin đủ lớn để cho phép xảy ra khuyếch tán thụ động, nghĩa là chúng hoạt động như các kênh đặc trưng cho các loại phân tử khác nhau. Vai trò của porin: Cho phép các phân tử trung bình hoặc tích điện vào ty thể.Kiểm soát các chuyển hóa nhỏ như ion,acid amin,...Có tính chọn lọc về mặt hóa học vận chuyển chỉ một nhóm phân tử hoặc có thể đặc hiệu cho một phân tử.Màng ngoài của ty thể và lục lạp còn khác về vị trí nhóm phospholip và protein ( G tìm ko ra nhưng cô có bảo khác)Ngoài ra, Màng ngoài ty thể cũng có khả năng thông kết với những lớp màng của lưới nội chất (endoplasmic reticulum, ER), tạo thành một cấu trúc gọi là MAM (mitochondriaassociated ERmembrane, tạm dịch: màng ER liên hợp ty thể). Cấu trúc này đóng vai trò quan trọng trong hoạt động truyền dẫn tín hiệu canxi liên ERty thể và liên quan đến việc chuyển vận lipid giữa ER và ty thể. Phía ngoài màng ngoài trôi nổi những hạt nhỏ đường kính 60 Å, được đặt tên là tiểu đơn vị Parson (subunit of Parson).b )Xoang gian màng:Xoang gian màng ở ty thể tương đối giống xoang gian màng ở lục lạp – là khoảng giữa màng trong và màng ngoài.Màng trong ty thể gấp nếp sâu tạo các răng lược gọi là mào, giúp mở rộng diện tích bề mặt của màng trong (thường màng trong có diện tích gấp 5 lần màng ngoài) và nâng cao khả năng sản xuất ATP (do đó các tế bào càngcần nhiều ATP gấp nếp càng sâu). Những nếp màng này được khảm bằng hàng loạt thể cầu nhỏ, gọi là hạt F1 hay oxysome còn gọi là ATP synthase vai trò quan trongjt rong tạo năng lượng.Về thành phần, tỷ lệ protein ở màng trong cao (gấp 15 lần so với phospholipid), phân hóa theo 5 chức năng chính: 1.Nhóm tham gia những phản ứng oxy hóa khử thuộc quá trình phosphoryl hóa oxy hóa2.Phức hệ ATP synthase, đảm nhận vai trò sản sinh ATP trong chất nền3.Nhóm protein vận chuyển đặc hiệu, điều hòa hoạt động chuyển tiếp chất chuyển hóa vào trong và rời khỏi chất nền4.Bộ máy nhập dẫn protein5.Nhóm protein tham gia dung hợp và phân đôi ty thể

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM

KHOA SINH HỌC Đề tài

GVHD: ThS Lương Thị Lệ Thơ

I KHÁI NIỆM TY THỂ

II.CẤU TRÚC HIỂN VI VÀ CHỨC NĂNG TỔNG QUÁT CỦA TY THỂ

1 Cấu trúc hiển vi

2 Chức năng tổng quát của ty thể

III CẤU TRÚC PHÙ HỢP VỚI CHỨC NĂNG CỦA TỪNG BỘ PHẬN TRONG TY THỂ

IV SO SÁNH TY THỂ VÀ LỤC LẠP

Ty thể là bào quan đảm nhiệm chức năng hô hấp của tế bào.

Nó được xem là “nhà máy sản xuất năng lượng” của tế bào.

Cấu trúc hiển vi

1.

- Dưới kính hiển vi thường, ty thể thường có dạng hạt, hoặc sợi là

do ty thể rất dễ dàng biến đổi hình dạng dựa theo sự biến đổi của tình trạng sinh lý của tế bào như áp suất thẩm thấu, độ pH, tình trạng bệnh lý,…ở trạng thái bình thường ty thể có dạng trứng với đường kính 0,5-2 micromet, số lượng, kích thước của ty thể thay đổi tuỳ theo loài, các cơ quan khác nhau, các loại tế bào khác nhau

và mức độ tổ chức hoạt động trao đổi chất của chúng.

Cấu trúc hiển vi

1.

