Sinh lý tế bào thực vật

Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

I. MỞ ĐẦU

Robert Hooke (1635 - 1703)

LeeuwenHoek (1632 - 1723)

Tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống. Tất cả các cơ thể sống dù hình dạng
và kích thước nào, đều được cấu tạo từ tế bào. Kể từ khi Robert Hooke (1635 - 1703)
là người đầu tiên quan sát mô bần thực vật và gọi các xoang nhỏ hình tổ ong
trong đó là tế bào (1965). Cho đến nay, việc nghiên cứu tế bào đã đạt được
những thành tựu to lớn nhờ phương tiện hiện đại, các phương pháp tiên tiến đã
đi sâu cấu trúc phân tử, và siêu cấu trúc của các bào quan,về các quá trình hoạt
động sống của tế bào như trao đổi chất, trao đổi năng lượng, truyền thông tin di
truyền, sinh trưởng và sinh sản...
Trên cơ sở kiến thức tế bào giúp cho sinh viên có thể dễ dàng tiếp thu
được các giáo trình cơ bản về sinh học như mô học, phôi sinh học, di truyền học,
sinh lý học, sinh hóa học, cũng như các môn công nghệ sinh học như công nghệ
tế bào, công nghệ gen ...Do đó em đã chọn đề tài “Sinh lý tế bào thực vật ” từ đó
tìm ra bản chất và mối quan hệ của các quy luật hoạt động của các quá trình sinh
lý trong những điều kiện xác định ở cơ thể thực vật.

1


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

II. NỘI DUNG
1. Khái niệm chung
Tế bào là đơn vị cấu trúc, chức năng của cơ thể. Mọi cơ thể đều cấu trúc

bắt đầu từ tế bào (trừ virut). Mọi hoạt động sinh lý của cơ thể đều bắt nguồn từ
các hoạt động sinh trưởng, phát triển, sinh sản, trao đổi chất, cảm ứng, vận động
của tế bào.
Theo hệ thống cấu trúc: Tế bào, mô cơ quan, cơ thể, nhưng không thể
xem mô, cơ quan là một tập hợp đơn giản giữa các tế bào. Các cấu trúc tổ chức
trên tế bào không phải là kết quả của phép cộng đơn giản từ nhiều tế bào.
Lý thuyết tế bào đã hình thành từ thế kỷ XIX (năm 1839), mặc dù, khái
niệm tế bào đã ra đời trước đó rất lâu, gắn liền với sự ra đời của kính hiển vi của
Lơ-ven-Huk. Ơng quan sát một số lát cắt mỏng dưới kính hiển vi (1665), thấy lát
cắt được chia thành nhiều ô, ngăn nhỏ gọi là các “cell”. Người ta nhận thấy, tế
bào không phải là trống rỗng mà chứa một chất nhầy được Purkynjie J.E. (1839)
gọi là chất nguyên sinh. Brawn và Schleiden (1833-1839) đã phát hiện ra nhân
và hạch nhân của tế bào. Hai ông đã độc lập nhau và đưa ra kết luận rằng: Cơ
thể động vật và thực vật đều do các tế bào hợp thành
Khi xu thế nổi bật của sinh học ngày nay là nghiên cứu thế giới vi mô,
việc nghiên cứu về tế bào đang được quan tâm nhiều, cho đến nay đạt nhiều
thành tựu quan trọng. Nhờ kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao, khoa học đã
phát hiện ra một thế giới nội tế bào phong phú.
1.1. Đặc điểm của tế bào thực vật
Tế bào thực vật cũng giống như tế bào động vật đều thuộc dạng tế bào
nhân chuẩn điển hình. Chúng đều có đặc điểm giống nhau và khác nhau phản
ánh tính thống nhất và tính đa dạng trong cấu tạo và chức năng của chúng. tế
bào thực vật được phân biệt với tế bào động vật chủ yếu ở các đặc điểm sau:

2


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

Tế bào thực vật

Tế bào động vật
- Có thành xenlulozơ bao ngồi - Khơng có thành xenlulozơ.
màng sinh chất.
- Có lục lạp, quang tự dưỡng.

- Khơng có lục lạp, hóa tự dưỡng.

- Chất dự trữ là tinh bột.

- Chất dự trữ là glicogen.

- Khơng có trung tử.

- Có trung tử.

- Phân bào khơng tơ và phân tế - Phân bào có tơ và phân tế bào
bào chất bằng vách ngang ở trung chất bằng eo thắt ở trung tâm.
tâm.

- Ít khi có khơng bào.

- Hệ khơng bào phát triển.

