CHUYÊN SÂU VỀ CẤU TRÚC TẾ BÀO NHÂN THỰC

Hạch nhân tổng hợp ARN ribosom rARN, giúp việc tạo ribosom, có vai trò quan trọng trong những tế bào sản ra nhiều protein.d Cấu trúc của chất nhiễm sắc Chất nhiễm sắc chromatine Khi quan

CHUYÊN ĐỀ THÁNG 9:

CHUYÊN SÂU VỀ CẤU TRÚC TẾ BÀO NHÂN THỰC

Đ/C Bùi Thị Thành

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống, là khuôn xây dựng mà từ đó mọi cơ thể sống được cấu thành

Tế bào là hệ thống sống cơ sở có cấu trúc tinh tế và hoàn chỉnh; là đơn vị cấu trúc đặc trưng cho mọi cơthể động vật, thực vật và vi sinh vật; là trung tâm xảy ra các phản ứng hoá sinh cơ bản của cơ thể sống và

là nơi chứa đựng và truyền các thông tin di truyền Ở cấp độ tế bào thể hiện đầy đủ những tính chất cơbản của sự sống như: trao đổi chất, sinh trưởng, hưng phấn, tự nhân đôi, di truyền, biến dị, thích nghi Trong chương trình SGK Sinh học lớp 10 phần cấu trúc tế bào đã dành hẵn một chương để đề cậptới những vần đề về tế bào với những kiến thức cơ bản Tuy nhiên, hiện nay kiến thức này có nhiều trongcác đề thi HSG và sẽ có trong đề thi THPT QG với những kiến thức khó hơn Vì vậy tôi đã lựa chọn

chuyên đề: “ Chuyên sâu về cấu trúc tế bào nhân thực” để hỗ trợ trong việc dạy học và bồi dưỡng HSG

của giáo viên và học của học sinh được tốt hơn

PHẦN II NỘI DUNG

I KIẾN THỨC CHUYÊN SÂU

1 Nhân

Nhân (nucleus) được Brawn phát hiện vào năm 1831 và được xem là thành phần bắt buộc của tất cả tế bào động vật và thực vật

Nhân tế bào là bào quan tối quan trọng trong tế bào sinh vật nhân chuẩn hay còn gọi là tế bào nhân thực

Nó chứa các nhiễm sắc thể của tế bào, là nơi diễn ra quá trình nhân đôi DNA và tổng hợp RNA Mỗi tế bào có chứa một thể nhỏ hình cầu hoặc hình trứng gọi là nhân Ở một số tế bào, nhân thường có vị trí khá

cố định là trung tâm tế bào, ở một số tế bào khác nó lại tự do di động và có thể thấy ở bất kỳ chỗ nào

1.1 Cấu tạo

a) Cấu tạo Màng nhân

Màng nhân ngăn cách nhân với tế bào chất bọc xung quanh nhân Màng nhân gồm 2 lớp màng (và đó là những túi, những tế bào chứa) Một màng hướng vào nhân gọi là màng trong, một màng hướng vào tế bào chất gọi là màng ngoài Màng nhân có cấu trúc không liên tục, nó có nhiều lỗ hình trụ, qua đó mà tế bào chất thông với nhân Hệ thống lỗ có vai trò rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất giữa nhân và

tế bào chất Vì các chất thấm qua lỗ là kết quả hoạt động tích cực của các chất chứa trong lỗ Ngoài ra, hệthống lỗ còn có chức năng nâng đỡ và cố định màng nhân Màng nhân tham gia vào quá trình tổng hợp

và chuyên chở các chất, tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein vì mặt ngoài của màng nhân có đính các thể ribosome

b) Các thành phần của dịch nhân

Dịch nhân là bộ phận vô hình, trong suốt Thành phần của dịch nhân gần giống như chất nền ngoại bào,

có nhiều men và muối vô cơ Trong dịch nhân có hạch nhân và chất nhiễm sắc

c) Cấu tạo của hạch nhân

Trong thời kỳ tế bào không phân chia (gian kỳ), bao giờ chúng ta cũng quan sát thấy hạch nhân Ở tiền

kỳ, hạch nhân hoà tan vào trong nhân và biến mất; đến đầu mạt kỳ, hạch nhân lại xuất hiện ở dạng các thể dính với nhiễm sắc thể và đến gian kỳ tiếp theo, hạch nhân được hình thành trở lại Hạch nhân

thường có dạng hình cầu, nhưng cũng có thể biến đổi Độ lớn của hạch nhân thay đổi tuỳ theo trạng thái sinh lý của tế bào, chủ yếu là tuỳ thuộc vào cường độ tổng hợp protein Ở tế bào mà cường độ tổng hợp protein mạnh thường hạch nhân lớn hoặc nhiều hạch nhân và ở tế bào cường độ tổng hợp protein yếu thì

ngược lại Hạch nhân tổng hợp ARN ribosom rARN, giúp việc tạo ribosom, có vai trò quan trọng trong những tế bào sản ra nhiều protein.

