CẤU TẠO TẾ BÀO CỦA CƠ THỂ
5. Chu kỳ sống của tế bào và sự phân bào
1.4. Tế bào động vật và tế bào thực vật
1. Tế bào - đơn vị tổ chức cơ bản của cơ thể sống
3
◼ Hình dạng của tế bào
◼ Mỗi loại tế bào thường có hình dạng nhất định
◼ Trong môi trường lỏng tế bào thường có dạng hình cầu
◼ Đa số tế bào động vật và thực vật có dạng hình khối đa giác
Tế bào đa dạng về kích thước và hình dạng
5
Tế bào đa dạng về kích thước và hình dạng
◼ Kích thước tế bào
◼ Độ lớn của tế bào rất thay đổi.
◼ Tế bào vi khuẩn khoảng từ 1-3 àm
◼ Đa số tế bào cú kớch thước từ 1 đến 50 àm.
◼ Tế bào cú kớch thước bộ nhất được tỡm thấy là Mycoplasma 0,05àm, chứa khoảng 150 đại phân tử sinh học.
Tế bào đa dạng về kích thước và hình dạng
◼ Kích thước tế bào
◼ Thể tích của tế bào cũng thay đổi ở các dạng tế bào khác nhau.
◼ Tế bào vi khuẩn cú thể tớch 2,5 àm3
◼ Tế bào mụ người cú thể tớch khoảng 200 àm3
◼ Sự sai khác kích thước các cơ quan là do số lượng tế bào.
7
Tế bào đa dạng về kích thước và hình dạng
◼ Số lượng tế bào trong cơ thể sinh vật
◼ Cơ thể đơn bào chỉ gồm 1 tế bào
◼ Cơ thể đa bào gồm hàng trăm tế bào đến hàng tỷ tế bào
◼ Cơ thể đa bào được phát triển từ một tế bào khởi nguyên là hợp tử - Zygote
Tế bào đa dạng về kích thước và hình dạng
9
Thang đo cuộc sống: Thang đo logarit này cho thấy kích thước tương đối của phân tử, tế bào và các sinh vật đa bào
Thuyết tế bào
◼ Mọi sinh vật đều gồm 1 hoặc nhiều tế bào, trong đó xẩy ra các quá trình chuyển hoá vật chất và tồn tại tính di truyền
◼ Tế bào là dạng tồn tại của sinh vật nhỏ nhất, đơn vị tổ chức cơ bản của mọi cơ thể
◼ Tế bào có thể tự sinh sản và chỉ xuất hiện nhờ quá trình phân chia của tế bào tồn tại trước đó.
◼ Các tế bào hiện đại ngày nay phát triển từ một tổ tiên chung (thêm vào)
◼ Cấu trúc cơ bản của tế bào:
◼ Mọi tế bào được màng sinh chất bao quanh, có tác dụng như rào chắn tách tế bào với thế giới bên ngoài.
◼ Mọi tế bào đều chứa nhân hoặc nguyên liệu nhân chứa thông tin tin di truyền tế bào.
◼ Mọi tế bào đều chứa tế bào chất.
11
Những đặc điểm cơ bản nhất của một tế bào
Kính hiển vi cho thấy các cấu trúc của các tế bào
Ảnh của kính hiển vi trường sáng
Một vài hình ảnh từ các kính hiển vi
Kính hiển vi tương phản pha Kính hiển vi tương phản nhiễu
Kính hiển vi trường sáng màu Kính hiển vi huỳnh quang
Confocal microscopy - Kính hiển vi đồng tiêu cự
Một vài hình ảnh từ các kính hiển vi
Hình ảnh từ Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy = SEM)
Một vài hình ảnh từ các kính hiển vi
Màng tế bào
Cấu trúc màng tế bào
Sự vận chuyển qua màng tế bào
Chức năng cơ bản của màng tế bào
◼ Màng tế bào được cấu tạo từ lipid và protein
◼ Loại lipid phổ biến nhất trong màng là
phospholipid, chúng tạo thành một lớp kép
Cấu trúc màng tế bào (1)
17
◼ Mỗi phân tử phospholipid có một đầu ưa nước
quay ra ngoài và một đuôi kỵ nước hướng vào trong màng
◼ Các phân tử protein vùi rãi rác bên trong lớp
Cấu trúc màng tế bào (2)
◼ Tính lỏng (fluidity) của màng
◼ Trong màng tế bào, các phân tử lipid có khả năng chuyển động bên trong lớp
phospholipid kép.
