CHƯƠNG III: CẤU TRÚC TẾ BÀO

Tất cả các quá trình chuyển hóa năng lượng trao đổi chất của Kích thước té bao: um ông nhìn thấy bằng ma Copyright @ Pearson Education, inc., publishing as Benjamin Gum http: / /fix.cox

PHẦN I: SINH HỌC TẾ BÀO

CHƯƠNG III: CẤU TRÚC TẾ BÀO

TS Nguyễn Hoài Hương

1858, R Virchov bỗ sung cho học

thuyết tê bào:

> Tất cả các tế bào đều bắt nguồn từ

những tê bào sông trước đó

T Schwann È M Schleiden

II 1 Lịch sử nghiên cứu tế

bào 1663: Robert Hooke dùng kính hiên vi quan sát được vách tê

bào thực vật đã chết

10 năm sau, Antonio

Leeuwenhoek chế tạo 500 kính

hiển vi, là người đầu tiên mô tả

vi khuẩn, tảo, nguyên sinh

động vật, tinh trùng

Tao Spirogyra va nguyén sinh déng vat Vorticellla

Thí nghiệm Pasteur chứng tỏ ngày nay các sinh vật sinh ra từ các sinh vật đã tôn tại trước đó

Thuyết tự sinh bị bác bỏ

Question: Pasteur asked “Does life generate spontaneously or does

it come only from already existing life’?

microorganisms enter the

flask and grow

Học thuyết tế bào hiện đại:

1 Tất cả các cơ thể sống đều được cấu tạo nên từ tế bào Ill 2 Phương pháp nghiên :

2 Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng của mọi cơ thể sống cứu tê bảo

3 Tất cả tế bào đều bắt nguồn từ các tế bào đã tồn tại trước đó -_ Quan sát

bằng cách phân chia (không phải do ngẫu nhiên tạo thành) - _ Phân lập nuôi cấy

4 Té bào chứa thông tin di truyền và truyền thông tin này sang

tế bào khác trong qúa trình phân bào

1 Quan sát bằng kính hiển

5 Tất cả các tế bào cơ bản đều như nhau về thành phần hóa học vi

6 Tất cả các quá trình chuyển hóa năng lượng (trao đổi chất) của Kích thước té bao: um

ông nhìn thấy bằng ma

Copyright @ Pearson Education, inc., publishing as Benjamin Gum

http: / /fix.cox.miami.edu/~cmallery /150/unity/cell.text.htm

(Đọc thêm về Học thuyết tế bào)

There Is a smaller surface area compared to volume

here Is a larger surface area compared to volume

im idm 1cm 1mm 100pm 10um tym 100nm 10nm inm 1A 0.1Ã

lớn nêu kích thước

Surface area 6 sides 1? 6sides x 2 6 sides x 42

=&mm? =24 mm? =% mm*

Volume P=1 mm? 2=8 mm? = 64 mmẺ Surface area- 6/1 3/1 15/1 to-volume ratio

Thể tích V tế bào quyết định tốc độ phản ứng hóa học trong tế bào Diện tích bề mặt S quyết định lượng vật chất vào và ra tế bào

Figure 1

iia

Vì sao tế bào có kích thước nhỏ

Các thông số của kính hiển vi

a) Kính hiển vi quang học

Substage corcenser eee a thuc phong đại và

| ght inrensity contiol — Thi kinh: phóng đại

thêm ảnh của vật kính

Thôn ly hai điểm rÁt QẦn nhau kính Table 2.2 The Properties of Microscope Objectives

d khỏang cách tối thiểu (phân ly) giữa =“ dod — — ‘ont Hh we rs

Phương trình Abbé: d=0.52/nsine specimen “ = light 2.3 um 0.9 pm 0.35 um 0.18 um

Độ mở số (numerical aperture) n=hệ số khúc xạ của môi trường tiếp của kính hiền vi

6 = 1⁄2 góc hình nón ánh sáng từ vật đi Gamma rays, không khí và trong dâu)

Đê tăng độ phân giải: To pm) lô 08 TPN d0 10 kính hiển vi có vật kính dầu có độ mở side

= Tăng n (nhỏ lên phiến kính một giọt nước n

= 1,3, glycerine n=1,4, dầu bá hương (huile de

Cèdre) n=1,5 Dùng vật kính dau

-Tăng 8

d= ` nm) — 212 nm or 0.2 um = avs thước của vi khuẩn nhỏ

ii) Kính hiển vi tương phản pha (phase-

contrast microscope)

Cho phép quan sát mẫu vật sống không cần

cố định nhuộm màu

Gồm đĩa pha (phase plate) và màn chắn

sang vong (annular stop)