d) Cấu trúc của chất nhiễm sắc

Chất nhiễm sắc (chromatine) Khi quan sát tế bào đã được nhuộm màu, người ta thấy các cấu trúc chứa chất nhiễm sắc, đó là những chất có tính bắt màu đặc biệt đối với một số thuốc nhuộm Ta có thể quan sátthấy từng sợi hay búi nằm trong nhân và làm thành mạng lưới Các búi chất nhiễm sắc được gọi là tâm nhiễm sắc (chromocentre hoặc caryosome) Cấu trúc của chất nhiễm sắc có thể thay đổi ở các tế bào khácnhau của cùng 1 cơ thể, hoặc ở tế bào cùng loại của các cơ thể khác nhau Bản chất của chất nhiễm sắc làcác ADN của nhiễm sắc thể (chromosome) ở dạng tháo xoắn Nhiễm sắc thể có hình dáng và kích thước đặc trưng chỉ ở kỳ giữa (metaphase) của sự phân bào Nhiễm sắc thể gồm có ADN, các protein histone vàcác protein không histone của nhiễm sắc thể Cả 3 thành phần gộp lại là chất nhiễm sắc Như vậy, cấu trúc chất nhiễm sắc của nhân ở gian kỳ chính là nhiễm sắc thể ở kỳ phân chia, nhưng ở trạng thái ẩn

1.2 Chức năng của nhân tế bào

Nhân có vai trò quan trọng trong việc điều hòa các quá trình xảy ra trong tế bào Nó chứa các yếu tố di truyền hoặc là các gen xác định tính trạng của tế bào ấy hoặc của toàn bộ cơ thể, nó điều hòa bằng cách gián tiếp hoặc trực tiếp nhiều mặt hoạt tính của tế bào Nhân tách biệt với tế bào chất bao quanh bởi một lớp màng kép gọi là màng nhân Gọi là màng kép vì màng nhân có cấu tạo từ hai màng cơ bản Màng nhân dùng để bao ngoài và bảo vệ DNA của tế bào trước những phân tử có thể gây tổn thương đến cấu trúc hoặc ảnh hưởng đến hoạt động của DNA Màng nhân điều hòa sự vận chuyển chất từ tế bào chất vàonhân và ngược lại Trong quá trình hoạt động, phân tử DNA được phiên mã để tổng hợp các phân tử RNA chuyên biệt, gọi là RNA thông tin (mRNA) Các mRNA được vận chuyển ra ngoài nhân, để trực tiếp tham gia quá trình tổng hợp các protein đặc thù

1.3 Số lượng

Tuyệt đại đa số tế bào có một nhân Có nhiều tế bào có 2 hoặc 3 nhân (tế bào gan, tế bào tuyến nước bọt động vật có vú, ) Có những tế bào đa nhân, có khi hàng chục như tế bào đa nhân (megacaryocyte) trongtuỷ xương Trái lại, cũng có những tế bào không có nhân như tế bào hồng cầu động vật có vú Nhưng hồng cầu không nhân chỉ ở giai đoạn trưởng thành, giai đoạn non hồng cầu có nhân

1.4 Hình dạng

Hình dạng của nhân phụ thuộc vào hình dạng của tế bào Tế bào hình cầu, hình khối, nhân thường có dạng hình cầu (tế bào limpho) Tế bào hình trụ (như tế bào cơ) thì nhân có dạng dài hình bầu dục Tuy vậy, trong nhiều loại tế bào nhân có hình dạng phức tạp Ví dụ: tế bào bạch cầu có hạt nhân phân khúc hình thuỳ

Hình dạng của nhân có thể thay đổi tuỳ chức năng của tế bào Ví dụ: nhân của bạch cầu có hạt phân thuỳ phức tạp là để tăng bề mặt tiếp xúc của nhân với tế bào chất

2 RIBOSOME

Ribosome của sinh vật nhân thực có đường kính từ 25 đến 30 nm (250-300 Å) và tỷ lệ rRNA so với protein là gần như bằng 1 a Hình thái

- Là bào quan nhỏ không có màng bao bọc, kích thước từ 15 – 25nm

- Mỗi tế bào có từ hàng vạn đến hàng triệu ribosome

mRNA, trong khi tiểu đơn vị lớn liên kết các axit amin để tạo thành một chuỗi polypeptide Mỗi tiểu đơn

vị gồm một hoặc nhiều phân tử RNA ribosome (rRNA) và nhiều phân tử protein Tinh thể học đã chỉ ra rằng không có protein ribosome gần các mặt phản ứng trong quá trình tổng hợp polypeptide Điều này cho thấy rằng các thành phần protein của ribosome hoạt động như một lớp tạm thời, có thể tăng cường khả năng của rRNA để tổng hợp protein thay vì trực tiếp tham gia xúc tác

Sinh vật nhân thực có 80S ribosome, mỗi ribosome bao gồm một tiểu đơn vị nhỏ (40S) và một tiểu đơn vị lớn (60S) Tiểu đơn vị 40S có một RNA 18S (1900 nucleotide) và 33 protein.Tiểu đơn vị lớn gồm

có một tiểu đơn vị RNA 5S (120 nucleotide), một RNA 28S (4700 nucleotide), và một RNA 5.8S (160 nucleotide) và 46 protein

2.2 Chức năng:

Ribosome là một cấu trúc của tế bào tham gia tổng hợp protein Protein có vai trò cần thiết cho nhiều chức năng của tế bào như sửa chữa sai hỏng hay điều phối các phản ứng hóa học Ribosome được tìm thấy bên ngoài nhân tế bào và trôi lơ lửng trong chất tế bào hoặc gắn với mạng lưới nội chất

3.TI THỂ

3.1 Cấu trúc

- Là bào quan ở tế bào nhân thực, thường có dạng hình cầu hoặc thể sợi ngắn

- Bên ngoài: Bao bọc bởi màng kép (hai màng bao bọc)

+ Màng ngoài: trơn nhẵn

+ Màng trong: ăn sâu vào khoang ti thể, hướng vào trong chất nền tạo ra các mào Trên mào có nhiềuloại enzyme hô hấp

