Bài giảng Tế bào và học thuyết tế bào

Chương 2Tế bào và học thuyết tế bào 1. Học thuyết tế bào Ðến năm 1858 thuyết tế bào được mở rộng thêm do một bác sĩ người Ðức (Rudolph Virchow): Tế bào do tế bào có trước sinh ra. Tất cả các cơ thể sống đều được cấu tạo thành từ TẾ BÀO TẾ BÀO là đơn vị cấu trúc và chức năng 2. Những đặc tính chung của TB Màng tế bào và các cấu trúc màng: vật cản có tính chọn lọc cao, giới hạn độ lớn, làm nền bố trí các hệ thống cấu trúc, bề mặt thực hiện phản ứng, vận chuyển năng lượng Kích thước rất nhỏ bé: tăng diện tích tiếp xúc nhằm tăng cường sự trao đổi chất và năng lượng Cấu trúc tế bào Prokaryote(Tế bào tiền nhân) Cấu trúc vách tế bào Prokaryote Tế bào chất (Cytoplasm) Lipoteichoic acid Peptidoglucan Màng nguyên sinh chất Thành và màng tế bào Gram Positive Enzyme phân giải Teichoic acid Cấu trúc vách tế bào Prokaryote Tế bào chất Màng trong Màng ngoài (khả năng chống thấm lớn) Lipopolysaccharide Porin Braun lipoprotein Periplasmic space Enzyme phân giải Protein liên kết Permease Thành và màng tế bào Gram negative Cấu trúc bên trong Cấu trúc bên trong Tieâm mao 3. Cấu trúc tế bào Eukaryotae(Tế bào nhân thật) Tế bào chân hạch là loại tế bào có nhân với màng nhân bao quanh, và nhiều loại bào quan có màng bao. Các tế bào này gặp ở các sinh vật thuộc các giới Protista, Nấm, Thực vật và Ðộng vật Cấu trúc tế bào thực vật Cấu trúc tế bào động vật Sự khác biệt giữa tế bào thực vật và tế bào động vật Bộ sườn của tế bào Vách tế bào Màng tế bào Khoảng 1930 J. F. Danielli (đại học Princeton) và H. Davson (đại học ở London), đưa ra mô hình cấu trúc màng gồm Hai lớp phospholipid với đầu ưa nước (phân cực) đưa ra hai bề mặt của màng và các đuôi kỵ nước, (không phân cực) chôn bên trong tránh nước. Cấu trúc dựa trên sự tương tác giữa tính kỵ nước và ưa nước làm cho màng rất bền vững và đàn hồi. Màng tế bào Cấu trúc dòng khảm 1972 S. J. Singer (San Diego) và G. L. Nicolson (Salk Institude) đưa ra mô hình dòng khảm. Gồm những phân tử protein chuyên biệt gắn vào màng đảm nhận các chức năng đặc biệt. Hai lớp lipid trong đó phần lớn là phospholipid tạo ra phần chính liên tục của màng, ở màng của sinh vật bậc cao có thêm cholesterol. Protein với nhiều kiểu sắp xếp khác nhau: Một số protein ngoại vi nằm trên bề mặt của màng, nối với các lipid bằng cầu nối cộng hóa trị; Một số khác được gọi là protein hội nhập, gắn một phần hay toàn phần vào màng lipid, Một số khác xuyên màng. Cấu trúc dòng khảm Mô hình cấu trúc dòng khảm của màng tế bào Hệ thống các bào quan có cấu trúc màng Màng sinh chất Có tính chọn lọc cao Kiểm soát sự vận chuyển vật chất Thu nhận các tín hiệu Hệ thống các bào quan có cấu trúc màng Mạng lưới nội chất và Ribosome Đóng vai trò trung tâm trong sinh tổng hợp Góp phần quan trọng vào hình thành màng ti thể và peroxysome Là nơi xuất phát sự tổng hợp protein Hình thành chất nền ngoại bào Hệ thống các bào quan có cấu trúc màng Bộ Golgi Biến đổi, chọn lọc và gói các đại phân tử để tiết ra hay vận chuyển đến các bào quan Hoàn tất nhiệm vụ của lưới nội chất Biến đổi glycan và tiết ra bằng túi nhờn Hoaït ñoäng cuûa boä Golgi Hệ thống các bào quan có cấu trúc màng Lysosome (tiêu thể) Hình thành từ bộ Golgi Là túi cầu nhỏ chứa nhiều enzym tiêu hoá Phân giải các chất để nuôi tb và tái sử dụng Khi tế