Cấu tạo của tế bào nhân thực
Vận chuyển các chất qua màng sinh chất Sinh vật nhân thực bao gồm nhóm thực vật, động vật, nấm.Tế bào động vật có những đặc điểm gì khác biệt với tế bào sinh vật nhân sơ
I. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA TẾ BÀO NHÂN THỰC Tế bào động vật, thực vật, nấm… là tế bào nhân thực
Tế bào sinh vật nhân thực có đặc điểm chung là có màng nhân, có nhiều bào quan thực hiện các chức năng khác nhau .
Mỗi bào quan đều có cấu trúc phù hợp với chức năng chuyên hoá của mình, tế bào chất được chia thành nhiều ô nhỏ nhờ hệ thống màng.
Hình 1 : Cấu tạo của tế bào thực vật
Hình 2 : Cấu tạo của tế bào thực vật
II. CẤU TRÚC TẾ BÀO NHÂN THỰC 1. Nhân tế bào.
Nhân tế bào dễ nhìn thấy nhất trong tế bào nhân thực. Đa số tế bào có một nhân (cá biệt có tế bào không có nhân như tế bào hồng cầu ở người). Trong tế bào động vật, nhân thường được định vị ở vùng trung tâm còn tế bào thực vật có không bào phát triển thì nhân có thể phân bố ở vùng ngoại biên.
Nhân tế bào phần lớn có hình bầu dục hay hình cầu với đường kính khoảng 5µm.
Phía ngoài nhân được bao bọc bởi màng kép (hai màng), mỗi màng có cấu trúc giống màng sinh chất, bên trong chứa khối sinh chất gọi là dịch nhân, trong đó có một vài nhân con (giàu chất ARN) và các sợi chất nhiễm sắc
Hình 3 : Cấu tạo của nhân tế bào
a) Màng nhân
Màng nhân gồm màng ngoài và màng trong, mỗi màng dày 6 – 9nm. Màng ngoài thường nối với lưới nội chất. Trên bề mặt màng nhân có rất nhiều lỗ nhân có đường kính từ 50 – 80nm. Lỗ nhân được gắn liền với nhiều phân tử prôtêin cho phép các phân tử nhất định đi vào hay đi ra khỏi nhân.
Về thành phần hoá học thì chất nhiễm sắc chứa ADN, nhiều prôtêin kiềm tính (histon). Các sợi chất nhiễm sắc qua quá trình xoắn tạo thành nhiễm sắc thể (NST). Số lượng nhiễm sắc thể trong mỗi tế bào nhân thực mang tính đặc trưng cho loài. Ví dụ: tế bào xôma ở người có 46 nhiễm sắc thể, ở ruồi giấm có 8 nhiễm sắc thể, ở đậu Hà Lan có 14 nhiễm sắc thể, ở cà chua có 24 nhiễm sắc thể…
Trong nhân có một hay vài thể hình cầu bắt màu đậm hơn so với phần còn lại của chất nhiễm sắc, đó là nhân con hay còn gọi là hạch nhân. Nhân con gồm chủ yếu là prôtêin (80% – 85%) và rARN. 2. Chức năng Nhân tế bào là một trong những thành phần quan trọng bậc nhất của tế bào. Nhân tế bào là nơi lưu giữ thông tin di truyền, là trung tâm điều hành, định hướng và giám sát mọi hoạt động trao đổi chất trong quá trình sinh trưởng, phát triển của tế bào. III. RIBÔXÔM
– Cấu trúc: Ribôxôm là bào quan nhỏ không có màng bao bọc. Ribôxôm có kích thước từ 15 – 25nm. Mỗi tế bào có từ hàng vạn đến hàng triệu ribôxôm. Thành phần hoá học chủ yếu là rARN và prôtêin. Mỗi ribôxôm gồm một hạt lớn và một hạt bé. – Chức năng: ribôxôm là nơi tổng hợp prôtêin cho tế bào
Hình 4 : Cấu tạo của riboxom
IV. LƯỚI NỘI CHẤT
Lưới nội chất là một hệ thống màng bên trong tế bào nhân thực, tạo thành hệ thống các xoang dẹp và ống thông với nhau, ngăn cách với phần còn lại của tế bào chất.