Màng ty thể trong

Màng ty thể trong chứa nhiều loại protein, chia thành 5 nhóm sau theo chức năng từng loại

*Nhóm tham gia những phản ứng oxy hóa khử thuộc quá trình phosphoryl hóa oxy hóa

*Phức hệ ATP synthase, đảm nhận vai trò sản sinh ATP trong chất nền

*Nhóm protein vận chuyển đặc hiệu, điều hòa hoạt động chuyển tiếp chất chuyển hóa vào trong và rời khỏi chất nền

*Bộ máy nhập dẫn protein

*Nhóm protein tham gia dung hợp và phân đôi ty thể

- Bên trong:

Chứa nhiều protein và lipid, ngoài ra còn chứa acid nucleic (DNA vòng, RNA), ribosome (giống với ribosome của vi khuẩn) và nhiếu enzyme

Ty thể sở hữu vật chất di truyền của riêng chúng, và là bộ máy cấu tạo nên hệ RNA và protein riêng

ty thể) Người ta cho biết một trình tự DNA ty thể ở người được công bố chứa đến 16.569 cặp base

mã hóa trong 37 gen, gồm: 22 gen tRNA, 2 gen rRNA và 13 gen peptide Ở người, 13 loại peptide tythể này khảm vào lớp màng trong, cùng với những protein mã hóa bởi những gen trong nhân tế bào chủ

3.2 Số lượng

Một ty thể đơn thường chỉ tìm thấy trong những sinh vật đơn bào Tương phản với số lượng lớn ty thể nằm trong các tế bào gan người, tức khoảng 1000–2000 ty thể trên một đơn vị tế bào, chiếm đến 1/5 thể tích tế bào

3.3 Chức năng – Nhà máy năng lượng tí hon của tế bào.

Vai trò chính yếu của ty thể là sản xuất ATP, thể hiện qua một lượng lớn protein tại màng trong phục vụ chức năng này Các protein này sản sinh ATP từ sản phẩm oxy hóa chính của glucose là pyruvate, tạo ra trong bào tương cùng với các phân tử NADH Kiểu hô hấp tế bào xảy ta ở ty thể có tên gọi hô hấp hiếu khí, phụ thuộc vào sự hiện diện của khí oxy Khi nồng độ oxy thấp hơn ngưỡng tối thiểu, những sản phẩm đường phân sẽ bị chuyển hóa qua hoạt động lên men kỵ khí, một quá trình độc lập với bào quan ty thể.Sự sản sinh ATP từ glucose trong hô hấp hiếu khí có hiệu suất cao gấp 13 lần trong quá trình lên men.Gần đây người ta phát hiện ty thể thực vật có thể sản xuất một lượng hạn chế ATP mà không cần oxy bằng cách sử dụng cơ chất nitrit thay thế.ATP xuyên qua màng trong với sự giúp đỡ của một loại protein đặc hiệu, và đi xuyên màng ngoài thông qua các porin

Sơ đồ chuỗi chuyền điện tử trong xoang gian màng ty thể

Năng lượng oxy hóa từ NADH và FADH2 được chuyển đến oxy (O2) thông qua một vài giai đoạn thuộc chuỗi chuyền điện tử Các phân tử giàu năng lượng này sản sinh tại chất nền từ chu trình axit citric và một phần đến từ quá trình đường phân tại tế bào chất Đương lượng khử từ tế bào chất có khả năng được nhập cảng thông qua hệ thống con thoi malate-aspartate thuộc nhóm protein đối chuyển, hay chuyển vào chuỗi chuyền điện tử bằng cách sử dụng con thoi glycerol phosphate Những phức hệ protein tại màng trong (NADH dehydrogenase (ubiquinone), cytochrome c reductase và cytochrome c oxidase) đảm nhận khả năng truyền dẫn và gia tăng giải phóng năng lượng bằng việc bơm proton (H+) xuất ra xoang gian màng Tổng thể năng suất quá trình là hiệu quả, nhưng một lượng nhỏ electron có thể sớm khử oxy, tạo nên những chủng chất hoạt động có oxy (reactive oxygen species) như superoxit Hiện tượng này có thể gây ra căng thẳng oxy hóa trong ty thể và góp phần suy giảm chức năng ty thể cũng như dẫn đến lão hóa.Khi tăng nồng độ proton trong xoang gian màng, một gradient điện hóa mạnh được thiết lập hai bên màng trong Các proton có thể trở về chất nền thông qua phức hệ ATP synthase, và chính năng lượng thế năng này sẽ giúp tổng hợp ATP từ ADP và phosphate vô cơ (Pi).Quá trình này được gọi là hóa thẩm thấu (chemiosmosis)

4 LỤC LẠP

4.1 Hình thái:

- Hình bầu dục

- Số lượng trong mỗi tế bào không giống nhau, phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng của môi trường sống

-Màng lục lạp ngoài là một màng bán nhớt cho phép những phân tử nhỏ và ion khuếch tán dễ dàng

- Màng trong lục lạp trong giáp với chất nền stroma, có vai trò quản lý sự lưu thông vật chất ra vào lụclạp

Ngoài việc quản lý quá trình vận chuyển các chất, màng lục lạp trong còn là nơi tổng hợp các axit béo,

- Grana: Gồm các túi dẹt thylakoid xếp chồng lên nhau Các hạt grana nối với nhau bằng lamen

