Tế bào là gì ? ppt

Tế bào là gì ?
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
Tổng quan
Các đặc tính của tế bào
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.
Các dạng tế bào
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 sinh vật nhân sơ 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 nhân sơ là thuộc giới Vi khuẩn cổ và
Eubacteria.
 Tế bào sinh vật nhân chuẩn thường chứa các bào quan có màng
riêng. Sinh vật đơn bào nhân chuẩn 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.
Các thành phần tế bào
Mọi tế bào (bất kể sinh vật nhân chuẩn hay nhân sơ) đều có màng tế bào
hay màng sinh chất, 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 ADN,
vật liệu di truyền quan trọng và các phân tử ARN 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.
Màng tế bào - Tấm áo ngoài
Vỏ bọc bên ngoài của một tế bào sinh vật nhân chuẩn gọi là màng sinh
chất. Màng này cũng có ở các tế bào sinh vật nhân sơ nhưng được gọi là
màng tế bào. 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).
Bộ khung tế bào - Hệ vận động
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.
Tế bào chất - Không gian thực hiện chức năng tế bào
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 nhân sơ, tế bào chất là một thành phần tương đối tự
do. Tuy nhiên, tế bào chất trong tế bào sinh vật nhân chuẩn 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.
Vật liệu di truyền - Yếu tố duy trì thông tin giữa các thế hệ
Vật liệu di truyền là các phân tử nucleic acid (ADN và ARN). Hầu hết
các sinh vật sử dụng ADN để lưu trữ dài hạn thông tin di truyền trong khi
chỉ một vài virus dùng ARN 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 ARN cũng được sử dụng như là một bản lưu đối với một số gene đề
phòng sai hỏng.
Ở các sinh vật nhân sơ, vật liệu di truyền là một phân tử ADN 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 nhân chuẩn, phân tử ADN
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 bộ gene riêng biệt là bộ gen của nhân và
bộ gen của ty thể. Bộ gen nhân (là thể lưỡng bội) bao gồm 46 phân tử
ADN mạch thẳng tạo thành các nhiễm sắc thể riêng biệt. Bộ gen ty thể là
phân tử ADN mạch vòng, khá nhỏ và chỉ mã hóa cho một vài protein
quan trọng.
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 sinh
vật nhân chuẩn 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 sinh vật nhân chuẩn. Nó chứa các nhiễm sắc thể
của tế bào, là nơi diễn ra quá trình tự nhân đôi ADN và tổng hợp
ARN. 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 ADN của tế bào trước những phân tử có thể gây tổn thương đến
cấu trúc hoặc ảnh hưởng đến hoạt động của ADN. Trong quá trình
hoạt động, phân tử ADN được phiên mã để tổng hợp các phân tử
ARN chuyên biệt, gọi là ARN thông tin (mRNA). Các ARN thông
tin được vận chuyển ra ngoài nhân, để trực tiếp tham gia quá trình
tổng hợp các protein đặc thù. Ở các loài sinh vật nhân sơ, các hoạt
động của ADN 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 sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ. Ribosome được cấu
tạo từ các phân tử protein và ARN ribosome (rRNA). Đây là nơi
thực hiện quá trình sinh tổng hợp protein từ các phân tử ARN
thông tin. Quá trình này còn được gọi là dịch mã vì thông tin di
truyền mã hóa trong trình tự phân tử ADN truyền qua trình tự ARN
để quyết định trình tự axít amin 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 sinh vật nhân chuẩn có hình dạng, kích thước và số
lượng đa dạng và có khả năng tự nhân đôi. Ty thể có bộ gen riêng,
độc lập với bộ gen 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.
Giải phẫu tế bào
Tế bào sinh vật nhân sơ
Sinh vật nhân sơ là nhóm tế bào không có màng nhân. Đây là đặc điểm
chính để phân biệt với các tế bào sinh vật nhân chuẩn. Sinh vật nhân sơ
cũng không có các bào quan và cấu trúc nội bào điển hình của tế bào sinh
vật nhân chuẩn. 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 sinh vật
nhân sơ 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 Bộ gene, các ribosome và các thể vẩn
(inclusion body).
Các đặc trưng:
 Tế bào chất của sinh vật nhân sơ 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 sinh vật nhân sơ 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 sinh vật nhân sơ thường là một phân tử
ADN dạng vòng (trừ vi khuẩn Borrelia burgdorferi gây bệnh
Lyme). Mặc dù không phải có cấu trúc nhân hoàn chỉnh, ADN
được cô đặc trong hạch nhân. Tế bào sinh vật nhân sơ còn chứa
những cấu trúc ADN ngoài nhiễm sắc thể gọi là plasmid, nó cũng
có dạng vòng nhưng nhỏ hơn ADN nhiễm sắc thể. Trên các
plasmid thường chứa các gene có chức năng bổ sung, ví dụ kháng
kháng sinh.
 Tế bào sinh vật nhân sơ mang các tiên mao giúp tế bào di chuyển
chủ động trong môi trường.
Tế bào sinh vật nhân chuẩn
Tế bào sinh vật nhân chuẩn thường lớn gấp 10 lần (về kích thước) so với