1.2. Thành phần hóa học của tế bào thực vật
3


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

1.2.1 Hàm lượng các thành phần của chất nguyên sinh

Qua phân tích của các nhà khoa học cho thấy chất sống trung bình có
khoảng 75-85% nước, 10-20% protit, 2-3% lipit, 1% gluxit và gần 1% muối và
các hợp chất khác.
Ví dụ: Ngun hình thể nấm nhầy chứa 82,6% nước, 5,7% các chất hữu
cơ hòa tan (Protein, axitamin, hợp chất chứa nitơ), 8,3% các chất khơng tan
trong nước (nucleoproteit, lipit), 3,4% khống.
Đến nay, chất ngun sinh đang cịn nhiều tranh luận bởi tính phức tạp và
khó tách biệt của các thành phần cấu tạo.
1.2.2. Nước
Nước là thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh có vai trị trong việc
hịa tan các chất dinh dưỡng và là môi trường để tiến hành các phản ứng hóa
sinh, vì vậy nước có ý nghĩa rất to lớn. Lượng nước trong tế bào thường là một
chỉ tiêu về mức độ hoạt động sống của chúng. Lúc lượng nước ít (lá già, hạt
khô…) hoạt động sinh lý diễn ra rất yếu ớt; ở các mô phân sinh và lúc cây
chuyển sang các giai đoạn sinh trưởng nhanh như thời kì đẻ nhánh, làm đồng ở
cây lúa hoạt động sinh lý diễn ra mạnh mẽ.
Sở dĩ nước có vai trị quan trọng là vì phân tử nước có tính lưỡng cực.
Tính chất lưỡng cực của phân tử nước giúp cho nước dễ dàng hình thành các
liên kết hydro, tham gia cấu trúc tinh vi của tế bào. Tế bào không có dạng nước
tự do mà trong tế bào chỉ có nước ở dạng liên kết với các mixen keo hoặc các
thành phần khác của chất nguyên sinh.
Nước là chất trung tính về điện nhưng do điện tích trong phân tử phân bố
khơng đều và có tính chất phân cực (phần hidro mạnh mang điện tích dương cịn
oxy là một ngun tố mang điện tích âm). Do tính lưỡng cực mà phân tử nước
thường ở trạng thái liên kết với nhau và với các phân tử vô cơ và hữu cơ.

1.2.3. Các chất khoáng
4

Bài tập lớn mơn Sinh lý thực vật

Ngồi nước, trong tế bào cịn chứa nhiều chất vơ cơ khác là các nguyên tố
khoáng, lượng chứa của từng nguyên tố khoáng trong chất sống khác biệt nhau
rất nhiều, ngoài các nguyên tố đại lượng cịn có các ngun tố vi lượng và siêu
vi lượng. Các chất khống có thể ở trạng thái tự do hay hút bám trên các gốc
mang điện của các mixen keo hay có mặt trong thành phần các hợp chất hữu cơ
khác nhau (do liên kết hóa học). Chất khoáng ở trạng thái tự do quy định áp suất
thẩm thấu của TB. Sự phân bố không đồng đều của một số ion khoáng ở hai bên
màng sinh chất là cơ sở của sự xuất hiện thế hiệu màng và dịng điện sinh học.
Các chất khống ở dạng hút bám trên bề mặt các hạt keo nó giữ trạng thái bền
vững, mức độ phân tán, độ ngậm nước, độ nhớt nhất định của hệ thống keo (ion
hóa trị 1 như K thường làm tăng độ ngậm nước, độ phân tán và giảm độ nhớt,
cịn ion hóa trị 2 như Ca và ion hóa trị 3 như Al có ảnh hưởng ngược lại).
Các ngun tố khống có tác dụng điều tiết các hoạt động sống tự do ảnh
hưởng sâu sắc đến các hệ enzim. Các nguyên tố vi lượng thường là thành phần
cấu trúc bắt buộc của các hệ enzim. Ngồi ra các chất khống cịn là thành phần
của hàng loạt chất hữu cơ chủ yếu của tế bào sống như protit, axit nucleic, …
1.2.4. Protein
Là thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh, enzym và các hoormon.
Protein có cấu trúc phức tạp, đơn vị cấu tạo cơ bản là các axit amin (axit amin).
Protein có những hoạt tính sinh lý sau:
- Các protein rất đa dạng, số lượng nhiều. Ở tế bào thực vật thường có
khoảng 20-22 axit amin và mỗi phân tử protein có thể chứa từ 50 đến vài nghìn
axit amin . Sự khác nhau về thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các axit
amin tạo nên sự đa dạng của protein.
- Protein có hoạt tính hóa học cao, nhờ các chuỗi bên (các gốc axit amin )
có thể tiến hành các phản ứng oxy hóa khử, nitrat hóa…trong khi chuỗi
polipeptit tạo nên cơ sở của protein vẫn khơng thay đổi.
- Hoạt tính sinh lý của protein do các tính chất lý học của phân tử chúng

quy định, kích thước phân tử protêin rất lớn, trọng lượng phân tử cao có khi tới
5


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

hàng ngàn hàng triệu Dalton, do đó trong tế bào protêin tạo nên dung dịch keo,
là môi trường thuận lợi cho các quá trình sinh lý.
- Protein có tính chất mềm dẻo có thể thay đổi hình dạng từ dạng cầu sang
dạng sợi và ngược lại, lúc đó tính chất của protein cũng biến đổi theo.
- Protein còn tạo ra những hợp chất phức tạp với các phân tử hữu cơ khác
như gluco, các axit nucleic, lipit… đặc biệt protein TB enzym có khả năng xúc
tác phản ứng mạnh mẽ. Có thể nói khơng có protein thì khơng có enzim, khơng
có enzym thì khơng có trao đổi chất, khơng có trao đổi chất thì khơng có sự
sống.
1.2.5. Axit nucleic
Đây là nhóm chất quan trọng của nguyên sinh chất. Nuclêotit là đơn vị
căn bản của phân tử axit nuclêic. Thành phần của một nuclêic gồm có đường,
axitphotphoric và bazơ nitơ. Tùy theo loại đường mà axit nuclêic chia thành axit
ribonuclêic (ARN) và axit dezoxiribonuclêic (ADN). ADN là cơ sở vật chất của
tính di truyền và ARN tham gia vào quá trình tổng hợp protein. Axit nucleic còn
tham gia vào việc tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác trong tế bào trong trao đổi
chất cũng như trao đổi năng lượng.
1.2.6. Lipit
Trong tế bào lipit hợp thành nhóm khá lớn như mỡ, dầu sáp, photphollipit,
glucolipit…Lipit giữ vai trò quan trọng trong cấu tạo và sinh lý của tế bào sống.
Cùng với protein chúng tham gia vào thành phần của màng tế bào.
1.2.7. Gluxit
Trong tế bào gluxit đóng vai trị là chất dự trữ, được sử dụng như một
nguyên liệu tạo hình và năng lượng. Một lượng ít gluxit tham gia xây dựng chất

sống, còn lượng lớn được sử dụng để tạo thành màng tế bào (xenluloza,
hemixenluloza, pectin).
Ngoài các chất cơ bản nêu trên, trong tế bào còn chứa nhiều chất hữu cơ
khác như các sản phẩm trung gian của trao đổi chất (axit hữu cơ, glucozit,
alcaloit…).
6