Khảm trên màng thylakoid là những phức hệ protein quan trọng thực hiện những phản ứng sáng phục vụquá trình quang hợp Quang hệ II và quang hệ I là hai trong số chúng, chứa những phức hệ hấp thụ ánhsáng cấu tạo từ các sắc tố chlorophyll và catenoid, chúng hấp thu năng lượng ánh sáng và sau đó sửdụng để kích hoạt các electron thành dạng hoạt động Những phân tử trong màng thylakoid tiếp tụcdùng những electron kích hoạt này cho việc bơm ion H+ vào xoang thylakoid, làm giảm độ pH và gâyaxit hóa ATP synthase là một phức hệ protein lớn khác, có khả năng khai thác gradient nồng độ (sựchênh lệch nồng độ) của ion H+ giữa chất nền và xoang thylakoid, nhằm sản sinh năng lượng ATP bằngcách lợi dụng dòng chảy H+ từ xoang khuếch tán trở lại chất nền—hoạt động chẳng khác gì một turbine

Thylakoid gồm có hai loại: thylakoid grana và thylakoid stroma Thylakoid grana là những túi dẹp xấplên tạo nên chồng grana, còn thylakoid stroma là những phiến gian tiếp xúc với chất nền stroma.Thylakoid grana tựa như những đĩa bánh hình tròn đường kính khoảng 300–600 nanomet Thylakoidstroma dạng như những tấm mỏng xoắn trôn ốc bọc quanh grana.Chóp và đáy của thylakoid granatương đối phẳng, trên đó có chứa các phức hệ protein quang hệ II Tính phẳng này cho phép chúng cóthể sắp xếp khăng khít với nhau, tạo nên chồng grana với nhiều lớp màng siết chặt qua lại, gọi là màngtrong grana (gồm phần mặt trên và mặt dưới của màng thylakoid grana), giúp tăng tính ổn định cũng

như diện tích bề mặt cho hoạt động "bắt giữ" ánh sáng.

Thay vì đặt trong lòng grana như quang hệ II, những phức hệ protein lớn khác như quang hệ I và ATPsynthase lại được định vị tại những vị trí tiếp xúc chất nền stroma Chúng không phù hợp với lớp màngtrong grana siết chặt, vì vậy ở những lớp màng tiếp xúc stroma chúng mới hiện diện và được tìm thấy.Màng tiếp xúc stroma này chính là các mép thoai thoải vòng quanh của màng thylakoid grana cùng vớitoàn bộ màng thylakoid stroma Những phức hệ protein lớn này có khả năng đóng vai trò như các miếngđệm chắp giữa các phiến gian thylakoid stroma

Số lượng thylakoid và tổng diện tích thylakoid của lục lạp chịu ảnh hưởng bởi sự tiếp nhận ánh sáng.Những lục lạp che dưới bóng râm chứa một lượng grana lớn và nhiều cùng với một diện tích màng phủthylakoid rộng hơn lục lạp hứng chịu ánh sáng chói lóa Những thông số này của hệ thống thylakoid cóthể thay đổi chỉ trong vài phút tiếp xúc với ánh sáng hoặc không cho tiếp xúc

+ Trên màng thylakoid có hệ sắc tố: chất diệp lục và sắc tố vàng

+Trong màng thylakoid có các hệ enzyme sắp xếp một cách trật tự

→Tạo thành vô số các đơn vị cơ sở dạng hạt hình cầu, kích thước từ 10 – 20nm gọi là đơn vị quang hợp

- Chất nền stroma: Chứa DNA, plasmide, hạt dự trữ, ribosome nên có khả năng nhân đôi độc lập, tựtổng hợp lượng protein cần thiết cho mình

+ Chlorophyll b là một sắc tố màu xanh ô liu chỉ tìm thấy trong lục lạp thực vật, tảo lục, lục lạp cấp hainguồn gốc tảo lục và một ít vi khuẩn lam Hai loại diệp lục là chlorophyll a và b đã cùng nhau tạo nênmàu xanh cho phần lớn lục lạp thực vật và tảo lục

+ Chlorophyll c chủ yếu có mặt trong lục lạp cấp hai nguồn gốc tảo đỏ, mặc dù nó không được tìm thấytrong chính lục lạp tảo đỏ Ngoài ra, chlorophyll c còn xuất hiện ở vài loại tảo lục và vi khuẩn lam.+ Chlorophyll d và f chỉ có ở một số vi khuẩn lam

- Carotenoid

Có khoảng 30 loại sắc tố quang hợp carotenoid Chúng hỗ trợ cho sự vận chuyển và tiêu tan năng lượng

dư thừa; màu sắc tươi sáng của chúng đôi khi cũng chèn lấp đi màu xanh diệp lục, như trong mùa thu, ta

có thể bắt gặp những tán xanh bắt đầu đổi dần sang những màu sắc ấm áp hơn, như đỏ, vàng, rồi cuốicùng rụng đi theo những cơn gió.β-carotene là một loại carotenoid đỏ vàng có mặt hầu như trong tất cảlục lạp, y như chlorophyll a

- Phycobilin

Phycobilin là nhóm sắc tố thứ ba tìm thấy trong vi khuẩn lam, lục lạp tảo lục lam, tảo đỏ và tảocryptophyte Phycobilin có ở mọi màu, trong đó, có loại phycoerytherin là một trong những sắc tốkhiến tảo đỏ có màu đỏ đặc trưng

4.4 Sự vận động của lục lạp

Khi lục lạp tiếp xúc trực tiếp ánh sáng mặt trời, chúng bố trí men theo những cạnh lồi của thành tế bào đểgiảm thiểu diện tích tiếp xúc Còn trong bóng tối, chúng bố trí tập trung thành những mảng song song mặt đáy nhằm tối đa hóa hiệu quả hấp thụ ánh sáng

