Tài liệu Đơn vị của sự sống doc

Đơn vị của
sự sống
Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng của đa số sinh vật (trừ những dạng sống tiền tế bào chẳng hạn như virus). Những sinh vật đơn
bào như vi khuẩn, cơ thể chỉ gồm một tế bào. Các sinh vật đa bào cấu tạo từ nhiều tế bào; ví dụ con người gồm khoảng 10
14
tế bào.
Học thuyết tế bào xây dựng từ thế kỷ 19 đã phát biểu rằng:
1. mọi sinh vật được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào
2. các tế bào chỉ được tạo ra từ những tế bào trước đó
3. mọi chức năng sống của sinh vật được diễn ra trong tế bào và rằng
4. các tế bào chứa các thông tin di truyền cần thiết để điều khiển các chức năng của mình
5. có thể truyền vật liệu di truyền này cho các thế hệ tế bào tiếp theo
Tế bào nuôi cấy được nhuộm keratin (màu đỏ) và DNA (xanh lục).
Thuật ngữ tế bào có nguồn gốc từ tiếng Latin cella, nghĩa là khoang nhỏ. Thuật ngữ này do nhà sinh học Robert Hooke đặt ra khi ông
quan sát các tế bào nút bấc.
[sửa] Tổng quan
[sửa] Các đặc tính của tế bào
Các tế bào chuột mọc trên đĩa nuôi cấy. Những tế bào này phát triển thành các đám lớn, mỗi tế bào riêng lẽ có đường kính khoảng 10
micromét.
Mỗi tế bào là một hệ thống mở, tự duy trì và tự sản xuất: tế bào có thể thu nhận chất dinh dưỡng, chuyển hóa các chất này thành năng
lượng, tiến hành các chức năng chuyên biệt và sản sinh thế hệ tế bào mới nếu cần thiết. Mỗi tế bào chứa một bản mật mã riêng hướng
dẫn các hoạt động trên.
Mọi tế bào đều có một số khả năng sau:
• Sinh sản thông qua phân bào.
• Trao đổi chất tế bào bao gồm thu nhận các vật liệu thô, chế biến thành các thành phần cần thiết cho tế bào, sản xuất các phân
tử mang năng lượng và các sản phẩm phụ. Để thực hiện được các chức năng của mình, tế bào cần phải hấp thu và sử dụng
được nguồn năng lượng hóa học dự trữ trong các phân tử hữu cơ. Năng lượng này được giải phóng trong các con đường trao
đổi chất.
• Tổng hợp các protein, đây là những phân tử đảm nhiệm những chức năng cơ bản của tế bào, ví dụ như enzyme. Một tế bào
động vật thông thường chứa khoảng 10.000 loại protein khác nhau.
• Đáp ứng với các kích thích, hoặc thay đổi của môi trường bên trong và bên ngoài như những thay đổi về nhiệt độ, pH hoặc

nguồn dinh dưỡng.
• Di chuyển các túi tiết.
[sửa] Các dạng tế bào
Các tế bào eukaryote và prokaryote. - Hình trên đây mô tả một tế bào người điển hình (eukaryote) và tế bào vi khuẩn (prokaryote).
Tế bào eukaryote (bên trái) có các cấu trúc nội bào phức tạp như nhân (xanh nhạt), hạch nhân (xanh lơ), ty thể (da cam), và ribosome
(xanh sẫm). Trong khi tế bào vi khuẩn (bên phải) đơn giản hơn với DNA được lưu giữ trong vùng nhân (xanh nhạt) cùng với các cấu
trúc đơn giản như màng tế bào (đen), thành tế bào (xanh da trời), vỏ ngoài (da cam), ribosome (xanh đậm) và một tiên mao (cũng màu
đen).
Người ta có thể phân loại tế bào dựa vào khả năng có thể tồn tại độc lập hay là không. Các sinh vật có thể bao gồm chỉ một tế bào (gọi
là sinh vật đơn bào) thường có khả năng sống độc lập mặc dù có thể hình thành các khuẩn lạc. Ngoài ra, sinh vật cũng có thể bao gồm
nhiều tế bào (sinh vật đa bào) thì mỗi tế bào được biệt hóa và thường không thể sống sót khi bị tách rời. Trong cơ thể con người có
đến 220 loại tế bào và mô khác nhau.
Nếu xét về cấu trúc nội bào, các tế bào có thể chỉ làm 2 dạng chính.
• Tế bào prokaryote thường có cấu trúc đơn giản, chỉ thấy ở sinh vật đơn bào hoặc tập đoàn đơn bào. Trong hệ thống phân loại 3
giới, các sinh vật prokaryote là thuộc giới Archaea và Eubacteria.
• Tế bào eukaryote thường chứa các bào quan có màng riêng. Sinh vật đơn bào eukaryote cũng rất đa dạng nhưng chủ yếu là
sinh vật đa bào. Tế bào eukyryote bào gồm các sinh vật là động vật, thực vật và nấm.
[sửa] Các thành phần tế bào
Mô hình một tế bào động vật điển hình. Các bào quan gồm: (1)hạch nhân (2) nhân (3) ribosome (4) túi tiết,(5) mạng lưới nội chất
(ER) hạt, (6) bộ máy Golgi, (7) khung xương tế bào, (8) ER trơn, (9) ty thể, (10) không bào, (11) tế bào chất, (12) lysosome, (13)
trung thể.
Mô hình một tế bào thực vật điển hình (xem thêm bảng 2 về phép so sánh giữa tế bào thực vật và tế bào động vật)
Mọi tế bào (bất kể protaryote hay eukaryote) đều có màng tế bào, dùng để bao bọc tế bào, cách biệt thành phần nội bào với môi trường
xung quanh, điều khiển nghiêm ngặt sự vận chuyển vào và ra của các chất, duy trì điện thế màng và nồng độ các chất bên trong và bên
ngoài màng. Bên trong màng là một khối tế bào chất đặc (dạng vật chất chiếm toàn bộ thể tích tế bào). Mọi tế bào đều có các phân tử
DNA, vật liệu di truyền quan trọng và các phân tử RNA tham gia trực tiếp quá trình tổng hợp nên các loại protein khác nhau, trong đó
có các enzyme. Bên trong tế bào, vào mỗi thời điểm nhất định tế bào tổng hợp nhiều loại phân tử sinh học khác nhau. Phần dưới đây
sẽ miêu tả ngắn ngọn các thành phần cơ bản của tế bào cũng như chức năng của chúng.
[sửa] Màng tế bào - Tấm áo ngoài
Chữ đậm Bài chính: Màng tế bào

