CHUYÊN ĐỀ 4 (TIẾP THEO): CẤU TRÚC TẾ BÀO NHÂN THỰC

Đặc điểm chung của tế bào nhân thực:

- Điểm đặc trưng của tế bào nhân thực là nhân đã có màng nhân, có hệ thống nội màng và các bào quan có màng.

- Các loại tế bào nhân thực nói chung có thể thức cấu tạo tương đối giống nhau.

- Các bộ phận cơ bản của tế bào nhân thực:

+ Nhân

+ Tế bào chất: Gồm bào tương và các bào quan

+ Màng sinh chất

+ Các cấu trúc bên ngoài màng sinh chất

1. Nhân

- Đặc điểm cấu tạo: Nhân gồm màng nhân, dịch nhân và nhân con.

+ Màng nhân: Gồm 2 lớp photpho lipit kép thông với nhau ở một số vị trí tạo nên các lỗ màng nhân. Lỗ màng nhân điều hòa sự ra vào của các chất. Dưới màng nhân có các tấm Lamina có chức năng duy trì ổn định hình dạng của nhân.

+ Dịch nhân: Chứa nhiều thành phần trong đó quan trọng nhất là chất nhiễm sắc. Chất nhiễm sắc bao gồm các phân tử ADN được liên kết với các phân tử prôtêin Histone. Khi chất nhiễm sắc co xoắn sẽ hình thành nên NST. Chất nhiễm sắc chứa toàn bộ hệ gen của tế bào.

+ Nhân con: Chứa thành phần chủ yếu là prôtêin và ARN. Chức năng chính của nhân con là nơi tổng hợp các tiểu phần của riboxom.

- Chức năng của nhân:

+ Mang thông tin di truyền quy định toàn bộ đặc tính của tế bào.

+ Kiểm soát mọi hoạt động của tế bào.

+ Tham gia vào quá trình sinh sản của tế bào (phân bào)

2. Các bào quan

- Các bào quan trong tế bào nhân thực có thể chia thành 3 nhóm: Nhóm bào quan không có màng, các bào quan có 1 lớp màng, các bào quan có 2 lớp màng.

2.1. Các bào quan và cấu trúc dưới tế bào không có màng bao bọc

a) Riboxom

- Đặc điểm cấu tạo: Riboxom được cấu tạo từ 2 thành phần là prôtêin và rARN. Các thành phần hợp thành 2 tiểu phần: tiểu phần bé (40S) và tiểu phần lớn (60S). Bình thường các tiểu phần tách nhau ra, khi thực hiện chức năng thì gắn lại với nhau, tạo thành cấu trúc Riboxom có hệ số lắng 80S.

- Chức năng của riboxom là tổng hợp prôtêin. Riboxom tổng hợp prôtêin ở 2 vị trí:

+ Trong tế bào chất (các riboxom tự do)

+ Mặt ngoài của lưới nội chất và màng nhân (riboxom bám màng)

b) Khung xương tế bào

- Khung xương tế bào là mạng lưới các sợi xuyên qua tế bào chất. Nó sắp xếp các bào quan và tổ chức các hoạt động của tế bào.

- Đặc điểm cấu trúc: Được cấu tạo từ 3 thành phần chính là vi ống, vi sợi và sợi trung gian

+ Vi ống: Được cấu tạo từ các đơn phân tubulin. Các phân tử tubulin liên kết với nhau thành các cột, mỗi vi ống gồm 13 cột liên kết lại tạo thành ống rỗng có đường kính khoảng 25nm và dài khoảng từ 200 nm đến 25 micromet. Chức năng của vi ống là quy định hình dạng tế bào, định hướng di chuyển của các bào quan, tách các NST trong phân bào.

+ Vi sợi (vi sợi actin): Mỗi vi sợi gồm 2 sợi polime của actin xoắn vào nhau theo kiểu dây thừng, đường kính vi sợi khoảng 7nm. Chức năng của vi sợi là quy định hình dạng tế bào, thay đổi hình dạng tế bào, tham gia vào sự chuyển dịch của bào tương, co cơ, tham gia vào quá trình di chuyển của tế bào và quá trình phân bào.

+ Sợi trung gian: Là dạng siêu xoắn của nhiều sợi prôtêin tạo thành sợi cáp dày, đường kính từ 8 – 12nm. Mỗi sợi prôtêin được cấu tạo từ nhiều đơn phân prôtêin thuộc họ keratin. Chức năng của sợi trung gian là duy trì hình dạng tế bào, neo giữ nhân và các bào quan, hình thành các tấm lamina trong màng nhân.

- Chức năng của khung xương tế bào:

+ Giúp tế bào chống đỡ và duy trì hình dạng của nó

+ Tương tác với các protein động cơ để tạo nên sự vận động của tế bào.

+ Tạo nên các “đường ray” cho sự di chuyển của các túi vận chuyển.