>Phát hiện chuyển động của VSV

>Quan sát hình dạng tế bào sống

>Phát hiện các thành phần của vi khuẩn

như bào tử và các nội thê

iii) Kính hiển vi tương phản pha giao thoa

phân biệt (differential interference

contrast microscope)

>Tương tự kính hiển vi tương phản pha

>Bé sung thiét bị tạo giao thoa các chùm

>Quan sát thành (vách) tê bào, nội bào tử,

hạt dự trữ, không bào và nhân tế bào

eukaryote

Escherichia coli nhuém véi khang thé Paramecium tetraurelia dang giao

hùynh quang (x600), màu xanh mảnh nạp (nhuộm acridine orange x125)

vỡ tê bào chêt

Nguyén sinh déng vat Crithidia luciliae Micrococcus luteus va Bacillus

nhuộm khang thé huynh quang — nhin rõ cereus (sông phát hùynh quang màu

nhân động (kinetoplast)(x1000) xanh, chêt-màu đỏ)

iv) Kính hiển vi hùynh quang Dựa trên cơ sở khả năng phát sáng của nhiều vật chất có nguồn gốc

sinh học hoặc các thúôc nhuộm khi chiêu sáng vào chúng

Ánh sáng hùynh quang: phát sáng khi ở trạng thái bị kích thích (bởi ánh sáng), thời gian ngắn

Nguồn sáng: đèn thủy ngân tạo nguồn sáng mạnh qua một bộ lọc chọn bước sóng mong muôn

Bộ tụ quang nền đen tạo nền đen tương phản với mẫu vật phát hùynh

quang rực rỡ

Mẫu vật được nhuộm với các fluochrome hoặc tự phát hùynh quang ở bứơc sóng sử dụng

Kính lọc lọai bỏ tia cực tím đến mắt

Công cụ để nghiên cứu VSV trong y học, sinh thái VSV

Fluochrome: acridine orange, DAPI (diamidino-2-phenylindole, thúôc nhuộm DNA) tạo phát sáng cam hoặc xanh lá cây, dễ dàng phát hiện khi mâu vật ở bên trong những vật khác

Range of light microscope Range of electron microscope

b) Kính hiền vi điện tử

i) Kính hiển vi điện tử truyền

qua (transmission electron microscope — TEM)

= Epithelial cells

10 um

<= Red blood cells

| Typical bacteria

Độ phân giải kính hiển quang

100 nm:

Dung chum tia dién tv A= 0,005

nm thay thé anh sang (A= 500

Tế bào lông và tế bào lông tiết ở hoa

oải hương (Lavandula vera) - SEM

Nuôi cấy tế bào

Đĩa nuôi cấy tế bào

Môi trường dinh dưỡng

Hormone, yếu tố tăng

trưởng

Nuôi cấy nguyên bào sợi chuột (SEM) Nghiên cứu tính chất riêng

của từng loại tế bào

Nuôi cấy dòng tế bào (cell lines)

Tế bào có đời sống giới hạn (phân chia 50-100 lần rồi

chết)

Cell line (tế bào bắt tử) do đột biến tế bào bình thường

Cell line từ tế bào ung thư

Uu diém: té bao có khả năng phân chia không ngừng,

đông nhất, có thê tôn trữ

Nhược điêm: nhiều điểm khác biệt với tế bào bình thường

3T3 fibroblast (mouse) BHK 21 fibroblast (Syrian hamster) MDCK epithelial cell (dog) HeLa epithelial cell (human) Ptk 1 epithelial cell (rat kangaroo) L6 myoblast (rat)

PC 12 chromaffin cell (rat)

SP 2 plasma cell (mouse)

Fibroblast: nguyén bao soi Chromaffin cell: tế bào tủy thượng thận Epithelial cell: tế bào biểu bì Plasma cell: tương bào

Myoblast: nguyên bào cơ

armored chamber sedimenting material

Vi du: ribosome 80S

Siéu ly tam (ultracentrifugation)

„ nhân, khung ee? sườn tb

ĐỘ CAO

Ribosome, virus, cac dai phan

tử sinh học

III.3 Cấu trúc tế bào

1) Phân loại tế bào: nhân sơ và nhân thực

Living Things

Cell Type Cell Type Prokaryotic Eukaryotic

Domain Domain Domain

Eubacteria Archaea Eucarya

Example Example Example

Streptococcus Methanococcus Homo sapiens

Golgi apparatus Mitochondrion

Nucleus

Tế bào nhân thực (Eukaryote): tế bào thực vật

3) Cấu trúc cơ bản tế bào nhân sơ (Prokaryote)

>Nang (capsule)

> Vách tế bào (cell wall)

>Màng sinh chất (plasma membrane)