Vỏ bọc bên ngoài của một tế bào eukaryote gọi là màng sinh chất (plasma membrane). Màng này cũng có ở các tế bào prokaryote
nhưng được gọi là màng tế bào (cell membrane). Màng có chức năng bao bọc và phân tách tế bào với môi trường xung quanh. Màng
được cấu thành bởi một lớp lipid kép và các protein. Các phân tử protein hoạt động như các kênh vận chuyển và bơm được nằm khảm
vào lớp lipid một cách linh động (có thể di chuyển tương đối).
[sửa] Bộ khung tế bào - Hệ vận động
Bài chính: Bộ khung tế bào
Bộ khung tế bào là một thành phần quan trọng, phức tạp và linh động của tế bào.nó là hệ thống mạng sợi và ống protein( vi ống , vi
sợi, sợi trung gian đan chéo nhau. Nó cấu thành và duy trì hình dáng tế bào; là các điểm bám cho các bào quan; hỗ trợ quá trình thực
bào (tế bào thu nhận các chất bên ngoài); và cử động các phần tế bào trong quá trình sinh trưởng và vận động. các protein tham gia
cấu thành bộ khung tế bào gồm nhiều loại và có chức năng đa dạng như định hướng, neo bám, phát sinh các tấm màng.
[sửa] Tế bào chất - Không gian thực hiện chức năng tế bào
Bài chính: Tế bào chất
Bên trong các tế bào là một không gian chứa đầy dịch thể gọi là tế bào chất (cytoplasm). Nó bao hàm cả hỗn hợp các ion, chất dịch
bên trong tế bào và cả các bào quan. Các bào quan bên trong tế bào chất đều có hệ thống màng sinh học để phân tách với khối dung
dịch này. Chất nguyên sinh (cytosol) là để chỉ riêng phân dịch thể, chứ không có các bào quan.
Đối với các sinh vật prokaryote, tế bào chất là một thành phần tương đối tự do. Tuy nhiên, tế bào chất trong tế bào eukaryote thường
chứa rất nhiều bào quan và bộ khung tế bào. Chất nguyên sinh thường chứa các chất dinh dưỡng hòa tan, phân cắt các sản phẩm phế
liệu, và dịch chuyển vật chất trong tế bào tạo nên hiên tượng dòng chất nguyên sinh. Nhân tế bào thường nằm bên trong tế bào chất và
có hình dạng thay đổi khi tế bào di chuyển. Tế bào chất cũng chứa nhiều loại muối khác nhau, đây là dạng chất dẫn điện tuyệt vời để
tạo môi trường thích hợp cho các hoạt động của tế bào. Môi trường tế bào chất và các bào quan trong nó là yếu tố sống còn của một tế
bào.
[sửa] Vật liệu di truyền - Yếu tố duy trì thông tin giữa các thế hệ
Vật liệu di truyền là các phân tử nucleic acid (DNA và RNA). Hầu hết các sinh vật sử dụng DNA để lưu trữ dài hạn thông tin di truyền
trong khi chỉ một vài virus dùng RNA cho mục đích này. Thông tin di truyền của sinh vật chính là mã di truyền quy định tất cả protein
cần thiết cho mọi tế bào của cơ thể. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đây cho thấy có thể một số RNA cũng được sử dụng như là một
bản lưu đối với một số gene đề phòng sai hỏng.
Ở các sinh vật prokaryote, vật liệu di truyền là một phân tử DNA dạng vòng đơn giản. Phân tử này nằm ở một vùng tế bào chất
chuyên biệt gọi là vùng nhân. Tuy nhiên, đối với các sinh vật eukaryote, phân tử DNA được bao bọc bởi các phân tử protein tạo thành
cấu trúc nhiễm sắc thể, được lưu giữ trong nhân tế bào (với màng nhân bao bên ngoài). Mỗi tế bào thường chứa nhiều nhiễm sắc thể
(số lượng nhiễm sắc thể trong mỗi tế bào là đặc trung cho loài). Ngoài ra, các bào quan như ty thể và lục lạp đều có vật liệu di truyền

riêng của mình (xem thêm thuyết nội cộng sinh).
Ví dụ, một tế bào người gồm hai genome riêng biệt là genome nhân và genome ty thể. Genome nhân (là thể lưỡng bội) bao gồm 46
phân tử DNA mạch thẳng tạo thành các nhiễm sắc thể riêng biệt. Genome ty thể là phân tử DNA mạch vòng, khá nhỏ và chỉ mã hóa
cho một vài protein quan trọng.
[sửa] Các bào quan
Bài chính: Bào quan
Cơ thể con người cấu tạo từ nhiều cơ quan như tim, phổi, thận , mỗi cơ quan đảm nhiệm một chức riêng. Các tế bào thường chứa
những cơ quan nhỏ gọi là bào quan, được thích nghi và chuyên hóa cho một hoặc một vài chức năng sống nhất định. Các bào quan
thường chỉ có ở các tế bào eukaryote và thường có màng bao bọc.
• Nhân tế bào - trung tâm tế bào: Nhân tế bào là bào quan tối quan trọng trong tế bào eukaryote. Nó chứa các nhiễm sắc thể
của tế bào, là nơi diễn ra quá trình nhân đôi DNA và tổng hợp RNA. Nhân tế bào có dạng hình cầu và được bao bọc bởi một
lớp màng kép gọi là màng nhân. Màng nhân dùng để bao ngoài và bảo vệ DNA của tế bào trước những phân tử có thể gây tổn
thương đến cấu trúc hoặc ảnh hưởng đến hoạt động của DNA. Trong quá trình hoạt động, phân tử DNA được phiên mã để tổng
hợp các phân tử RNA chuyên biệt, gọi là RNA thông tin (mRNA). Các mRNA được vận chuyển ra ngoài nhân, để trực tiếp
tham gia quá trình tổng hợp các protein đặc thù. Ở các loài prokaryote, các hoạt động của DNA tiến hành ngay tại tế bào chất
(chính xác hơn là tại vùng nhân).
• Ribosome - bộ máy sản xuất protein: Ribosome có cả trong tế bào eukaryote và prokaryote. Ribosome được cấu tạo từ các
phân tử protein và RNA ribosome (rRNA). Đây là nơi thực hiện quá trình sinh tổng hợp protein từ các phân tử mRNA. Quá
trình này còn được gọi là dịch mã vì thông tin di truyền mã hóa trong trình tự phân tử DNA truyền qua trình tự RNA để quyết
định trình tự amino acid của phân tử protein. Quá trình này cực kỳ quan trọng đối với tất cả mọi tế bào, do đó một tế bào
thường chứa rất nhiều phân tử ribosome—thường hàng trăm thậm chí hàng nghìn phân tử.
• Ty thể và lục lạp - các trung tâm năng lượng: Ty thể là bào quan trong tế bào eukaryote có hình dạng, kích thước và số
lượng đa dạng và có khả năng tự nhân đôi. Ty thể có genome riêng, độc lập với genome trong nhân tế bào. Ty thể có vai trò
cung cấp năng lượng cho mọi quá trình trao đổi chất của tế bào. Lục lạp cũng tương tự như ty thể nhưng kích thước lớn hơn,
chúng tham gia chuyển hóa năng lượng mặt trời thành các chất hữu cơ (trong quá trình quang hợp). Lục lạp chỉ có ở các tế bào
thực vật.
• Mạng lưới nội chất và bộ máy Golgi - nhà phân phối và xử lý các đại phân tử:: Mạng lưới nội chất (ER) là hệ thống mạng
vận chuyển các phân tử nhất định đến các địa chỉ cần thiết để cải biến hoặc thực hiện chức năng, trong khi các phân tử khác thì
trôi nổi tự do trong tế bào chất. ER được chia làm 2 loại: ER hạt (rám) và ER trơn (nhẵn). ER hạt là do các ribosome bám lên
bề mặt ngoài của nó, trong khi ER trơn thì không có ribosome. Quá trình dịch mã trên các ribosome của ER hạt thường để tổng

hợp các protein tiết (protein xuất khẩu). Các protein tiết thường được vận chuyển đến phức hệ Golgi để thực hiện một số cải
biến, đóng gói và vận chuyển đến các vị trí khác nhau trong tế bào. ER trơn là nơi tổng hợp lipid, giải độc và bể chứa calcium.
• Lysosome và peroxisome - hệ tiêu hóa của tế bào: Lysosome và peroxisome thường được ví như hệ thống xử lý rác thải của
tế bào. Hai bào quan này đều dạng cầu, màng đơn và chứa nhiều enzyme tiêu hóa. Ví dụ, lysosome có thể chứa vài chục
enzyme phân huỷ protein, nucleic acid và polysacharide mà không gây hại cho các quá trình khác của tế bào khi được bao bọc
bởi lớp màng tế bào.
[sửa] Giải phẫu tế bào
[sửa] Tế bào prokaryote
Prokaryote là nhóm tế bào không có màng nhân. Đây là đặc điểm chính để phân biệt với các tế bào eukaryote. Prokaryote cũng không
có các bào quan và cấu trúc nội bào điển hình của tế bào eukaryote. Hầu hết các chức năng của các bào quan như ty thể, lục lạp, bộ
máy Golgi được tiến hành trên màng sinh chất. Tế bào prokaryote có 3 vùng cấu trúc chính là:
1. tiên mao (flagella), tiêm mao, hay lông nhung (pili) - các protein bàm trên bề mặt tế bào;
2. vỏ tế bào bao gồm capsule, thành tế bào và màng sinh chất;
3. vùng tế bào chất có chứa DNA genome, các ribosome và các thể vẩn (inclusion body).
Các đặc trưng:
• Tế bào chất của prokaryote là phần dịch lỏng chiếm hầu hết thể tích tế bào, khuếch tán vật chất và chứa các hạt ribosome nằm
tự do trong tế bào.
• Màng sinh chất là lớp phospholipid kép phân tách phần tế bào chất với môi trường xung quanh. Màng sinh học này có tính bán
thấm, hay còn gọi là thấm có chọn lọc.
• Hầu hết các tế bào prokaryote đều có thành tế bào (trừ Mycoplasma, Thermoplasma (archae), và Planctomycetales. Chúng
được cấu tạo từ peptidoglycan và hoạt động như một rào cản phụ để chọn lọc những chất vào ra tế bào. Thành tế bào cũng giúp
vi khuẩn giữ nguyên hình dạng và không bị tác động của áp suất thẩm thấu trong môi trường nhược trương.
• Nhiễm sắc thể của tế bào prokaryote thường là một phân tử DNA dạng vòng (trừ vi khuẩn Borrelia burgdorferi gây bệnh
Lyme). Mặc dù không phải có cấu trúc nhân hoàn chỉnh, DNA được cô đặc trong hạch nhân. Tế bào prokaryote còn chứa
những cấu trúc DNA ngoài nhiễm sắc thể gọi là plasmid, nó cũng có dạng vòng nhưng nhỏ hơn DNA nhiễm sắc thể. Trên các
plasmid thường chứa các gene có chức năng bổ sung, ví dụ kháng kháng sinh.
• Tế bào prokaryote mang các tiên mao giúp tế bào di chuyển chủ động trong môi trường.
[sửa] Tế bào eukaryote
Tế bào eukaryote thường lớn gấp 10 lần (về kích thước) so với tế bào prokaryote do đó gấp khoảng 1000 lần về thể tích. Điểm khác
biệt quan trọng giữa prokyryote và eukaryote là tế bào eukaryote có các xoang tế bào được chia nhỏ do các lớp màng tế bào để thực