tế bào sinh vật nhân sơ do đó gấp khoảng 1000 lần về thể tích. Điểm khác
biệt quan trọng giữa sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn là tế bào
sinh vật nhân chuẩn 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 ADN của tế bào. Eukyryote là chữ Latin có nghĩa là có
nhân thật sự. Tế bào sinh vật nhân chuẩn 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 sinh vật nhân chuẩn thường không nhìn thấy
những thể hạt như ở sinh vật nhân sơ 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 sinh vật nhân sơ tuy
nhiên thành phần cấu tạo chi tiết lại khác nhau một vài điểm nhỏ.
Chỉ một số tế bào sinh vật nhân chuẩn có thành tế bào.
 Vật chất di truyền trong tế bào sinh vật nhân chuẩn thường gồm
một hoặc một số phân tử ADN mạch thẳng, được cô đặc bởi các
protein histone tạo nên cấu trúc nhiễm sắc thể. Mọi phân tử ADN
được lưu giữ trong nhân tế bào với một lớp màng nhân bao bọc.
Một số bào quan của sinh vật nhân chuẩn có chứa ADN riêng.
 Một vài tế bào sinh vật nhân chuẩn có thể di chuyển nhờ tiêm mao
hoặc tiên mao. Những tiên mao thường có cấu trúc phức tạp hơn so
với sinh vật nhân sơ.
Các quá trình chức năng của tế bào
Sinh trưởng và trao đổi chất của 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 sinh vật nhân chuẩn, chu trình TCA tiến hành trong ty thể trong
khi sinh vật sinh vật nhân sơ lại tiến hành ở ngay tế bào chất.
Hình thành các tế
bào mới
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 sinh vật nhân sơ phân chia bằng hình thức phân cắt (binary fission)
hoặc nảy chồi (budding). Tế bào sinh vật nhân chuẩn 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 tự nhân
đôi ADN (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.
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 ARN thông tin dựa trên trình tự

khuôn của ADN. Trên khuôn ARN thông tin 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 ARN ribosome
và khoảng 80 loại protein khác nhau. Khi các tiểu đơn vị ribosome liên
kết với phân tử ARN thông tin thì quá trình dịch mã được tiến hành. Khi
đó, ribosome sẽ cho phép một phân tử ARN vận chuyển (tRNA) mang
một loại axít amin đặc trưng đi vào. ARN vận chuyển này bắt buộc phải
có bộ ba đối mã có trình tự bổ sung với bộ ba mã sao trên ARN thông tin.
Các axít amin lần lượt tương ứng với trình tự các bộ ba nucleotide trên
ARN thông tin sẽ liên kết với nhau để tạo thành một chuỗi polypeptide.