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

Vậy tế bào sống là kho chứa vơ số các nhóm hợp chất có cấu trúc, tính
chất và ý nghĩa sinh học khác nhau, trong đó protein thường có vai trị quan
trọng nhất.
2. Cấu trúc và chức năng của tế bào thực vật
2.1 Sơ đồ cấu tạo chung của tế bào thực vật

Hình 1. Cấu tạo của tế bào thực vật
Tế bào thực vật thường có dạng hình cầu, nhưng khi nằm trong một tập
hợp tế bào của mơ thì tế bào bị ép và có hình đa giác. Các tế bào ở vùng giãn
của thân hay rễ thườngTếcó
bàodạng
thựchình
vật hộp: dài 50µ, rộng 20µ, dày 10µ, có thể
tích là 10.000 µ3. 100 triệu tế bào sẽ có thể tích 1cm 3. Như vậy, một cây do từ
hàng tỷ tế bào cấu tạo nên.
Protoplast
Thành tế bào

Khơng bào

ngun
Để dễ tìm hiểu(Chất
bản chất
hóasinh)
học cũng như phân tích hóa sinh các cơ quan

tử hay các phần của tế bào, người ta chia chúng theo phương pháp ly tâm phân
hóa sau:Các cấu trúc hiển vi:
màng, nhân, lạp thể,
ty thể

Cytoplasma
(tế bào chất)

Các cấu trúc siêu hiển vi:
mạng lưới nội chất, golgi,
ribosom, lyzosom

7

Glaloplasma: chất nền,
khuôn tế bào chất


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

2.2. Cấu trúc và chức năng của vách tế bào
Tế bào thực vật có vách xenluloza bao phủ, dày 10µm.
Thành phần hóa học: Xenluloza chiếm 30% trọng lượng khô; 12% trọng
lượng tươi; hemixelluloza: 50-55%; pectin: 6-7%. Ngồi ra cịn chứa 5%

protein, 7% lipit, các hệ enzym oxy hóa – khử: peroxidase, invertase,
pyrophotphorylase, ATP – ase…
Cấu trúc hiển vi:
+ 3 – 10 nghìn gốc glucozơ (1) cấu trúc một phân tử xenlluloza.
+ 100 phân tử xenlluloza cấu trúc một mixen (2).
+ 20 mixen cấu trúc một sợi bé có đường kính 100 – 250Aº (sợi
microfibrin) (3).
+ 250 microfibrin cấu trúc một sợi lớn (sợi xenlluloza – Fibrin) (4).
Các sợi xenlluloza đan chéo theo nhiều hướng, hình thành nhiều lớp trong
khối cơ chất vơ định hình (pectin + hemixelluloza), tạo cho màng vừa có tính
đàn hồi vừa có tính rắn chắc (5).
Màng cịn có chứa thêm lignin, suberin, cutin, sáp, chất nhày.
Vai trò của vách:
Trước đây người ta cho vách TB là cấu trúc không sống, chỉ làm nhiệm
vụ bảo vệ. Gần đây người ta cho rằng vách TB có đóng góp một phần trong trao
8


Bài tập lớn mơn Sinh lý thực vật

đổi chất, nó hút bám các ion, nhất là cation do nhóm carboxyl trong gốc axit
uronic của pectin hay hemixenlulozơ. Trong dung dịch muối, vách tế bào mang
điện âm. Các tia sinh chất của vách tế bào cùng với các enzym trên vách gây ra
những phản ứng tương hỗ phức tạp tham gia vào việc phân giải các chất khó tan
thành dạng dễ tan hoặc chúng là chất xúc tác của phản ứng giữa môi trường và
tế bào.
2.3. Tế bào chất
Là khối chất sống nằm trong màng nguyên sinh chất, bao quanh các bào
quan của tế bào. Tế bào chất không phải là một khối cấu trúc đồng nhất, mà có
cấu trúc dị thể, trong đó có chứa các thể vùi (các giọt dầu, các hạt tinh bột), các

đại phân tử protein, các sợi ARN…Chất khơ của tế bào chất có khoảng 75%
protein đơn giản và phức tạp (Nucleoprotein, Glucoprotein, Lipoprotein…) 15 –
20% lipide. Trong tế bào chất còn chứa nhiều hệ enzym tham gia quá trình trao
đổi chất.
2.3.1. Màng sinh chất và màng nội chất
Màng sinh chất (màng nguyên sinh hay ngoại chất) là một màng đơn
phân tử gồm lipoit ghét nước và protein ưa nước. Cấu trúc tinh vi của màng
ngoại chất do những hợp chất lipoprotein cấu tạo nên khiến màng có tác dụng
lớn trong việc bảo đảm tính bán thấm và khả năng thấm có chọn lọc của TB
sống với các chất khác nhau. Màng ngoại chất là phần sinh chất có khả năng trao
đổi chất rất mãnh liệt vì nó chứa nhiều hệ enzym . Trên màng xảy ra q trình
chuyển hóa năng lượng giúp cho sự vận chuyển chủ động các chất qua màng.
Các quan điểm về cấu trúc màng sinh chất:
+ Danielli – Dawson (1943): Các phân tử lipoit sắp xếp thành1 một hàng
nằm giữa, gồm hai lớp quay đầu háo nước ra ngoài, đầu kỵ nước vào trong, bao
2