- Số lượng ty thể dao động từ vài

trăm đến vài nghìn ty thể trong một

tế bào Ty thể có nhiều trong các tế

bào tích cực chuyển hoá năng lượng,

hoặc tập trung ở vùng tế bào chất

mà ở đó tế bào cần nhiều năng

lượng để hoạt động sống Cơ quan

nào có hoạt động trao đổi chất càng

mạnh thì có số lượng ty thể càng

nhiều.

Cấu trúc hiển vi

1.

- Thành phần hoá học chủ yếu của ty thể là protein, chiếm 70% khối lượng khô, lipit chiếm khoảng 27%; thành phần còn lại là ADN và ARN khoảng 0,5 – 2%.

- Ty thể có cấu trúc rất phù hợp cho việc thực hiện hai chức năng cơ bản là oxi hoá nguyên liệu hô hấp và tích luỹ năng lượng trong ATP.

Cấu trúc hiển vi

1.

- Sơ đồ cấu trúc của ty thể:

Cấu trúc hiển vi

1.

- Ty thể điển hình có các yếu tố cấu trúc hợp thành: màng bao bọc, xoang gian màng, hệ thống màng trong ty thể và chất nền matrix Màng ngoài và màng trong ty thể giới hạn xoang gian màng, cách biệt với xoang trong (chất nền) bởi màng trong Màng trong mọc lồi vào chất nền tạo nên các mấu lồi hình răng lược gọi là mào Mỗi bộ phận có chức năng riêng trong hô hấp.

Chức năng tổng quát của ty thể

2.

a Ty thể là nhà máy sản sinh ra ATP:

Ty thể có vai trò rất quan trọng trong hô hấp hiếu khí, nghĩa là khi có oxy, ty thể sẽ chuyển hoá năng lượng có trong chất dinh dưỡng thành năng lượng trong ATP là dạng năng lượng mà tế bào có thể sử dụng được Cấu trúc siêu hiển vi và định khu phân tử của ty thể rất phù hợp với chức năng hô hấp hiếu khí của ty thể gồm:

+ Chu trình Krebs xảy ra nhờ các enzim định khu trong chất nền.

+ Thực hiện quá trình oxi hoá chất hữu cơ để giải phóng năng lượng,tích luỹ trong phân tử ATP để cung cấp cho mọi hoạt động sống của tế bào và cây.

+ Các điện tử (electron) giải phóng từ chu trình Krebs được truyền qua dãy chuyền điện tử định khu trong màng trong.

+ Sự tổng hợp ATP nhờ phức hệ ATP-synthase định khu trong màng trong.

Chức năng tổng quát của ty thể

2.

b Ty thể tham gia các quá trình trao đổi chất:

Ty thể tham gia vào các quá trình chuyển hoá các chất bằng cách phối hợp với các bào quan khác.

Chức năng tổng quát của ty thể

2.

c Tổng hợp protein riêng và thực hiện di truyền tế bào chất

Trong chất nền ty thể có đủ các dạng ARN và riboxom nên ty thể còn có khả năng tổng hợp protein riêng và thực hiện di truyền tế bào chất, tức là một số tính trạng không được di chuyển qua nhân mà qua ty thể.

Màng ngoài

1.

Bao bọc xung quanh ty thể là màng kép được cấu tạo từ màng cơ sở, là màng lipoprotein có độ dày 6nm chứa nhiều protein xuyên màng (chiếm khoảng 60%) và lipit (40%) Tỷ lệ giữa colesterol/phospholipid là 1/8 Màng ngoài chứa nhiều kênh ion, các protein mang để vận chuyển các ion và các chất với khối lượng phân tử dưới 1000D Trong màng ngoài chứa nhiều enzim khác nhau: transferaza, kinaza, cytocrom b, cytocrom-reductaza, photphataza, photpholipaza Thực hiện chức năng bao bọc, bảo vệ và quyết định tính thấm đối với các chất đi ra, đi vào ty thể.

Xoang gian màng 2.

Rất hẹp phân bố vào các mào răng lược, là nơi trung chuyển các chất giữa màng ngoài và màng trong Ngoài ra xoang gian màng chứa nhiều proton H +

được vận chuyển đến từ xoang chất nền do hoạt động của các phức hợp chuyền electron.

Xoang gian màng

Màng trong

3.

