Giáo trình Sinh học đại cương - GS.TS. Mai Xuân Hương, ThS. Hoàng Viết Hậu

Chia sẻ: Nguyễn Tuấn Nguyễn Tuấn Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:145

1
912
lượt xem
502
download

Giáo trình Sinh học đại cương - GS.TS. Mai Xuân Hương, ThS. Hoàng Viết Hậu

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Sinh học đại cương được bố cục thành 5 chương, trình bày tổng quan về sinh học tế bào, trao đổi chất và năng lượng, cơ sở phân tử của di truyền học, di truyền học và học thuyết tiến hóa như học thuyết tiến hóa của Lamark, học thuyết tiến hóa của Darwin. Mời bạn đọc cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Sinh học đại cương - GS.TS. Mai Xuân Hương, ThS. Hoàng Viết Hậu

  1. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC ÑAØ LAÏT GIAÙO TRÌNH SINH HOÏC ÑAÏI CÖÔNG GS.TS. MAI XUAÂN LÖÔNG-ThS. HOAØNG VIEÁT HAÄU 2000
  2. Sinh hoïc ñaïi cöông -1- MỤC LỤC MỤC LỤC ............................................................................................................- 1 - CHÖÔNG I. SINH HOÏC TEÁ BAØO .......................................................................- 4 - 1.1 Ñaïi cöông veà teá baøo. .................................................................................- 4 - 1.1.1. Nhöõng ñaëc tröng cô baûn cuûa söï soáng...................................................- 4 - 1.1.2. Noäi dung cô baûn cuûa hoïc thuyeát teá baøo. .............................................- 5 - 1.1.3. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa teá baøo. ........................................................- 6 - 1.2. Caáu truùc teá baøo ôû caùc sinh vaät procaryote..............................................- 14 - 1.2.1. Phaân bieät hai nhoùm sinh vaät procaryote vaø eucaryote. ....................- 14 - 1.2.2. Caáu truùc teá baøo ôû nhoùm sinh vaät procaryote. ...................................- 15 - 1.3. Caáu truùc teá baøo ôû nhoùm sinh vaät eucaryote............................................- 18 - 1.3.1. Caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa maøng teá baøo. ..........................................- 19 - 1.3.2. Caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa moät soá baøo quan chuû yeáu. .....................- 22 - 1.3.3. Nhaân teá baøo......................................................................................- 27 - 1.4. Quaù trình vaän chuyeån caùc chaát qua maøng. .............................................- 30 - 1.4.1. Khueách taùn ñôn giaûn. .......................................................................- 31 - 1.4.2. Vaän chuyeån nhôø chaát taûi ñaëc hieäu....................................................- 31 - 1.4.3. AÅm baøo vaø thöïc baøo. .........................................................................- 32 - 1.5. Söï tieáp nhaän thoâng tin qua maøng vaø caùc cô cheá haáp thuï. .........................- 33 - 1.5.1. Caùc loaïi thuï theå treân beà maët teá baøo (receptor).................................- 33 - 1.5.2. Nhaän bieát thoâng tin mieãn dòch ôû caùc teá baøo coù chöùc naêng mieãn dòch. - 34 - 1.5.3. Nhaän bieát thoâng tin veà muøi höông ôû caùc teá baøo thaàn kinh...............- 35 - 1.5.4. Söï haáp phuï cuûa teá baøo leân giaù theå raén..............................................- 36 - CHÖÔNG 2. TRAO ÑOÅI CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG ...................................- 38 - 2.1. Khaùi nieäm veà trao Ñoåi chaát vaø naêng löôïng. ............................................- 38 - 2.1.1. Caùc boä phaän hôïp thaønh cuûa trao ñoåi chaát. ........................................- 38 - 2.1.2. Bieán thieân naêng löôïng töï do cuûa phaûn öùng hoùa hoïc vaø caùc phaûn öùng hoùa sinh trong teá baøo. ........................................................................................- 40 - 2.1.3. Oxy hoùa - khöû sinh hoïc. ...................................................................- 44 - 2.2. Enzyme. ..................................................................................................- 48 - 2.2.1. Naêng löôïng hoaït hoùa vaø taùc duïng xuùc taùc cuûa enzyme. ...................- 48 - 2.2.2. Caáu taïo cuûa enzyme.........................................................................- 49 - 2.2.3. Cô cheá hoaït ñoäng vaø tính ñaëc hieäu cuûa enzyme...............................- 50 - 2.3. Hoâ haáp teá baøo..........................................................................................- 55 - 2.3.1. Glycolys vaø caùc quaù trình leân men kî khí trong teá baøo....................- 59 - 2.3.2. Phaân giaûi hieáu khí glucose. Chu trình Krebs....................................- 60 - 2.4. Quang hôïp...............................................................................................- 62 - 2.4.1. Khaùi nieäm veà quang hôïp vaø chu trình carbon trong töï nhieân. ..........- 62 - 2.4.2. Caùc saéc toá quang hôïp vaø vai troø cuûa chuùng trong quang hôïp. ..........- 63 - 2.4.3. Vaän chuyeån ñieän töû trong quang hôïp vaø quang phosphoryl-hoùa......- 66 - 2.4.4. Coá ñònh CO2 trong pha toái cuûa quang hôïp.......................................- 69 - CHÖÔNG 3 CÔ SÔÛ PHAÂN TÖÛ CUÛA DI TRUYEÀN HOÏC .................................- 71 - 3.1. thaønh phaàn caáu taïo cuûa acid nucleic. .......................................................- 71 - GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  3. Sinh hoïc ñaïi cöông -2- 3.1.1. monosaccharide. ..............................................................................- 71 - 3.1.2. Nucleoside vaø nucleotide.................................................................- 71 - 3.1.3. Moät soá nucleotide vaø dinucleotide coù chöùc naêng ñaëc bieät. ..............- 75 - 3.2. Polynucleotide vaø caáu truùc phaân töû cuûa ADN: Lieân keát giöõa caùc nucleotide trong ADN vaø ARN. Moâ hình Watson-Crick..................................................