3

quanh bên ngoài là hai lớp protein hình sợi. (hình 3)

1. Đầu háo nước; 2. Lớp lipit kép; 3. Protein hình sợi
9


Bài tập lớn mơn Sinh lý thực vật

Hình 2. Mơ hình cấu trúc màng tế bào của Danielli và Davson.
Từ lâu, người ta đã biết rằng lipid và nhiều chất hoà tan trong lipid di
chuyển dễ dàng giữa tế bào và mơi trường xung quanh. Từ đó cho rằng màng tế

bào có chứa lipid.
Năm 1925, E.Gorter và F.Grendel đã chiết xuất lipid từ màng hồng cầu và
hoà tan chúng vào benzen rồi nhỏ dung dịch lên trên bề mặt nước chứa trong
một cái khay nhỏ. Khi benzen bay hơi, trên bề mặt nước còn lại một lớp màng
gồm các phân tử lipid phân cực. Đo điện tích của lớp màng đơn phân tử này, hai
ơng thấy nó gấp đơi điện tích bề mặt của tất cả các tế bào hồng cầu ban đầu
dùng để chiết xuất lipid. Trên cơ sở đó, hai ơng kết luận: "Thành phần cấu trúc
màng bao gồm hai lớp phân tử lipid”.
Dựa vào tính thấm của màng, các kết luận của Gorter và Grendel, đồng
thời dựa vào kết quả nghiên cứu của mình năm 1935, J.Danielli ở trường Đại
học Princenton và H. Davson ở trường Đại học Ln Đơn đã xây dựng mơ hình
cấu trúc màng đầu tiên.
Theo mơ hình của hai ơng thì cơ sở cấu trúc của màng bao gồm hai lớp
phân tử phospholipid nằm thẳng góc với bề mặt tế bào. Các nhóm phân cực (ưa
nước) quay ra ngoài, hướng về nước. Các nhóm khơng phân cực (kỵ nước) thì
quay lại với nhau. Phía ngồi và phía trong lớp phospholipid có một lớp phân tử
protein hình cầu. Trong đó, các nhóm phân cực của protein cũng hướng ra ngoài

10


Bài tập lớn mơn Sinh lý thực vật

và các nhóm khơng phân cực hướng về phía lipid. Các phân tử protein tạo nên lỗ
cực của màng.
Theo tính tốn của các tác giả thì chiều dày của màng khoảng 80μm và
lực tác dụng giữa 2 màng là lực tĩnh điện.

Mơ hình cấu trúc màng của Davson - Danielli (theo Robertis)
Mơ hình cấu trúc màng của Davson - Danielli đã giải thích được tính bền

vững, đàn hồi, tính thấm có chọn lọc của màng đối với lipid và các chất hoà tan
trong lipid, giải thích được mối quan hệ của protein với các lỗ cực. Hai ơng cho
rằng ở hai phía của màng được bao bọc bằng protein, trong khi các lỗ mang điện
tích được bao bọc bởi protein sẽ cho phép các phân tử nhỏ và một số ion đi qua
màng.
+ Roberton, 1960: mọi hệ thống màng sinh học đều cấu trúc từ các
màng cơ sở. Màng cơ sở gồm 3 lớp có độ dày từ 75 – 105 Aº
2

1. Lớp photpholipit; 2. Protein hình cầu
11

1


Bài tập lớn mơn Sinh lý thực vật

Hình 3. Mơ hình cấu trúc màng tế bào của Roberton.

+ Mơ hình thể khảm nửa lỏng của Singer – Nicolsol
Năm 1972, S.J. Singer ở trường Đại học tổng hợp California và G. L.
Nicolson ở viện Salk đã đưa ra mơ hình khảm lỏng (fluid mosaic model).
Mơ hình khảm lỏng đã chấp nhận quan điểm của Davson Danielli về lớp kép phospholipid định hướng: đuôi kỵ nước vào trong và đầu
ưa nước hướng ra mơi trường ngồi chứa nước. Nhưng sự sắp xếp của protein
hồn tồn khác mơ hình của Davson - Danielli. Thay vì bao bọc lấy phía ngồi
màng thì hàng loạt protein đặc hiệu thâm nhập sâu vào trong màng để làm cầu
nối cho hàng loạt các chức năng cơ bản của màng.
- Các protein nằm ở mặt ngoài (protein ngoại biên) thì khác với protein
nằm ở mặt trong, một số màng hồn tồn khơng có protein ngoại biên.
- Các protein định vị một phần hoặc hoàn toàn nằm trong lớp kép

phospholipid (nội protein), có những vị trí như sau:
+ Một số nằm hoàn toàn trong lớp kép phospholipid.
+ Một số khác có một phần đi qua bề mặt màng.
+ Một số khác có một nửa nằm ngồi lớp kép phospholipid, nữa khác nằm
ở nửa trong lớp kép phospholipid.
- Các protein sợi nằm một phần trong màng hoặc xuyên qua màng.
Một số xuyên qua toàn bộ lớp kép phospholipid, nối với môi trường nước
ở cả hai mặt.

12


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

Lớp kép phospholipid tạo nên phần chính của màng. Trong màng nguyên
sinh chất ở các cơ thể bậc cao, ngồi phospholipid, cịn có cholesterol.
Điểm đặc biệt đáng chú ý là: cấu trúc của màng khơng có tính ổn định.
Các phân tử lipid có thể di chuyển dọc theo màng. Tính linh hoạt lớn
nhất của phospholipid là ở những màng có hàm lượng phospholipid
khơng no cao và ở những màng không chứa cholesterol. Khi có
cholesterol, nó sẽ gắn với phospholipid bên cạnh và liên kết chúng lại với nhau
làm giảm tính linh hoạt của chúng.
Các protein cũng có thể chuyển động, nhưng chậm hơn nhiều so với
phospholipid.
Có một số loại protein của màng bị gắn chặt vào một chỗ, do đó sẽ làm
hạn chế tính linh hoạt của màng
Trong mơ hình khảm lỏng, các lỗ trên màng được thể hiện như
các đường ống xuyên qua một hoặc một nhóm phân tử protein. Khả năng của
các protein không bị cố định mà trôi trong lớp kép của phospholipid đã giải
thích tính linh hoạt của nhiều lỗ trên màng. Tính chất đặc biệt của một số nhóm

R của acid amin đã tạo cho các lỗ màng có tính chọn lọc cao, nghĩa là khơng
phải tất cả các ion hoặc các phân tử nhỏ đều có thể dễ dàng đi qua, mà một số
khác không qua được.

13


Bài tập lớn mơn Sinh lý thực vật

Hình 4. Mơ hình khảm lỏng về cấu trúc màng sinh chất
1. Protein sợi; 2. Mặt ngồi của màng; 3. Các nhóm hydrat bám vào protein
hình cầu; 4. Lớp kép lipid; 5. Các protein bám màng; 6. Protein tạo lỗ; 7. Protein
xuyên màng; 8. Cholesterol làm ổn định cấu trúc màng. 9. Bên trong tế bào.

Chức năng của màng sinh chất:
+ Khả năng bán thấm, thấm có chọn lọc do có nhiều chất mang trên
màng.
+ Là nơi diễn ra quá trình trao đổi chất mạnh mẽ bởi sự có mặt của nhiều
hệ enzym trên màng, do đó, các chất trước khi qua màng có thể trải qua giai
đoạn chuyển hóa, biến đổi.
+ Tiếp nhận và trả lời các kích thích của mơi trường.
Màng nội chất:
Là lớp màng áp sát khơng bào; có cấu trúc tương tự màng ngoại chất
nhưng giàu lipit hơn. Độ dày mỏng giữa ba lớp khác nhau: lớp protein phía chất
ngun sinh dày nhất, cịn lớp protein phía khơng bào mỏng nhất.

14


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

Màng nội chất có khả năng thấm chọn lọc chặt chẽ hơn so với màng
ngoại chất. Các chất qua được màng ngoại chất nhưng khơng thể qua được màng
nội chất.
Vai trị của màng nội chất: Góp phần quan trọng vào tính thấm của tế
bào, bảo đảm sự hút và tiết trở lại các sản phẩm trao đổi chất phụ như phenol,
flavonol, alcaloit…và các sản phẩm dự trữ như protit, đường từ tế bào chất và
không bào.
2.3.2. Mạng lưới nội chất
Mạng lưới nội chất là một hệ thống phức tạp bao gồm các ống dẫn, các túi
nhỏ nằm rải rác trong tế bào chất và các ống nhỏ xếp song song xuyên qua các
sợi liên bào. Mạng lưới nội chất bao gồm sợi trơn và sợi có hạt. Thành phần cấu
tạo gồm protit và photpholipit, ngồi ra cịn có một lượng ít ARN và các enzym
khác nhau. Cấu tạo của màng cũng gồm có hai lớp lipoprotein.
Màng của mạng lưới nội chất gắn liền với màng nhân tạo thành một màng
thống nhất trong tế bào và nối liền với mạng lưới tế bào bên cạnh. Là một hệ
thống lưu thông trong tế bào, bảo đảm sự vận chuyển nhanh chóng các chất từ
mơi trường ngoài vào tế bào chất và sự trao đổi giữa các phần khác nhau trong
nội bộ tế bào, protit được tổng hợp trong các riboxom được vận chuyển nhanh
chóng trong các xoang cơ chất của mạng lưới này tới các bộ phận khác của tế
bào. Màng sinh chất của mạng lưới nội chất có tác động phân chia TB thành các
ngăn riêng biệt ngăn ngừa tác động qua lại ngẫu nhiên của các chất.
2.3.3. Riboxom
Riboxom là bào quan siêu hiển vi. Riboxom phân bố khắp nơi trong tế
bào, trên màng nhân, trong nhân con, trong ty thể, lục lạp, trên mạng lưới nội
chất hoặc nằm tự do rải rác trong tế bào chất. Trong tế bào có hàng vạn thậm chí
hàng chục vạn riboxom có kích thước 19x15nm. Trong các TB phân hóa cao,
các riboxon tập hợp lại thành nhóm gọi là polixom (5-70 riboxom nối với nhau
bằng sợi mảnh đó là mạch ARN thơng tin).

15


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

Thành phần cấu trúc chủ yếu là protit và ARN với tỷ lệ tương đương
nhau. Ngồi ra cịn chứa nhiều enzym , lipit, Mg…
Riboxom thường do 2 tiểu thể họp thành: tiểu thể lớn và tiểu thể bé.
Riboxom là trung tâm diễn ra q trình tổng hợp protein trong TB, tại đó
hình thành cấu trúc bậc 1, 2, 3, 4 của protein. Tại các polixom tổng hợp đồng
thời hàng chục protein với tốc độ rất nhanh chóng khoảng vài phút.
2.3.4. Thể Golgi
Thể Golgi hay còn gọi là bộ máy Golgi do nhà bác học Ý Camillo Golgi
phát hiện thấy ở các đối tượng động vật từ những năm 1898. Sau đó người ta
nghiên cứu bào quan này cũng xuất hiện ở các tế bào thực vật.
Thành phần hóa học chủ yếu là protit và photpholipit, ngồi ra cịn có một
ít ARN. Trong tế bào thực vật bộ máy Golgi gồm các thể lưới, các bóng, túi xếp
sít nhau tạo thành bó.
Bộ máy Golgi được ví như một xí nghiệp đóng gói, thâu góp và bài tiết
sản phẩm hình thành trong quá trình trao đổi chất hoặc các thể lạ, nhất là chất
độc từ ngồi vào. Chúng cịn có vai trị trong q trình tổng hợp polisacarit, các
tui bài tiết tách ra khỏi phức hệ Golgi mang polisacarrit đến vách tế bào sơ cấp
để tạo nên vách thứ cấp.

Hình 1.5. Cấu trúc và chức năng của bộ máy Golgi

16


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

2.3.5. Peroxixom
Là bào quan siêu hiển vi, thể cầu. Trong lá cây peroxixom liên quan chặt
chẽ với lục lạp. Trong lục lạp axit glicolic được tạo nên trong quá trình quang
hợp bị oxy hóa và hình thành nên axit amin glixin. Tại ty thể, glixin chuyển hóa
thành axit amin xerin. Trong lá thực vật bậc cao peroxixom tham gia vào quang
hô hấp.
2.3.6. Lysoxom (thể hịa tan)
Có dạng túi trịn nhỏ, có màng ngun sinh bao bọc. Thực hiện chức năng
tiêu hóa trong tế bào, chứa nhiều enzym thủy phân như nucleaza, proteaza,
lipaza…để phân giải các vật lạ khi xâm nhập vào tế bào. Khi có vật lạ xâm nhập
vào thì lập tức các enzym giải phóng ra khỏi lysoxom để tiến hành thủy phân
chúng.
2.3.7. Glyoxixom
Bào quan này xuất hiện khi hạt chứa dầu, mỡ nảy mầm và chứa các
enzym cần cho sự chuyển hóa các axit béo thành đường. Hệ thống các enzym
chứa trong peroxixom và glioxom hoạt động tạo ra H2O2 (peroxit hidro). H2O2 bị
enzym chứa trong peroxixom và glioxom phân giải thành nước và oxy.
2.3.8. Spheroxom (thể cầu)
Có màng lipoproteit bao bọc và giàu lipit, trong tế bào chất của chúng cịn
có nhiều protit và enzym . Là bào quan chun hóa phụ trách khâu cuối cùng
trong q trình tổng hợp các chất béo tạo nên các giọt dầu trong tế bào.
(Sự sống chỉ có thể tồn tại nhờ tiêu thụ thường xuyên năng lượng để duy
trì cấu trúc tế bào. ty thể và lục lạp là 2 bào quan có màng kép của tế bào nhân
chuẩn có vai tị chun hóa trong việc biến đổi năng lượng thành dạng có ích
cho tế bào).
2.3.9. Ty thể (Mitochondria)
Ty thể được mệnh danh là “Nhà máy năng lượng” của tế bào. Trong tế
bào, hơ hấp xảy ra ở ty thể là q trình biến đổi năng lượng hóa học trong các
17

Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

hidrocacbon thành năng lượng dưới dạng ATP (adenozin triphotphat)- là một
chất mang năng lượng hóa học phổ biến trong tế bào. Có thể biểu diễn hơ hấp tế
bào bằng phương trình sau:
Hydratcacbon + Oxy

→

Khí cacbonic + nước + năng lượng

Hình 6. Cấu trúc của ty thể.
Mọi cơ thể thuộc tế bào nhân thực đều thực hiện hô hấp tế bào và mọi cơ
thể trừ vi khuẩn có ty thể.
Ty thể là bào quan dạng ống hay dạng xúc xích, có đường kính khoảng
0,5µm-1,0µm, dài 1-7µm.
Thành phần protein của ty thể chiếm 65 – 75%, lipit 20 – 30%, ARN 1%,
AND 0,5%, gluxit 1%, Fe, Cu…Trong ty thể chứa nhiều hệ enzym, như enzym
trong chuỗi hơ hấp, trong chu trình Crebs, các enzym trong qua strình trao đổi
chất, nucleic acid và protein.
Ty thể có màng kép, màng ngoài tạo thành mặt nhẵn của ty thể, màng
trong gấp nếp tạo nhiều nếp màng trong (cristae) (tấm răng lược), xoang trong
chứa dịch, chất nền chứa enzym phân giải các sản phẩm hidratcacbon, sự tổng

18


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

hợp ATP xảy ra ở nếp màng trong. Tất cả các chất mang điện tử và enzym tổng
hợp ATP (ATP sinthetaza) đều định vị ở cristae. Trong mỗi tế bào số lượng ty thể
thay đổi từ 50-1000/TB. Ở các tế bào hoạt động trao đổi chất cao như tế bào
gan, tế bào cơ có số lượng lớn nhất.
Trong ty thể cịn có ADN và riboxom riêng và có thể tạo protein riêng cho
mình, ty thể sinh sản bằng cách phân chia.
Chức năng của ty thể chủ yếu tham gia vào q trình hơ hấp, là nơi diễn
ra chu trình Crebs, chuỗi hơ hấp, phosphoryl hoá. ty thể là trạm năng lượng chủ
yếu của tế bào. Chức năng của nó là giải phóng năng lượng triệt để năng lượng
chứu đựng trong nguyên liệu hữu cơ và chuyển hoá thành dạng năng lượng tiện
dụng (ATP). Chức năng của ty thể diễn ra trong 3 nhóm quá trình liên quan mật
thiết với nhau:
- Các phản ứng oxy hóa các ngun liệu (trong chu trình Crebs) và tạo ra
các sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng chứa
trong chất đó.
- Các phản ứng chuyển năng lượng giải phóng cho hệ thống ATP. Sự oxy
hóa các chất đi đơi với sự giải phóng năng lượng và tạo các chất có liên kết cao
năng.
- Vận chuyển điện tử và hidro từ nguyên liệu hơ hấp đến oxy của khí trời.
Ngồi ra ty thể cịn có khả năng tổng hợp rotein, photpholipit, axit béo,
một số hệ enzym như cytocrom. Gần đây người ta phát hiện thấy một lượng
ADN và một lượng lớn ARN ở ty thể khiến một số tác gia cho rằng ty thể có khả
năng tổng hợp protein đặc thù và do đó tham gia tích cực vào việc quy định tính
di truyền của tế bào sống.
2.3.10. Lạp thể (lục lạp)
Lục lạp là nơi diễn ra quá trình quang hợp- biến đổi năng lượng ánh sáng
mặt trời thành năng lượng trong các liên kết hóa học của hydrocacbon:
Năng lượng ánh sáng mặt trời + CO2 + H2O →

19

Hydratcacbon + O2


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

Lục lạp là tế bào chun hóa cho quang hợp, có đường kính 4-10µm, dài
1-5µm. Lục lạp có màng kép.

Hì
nh 1.7. Cấu trúc của lục lạp
Lục lạp có ADN và riboxom riêng và do đó có thể tạo protein nhất định.
Lục lạp tự sinh sản bằng cách phân chia.
Thành phần hoá học của lục lạp gồm các chất làm nhiệm vụ cấu trúc:
protein, lipit, gluxit…và các chất làm nhiệm vụ chức năng sinh lý: các sắc tố,
các hệ enzym, các yếu tố kích thích…
Thành phần quan trọng nhất thực hiện chức năng của lục lạp là các sắc tố
và các hệ enzym. Trong lục lạp có 3 nhóm sắc tố khác nhau, mỗi nhóm có nhiều
loại sắc tố:
- Nhóm Chlorophyll: Chla, Chlb, Chlc…
- Nhóm Carotenoid: Carotene, Xanthophyll.
- Nhóm Phycobilin: phycocyanin, phycoerythrin.

20


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

Trong lục lạp có hệ enzym tham gia vận chuyển điện tử trong quang hợp,

các enzym tham gia phosphoryl hoá quang hoá, các enzym trong trao đổi chất,
đặc biệt là trong quá trình tổng hợp gluxit và các chất khác.
Lục lạp có hình đĩa, bao quanh lục lạp là lớp màng kép. Bên trong màng
là khối cơ chất lỏng của lục lạp (stroma) chứa nhiều hệ enzym trao đổi chất, xúc
tác cho các phản ứng quang hợp với enzym RuDP - cacboxylase chiếm trên
50%
Trong khối cơ chất có nhiều bản mỏng, các bản mỏng nằm rải rác trong
cơ chất gọi là Thylacoid cơ chất; các bản mỏng xếp chồng lên nhau tạo nên
grana đó là thylacoid hạt, lamen có cấu tạo từ đơn vị màng cơ sở xếp xen kẽ với
các sắc tố và các hệ enzym tạo nên màng quang hợp.
Các thylacoid có cấu trúc màng kép, phần protein có trên 50 loại khác
nhau. Trên màng có các phân tử diệp lục và sắc tố xếp một cách xác định trên bề
mặt màng, đầu ưa nước quay về phía protein; đầu kị nước quay về phía lipit.
Giữa các cực ghét nước của diệp lục là các phân tử carotenoit.
Phức hệ P-Enzym
Chlorophyll

Carotenoit

Photpholipit

Hình 8. Cấu trúc đơn vị màng thylacoid
Trên thylacoid có những hạt nhỏ (16-18 nm), đó là quang - toxom. Quang
– toxom là đơn vị cấu trúc cơ sở của quang hợp. Mỗi quang – toxom chứa 160