+ Gồm một hệ thống màng ăn sâu vào không gian bên trong ty thể Màng trong tạo nên nhiều nếp gấp ăn sâu vào khoang ty thể như những răng lược, tạo ra nếp gờ (mào) trong ty thể làm tăng diện tích bề mặt, cung cấp cho hàng nghìn bản sao của chuỗi trong mỗi ty thể Do vậy mà diện tích tiếp xúc của hệ thống màng trong rất lớn, tạo điều kiện cho quá trình photphoryl hoá oxi hoá xảy ra thuận lợi.

Màng trong

3.

+ Trên bề mặt của màng trong có rất nhiều hạt nhỏ hình cầu, là các thể hình nấm (oxixom) và đây chính là nơi xảy ra quá trình photphoryl hoá để tổng hợp nên ATP > Vai trò của màng trong là thực hiện quá trình vận chuyển điện tử và liên hợp với phản ứng photphoryl hoá để tổng hợp nên năng lượng ATP.

Màng trong

3.

+ Định vị ở màng trong ty thể là nhiều bản sao của phức hệ protein gọi là ATP synthase ATP synthase hoat động giống như bơm ion chạy theo chiều ngược, dùng ATP như là nguồn năng lượng truyền các ion ngược gradient nồng độ của chúng.

+ ATP synthase dùng năng lượng của gradient ion hiện có để cung cấp năng lượng tổng hợp ATP Nguồn năng lượng cho ATP synthase là sự chênh lệch về nồng độ của H + trên các phía đối diện của màng trong ty thể Quá trình trong đó năng lượng được bảo toàn ở dạng của gradient ion hydrogen qua màng được dùng để điều khiển việc sinh công tế bào như tổng hợp ATP được gọi là cơ chế

+

Màng trong

3.

+ ATP synthase là phức hệ đa tiểu đơn vị với bốn phần chính và mỗi phần được cấu thành bằng nhiều polypeptide Từng proton đi vào vị trí liên kết trên một bộ phận (rotor) làm nó quay theo cách giúp xúc tác tổng hợp ATP từ ADP và phosphate vô cơ (như dòng nước ào ạt chảy làm quay tuabin nước).

+ ATP synthase là động cơ quay phân tử nhỏ nhất trong tự nhiên.

Màng trong

3.

+ Màng trong ty thể cũng như việc thiết lập và duy trì gradient H + là chức năng chủ yếu của chuỗi truyền electron Chuỗi truyền electron là bộ máy chuyển đổi năng lượng sử dụng dòng electron phát nhiệt từ NADH và FADH 2

để bơm H + qua màng từ chất nền ty thể đến khoảng gian màng H + có khuynh hướng trở lại qua màng, khuếch tán xuôi theo gradient của nó Còn ATP synthase là vị trí duy nhất tạo con đường qua màng cho H + Việc di chuyển H + qua ATP synthase sử dụng dòng H + phát nhiệt để thúc đẩy phosphoryl hoá ADP Do đó năng lượng dự trữ trong gradient H + qua màng đã liên kết các phản ứng oxi hoá khử của chuỗi truyền electron với quá trình tổng hợp ATP.

Khoang ty thể

4.

Là khoảng không gian còn lại

trong ty thể chứa đầy chất nền cơ

bản gọi là cơ chất Thành phần

hoá học chủ yếu là các enzym của

chu trình Krebs và các enzym khác

> chức năng của khoang ty thể

là thực hiện chu trình Krebs để

oxi hoá axit pyruvic một cách triệt

Giống nhau 1.

- Đều là các loại bào quan chỉ có ở tế

bào nhân thực

- Có màng kép bao bọc bên ngoài và

bên trong là chất nền

- Đều có chứa nhiều loại enzim

- Trong chất nền đều có chứa phân tử

AND dạng vòng

- Số lượng thay đổi tùy theo loại tế

bào

Có chứa sắc tố quang hợp Không chứa sắc tố

Chứa enzim xúc tác quá trình Chứa enzim xúc tác quá trình ôxi

VỀ CẤU TẠO

hữu cơ tạo ra, có tích lũy năng

lượng dưới dạng hóa năng

Phân giải chất hữu cơ để giải phóng năng lượng dưới dạng

ATP

Có chức năng đồng hóa Có chức năng dị hóa