Giống như ty thể, lục lạp sử dụng thế năng dự trữ trong gradient ion H+ (ion hydro) để sản sinh năng lượng ATP Ban đầu, hai quang hệ hấp thụ năng lượng ánh sáng nhằm kích thích các electron phân li từ nước và chuyển chúng đến chuỗi chuyền điện tử Những phức hệ giữa hai quang hệ sử dụng năng lượng

từ các electron kích hoạt để bơm ion H+ vào xoang thylakoid, xác lập nên một gradient, với tương quan lượng ion H+ trong hệ thống thylakoid nhiều hơn hàng nghìn lần so với chất nền Tiếp theo, những ion H+ trong xoang thylakoid khuếch tán trở lại stroma theo chiều chênh lệch gradient nồng độ thông qua ATP synthase ATP synthase lợi dụng thế năng từ dòng chảy ion H+ trở ngược để khai thác năng lượng

và tiến hành phosphoryl hóa adenosine diphosphate (ADP) thành adenosine triphosphate (ATP).Trong lục lạp, phần "núm xoay" (rotor) của ATP synthase nằm trong chất nền nên ATP cũng được tổng hợp tại đây, chuẩn bị tiêu thụ cho những phản ứng pha tối

+ Sự khử NADP+

Những electron mất tích trong chuỗi chuyền điện tử thường đã chuyển đến NADP+, khử nó trở thành NADPH thải loại NADPH vào chất nền, cùng với ATP cung cấp năng lượng cho các phản ứng tối.Bởi vì sự khử NADP+ liên tục lấy đi những electron từ chuỗi chuyền điện tử, nên lượng electron này phải luôn được bổ sung Đây chính là vai trò của quang hệ II, nơi phân li nước (H2O) cung cấp thường xuyên electron cho pha sáng

+ Con đường quang phosphoryl hóa vòng

Trong khi quang hệ II quang phân li nước sản sinh và kích thích các electron, quang hệ I chỉ đơn giản khai thác triệt để năng lượng này bằng cách tái kích hoạt các electron còn sót lại ở cuối mỗi chuỗi chuyềnđiện tử Thông thường, những electron tái sinh sẽ chuyển đến tiêu thụ bởi NADP+, mặc dù đôi khi chúngcũng có thể trở ngược cung cấp năng lượng cho các phức hệ protein chuyển vận để bơm thêm nhiều ion H+ vào xoang thylakoid nhằm sản xuất bổ sung ATP Tiến trình này được gọi là con đường quang

phosphoryl hóa vòng, do có sự tái sử dụng những electron Con đường quang phosphoryl hóa vòng phổ biến ở thực những loài có nhu cầu ATP nhiều hơn NADPH

- Phản ứng tối

Chu trình Calvin, còn gọi là pha tối, phản ứng tối hay chính xác nhất là phản ứng không phụ thuộc ánh sáng, là một quy trình tuần hoàn gồm hàng loạt phản ứng hóa sinh nhằm mục đích cố định CO2 hình thành phân tử đường G3P, sử dụng năng lượng và electron cung cấp từ ATP và NADPH của pha sáng Chu trình Calvin diễn ra trong chất nền lục lạp

5 LƯỚI NỘI CHẤT

5.1 Cấu trúc

Mạng lưới nội chất có cấu trúc như là một hệ thống ống dẫn chằng chịt và phát triển rộng khắp tế bào chất, được nâng đỡ bởi hệ thống khung xương của tế bào Các ống dẫn, nhánh rẽ và các túi của mạng lưới nội chất đều được nối thông với nhau và bản thân mạng lưới nối kết trực tiếp với lớp màng ngoài của nhân tế bào, như hệ thống màng này hình thành một lớp vỏ bọc kín bao lấy một khoảng không gian chiếm chừng 10 phần trăm dung tích tế bào gọi là khoang lưới nội chất (ER lumen) Mặc dù khoang lưới nội chất chỉ chiếm 10 phần trăm dung tích tế bào, diện tích bề mặt màng sinh chất của mạng lưới chiếm gần một nửa tổng diện tích màng sinh chất của tế bào Ở các tế bào gan và tụy, diện tích bề mặt màng sinh chất của mạng lưới lần lượt gấp 25 lần và 12 lần so với diện tích bề mặt màng tế bào Mạng lưới nội chất lại được chia thành 2 dạng: lưới nội chất có hạt (hay còn gọi là lưới nội chất nhám) và lưới nội chất trơn Lưới nội chất nhám có cấu tạo gồm nhiều túi dẹt thông với nhau Các ống thông với khoảng quanh nhân và màng sinh chất Lưới nội chất hạt có các hạt ribosome đính trên bề mặt, phần không có hạt gọi làđoạn chuyển tiếp Lưới nội chất trơn có hệ thống ống chia nhánh với nhiều kích thước khác nhau và không có ribosome trên bề mặt Lưới nội chất trơn thông với lưới nội chất hạt, không thông với khoảng quanh nhân và có liên kết mật thiết với bộ máy Golgi

5.2 chức năng:

- Sinh tổng hợp protein và lipid: Hệ thống mạng lưới nội chất tỏa rộng khắp tế bào đóng vai trò trung tâmtrong việc sinh tổng hợp các protein và lipid cần thiết Thật vậy, phần lớn các loại protein, lớp màng kép lipid cùng những loại lipid của phần lớn các bào quan - bao gồm cả bộ máy Golgi, tiêu thể, nội thể, túi tiết và ngay bản thân mạng lưới nội chất - đều được sản sinh từ lớp màng của hệ thống mạng lưới này