hiện các hoạt động trao đổi chất riêng biệt. Trong đó, điều tiến bộ nhất là việc hình thành nhân tế bào có hệ thống màng riêng để bảo
vệ các phân tử DNA của tế bào. Eukyryote là chữ Latin có nghĩa là có nhân thật sự. Tế bào eukaryote thường có những cấu trúc
chuyên biệt để tiến hành các chức năng nhất định, gọi là các bào quan. Các đặc trưng gồm:
• Tế bào chất của eukaryote thường không nhìn thấy những thể hạt như ở prokyryote vì rằng phần lớn ribosome của chúng được
bám trên mạng lưới nội chất.
• Màng tế bào cũng có cấu trúc tương tự như ở prokaryote tuy nhiên thành phần cấu tạo chi tiết lại khác nhau một vài điểm nhỏ.
Chỉ một số tế bào eukaryote có thành tế bào.
• Vật chất di truyền trong tế bào eukaryote thường gồm một hoặc một số phân tử DNA mạch thẳng, được cô đặc bởi các protein
histone tạo nên cấu trúc nhiễm sắc thể. Mọi phân tử DNA được lưu giữ trong nhân tế bào với một lớp màng nhân bao bọc. Một
số bào quan của eukaryote có chứa DNA riêng.
• Một vài tế bào eukaryotes có thể di chuyển nhờ tiêm mao hoặc tiên mao. Những tiên mao thường có cấu trúc phức tạp hơn so
với prokaryote.
[sửa] Các quá trình chức năng của tế bào
[sửa] Sinh trưởng và trao đổi chất của tế bào
Bài chính: Sinh trưởng tế bào, Trao đổi chất tế bào
Giữa những lần phân bào, các tế bào thực hiện hàng loạt quá trình trao đổi chất nội bào nhằm duy trì sự tồn tại cũng như sinh trưởng
của mình. Trao đổi chất là các quá trình mà tế bào xử lý hay chế biến các phân tử dinh dưỡng theo cách riêng của nó. Các quá trình
trao đổi chất được chia làm 2 nhóm lớn:
• 1) quá trình dị hóa (catabolism) nhằm phân huỷ các phân tử hữu cơ phức tạp để thu nhận năng lượng (dưới dạng ATP) và lực
khử;
• 2) quá trình đồng hóa (anabolism) sử dụng năng lượng và lực khử để xây dựng các phân tử hữu cơ phức tạp, đặc thù và cần
thiết.
Một trong các con đường trao đổi chất quan trọng là đường phân (glycolysis), con đường này không cần oxy. Mỗi một phân tử
glucose trải qua con đường này sẽ tạo thành 4 phân tử ATP và đây là phương thức thu nhận năng lượng chính của các vi khuẩn kị khí.
Đối với các sinh vật hiếu khí, các phân tử pyruvat, sản phẩm của đường phân, sẽ tham gia vào chu trình Kreb (hay còn gọi là chu trình
TCA) để phân huỷ hoàn toàn thành CO2, đồng thời thu nhận thêm nhiều ATP. Ở sinh vật eukaryote, chu trình TCA tiến hành trong ty
thể trong khi sinh vật prokaryote lại tiến hành ở ngay tế bào chất.
[sửa] Hình thành các tế bào mới
Bài chính: Phân bào
Sơ đồ quá trình sinh tổng hợp protein

Trong vùng chất nhân (xanh nhạt), các gene (DNA, xanh sẫm) được phiên mã thành những phân tử RNA. Sau khi thực hiện các sửa
đổi sau phiên mã, phân tử mRNA trưởng thành (đỏ) được vận chuyển ra tế bào chất (hồng) để tiến hành tổng hợp protein tại đây. Các
ribosome tiến hành dịch mã của mRNA nhờ mối liên kết hydro theo nguyên tắc bổ sung giữa bộ ba mã sao trên mRNA với bộ ba đối
mã trên tRNA tương ứng. Những phân tử protein (đen) sau khi được tổng hợp thường được tiến hành một số sửa đổi cho phù hợp với
chức năng, ví dụ gắn thêm các gốc đường (da cam)
Phân bào là quá trình sinh sản từ một tế bào (gọi là tế bào mẹ) phân chia thành hai tế bào non. Đây là cơ chế chính của quá trình sinh
trưởng của sinh vật đa bào và là hình thức sinh sản của sinh vật đơn bào. Những tế bào prokaryote phân chia bằng hình thức phân cắt
(binary fission) hoặc nảy chồi (budding). Tế bào eukaryote thì sử dụng hình thức phân bào là nguyên phân (mitosis) (một hình thức
phân bào có tơ). Những tế bào lưỡng bội thì có thể tiến hành giảm phân để tạo ra tế bào đơn bội. Những tế bào đơn bội đóng vai trò
giao tử trong quá trình thụ tinh để hình thành hợp tử (lưỡng bội). Trong phân bào, quá trình nhân đôi DNA (dẫn đến nhân đôi nhiễm
sắc thể) đóng vai trò cực kỳ quan trọng và thường diễn ra tại kỳ trung gian giữa các lần phân chia.
[sửa] Sinh tổng hợp protein
Bài chính: Sinh tổng hợp protein
Sinh tổng hợp protein là quá trình tế bào tổng hợp những phân tử protein đặc trưng và cần thiết cho hoạt động sống của mình. Quá
trình phiên mã là quá trình tổng hợp những phân tử RNA thông tin dựa trên trình tự khuôn của DNA. Trên khuôn mRNA mới được
tạo ra, một phân tử protein sẽ được tạo thành nhờ quá trình dịch mã.
Bộ máy tế bào chịu trách nhiệm thực hiện quá trình tổng hợp protein là những ribosome. Ribosome được cấu từ từ những phân tử
RNA ribosome và khoảng 80 loại protein khác nhau. Khi các tiểu đơn vị ribosome liên kết với phân tử mRNA thì quá trình dịch mã
được tiến hành. Khi đó, ribosome sẽ cho phép một phân tử RNA vận chuyển (tRNA) mang một loại amino acid đặc trưng đi vào.
tRNA này bắt buộc phải có bộ ba đối mã có trình tự bổ sung với bộ ba mã sao trên mRNA. Các amino acid lần lượt tương ứng với
trình tự các bộ ba nucleotide trên mRNA sẽ liên kết với nhau để tạo thành một chuỗi polypeptide.
[sửa] Nguồn gốc tế bào
Bài chính: Nguồn gốc sự sống
Nguồn gốc tế bào cũng chính là nguồn gốc sự sống, và là những bước quan trọng nhất trong quá trình tiến hóa sự sống. Sự xuất hiện tế
bào chính là bước đánh dấu chuyển biến từ thế giới hóa học vô sinh để bắt đầu sự sống sinh vật.
[sửa] Tế bào đầu tiên
Sự xuất hiện tế bào đầu tiên (giọt coaseva) được đánh dấu bởi việc hình thành lớp màng tế bào bao quanh những phân tử nucleic acid.
Điều này tạo ra hai lợi thế chọn lọc là:
• bảo vệ nguyên sinh chất bên trong và
• sử dụng các thành quả từ các hoạt động hóa sinh do các protein/enzyme do nucleic acid mã hóa