+ Tham gia điều hòa các quá trình sinh hóa trong tế bào.

c) Trung thể và trung tử

- Trung thể là trung tâm tổ chức vi ống, là nơi hình thành các vi ống.

- Trong tế bào động vật, mỗi trung thể có 2 trung tử xếp vuông góc với nhau. Mỗi trung tử được cấu tạo từ 9 bộ ba vi ống xếp lại thành vòng.

- Tế bào thực vật không có trung tử.

- Chức năng của trung tử trong tế bào động vật: Tham gia vào quá trình phân bào.

2.2. Các bào quan có 1 lớp màng bao bọc

a) Lưới nội chất

- Lưới nội chất là hệ thống các ống và xoang thông với nhau, tạo nên hệ thống kênh giao thông trong tế bào.

- Có 2 loại lưới nội chất:

+ LNC trơn: Trên bề mặt không có các riboxom bám vào, có chức năng tổng hợp lipit, chuyển hóa đường, khử độc và dự trữ canxi.

+ LNC hạt: Trên bề mặt có các hạt riboxom bám vào, có chức năng tổng hợp các loại prôtêin cho hệ thống nội màng và các prôtêin bài xuất ra ngoài tế bào, tổng hợp màng tế bào.

b) Bộ máy golgi

- Gồm hệ thống các xoang dẹt xếp chồng lên nhau, không thông với nhau.

- Chức năng của bộ máy Golgi:

+ Hoàn thiện các sản phẩm của lưới nội chất

+ Là nơi sản xuất một số đại phân tử nhất định

+ Phân loại và đóng gói các sản phẩm vào các túi vận chuyển

c) Lysosome

- Lysosom là một túi màng bọc các enzim thủy phân có khả năng tiêu hóa các đại phân tử hữu cơ

- Enzim lysosom có thể thủy phân protein, chất béo, polisaccharit và axit nucleic

- Chức năng: Tham gia vào quá trình tiêu hóa nội bào, phân hủy các bào quan già, bào quan hỏng, các tế bào già.., tham gia vào quá trình tự chết theo chương trình của tế bào.

d) Không bào

- Không bào được coi là một túi đa năng trong tế bào

- Cấu tạo: Có dạng túi, bên trong chứa dịch không bào. Thành phần dịch tùy vào loại không bào và chức năng của các tế bào.

- Không bào chỉ có ở tế bào động vật, tế bào nấm, tế bào động vật nguyên sinh và một số đại thực bào trong cơ thể động vật.

- Các loại không bào và chức năng:

+ Không bào tiêu hóa: Có ở các tế bào có khả năng thực bào, được hình  thành từ các túi thực bào, là nơi diễn ra quá trình tiêu hóa nội bào

+ Không bào co bóp: Có ở các loài động vật nguyên sinh nước ngọt, có chức năng co bóp đẩy nước ra khỏi tế bào

+ Không bào trung tâm: Có ở thực vật, có chức năng dự trữ các chất hữu cơ và nước, bào vệ, tạo màu cho hoa…

e) Peroxixom

- Cấu trúc: Gồm một túi, bên trong chứa các enzim oxi hóa

- Chức năng: Oxi hóa các chất tạo ra H₂O₂ sau đó chuyển hóa H₂O₂ thành H₂O, giải độc cho tế bào.

g) Glyoxixom

- Gồm một túi bên trong chức các enzim

- Chỉ có ở tế bào thực vật

- Chức năng: Chuyển hóa chất béo thành đường cung cấp cho quá trình nảy mầm của các hạt dự trữ tinh dầu

Hệ thống nội màng: Là hệ thống các bào quan nối liền với nhau hoặc trao đổi với nhau thông qua các túi nhỏ. Các thành phần của hệ thống nội màng bao gồm:

+ Màng tế bào

+ Lưới nội chất

+ Golgi

+ Lysosom

+ Không bào

+ Màng nhân

Hệ thống nội màng phân chia tế bào nhân thực thành nhiều khoang chuyên biệt, điều chỉnh sự lưu thông của prôtêin và thực hiện các quá trình trao đổi chất của tế bào. Đây là hệ thống các cấu trúc chỉ có ở tế bào nhân thực.

2.3. Các bào quan có 2 lớp màng

- Các bào quan có 2 lớp màng bao gồm ty thể và lục lạp. Chúng là những bào quan thực hiện chức năng chuyển hóa năng lượng trong tế bào.

a) Ty thể

- Có ở gần như tất cả các tế bào nhân thực.

- Cấu trúc:

+ Gồm 2 lớp màng, màng ngoài nhẵn, màng trong gấp nếp tạo thành các mào.

+ Màng trong hình thành nên 2 xoang: xoang giữa 2 lớp màng và chất nền ty thể.