Lưới nội chất hạt (trên màng có nhiều ribôxôm gắn vào), có chức năng tổng hợp prôtêin để đưa ra ngoài tế bào và các prôtêin cấu tạo nên màng tế bào.
Lưới nội chất trơn có rất nhiều loại enzim, thực hiện chức năng tổng hợp lipit, chuyển hoá đường, phân huỷ chất độc hại đối với tế bào.
Perôxixôm được hình thành từ lưới nội chất trơn, có chứa các enzim đặc hiệu, tham gia vào quá trình chuyển hoá lipit hoặc khử độc cho tế bào.
Lưới nội chất trong tế bào nhân thực tạo nên các xoang ngăn cách với phần còn lại của tế bào chất, sản xuất ra các sản phẩm nhất định đưa tới những nơi cần thiết trong tế bào hay xuất bào. Perôxixôm được hình thành từ lưới nội chất trơn, có chức năng chuyển hoá lipit hoặc khử độc cho tế bào.
Hình 5 : Hệ thống lưới nội chất
Bộ máy Gôngi là nơi thu nhận một số chất như prôtêin, lipit và đường rồi lắp ráp thành sản phẩm cuối cùng, sau đó đóng gói và gửi đến nơi cần thiết trong tế bào hay để xuất bào.
V. BỘ MÁY GÔNGI VÀ LIZÔXÔM 1. Bộ máy Gôngi Bộ máy Gôngi gồm hệ thống túi màng dẹp xếp chồng lên nhau (nhưng tách biệt nhau) theo hình vòng cung. Chức năng của bộ máy Gôngi là gắn nhóm cacbohiđrat vào prôtêin được tổng hợp ở lưới nội chất hạt; tổng hợp một số hoocmôn, từ nó cũng tạo ra các túi có màng bao bọc (như túi tiết, lizôxôm). Bộ máy Gôngi có chức năng thu gom, bao gói, biến đổi và phân phối các sản phẩm đã được tổng hợp ở một vị trí này đến sử dụng ở một vị trí khác trong tế bào. Trong các tế bào thực vật, bộ máy Gôngi còn là nơi tổng hợp nên các phân tử pôlisaccarit cấu trúc nên thành tế bào.
Hình 6 : Qúa trình vận chuyển các chất bằng thể golgi
2. Lizôxôm Lizôxôm là một loại bào quan dạng túi có kích thước trung bình từ 0,25 – 0,6µm, có một màng bao bọc chứa nhiều enzim thuỷ phân làm nhiệm vụ tiêu hoá nội bào. Các enzim này phân cắt nhanh chóng các đại phân tử như prôtêin, axit nuclêic, cacbohiđrat, lipit. Lizôxôm tham gia vào quá trình phân huỷ các tế bào già, các tế bào bị tổn thương cũng như các bào quan đã hết thời hạn sử dụng. Lizôxôm được hình thành từ bộ máy Gôngi theo cách giống như túi tiết nhưng không bài xuất ra bên ngoài.
Lizôxôm là một loại túi màng có nhiều enzim thuỷ phân có chức năng phân huỷ các bào quan già hay các tế bào bị tổn thương không còn khả năng phục hồi cũng như kết hợp với không bào tiêu hoá để phân huỷ thức ăn. VI. TI THỂ 1. Cấu trúc Ti thể là bào quan ở tế bào nhân thực, thường có dạng hình cầu hoặc thể sợi ngắn. Hình dạng, số lượng, kích thước, vị trí sắp xếp của ti thể biến thiên tuỳ thuộc các điều kiện môi trường và trạng thái sinh lí của tế bào. Ti thể chứa nhiều prôtêin và lipit, ngoài ra còn chứa axit nuclêic (ADN vòng, ARN) và ribôxôm (giống với ribôxôm của vi khuẩn).