- 77 - 3.2.1. Polynucleotide ..................................................................................- 77 - 3.2.2. ADN vaø maät maõ di truyeàn................................................................- 78 - 3.2.3. Caáu truùc nhieãm saéc theå. ...................................................................- 82 - 3.2.4. Replication - quaù trình sao maõ . .......................................................- 84 - 3.3. Caùc loaïi ARN. Caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa chuùng. ..................................- 86 - 3.3.1. ARN thoâng tin (mARN). ..................................................................- 86 - 3.3.2. ARN vaän chuyeån (tARN).................................................................- 86 - 3.3.3. ARN ribosome (rARN). ....................................................................- 87 - 3.4. Sinh toång hôïp protein trong teá baøo.........................................................- 88 - 3.4.1. mARN vaø quaù trình chuyeån thoâng tin di truyeàn töø ADN ñeán ribosome trong quaù trình sinh toång hôïp protein..........................................................- 88 - 3.4.2. Caùc yeáu toá caàn thieát cho sinh toång hôïp protein vaø caùc giai ñoaïn cuûa quaù trình sinh toång hôïp protein. .........................................................................- 90 - 3.4.3. Ñieàu hoøa sinh toång hôïp protein.; moâ hình operon vaø lyù thuyeát ñieàu hoøa cuûa Jacob vaø Monod. ..................................................................................- 93 - CHÖÔNG 4 DI TRUYEÀN HOÏC .........................................................................- 96 - 4.1. Hoaït ñoäng cuûa nhieãm saéc theå trong quaù trình phaân baøo...........................- 96 - 4.1.1. Khaùi nieäm chung..............................................................................- 96 - 4.1.2. Hoaït ñoäng cuûa nhieãm saéc theå trong quaù trình phaân baøo nguyeân nhieãm (mitose).......................................................................................................- 97 - 4.1.3. Hoaït ñoäng cuûa nhieãm saéc theå trong quaù trình phaân baøo giaûm nhieãm. .... - 101 - 4.2. Moät soá khaùi nieäm cô baûn cuûa di truyeàn hoïc. ......................................... - 107 - 4.3. Caùc ñònh luaät di truyeàn Mendel ............................................................ - 111 - 4.3.1. Phöông phaùp phaân tích di truyeàn gioáng lai cuûa Mendel.................. - 111 - 4.3.2. Caùc quy luaät cuûa Mendel trong lai moät caëp tính traïng. .................. - 112 - 4.3.3. Quy luaät phaân ly ñoäc laäp cuûa Mendel trong lai 2 tính..................... - 113 - 4.3.4. Ñieàu kieän nghieäm ñuùng cuûa ñònh luaät Mendel............................... - 114 - 4.4. Caùc quy luaät töông taùc gen. .................................................................. - 115 - 4.4.1. Töông taùc phoái hôïp : (TTPH) ......................................................... - 115 - 4.4.2. Töông taùc boå trôï (TTBT)................................................................ - 116 - 4.4.3. Töông taùc aùt cheá. ............................................................................ - 117 - 4.4.4. Töông taùc ña alen........................................................................... - 120 - 4.4.5. Töông taùc ña gen vaø söï di truyeàn caùc tính traïng soá löôïng .............. - 121 - 4.5. Quy luaät lieân keát gen vaø hoaùn vò gen.................................................... - 123 - 4.5.1. Phaùt hieän cuûa Morgan. ................................................................... - 123 - 4.5.2. Lieân keát gen vaø hoaùn vò gen: ......................................................... - 124 - 4.6. Di truyeàn giôùi tính vaø söï truyeàn caùc tính traïng lieân keát vôùi giôùi .......... - 127 - 4.6.1. Xaùc ñònh giôùi tính theo theå nhieãm saéc............................................ - 127 - GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  4. Sinh hoïc ñaïi cöông -3- 4.6.2. Söï di truyeàn cuûa caùc gen lieân keát vôùi giôùi tính:.............................. - 128 - CHÖÔNG 5. HOÏC THUYEÁT TIEÁN HOÙA ........................................................ - 133 - 5.1. Caùc quan ñieåm sieâu hình veà tieán hoùa cuûa sinh giôùi. .............................. - 133 - 5.1.1. Nhöõng quan ñieåm cuûa toân giaùo vaø quan nieäm hoang ñöôøng trong thaàn thoaïi veà tieán hoùa. ...................................................................................... - 133 - 5.1.2. Caùc hoïc thuyeát duy taâm sieâu hình veà tieán hoùa. .............................. - 134 - 5.2. Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Lamark........................................................... - 136 - 5.2.1. Nhöõng quan ñieåm tieán hoùa cuûa Lamark......................................... - 136 - 5.2.2 Ñaùnh giaù chung veà hoïc thuyeát tieán hoùa Lamark. ............................. - 139 - 5.3. Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Darwin. .......................................................... - 139 - 5.3.1. Söï ra ñôøi cuûa hoïc thuyeát Darwin.................................................... - 139 - 5.3.2. Hoïc thuyeát Darwin veà choïn loïc töï nhieân........................................ - 140 - 5.3.3. Ñaùnh giaù hoïc thuyeát veà choïn loïc töï nhieân cuûa Darwin. ................. - 143 - GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  5. Sinh hoïc ñaïi cöông -4- CHÖÔNG I. SINH HOÏC TEÁ BAØO 1.1 Ñaïi cöông veà teá baøo. 1.1.1. Nhöõng ñaëc tröng cô baûn cuûa söï soáng. Moät trong nhöõng ngöôøi ñaàu tieân (sau Oparin) ñöa ra moät ñònh nghóa mang tính khoa hoïc veà söï soáng laø F.Engels. Noäi dung hoïc thuyeát cuûa oâng laø:"Söï soáng laø phöông thöùc toàn taïi cuûa caùc theå protein ôû traïng thaùi luoân töï ñoåi môùi baèng caùch trao ñoåi khoâng ngöøng vôùi moâi tröôøng chung quanh". Beân caïnh ñònh nghóa naøy, caùc nhaø khoa hoïc khaùc coøn ñöa ra nhöõng khaùi nieäm ngaén goïn hôn veà baûn chaát cuûa söï soáng, moãi ngöôøi nhìn töø moät goùc ñoä khaùc nhau nhöng ñeàu ñeà caäp ñeán moät khía caïnh coát yeáu naøo ñoù nhaèm phaûn aùnh ñaëc tröng cuûa vaät theå soáng. Ví duï: - "Söï soáng bao goàm söï dinh döôõng, söï sinh tröôûng vaø söï giaø nua" (Aristot); - "Söï soáng laø toång theå cuûa nhöõng chöùc phaän ñoái laäp vôùi caùi cheát" (Bisa); - "Söï soáng laø moät quaù trình hoùa hoïc phöùc taïp" (Pavlov). Ngaøy nay, sau nhöõng thaønh töïu veà sinh hoïc phaân töû, caùc nhaø sinh hoïc ñeàu nhaän thaáy raèng nhöõng ñònh nghóa treân ñaây vaãn ñuùng nhöng chöa ñuû, bôûi vì ngöôøi ta ñaõ bieát raát roõ raèng ñeå duy trì söï soáng thì ngoaøi protein ra coøn coù moät yeáu toá vaät chaát khoâng theå thieáu ñöôïc. Ñoù laø acid nucleic. Neáu nhö protein laø ñaïi phaân töû sinh hoïc, coù vai troø quan troïng trong caáu truùc cuûa caùc vaät theå soáng, thì acid nucleic laø loaïi ñaïi phaân töû sinh hoïc thöù hai, coù vai troø quyeát ñònh trong vieäc truyeàn thoâng tin di truyeàn töø theá heä naøy sang theá heä khaùc. Vì nhöõng leõ treân, ngaøy nay ngöôøi ta ñònh nghóa söï soáng moät caùch toaøn dieän vaø hieän ñaïi hôn nhö sau : "Söï soáng laø heä thoáng caùc ñaïi phaân töû coù toå chöùc ñaëc tröng theo thöù baäc, coù khaû naêng trao ñoåi chaát, töï taùi taïo vaø ñieàu hoøa naêng löôïng". Caùc daïng vaät theå soáng ñeàu ñöôïc caáu truùc töø moät ñôn vò cô baûn laø teá baøo. ÔÛ caùc sinh vaät ñôn giaûn thì moãi cô theå chæ laø moät teá baøo (sinh vaät ñôn baøo). Tieán hoùa hôn moät chuùt laø caùc sinh vaät ña baøo nhöng chöa coù söï phaân hoùa chöùc phaän roõ reät; vaø cuoái cuøng, hoaøn thieän hôn caû, laø nhöõng sinh vaät baäc cao. ÔÛ caùc cô theå sinh vaät baäc cao naøy, nhöõng teá baøo coù cuøng chöùc naêng hôïp thaønh moâ hay cô quan; moãi cô quan ñaûm nhaän moät chöùc phaän rieâng bieät vaø oån ñònh. Ví duï : Cô theå ñoäng vaät bao goàm caùc cô quan nhö : tuaàn hoaøn, hoâ haáp, vaän ñoäng, thaàn kinh, tieâu hoùa, sinh duïc... GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  6. Sinh hoïc ñaïi cöông -5- Cô theå thöïc vaät bao goàm caùc loaïi moâ nhö : Moâ phaân sinh, moâ daãn... Maëc duø caùc daïng sinh vaät voâ cuøng ña daïng vaø phong phuù, nhöng töø caùc cô theå nhoû beù vaø ñôn giaûn cho ñeán caùc cô theå to lôùn vaø phöùc taïp ñeàu mang moät soá ñaëc tính chung, ñöôïc goïi laø nhöõng ñaëc tröng cô baûn cuûa söï soáng, bao goàm: 1/ Ñöôïc caáu truùc töø caùc teá baøo, 2/ Coù söï saép xeáp caùc toå chöùc moät caùch ñaëc hieäu vaø hôïp lyù, 3/ Coù caùc khaû naêng : trao ñoåi chaát, sinh tröôûng, sinh saûn vaø vaän ñoäng, 4/ Coù tính caûm öùng vaø tính thích nghi, 5/ Coù khaû naêng di truyeàn cho haäu theá. Ñieàu caàn löu yù laø coù moät soá daïng soáng chöa coù ñaày ñuû taát caû nhöõng ñaëc tröng treân, song chuùng vaãn ñöôïc xeáp vaøo sinh giôùi bôûi vì chuùng khaùc vôùi caùc vaät theå voâ sinh ôû choã chuùng coù khaû naêng trao ñoåi chaát, sinh tröôûng, phaùt trieån vaø di truyeàn. Ngay caû ôû nhöõng sinh vaät ñaõ coù toå chöùc cô theå töông ñoái hoaøn thieän thì söï theå hieän caùc ñaëc tröng treân cuõng khaùc nhau ôû moãi nhoùm, moãi loaøi. Ví duï, coù nhöõng loaïi sinh vaät coù khaû naêng sinh saûn cöïc kyø nhanh choùng vôùi thôøi gian theá heä tính baèng phuùt, giaây nhöng laïi keùm thích nghi vôùi söï thay ñoåi caùc ñieàu kieän moâi tröôøng; ngöôïc laïi coù nhöõng loaïi sinh vaät maø toác ñoä sinh saûn raát chaäm chaïp song tyû leä soáng soùt cuûa con vaät sô sinh laø gaàn tuyeät ñoái v.v... Maëc duø coù nhöõng sai khaùc veà möùc ñoä toå chöùc cô theå vaø khaû naêng sinh saûn, sinh tröôûng, tính thích nghi nhöng veà cô baûn moïi hoaït ñoäng soáng chuû yeáu cuûa caùc daïng sinh vaät ñeàu dieãn ra trong töøng teá baøo. Teá baøo chính laø ñôn vò caáu truùc vaø chöùc naêng cô baûn cuûa moïi vaät theå soáng. Nhöõng phaùt hieän veà teá baøo ñöôïc khôi maøo töø naêm 1674 do nhöõng quan saùt cuûa Leeuwenhoek; tieáp ñoù laø nhöõng phaùt hieän cuûa Robert Browne (1831) veà nhaân teá baøo, phaùt hieän cuûa Pokmjo (1839) veà chaát nguyeân sinh. Nhöõng thaønh töïu nghieân cöùu coù tính quyeát ñònh nhaát veà vai troø vaø chöùc naêng cuûa teá baøo laø caùc coâng trình cuûa Schwann. OÂng laø ngöôøi ñaàu tieân (1839) ñöa ra nhöõng kieán thöùc khaùi quaùt veà teá baøo hoïc vaø ñaõ xaây döïng ñöôïc moät hoïc thuyeát mang teân laø "Hoïc thuyeát teá baøo". 1.1.2. Noäi dung cô baûn cuûa hoïc thuyeát teá baøo. Schwann (1893) ñaõ coâng boá nhöõng thaønh quaû nghieân cöuù cuûa mình veà sinh hoïc teá baøo trong taùc phaåm mang teân laø : "Nghieân cöùu vi theå veà söï caáu taïo cuûa ñoäng vaät vaø thöïc vaät". Hoïc thuyeát teá baøo cuøng vôùi hoïc thuyeát tieán hoùa ñaõ thöïc söï laø cô sôû ban ñaàu cho caùc GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  7. Sinh hoïc ñaïi cöông -6- coâng trình nghieân cöùu veà sinh hoïc phaân töû sau naøy. Hoïc thuyeát teá baøo ñeà caäp ñeán nhieàu vaán ñeà thuoäc caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa teá baøo, nhöng nhöõng noäi dung chuû yeáu nhaát bao goàm: 1/ Taát caû caùc sinh vaät (goàm caû ñoäng vaät vaø thöïc vaät) ñeàu coù chung moät ñaëc ñieåm laø caáu taïo bôûi moät hay nhieàu teá baøo. 2/ Teá baøo laø ñôn vò nhoû nhaát coøn giöõ nguyeân nhöõng ñaëc tröng cô baûn cuûa vaät theå soáng. Do vaäy teá baøo chính laø ñôn vò caáu truùc vaø ñôn vò chöùc phaän cuûa moïi vaät theå soáng. 3/ Taát caû caùc teá baøo chæ coù theå ñöôïc hình thaønh baèng con ñöôøng phaân chia töø moät teá baøo coù tröôùc. 4/ Moïi teá baøo ñeàu ñöôïc caáu truùc töø 3 thaønh phaàn chính maø ñi töø ngoaøi vaøo trong laø : Maøng → Chaát nguyeân sinh vaø caùc baøo quan → Nhaân. Nhöõng teá baøo coù ñuû 3 thaønh phaàn treân ñaây ñöôïc goïi laø moät teá baøo ñieån hình. Trong tröôøng hôïp ngoaïi leä, coù moät vaøi nhoùm sinh vaät chöa coù ñöôïc moät caáu truùc teá baøo ñieån hình (nhö virus, riketsia, myco- plasme). Chuùng laø nhöõng daïng soáng ñôn giaûn, khoâng coù khaû naêng toàn taïi ñoäc laäp maø phaûi soáng kyù sinh treân caùc vaät chuû khaùc. 