Tài liệu Tự nhiên,sinh học,ATP,vi khuẩn,tế bào, ti thể ppt

Ty thể được coi là trung tâm năng lượng của tế bào vì là nơi chuyển hóa các chất hữu cơ... Đôi khi ti thể được miêu tả như "nguồn năng lượng của tế bào ", bởi vì chức năng cơ bản của nó

Ti thể

Dưới kính hiển vi quang học, các ti thể nhìn

thành các cấu trúc dạng sợi quan sát Màng nhân

và màng tế bào thì không thể nhìn thấy được

Ti thể (tiếng Anh: mitochondrion (số nhiều:

mitochondria)) là bào quan phổ biến ở các tế

bào nhân chuẩn có lớp màng kép và hệ gene

riêng Ty thể được coi là trung tâm năng lượng

của tế bào vì là nơi chuyển hóa các chất hữu cơ

thành năng lượng tế bào có thể sử dụng được là ATP Nguồn gốc của ty thể được coi như là một

dạng vi khuẩn (xem thêm thuyết nội cộng sinh)

Trong sinh học tế bào, một ty thể (xuất phát từ

tiếng Hy Lạp mitos có nghĩa là sợi và khondrion

có nghĩa là hạt) là một tiểu thể (hay còn gọi là

cơ quan) được tìm thấy trong hầu hết các tế bào sinh vật nhân thực, bao gồm thực vật, động vật, nấm và nhóm đơn bào Ở một vài nhóm, như là động vật nguyên sinh trypanosoma protozoa, có một ty thể lớn duy nhất, ngoài ra thông thường một tế bào có hàng trăm cho đến hàng ngàn ty thể Con số chính xác của ty thể phụ thuộc vào mức độ hoạt động chuyển hóa của tế bào: càng nhiều hoạt động chuyển hóa thì càng có nhiều ty thể Ty thể có thể chiếm đến 25% thể tích của bào tương

Đôi khi ti thể được miêu tả như "nguồn năng

lượng của tế bào ", bởi vì chức năng cơ bản của

nó la chuyển đổi các vật chất hữu cơ thành năng

lượng dưới dạng ATP (adenosine triphosphate)

Mục lục

 1 Cấu trúc ti thể

o 1.1 Màng ti thể

o 1.2 Khoang cơ bản của ti thể

 2 Chức năng ti thể

o 2.1 Biến đổi năng lượng

 2.1.1 Pyruvate: Chu trình Krebs

 2.1.2 NADH và FADH2: Chuỗi vận chuyển điện từ

 3 Áp dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể

 4 Thuyết nội cộng sinh

 5 Xem thêm

 6 Liên kết ngoài

Cấu trúc ti thể

Thiết đồ cắt ngang của một ty thể, cho thấy:

(1) màng trong, (2) màng ngoài, (3) mào ty thể, (4) chất nền

Tùy thuộc loại tế bào, ti thể có cấu trúc tổng thể khác nhau Ở bên phải của ảnh, ti thể giống như hình dạng của xúc xích, có kích thước chiều dài

từ 1 đến 4 µm Trong khi đó ở bên trái của ảnh,

ti thể có hình dạng một mạng lưới các ống liên kết nhau có độ phân nhánh cao Quan sát các ti thể có gắn huỳnh quang ở các tế bào sống cho thấy chúng là các tiểu thể hay bào quan năng động có khả năng thay đổi hình dạng phong

phú Ngoài ra ti thể có khả năng liên kết với ti thể khác hoặc tự phân chia thành hai ti thể khác nhau

Lớp ngoài của ti thể bao gồm hai màng có chức

năng khác biệt nhau: màng ngoài ti thểvà màng

trong ti thể Màng ngoài bao trùm toàn bộ ti thể,

tạo nên ranh giới ngoài của nó Lớp màng trong thì tạo thành các nếp gấp hay còn gọi là mào

(cristae), hướng vào tâm Mào này là nơi chứa

các nhà máy hay bộ phận cần thiết cho quá trình

hô hấp hiếu khí hay hô hấp ái khí và tổng hợp ATP, và cấu trúc gấp nếp ấy giúp gia tăng diện tích lớp màng trong của ti thể

Các màng ti thể chia ti thể thành hai khoang

khác biệt nhau: khoang "chứa chất cơ bản" nằm bên trong ti thể và khoang "liên màng" hay gian màng nằm giữa lớp màng ngoài và màng trong

