bài giảng công nghệ tế bào chương 1 sinh học tế bào

Bài giảng: Công Nghệ Tế Bào
Khoa: Công nghệ sinh học – môi trường
Th.s Vưu Ngọc Dung


Chương 1. SINH HỌC TẾ BÀO
1. Cấu trúc tế bào
2. Năng lượng và trao đổi chất
3. Hô hấp tế bào
4. Sự quang hợp
TLTK: Sinh học đại cương (tập 1), Nguyễn Đức
Lượng.


Cấu trúc tế bào



• Tế bào nhân nguyên thuỷ : vi khuẩn (bacteria) v vi
khun lam (cyamobactena).
ã Kớch thc: 0,5 - 3àm, thiu màng nhân, thiếu các bào
quan như: lục lạp, thể lyzosom, phức hệ Golgi...
• Thơng tin di truyền nhiễm sắc thể gồm mạch xoắn kép
DNA dạng vịng, nhiễm sắc thể khơng chứa các protide
kiềm, thiếu bộ máy phân bào và hạch nhân.
•


• Vách tế bào bao phía ngồi màng sinh chất tạo khung
cứng vững chắc cho tế bàobảo vệ và cố định hình
dạng của tế bào, chống chịu các tác nhân bất lợi như

là áp suất thẩm thấu của môi trường bên ngồi.
• Độ vững chắc của vách tế bào có được là nhờ các tính
chất của peptidoglucan (cịn gọi là murein) chỉ có ở
procaryote
• Peptidoglucan được cấu tạo từ hai loại đường gắn với
một peptid ngắn gồm hai acid amin. Các đường và
các peptid kết nối với nhau  đại phân tử bao bọc
màng tế bào


• Phản ứng nhuộm màu violet  phân biệt vi khuẩn: Gram
dương và Gram âm.
 Vách tế bào của các vi khuẩn Gram dương rất dày (như
Streptococus), gồm peptidoglucan.
 Vách của tế bào Gram âm (như E.coli) gồm 3 lớp: màng
tế bào, peptidoglucan và lớp dày ngoài cùng gồm
lipoprotein
và liposaccharide
tạo phức hợp
lipopolysaccharide.
• Dưới vách tế bào là màng sinh chất bao bọc tế bào chất




• Mesosome là cấu trúc do màng tế bào xếp thành nhiều nếp
nhăn, lõm sâu vào khối tế bào chất. Có thể đây là nơi gắn
DNA vào màng.
• Trong ngun sinh chất có vùng tương tự nhân gọi là
nucleotide.

• Bộ gen chứa một phân tử DNA lớn, vòng tròn, trơn
 DNA của procaryote mang bộ gen xếp theo đường thẳng
xác định các đặc tính di truyền và các hoạt tính thơng
thường gọi là nhiễm sắc thể.
 Tế bào procaryote cịn có thể có các phân tử DNA nhỏ độc
lập gọi là plasmid (có dạng vịng trịn).
• Ribosome nằm trong tế bào chất  tổng hợp protein.


• Vi khuẩn quang hợp chứa chlorophyll
• Một số vi khuẩn có các cấu trúc lơng nhỏ gọi là tiêm
mao (flagella) dùng để bơi.
• Tế bào procaryote phân bố khắp nơi trên quả đất: sinh
trưởng nhanh, chu kỳ một thế hệ ngắn, đa dạng về
sinh hoá và rất mềm dẻo về di truyền.


1. Vacuole: Không bào;
2. Nucleolus: Hạch nhân;
3. Nucleus: Nhân;
4. Rough ER: Nội chất hạt;
5. Cytoplasm: tế bào chất
6. Smooth ER: Lưới nội chất nhẵn;
7. Chloroplast: Lục lạp;
8. Mitochodrion: Ty thể;
9. Golgi body: Thể Golgi;
10.Cell membrane: Màng sinh chất;
11. Cell wall: Vách tế bào.
12. Centrosome: trung thể
13. Amylosplast: hạt bột

1. Ty thể;
2. Màng nguyên sinh chất;
3. Tơ ngoài;
4. Peroxixsom;
5. Nhân;
6. Hạch nhân;
7. Lưới nội chất hạt;
8. Lưới nội chất nhẵn;
9. Phức hệ Golgi;
10. Lysosom;


• Tế bào tảo, nấm, động vật đơn bào, thực vật và động
vật thuộc loại tế bào có nhân chính thức (eucaryote).
• Nhân được bọc trong màng nhân, nhân chứa hạch nhân
và nhiễm sắc thể.
• Nhiễm sắc thể gồm DNA và histon.
• Trong tế bào chất, hệ thống màng rất phát triển như:
mạng lưới nội sinh chất, phức hệ Golgi, cùng các bào
quan có màng như ty thể, lạp thể, lyzosom..
• Q trình phân bào rất phức tạp nên cần có bộ máy
phân bào


• Tế bào thực vật có lớp vỏ bao ngồi: polysaccharide
(cellulose), trong tế bào chất có chứa các khơng bào.
• Đa số tế bào thực vật có lục lạp  cơ quan chuyển hố
quang năng thành hố năng.
• Sự phân chia tế bào chất thực hiện nhờ sự phát triển một

vách ngăn mới chia tế bào thành hai phần bằng nhau.