Ti thể là bào quan ở tế bào nhân thực. Đây là bào quan được bao bọc bởi hai màng, bên trong chất nền có chứa ADN và các hạt ribôxôm. Màng ngoài trơn nhẵn, màng trong ăn sâu vào khoang ti thể tạo thành các mào. Chức năng của ti thể là cung cấp năng lượng dưới dạng dễ sử dụng (ATP) cho mọi hoạt động của tế bào.
Dưới kính hiển vi điện tử ta thấy ti thể có cấu trúc màng kép (hai màng bao bọc), màng ngoài trơn nhẵn còn màng trong ăn sâu vào khoang ti thể, hướng vào phía trong chất nền tạo ra các mào. Trên mào có nhiều loại enzim hô hấp. Số lượng ti thể ở các loại tế bào khác nhau thì không như nhau, có tế bào có thể có tới hàng nghìn ti thể. 2. Chức năng Ti thể là nơi cung cấp năng lượng cho tế bào dưới dạng các phân tử ATP. Ngoài ra, ti thể còn tạo ra nhiều sản phẩm trung gian có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá vật chất.
Hình 7 : Cấu tạo của ti thể
VII. LỤC LẠP 1. Cấu trúc Lục lạp là một trong ba dạng lạp thể (vô sắc lạp, sắc lạp, lục lạp) chỉ có trong các tế bào thực hiện chức năng quang hợp ở thực vật.
Lục lạp thường có hình bầu dục. Mỗi lục lạp được bao bọc bởi màng kép (hai màng), bên trong là khối cơ chất không màu – gọi là chất nền (strôma) và các hạt nhỏ (grana). Số lượng lục lạp trong mỗi tế bào không giống nhau, phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng của môi trường sống và loài. Dưới kính hiển vi điện tử ta thấy mỗi hạt nhỏ có dạng như một chồng tiền xu gồm các túi dẹp (gọi là tilacôit). Trên bề mặt của màng tilacôit có hệ sắc tố (chất diệp lục và sắc tố vàng) và các hệ enzim 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. Trong lục lạp có chứa ADN và ribôxôm nên nó có khả năng tự tổng hợp lượng prôtêin cần thiết cho mình.
Hình 8: Cấu trúc của lục lạp
2. Chức năng Lục lạp là nơi thực hiện chức năng quang hợp của tế bào thực vật Lục lạp là bào quan chỉ có trong các tế bào có chức năng quang hợp ở thực vật. Nó cũng được bao bọc bởi hai màng, bên trong chất nền có chứa ADN và các hạt ribôxôm. Các hạt grana được tạo ra bởi hệ thống màng tilacôit với các đơn vị quang hợp. Chức năng của lục lạp là quang hợp, tổng hợp nên các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể thực vật. VIII. KHÔNG BÀO Là bào quan dễ nhận thấy trong tế bào thực vật. Khi tế bào thực vật còn non thì có nhiều không bào nhỏ. Ở tế bào thực vật trưởng thành các không bào nhỏ có thể sáp nhập với nhau tạo ra một không bào lớn. Mỗi không bào ở tế bào thực vật được bao bọc bởi một lớp màng, bên trong là dịch không bào chứa các chất hữu cơ và các ion khoáng tạo nên áp suất thẩm thấu của tế bào. Một số tế bào cánh hoa của thực vật có không bào chứa các sắc tố làm nhiệm vụ thu hút côn trùng đến thụ phấn. Một số không bào lại chứa các chất phế thải, thậm chí rất độc đối với các loài ăn thực vật. Một số loài thực vật lại có không bào để dự trữ chất dinh dưỡng. Một số tế bào động vật có không bào bé, các nguyên sinh động vật thì có không bào tiêu hoá phát triển. Không bào được tạo ra từ hệ thống lưới nội chất và bộ máy Gôngi. Không bào là bào quan được bao bọc bởi một lớp màng có các chức năng: chứa các chất dự trữ, bảo vệ, chứa các sắc tố…
Hình 9 : Sự phát triển của không bào thực vật
IX. KHUNG XƯƠNG TẾ BÀO Tế bào chất của tế bào nhân thực có hệ thống mạng sợi và ống prôtêin (vi ống, vi sợi, sợi trung gian) đan chéo nhau, gọi là khung xương nâng đỡ tế bào. Khung xương tế bào có tác dụng duy trì hình dạng và neo giữ các bào quan như: ti thể, ribôxôm, nhân vào các vị trí cố định. Các vi ống có chức năng tạo nên bộ thoi vô sắc. Các vi ống và vi sợi cũng là thành phần cấu tạo nên roi của tế bào. Các sợi trung gian là thành phần bền nhất của khung xương tế bào, gồm một hệ thống các sợi prôtêin bền. X. TRUNG THỂ Trung thể là nơi lắp ráp và tổ chức của các vi ống trong tế bào động vật. Mỗi trung thể gồm hai trung tử xếp thẳng góc với nhau theo trục dọc. Trung tử là ống hình trụ, rỗng, dài, có đường kính vào khoảng 0,13µm, gồm nhiều bộ ba vi ống xếp thành vòng.