bào chết chúng giải phóng enzym tiêu huỷ tb Hệ thống các bào quan có cấu trúc màng Các vi thể Peroxysome: chứa các enzym oxy hoá và phân hủy các hydro peroxyde Glyxosome: chứa enzym phân hủy lipid thực vật (tb động vật không có bào quan này) Hệ thống các bào quan có cấu trúc màng Không bào Túi chứa nước và các chất tan Có nhiều loại không bào Có thể chứa chất tạo màu cho hoa quả Các bào quan chuyển hoá năng lượng Ti thể: Chất nền: chứa nhiều enzym oxy hoá, DNA và enzym điều hoà thể hiện gen ti thể Màng trong: gấp nếp nhằm tăng diện tích và chứa các protein với chức năng Thực hiện phản ứng oxy hoá trong chuổi hô hấp Tổng hợp ATP trong matrix Điều hoà sự vận chuyển các chất ra vào ti thể Các bào quan chuyển hoá năng lượng Ti thể Màng ngoài: chứa các ezym tham gia tổng hợp và chuyển hoá lipid trong ti thể Khoảng giữa màng: chứa nhiều enzym phosphoryl hoá các nucleotid khác Các bào quan chuyển hoá năng lượng Lục lạp Luïc laïp ôû teá baøo thöïc vaät Sắc lạp Sắc lạp không phải là diệp lục tố Thường có màu vàng hay cam (đôi khi có màu đỏ) vì chúng chứa carotenoid. Sắc lạp này làm cho hoa, trái chín, lá vàng có màu vàng hay cam đặc trưng. Một số sắc lạp không bao giờ chứa diệp lục tố, một số khác thì do mất diệp lục tố, đây là trường hợp của trái chín và lá mùa thu. Vô sắc lạp Vô sắc lạp có chứa các vật liệu như tinh bột, dầu và protein dự trử. Lạp có chứa tinh bột được gọi là bột lạp (amyloplast), thường gặp ở hột như lúa và bắp, hay dự trử trong rễ và thân như carot và khoai tây Tinh bột là hợp chất dự trử năng lượng dưới dạng từng hạt. Cây có hột giàu tinh bột là nguồn lương thực giàu năng lượng. Nhân tế bào Nhân tế bào Chiếm khoảng 10% thể tích Chứa hầu như toàn bộ DNA của tế bào Nhaân vaø maøng nhaân Nhân tế bào Nhân tế bào - Chứa đựng thông tin di truyền - Trung tâm điều khiển mọi hoạt động của tế bào - Màng nhân điều hoà RNA và protein Tế bào chất - Chiếm gần một nửa khối lượng tế bào Thành phần chủ yếu là nước Ngoài ra còn có protein, RNA, glucid, acid amin, nucleotid và các ion Nơi thực hiện các phản ứng trao đổi chất Thực hiện quá trình điều hòa Chứa vật liệu tổng hợp các đại phân tử Dự trữ các chất giàu năng lượng Bộ xương của tế bào Bộ xương của tế bào Vi sợi (microfilament) và vi ống (microtube) Bộ xương của tế bào Lông (cillis) và roi (flagenla) Bộ xương của tế bào Trung tử (centrioles) và các thể gốc (basal bodies) 4. Tế bào học Nhiễm sắc thể Nhiễm sắc thể ở tế bào sơ hạch Tế bào sơ hạch chỉ có 0,1% ADN so với một tế bào chân hạch. Tế bào sơ hạch chưa có nhân thật được bao bởi màng. Ở phần lớn tế bào sơ hạch, ADN được tập trung trong một vùng nhân (nucleoid region). Vi khuẩn chỉ có một phân tử ADN sợi đôi, hình vòng, rất ít protein liên kết với chúng Nhiễm sắc thể Nhiễm sắc thể ở tế bào chân hạch Ở tế bào chân hạch, nhiễm sắc thể gồm ADN và protein. Cặp nhiễm sắc thể tương đồng (homologous pair), trong đó một chiếc là của mẹ và một chiếc là của cha Số lượng nhiễm sắc thể trong mỗi tế bào bình thường luôn luôn là bội số của 2 và được gọi là lưỡng bội (2n). Trong tế bào giao tử (tinh trùng hoặc noãn), mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng chỉ còn lại một chiếc, do đó số lượng nhiễm sắc thể trong mỗi giao tử là đơn bội (n). Nhiễm sắc thể Chromatin structure-nucleosomes DNA and the chromatin