1.1.3. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa teá baøo. Trong teá baøo cuûa caùc cô theå sinh vaät ngöôøi ta ñaõ tìm thaáy khoaûng 20 nguyeân toá xuaát hieän moät caùch oån ñònh. Caû 20 loaïi naøy ñeàu naèm trong khoaûng 110 nguyeân toá ñaõ bieát trong töï nhieân. Ñieàu naøy ñaõ chöùng toû moät söï lieân quan thoáng nhaát giöõa sinh giôùi vaø theá giôùi voâ sinh. Chính nhôø moái lieân quan naøy maø caùc teá baøo coù theå tieán haønh caùc quaù trình trao ñoåi chaát vôùi moâi tröôøng beân ngoaøi ñeå toàn taïi vaø phaùt trieån. Coù theå phaân chia caùc thaønh phaàn hoùa hoïc trong teá baøo thaønh 4 loaïi nhö sau: - Caùc nguyeân toá ña löôïng, - Caùc nguyeân toá vi löôïng, - Caùc hôïp chaát voâ cô ( coøn goïi laø caùc hôïp chaát khoaùng), - Caùc hôïp chaát höõu cô ( bao goàm caùc hôïp chaát höõu cô coù phaân töû nhoû, trung bình vaø caùc biopolymer cao phaân töû). 1/ Caùc nguyeân toá ña löôïng: Chieám tyû leä cao nhaát laø 4 nguyeân toá: oxy, carbon, hydro, nitô. Trong cô theå sinh vaät chuùng chieám khoaûng 96 - 98% troïng löôïng töôi cuûa teá baøo. Nhöõng nguyeân toá naøy coù vai troø quan troïng trong caáu taïo cuõng nhö trong caùc quaù GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  8. Sinh hoïc ñaïi cöông -7- trình trao ñoåi chaát vaø naêng löôïng cuûa teá baøo. Caùc nguyeân toá khaùc, nhö manheâ, natri, canxi, saét, kali, löu huyønh, phospho vaø clo chieám khoaûng 1,9% troïng löôïng töôi cuûa teá baøo. 2/ Caùc nguyeân toá vi löôïng: bao goàm: keõm, ñoàng, iot, flo... Chuùng chieám khoaûng 0,1% troïng löôïng teá baøo. Maëc duø chæ caàn vôùi moät soá löôïng cöïc nhoû nhöng neáu thieáu chuùng thì moïi hoaït ñoäng cuûa cô theå ñeàu bò aûnh höôûng ôû moät möùc ñoä nhaát ñònh. Thaønh phaàn caùc nguyeân toá hoùa hoïc ôû moïi teá baøo cuûa caùc nhoùm vi sinh vaät laø gioáng nhau, song soá löôïng vaø tyû leä töøng loaïi thì khaùc nhau, noù phuï thuoäc vaøo baûn chaát di truyeàn vaø ñieàu kieän soáng cuûa moãi sinh vaät. Söï phaân boá caùc nguyeân toá hoùa hoïc trong sinh giôùi cuõng khaùc raát xa so vôùi trong theá giôùi voâ sinh, ví duï : Saét (Fe) coù maët trong töï nhieân (ñaát, nöôùc, khoâng khí) vôùi haøm löôïng nhieàu gaáp 300 laàn so vôùi trong sinh giôùi. Ngöôïc laïi, carbon (C) laïi coù maët trong cô theå sinh vaät vôùi soá löôïng nhieàu gaáp 200 laàn so vôùi moâi tröôøng xung quanh. Sôû dó teá baøo coù theå tích luõy trong noù caùc nguyeân toá khaùc nhau vôùi tyû leä lôùn hôn ôû moâi tröôøng nhö vaäy laø nhôø maøng teá baøo coù khaû naêng haáp thu moät caùch coù choïn loïc caùc vaät chaát maø noù caàn, tuøy theo nhu caàu sinh lyù cuûa töøng teá baøo vaø trong töøng thôøi ñieåm khaùc nhau. 3/ Caùc hôïp chaát voâ cô trong teá baøo bao goàm nöôùc vaø caùc muoái khoaùng. - Nöôùc: Chieám khoaûng 70-80% troïng löôïng töôi cuûa teá baøo, toàn taïi döôùi hai daïng: Nöôùc ôû daïng töï do chieám khoaûng 95%, phaàn coøn laïi laø nöôùc döôùi daïng lieân keát, chieám khoaûng 5%. Tyû leä nöôùc thay ñoåi tuøy loaøi vaø tuøy tuoåi sinh lyù cuûa ñoái töôïng.Ví duï: - ÔÛ naám: nöôùc chieám khoaûng 83% troïng löôïng teá baøo, - ÔÛ miaù: nöôùc chieám khoaûng 98% troïng löôïng teá baøo, - ÔÛ ngöôøi tröôûng thaønh: nöôùc chieám khoûang 70 - 75%, - ÔÛ ngöôøi trong giai ñoaïn phoâi thai: nöôùc chieám 90 - 95%, - ÔÛ ngöôøi giaø: nöôùc chieám 55 - 60%. Cuøng trong moät cô theå ngöôøi nhöng ôû caùc boä phaän khaùc nhau thì tyû leä nöôùc cuõng khaùc nhau, ví duï: - Trong chaát xaùm cuûa naõo: nöôùc chieám 85%, - Trong xöông: nöôùc chieám 20%, - Trong men raêng: nöôùc chieám 10%. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  9. Sinh hoïc ñaïi cöông -8- Coù theå noùi khoâng moät teá baøo naøo trong cô theå khoâng coù moät löôïng nöôùc nhaát ñònh. Nöôùc coù vai troø voâ cuøng quan troïng trong hoaït ñoäng soáng cuûa teá baøo. Neáu thieáu nöôùc seõ xaûy ra tình traïng khoâ sinh lyù vaø roái loaïn trao ñoåi chaát, thieáu nöôùc keùo daøi seõ laøm cheát teá baøo. Vai troø cuûa nöôùc theå hieän ôû nhöõng khía caïnh nhö sau: - Laø dung moâi ñeå hoøa tan caùc chaát dinh döôõng trong teá baøo; - Laø moâi tröôøng ñeå teá baøo thöïc hieän caùc phaûn öùng sinh hoùa trong trao ñoåi chaát; - Laø yeáu toá tröïc tieáp tham gia vaøo caùc phaûn öùng thuûy phaân xaûy ra trong teá baøo; - Laø ñieàu kieän caàn thieát cho vieäc vaän chuyeån caùc chaát trong caùc cô theå ña baøo (nhö hoàng caàu trong maùu ôû ñoäng vaät, caùc loaïi dòch trong caây); - Nöôùc coù nhieät dung lôùn, söï taêng giaûm nhieät ñoä trong nöôùc dieãn ra chaäm chaïp, töø töø hôn so vôùi trong moâi tröôøng khoâng khí, neân nöôùc coù taùc duïng ñieàu hoøa nhieät cuûa teá baøo cuõng nhö cuûa cô theå. Vì nöôùc coù vai troø quan troïng nhö vaäy cho neân nhu caàu veà nöôùc cuûa caùc teá baøo sinh vaät noùi chung töông ñoái cao. Rieâng cô theå ngöôøi, trung bình moät ngaøy ñeâm (24 giôø) caàn haáp thu moät löôïng nöôùc khoaûng 2 kg (döôùi nhieàu hình thöùc: aên, uoáng...). Trong moïi tröôøng hôïp, söï maát nöôùc ñoät ngoät hoaëc maát nöôùc keùo daøi seõ daãn ñeán beänh lyù. Caùc muoái khoaùng coù trong teá baøo thöôøng phaân ly thaønh caùc cation vaø anion. Daïng cation thöôøng gaëp laø K+, Ca2+, Na+, Mg2+, vaø caùc anion thöôøng gaëp laø HPO4- , PO42-, HCO3-, Cl-... Nhieàu ion voâ cô keát hôïp vôùi caùc hôïp chaát höõu cô ñeå taïo neân nhöõng thaønh phaàn caáu truùc ñaëc hieäu hay caùc chaát coù hoaït tính sinh hoïc ñaëc hieäu, ñaùng chuù yù nhaát laø: - S: coù trong thaønh phaàn cuûa nhieàu protein. - P: coù trong chaát nhieãm saéc cuûa nhaân vaø trong nhieàu loaïi protein khaùc nhau. - Fe: coù trong hemoglobin cuûa maùu, trong moät soá enzyme oxy-hoùa khöû. - Mg: coù trong phaân töû dieäp luïc. - Ca3(PO4)2 : loaïi hôïp chaát khoâng tan coù trong voû cöùng cuûa nhuyeãn theå vaø trong xöông cuûa ñoäng vaät coù xöông soáng. Chöùc naêng chuû yeáu cuûa caùc hôïp chaát voâ cô (muoái khoaùng) laø duy trì aùp suaát thaåm thaáu vaø duy trì söï caân baèng acid-base trong GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  10. Sinh hoïc ñaïi cöông -9- cô theå. Trong ñieàu kieän sinh lyù bình thöôøng cuûa caùc teá baøo thì haøm löôïng caùc chaát khoaùng luoân ñöôïc giöõ oån ñònh. Khi coù söï thay ñoåi ñaùng keå veà haøm löôïng khoaùng ñeàu daãn ñeán roái loaïn trao ñoåi chaát, roái loaïn caùc chöùc naêng sinh lyù vaø coù theå daãn ñeán töû vong. Ví duï: - Giaûm haøm löôïng Ca2+ trong maùu seõ gaây ra co giaät (haï canxi huyeát) - Khi tyû leä giöõa K+ vaø Na+ trong maùu khoâng giöõ ñöôïc ôû möùc bình thöôøng thì söï co boùp cuûa cô tim bò roái loaïn. Nhu caàu veà khoaùng cuûa cô theå ngöôøi tính trung bình trong 24 giôø caàn 0,01 kg. 4/ Caùc hôïp chaát höõu cô coù chöùc naêng quan troïng trong hoaït ñoäng soáng cuûa teá baøo bao goàm protein, glucid, lipid, acid nucleic, adenosintriphosphate, steroid, vitamin v.v... * Protein ñöôïc caáu taïo töø caùc aminoacid (coâng thöùc chung R-CH-COOH). NH2 Coù 20 loaïi aminoacid thöôøng gaëp trong caùc cô theå sinh vaät. Ngoaøi ra coøn coù moät soá loaïi aminoacid hieám gaëp (chæ coù ôû moät vaøi loaïi protein caáu truùc cuûa caùc thaønh phaàn ñaëc bieät ôû moät vaøi loaïi vi sinh vaät chuyeân bieät). Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa protein bao goàm : C, N, H, O vaø moät tyû leä nhoû P, ñoâi khi coù caû S. Vì coù chöùa nitô neân chuùng ñöôïc goïi laø caùc hôïp chaát höõu cô chöùa ñaïm. Caùc phaân töû protein hình thaønh nhôø 3 – 4 baäc caáu truùc nhö sau: Caáu truùc baäc 1: ñöôïc ñaëc tröng bôûi thaønh phaàn vaø traät töï saép xeáp cuûa caùc aminoacid trong chuoãi polypeptide. Caáu truùc baäc 2: ñaëc tröng bôûi lieân keát hydro, taïo neân caùc daïng xoaén hoaëc duoãi cuûa caùc chuoãi polypeptide. Caáu truùc baäc 3: ñaëc tröng bôûi haøng loaït caùc lieân keát yeáu vaø lieân keát disunfide (-S-S-) taïo neân caáu truùc khoâng gian ñaëc thuø cho töøng loaïi protein. Caáu truùc baäc 4: Chæ coù ôû nhöõng phaân töû protein coù töø hai chuoãi polypeptide trôû leân. Trong caùc loaïi protein coù caáu truùc baäc 4, caùc chuoãi polypeptide gaén vôùi nhau chuû yeáu baèng caùc lieân keát yeáu nhö lieân keát hydro, lieân keát ion, lieân keát kî nöôùc, vaø do ñoù raát deã bò phaân ly thaønh caùc "phaàn döôùi ñôn vò", töùc caùc chuoãi polypeptide rieâng bieät. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  11. Sinh hoïc ñaïi cöông - 10 - Trong moãi loaïi phaân töû protein, trình töï saép xeáp cuûa caùc aminoacid laø mang tính ñaëc tröng vaø oån ñònh. Noùi caùch khaùc, moãi loaïi moâ cuûa moãi cô theå trong moãi loaøi coù moät trình töï caáu truùc ñaëc bieät. Trình töï naøy ñöôïc quy ñònh bôûi caùc gen, do vaäy noù mang tính di truyeàn. Chính caáu truùc ñaëc tröng cuûa protein ñaõ taïo neân caùc tính traïng, theå hieän qua caùc kieåu hình khaùc nhau giöõa caùc cô theå soáng vaø taïo neân söï ña daïng vaø phong phuù cuûa sinh giôùi. Soá löôïng caùc loaïi protein trong cô theå sinh vaät laø raát lôùn. Ví duï ngay caû ôû E.coli laø moät sinh vaät ñôn baøo, nhoû beù, kích thöôùc tính baèng micromeùt (µm) maø cuõng chöùa ñeán 2500 loaïi protein khaùc nhau. ÔÛ cô theå ngöøôi soá loaïi phaân töû protein leân ñeán gaàn 5 trieäu. Chöùc naêng sinh hoïc cuûa caùc phaân töû protein raát quan troïng, bao goàm: + Laø thaønh phaàn caáu truùc coù trong moïi loaïi teá baøo; + Laø thaønh phaàn chính cuûa taát caû caùc enzyme, xuùc taùc cho moïi phaûn öùng sinh hoùa xaûy ra trong cô theå; + Tham gia vaøo cô cheá vaän chuyeån choïn loïc caùc chaát qua maøng teá baøo vôùi tö caùch laø chaát taûi ñaëc hieäu; + Tham gia vaøo caùc cô cheá ñaùp öùng mieãn dòch ñeå baûo veä cô theå khoûi caùc beänh nhieãm khuaån vôùi tö caùch laø caùc khaùng theå; + Tham gia vaøo chöùc naêng vaän ñoäng cuûa cô theå vôùi tö caùch laø caùc thaønh phaàn caáu taïo chính cuûa cô baép; Nhu caàu veà protein laø moät tieâu chuaån quan troïng trong söï dinh döôõng cuûa caùc teá baøo. Rieâng ñoái vôùi cô theå ngöôøi nhu caàu veà protein trung bình trong moät ngaøy ñeâm laø 120 gam. * Glucid, hay hydrate carbon (caùc chaát ñöôøng - boät) laø nhöõng hôïp chaát höõu cô khoâng chöùa nitô, trong thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa chuùng chæ goàm ba nguyeân toá laø C, H, O vôùi tyû leä töông öùng laø 1:2:1. Vì theá ngöôøi ta thöôøng bieåu thò hydrate carbon döôùi daïng coâng thöùc toång quaùt laø (CH2O) n . Trong teá baøo thöôøng gaëp caùc daïng hydrate carbon sau: + Ñöôøng ñôn (monosaccharide), + Ñöôøng ñoâi (disaccharide), + Caùc polysaccharide kích thöôùc nhoû (oligosacchride) chöùa 9–10 goác monosaccharide, + Tinh boät vaø glycogen: Phaân töû goàm nhieàu goác ñöôøng glucose noái vôùi nhau baèng caùc lieân keát α-1→ 4- vaø 1→ 6-glycoside. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  12. Sinh hoïc ñaïi cöông - 11 - + Cellulose : Phaân töû cuõng goàm nhieàu goác glucose, nhöng lieân keát vôùi nhau baèng lieân keát β-glycoside taïo thaønh caùc sôïi, nhieàu sôïi lieân keát thaønh boù, beän chaët laïi vôùi nhau moät caùch beàn vöõng. Haøm löôïng hydrate carbon trong teá baøo thöïc vaät raát cao, chieám khoaûng 80%. Trong teá baøo ngöôøi vaø ñoäng vaät thì chuùng chieám tyû leä thaáp, khoaûng treân döôùi 2% troïng löôïng chung cuûa teá baøo. Trong soá caùc monosaccharide thì quan troïng haøng ñaàu laø glucose (C6H12O6) Ñaây laø loaïi chaát dinh döôõng khoâng theå thieáu ñöôïc cuûa moïi daïng cô theå soáng; noù ñöôïc xem nhö laø chaát boå vaïn naêng cho sinh lyù teá baøo. Glucose laø cô chaát cuûa quaù trình phaân giaûi sinh naêng löôïng cung caáp cho moïi hoaït ñoäng soáng, trao ñoåi chaát cuûa teá baøo. ÔÛ caùc loaïi thöïc vaät coù dieäp luïc (caây xanh) vaø caùc vi sinh vaät töï