Hình 10 : Cấu tạo của trung thể
Trung tử có vai trò quan trọng, là bào quan hình thành nên thoi vô sắc trong quá trình phân chia tế bào. Tế bào nhân thực có cấu trúc phức tạp nhân tế bào được bao bọc bởi hai lớp màng, chứa vật chất di truyền là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào. Ribôxôm được cấu tạo từ các phân tử rARN và prôtêin là nơi tổng hợp prôtêin. Khung xương tế bào là nơi neo giữ các bào quan và giữ cho tế bào động vật có hình dạng xác định. Trung thể là bào quan có ở tế bào động vật. Đây là bào quan hình thành nên thoi vô sắc trong quá trình phân chia tế bào. XI. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1. Mô tả cấu trúc của nhân tế bào.
Nhân tế bào gồm có các thành phần sau đây :
Phía ngoài nhân được bao bọc bởi màng kép (hai màng), mỗi màng có cấu trúc giống màng sinh chất,
Bên trong chứa khối sinh chất gọi là dịch nhân, trong đó có một vài nhân con (giàu chất ARN) và các sợi chất nhiễm sắc.
Câu 2. Nêu các chức năng của lưới nội chất trơn và lưới nội chất hạt.
Lưới nội chất hạt (trên màng có nhiều ribôxôm gắn vào), có chức năng tổng hợp prôtêin để đưa ra ngoài tế bào và các prôtêin cấu tạo nên màng tế bào.
Lưới nội chất trơn có rất nhiều loại enzim, thực hiện chức năng tổng hợp lipit, chuyển hoá đường, phân huỷ chất độc hại đối với tế bào.
Câu 3. Trình bày cấu trúc và chức năng của bộ máy Gôngi.
Bộ máy Gôngi gồm hệ thống túi màng dẹp xếp chồng lên nhau (nhưng tách biệt nhau) theo hình vòng cung. Chức năng của bộ máy Gôngi
– Gắn nhóm cacbohiđrat vào prôtêin được tổng hợp ở lưới nội chất hạt; tổng hợp một số hoocmôn, từ nó cũng tạo ra các túi có màng bao bọc (như túi tiết, lizôxôm).
– Thu gom, bao gói, biến đổi và phân phối các sản phẩm đã được tổng hợp ở một vị trí này đến sử dụng ở một vị trí khác trong tế bào.
Câu 4. Trong cơ thể loại tế bào nào có lưới nội chất phát triển mạnh nhất?