[sửa] Nguồn gốc tế bào eukaryote
Tế bào eukaryote được cho rằng tiến hóa từ sự cộng sinh của các tế bào prokaryote. Điều rõ ràng là các bào quan chứa DNA như ty
thể hay lục lạp là những phần cộng sinh của một nhóm vi khuẩn hiếu khí (ty thể) hay vi khuẩn lam (lục lạp) cổ xưa. Phần còn lại của
tế bào được giả thuyết là có nguồn gốc từ tế bào archaea. Đây là nội dung của thuyết nội cộng sinh
Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tranh cãi về nguồn gốc của những bào quan như hydrogenosome có phải là nguồn gốc của ty thể hay ngược
lại; xen thuyết hydro về nguồn gốc tế bào eukaryote.
bai 2
Như nguyên tử là đơn vị của hóa học, tế bào là những khối dựng lên sự sống. 3 tuyên bố sau hình thành nên thuyết tế bào:
-tế bào là đơn vị căn bản của sự sống -tất cả mọi sinh vật đều cấu tạo từ tế bào -tất cả tế bào đều từ tế bào Tế bào được cấu
tạo từ những phân tử nước và những phân tử lớn, nhỏ mà chúng ta đã học trong 2 chương trước. Mỗi tế bào chứa ít nhất
10,000 loại phân tử khác nhau, hầu hết chúng tồn tại ở nhiều bản sao. Tế bào dùng những phân tử này để vận chuyển vật chất
và năng lượng, để đáp ứng với môi trường, và để sao chép chính chúng.
Thuyết tế bào có 3 ý quan trọng:
1. Nghiên cứu sinh học tế bào cũng giống như nghiên cứu về sự sống. Nguyên tắc cơ bản là chức năng của tế bào đơn như
vi khuẩn cũng giống như 60 nghìn tỉ tế bào trong cơ thể bạn.
2. Sự sống luôn tiếp diễn.Tất cả những tế bào trong cơ thể bạn đều bắt đầu từ 1 tế bào đơn, trứng được thụ tinh, từ sự
giao hợp của 2 tế bào là tinh trùng từ bố và trứng từ mẹ.
3. Nguồn gốc của sự sống trên Trái đất được đánh dấu bởi nguồn gốc của tế bào đầu tiên.
Vào những năm 1920, nhà khoa học người Nga Alexander Oparin đã phối trộn 1 lượng lớn protein và polysaccharide vào dung
dịch. Khi ông lắc mạnh hỗn hợp, những bong bong hình thành. Ông ta có thể làm điều đó với những polymer khác. Nồng độ các
chất cao phân tử bên trong những bong bóng cao hơn ở môi trường xung quanh. Hơn nữa, chúng còn xúc tác các phản ứng hóa
học, và điều khiển cái gì rời khỏi và vượt qua đường biên vào môi trường. Nói cách khác, đó là protobiont (là tập hợp các phân
tử mà không có khả năng sinh sản nhưng môi trường hóa học bên trong chúng khác với môi trường xung quanh). Sau đó,
những nhà nghiên cứu khác cho thấy nếu trộn lipid vào môi trường nước, thì chúng sẽ tự sắp xếp thành những giọt nhỏ được
bao quanh bởi lớp đôi. Xảy ra đồng thời với mô hình hóa học tiền sự sống và giả thuyết RNA được mô tả trong chương 3, những
thí nghiệm này đưa ra giả thuyết ảo tưởng cho nguồn gốc tế bào.
Kích thước tế bào được giới hạn bởi tỷ lệ bề mặt và thể tích
Hầu hết tế bào rất nhỏ, thể tích tế bào trong khoảng từ 1-1000m3. Ngoại trừ trứng 1 vài loài chim rất to lớn, 1 vài tế bào đặc
biệt của vài loài tảo và vi khuẩn đủ lớn để có thể thấy bằng mắt thường. Và mặc dù những nơron (tế bào thần kinh) có thể tích
nằm trong khoảng của tế bào bình thường,nhưng mà những phần phát xuất từ chúng có thể dài hàng mét, mang tín hiệu từ 1

phần đến phần khác trong động vật lớn. Nhưng nhìn chung, tế bào rất nhỏ. Sự gia tăng kích thước tế bào là nguyên nhân của
sự thay đổi tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích (S/V)của bất cứ vật thể nào. Khi tế bào tăng thể tích, diện tích bề mặt của nó
cũng tăng nhưng quy mô của nó không thay đổi.
Tại sao các tế bào luôn nhỏ
Hiện tượng này có ý nghĩa sinh học to lớn vì 2 lý do sau:
- Thể tích tế bào xác định khoảng hoạt động hóa học mà nó có thể hoạt động trên một đơn vị thời gian. - Diện tích bề mặt của
tế bào xác định lượng chất tế bào lấy từ môi trường ngoài và lượng sản phẩm thải ra môi trường. vì thế khi một tế bào tăng
trưởng lớn hơn thì tỉ lệ giữa chất thải tạo ra và nguồn vật chất cần hấp thụ tăng nhanh hơn nhiều so với sự gia tăng của diện
tích bề mặt, do đó điều này giải thích tại sao những sinh vật lớn thì có nhiều tế bào nhỏ, vì khi thể tích nhỏ thì diện tích bề mặt
trao đổi của chúng lớn, ở những cơ thể đa bào thì do được cấu tạo nhiều tế bào nhỏ khác nhau dẫn đến diện tích trao đổi lớn do
đó chúng có thể thực hiện các chức năng cần thiết cho sự sống đặc biệt là vận chyển thức ăn, oxy, thải bả đi và đến từng tế
bào bên trong cơ thể sinh vật và với môi trường bên ngoài.
Sự cần thiết của kính hiển vi trong quan sát tế bào
Hầu hết các tế bào không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Một vật thể nhỏ nhất mà mắt một người bình thường có thể nhìn
thấy được là khoảng 0.2 mm (200 um). Chúng ta gọi đó là độ phân giải (resolution), tức giới hạn nhỏ nhất mà người ta phân
biệt được 2 điểm kề sát nhau, không chập lại thành một. Rất nhiều tế bào có kích thước nhỏ hơn 200 um. Kính hiển vi là dụng
cụ thường được sử dụng để cải thiện độ phân giải giúp cho việc quan sát được tế bào và các cấu trúc bên trong của nó. Có 2 lại
kính hiển vi cơ bản: kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử. Kính hiển vi quang học (light microscope – LM) sử dụng
thấu kính thủy tinh và ánh sáng nhìn thấy được để phóng đại vật thể. Nó có thể phân giải một điểm khoảng 0.2 um gấp 1000
lần độ phân giải của mắt người. Nó cho phép chúng ta có thể hình dung được hình dáng, kích cỡ và một số cấu trúc bên trong
tế bào. Các tế bào dưới ánh sáng bình thường sẽ khó phân biệt các chi tiết cấu trúc nên tế bào thường bị làm chết và nhuộm
với các chất nhuộm màu khác nhau để các cấu trúc nổi bật lên dễ cho việc quan sát kỹ. Kính hiển vi điện tử (electron
microscope – EM) sử dụng nam châm để tập trung chùm eletron, giống như kính hiển vi quang học sử dụng thấu kính thủy tinh
để tập trung chùm ánh sáng. Bởi vì chúng ta không thể nhìn thấy điện tử, kính hiển vi điện tử sẽ hướng chúng đến một màn
huỳnh quang hoặc chụp ảnh để tạo nên hình ảnh có thể nhìn thấy được. Độ phân giải một điểm của kính hiển vi điện tử là
khoảng 0.5 nm, gấp 400.000 lần so với mắt người. Độ phân giải này cho phép phân biệt đến chi tiết các cấu trúc dưới mức tế
bào (subcellular). Ngoài kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử, rất nhiều kỹ thuật đã và đang được nghiên cứu, phát
triển nhằm tăng cường khả năng quan sát tế bào hơn nữa.
Màng sinh chất (plasma membrane) bao quanh tế bào
Như chúng ta đã biết, màng sinh chất phân cách mỗi tế bào với môi trường của nó (tạo một ngăn riêng (nhưng không bị cô