- Glycosyl hóa và cuộn gập các protein: Phần lớn các protein trước khi được chuyển đến đích cần phải trải qua quá trình glycosyl hóa để trở thành các glycoprotein, đồng thời các protein phải được cuộn xoắn

và hình thành các liên kết disulfit đúng quy cách Các enzyme nằm trên bề mặt trong của mạng lưới nội chất sẽ đảm nhiệm việc thực thi và kiểm tra các quá trình này Mạng lưới nội chất cũng chứa các enzyme

và protein có chức năng tống khứ các "sản phẩm" sai hỏng vào tế bảo chất để các tiêu thể xử lý; nếu số lượng protein sai hỏng tăng lên quá nhiều thì các thụ thể trong mạng lưới nội chất sẽ truyền tín hiệu về nhân tế bào để tế bào có phản ứng đối phó thích hợp

- Chuyển vận các chất: mạng lưới nội chất là nơi đảm nhiệm quá trình trung chuyển các chất (nhất là protein) trong tế bào Các loại protein cần thiết cho việc bài tiết và cho các bào quan đều được chuyển từ

tế bào chất tới mạng lưới này để được trung chuyển tới đích Như đã nói, vào cuối quá trình sinh tổng hợp protein tại ribosome, protein sẽ được chuyển vận vào lưới nội chất thông qua quá trình chuyển dịch đồng dịch mã (co-translational translocation) và các phân tử protein, lipid đã được sinh tổng hợp sẽ được chuyển từ mạng lưới nội chất sang bộ máy Golgi tại các đoạn mạng lưới nội chất chuyển tiếp

6 BỘ MÁY GOLGI

6.1 Cấu tạo

Thế Golgi được tạo thành bởi các túi màng dẹt xếp chồng lên nhau (còn được gọi là chồng

Golgi), sinh ra từ đoạn chuyển tiếp không hạt của lưới nội sinh chất có hạt Mỗi bộ có từ 5 đến 8 túi, tuy nhiên người ta cũng từng quan sát thấy bộ Golgi có đến 60 túi Xung quanh chồng túi chính là một số lượng lớn các túi cầu (nang), nảy chồi ra từ chồng túi.

Chồng túi có 5 miền chức năng: mạng cis-Golgi, cis-Golgi, Golgi trung gian, trans-Golgi và mạng trans-Golgi Các sản phẩm tiết từ lưới nội sinh chất hòa vào mạng cis-Golgi, sau đó vươn đến các phần khác của chồng túi cho đến khi gặp mạng trans-Golgi, nơi mà chúng được đóng gói và chuyển đến các nơi cần chúng Mỗi miền có chứa những loại enzymes khác nhau,giúp chỉnh sửa phân loại các sản phẩm dựa trên điểm đến của các sản phẩm này

6.2 Chức năng:

- Gắn nhóm carbohydrate vào protein được tổng hợp ở lưới nội chất hạt

- Tổng hợp một số hormone, từ nó cũng tạo ra các túi có màng bao bọc (VD: túi tiết,

Tế bào tổng hợp một lượng lớn các đại phân tử khác nhau và cần thiết cho cuộc sống của nó

Bộ máy Golgi cần thiết cho sự chỉnh sửa, phân loại và bao gói những chất này cho tế bào sử dụng và bài tiết Nó cơ bản chế biến protein lấy từ lưới nội sinh chất nhám, nhưng nó cũng góp phần vào việc vận chuyển lipids trong tế bào, và sự tạo thành các lysosome Trong khía cạnh này thì có thể xem bộ máy Golgi như một bưu điện; nó đóng gói, dán nhãn các "bưu kiện" và rồi chuyển chúng đến những phần khác nhau của tế bào Enzymes trong chồng túi Golgi có khả năng chế biến các chất nhờ vào cacbonhydrat và phosphate Để làm được việc này, Golgi vận chuyển các chất như các đường nucleotit vào các bào qua trong tế bào chất Protein cũng được dán nhãn nhờ các phân tử nhận diện, nhờ đó mà protein được chuyển đến đúng vị trí Lấy ví dụ, bộ máy Golgi dán nhãn mannose-6-phosphate cho protein nào được chuyển đến các lysosome

7 LISOSOM

7.1 Cấu tạo:

Là một loại bào quan dạng túi có kích thước trung bình từ 0,25 – 0,6µm

+ Được hình thành từ bộ máy Golgi theo cách giống như túi tiết nhưng không bài xuất ra bênngoài

+ Có một lớp màng bao bọc, chứa nhiều enzyme thuỷ phân

7.2Chức năng:

+ Kết hợp với không bào làm nhiệm vụ tiêu hoá nội bào

+ Tham gia vào quá trình phân huỷ các tế bào già, các tế bào bị tổn thương cũng như các tế bào đã hết thời hạn sử dụng : Các enzyme phân cắt nhanh chóng các đại phân tử như protein, acid nucleic, carbohydrate, lipid

8 KHÔNG BÀO

8.1 Cấu trúc

- Được tạo ra từ hệ thống lưới nội chất và bộ máy Golgi

Không bào là một bào quan gắn với màng sinh chất, có mặt ở mọi tế bào thực vật, nấm và một số sinh vật nguyên sinh, động vật và tế bào vi khuẩnl Không bào là những khoang đóng kín thiết yếu bên trong chứa nước với các phân tử vô cơ và hữu cơ bao gồm các enzyme tan trong dung dịch, mặc dù một số trường hợp nhất định chúng có thể chứa sỏi đã bị bao lấy Không bào hình thành bằng sự dung hợp của nhiều túi có màng bao và kích thước thường lớn hơn những túi này.Bào quan này không có hình dạng và kích thước cơ bản; cấu trúc của nó biến đổi tuân theo nhu cầu của tế bào