döôõng thì glucose laø saûn phaåm cuûa quaù trình quang hôïp. Chöøng naøo caây xanh khoâng töï saûn xuaát ñöôïc glucose baèng con ñöôøng quang hôïp nöõa thì noù seõ giaø coãi, thoaùi hoùa vaø cheát daàn. ÔÛ ñoäng vaät vaø vi sinh vaät dò döôõng thì teá baøo khoâng töï saûn xuaát ñöôïc glucose neân caàn aên caùc thöùc aên coù saün ñöôøng. Rieâng ôû ngöôøi glucose laø thaønh phaàn tuyeät ñoái caàn coù maët trong maùu vaø caùc dòch moâ vôùi tyû leä oån ñònh ôû möùc töông ñoái laø khoaûng 0,1%; haøm löôïng naøy ñöôïc duy trì nhôø moät cô cheá ñieàu hoøa phöùc taïp, trong ñoù coù söï tham gia cuûa haøng loaïït caùc cô quan chöùc naêng: heä thaàn kinh, gan, tuyeán tuïy, tuyeán yeân, tuyeán thöôïng thaän... Giaûm tyû leä glucose trong maùu seõ gaây ra hieän töôïng haï ñöôøng huyeát, trong tröôøng hôïp nheï thì gaây ngaát xæu, neáu khoâng cöùu chöõa kòp thôøi seõ nguy hieåm ñeán tính maïng. Moät nhoùm monosacchride thöù hai cuõng thöôøng coù trong teá baøo laø nhoùm ñöôøng 5 carbon (pentose). Ñöôøng naøy caàn thieát cho vieäc hình thaønh caáu truùc cuûa caùc nucleotide vaø acid nucleic, bao goàm hai loaïi: ribose (C5H10O5) vaø deoxyribose (C5H10O4). Ngoaøi ra, trong moät soá ñoäng vaät coøn chöùa galactose, loaïi monosaccharide coù nhieàu trong söõa. Moät loaïi monosaccharide khaùc - fructose - coù maët trong nhieàu loaïi quaû caây khaùc nhau. Disaccharide (C12H22O11) : Thöôøng coù trong teá baøo thöïc vaät, bao goàm: + Saccharose (ñöôøng mía): coù nhieàu trong mía vaø cuû caûi ñöôøng, phaân töû saccharose do 1 phaân töû glucose keát hôïp vôùi 1 phaân töû fructose. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  13. Sinh hoïc ñaïi cöông - 12 - + Maltose (ñöôøng maïch nha) do 2 phaân töû glucose keát hôïp vôùi nhau, ñöôøng naøy coù nhieàu trong caùc saûn phaåm naûy maàm cuûa haït. + Lactose (ñöôøng söõa) do söï keát hôïp giöõa 1 phaân töû glucose vaø 1 phaân töû galactose, ñöôøng naøy coù ôû taát caû caùc loaïi söõa cuûa ñoäng vaät coù vuù. Tinh boät ôû taát caû caùc teá baøo thöïc vaät ñöôïc tích luõy trong luïc laïp vaø trong cuû. ÔÛ vi sinh vaät noù toàn taïi döôùi daïng caùc haït döï tröõ (theå vuøi). Tinh boät cuûa thöïc vaät vaø vi sinh vaät khoâng tan trong nöôùc, caáu taïo töø hai thaønh phaàn laø: 1/ amylose vôùi caáu truùc khoâng phaân nhaùnh, trong ñoù caùc goác glucose keát hôïp vôùi nhau baèng caùc lieân keát α-1→ 4-glycoside vaø 2/ amilopectine vôùi caáu truùc phaân nhaùnh nhôø beân caïnh lieân keát α-1→ 4 - coøn coù caùc lieân keát α -1→ 6 -glycoside. Glycogen, moät loaïi polysacchride töông töï tinh boät, thöôøng coù maët trong teá baøo ñoäng vaät, toàn taïi chuû yeáu ôû daïng döï tröõ trong gan vaø cô. So vôùi tinh boät thöïc vaät, noù coù vaøi ñaëc ñieåm khaùc bieät: soá löôïng goác glucose cao hôn, caáu taïo maïch nhaùnh nhieàu hôn (chöùa nhieàu lieân keát 1– 6 hôn) vaø deã tan trong nöôùc hôn. Cellulose: Laø loaïi hôïp chaát khoâng tan, beàn vöõng, thöôøng laø thaønh phaàn caáu truùc cuûa vaùch teá baøo thöïc vaät vaø teá baøo naám men. Chöùc naêng chuû yeáu cuûa chuùng laø baûo veä vaø giöõ hình thaùi oån ñònh cho teá baøo. Noùi chung, phaàn lôùn caùc hôïp chaát hydrate carbon ñeàu laø nguoàn nguyeân lieäu vaø nhieân lieäu quan troïng ñeå thöïc hieän caùc phaûn öùng trao ñoåi chaát trong teá baøo, laø nguoàn dinh döôõng döï tröõ cuûa teá baøo ñoäng vaät, thöïc vaät, vi sinh vaät. * Lipid cuõng laø nhöõng chaát höõu cô khoâng chöùa nitô. Chuùng ñöôïc caáu taïo chuû yeáu töø ba loaïi nguyeân toá laø C, H, O nhöng tyû leä hydro cao hôn nhieàu so vôùi hydrate carbon. Lipid khoâng tan trong nöôùc, chæ tan trong caùc dung moâi höõu cô. Trong nhieàu loaïi lipid ngoaøi ba nguyeân toá chính laø C, H, O coøn coù theâm phospho, nitô, löu huyønh... (tröôùc ñaây chuùng thöôøng ñöôïc goïi laø lipoid). Phaàn lôùn lipid laø este cuûa moät loaïi röôïu naøo ñoù (thöôøng laø glycerine) vaø acid beùo. Trong teá baøo thöôøng gaëp caùc daïng lipid nhö: triacylglycerine (lipid trung tính), phospholipid, sphingolipid, glyco- lipid, steroide, carotenoid... Trong caùc teá baøo thöïc vaät, lipid ñöôïc tích luõy chuû yeáu trong haït vaø quaû; lipid trung tính cuûa thöïc vaät coøn goïi laø daàu beùo. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  14. Sinh hoïc ñaïi cöông - 13 - ÔÛ ngöôøi vaø ñoäng vaät baäc cao, lipid thöôøng ñöôïc tích luõy trong caùc teá baøo döôùi daïng moâ môõ hay khoái môõ naèm döôùi da vaø trong oå buïng. Lipid trunh tính cuûa ñoäng vaät coøn ñöôïc goïi laø môõ. Veà maët chöùc naêng, phaàn lôùn lipid laø loaïi nguyeân lieäu maø khi bò oxy hoùa, seõ cho ra hieäu suaát naêng löôïng cao hôn haún so vôùi hydrate carbon. Bôûi vaäy chuùng cuõng laø nguoàn nguyeân lieäu döï tröõ quan troïng. Tuy nhieân toác ñoä phaân huûy ñeå giaûi phoùng naêng löôïng cuûa moät phaân töû lipid thì chaäm chaïp hôn raát nhieàu so vôùi moät phaân töû hydrate carbon. Trong cô theå, khi caàn thieát lipid cuõng coù theå ñöôïc chuyeån hoùa thaønh glucose vaø caùc hydrate carbon khaùc. Nhieàu loaïi Lipid (phospholipid, glycolipid...) laø thaønh phaàn khoâng theå thieáu ñöôïc cuûa maøng teá baøo. Nhieàu loaïi lipid thuoäc nhoùm steroit laø hormone, nhö hormone sinh duïc, hormone tuyeán thöôïng thaän v.v... Carotenoid (saéc toá maøu vaøng cuûa loøng ñoû tröùng vaø cuûa cuû caøroát) vaø nhieàu loaïi vitamin (A, D, E, K) maëc duø khoâng phaûi laø ester cuûa röôïu vaø acid beùo nhöng cuõng ñöôïc xeáp vaøo nhoùm lipid do chuùng khoâng tan trong nöôùc vaø chæ tan trong caùc dung moâi höõu cô nhö caùc loaïi lipid khaùc. * Acid nucleic laø moät trong hai loaïi biopolymer quan troïng nhaát cuûa caùc vaät theå soáng, noù cuøng vôùi protein laø vaät chaát quyeát ñònh caùc ñaëc tröng cô baûn cuûa söï soáng. Caáu taïo, caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa nhoùm hôïp chaát cöïc kyø quan troïng naøy seõ ñöôïc trình baøy moät caùch chi tieát trong chöông 3. ÔÛ ñaây chæ ñeà caäp ñeán