◼ Phần lớn các lipid và một số protein có thể dịch chuyển qua lại. Một số ít phân tử có thể dịch chuyển lên xuống.
Cấu trúc màng tế bào (3)
19
Đầu amin
Đầu
carboxyl
Cấu trúc màng tế bào (4)
21
Chức năng chính của các protein màng
Sự vận chuyển qua màng tế bào
◼ Sự trao đổi chất giữa tế bào với môi trường xung quanh được kiểm soát bởi màng tế bào
◼ Màng tế bào có tính thấm chọn lọc
◼ Các chất đi qua màng tế bào bằng nhiều hình thức khác nhau
◼ Khuếch tán (Diffusion)
◼ Khuếch tán có trợ lực (Facilitated Diffusion)
◼ Vận chuyển tích cực (Active Transport )
◼ Xuất bào và nhập bào (exocytosis and endocytosis)
23
◼ Khuếch tán là xu hướng các phân tử phân bố cách đều nhau trong một khoảng không gian xác định.
◼ Ở trạng thái cân bằng động (dynamic equilibrium), sự di chuyển của các phân tử theo hướng này bằng với sự di chuyển của các phân tử theo hướng ngược lại.
◼ Thẩm thấu là sự khuếch tán của nước qua một màng thấm chọn lọc.
◼ Sự thẩm tách là sự khuếch tán của các phân tử chất tan qua màng thấm chọn lọc.
Khuyếch tán (Diffusion)
◼ Tính trương (Tonicity) là khả năng một dung dịch làm cho tế bào hút nước hoặc mất nước.
◼ Dung dịch đẳng trương (Isotonic solution): nồng độ dung dịch bên ngoài bằng với nồng độ dịch bào; lượng nước đi vào và đi ra khỏi tế bào bằng nhau.
◼ Dung dịch ưu trương (Hypertonic solution): nồng độ dung dịch bên ngoài lớn hơn bên trong tế bào; tế bào mất nước.
◼ Dung dịch nhược trương (Hypotonic solution): nồng độ dung dịch bên ngoài nhỏ hơn bên trong tế bào; tế bào hút nước.
Khuếch tán (2)
25
H2O H2O H2O H2O
Hình thái tế bào ở các dung dịch
◼ Khuếch tán có trợ lực:
◼ Trong sự khuếch tán có trợ lực có sự tham gia của các protein chuyên chở trong sự vận
chuyển thụ động các chất qua màng tế bào
◼ Các protein kênh:
◼ Trợ giúp cho sự khuếch tán của nước
◼ Đóng hoặc mở khi đáp ứng một kích thích
Sự vận chuyển qua màng tế bào (2)
27
◼ Vận chuyển tích cực
◼ Sự vận chuyển tích cực cần được cung cấp năng lượng, thường là ATP.
◼ Sự vận chuyển tích cực được tiến hành nhờ các protein đặc hiệu trong màng tế bào
◼ Vận chuyển tích cực cho phép tế bào duy trì sự khác biệt về gradient nồng độ với môi trường xungquanh
◼ Bơm Na+ - K+ (sodium-potassium pump) là một loại trong hệ thống vận chuyển tích cực
Sự vận chuyển qua màng tế bào (3)
◼ Xuất bào và nhập bào
◼ Các đại phân tử như
polysaccharide và protein, đi qua màng nhờ các túi chuyên chở
◼ Hình thức chuyên chở này cần dược cung cấp năng lượng
29
Sự vận chuyển qua màng tế bào (4)
◼ Trong sự xuất bào, các túi chuyên chở di chuyển về phía màng, hợp nhất với màng và phóng thích các chất bên trong ra ngoài
◼ Nhiều loại tế bào tiết dùng hình thức xuất bào để phóng thích các sản phẩm
Xuất bào
◼ Trong sự nhập bào, tế bào thu nhận các đại phân tử bằng cách thành lập các túi chuyên chở từ màng tế bào.