7 năng lực của tế bào:

1 Chứa thông tin di truyền, cho phép sự biểu hiện các thông tin di truyên chính xác theo thời gian và không gian Phân chia

Thu nhận, chuyên đồi và sử dụng năng lượng

Thực hiện vô số các phản ứng sinh hóa (dùng enzyme)

Thực hiện nhiều họat động cơ học (vận chuyển các chất

trong các ngăn của tê bào)

o Đáp ứng đối với kích thích

7 Tự điều hòa hay giữ nội cân bằng

Chỉ tiết cầu trúc

1 Nang (capsule): polysaccharide hay polypeptide, chức năng bảo vệ

2 Vách tế bào (cell wall): peptidoglucan, chức năng: khung, duy trì hình dạng, chịu áp suất thẩm thấu

Hai loai vi khudn: Gram +: git lai mau (Streptococcus, Staphylococcus)

Gram -: khéng git? lai mau (E coli)

Peptidoglycan Sum

nhuôm màu negative ——ÿ

Khuẩn lam Prochloron (x 14500)

3 Mang sinh chat (plasma

membrane) hé théng mang duy nhật của tê bào

Màng sinh chất phát triển khi vi

khuân có khả năng quang hợp

5 Pla smid (DNA dang vong) nam @ Bacterial flagella (4) (Hairlike pili help this =)

rai rac, chứa thông tin di truyén rotate for locomotion adhere to other cells

khánhg thuốc)

6 Ribosome: nằm rải rác trong tế

bào, chức năng tông hợp protein

7 Pilus (pili): protein, chức năng

kết dính vào tế bào khác lầy thức

8 Roi (flagellum): protein, giup vi

4) Cấu trúc tế bào nhân thực (Eukaryote)

>Các bào quan có màng bao bọc: mỗi bào quan có chức năng riêng

rẽ, tránh các phân tử phản ứng nhâm lân

>Xu hướng tiến hóa

, Extracellular side

Carbohydrate Alpha-helx protein

bộ Golgi, tiêu thé) Bao quan chuyên hóa năng lượng

Bộ khung Sườn Cấu trúc

ngoại bào

Màng ngoài Màng trong

The nuclear envelope is continuous with the endoplasmic reticulum

y Inside ofcell

The nuclear lamina is a network of filaments

just inside the nuclear envelope It interacts

with chromatin and helps support the

envelope to which it is attached

An octagon of protein complexes surrounds each nuclear pore Protein fibrils

on the nuclear side form a cagelike structure

ii) Nhiễm sắc chất (chromatin):

gôm DNA liên kêt với protein (histone va khác histone)

Khi tế bào phân chia, nhiễm sắc chât cuộn thành nhiêm sắc thê

iii) Dịch nhân (nucleoplasm): - mạng lưới protein gắn với nhiễm sac chat;

Hệ thống sợi lamina tạo cầu trúc nhân

iv) Hạch nhân (nucleolus): tổng

hợp ribosome

Chromosome

Nhu Chromasd Chrơmadid

Chức năng của nhân:

>Chứa thông tin di truyền, nhiễm sắc thể phân chia đều đặn bảo đảm truyền thông tin di truyền cho

các thế hệ sau

> Trung tâm điều khiển mọi họat

động của tb (điều khiển sinh tổng

hop enzyme)

10

Tế bào rễ hành Các nhiễm sắc thể hình _ thành rõ rệt trong một sô tê bào đang trong thời kỷ phân bào

2 Ribosome: nơi diễn ra tổng hợp protein

Gồm hai tiều đơn vị họp thành

*~ ribosome

Kết thành chuỗi trong tế bào chất hoặc

Đính trên mạng lưới nội chất nhám

Prokaryotic ancastor Bacterial cell of eukaryotic cells Eukaryotic cell

Nguồn góc của nhân và hệ thống nội màng ở tế bào nhân thực

(Eukaryote): tiên hóa từ tê bào nhân sơ (Prokaryote)

Ribosome của Prokaryote

3 Mạng lưới nội chất (endoplasmic reticulum - ER) - xưởng chế biến

Rough ER 4 Bay : Pig t sites for protein synthesis

v ‘ They produce its rough

appearance

> Rough ER

Lumen

Smooth endoplasmic reticulum is a site for lipid synthesis and chemical

4 B6 Golgi (do Camillio Golgi knam pha)

Cấu tạo từ các lớp mang lipid déi, c6 dang cac tui dep

Chức năng: tồn trữ, biến đổi, đóng gói, vận chuyền các protein

Protein-containing vesicles from the endoplasmic reticulum transfer substances

to the cis region of the Golgi apparatus

> Protein theo Proteins for use

„ x Ấ within the cell —~ RE x4

i) Mang lưới nội chất nhám (rough endoplasmic reticulum-RER):