Lưới nội chất hạt phát triển nhiều nhất ở tế bào bạch cầu,vì bạch cầu có chức năng bảo vệ cơ thể bằng các kháng thể và prôtêin đặc hiệu,mà prôtêin chỉ tổng hợp được ở lưới nội chất hạt là nơi có các riboxom tổng hợp prôtêin.Ngoài ra còn có các tuyến nội tiết và ngoại tiết cũng là nơi chứa nhiều lưới nội chất hạt vì chúng tiết ra hoocmôn và enzim cũng có thành phần chính là prôtêin. Lưới nội chất trơn phát triển nhiều ở tế bào gan vì gan đảm nhiệm chức năng chuyển hóa đường trong máu thành glicôgen và khử độc cho cơ thể,hai chức năng này do lưới nội chất trơn đảm nhiệm vì chức năng của lưới nội chất trơn là thực hiện chức năng tổng hợp lipit,chuyển hoá đường và phân huỷ chất độc hại đối với tế bào
Câu 5. Nêu cấu tạo và chức năng của ribôxôm
: Ribôxôm là bào quan nhỏ không có màng bao bọc. Ribôxôm có kích thước từ 15 – 25nm. Mỗi tế bào có từ hàng vạn đến hàng triệu ribôxôm. Thành phần hoá học chủ yếu là rARN và prôtêin. Mỗi ribôxôm gồm một hạt lớn và một hạt bé. : ribôxôm là nơi tổng hợp prôtêin cho tế bào
Câu 6. Nêu các điểm khác biệt về cấu trúc giữa tế bào nhân sơ và nhân thực.
Giống nhau:
Đều có 3 thành phần cơ bản: màng sinh chất, tế bào chất, vùng nhân hoặc nhân. Khác nhau:
Có ở tế bào vi khuẩn
Có ở tế bào động vật nguyên sinh, nấm, thực vật, động vật.
Chưa có nhân hoàn chỉnh, ko có màng nhân.
Nhân được bao bọc bởi lớp màng, chứa NST và nhân con.
Ko có hệ thống nội màng và các bào quan có màng bao bọc.
Có hệ thống nội màng chia các khoang riêng biệt.
Kích thước nhỏ = 1/10 tế bào nhân thực.
Kích thước lớn hơn.
Ko có khung xương định hình tế bào.
Có khung xương định hình tế bào.
Năm 1972, hai nhà khoa học là Singơ (Singer) và Nicônsơn (Nicolson) đã đưa ra mô hình cấu trúc màng sinh chất gọi là mô hình khảm – động. Cấu trúc khảm của màng sinh chất được thể hiện ở chỗ : 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 của màng sinh chất là 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. b. Chức năng màng sinh chất: Màng sinh chất có tính bán thấm: Trao đổi chất với môi trường có tính chọn lọc .Lớp photpholipit chỉ cho những phân tử nhỏ tan trong dầu mỡ đi qua. Các chất phân cực và tích điện đều phải đi qua những kênh prôtêin thích hợp mới ra vào được tế bào. – Thu nhận các thông tin lí hoá học từ bên ngoài (nhờ các thụ thể) và đưa ra đáp ứng kịp thời. – Nhờ có các “dấu chuẩn” glicôprôtêin đặc trưng cho từng loại tế bào mà các tế bào cùng 1 của cùng một cơ thể có thể nhận biết nhau và nhận biết các tế bào “lạ” (tế bào của cơ thể khác).
Hình 1 : Cấu trúc của màng sinh chất
XIII. CÁC CẤU TRÚC BÊN NGOÀI MÀNG SINH CHẤT 1. Thành tế bào
Tế bào thực vật còn có thành xenlulôzơ bao bọc ngoài cùng, có tác dụng bảo vệ tế bào, đồng thời xác định hình dạng, kích thước của tế bào. Trên thành tế bào thực vật có các cầu sinh chất đảm bảo cho các tế bào ghép nối và có thể liên lạc với nhau một cách dễ dàng. Phần lớn tế bào nấm có thành kitin vững chắc.Ở nhóm tế bào động vật không có thành tế bào . 2. Chất nền ngoại bào Bên ngoài màng sinh chất của tế bào người cũng như tế bào động vật còn có cấu trúc được gọi là chất nền ngoại bào. Chất nền ngoại bào được cấu tạo chủ yếu từ các loại sợi glicôprôtêin (prôtêin liên kết với cacbohiđrat) kết hợp với các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau. Chất nền ngoại bào giúp các tế bào liên kết với nhau tạo nên các mô nhất định và giúp tế bào thu nhận thông tin. XIV. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Câu 1. Hai nhà khoa học đã đưa ra mô hình cấu tạo màng sinh chất vào năm 1972 là: