Cấu trúc và vai trò của màng tế bào. Chu kỳ tế bào, các hình thức phân chia tế bào nhân thực, ý nghĩa sinh học và khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học

1
Tiểu luận chuyên đề Sinh học tế bào
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
Mọi cơ thể sống đều có cấu tạo tế bào, tế bào là đơn vị tổ chức cơ bản của
mọi sinh vật sống cả về cấu tạo, chức năng sinh lý và di truyền. Chỉ ở giai đoạn
xuất hiện tế bào thì sự sống mới biểu hiện đầy đủ các đặc tính như trao đổi chất,
sinh trưởng phát triển, sinh sản, cảm ứng và thích nghi với môi trường sống. Tất
cả mọi hoạt động sống đều diễn ra trong tế bào dù là cơ thể đơn bào hay đa bào.
Trong hệ thống màng sinh học thì màng sinh chất là loại màng xuất hiện
đầu tiên, trong quá trình tiến hoá, từ loại màng này sẽ phân hoá vào khối tế bào
chất để tạo nên hệ thống màng nội bào phức tạp trong đó có cả màng nhân.
Màng sinh chất không phải là một hàng rào thụ động trong trao đổi chất
giữa tế bào với môi trường mà nó có tính chọn lọc. Trong tế bào màng sinh chất
giúp cho việc tổ chức và điều hòa quá trình sinh học ở các xoang riêng biệt như
màng nhân, màng ty thể, màng lạp thể vv… Có thể khẳng định màng tế bào có
cấu trúc rất tinh vi, phù hợp với chức năng của nó.
Mặt khác những rối loạn các thành phần của màng tế bào cũng gây nên
những bệnh nguy hiểm cho con người như: xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim,
suy gan, viêm tuỵ v.v.... có thể dẫn đến tàn tật hoặc thậm chí tử vong.
Mặc dù có nhiều chức năng quan trọng và khả năng gây ra nhiều bệnh
nguy hiểm như vậy nhưng hiện nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu sâu về tế bào
nói chung, đặc biệt là màng tế bào nói riêng. Do đó đang đặt ra cần phải có
những nghiên cứu sâu hơn nữa về màng tế bào.
Ngoài ra, khi nghiên cứu về tế bào thì chu kỳ tế bào, các hình thức phân
chia tế bào nhân thực, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân chia cũng như
khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học cũng là một
vấn đề đang được các nhà tế bào học quan tâm.
Xuất phát từ những lý do trên, em tiến hành nghiên cứu tiểu luận: “Cấu
trúc và vai trò của màng tế bào. Chu kỳ tế bào, các hình thức phân chia tế bào
nhân thực, ý nghĩa sinh học và khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong
công nghệ sinh học”.

1
Tiểu luận chuyên đề Sinh học tế bào

PHẦN 2. NỘI DUNG
A. MÀNG TẾ BÀO, SỰ PHÂN HÓA ĐA DẠNG CỦA HỆ THỐNG MÀNG
TẾ BÀO, NHỮNG ĐẶC TÍNH VÀ VAI TRÒ CỦA MÀNG TRONG ĐỜI
SỐNG TẾ BÀO. NHỮNG THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU BỆNH LÝ TẾ BÀO
1. Màng tế bào (Cell membrane)
Gồm có 2 thành phần là màng bảo vệ (vỏ, vách tế bào) và màng sinh chất
(màng plasma)
Hình 1.1. Màng tế bào dưới kính hiển vi điện tử
1.1. Màng bảo vệ (có thể có hoặc không có đối với mỗi tế bào)
1.1.1. Màng bảo vệ của tế bào
động vật:
Một số tế bào động vật có
một lớp dày che phủ phía ngoài
màng sinh chất. Lớp này làm
bằng các sản phẩm tiết đặc biệt
của tế bào, thường là các chất
nhầy hoặc các kitin có thấm
muối canxi như một số đơn bào
có vỏ hoặc tế bào vỏ của tiết túc. Hình 1.2. Vỏ tế bào động vật
1
Tiểu luận chuyên đề Sinh học tế bào
1.1.2. Màng bảo vệ của tế bào thực vật (cell wall):
Tế bào thực vật ngoài lớp màng sinh chất còn có thêm màng bảo vệ làm
bằng các chất khác nhau chủ yếu là cenlulose, hemicenlulose và các pectin. Các
loại tế bào chuyên hoá đặc biệt có màmg bảo vệ chứa thêm lignin, các chất sáp,
và các chất khoáng có gốc canxi cacbonat hay silic. màng này phát triển mạnh ở
các mô nâng đỡ và yếu ở các mô phân sinh