• Tế bào động vật thường khơng có vỏ bao ngồi, khơng
có lục lạp.
• Phân bào bằng sự hình thành eo thắt.
• Trong cơ thể động vật, các tế bào phân hoá khác nhau
phụ thuộc vào chức năng riêng của chúng.
• Động vật đơn bào, cơ thể chỉ gồm một tế bào, nhưng
có nhiều cơ quan nhỏ (bào quan đảm nhận chức năng
khác nhau, giống như động vật đa bào).
Tất cả các dạng tế bào khác nhau phản ánh tính chất
tiến hoá đa dạng của vật chất sống, cho phép tế bào
thích nghi với những chức năng khác nhau, thích nghi
với những điều kiện sống khác nhau.


Tế bào prokaryote và eukaryote
Tế bào prokaryote
(vi khuẩn, vi khuẩn lam)
ã Kớch thc t bo nh (1ữ3àm)
ã Cu to n giản
• Vật chất di truyền là DNA trần, dạng
vịng trịn nằm phân tán trong tế bào
chất
• Chưa có nhân
• Ngun sinh chất chứa những bào quan
đơn giản như ribosome, lông và roi có
cấu tạo đơn giản
• Phương thức phân bào đơn giản

Tế bào eukaryote
(tảo, nấm, động-thực vật)
•
•
•

•
•

•

Kích thước tế bào ln (3ữ20àm)
Cu to phc tp
Vt cht di truyn l ribosome và
histone tạo nên nhiễm sắc thể khu trú
trong nhân
Có nhân với màng nhân
Nsc được phân vùng và chứa các bào
quan như mạng lưới nội chất, ti thể,
lục lạp, thể golgi, lysosome,…
Phương thức phân bào khá phức tạp
với bộ máy phân chia tế bào


Tế bào động vật và thực vật
Tế bào thực vật
•
•
•

•
•

Có vách cellulose bao ngồi nsc
Có lục lạp  quang tự dưỡng
Chất dự trữ là tinh bột
Vách ngăn ngang xuất hiện trong
q trình chia phân bào
Hệ thống khơng bào phát triển

Tế bào động vật
•
•
•
•
•

Khơng có vách cellulose
Khơng có lục lạp  dị dưỡng
Chất dự trự là glycogen và chất béo
Sự phân chia nguyên sinh chất bằng
cánh thắt eo ở giữa tế bào
Hệ thống không bào không phát
triển


Năng lượng và trao đổi chất
1. Năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng trong tế bào
sinh vật
2. Sự trao đổi chất trong tế bào

3. Enzyme và sự xúc tác sinh học


Năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng
 Các quy luật chuyển hóa năng lượng
• Định luật thứ nhất nhiệt động học (định luật bảo tồn
khối lượng)
• Định luật thứ hai nhiệt động học


 Năng lượng trong hệ thống sống
• Năng lượng tự do: G
• Sự biến đổi năng lượng trong hệ thống sống:
Tổng năng lượng = năng lượng sử dụng + năng lượng thất
thốt;
H = G + TS
• Các phản ứng thu hoặc giải phóng năng lượng
• Trạng thái căn bằng hóa học liên quan đến năng lượng
tự do


+ P.ứng oxy hóa (trong hoạt động hơ hấp)
C6H12O6 (chất bị oxy-hóa)+ O2 6CO2 + 6H2O + năng lượng
Trong phản ứng này có sự giải phóng năng lượng từ phân tử glucose.

+ P.ứng khử (trong hoạt động quang hợp)
6CO2 + 6H2O + ánh sáng  C6H12O6 + 6O2
Trong phản ứng này có sự tích lũy năng lượng trong phân tử CO2 khi tạo thành
glucose.

Sự trao đổi chất trong tế bào
- Toàn bộ các phản ứng xảy ra trong tế bào sống được gọi
là sự trao đổi chất.
- Gồm hai loại phản ứng xảy ra đồng thời và có tác động
lẫn nhau: sự đồng hóa và dị hóa
 Sự đồng hóa (anabolism) là sự liên kết các phân tử đơn
giản để tạo thành phân tử phức tạp, ví dụ amino acid 
protein.
 Sự dị hóa (catabolism) là sự bẻ gãy các phân tử phức tạp
thành các phân tử đơn giản hơn đồng thời với sự phóng
thích năng lượng dự trữ trong các liên kết hóa học.


- Sự chuyển hóa năng lượng trong tế bào:
+ Sinh vật tự dưỡng: hấp thu năng lượng ánh sáng mặt
trời với các chất vô cơ đơn giản (CO2 và nước) chuyển
hóa thành những chất giàu năng lượng (như glucose).
+ Sinh vật dị dưỡng: sử dụng năng lượng hữu cơ có sẵn do
các sinh vật tự dưỡng tạo ra để tạo ra năng lượng.
- Năng lượng được tạo ra ở dạng
phân tử ATP


• Sự thủy phân ATP tạo năng lượng
ATP + H2O  ADP + Pi + năng lượng
- Đặc tính quan trong của phản ứng này là giải phóng
năng lượng tự do
- Năng lượng tạo ra khoảng -12kcal/mol (-50kJ/mol) ở
điều kiện nhiệt độ, pH và nồng độ cơ chất đặc trưng

của tế bào sống.
• Cặp phản ứng giải phóng và thu năng lượng từ ATP
ADP + Pi + nH+P <=> ATP + nH+N


Các chất tham gia vào q trình chuyển hóa năng lượng:
Các chất chuyên chở hydrogen và điện tử:
+ NAD
+ FAD
Các chất chuyên chở điện tử:
+ Cytochrome
+ Coenzyme Q

Cytochrome