Màng ti thể

Màng ngoài và màng trong cấu trúc gồm các lớp phospholipid kép được gắn với các protein,

trông giống với màng tế bào điển hình Tuy

nhiên hai màng này có những đặc điểm khác

biệt nhau Lớp màng ngoài bao bọc ty thể bao gồm 50% trọng lượng là phospholipid và chứa

các enzyme hay men liên quan đến các hoạt

động khác nhau như ôxi hóa của epinephrine

(adrenaline), phân hủy của tryptophan, và quá trình tổng hợp kéo dài chuỗi axít béo

Ngược lại lớp mạng trong của ti thể chứa hơn

100 polypeptide khác nhau, và có tỷ lệ

protein/phospholipid cao (lớn hơn 3:1 theo trọng lượng, tương đương với 1 phân tử protêin so với

15 phân tử phospholipid) Ngoài ra, lớp màng trong có nhiều các phân tử phospholipid hiếm như cardiolipin, phân tử này có đặc điểm của

màng bào tương vi khuẩn

Lớp màng ngoài có chứa nhiều các protein tích

hợp còn gọi là các porin hay các cổng, chúng có

chứa bên trong một kênh tương đối lớn khoản (khoảng 2-3 nm) và cho phép các ion và các

phân tử nhỏ di chuyển ra vảo ty thể Tuy nhiên các phân tử lớn không thể xuyên qua lớp màng ngoài được Tuy nhiên lớp màng trong không có chứa các cổng porin nên không có tính thấm

cao; hầu hết các ion và các phân tử cần phải có

chất vận chuyển đặt biệt để di chuyển vào bên trong khoan cơ bản hay khoan chứa chất cơ bản

Khoang cơ bản của ti thể

Bên cạnh các enzymes, ti thể còn chứa các

ribosome và nhiều phân tử DNA Vì vậy ti thể

có vật chất di tryền riêng của nó, và các nhà

máy để sản xuất ra RNA và protein chính nó

(Xem thêm Tổng hợp protein) DNA không

thuộc nhiễm sắc thể này mã hóa cho một số nhỏ peptide của ti thể (13 peptide ở người) và các peptide này được gắn kết vào lớp màng trong, cùng với các polypeptide được mă hóa bởi các gene nằm trong nhân tế bào

Chức năng ti thể

Dù chức năng cơ bản của ti thể là biến các chất hữu cơ thành năng lượng cho tế bào ở dưới dạng ATP, ty thể còn đóng một vai trò quan trọng

khoác trong nhiều quá trình chuyển hóa, như là:

 Apoptosis, quá trình tế bào chết được lập

trình

 Tổn thương tế bào thần kinh do thoát các chất trung gian Glutamate

 Tăng sinh tế bào

 Điều hòa trạng thái oxi hóa khử của tế bào (redox có nghĩa là quá trình oxi hóa khử)

 Tổnh hợp nhân Heme

 Tổng hợp Steroid

 Tạo nhiệt (giúp giữ ấm cho có thể)

Một vài chức năng của ti thể chỉ được thực hiện

ở một số loại tế bào đặc hiệu nào đó Chẳng hạn như ti thể của tế bào gan chứa các enzymes cho phép loại bỏ độc tính của ammonia, đây là chất thải của quá trình chuyển hóa protein Một sự đột biến các gene điều hòa bất cứ các chức năng này đều có thể gây ra nhiều bệnh ty thể khác

nhau

Biến đổi năng lượng

Như miêu tả nêu trên, chức năng cơ bản của ti thể là sản xuất ra ATP Điều này được thực hiện nhờ quá trình chuyển hóa các sản phẩm chính như phân hủy đường, pyruvate và NADH (Phân

hủy đường glycolysis được thực hiện ngoài ty thể, trong bào tương) Quá trình chuyển hóa này được thực hiện theo hai con đường khác nhau, tùy thuộc vào loại tế bảo và có hay không có

oxygen

Pyruvate: Chu trình Krebs

Xem chi tiết: Chu trình Krebs

Mỗi phân tử pyruvate được tạo ra từ phân hủy glucose được vận chuyển tích cực qua mạng

trong của ty thể, và vào trong khoan cơ bản, tại đây nó được kết hợp với coenzyme A để tạo