Cau tao tte mang lipid dang tui

Nơi gắn các ribosome tổng hợp protein

Cách ly các protein mới tổng hợp khỏi tế bào chất đề vận chuyển đến đích

Bên trong RER, biến đổi các protein mới tổng hợp

> xoắn cuộn thành cấu trúc bậc 3,

> gan thém carbohydrate (thanh glycoprotein)

ii) Mạng lưới nội chất trơn (smouth endoplasmic reticulum-SER)

Cấu tạo từ màng lipid dạng ống

Không có ribosome Bén trong SER,

Cơ chế vận chuyên bằng bóng vận chuyền bên trong tế bào

(vesicular transport)

12

5 Tiéu thé (lysosome)

Do bé Golgi tao thành bằng cách

xuất bóng màng chứa các enzyme

thủy phân các đại phân tử sinh học

Không có ở tế bào thực vật

Chức năng:

-Thủy phân vật lạ do tế bào “nuốt”

vào

-Trung tâm tái chế (thủy phân các

bào quan thoái hóa)

> Tế bào có khả năng thực bào

(phagocytosis)

>Bóng màng chứa vật lạ dung hợp

với bóng màng chứa enzyme thủy

phan (lysosome so cap) tao thành

molecules for the generation

of ATP from fuel molecules

DNA, and several of the we

is generated by the Golgi

Products of digestion,

Food particles taken in by phagocytosis

E¥ Undigested materials are released when the digestion vesicle fuses with the plasma membrane

Plasma membrane

i) Tithé

Kích thước: bằng vi khuẩn

Số lượng: tùy nhu cầu năng

lượng của tê bào 1-100 000, trung bình 1000 tỉ thê (tê bào gan người)

Cấu tạo: hai lớp màng Màng ngoài: nhẫn, chức năng

bảo vệ

Mang trong (mong): gap nép dé

tăng bê mặt tiếp xúc, chứa protein chuôi hô hấp

Chất nền nằm giữa hai lớp

màng chứa ribosome, DNA

mã hóa protein của quá trình

hô hấp

Dinh dưỡng —_— Dinhdưỡng — Dinhdưỡng ¬

6 Các bào quan quang nang hóa năng hữu hóa năng vô

« > organic organic inorganic inorganic

if) Luc lap

Cấu tạo: 2 lớp màng tương tự ti thể

Màng ngoài: nhẫn

Màng trong tạo thành từ các thylakoid chồng lên nhau

Trên màng thylakoid có các sắc tố quang hợp

Khoảng giữa các chồng thylakoid và màng ngoài gọi là stroma, nơi chứa ribosome, DNA, các enzyme chuyên hóa CO2 thành đường

=

Thylakold membranes are sites where light energy is harvested

by the green pigment chlorophyll and converted into ATP

membrane Outer ——~

membrane

13

Thuyết nội cộng sinh (endosymbiosis) giải thích nguồn góc ti thé và

lục lạp trong tê bào nhân thực

>Tễ bào nhân thực nguyên thủy “nuốt” tế bào vi khuẩn có khả năng hô

hập hiệu khí và/hoặc quang hợp

> Trải qua thời gian nội cộng sinh, các vi khuẩn này tiến hóa thành ti thể và

Túi chứa nước và các chất hòa tan

Chức năng không bào thực vật

Cấu trúc:

Chiếm 90% thể tích tế bào TV, chát

hòa tan và màng không bào tạo áp

suất trương, giữ cầu trúc cho tế bào TV

Sinh sản:

Một số sắc tố (đặc biệt là màu xanh và

hồng-anthocyanin) trong cánh hoa và

quả hấp dẫn côn trùng đến gây thụ

phần hoặc phân tán hạt

Tiêu hóa:

Trong một số thực vật, không bào chứa

enzyme thủy phân protein hạt thành

monomer làm thức ăn cho phôi thực

vat

Vacuole

7 Vi thé (microbodies) Cấu tạo túi nhỏ hình cầu gồm một

lớp màng

i) Peroxisome Chứa các enzyme phan huy peroxide (H,O,)= san phẩm phụ độc của tê bào như catalase

if) Glyoxysome

thành đường nuôi cây non (chỉ có

PLASMA MEMBRANE

9 Bộ khung sườn tế bào

Bản chất hóa học: protein Chức năng: Nâng đỡ, định hình tế bào

Hỗ trợ vận động tế bào hoặc các bào quan bên trong tế

bào

Plasma

Membrane

Endoplasmic Reticulum L -

Mitochondrion

Ribosomes

14