lập). Màng sinh chất cấu tạo từ lớp đôi phospholipid với một đầu kị nước có lipid quay vào và các nhóm ưa nước quay ra ngoài
(như hình 3.2). Protein được gắn vào lipid. Trong nhiều trường hợp, các protein này nhô ra tế bào chất hoặc vào môi trường
ngoại bào. Vấn đề về cấu trúc và chức năng của màng sinh chất sẽ được tập trung làm rõ chi tiết ở Chương 5. Ở chương này chỉ
tóm tắt vai trò của màng sinh chất:
+ Màng tế bào cho phép duy trì môi trường không đổi bên trong tế bào (constant internal environment), một sự tự duy trì, việc
duy trì môi trường không đổi bên trong tế bào là một đặc tính của sự sống sẽ được thảo luận chi tiết ở Chương 41.
+ Màng tế bào hoạt động như một hàng rào thấm chọn lọc, ngăn cản một số cơ chất thấm qua trong khi cho phép một số cơ
chất khác tự do vào và ra khỏi tế bào.
+ Được xem như ranh giới giữa tế bào với môi trường bên ngoài. Màng sinh chất quan trọng trong việc trao đổi với các tế bào
lân cận và nhận các tín hiệu ngoại bào. Chúng ta sẽ mô tả chức năng này trong Chương 15.
+ Màng sinh chất thường mang các phân tử thò ra khỏi tế bào chịu trách nhiệm cho việc nối và bám chặt với các tế bào lân
cận.
Hai kiểu tổ chức tế bào
Tổ chức tế bào tiền nhân (Prokaryotic cell organization). Vi khuẩn (Bacteria) và cổ vi khuẩn (Archaea) có đặc điểm thuộc tổ
chức này và được gọi là các tế bào Prokaryotae. Những tế bào này không có cấu trúc màng nhân bên trong. Tế bào đầu tiên
được hình thành rõ ràng là tương tự với cấu trúc của các tế bào Prokaryotae hiện có này.
Tổ chức tế bào nhân thật (Eukaryotic cell organization). Nhóm này bao gồm sinh vật đơn bào, thực vật, nấm và động vật.
Vật liệu di truyền (DNA) của tế bào Eukaryote chứa đựng nhân điển hình và có màng nhân bao quanh. Tế bào Eukaryote còn
chứa các ngăn có màng khác mà nơi đó các phản ứng hóa học đặc biệt diễn ra.
Tế bào nhân sơ Prokaryota
Các sinh vật nhân sơ sống nhờ các nguồn năng lượng phong phú và khác hơn nhiều so với các sinh vật sống khác, chúng còn cư
trú trong các môi trường khắc nghiệt như trong các suối nước nóng hay khu vực nước có độ mặn rất cao. Khả năng thích nghi
cao của sinh vật nhân sơ sẽ là chủ đề của chương 27. Tế bào nhân sơ nhìn chung nhỏ hơn các tế bào nhân chuẩn, chúng có
kích thước khoảng từ 0.25x1.2 µm đến 1.5x4 µm. Mỗi sinh vật nhân chuẩn là các cơ thể đơn bào nhưng nhiều loại nhân chuẩn
hình thành các chuỗi, các tập đoàn nhỏ hay các tập đoàn lớn tới hàng trăm cá thể. Trong phần này chúng ta sẽ xem xét đầu
tiên các đặc điểm mà có cả ở vi khuẩn và cổ khuẩn nói chung. Sau đó chúng ta sẽ nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc chỉ thấy
được ở một số loài nhân chuẩn.
Hình4.5:Tế bào Procaryote_cấu trúc tế bào vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa
Các đặc điểm đặc trưng của tế bào nhân sơ
Tất cả các tế bào nhân chuẩn đều có chung các đặc điểm cấu trúc cơ bản: - Màng sinh chất kiểm soát quá trình trao đổi chất

giữa bên trong và bên ngoài tế bào, ngăn cách tế bào với môi trường xung quanh. - Thể nhân chứa vật chất di truyền (ADN)
của tế bào. Phần bên trong của màng sinh chất được gọi là tế bào chất. Tế bào chất được hình thành từ hai phần: dịch bào lỏng
và các tiểu phần không hòa tan lơ lửng, có cả các riboxom. - Dịch bào chủ yếu là nước chứa các ion hòa tan, các phân tử nhỏ
và các đại phân tử có khả năng hòa tan như các protein. - Các Riboxom là các hạt nhỏ đường kính chừng 25nm là nơi diễn ra
sinh tổng hợp protein. Tế bào chất không phải là môi trường tĩnh, các chất trong dó liên tục chuyển động trong môi trường có
nước. Ví dụ như một protein đặc trưng chuyển động xung quanh một tế bào trong vòng 1 phút và nó cũng gặp rất nhiều các
phân tử khác trong hành trình của mình. Mặc dù có cấu trúc không phức tạp bằng các tế bào nhân chuẩn nhưng tế bào nhân sơ
có chức năng phức tạp, nó thực hiện hàng nghìn các biến đổi sinh hoá.
Một số tế bào nhân sơ có đặc điểm đặc biệt
Trong quá trình tiến hóa một vài sinh vật nhân sơ phát triển các cấu trúc đặc biệt. Đó là các ưu thế chọn lọc mà chúng mang
đến cho những tế bào chứa chúng. Các cấu trúc này bao gồm một thành tế bào bảo vệ, một màng trong ngăn tế bào trong các
phản ứng sinh hóa và các tiêm mao giúp tế bào vận chuyển trong môi trường nước. Các đặc điểm này được mô tả ở hình 4.5 và
4.6
Thành tế bào
Hầu hết sinh vật nhân sơ có một thành tế bào bao bọc bên ngoài màng sinh chất. Tính cứng của thành nâng đỡ tế bào và quyết
định hình dạng của tế bào. Thành tế bào của hấu hết các vi khuẩn (không xét đến cổ khuẩn) chứa peptidoglycan, một polyme
của amin và các loại đường liên kết đồng hóa trị với một dạng đơn phân khổng lồ bao quanh tế bào. Ở một số vi khuẩn còn có
một lớp màng khác ở bên ngoài (màng polysaccarit giàu photpholipit) kèm theo với màng peptidoglycan. Không giống như
màng sinh chất, màng ngoài này không có tính thấm và một vài polysaccarit của nó chứa chất độc gây bệnh. Cùng với thành tế
bào một số vi khuẩn còn có lớp màng nhầy tạo thành chủ yếu từ polysaccarit được xem như là cái vỏ của vi khuẩn. Vỏ của một
số loại vi khuẩn có thể bảo vệ chúng khỏi sự tấn công của tế bào bạch cầu trong cơ thể các động vật mà chúng xâm nhập.
Nhiều nhân sơ không có vỏ hay đã mất vỏ nhưng chúng vẫn tồn tại được, như vậy cái vỏ không phải là thiết yếu đối với đời
sống nhân sơ. Trong chương này bạn sẽ gặp tế bào nhân chuẩn ở thực vật cũng có thành nhưng thành này khác với thành tế
bào nhân sơ cả về cấu trúc và chức năng.
Hệ màng trong
Một số nhóm của vi khuẩn – Vi khuẩn lam và các nhóm khác – có khả năng quang hợp. Trong các vi khuẩn quang hợp, lớp
màng plasma cuộn gấp trong tế bào chất và tạo nên hệ màng trong đó có chứa chlorophyl của vi khuẩn và các hợp chất khác
cần thiết cho quang hợp. Quá trình quang hợp ở vi khuẩn, thường do các màng trong tế bào, là một bằng chứng quan trọng
trong tiến hoá của sự sống trên trái đất. Một số loại sinh vật tiền nhân có màng trong gấp nếp vẫn đính vào màng plasma. Các
mesosome tạo nên cấu trúc trong phân chia tế bào hoặc trong các phản ứng chuyển hóa năng lượng. Roi và pili