8.2 Chức năng

Chức năng và tầm quan trọng của không bào tùy thuộc vào loại tế bào mà chúng có mặt, mà sự biểu hiện

rõ nét hơn ở tế bào thực vật, nấm và một số sinh vật nguyên sinh hơn là ở tế bào động vật và vi khuẩn Nói chung, chức năng của không bào bao gồm:

- Cô lập vật liệu lạ có thể ảnh hưởng hoặc gây hại tới tế bào chủ

- Chứa các sản phẩm thải loại

- Chứa nước ở tế bào thực vật

- Duy trì áp lực thủy tĩnh nội bào hoặc áp lực trương (turgor) bên trong tế bào

- Duy trì mức pH nội bào

- Chứa các phân tử nhỏ

- Xuất thải những chất không cần thiết ra khỏi tế bào

- Cho phép thực vật duy trì các cấu trúc như lá và hoa bởi áp lực của không bào

Bằng cách tăng kích thước qua áp lực trương nở, cho phép thực vật nảy mầm và các cơ quan của nó (nhưlá) sinh trưởng rất nhanh và sử dụng chủ yếu là nước

Ở hạt giống, các protein dự trữ cần thiết cho sinh trưởng được giữ trong các 'thể protein', mà chính là các không bào bị biến đổi

- Chúng cũng hỗ trợ sự tiêu (lysis) và tái sử dụng các protein bị lỗi gập mà dùng để xây dựng lên tế bào - không bào tham gia vào tiêu hủy các vi khuẩn xâm nhập ,một số cơ quan có vai trò là 'nhà chứa' cho

Màng sinh chất có cấu tạo theo mô hình khảm động:

Cấu trúc khảm: Màng được cấu tạo chủ yếu từ lớp photpholipit kép, trên đó có điểm thêm các phân tử prôtêin và các phân tử khác Ở các tế bào động vật và người còn có nhiều phân tử colestêron làm tăng độ ổn định của màng sinh chất Các prôtêin của màng tế bào có tác dụng như những kênh vận chuyển các chất ra vào tế bào cũng như các thụ thể tiếp nhận các thông tin từ bên ngoài

Cấu trúc động: do lực liên kết yếu giữa các phân tử phôtpholipit, phân tử photpholipit có thể chuyển động trong màng với tốc độ trung bình 2mm/giây, các prôtêin cũng có thể chuyển động những chậm hơn nhiều so với phôtpholipit Chính điều này làm tăng tính linh động của màng

+ Ở tế bào động vật còn có thêm các phân tử cholesterol có tác dụng tăng cường ổn định màng

9.2 Chức năng:

Màng tế bào (hay màng sinh chất) bao phủ xung quanh tế bào chất của các tế bào sống, về cơ bản màng phân cách các phần nội bào với mội trường ngoại bào Màng tế bào còn có vai trò trong việc nâng giữ khung xương để hình thành nên hình dạng bên ngoài của tế bào và gắn kết chất nền ngoại bào với các tế bào khác lại với nhau để hình thành nên các mô Ở các loài nấm, vi khuẩn, vi khuẩn cổ và kể cả thực vật đều có thành tế bào giúp cung cấp cơ chế hỗ trợ cho tế bào và ngăn cản các đại phân tử vượt qua nó.Màng tế bào có tính thấm chọn lọc và có thể kiểm sót những gì ra và vào tế bào, do đó tạo điều kiện để vận chuyển các chất cần thiết cho sự sống Sự di chuyển của các chất đi qua màng có thể là "thụ động" diễn ra mà tế bào không sản sinh ra năng lượng hoặc "chủ động" đòi hỏi tế bào phải tiêu hao năng lượng cho việc vận chuyển các chất Màng nhận nhiệm vụ duy trì điện thế cho tế bào và làm việc như một bộ

lọc chỉ cho phép những thứ thiết yếu vào và ra khỏi tế bào Tế bào sử dụng một số các cơ chế chuyển đổi

có liên quan đến các màng sinh học:

- Vận chuyển có chọn lọc các chất( màng bán thấm)

Với các protein màng trên màng tế bào, màng tế bào còn có thể thực hiện các chức năng:

- Chức năng enzim: Xúc tác cho các phản ứng hóa học xảy ra trên màng hoặc trong tế bào

- Chức năng thu nhận, truyền đạt thông tin: các thụ quan có hình dạng đặc thù để gắn với thông tin hóa học để kích thích hoặc ức chế các quá trình trong tế bào sao cho phù hợp với môi trường

- Chức năng nối kết: kết nối các tế bào thành một khối ổn định

- Chức năng neo màng: protein liên kết với protein sợi hoặc các sợi trong tế bào chất, tạo sự ổn định bền chắc của màng

- Chức năng vận chuyển các chất qua màng

Ngoài ra màng còn có thể nhận biết tế bào nhờ cacbohydrat gắn trên protein

β-D-Cellulose do các mắt xích β-D-Glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1.4 Glucocid do vậy liên kết nàythường không bền trong các phản ứng thủy phân

Cellulose được tạo thành trong cây xanh nhờ quá trình quang hợp:

• Vật chất di truyền được bao bọc bởi lớp màng tạo nên cấu trúc gọi là nhân tế bào

• Bên trong tế bào chất các hệ thống màng chia tế bào thành các xoang riêng biệt

• Nhiều bào quan trong tế bào chất cũng được bao bọc bởi lớp màng

Tế bào động vật và tế bào thực vật có những điểm khác nhau chính sau:

Câu 3: So sánh cấu trúc của ti thể và lục lạp?

