Bài giảng môn Sinh học tế bào | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

CHƯƠNG I: CẤU TRÚC TẾ BÀO
1.1 . ĐẠI CƯƠNG VỀ TẾ BÀO
1.2 . CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA TẾ BÀO
TrườngĐạihọcBáchKhoaHàNội-BàigiảngSinhhọctếbào–ĐặngMinh Hiếu, Ph.D 1
 Cain, M. L., et al. Discover Biology , 2 nd
Edition. (March 2002), Sinauer Associates Publisher.
 Lodish, H., et al. Molecular Cell Biology , 5 th
Edition. (August 2003), W. H Freeman & Company. 2
 Tế b o l đơn vị cơ sở, nhỏ nhất của sự sống. Cho d l
sự sống dưới dạng đơn b o hay đa b o cũng đều
được hnh th nh v phụ thuộc v o c c tế b o. C c tế b o
l m mọi thứ từ việc cung cấp cấu tr c, sự ổn định cho
đến cung cấp năng lượng v phương tiện sinh sản cho mỗi sinh vật.
 Sinh học tế b o l m n học kh m ph về thế giới của
c c tế b o, l một cuộc h nh trnh v o tế b o để c hiểu
biết về rất nhiều loại tế b o, giải phẫu của tế b o v c c qu trnh của tế b o. 3
1.1.1 . L ượ cs ư nghinc ư uv ề t ề bo
1.1.2 . Thnhph ầ nh ah ọ cc ủ at ề bo 4
1.1.1 . Lược sử nghiên cứu về tế bào
Những sự kiện chính trong sinh học tế bào Robert Hooke quan Kock sử dụng thuốc
sát các tế bào của cây nhuộm aniline để xác bần qua kính hiển vi định vi khuẩn gây đơn giản bệnh lao và dịch tả Leewenhoek Ruska xây dựng Kolliker mô khám phá ra kính hiển vi điện Con cừu tả ti thể vi khuẩn tử truyền qua sinh sản vô trong cơ đầu tiên tính đầu tiên Leewenhoek
Schleiden và Golgi nhuộm tế Kính hiển vi khám phá ra sinh
Schwann trình bào với Nitrat điện tử quét vật đơn bào
bày Học thuyết bạc, bộ máy thương mại tế bào
Golgi được phát đầu tiên ra đời hiện
Học thuyết tế bào :
1. Tất cả các thể sống đều được làm từ một hay nhiều tế bào.
2. Các tế bào được hình thành từ những tế bào đang tồn tại.
3. Tế bào là hình thái nhỏ nhất của sự sống.
Source: http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/cells/cells3.html 5 Robert Hooke (1635 - 1703)
- Nh khoah ọ cth ự cnghi ệ ml ớ n c ủ ath ế k ỷ 17 .
- Cha đ ẻ ng ườ iAnhc ủ aknhhi ể n vi. - Đ nggptrongnhi ề ul ĩ nhv ự ct ừ
V ậ tl ý , thinv ă n, hah ọ c, sinh
h ọ c, đ ị al ý , ki ế ntrcv cngngh ệ hngh ả i. - Đ nggpchosinhh ọ cch ủ y ế u trongcu ố nschMicrographica xu ấ tb ả nn ă m1665.
T ế bocyb
ầ nd ướ iknhhi ể nvi c ủ aHooke 6
Anton van Leeuwenhook (1632 - 1723) - Th ươ ngnhnv
nh khoah ọ cl ớ nth ế k ỷ . 17 - Đ nggpquantr
ọ ngtrongs ự phttri ể nc ủ aknhhi ể n vi v vi sinhv ậ th ọ c.
- Đ ượ cbi ế t đ ế nnh ư nh vi sinhv ậ th ọ c đ ầ utin.