Một số prokaryotes bơi bằng cách sử dụng phần phụ được gọi là roi (flagella) (hình 4.6 a, c). Một cái roi được cấu tạo bằng một
loại protein gọi là flagellin, lúc đó nhìn nó giống như là xoắn lại rất nhỏ. Nó quay tròn quanh trục của nó như là cái chân vịt tàu
thủy, đưa tế bào tiến lên. Roi như một cái mỏ neo gắn vào màng plasma và trong một số vi khuẩn, cho đến tận vách tế bào.
Chúng ta biết rằng cái roi làm tế bào di động bởi nếu bỏ nó đi, thì tế bào không thể chuyển động. Pili là một cấu trúc lồi ra bề
mặt của một số nhóm vi khuẩn (hình 4.6b). Ngắn hơn roi, nó dài và mảnh giúp vi khuẩn bám vào một vật khác như một lớp
đệm, như là tế bào động vật để bảo vệ và ăn.
Bộ khung của tế bào
Các bằng chứng gần đây chứng tỏ rằng một số loại sinh vật tiền nhân, đặc biệt là vi khuẩn hình que, có một cấu trúc dạng sợi
xoắn nằm phía trong màng plasma. Các protein tạo nên cấu trúc này được cấu tạo bởi các trình tự amino axit tương tự như sợi
actin ở tế bào nhân thật, và từ lúc đó actin là một thành phần của bộ khung của các tế bào này (xem bên dưới), điều đó chứng
tỏ rằng các sợi xoắn của tế bào tiền nhân đóng vai trò tạo nên hình dạng của tế bào. Tế bào của sinh vật có nhân chuẩn
Tế bào động vật, thực vật, nấm và protists thường lón hơn và cấu trúc phức tạp hơn tế bào procaryotes. Xem hình 4.5 và 4.7
để thấy rõ sự khác nhau giữa tế bào của sinh vật có nhân chuẩn và tế bào của sinh vật chưa có nhân điển hình
Tế bào eucaryote thường lớn gấp 10 lần tế bào procaryote, ví dụ, tế bào hình cầu nấm kích thước 8 μm. Tương tự tế bào
procaryote, tế bào eucaryote bao gồm tế bào chất (cytoplasm), màng sinh chất(plasma membrane) và ribosome. Ngoài các
thành phần cơ bản trên,trong tế bào chất của eucaryote còn có các khoang mà thành phần trong các khoang này được ngăn
cách với tế bào chất bằng một màng.
Hình4.7 :Tế bào Eucaryote
Sự ngăn cách các khoang trong tế bào Eucaryote: chìa khoá chức năng tế bào Eucaryote
Một vài khoang trong tế bào eucaryote có chức năng tương tự như một nhà máy sản xuất các sản phẩm đặc biệt, một số khác
thì như nhà máy năng lượng, ví dụ như thực vật chúng sử dụng năng lượng ở một dạng khác (năng lượng ánh sáng) rồi chuyển
chúng sang dạng năng lượng hữu dụng hơn (hóa năng). Những khoang có màng (dùng để phân biệt với các khoang không
màng như ribosome) đều được gọi là các bào quan (organelles). Mỗi bào quan này đều có vai trò đặc biệt trong tế bào và vai
trò này phụ thuộc vào các các phản ứng hóa học xảy ra do chúng đảm nhiệm.
Nhân (nucleus) chứa vật chất di truyền (DNA), sự nhân đôi chất liệu di truyền và bước đầu tiên trong quá trình giải mã thông
tin di truyền diễn ra ở thể nhân .
Ty thể (mitochonrion) là nơi năng lượng tổng hợp dự trữ dưới dạng các liên kết carbon được biến đổi sang dạng sử dụng của tế
bào (ATP) và không thể thiếu trong phản ứng trao đổi sinh hoá acid amin và acid béo.
Màng nội chất và bộ máy golgi (the endoplasmic reticulum and Golgi apparatus) là thành phần nơi protein được đóng gói và
chuyển đến các phần tuơng ứng trong tế bào.

Tiêu thể và không bào (lysosomes and vacuoles) là hệ thống tiêu hóa các đại phân tử thành những đơn phân tử.
Lục lạp (choroplast) nơi diễn ra quá trình quang hợp (photosynthesis)
Các màng bao quanh các bào quan có hai chức năng chính :
Thứ nhất , giữ các phân tử trong bào quan cách xa các phân tử trong tế bào tránh cho chúng xảy ra các phản ứng không thích
hợp.
Thứ hai các màng này hoạt động như yếu tố kiểm soát, cho các nguyên liệu chính vào trong bào quan và thải những sản phẩm
cảu chúng ra tế bào chất.
Các bào quan có thể được nghiên cứu bởi kính hiển vi hoặc phân lập trong phân tích hóa học
Những bào quan lần đầu tiên được phát hiện bởi kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử. Tác dụng của chất nhuộm màu
lên các đại phân tử cụ thể đã cho phép các nhà sinh học tế bào có thể định tính được cấu tạo hóa học của các bào quan. Bên
cạnh kính hiển vi, một phương pháp khác cũng được sử dụng. Đó là sự phân đoạn tế bào. Phương pháp này bắt đầu bằng cách
phá hủy màng tế bào, điều này cho phép các thành phần của tế bào chất có thể đựng trong một ống thí nghiệm. Những bào
quan khác nhau có thể được phân lập sau đó dựa trên sự khác biệt về kích thước hay tỉ trọng.Sự phân tích hóa sinh có thể tiến
hành trên các bào quan riêng biệt. Kính hiển vi và sự phân đoạn tế bào đã bổ sung lẫn nhau, mở ra một bức tranh hoàn chỉnh
về cấu trúc và chức năng của từng bào quan.
Những bào quan xử lý thông tin
Các sinh vật sống được là nhờ vào sự xử lý các thông tin- bên trong cơ thể, tín hiệu ngoài môi trường và lưu trữ các tín hiệu- để
đáp ứng với việc thay đổi các điều kiện bên ngoài và giữ ổn định môi trường bên trong tế bào. Trong tế bào thông tin được lưu
trữ trong trình tự DNA. Hầu hết DNA ở tế bào eukaryote gói gọn trong nhân. Thông tin được dịch mã từ DNA sang protein tại
robosome. Quá trình này được trình bày kỹ lưỡng ở chương 12.
Nhân tế bào chứa hầu hết DNA của tế bào
Nhân tế bào là loại bào quan lớn nhất trong tế bào . Nhân của hầu hết tế bào động vật khoảng 5μm gần như là lớn hơn rất
nhiều so với toàn bộ tế bào prokaryote.
Nhân tế bào
Nhân có 1 số vai trò trong tế bào như
-Là nơi diễn ra quá trình nhân đôi DNA
-Nhân là nơi chứa thông tin di truyền điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào
-Có một vùng được gọi là nhân con là nơi bắt đầu tổng hợp ribosome từ protein đặc hiệu và RNA
Nhân được bao bọc bởi hai màng, kết hợp với nhau để thành màng nhân. Giữa hai màng nhân có một khỏang trống khoảng 10-
20 nm, trên màng nhân có các lỗ màng nhân có diện tích khoả 9nm, lỗ màng nhân này có nhiệm vụ làm cầu nối giữa bên trong