◼ Có ba kiểu nhập bào:
◼ Thực bào (Phagocytosis)
◼ Ẩm bào (Pinocytosis)
◼ Nhập bào qua trung gian thụ thể (Receptormediated endocytosis)
Nhập bào
31
Ba kiểu nhập bào
c) Nhập bào qua
Vách tế bào thực vật (1)
◼ Bao gồm: cellulose, hemicellulose và pectin
◼ Cellulose đóng vai trò chủ yếu cấu tạo nên vách của tế bào thực vật, tạo nên bộ khung chính của vách
◼ Hemicellulose, pectin và nước lấp đầy các khoảng trống giữa các phân tử cellulose
◼ Bao gồm 3 lớp
◼ Lớp chung (lớp trung gian): là lớp ngoài cùng của tế bào, bằng chất pectin
◼ Lớp sơ cấp: dày hơn lớp chung, bằng chất hemicellulose và pectin, gặp ở những tế bào còn non hay tế bào ở mô phân sinh
◼ Lớp thứ cấp: bằng chất cellulose, gặp ở các tế bào đã trưởng thành và phân hóa
33
Vách tế bào thực vật (2)
Chức năng cơ bản của màng tế bào
➢ Điều chỉnh dòng vật chất vào và ra khỏi tế bào
➢ Điều chỉnh dòng thông tin tế bào - tế bào và dính bám các bộ phận tế bào
➢ Có chức năng như là vị trí của các phản ứng enzym đặc hiệu và các con đường chuyển hoá vật chất.
35
◼ Prokaryotes: Các tế bào đơn bội không có nhân hoặc không có bào quan với màng bao bọc. Bao gồm Vi khuẩn và vi khuẩn lam (Tương phản với sinh vật nhân chuẩn.)
◼ Eukaryotes: các tế bào chứa vật liệu di truyền của chúng bên trong một cấu trúc là nhân. Bao gồm tất cả sự sống ngoài các vi-rút, vi khuẩn cổ sinh và vi khuẩn (tương phản với prokaryotes.)
Tế bào nhân sơ và nhân thực (Prokaryotes vs Eukaryotes)
➢ Các cơ thể đại diện bao gồm vi khuẩn (Bacteria) và tảo lam (Cyanophyta) hay còn gọi là vi khuẩn lam (Cyanobacteria)
➢ Kích thước tế bào rất bé, thường có kích thước 1 - 3m
37
Cấu trúc tế bào nhân sơ, Prokaryotes (1)
Cấu trúc tế bào nhân sơ, Prokaryotes (2)
39
Roi tế bào tiền nhân
➢ Gram âm là loại tế bào có vách tế bào phức tạp hơn nhưng mỏng, không giữ thuốc nhuộm gram.
➢Gram dương là loại có vách tế bào đơn, dày, giữ thuốc nhuộm Gram bên trong tế bào, nên khi bị nhuộm tế bào có màu tím hoặc tía.
Tế bào Gram dương và Gram âm (1)
Vi khuẩn Gram dương
Staphylococcus
Vi khuẩn Gram âm
E. coli
41
Tế bào Gram dương và Gram âm (2)
Tế bào Gram dương và Gram âm (3)
Cấu trúc tế bào nhân thật, Eukaryotes
➢ Đại diện là các tế bào của nấm, thực vật và động vật, ngoài ra còn có tảo và nguyên sinh động vật
➢ Kích thước tế bào lớn: 10 – 50 m
43
Cấu trúc tế bào nhân thật, Eukaryotes
Cấu trúc tế bào nhân
thật, Eukaryotes
So sánh cấu trúc tế bào
nhân sơ và tế bào nhân thật
Giống nhau:
▪ Có đủ 3 cấu trúc cơ bản của 1 tế bào
▪ Màng tế bào
▪ Tế bào chất chứa các bào quan
▪ Vật chất di truyền
▪ Có khả năng sinh sản tạo ra các tế bào thế hệ mới
47
Tế bào Prokaryotes Tế bào Eukaryotes
Vi sinh vật, tảo lam Nấm, động vật, thực vật, động vật nguyên sinh
Kích thước bé (1-3m) Kích thước lớn hơn (10 - 50m)
Cấu tạo đơn giản Cấu tạo phức tạp
Vật chất di truyền là ADN trần
Vật chất di truyền là ADN + histon tạo
So sánh cấu trúc tế bào
nhân sơ và tế bào nhân thật
Tế bào Prokaryotes Tế bào Eukaryotes Chưa có nhân, chỉ có Nucleoid là
phần tế bào chất chứa ADN
Có nhân với màng nhân. Trong nhân chứa chất nhiễm sắc và hạch nhân
Tế bào chất chứa các bào quan đơn giản như riboxom, mezoxom
Tế bào chất được phân vùng và chứa các bào quan phức tạp như: mạng lưới
nội chất, riboxom, ty thể, lục lạp, thể Golgi, lyzoxom, peroxyxom, trung thể….