Hướng dẫn trả lời

* Giống nhau:

- Đều có 2 lớp màng bao bọc

- Đều có chức năng tổng hợp ATP cho tế bào

- Đều chứa ADN và ribôxôm

- Cả 2 bào quan này có nhiều enzim xúc tác cho các phản ứng sinh hóa

- Tự sinh sản bằng phân đôi

* Khác nhau:

- Màng ngoài trơn nhẵn, màng trong gấp

nếp

- Hai lớp màng đều trơn nhẵn

- Có enzim hô hấp đính trên màng trong (hay

các tấm răng lược crista)

- Có enzim pha sáng quang hợp đính trên cáctúi tilacoit ở hạt grana

- Năng lượng (ATP) tạo ra được sử dụng cho

tất cả các hoạt động của tế bào

- Năng lượng (ATP) tạo ra ở pha sáng được dùng cho pha tối để tổng hợp chất hữu cơ

- Có mặt hầu hết ở các tế bào - Có mặt ở trong các tế bào quang hợp

Câu 4: Tại sao bộ máy gôngi có thể phân phối các sản phẩm đích chính xác?

Hướng dẫn trả lời

- Bộ máy gongi phân loại và hướng các sản phẩm đó tới đích ở các phần khác nhau của tế bào

- Các dấu xác định phân tử ( như nhóm phot phat được thêm vào sản phẩm) nhằm phân loại sp

- trên bề mặt túi vận chuyển có các phân tử để nhận biết “ vị trí cập cảng trên bề mặt màng các bào quan hoặc màng sinh chất

Câu 5: Tại sao lục lạp thường có hình bầu dục?

Hướng dẫn trả lời

Thích nghi với tiếp nhận ánh sáng:

+ Khi cường độ ánh sáng mạnh, diệp lục xếp dọc theo vách tế ào để tránh tổn thương do sự đốt nóng của nhiệt

+ Khi cường độ ánh sáng yếu thì nằm vuông góc với tia sáng để tận dụng tối đa nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời

Câu 6: Các loại protein vận chuyển trên msc?

- Cổng: Là một loại kênh protein vận chuyển nhưng được điều khiển đóng mở bằng các tín hiệu hóa học hay tín hiệu điện

- Bơm: Là loại protein vận chuyển chỉ vận chuyển được các chất khi được cung cấp năng lượng (ATP)

Câu 7: a Giải thích tại sao ở tế bào gan của người lại có lizôxôm và mạng lưới nội chất hạt phát triển?

2 Nêu chức năng của các bộ phận, bào quan trong tế bào nhân thực trực tiếp tham gia vào việc sản xuất và vận chuyển glycoprotein ra khỏi tế bào động vật.

Hướng dẫn trả lời:

Ý Nội dung

1 - Tế bào gan có lizôxôm phát triển là có tế bào gan là nơi tái sử dụng lại prôtêin Lizôxôm là bàoquan chức hệ enzim thủy phân, những loại prôtêin sau khi đã được thực hiện chức năng sẽ đượcphân giải trong lizôxôm tạo ra các aa Các aa sinh ra ở được đưa ra tế bào và cơ thể

- Tế bào gan có mạng lưới nội chất hạt phát triển là do: Mạng lưới nội chất hạt có chức năngtổng hợp các loại prôtêin của màng sinh chất và prôtêin đưa ra ngoài tế bào đáp ứng cho hoạtđộng sống của cơ thể Tế bào gan là nơi tổng hợ hầu hết các loại prôtêin của huyết tương trongmáu nên cần có mạng lưới nội chất hạt phát triển

- Chứa thông tin di truyền Các gen trong nhân phiên mã tạo

ra mARN, tARN, rARN

-Lưới nội chất hạt tham gia tổng hợp prôtêin và chuyểnprôtêin tới bộ máy Golgi

- Tham gia vào vận chuyển prôtêin đến bộ máy Golgi

- Tại đây, prôtêin được biến đổi và gắn thêm carbohydrate,sau khi hoàn thiện chúng lại được chuyển đến màng sinh chấtcủa tế bào

- Màng sinh chất có chức năng vận chuyển glycoprotein quamàng

Câu 8:

a Kể tên các cấu trúc, các bào quan được cấu tạo từ màng cơ sở có trong tế bào nhân thực ?

Những cấu trúc, bào quan nào không thuộc hệ thống màng nội bào? Giải thích?

b Thành phần hóa học của màng sinh chất giúp màng tế bào thực hiện được chức năng: dung hợp màng; truyền thông tin vào trong tế bào? Giải thích?

Hướng dẫn trả lời

a.- Các cấu trúc, các bào quan được cấu tạo từ màng cơ sở có trong tế bào nhân thực: nhân, lưới nội chất hạt, lưới nội chất trơn, màng sinh chất, bộ máy Golgi, Lizoxom, không bào, peroxixom, ty thể, lục lạp

- Các bào quan, cấu trúc không thuộc hệ thống màng nội bào: ty thể, lục lạp, peroxixom vì:

+ Không có nguồn gốc từ lưới nội chất, không liên kết về mặt vật lý cũng như thông qua các túi vận chuyển với các bào quan của hệ thống màng nội bào