nhân và tế bào chất.
Tại những lỗ này màng ngoài của màng nhân dính trực tiếp với màng trong. Mỗi lỗ được bao bọc bởi một giếng có cấu tạo từ
tám protein xếp thành những hạt nhỏ trong một hình bát giác nơi mà màng trong và màng ngoài kết hợp với nhau. RNA và
protein đi qua những lỗ này để vào hoặc ra khỏi nhân
Tại những vị trí nhất định, màng ngoài của màng nhân đính vào tế bào chất và tiếp tục dính với các màng của bào quan
khác,như màng của lưới nội chất(sẽ được nói đến ở phần sau)
Trong nhân, DNA kết hợp với protein để hình thành các sợi có cấu tạo phức tạp gọi là chromatin. Chromatin có cấp tạo rất dài,
mỏng, như những sợi chỉ rối. Trước khi thực hiện phân bào, chromatin kết hợp lại thành những sợi riêng lẽ có thể thấy được cấu
trúc gọi là chromosome
Bao quanh các sợi chromatin là nước và các chất hoà tan khác thường được gọi là dịch nhân. Trong dịch nhân có một hệ thống
protein cấu trúc được gọi là nuclear matrix xắp xếp các chromatin. Tại vùng ngoại vi của nhân, chromatin kết hợp với một mạng
lưới protein gọi là nuclear lamina, được tạo thành bởi sự polymer hoá của protein gọi là lamins. Nuclear lamina tạo nên hình
dạng của nhân nhờ chúng gắn cả với chromatin và màng nhân
Trong hầu hết đời sống của tế bào, màng nhân có cấu trúc ổn định. Khi tế bào phân chia, màng nhân chia ra thành nhiều đoạn
nhỏ tại các lỗ. Màng nhân hình thành lại cấu trúc cũ khi quá trình nhân đôi DNA kết thúc
Ribosome là nơi tổng hợp protein
Trong tế bào procaryote, các ribosome di chuyển tự do trong tế bào chất. Trong tế bào eukaryote thì chúng có thể tìm thấy tại
2 nơi: trong nguyên sinh chất nơi ribosome có thể tự do hoặc gắn lên mạng nội chất tạo thành mạng nội chất nhám (trình bày ở
đoạn sau); và trong ty thể và lục thể, nơi năng lượng được sản sinh. Trong mỗi nơi, ribosome là nơi mà protein được tổng hợp
từ dưới sự điều khiển trực tiếp từ các nucleic acid. Mặc dù có vẻ như chúng quá nhỏ bé khi so sánh với tế bào, nhưng ribosome
là một cỗ máy máy khổng lồ tạo nên một lượng lớn các phân tử. Ribosome của eukaryote và prokaryote gần giống nhau, chúng
đều được cấu thành từ hai đơn vị có kích thước khác nhau. Ribosome của eukaryote có vẻ lớn hơn, nhưng cấu trúc ribosome
của prokaryotic được nghiên cứu rõ hơn. Theo cấu tạo hoá học ribosome bao gồm ribosomal RNA (rRNA) một loại RNA đặc và
hơn 50 loại protein khác nhau được liên kết với nhau nhờ các liên kết không phải liên kết cộng hóa trị.
Hệ thống nội màng
Hệ thống nội màng chiếm phần lớn thể tích trong tế bào eukaryote. Hệ thống này gồm hai phần chính là : mạng lưới nội chất
và thể Golgi. Sự gắn liền giữa màng nhân và hệ thống nội màng có thể quan sát dưới kính hiển vi điện tử. Hệ thống này gồm
nhiều cấu trúc khác nhau nhưng tất cả chúng đều được bọc trong màng.
Hệ thống nội màng
Mạng lưới nội chất là một nhà máy phức tạp

Hình ảnh kính hiển vi cho thấy một mạng lưới nối liền giữa các màng bên trong tế bào chất của tế bào Eucaryotic tạo thành
những ống và túi. Tập hợp những màng mày được gọi là mạng lưới nội chất (endoplasmic reticulum hay ER). Phần giữa của ER
được gọi là khoang (lumen). ER có thể chiếm gần 10 phần trăm thể tích tế bào và diện tích bề mặt của nó có thể gấp nhiều lần
so với diện tích bề mặt màng tế bào.
Phần ngoài của mạng lưới nội chất được gắn với ribosome đưọc gọi là màng nội chất nhám (rough endoplasmic reticulum hay
RER) có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi điện tử . RER có hai vai trò :
- Tương tự như một khoang, đây là nơi protein được tổng hợp, các protein mới này sẽ được vận chuyển từ nguyên sinh chất đến
các vị trí khác của tế bào.
- Bên trong mạng nội chất nhám, protein được biến đổi hóa học dẫn đến sự thay đổi chức năng và quyết định vị trí đến của
protein.
Protein được tổng hợp tại các vị trí gắn ribosome,và chức năng của protein cũng biểu hiện ở cytosol, nghĩa là protein có thể
thoát ra ngoài tế bào, gia nhập vào màng tế bào hoặc là di chuyển đến các bào quan trong hệ thống nội màng. Các protein tiếp
tục vào các khoang(lumen) của mạng nội chất. tại đây, chúng sẽ bị nhiều biến đổi, như tạo ra các cầu nối disulfide và tạo nên
cấu trúc bậc 3 protein ( hình 3.4)
Trong màng nội chât nhám, protein được gắn thêm các nhóm carbohydrate sẽ tạo thành glycoprotein. Trong trường hợp các
protein được chuyển trực tiếp đến lysosome thì nhóm carbohydrate là hệ thống chỉ đường có nhiệm vụ đưa protein đến đúng
nơi nhận tế bào.
Màng nội chất trơn ( SER –smooth endoplasmic reticulum) là những ống và túi mà không có sự gắn các ribosome ( hình 4.11).
Protein đuợc tổng hợp trong mạng nội chất sần sẽ được tiếp tục biến đổi hóa học trong các khoang của màng nôi chất trơn.
Mạng nội chất trơn có 3 vai trò chính :
- Chịu trách nhiệm trong sửa chữa các phân tử nhỏ trong tế bào. Điều này có ý nghĩa trong dược phẩm và chất diệt cây có hại.
- Là nơi ly giải glycogen trong tế bào động vật.
- Là nơi tổng hợp lypid và steroids.
Những tế bào cần sản xuất nhiều protein thì có mạng nội chất lớn hơn so với các tế bào cần ít. Tế bào gan sản xuất các enzyme
phân hủy cung cấp cho cơ thể do đó chúng sản xuất nhiều protein hơn vì vậy chúng có mạng nội chất láng nhiều hơn.
Màng nội chất
Bộ máy Golgi : dự trữ, sửa đổi, và đóng gói protein
Bộ máy Golgi (do Camillo Golgi khám phá) thay đổi từ loài này sang loài khác, nhưng nó bao gồm các túi màng gọi là Cisternae
và các bóng màng (vescile). Cisternae được đặt xếp chồng lên nhau. Toàn bộ bộ mày dài khoảng 1 um. Bộ máy Golgi có nhiều
vai trò :