+ Trên màng trong ty thể có chứa hệ thống enzim của chuỗi truyền electron hô hấp, phức hợp ATPsynthaza…

+ Chất nền chứa nhiều enzim của chu trình creb, ADN vòng, ARN và các riboxom 70S…

- Chức năng của ty thể:

+ Là nơi diễn ra quá trình hô hấp của tế bào, chuyển hóa năng lượng hóa học thành năng lượng ATP cung cấp cho mọi hoạt động sống của tế bào.

+ Có khả năng tự tổng hợp các protein cho riêng mình

b) Lục lạp

- Là bào quan chỉ có ở tế bào thực vật và tảo

- Cấu tạo:

+ Màng: 2 lớp đều nhẵn, trong suốt

+ Chất nền chứa các enzim quang hợp, ADN và các riboxom

+ Các hạtgrana: Mỗi hạt grana gồm nhiều túi Thylakoid xếp chồng lên nhau. Trên màng Thylakoid có chứa sắc tố quang hợp, các enzim tham gia vào các phản ứng pha sáng.

- Chức năng: Là nơi diễn ra quá trình quang hợp, chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học trong các hợp chất hữu cơ.

3. Màng tế bào

- Màng sinh chất là đường biên giới phân biệt tế bào sống với môi trường xung quanh

- Đặc điểm cấu trúc của màng sinh chất: Mô hình “khảm – lỏng”

+ Thành phần hóa học: Thành phần chủ yếu của màng sinh chất là Photpho lipit và prôtêin, ngoài ra còn có cacbonhydrat, cholesteron.

+ Cấu trúc:

* Các phân tử photpho lipit quay đuôi kị nước vào nhau, hướng đầu ưa nước ra ngoài, hình thành nên lớp màng kép.

* Các phân tử prôtêin khảm vào lớp photpho lipit kép tạo nên cấu trúc khảm. Có 2 loại prôtêin: Prôtêin bám màng và prôtêin xuyên màng.

* Các phân tử cacbonhydrat phân bố ở mặt ngoài của màng, liên kết với lipit (gọi là glycôlipit) hoặc prôtêin màng (gọi là glycôprôtêin).

* Ở tế bào động vật, trên màng còn có các phân tử Cholesteron xen kẽ giữa các phân tử photpho lipit, làm tăng tính ổn định của màng.

* Các phân tử lipit và prôtêin của màng đều có khả năng di chuyển trong một phạm vi nhất định, tạo nên tính động của màng.

- Chức năng của màng sinh chất: Màng sinh chất giữ nhiều chức năng quan trọng:

+ Kiểm soát các chất ra vào tế bào.

+ Trao đổi thông tin giữa tế bào với môi trường.

+ Là nơi xảy ra nhiều phản ứng hóa học khác nhau.

- Chức năng của các thành phần trên màng sinh chất:

+ Chức năng của lipit màng:

* Photpho lipit tạo nên lớp màng cơ sở, là bộ khung để gắn kết các thành phần khác, tham gia kiểm soát sự ra vào  của các chất.

* Cholesteron: Tăng tính ổn định của màng

+ Chức năng của prôtêin màng:

–        Vận chuyển các chất

–        Hoạt động như các enzim

–        Truyền tin

–        Nhận biệt tế bào

–        Kết nối gian bào

–        Liên kết với khung xương tế bào và chất nền ngoại bào

+ Chức năng của cacbonhydrat: Liên kết với prôtêin tạo thành các thụ thể glycôprôtêin, tham gia vào sự nhận biết tế bào.

4. Thành tế bào và chất nền ngoại bào

4.1. Thành tế bào

- Tế bào nấm, tế bào thực vật có thành bọc bên ngoài màng tế bào.

- Chức năng chung của thành tế bào: Duy trì ổn định hình dạng tế bào, giúp tế bào chống lại tác động của các lực cơ học hoặc sức trương nước.

- Về cấu trúc:

+ Thành tế bào nấm được cấu tạo từ kitin

+ Thành tế bào thực vật được cấu tạo từ các sợi xenluloz

4.2. Chất nền ngoại bào

- Tế bào động vật không có thành tế bào, bên ngoài màng có các cấu trúc gọi là chất nền ngoại bào

- Cấu trúc:

+ Chất nền ngoại bào được cấu tạo bởi các phân tử glycoprotein như collagen, proteoglycans, và fibronectin

+ Các protein chất nền ngoại bào bám vào các thụ thể protein trong màng tế bào (được gọi là integrins)

- Chức năng của chất nền ngoại bào:

+ Nuôi dưỡng: cung cấp chất dinh dưỡng cho tế bào khi cần thiết

+ Kết dính tế bào (neo giữ tế bào)

+ Vận động (di chuyển): tham gia vào sự di chuyển của tế bào.

+ Điều hòa: tham gia vào quá trình điều hòa hoạt động của gen.