- Ng ườ i đ ầ utinquanst
đ ượ cvi khu ẩ n, s ợ ic ơ , tinh trngv t ế bomutrongm ạ chmu. 7
1.1.2 . Thành phần hóa học của tế bào 8 Acid Nucleic Liênkết diestephotphat
Drawedby C. Glogowski@ Cape BrentonUniv., Canada
http://faculty.capebretonu.ca/cglogowski 9 Protein 10 Polysaccharides Simple starch Cellulose Glycogen β(1,4)- glucosid α(1,4)-glucosid α(1,6)- glucosid α(1,4)- glucosid 11
Glucose + 2NAD + 2ADP +2Phosphate groups --> 2 pyruvic acid + 2NADH + 2ATP 12 Lipids 13 14
1.2.1 . C ầ utrct ề bokhngnhn(Prokaryote) 1.2.1 . C ầ utrct ề boc nhn đ i ề nhnh(Eukaryote) 15 16 17
1.2.1 . Cấu trúc tế bào không nhân (Prokayote ) Thểvùi Vùngnhân(nucleoid) chứaADN Vỏ Thànhtếbào Màngsinh chất Roi Tua
Tế bào không nhân (Prokayote) là nhóm các sinh vật không có nhân hay các bào quan có
màng khác như ty thể, lục lạp, Golgi ... Tuy nhiên, một số chủng như chủng vi khuẩn
Planctomycetes trong nhóm tế bào không nhân cũng có một lớp màng đơn bao quanh DNA.
Hầu hết sinh vật không nhân là thể đơn bào trừ một vài trường hợp như Myxobacteria có
thể xuất hiện hình thái đa bào vào một thời điểm trong vòng đời của chúng. 18
1.2.2 . Cấu trúc tế bào có nhân điển hình (Eukayote )
Source : http://www.celldiagram.net/
Tế bào có nhân điển hình là tế bào có chứa nhân là cấu trúc gồm vật liệu di truyền
được đóng gói bởi màng nhân và những cấu trúc được bao bọc bởi màng khác như ty
thể, bộ máy Golgi, lục lạp (trên tế bào thực vật)… 19
Màng tế bào (màng sinh chất )
➢ Bao bọc quanh tế bào, phân
cách phần bên trong của tế bào
với môi trường bên ngoài.
➢ Cấu trúc hai lớp, chứa chủ yếu là các protein và lipid.
Nguồn: http://www.cytochemistry.net/
➢ Protein hoạt động như các kênh vận chuyển, khảm vào lớp lipid kép một cách linh động.
Ngoài ra còn một số các phân tử carbonhydrates và các cholesteron có chức năng tăng cường sự ổn định.
Nguồn: http://www.life-enhancement.com/ 20 Nhân
➢ Chứa thông tin di truyền của tế bào, là nơi
diễn ra quá trình nhân đôi DNA và tổng hợp RNA.
➢ Bao gồm sợi nhiễm sắc, nhiễm sắc thể, nhân con, màng nhân.
➢ Nhân con là nơi tổng hợp và chứa các rRNA
phục vụ cho các quá trình tổng hợp protein của tế bào. Nguồn:
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/
➢ Màng nhân có cấu trúc hai lớp, có các lỗ
nhân. Màng nhân bảo vệ DNA khỏi các phân
tử có khả năng gây tổn thương đến cấu trúc
hay ảnh hưởng đến hoạt động của DNA, điều
hoà sự vẩn chuyển chất từ tế bào chất vào nhân và ngược lại.
Nguồn: http://www.frontiers-in-genetics.org 21 Ribosome
➢ Cấu tạo từ các rRNA và các ribosomal protein, gồm hai tiểu phần kết hợp vừa vặn với nhau trong quá trình sinh tổng
hợp protein dựa trên các thông tin trên mRNA. ➢ Ribosome có thể nằm
tự do trong tế bào chất hay gắn vào màng của lưới nội chất.
Nguồn: http://www.palaeos.com/ 22 Lưới nội chất (ER)
➢ Là hệ thống các xoang, túi màng trong tế bào nhân thực.
➢ Có chức năng biến đổi các protein, hình thành
các phân tử lipid và vận chuyển các chất bên trong tế bào.
➢ Có hai loại lưới nội chất: lưới nội chất hạt và lưới nội chất trơn.
Nguồn: http://www.mcatzone.com/uploads
➢ Lưới nội chất hạt tạo ra và vận chuyển các
protein dành cho màng sinh chất và sụe tiết chế.
Vài phut sau khi được tổng hợp, hầu hết protein
được chuyển đến bộ máy Golgi trong các túi.
➢ Lưới nội chất hạt cũng có chức năng sửa chữa,
bao bọc và quyết định đặc tính các protein.
Nguồn: http://learn.hamamatsu.com/galleries/
Nguồn: http://cellbiology.med.unsw.edu.au/units/images 23 Bộ máy Golgi
➢ Tạo thành bởi các túi màng dẹt xếp trồng lên
nhau, sinh ra từ đoạn chuyển tiếp không hạt của lưới nội chất hạt.
➢ Chức năng chính là chế biến, bao gói các đại
phân tử cho tế bào như protein, lipid, là trung tâm
vận chuyển, phân phối các chất trong tế bào.
➢ Phần lớn các bóng vận chuyển sau khi rời
khỏi lưới nội chất hạt được chuyển đến bộ
máy Golgi, noi chúng được tổng hợp, đóng
gói, vận chuyển tuỳ theo chức năng của chúng.
Nguồn: http://www.cancerquest.org/
Nguồn: http://www.zoology.ubc.ca/~berger/ 24 Lysosome
➢ Là một bào quan của tế bào
nhân thực chứa các enzyme
thuỷ phân, được tạo ra bởi bộ máy Golgi. Màng đơn giúp
lysosome ổn định pH thấp (4.8)
nhờ hệ thống bơm proton (H+)
từ tương bào và bảo vệ tương
bảo khỏi tác động của các Nguồn: enzyme thuỷ phân.
http://images.protopage.com/
➢ Được sử dụng để phân huỷ các đại phân tử trong quá trình thực bào, tiêu hoá các vi khuẩn
xâm nhập vào tế bào và sửa chữa các tổn thương của màng bào tương nhờ sử dụng các mảnh vá màng tế bào.
➢ Các enzyme chính bao gồm: lipase, carbohydrase, protease, nuclease.
Nguồn: http://course1.winona.edu/sberg/ 25 Không bào
➢ Được bao bọc bởi một lớp màng,
bên trong chứa nước với các phân
tử vô cơ, hữu cơ và các enzyme dạng hoà tan.
➢ Chức năng chính bao gồm: ngăn
cách các chất có thể đe doạ hay
gây ảnh hưởng tới hoạt động của tế
bào, chứa các chất thải, ổn định
pH, ổn định ap suất bên trong tế
bào do đó hỗ trợ cấu trúc của tế
bào (lá, hoa), chứa các phân tử
nhỏ, thải các chất không cần thiết ra khỏi tế bào.
➢ Có vai trò trong quá trình tự phân
giải của tế bào, phân giải các vi
khuẩn xâm nhập, các protein lỗi,
đào thải, tiêu huỷ các chất cặn bã trong tế bào, etc. 26 Ty thể
➢ Có chiều dài từ 1-4 µm, cấu trúc khác nhau tuỳ
thuộc loại tế bào, bao gồm: màng ngoài bao trùm
toàn bộ ty thể, màng trong tạo thành các nếp gấp
hay còn gọi là mào (cistae) hướng vào tâm. Mào
chứa các bộ phận có chức năng tổng hợp ATP.
➢ Ty thể chứa các ribosome và DNA, do vậy chứa
Nguồn: http://www.thesophiestory.co.uk/
vật chất di truyền riêng và có các nhà máy sản
xuất RNA và protein chính nó.
➢ Chức năng chính là chuyển hoá các chất hữu
cơ thành năng lượng cho tế bào dưới dạng ATP .
Ngoài ra đóng vai trò trong các quá trinh apotosis,
điều hoà trạng thái oxy hoá khử của tế bào, tăng
sinh tế bào, tạo nhiệt, tổng hợp nhân, tổng hợp
steroid, tổn thuơng tế bào thần kinh, etc.
Nguồn: http://www.cancerquest.org/
Nguồn: http://www.historyforkids.org/ 27 Lục lạp
Nguồn: http://www.wellesley.edu/
➢ Hình bầu dục, là một trong 3 dạng lạp thể (vô sắc lạp, lục lạp, sắc lạp)
chỉ có trong các tế bào có chức năng quang hợp ở thực vật, tạo ra năng
lượng cho tế bào thực vật.
➢ Được bao bọc bởi màng kép (hai màng), bên trong là khối cơ chất
không màu - gọi là chất nền (stroma) chứa prôtein ưa nước và các hạt nhỏ (grana).
➢ Lục lạp chứa DNA và ribosome nên có khả năng tổng hợp những protein Nguồn: http://faculty.ksu.edu.sa/ cần thiết cho mình. 28 Ống vi thể
Nguồn: http://www.olympusmicro.com/
➢ Là những ống rỗng hình trụ, đường kính ~ 25nm, được quấn
quanh bởi 13 sợi nguyên (là các chuỗi polypeptit hình cầu, là sản
phẩm nhị hợp của anpha và beta tubulin). Chúng có những biểu hiện
rất hoạt tính như gắn GPT cho quá trình polymer hoá. Chúng được
tổ chức bởi trung thể.
➢ Nhiệm vụ chính: Vận chuyển bên trong tế bào, sự vận động của
Nguồn: http://celldynamics.org/
lông và roi, cấu tạo nên thoi vô sắc, tạo nên lớp màng bảo vệ ở tế bào thực vật. 29 Trung thể
➢ Là trung tâm tổ chức các ống vi
thể, điều hoà tiến trình phân bào.
➢ là sự kết hợp của hai trung tử
nằm vuông góc nhưng không chạm
nhau và xung quanh có các chất vô
định hình (PMC). Mỗi trung tử gồm
9 mặt, mỗi mặt có 3 ống vi thể chạy
dọc giống như cấu trúc của guồng quay khung cửi.
Nguồn: http://www.nature.com/
➢ thường kết hợp với nhân trong suốt gian kỳ của phân
bào. Khi đó, màng nhân tan đi và các ống vi thề của
trung thể có thể tương tác với chromosome để tạo thoi vô sắc.
➢ Nhân đôi một lần duy nhất trong gian kỳ. Trong suốt
pha trước của phân bào, các trung thể đi về hai cực
của tế bào va giữa chúng hình thanh thoi vô sắc.
Nguồn: http://manual.blueprint.org/ 30
Vi khuẩn, Borreliaburgdoferi, đượcbiếtđếnnhư
làxoắnkhuẩnvìcáctếbàocóhìnhdạngxoắn, gây
Vi khuẩn Chlamydia trachomatis gâyhầuhếtcác
bệnhLyme cóthểlâytruyềnqua ngườiqua các bệnhqua đườngtìnhdục vếtcắn
Vi khuẩncổ Methanospirillum
hungatii chothấymặtcắt(hai
hìnhcóhìnhtròn) vàmộttếbào
nằmngangđangtrongquátrình
sinhsảnphânđôithành2 tếbào. Vi khuẩnnàylàmộtphần
Vi khuẩnnàylàEscheichiacoli, thườnglàvi khuẩncó
hạitrongruộtngười. Tuynhiên, chủngđộctốcóthểlây củachủngStreptomyces
nhiễmvàsinhsôitrênthứcăn, chẳnghạnnhư sảnsinhrakhángsinh
hamburger sống, gâyốmhoặcchếtđốivớingườiăn streptomycin, erythromycin vàtetracyline chúng. 31 Sinhvậtnguyênsinhtạo thànhmộtnhómcácsinh vậtgồmcảđơnbàovàđa
bào. Mộtsốgiốngđộngvật,
mộtsốgiốngthựcvậtvà mộtsốgiốngnấm. Tuy nhiênđiềunay khôngphải
Tảobiển, chẳnghạnraudiếpbiển, trongsốnhững
sinhvậtnguyênsinhphổbiến, tảoxanh, tìmthấydọc luônnhưvậy, rấtnhiều bờbiển. độngvậtnguyênsinhthể
hiệnđặctínhcủacảđộng
vậtvàthựcvật. Mốiliên quantiếnhóagiữachúng
vẫncònítđượcbiếtđến.
Cáctảođơnbàodinoflagellate, giốngnhưtrên
hình, cóthểnhânlênrấtnhanhchóngtạo
SinhvậtgiốngđộngvậtnhưlàParamecium, ciliate,
cóthểbơisửdụngcáclôngmao.
thànhnhữngcơnthủytriềuđỏnguyhiểm.
Tảocátlàmộtnhàsảnxuất
quantrọngtrongnướcvàmôi
trườngnước. Lớpvỏgiốngnhư
cỏlànhữngtácphẩmnghệ thuậtdướikínhhiểnvi
Tậphợpcủacácapicomplexa, nhómcác
sinhvậtnguyênsinhkýsinh. Tronghình
làchủngPasmodium, gâybệnhsốtrét 32
Thựcvật, nhữngtiênphongcủasự
sốngtrêntráiđất, lànhữngsinhvật
đabàosốngnhờtổnghợpquang năng.
Dươngxỉvàcáchọhànggầngũitiếnhóa
hệthốngmạchgiúpchúngpháttriểnđến
độcaolớn. LoàidươngxỉAma’uma’unày chỏsinhtrưởngở Hawaii.
Câyhạttrầnphổbiếnnhấtlàcáccâycóquả
hìnhnón. Râtnhiềucâycóquảhinhnón
chẳnghạncâycủtùngto lớnnàylànguồn
sảnxuấtgiấyvàgôquantrọng.
Rêuvàcáchọgầngũi, nhómthựcvậtcổ
điểnnhất, khôngcóhệthốngmạchvà
khôngthểpháttriểncaohơnvàiinch.
Hoalan, nhómhạtkíncónhiềuloài
nhấttrênthếgiớicũngchorađời
nhữngloàihoađẹpnhấttrênthế giới.
TrênnúiSago ở Sumatra, câyhạtkín
Rafflesiaarnoldiitạoraloàihoalớn
nhấtthểgiớivớiđườngkínhđođược lêntới1 met. 33 Nấm gần gũi với đời sống nhất là các loài nấm mũ, tuy nhiên phần lớn cơ thể của chúng thường chìm
dưới đất. Một vài loài nấm có chức năng phân hủy, chúng phân
giải các sinh vật đã và
đang chết. Một vài loài khác lại sống ký sinh
Cácchủngbasidiomycetescómùihôi, đượcbiết trên hoặc trong cơ thể
đếnnhưlànấmlõchó, thuhútruồi. Chúng
đượcbaophủbởicácbàotửhôivàphântánbào sinh vật khác, chúng có
tửcủachúngkhiruồibay đếnnhữngnơikhác.
thể gây hại hoặc cộng sinh cùng có lợi với sinh vật chủ.
Pilobolus, mộtchủngzygomycetessốngtrênphânthúvật,
cóthểbắncácbàotửcủachúngở vântốctứcthời50 km/h
Chủng ascomycete, Penicillium , sản
xuất các kháng sinh penicillin, loại
thuốc chống lại sự nhiễm vi khuẩn và
đã cứu hàng triệu người. 34
Độngvậtlàcácsinhvậtđabào
thườngcókhảnăngdichuyển.
Độngvậtphânloạitheoloàitừ
loàinhỏvàđơnsơnhưhải
miên(sinhvậtxốpdướibiển)
chođếnnhữngsinhvậtto lớn
vàphứctạpnhưvoi, chothấy
sựđadạnglớnvềhìnhtháivà kíchthước.