1.1.3. Màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn:
Tế bào vi khuẩn được bao bọc xung quanh bởi nhiều lớp màng. Ngoài
cùng là lớp vỏ nhầy (capsule) hoặc lớp dịch nhày, dưới lớp này là thành tế bào
(cell wall) và bên trong thành tế bào là màng tế bào chất (cytoplasmic
membrane) hay gọi là màng nguyên sinh chất (protoplasmic membrane)
Thành tế bào vi khuẩn có kích thước khác nhau tuỳ loại. Nói chung vi
khuẩn Gram dương có thành tế bào dày hơn, khoảng 14-18nm, có khả năng giữ
thuốc nhuộm, trọng lượng thành tế bào có thể chiếm tới 10-20% trọng lượng
khô của tế bào. Vi khuẩn Gram âm có thành tế bào mỏng hơn nhưng phức tạp
hơn, khoảng 10nm, không có khả năng giữ thuốc nhuộm. Thành phần hoá học
của thành tế bào vi khuẩn gồm có các glycopeptit như: mucopeptit,
peptidoglycan, glycozaminopeptit, murein..., và polysaccarid, một số là amino
acid như glixin, axit D-asparaginic, D-serin..
1
Tiểu luận chuyên đề Sinh học tế bào
Hình 1.3. Màng tế bào của vi khuẩn Gram dương và Gram âm
1.2. Màng sinh chất (plasma membrane)
Là màng có ở mọi tế bào. Màng tế bào còn gọi là màng plasma, màng
lipoprotein hay màng sinh chất.
Hình hiển vi điện tử cho thấy màng tế bào là một màng mỏng, khoảng 100
A
0
gồm hai lớp xẫm song song kẹp ở giữa là một lớp nhạt. Mỗi lớp dày khoảng
từ 25 A
0
đến 30 A
0
. Lớp nhạt là lớp phân tử kép lipit còn hai lớp xẫm là do đầu
của các phân tử protein lồi ra khỏi lớp phân tử kép lipit tạo nên.
1

Tiểu luận chuyên đề Sinh học tế bào
Hình 1.4. Sơ đồ một mảnh màng lipoprotein của tế bào
1.2.1. Thành phần sinh hoá
a. Lipit
Hàm lượng lipit trong cấu trúc màng chiếm khoảng 50%.
Có 10 loại lipit chủ yếu trong màng tế bào là: cholesterol, glycolipid,
sphingomyelin, photphatidylcholine, photphatidylethanolamine,
photphatidylinositol, photphatidylserine, photphatidylglycerol,
diphotphatiylglycerol, photphattidic acid.
Mỗi loại bào quan có tỷ lệ lipit đặc trưng riêng.
b. Phospholipid
Là loại protein chủ yếu cấu trúc nên màng, chiếm khoảng 55 - 57%.
Phospholipid là những phân tử lipid mà trong phân tử có một nhóm axit
béo được thay bằng axit phosphoric.
CH
2
− COO − phosphat
CH − COO - axit béo
CH
2
− COO − axit béo
c. . Cholesterol
Là một loại lipid quan trọng
của màng. Phân tử cholesterol có
một nhóm phân cực và nhân là
steroid.
Hình 1.5: Cấu trúc phân tử Phospholipid
Hình 1.6: Công thức cấu tạo và mô hình phân tử Cholesterol
1
Tiểu luận chuyên đề Sinh học tế bào