- Nhận protein từ màng nội chất và sửa đổi chúng.
- Tập trung , đóng gói và phân loại protein trước khi xuất chúng đến các nội tế bào và ngoại tế bào.
- Cung cấp polyscharride cho việc tổng hợp màng tế bào thực vật.
Bộ máy Golgi
Trong tế bào thực vật, ptotist, nấm và nhiều tế bào động vật không xương sống khác, các nhóm cisternae là các đơn vị riêng lẻ
phân tán trong tế bào chất. Ở tế bào động vật có xương, một vài nhóm cisternae thường tạo thành một bộ máy golgi lớn và
phức tạp hơn.
Dựa trên chức năng ta có thể chia bộ máy Golgi thành 3 phần : phần trên, phần giữa và phần dưới. Phần trên cisterna, bao
gồm vùng cis của bộ máy Golgi, nằm gần nhất nhân nhất. Phần trên cistnae , bao gồm cùng trans, nằm gần bề mặt tế bào
nhất. Phần giữa cuả cisternae nằm ở phần trung tâm của phức hệ. Ba phần của thể Golgi chứa nhiều enzyme khác nhau và thể
hiện nhiều chức năng khác nhau.
Bộ máy golgi nhận protein từ mạng nội chất, đóng gói và vận chuyển chúng đi nơi khác. Ta biết rằng không có sự kết nối liên
tục giữa mạng nội chất với bộ máy golgi cũng như từ bộ máy golgi với các bào quan khác. Vậy câu hỏi được đặt ra ở đây là
protein sẽ được nhận từ bào quan này đến bào quan khác bằng cách nào? Protein có thể dễ dàng rời mạng nội chất, qua tế bào
chất và vào bộ máy golgi. Thế nhưng trên đường đi, các protein có thể kết hợp với các phân tử khác hiện diện trong tế bào chất
hoặc bị phân cắt nếu chúng không được bảo vệ. Sự xuất hiện của bóng màng (vesicle)có chức năng bảo vệ protein trong màng
của chúng khi vận chuyển protein từ mạng nội chất sang bộ máy golgi. Khi tới bộ máy golgi thì các vesicle sẽ hòa với màng của
bộ máy golgi tại vị trí cis và đưa các chất có trong chúng vào các khoang (lumen) của golgi. Và tại vị trí trans các bóng màng sẽ
được tạo ra và vận chuyển các chất chứa trong nó đi khỏi bộ máy golgi tới các nơi khác.
Tiêu thể
Tiêu thể có nguồn gốc từ một bộ phận của hệ Golgi. Tiêu thể chứa các enzyme phân huỷ và là nơi các đại phân tử như protein,
polysaccarrides, acid nucleic, và acid béo bị thủy phân tạo thành các đơn phân (monomer). Tiêu thể có đường kính 1 um và bao
quanh bởi màng đơn. Có nhiều tiểu thể trong tế bào tùy thuộc vào nhu cầu của của tế bào.
Tiêu thể
Lysosome là nơi phân hủy thức ăn và các vật thể lạ của tế bào. Các nguyên liệu này sẽ vào tế bào bằng con đường thực bào,
được đựng trong một túi được hình thành từ màng sinh chất. Các túi đựng nguyên liệu này được di chuyển vào bên trong
nguyên sinh chất và hòa tan với tiêu thề sơ cấp (primary lyosome), tạo thành tiêu thể thứ cấp (secodary lysosome), tại đây quá
trình phân hủy bắt đầu diễn ra. Các enzyme trong lysosom thứ cấp sẽ nhanh chóng phân hủy thức ăn thành từng mảnh. Phản
ứng này được thức đẩy nhờ môi trường acid yếu trong lysosome, tại đây pH của lysosome thấp hơn so với mội trường bên ngoài
tế bào chất. Các sản phẩm của quá trình phân hủy này sẻ được di chuyển ra khỏi lysosome cung cấp các nhiên liệu và vật liệu

cho các quá trình khác.
Lysosome cũng là nơi phân hủy các vật liệu của chính tế bào trong một quá trình gọi là autophagy. Quá trình này liện tục xảy
ra, các bào quan như ti thể sẽ bị lysosome hòa tan và phân cắt tạo thành các monomer. Các monomer sẽ ra khỏi lysosome vào
tế bào chất để sử dụng lại.
Lysosome cá vai trò hết sức quan trọng. Bệnh Tay-Sachs là một ví dụ điển hình khi lysome mất chức năng phân giải lipid trong
tế bào thần kinh người thì dẩn đến lượng lipid tăng cao trong tế bào và cuối cùng gây chết ở giai đoạn sớm của trẻ. Khác với
các tế bào khác, trong tế bào thực vật không có sự hiện diện cảu lysosome nhưng thay vào đó là không bào có vai trò tương tự
như lysosome bởi vì chúng chứa các enzyme phân cắt.
Bào quan sinh năng lượng
Một tế bào sử dụng năng lượng để tổng hợp những hợp chất đặc trưng được củatế bào, mà các vật chất này dùng cho các hoạt
động sống của tế bào như sinh trưởng phát triển sinh sản và vận động. Năng lượng được chuyển từ dạng này sang dạng khác
trong ti thể( tìm thấy ở hầu hết cá tế bào Eukariotic) và trong lục lạp (tìm thấy ở hầu hết trong tế bào eukaryote thu nguồn
năng lượng từ ánh sáng mặt trời). Ngược lại, sự chuyển hóa năng lượng trong tế bào prokaryote có liên quan đến các enzyme
trên màng trong hay màng ngoài tế bào chất procaryote.
Ti thể là nơi chuyển hoá năng lượng:
Trong các tế bào Eukaryotic, sự phân giải các phân tử nhiên liệu như glucose bắt đầu trong cytosol. Các phân tử từ quá trình
phân giải này sẽ vào ti thể mà chức năng cơ bản của chúng là chuyển hóa các năng lượng háo học thành các dạng năng lượng
mà tế bào có thể sử dụng như các phân tử giàu năng lượng, ATP. Các phân tử cao năng ATP trong ty thể được tạo ra bằng cách
sử dụng các phân tử nhiên liệu từ cytosol và phân tử oxy được gọi là hô hấp tế bào .
Các ti thể trong tế bào rất nhỏ đuờng kính khỏang 1.5 micromet và dài khoảng 2-8 μm là cỡ của nhiều loại vi khuẩn. Số lượng
của ti thể trong các tế bào khác nhau là khác nhau, số lượng của nó có thể lên đến một trăm nghìn trong tế bào trứng lớn.
Trung bình ở tế bào gan của người có chứa khoảng hơn một nghìn ti thể. Tế bào nào càng cần sử dụng nhiều năng lượng thì có
số lựong ti thể càng lớn.
Cấu tạo trong của ti thể
Ti thể có 2 màng: màng trong và màng ngoài. Màng ngoài trơn và có chức năng bảo vệ ti thể. Màng trong của ti thể tạo thành
nhiều nếp gấp, do đó diện tích bề mặt của cúng gấp nhiều lần so với màng ngoài. Màng trong ti thể chứa một lượng lớn các
phân tử protein lớn, các protein này tham gia vào quá trình hô hấp của tế bào. Bên trong màng trong là matrix (chất nền), tại
đây nó chứa nhiều ribosome và DNA của ti thể nhằm sinh tổng hợp các protein cần thiết cho quá trình hô hấp.
Trong chương 7 chúng ta sẽ nói về vai trò của các bộ phận khác nhau trong ti thể với hô hấp tế bào
Các hạt quang hợp hoặc các hạt vật liệu dự trữ :

Một tổ chức khác sinh năng lượng đó là các hạt quang hợp. Các hạt này không chỉ có trong thực vật mà nó còn được tìm thấy ở
các động vật nguyên sinh. Sau đây là một vài kiểu của hạt này với các chức năng khác nhau. -Lục lạp: là các hạt có chứa các
sắc tố xanh chllorophyl. Chlorophyl và các cấp độ của quang hợp có thế xem ở hình 4.15.
Trong quang hợp thì năng lượng ánh sáng mắt trời đã chuyển hoá thành năng lượng liên kết giữa các phân tử. Các phân tử
thuộc nhóm quang hợp thì cung cấp thức ăn cho các sinh vật quang hợp, và các sinh vật khác ăn chúng. Một cách trực tiếp hay
gian tiếp quang hợp là nguồn năng lượng cho các sinh vật trên trái đất. Lục lạp có thể có nhièu kích thước và hình dạng giống
như ti thể lục lạp có hai màng. Nhìn vào trong ta thấy các chuỗi bên trong màng, cấu trúc của chúng có thể đước thay đổi tuỳ
các nhóm sinh vật quang hợp khác nhau. ở đây chúng ta tập trung vào nghiên cứu lục lạp của những thực vật có hoa điển hình
như hình 4.15b.
Hinh4.15
Bên trong màng của lục lạp trông giống như một căn hộ hay một giá sách . Các giá này là các grana gồm một chuỗi các khoang
bó các ngăn này gọi là các thylacoids. Trong có chứa các phospholipid và các protêin. Màng của các thhylacoid có chứ các
chlorophyl và các hạt sắc tố khác dúp cho quá trình quang hợp. Chất lỏng giúp các hạt glasna lơ lửng gọi là chất nền, giống như
chất nên của ti thể, chất nền lục lạp có chứa nhiều ribosom và DNA, các chất này dùng để tổng hợp một vài nhưng không phải
là tất cả protein của lục lạp. Tế bào của động vật thì không sản sinh ra lục lạp nhưng có mọt vài tế bào mang các chức năng
của lục lạp. Nhưng tế bào này đưa vào trong chúng những lục lạp tự do của thự vật xanh như tảo, đó là mối liên quan giữa
động vật và thực vật. Màu xanh của san hô và một số loại hải quỳ là kết qủa của lục lạp chứa trong tảo, chúng sống trong các
động vật này(hinh16).
Hinh4.16
Các động vật nguyên sinh nhận một số chất dinh dưỡng từ quang hợp, đó là do chúng có chứa lục lạp của một số loại tảo sống