structure is replicated during S-phase of the cell cycle and organized into chromosomes-cell division-mitosis Sự phân bào Sự phân chia tế bào là một đặc điểm của sự sống. Nó cho phép một cơ thể đa bào tăng trưởng. Nó cũng giúp thay thế các tế bào bị thương, bị chết, giữ cho tổng số tế bào trong một cá thể trưởng thành tương đối ổn định. Sự phân chia tế bào cũng là cơ sở cho sự sinh sản của mỗi sinh vật Sự nguyên phân Một chu kỳ tế bào gồm hai kỳ Kỳ trung gian (interphase) Kỳ phân cắt nhân và tế bào chất (mitotic phase). Kỳ trung gian (interphase) Kỳ trung gian được chia làm 3 giai đoạn: G1(Gap 1), S( Synthersis), G2( Gap 2). Thời gian cần thiết cho mỗi kỳ khác nhau rất nhiều tùy theo loại tế bào. Tuy nhiên, kỳ trung gian thường chiếm phần lớn thời gian của một chu kỳ tế bào Sự nguyên phân Kỳ phân chia nhân. Gồm 4 giai đoạn riêng biệt là: kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau và kỳ cuối (liên tục, nối tiếp nhau) Kết thúc sự phân chia nhân: từ một nhân có một bộ nhiễm sắc thể (2n) cho ra hai nhân, mỗi nhân cũng có một bộ nhiễm sắc thể (2n). Sự nguyên phân Kỳ phân chia nhân Sự nguyên phân ở tế bào thực vật A. Kỳ trước B. Kỳ giữa C. Kỳ sau D. Kỳ cuối Sự giảm phân và thụ tinh Sự giảm phân Di truyền học Mendel Đối tượng nghiên cứu Các tính trạng nghiên cứu Di truyền học Mendel Phương pháp nghiên cứu di truyền của Mendel bao gồm các đặc điểm sau đây: Ðối tượng nghiên cứu là đậu Hà Lan Khi cho lai giữa hai dòng ông theo dõi sự di truyền của một cặp tính trạng tương phản Ông đếm và ghi nhận hàng ngàn cá thể con từ mỗi thí nghiệm và sau đó dùng toán học thống kê để phân tích các kết quả thu được. Kết luận của Mendel Mỗi cá thể có hai nhân tố di truyền cho mỗi tính trạng Trong quá trình thành lập giao tử hai nhân tố nầy phân ly về hai giao tử khác nhau nên mỗi giao tử chỉ có một nhân tố. Khi các giao tử phối hợp nhau trong thụ tinh, cặp nhân tố được khôi phục lại trong hợp tử Di truyền liên kết giới tính Hệ thống XY (giới cái là XX và giới đực là XY) là đặc điểm của nhiều loài động vật Di truyền liên kết giới tính được phát hiện vào năm 1910 bởi Thomas Hunt Morgan P XWXW x XwY P XwXw x XWY cái đỏ đực trắng cái trắng đực đỏ Gt XW Xw , Y Gt Xw XW , Y F1 XW Xw XW Y F1 XW Xw Xw Y 100% đỏ 1 cái đỏ 1 đực trắng Di truyền liên kết giới tính Các gen nằm trên nhiễm sắc thể Y nhưng không có trên nhiễm sắc thể X được gọi là gen holandric. Các tính trạng do chúng kiểm soát dĩ nhiên là chỉ xuất hiện ở giới đực. Ở người nhiễm sắc thể Y có một ít gen Đột biến gen và sự chuyển gen Các tác nhân vật lý, hóa học của môi trường cũng như các sai sót trong giảm phân có thể làm biến đổi cấu trúc và số lượng nhiễm sắc thể trong một tế bào. Những biến đổi và ảnh hưởng của chúng đối với một số rối loạn di truyền Đột biến gen và sự chuyển gen Sự phá hủy nhiễm sắc thể có thể dẫn đến bốn kiểu thay đổi trong cấu trúc của nhiễm sắc thể. Sự mất đoạn (deletion) xảy ra khi phân bào. Trong một số trường hợp khác đoạn bị đứt có thể nối vào một nhiễm sắc thể tương đồng gây ra sự lặp đoạn (duplication). Ðoạn nầy cũng có thể được nối với nhiễm sắc thể theo chiều ngược lại, tạo ra sự đảo đoạn (inversion). Dạng thứ tư là đoạn nầy nối với một nhiễm sắc thể khác không tương đồng, gọi là sự chuyển đoạn (translocation). Đột biến gen và sự chuyển gen