Phương thức phân bào đơn giản bằng cách phân đôi
Phương thức phân bào phức tạp với bộ máy phân bào (mitosis và meiosis) Có lông, roi cấu tạo đơn giản Có cấu trúc lông và roi theo kiểu 9 + 2
49
So sánh cấu trúc tế bào
nhân sơ và tế bào nhân thật
Tế bào động vật
1. Màng tế bào 2. Tế bào chất 3. Thể Golgi
4. Mạng lưới nội chất trơn 5. Ty thể
6. Peroxisom 7. Trung thể 8. Chất dự trữ 9. Nhân tế bào 10. Màng nhân
1. Vách tế bào 2. Màng tế bào 3. Tế bào chất 4. Không bào
5. Mạng lưới nội chất 6. Peroxisom
7. Lục lạp 8. Ty thể 9. Thể vùi
10. Nhân tế bào 11. Màng nhân 12. Nhân con
13. Chất nhiễm sắc 51
Tế bào thực vật
Giống nhau
• Thuộc loại tế bào Eucaryota
• Kích thước lớn 10 - 50m
• Vật chất di truyền là ADN + histon tạo nên nhiễm sắc thể khu trú trong nhân
• Có màng tế bào, nhân và tế bào chất
• Tế bào chất được phân vùng chứa các bào quan phức tạp như mạng lưới nội chất, riboxom, thể golgi, lyzoxom,…
• Phương thức phân bào phức tạp với bộ máy phân bào
So sánh cấu trúc của các tế bào động vật và thực vật (1)
Khác nhau
Tế bào động vật Tế bào thực vật
Dị dưỡng Tự dưỡng
Kích thước tế bào nhỏ hơn (đường kính khoảng 20m)
Kích thước tế bào lơn hơn (đường kính khoảng 50m) Hình dạng không nhất định Có hình dạng cố định Thường có khả năng chuyển động Chuyển động thụ động
53
So sánh cấu trúc của các tế bào động vật và thực vật (2)
Khác nhau
Tế bào động vật Tế bào thực vật
Không có lục lạp Thường có lục lạp
Không có không bào dịch Không bào dịch lớn ở trung tâm tế bào
Chất dự trữ dưới dạng các hạt glycogen
Chất dự trữ dưới dạng các hạt tinh bột
So sánh cấu trúc của các tế bào động vật và thực vật (3)
55
Dòng thời gian cuộc sống miêu tả 4,6 tỷ năm lịch sử Trái đất trên quy mô của một tháng 30 ngày.
Mỗi ngày khoảng 150 triệu năm
Sự sống của sinh vật xuất hiện nhiều từ tuần cuối của tháng.
Tiến hóa của tế bào nhân
chuẩn
Hệ thống màng trong tế bào chất và màng nhân có lẽ đến từ màng tế bào
Những dẫn chứng thể hiện mối liên quan tiến hóa giữa chúng:
◼ Tế bào nhân chuẩn xuất hiện muộn hơn trong di tích tiến hóa thạch
◼ Dù có cấu tạo khác nhau nhưng giữa hai dòng tế bào này có chung nhiều phản ứng hóa sinh quan trọng, đặc biệt là đường phân và quang hợp
Sự tiến hóa của tế bào nhân chuẩn và nhân sơ
57
Các bào quan như ty thể, lạp thể là những cơ thể nhân sơ
độc lập rồi bị bao gói trong tế bào lớn và cuối cùng trở thành hợp phần chính yếu của tế bào nhân
Thuyết nội cộng sinh (1)
Dẫn chứng:
◼ Ty thể giống các vi khuẩn hiếu khí về kích thước và cấu tạo.
◼ Lục lạp giống một số dạng sinh vật quang hợp nhân sơ.
◼ Ty thể và lục lạp có ADN riêng dạng cuộn vòng giống tế bào nhân sơ, thậm chí ở người các bào quan này
còn có riboxom riêng, tạo protein của chúng.
Thuyết nội cộng sinh (2)
59
Dẫn chứng (2)
◼ Một số kháng sinh có khả năng kìm hãm tự tổng hợp protein của tế bào nhân sơ cũng có tác động kìm hãm
tổng hợp protein của riboxom bên trong ty thể và lạp thể tế bào nhân thật, nhưng không có tác động với riboxom bên ngoài tế bào chất của tế bào nhân thật
◼ Cả ty thể và lạp thể đều có màng kép giống tế bào nhân sơ.
Thuyết nội cộng sinh (3)