thành acetyl CoA Sau khi được tạo thành,

acetyl CoA sẽ đi vào chu trình Krebs, hay còn gọi là chu trình tricarboxylic acid (TCA) hay là

chu trình axít citric Quá trình này tạo ra 3 phân

tử NADH và 1 phân tử FADH2, tất cả chúng sẽ

tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử

Trong trường hợp có men succinate

dehydrogenase, men này bám vào màng trong của ty thể, thì tất cả các men của chu trình Krebs

sẽ được hòa tan vào khoan cơ bản của ty thể

NADH và FADH 2 : Chuỗi vận chuyển điện từ

Xem chi tiết: Chuỗi vận chuyển điện từ

Năng lượng tạo ra từ NADH và FADH2 được chuyển đến oxygen trong các bước của chuỗi vân chuyển điện tử Các phức hợp protein trong lớp màng trong (NADH dehydrogenase,

cytochrome c reductase, cytochrome c oxidase) chúng sẽ thực hiên vận chuyển các năng lương giải phóng đến các bơm proton (H+) để vận

chuyển ngược với chiều gradient (nồng độ của protons trong khoang liên màng thì cao hơn

trong khoang cơ bản) Một hệ thống vận chuyển tích cực (cần năng lượng) sẽ bơm các proton

ngược chiều với hướng vật lý của chúng (theo chiều "ngược lại") từ khoan cơ bản vào khoang liên màng

Khi nồng độ proton tăng lên trong khoang liên

màng sẽ tạo ra một gradient khuyếch tán mạnh

Lối thoát duy nhất cho các proton này đó là qua

con đường tổng hơp ATP Bằng cách vận

chuyển các proton từ khoang liên màng ngược

vào lại khoang cơ bản, phức hợp tổng hợp ATP

có thể tạo ra ATP từ ADP và các phosphate vô

cơ (Pi) Quá trình này được gọi là tình trạng

thẩm thấu hóa học (chemiosmosis) và đây là ví

dụ của quá trình khuếch tán hỗ trợ (facilitated

diffusion) Peter Mitchell đã đạt được giải

thưởng Nobel về hóa học năm 1978 với công trình chemiosmosis trạng thái thẩm phân hóa

học Sau đó là giải Nobel năm 1997 được trao cho Paul D Boyer và John E Walker trong việc làm sáng tỏ cơ chế hoạt động của tổng hợp

ATP

Áp dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể

Xem chi tiết: di truyền ti thể

Bởi vì trứng sẽ hủy ty thể của tinh trùng để thụ tinh, DNA của ty thể của một cá thể chỉ có

nguồn gốc từ mẹ Còn những gene khác thì

đựoc thừa hường của cả bố lẫn mẹ Do bởi đặc tính di truyền chỉ tử mẹ của DNA ty thể này mà các nhà khoa học về Di truyền quẩn thể và sinh học tiến hóa thường sử dụng số liệu của chuỗi

DNA ty thể để rút ra các kết luận vể gene học và

tiến hóa (Xem thêm: Êva ty thể.)

Tuy nhiên các nghiên cứu mới đây đã đặt ra

nghi vấn cho giả thuyết này Kraytsberg và cộng

sự đã chỉ ra rằng các kết hơp vể di truyền ty thể

cũng có thể gặp ở người (Tạp chí Science]]

304:981, May 2004, pubmed #15143273)

Thuyết nội cộng sinh

Xem chi tiết: Thuyết nội cộng sinh

Ty thể là bào quan không như các bào quan bình thường khác bởi vì vó chứa các ribosome và vật chất di truyền riêng cho chúng DNA của ty thể

có dạng vòng và có các đặc tính khác biệt so với

mã di truyền eukaryotic.(giống cấu trúc của

procaryork)

Điều này và các băng chứng tương tự đã hỗ trợ cho thuyết nôi cộng sinh — đó là ty thể có

nguồn gốc từ các thể nôi cộng sinh

endosymbiont prokaryotic Do đó rộng rãi chấp nhận giả thuyết rằng tổ tiên của ty thể hiện đại

là vi khuẩn phụ thuộc, chúng cư ngụ bên trong các tiền thân cổ đại của tất cả các hữu thể

eukaryotic (người ta cho rằng ty thể ở

eucaryork có nguồn gốc do sự kí sinh của sinh vật kị khí sống kí sinh)