- Phân tử cholesterol xếp xen kẽ vào giữa các phân tử phospholipid. Nhân
steroid xếp xen kẽ vào các mạch kỵ nước của phân tử phospholipid.
- Ở màng sinh chất của Eukaryota, thường có tỉ lệ phospholipid và
cholesterol xấp xỉ nhau. Nếu có sự
thay đổi tỷ lệ này trong màng sẽ
làm thay đổi tính linh động của
màng.
- Cholesterol có vai trò cố
định cơ học cho màng, gây bất
động cho các mạch cacbon của lớp
phân tử phospholipid. Cholesterol
ngăn không cho các hydratcacbon
liên kết chặt lại với nhau và là thành phần của nhiều loại hormon.
- Cholesterol chiếm từ 25 đến 30% thành phần lipid màng tế bào và màng
tế bào là loại màng sinh chất có tỉ lệ cholesterol cao nhất, màng tế bào gan có tỉ
lệ cholesterol còn cao hơn: 40% lipit toàn phần. Thành phần còn lại của lipit
màng là glycolipid (khoảng 18%) và axit béo kỵ nước (khoảng 2%) [1], [4], [7],
[8].
Hình 1.7: Cholesterol trong lớp lipid kép
1
Tiểu luận chuyên đề Sinh học tế bào
d. Protein
Màng lipit đảm nhiệm phần cấu trúc cơ bản còn các chức năng đặc hiệu
của màng thì phần lớn do các phân tử protein màng đảm nhiệm. Cho đến nay
người ta đã phát hiện trên 50 loại protein màng (cùng có trên một màng plasma
duy nhất). Tỷ lệ P/L (protein/lipit) xấp xỉ bằng 1 ở màng tế bào hồng cầu. Một
số tế bào đặc biệt thì tỉ lệ này cao hơn như P/L của màng tế bào gan =1,4; P/L
của màng tế bào ruột = 4,6.
Căn cứ vào tính cách liên kết với màng lipit, người ta chia protein màng
ra làm hai loại: protein xuyên màng và protein ngoại vi

* Protein xuyên màng
Gọi là protein xuyên màng vì phân tử protein có một phần nằm xuyên
suốt màng lipit và hai đầu của protein thò ra hai phía của màng.

Protein xuyên màng có các loại sau:
- Glycophorin: một loại protein xuyên màng một lần trong màng hồng
cầu, có 131 acid amin, có phần kỵ nước xuyên màng ngắn, chuỗi polypeptit ưa
nước thò ra ngoài màng có mang những nhánh oligosaccharide và cả những
nhánh polysaccharide giàu acid sialic. Glycophorin chiếm phần lớn các protein
xuyên màng và là thành phần chính mang các nhánh olygosaccharide. Các
oligosaccarit này tạo thành phần lớn các cacbohydrat của bề mặt tế bào. [1], [4],
[8].
- Protein Band3 xuyên màng:
Loại này được nghiên cứu đầu tiên ở màng hồng cầu Đó là một phân tử
prôtêin dài, phần kỵ nước xuyên trong màng rất dài, lộn vào lộn ra tới 6 lần.
Phần thò ra trên bề mặt ngoài màng tế bào cũng liên kết với các oligosaccarit.
Phần xuyên màng phụ trách vận chuyển một số anion qua màng. Phần thò vào
bào tương gồm hai vùng: vùng gắn với Ankyrin - một trong các loại protein
thành viên của hệ lưới protein lát trong màng, và vùng gắn với các enzyme phân
ly glucoza và gắn với hemoglobin. Với vai trò vận chuyển anion, Band3 như là
1
Tiểu luận chuyên đề Sinh học tế bào
một phân tử độc lập. Khi gắn với Ankyrin để níu hệ lưới protein vào màng lipit
thì Band3 như là có đuôi [8].
Hình 1.8: Một số loại prôtêin xuyên màng
1. Protein xuyên màng một lần (helix) với 2 đầu ở hai phía của màng (bitopic).
2. Protein xuyên màng nhiều lần (helical) với 2 đầu ở hai phía của màng (polytopic).
3. Protein xuyên màng nhiều lần với 2 đầu ở một phía của màng (barrel)
* Protein ngoại vi
Loại này chiếm khoảng 30% thành phần protein màng. Gặp ở mặt ngoài

hoặc mặt trong tế bào. Chúng liên kết với đầu thò ra hai bên màng của các
protein xuyên màng. Kiểu liên kết được gọi là hấp phụ, không phải là liên kết
đồng hoá trị mà bằng lực tĩnh điện hay bằng các liên kết kỵ nước.
Protein rìa màng ngoài thường liên kết với gluxit tạo thành glicoprotein.
Protein rìa màng trong thường liên kết với các protein tế bào chất như ankyrin
và qua ankyrin liên hệ với hệ vi ống, vi sợi tạo thành hệ thống neo màng và điều
chỉnh hình dạng tế bào [4].
Nhiều protêin ngoại vi khác cũng đã được phát hiện ở phía ngoài màng,
chúng tham gia cùng các oligosaccarit có mặt trong lớp áo tế bào hoặc dưới lớp
áo tế bào, đóng các vai trò khác nhau.