chuùng treân nhöõng neùt khaùi quaùt nhaát. ADN chính laø vaät chaát di truyeàn, treân ñoù phaân boá caùc gen qui ñònh moïi tính traïng cuûa teá baøo vaø cuûa cô theå. ADN cuøng vôùi caùc protein ñaëc bieät taïo neân nhieãm saéc theå trong nhaân teá baøo. Trình töï saép xeáp cuûa caùc nucleotide treân phaân töû ADN seõ quyeát ñònh trình töï saép xeáp cuûa caùc aminoacid trong caùc chuoãi polypeptide cuûa protein, do vaäy noù seõ ñöôïc bieåu hieän ra thaønh caùc tính traïng döôùi daïng kieåu hình cuûa caù theå. Phaân töû ADN coù khaû naêng töï nhaân ñoâi ñeå taùi taïo moät phaân töû ADN môùi gioáng heät vôùi noù, nhôø ñoù maø caùc teá baøo di truyeàn ñöôïc caùc ñaëc tính cuûa mình cho caùc theá heä sau. ARN trong teá baøo bao goàm 3 loaïi vôùi chöùc naêng khaùc nhau: - ARN thoâng tin (mARN): ñoùng vai troø sao cheùp thoâng tin töø ADN roài chuyeån thaønh tính traïng thoâng qua quaù trình toång hôïp protein. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  15. Sinh hoïc ñaïi cöông - 14 - - ARN vaän chuyeån (tARN): ñoùng vai troø vaän taûi caùc aminoacid ñeán ribosome ñeå laép gheùp thaønh chuoãi polypeptide döôùi söï ñieàu khieån cuûa mARN. - ARN Ribosom (rARN) laø thaønh phaàn caáu truùc cuûa ribosom - cô quan sinh toång hôïp protein trong teá baøo. Caùc ARN ñeàu ñöôïc toång hôïp trong nhaân theo khuoân maãu cuûa phaân töû ADN, sau ñoù noù chui qua maøng nhaân, ra ngoaøi vaø phaân boá chuû yeáu trong teá baøo chaát, chæ moät soá raát nhoû ôû laïi trong nhaân. * Adenosinetriphosphat (ATP) cuõng ñoùng vai troø voâ cuøng quan troïng ñoái vôùi söï soáng. Noù ñöôïc xem laø "tieàn teä naêng löôïng" cuûa teá baøo, bôûi vì noù laø phöông tieän ñeå trao ñoåi naêng löôïng trong quaù trình chuyeån hoùa naêng löôïng cuûa teá baøo. ATP coù theå thuûy phaân vaø giaûi phoùng ra moät goác phosphate ñeå trôû thaønh ADP hoaëc hai goác phosphate ñeå trôû thaønh AMP. Nguoàn naêng löôïng thoaùt ra töø caùc phaûn öùng phaân giaûi ATP treân ñaây ñöôïc duøng ñeå cung caáp cho caùc hoaït ñoäng sinh lyù cuûa caùc teá baøo trong cô theå (bao goàm caùc quaù trình sinh toång hôïp, vaän ñoäng, vaän chuyeån vaät chaát qua maøng...). Ngöôïc laïi, ADP vaø AMP coù theå keát hôïp theâm 1 vaø 2 goác phosphate ñeå toång hôïp ATP. Phaûn öùng toång hôïp ATP naøy ñöôïc goïi laø “quaù trình phosphoryl hoùa". Nhôø phaûn öùng phosphporyl hoùa naøy maø nguoàn naêng löôïng thu ñöôïc töø caùc quaù trình hoâ haáp, quang hôïp ñöôïc chuyeån thaønh hoùa naêng döï tröõ trong teá baøo. 1.2. Caáu truùc teá baøo ôû caùc sinh vaät procaryote. 1.2.1. Phaân bieät hai nhoùm sinh vaät procaryote vaø eucaryote. Moät teá baøo ñieån hình ñöôïc caáu taïo töø 3 thaønh phaàn cô baûn laø: 1/ maøng teá baøo, 2/ teá baøo chaát vaø caùc cô quan vaø 3/ nhaân teá baøo. Khi moät vaät theå soáng chöa coù ñuû 3 thaønh phaàn ñaëc tröng treân ñaây thì chuùng ñöôïc xem nhö laø loaïi sinh vaät chöa coù caáu truùc teá baøo ñieån hình. Tuy nhieân ngay ôû nhöõng sinh vaät ñaõ coù caáu truùc teá baøo ñieån hình vaãn coù söï khaùc bieät veà möùc ñoä toå chöùc vaø möùc ñoä phaân hoùa chöùc naêng. Ngöôøi ta ñaõ caên cöù vaøo möùc ñoä caáu truùc nhaân teá baøo ñeå phaân chia sinh giôùi ra thaønh hai nhoùm lôùn (hay coøn goïi laø hai phaân giôùi), ñoù laø: a/ Nhoùm sinh vaät chöa coù nhaân teá baøo hoaøn thieän, hay coøn goïi laø nhoùm sinh vaät tieàn nhaân (procaryote). b/ Nhoùm sinh vaät coù nhaân teá baøo hoaøn thieän hay coøn goïi laø nhoùm sinh vaät coù nhaân thaät (eucaryote). GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  16. Sinh hoïc ñaïi cöông - 15 - Töø choã sai khaùc veà möùc ñoä caáu truùc nhaân ñaõ daãn ñeán moät vaøi söï khaùc bieät trong möùc ñoä toå chöùc cuûa moät vaøi baøo quan khaùc, ñoàng thôøi cuõng daãn ñeán söï khaùc bieät trong phöông thöùc sinh saûn. Coù theå lieät keâ nhöõng söï khaùc bieät naøy trong baûn so saùnh döôùi ñaây (Xem baûng 1.1). Baûng 1.1. So saùnh caáu truùc teá baøo giöõa nhoùm sinh vaät procaryote vaø nhoùm sinh vaät eucaryote. Caùc toå chöùc Procaryote Eucaryote - Caáu truùc ñôn baøo - Haàu heát coù caáu truùc ña baøo (tröø - Chöa coù maøng nhaân vaø taûo, naám men). 1. Nhaân haïch nhaân. - Coù maøng nhaân vaø haïch nhaân - Soá löôïng nhieãm saéc theå - Soá löôïng nhieãm saéc theå >1. Boä baèng 1 nhieãm saéc theå laø löôõng boäi - Sinh saûn theo kieåu tröïc - Phaân chia nguyeân nhieãm, giaûm 2.Phöông thöùc phaân (phaân baøo voâ tô) nhieãm (phaân baøo höõu tô) sinh saûn -Khoâng chöùa histon trong - Coù chöùa histon trong chaát nhaân chaát nhaân - Ribosome 70S (goàm hai - Ribosom 80S (goàm hai phaàn döôùi 3. Cô quan phaàn döôùi ñôn vò 30S vaø 50S ñôn vò 60S vaø 40S). toång hôïp - Naèm töï do trong teá baøo - Ñaëc bieät trong 2 baøo quan rieâng protein chaát, moät soá ít gaén vaøo phía bieät laø luïc laïp vaø ty theå coù chöùa trong cuûa maøng teá baøo ribosom 70S - Chöa coù ty theå, caùc enzyme - Coù cô quan hoâ haáp ñaëc tröng laø 4. Heä thoáng hoâ haáp taäp hôïp doïc theo beà ty theå (naèm trong teá baøo chaát). hoâ haáp maët phía trong cuûa maøng teá baøo chaát 5. Caùc baøo - Chöa coù boä maùy Golgi vaø - Ñaõ coù boä maùy Golgi vaø heä thoáng quan khaùc maïng noäi chaát maïng noäi chaát. - Maøng teá baøo khoâng chöùa - Maøng teá baøo coù chöùa steroide. 6. Caùc toå chöùc steroide, phía beân ngoaøi - khoâng coù thaønh teá baøo vaø lôùp beà maët maøng coøn coù thaønh teá baøo phaân töû murein, khoâng coù caùc toå (chöùa murein), vaø moät vaøi chöùc beà maët khaùc loaïi toå chöùc beà maët khaùc 1.2.2. Caáu truùc teá baøo ôû nhoùm sinh vaät procaryote. Ñaïi dieän quan troïng nhaát cho nhoùm procaryote laø vi khuaån (Bacteria). Vi khuaån coù kích thöôùc raát nhoû tính baèng micromet, chæ coù theå nhìn thaáy chuùng döôùi kính hieån vi coù ñoä phoùng ñaïi 100 laàn. Vi khuaån laø sinh vaät ñôn baøo. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  17. Sinh hoïc ñaïi cöông - 16 - Caùc chöùc naêng cuûa söï soáng ñeàu ñöôïc thöïc hieän treân moät teá baøo duy nhaát, caáu truùc cuûa teá baøo vi khuaån ñi töø ngoaøi vaøo trong goàm nhöõng thaønh phaàn sau: a/ Caùc toå chöùc beà maët: Bao goàm vaùch teá baøo (cell wall) vaø maøng nguyeân sinh chaát (membrane). Ngoaøi ra ôû moät soá loaïi vi khuaån coøn coù theâm voû nhaày (capsul) hay tieâm mao (flagella). Rieâng vaùch teá baøo laïi coù söï phaân bieät giöõa hai nhoùm vi khuaån gram + vaø gram -. Coù theå toùm taét thaønh phaàn caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa caùc toå chöùc beà maët trong baûng 1.2. Baûng 1.2 . Caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa caùc toå chöùc beà maët cuûa vi khuaån. Teân toå chöùc Baûn chaát hoùa hoïc chöùc naêng - Baûo veä cô hoïc 1. Vaùch teá baøo - Murein - Tieáp nhaän phage ôû vi khuaån gram + - Acid thechoic - Chöùa khaùng nguyeân beà maët - Baûo veä cô hoïc - Murein 2. Vaùch teá baøo -Lipopolysaccharide, -Thaåm thaáu ôû vi khuaån gram - Lipid, protein - Chöùa khaùng nguyeân beà maët - Tieáp nhaän phage -Thaåm thaáu choïn loïc 3. Maøng teá baøo - Protein - Sinh toång hôïp moät vaøi loaïi protein chaát (membrane) - phospholipid - Vaän chuyeån e- trong hoâ haáp teá baøo - Baøi tieát caùc saûn phaåm ngoaïi baøo - Coá ñònh nhieãm saéc theå trong caùc - Protein 4. Mesosome quaù trình nhaân ñoâi ADN - Phospholipid - Taïo vaùch ngaên trong phaân baøo - Polysaccharide - Baûo veä teá baøo 5. Voû nhaày - Polypeptide - Tieáp nhaän phage (capsule) - Giaùc baùm - Protein 6. Tieâm mao - cô quan vaän ñoäng -Polysaccharide b/ Teá baøo chaát, caùc baøo quan vaø theå vuøi: Teá baøo chaát (cytoplasm) hay coøn goïi laø nguyeân sinh chaát, laø thaønh phaàn chính, chieám khoái löôïng lôùn nhaát trong teá baøo. Trong nguyeân sinh chaát coù chöùa 80 - 90 % laø nöôùc, phaàn coøn laïi chuû yeáu chöùa lipoprotein, ngoaøi ra coøn coù moät soá ion voâ cô nhö Ca2+, Mg2+, Al3+... Toaøn boä nguyeân sinh chaát taïo thaønh moät lôùp keo nhôùt, dò theå vôùi nhieàu GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  18. Sinh hoïc ñaïi cöông - 17 - töôùng phaân taùn. Nguyeân sinh chaát bieán ñoåi thuaän nghòch giöõa hai daïng: gel - sol. Teá baøo chaát laø nôi xaûy ra caùc quaù trình trao ñoåi chaát, vôùi haønh loaït caùc phaûn öùng sinh hoùa xaûy ra khoâng ngöøng trong teá baøo. Nhö ñaõ noùi trong phaàn so saùnh, trong caùc teá baøo procaryot chöa coù ty theå, maïng noäi chaát vaø theå Golgi, neân baøo quan quan troïng nhaát luoân coù maët trong teá baøo vi khuaån laø caùc haït ribosome - cô quan sinh toång hôïp protein. Bình thöôøng ribosom cuûa vi khuaån toàn taïi ôû daïng hai phaàn döôùi ñôn vò taùch rôøi vôùi haèng soá laéng 50S vaø 30S. Khi baét ñaàu sinh toång hôïp protein, chuùng seõ hôïp nhaát thaønh moät caáu truùc hoaït ñoäng vôùi haèng soá laéng 70S gaén treân sôïi ARN thoâng tin. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa ribosom vi khuaån goàm: 40 - 60% ARN vaø 30 -35% protein. Phaàn coøn laïi laø lipid, khoaùng vaø moät vaøi loaïi enzyme ñaëc hieäu. Caùc loaïi theå vuøi (hay coøn goïi laø caùc haït döï tröõ) ôû vi khuaån bao goàm haït volutin, gioït löu huyønh, haït tinh boät... c/ Theå nhaân (nucleoid) ôû vi khuaån laø moät nhieãm saéc theå hình voøng, caáu taïo töø moät chuoãi ADN xoaén keùp, goàm nhieàu voøng sieâu xoaén bao quanh moät loõi nhoû. Thaønh phaàn chính cuûa theå nhaân laø ADN, ngoaøi ra coøn coù moät tyû leä nhoû laø ARN vaø lipid. Hình 1.1 giôùi thieäu moät trong caùc aûnh chuïp ADN cuûa bacteriophage döôùi kính hieån vi ñieän töû. Trong böùc aûnh ta coù theå thaáy roõ ôû phía treân vaø beân phaûi phía döôùi hai ñaàu taän cuøng cuûa phaân töû ADN. Nhöõng chi tieát saâu hôn veà caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa caùc thaønh phaàn caáu taïo teá baøo cuûa nhoùm sinh vaät procaryote veà cô baûn cuõng gioáng nhö ôû nhoùm sinh vaät eucaryote, vì theá nhöõng noäi dung naøy seõ ñöôïc ñeà caäp ñeán trong phaàn tieáp theo. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  19. Sinh hoïc ñaïi cöông - 18 - Hình 1.1. Sôïi ADN taùch töø ñaàu cuûa moät moät loaïi bacteriophage 1.3. Caáu truùc teá baøo ôû nhoùm sinh vaät eucaryote. Nhö ñaõ noùi trong phaàn so saùnh, ôû nhoùm sinh vaät eucaryote khoâng coù caùc toå chöùc beà maët bao ngoaøi maøng teá baøo, vì vaäy caùc teá baøo ñeàu ñöôïc baét ñaàu töø maøng teá baøo. (ÔÛ ñaây chuùng ta taïm thôøi chöa xeùt ñeán lôùp vaùch teá baøo baèng cellulose ôû teá baøo thöïc vaät). Caáu taïo cuûa moät teá baøo eucaryote ñieån hình ñöôïc giôùi thieäu trong hình 1.2. Ta seõ baét ñaàu xem xeùt töø maøng teá baøo. GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
  20. Sinh hoïc ñaïi cöông - 19 - Hình 1.2 . Caáu taïo cuûa teá baøo eucaryote. 1.3.1. Caáu truùc vaø chöùc naêng cuûa maøng teá baøo. Maøng teá baøo ñöôïc coøn goïi laø maøng baøo töông (plasmolemma) hay maøng sinh chaát (membrane). Ñaây laø moät boä phaän baét buoäc phaûi coù ôû moïi teá baøo, noù gioáng nhö moät caùi aùo bao kín teá baøo, baûo veä cho teá baøo vaø giöõ cho moãi teá baøo ñeàu coù moät hình daïng oån ñònh vaø ñaëc tröng. Ví duï: ôû ñoäng vaät, caùc teá baøo laøm nhieäm vuï boïc loùt vaø che phuû thöôøng coù daïng ña giaùc deïp; caùc teá baøo coù hoaït ñoäng co ruùt thöôøng coù daïng hình thoi. ÔÛ thöïc vaät caùc teá baøo laøm nhieäm vuï daãn truyeàn thöôøng coù daïng hình oáng daøi. Veà thaønh phaàn hoùa hoïc, maøng teá baøo luoân ñöôïc caáu taïo bôûi hai yeáu toá chính laø protein vaø lipid (do vaäy maøng teá baøo coøn goïi laø maøng lipoprotein), ngoaøi ra coøn moät tyû leä nhoû polysaccharide. * Protein maøng. Protein cuûa maøng teá baøo goàm hai loaïi laø protein ngoaïi vi vaø protein xuyeân maøng: - Protein ngoaïi vi: chieám tyû leä 30%, phaân boá ôû hai phía ngoaøi vaø trong maøng. Caùc phaân töû protein lieân keát vôùi nhau nhôø lieân keát GS.TS. Mai Xuaân Löông – ThS. Hoaøng Vieát Haäu Khoa Sinh hoïc
Đồng bộ tài khoản