21


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

phân tử chla, 70 phân tử chlb, 48 phân tử chlc, 48 phân tử quinon, 116 phân tử
phosphorlipide, 46 phân tử sulfolipide, 12 phân tử Fe, 2 nguyên tử Mn, 6 phân
tử Cu.
Cứ 10 quang – toxom tham gia hút 10 photon ánh sáng để tiến hành khử
một phân tử CO2. Tập hợp 10 quang – toxom là một đơn vị chức năng quang
hợp.
Lục lạp có vai trị quan trọng trong q trình trao đổi gluxit. Lục lạp
không chỉ tiến hành các quá trình quang hợp mà nó cịn tham gia vào q trình
tổng hợp protit, lipit, photpholipit, các axit béo và nhiều hợp chất khác hoặc oxy
hóa hàng loạt các chất hữu cơ trong tế bào.
2.4. Nhân tế bào
Là cơ quan tử quan trọng nhất trong chất nguyên sinh, thiếu nhân thì mọi
quá trình sinh lý, trao đổi chất đều bị phá vỡ, sau đó tế bào sẽ chết.
2.4.1. Thành phần hóa học của nhân
Thành phần của nhân là: protit 50-80%, ADN 5-10%, ARN 0,5-3,3%, lipit
8-12%, các loại protein có tính kiềm (histon) liên kết với ADN tạo thành phức
hợp dezoxiribonucleoproteit là thành phần chủ yếu của nhiễm sắc thể. Các protit
có tính axit liên kết với ARN tạo nên phức hợp ribonucleoproteit tạo nên cấu
trúc của nhân con.
Ngồi ra nhân cịn có các enzym xúc tác cho q trình hơ hấp yếm khí
(đường phân), các enzym trao đổi axit nucleic, enzym hoạt hóa axit amin.
2.4.2. Cấu trúc của nhân
Nhân gồm có 3 phần chủ yếu là màng nhân (Nuclear envelope), chất nhân
và nhân con hay hạch nhân (Nucleolus).
- Màng nhân: Nhân có màng kép lipoproteit bao bọc, lớp màng ngồi
thường nối với lưới nội chất, trên màng ngồi có lỗ nhân phân bố rải rác. Lỗ
nhân có đường kính 50-100nm, có thể đóng hay mở đảm bảo sự điều tiết trao
đổi chất thường xuyên giữa nhân với tế bào chất.

22

Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

- Chất nhân: Nhân chứa đầy đủ dịch nhân, chủ yếu là chất nhiễm sắc.
Nhiễm sắc thể là cơ sở vật chất mức độ tế bào của quá trình di truyền.
Dịch nhân là hệ thống keo háo nước, có thành phần hóa học bao gồm
nucleoprotein, glicoprotein và các enzym.
Chất nhiễm sắc ở giai đoạn tế bào khơng phân chia có dạng sợi mảnh, uốn
khúc, ở giai đoạn phân chia các sợ này xoắn lại, co ngắn và dày lên tạo thành thể
nhiễm sắc với thành phần là các ADN và protein (histon).
- Nhân con: Trong mỗi nhân có từ 1-2 nhân con, khơng có màng ngăn
cách với dịch nhân bao quanh, có cấu tạo dạng sợi hoặc dạng hạt. Nhân con
chứa 10-20% ARN tế bào. Các phân tử protein từ tế bào chất đi vào nhân con và
ở đó chúng kết hợp với phân tử ARN tạo nên riboxom tế bào. Sau đó riboxom
rời khỏi nhân.

Hình 1.9. Cấu trúc của nhân

23


Bài tập lớn môn Sinh lý thực vật

2.4.3. Chức năng của nhân
Nhân là trung tâm điều khiển và điều hoà mọi hoạt đơnngj của tế bào.
Nhân có vai trị quyết định trong quá trình tổng hợp protein, các enzym và cũng
là nơi trao đổi nucleic acid, tổng hợp AND tái sinh và ARN sao mã. Tong nhân
còn xảy ra nhiều quá trình trao đổi chất, giữa tế bào và nhân tế bào có những
hoạt động ăn khớp hịp nhàng nhằm đảm bảo hoạt động sống bình thường của tế

bào.
2.5. Khơng bào
Không bào là khoang rỗng trong tế bào chứa dịch bào, dịch bào gồm các
muối vô cơ, các laọi đường, các loại acid hữu cơ (malic, citric, succinic…),
pectin, tanin, amide, protein hồ tan.
Cấu trúc khơng bào gồm màng khơng bào, tức là màng nội chất của tế
bào, bao quanh khối dịch bào ở giữa. Ở thực vật, lúc tế bào cịn non, có nhiều
khơng bào nhỏ nằm rải rác trong tế bào chất, khi tế bào lớn dần, không bào tập
trung lại, cuối cùng thành một không bào lớn, chiếm gần hết thể tích tế bào.
Chức năng của khơng bào là chứa dịch bào có nồng độ cao và gây ra áp
suất thẩm thấu nhất định. Đây là cơ sở để tiến hành trao đổi nước và muối
khống với mơi trường bên ngồi.
Trong dịch bào cịn chứa nhiều hệ enzym, các chất xúc tác và các chất có
hoạt tính sinh lý cao.

24


Bài tập lớn mơn Sinh lý thực vật

Hình 10. Tế bào thực vật.
2.6. Tế bào là một hệ thống toàn vẹn
Tế bào là đơn vị sống nhỏ nhất có khả năng sinh trưởng, phát triển , trao
đổi chất, điều tiết, có vật chất di truyền…có sự tương tác và phối hợp nhịp
nhàng giữa các thành phần cấu trúc tế bào và mơi trường xung quanh.
Tế bào có mức độ phân hoá sâu sắc về chức năng, bởi vậy mọi hoạt động
sống tế bào đều đạt hiệu quả cao nhất.
Các thành phần cấu trúc tế bào phối hợp nhịp nhàng trong các hoạt
động sống của tế bào cũng như của cơ thể. Sự phối hợp này cho thấy mỗi một
chức năng do một bào quan chính và có sự đóng góp với những mức độ khác

nhau của các bào quan và cơ chất của tế bào. Ví dụ: q trình chuyển hóa nặng
lượng trong tế bào thực vật có sự tham gia của lục lạp, ty thể, tế bào chất và một
số bào quan khác, đặt biệt là hệ mạng lưới nội chất đảm nhận sự liên lạc giữa
các phần của tế bào, giữa các bào quan với nhau tạo thành thể thống nhất trong
hoạt động của tế bào. Hoạt động thống nhất này lại được sự điều khiển của nhân.
Thông qua cơ chế truyền đạt thông tin nhân đã trở thành trung tâm điều khiển
25