Cnudariansbaogồmsứa, giốngtrênhình,
cũngnhưcỏchânngỗngvàsan hô. Cácthành
viênnhómnàylànhữngsinhvậtcómôthật
đượcdùngđểbảovệvàchốnglạicáckẻsăn mồi
Cácđộngvậtthânmềmbaogồmốcsên,
sên, vàbạchtuộcđếnnhữngcon trailớn
Hảimiên(bọtbiển) làđộngvậtbiểncổ.
ở nhữngvỉađángầmnhiệtđới. Thuộchọ
CácFlatworm, giốngnhưcácflatworm nhưthếnày
Chúngtiếnhóamộtvàitếbàođặcbiệt,
độngvậtthânmềm, phầnthịtmềmcủa
dọcbờbiểnnướcMỹ, trongnhómnhữngđộngvật nhưngkhôngcómôthật
traiđượcbảovệbởilớpvởcứngngoài.
sớmnhấtcócơquanthậtvàhệthốngcáccơquan. 35
Đặctínhcơbảncủaloàihoàntiêt, cònđwượcbiếtđến
nhưlàsâuphânkhúc, chínhla sựphânkhúc. Cơthểcủa
Độngvậtchânđốtbaogồmloàigiápxácnhưtômhùm
chúnglàsựbốtrícủanhiềuphầnlặplạicóthểthấynhưlà
Loàiechinoderm, baogồmsaobiển
vàcua, cũngnhưđộngvậtnhiềuchân, nhệnvàmột
mộtchuỗicáckhúcriêngbiệt. Sựbốtrícơthểnhưvậycó
vànhímbiển, rấtgầngũivớiđộng
nhómcónhiềuloàinhấtlàcôntrùng. Loàibướm
thểgặpở độngvậtchânđốtvàđộngvậtcóxươngsống, vậtcóxươngsống
Morpho, mộtcưdâncủarừngnhiệtđới, làmộttrong
chothấysựtiếnhóacủarấtnhiềuhìnhtháicơthể.
nhữngcôntrùngđẹpđẽnhấttrêntráiđất.
Độngvậtlưỡngcư, sinhvậtđầynhớtbaogồm
ếch, nhưloàiếchmũitênđộctừCosta Rica
nhưhìnhvẽ, vàkỳnhôngthườngsốngmột
phầncuộcsốngdướinước, mộtphầntrên cạn.
Độngvậtcóxươngsốnglànhữngđộngvậtcókhungxương
baogồmcá, bòsát, lưỡngcư, chimvàđộngvậtcóvú. Trên
hìnhlàloàicátừnhữngrặngsan hôở TháiLan. Cálàđộng
vậtcóxươngsốngsớmnhấttrêntráiđất.
Độngvậlinhtrưởngbàogồmkhỉ, khỉ
hìnhngườivàcon người. Trongnhóm
nàychúngtacóthểtìmthấyloàigần
gũivớichúngtanhất, loàivượntrên hìnhvẽ, vàloàigorilla.
Độngvậtcóvúđượcphânbiệtbởicon cáicótuyếnsữasảnsinh
rasữa, cũngnhưlàcon conkhisinhrađãcóthểsống(khôngphải
làtrứngsauđóđượcấpnở). Nhữngcon chuộttúitrênhìnhlà
độngvậtcóvú, giốnggấu, chó, sưtửvàcon người. 36 Tế bào nhân sơ
Tế bào nhân chuẩn Kích thước nhỏ
Kích thước tương đối lớn
Không có màng bao quanh vật Vật chất di truyền được bao chất di truyền bọc bởi lớp màng
Chỉ có 1 nhiễm sắc thể
Có nhiều hơn 1 nhiễm sắc thể Không có nhân Có hạch nhân
Tồn tại các bào quan có màng
Vắng các bào quan có màng bao bao Source: http://www.tutorvista.com Tế
bào phân chia bằng cách tự
Tế bào phân chia bằng hình
phân đôi hoặc nảy mầm (không thức nguyên phân hay giảm 37