Bài giảng Tế bào học thực vật

29/06/2018

TÀI LIỆU THAM KHẢO

•Tế bào học, Nguyễn Như Hiền, NXB Đại học Quốc gia •Molecular Biology of the Cell, Alberts B.etal, 2002. •Cytogenetic: An introduction. Garber E. D. 1979

TẾ BÀO HỌC THỰC VẬT

•Embryology of Angiosperms, Vol 1, Johri B.M, 1990

Giảng viên: Phạm Thị Ngọc Bộ môn Di truyền – chọn giống cây trồng

•Tế bào học thực vật, Paucheva, 1988

Số đt: 097 267 32 09 Email: ptngoc132@gmail.com; ptngoc@hua.edu.vn

•Molecular Embryology of Flowering Plants, V. Raghavan, 1997

1. TẾ BÀO – ĐƠN VỊ TỔ CHỨC CƠ BẢN CỦA SỰ SỐNG

•

1665 Robert Hooke phát hiện ra tế bào lần đầu tiên trên lát cắt mô bần

•

1674 – 1683 Antonie Van Leeuwenhoek phát hiện nhiều loại tế bào khác: động vật đơn bào, tế bào máu, tinh trùng.

đại 30 lần

•

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG TẾ BÀO 2.1 Kỹ thuật hiển vi • 1665 Robert Hooke đã sử dụng kính hiển vi với độ phóng

1838 – 1839 M.Schleiden và T.Schwan đề xuất học thuyết tế bào: “Tất cả cơ thể sinh vật từ đơn bào cho đến thực vật, động vật và con người đều có cấu tạo tế bào”.

•

Purkinje (1838), Pholmon (1844), Brawn (1831) – tế bào là khối tế bào chất có chứa nhân và được giới hạn bởi màng nhân.

•

vi đối pha, hiển vi nền đen

Các bào quan lần lượt được phát hiện: trung tử (Van Beneden, Boverie - 1876), ty thể (Alman, Benda - 1894), thể Golgi (Golgi - 1898), sự phân bào không tơ (Remark - 1841), phân bào có tơ (Flemming, Strasburger - 1878).

•

• Leewenhoek – kính hiển vi phóng đại 300 lần • 1828 – Chế tạo kính hiển vi với độ phóng đại hàng nghìn lần • Nửa sau thế kỷ 19: sử dụng các kỹ thuật hiển vi: kính hiển

Virchov: Tất cả tế bào đều được sinh ra từ tế bào trước đó (Omnis cellulae e cellulae).

• Đầu thế kỷ 20: kỹ thuật hiển vi điện tử

Kính hiển vi điện tử

Cấu tạo kính hiển vi quang học

29/06/2018

2.2 Kỹ thuật nuôi cấy tế bào – in vitro

• Nguyên lý: tế bào, mô được tách ra khỏi cơ thể bằng phẫu thuật vô trùng và được nuôi cấy trong môi trường nuôi nhân tạo với các điều kiện tương tự in vivo.

• Ưu điểm: quan sát được trạng thái sống của tế bào

như trong cơ thể (in vivo).

• Quá trình tái bản mã, phiên mã, dịch mã, quá trình trao đổi chất và thông tin qua màng sinh chất, các quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào, trong ty thể… được phát hiện nhờ phương pháp nuôi cấy tế bào kết hợp với các phương pháp hiện đại khác (đánh dấu bằng định vị phóng xạ, kỹ thuật tái tổ hợp DNA…)

3.2. Công nghệ tế bào thực vật

3. TẾ BÀO HỌC VỚI SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG

a) Công nghệ nhân bản vô tính và vi nhân giống cây trồng

3.1. Công nghệ tế bào động vật

a) Công nghệ nhân bản vô tính động vật

b) Công nghệ tế bào gốc

c) Công nghệ sản xuất kháng thể đơn dòng

- Kỹ thuật giâm củ, giâm cành, chiết, ghép

(monoclonal antibody)

sinh học

b) Công nghệ vi nhân giống: là công nghệ kết hợp kỹ thuật nuôi cấy tế bào, kỹ thuật lai tế bào cũng như kỹ thuật chuyển gen nhằm mục đích sản xuất cây giống có đặc điểm dự tính một cách nhanh, nhiều, tốt, rẻ. c) Công nghệ tạo cây lai soma d) Công nghệ nuôi cấy tê bào để sản xuất các chế phẩm

• Chọn lọc cây để lấy mô cấy

• Nuôi cấy các mảnh mô từ lá, thân hoặc rễ… trong môi trường

Culturing (micropropagating) Plant Tissue - the steps

thích hợp để sản xuất các mô sẹo.

• Chọn lọc các dòng gốc có năng suất cao về chế phẩm cần sản

xuất.

Các công đoạn nuôi cấy tế bào:

• Chuyển nuôi cấy sang môi trường lỏng để sức sinh trưởng của mô cấy và tăng sản lượng chế phẩm với các bình cấy dung tích lớn (250ml). Các dòng gốc có năng suất cao được chuyển sang nuôi cấy đại trà hoặc được cất giữ lâu dài trong bình nitơ lỏng.

• Selection of the plant tissue (explant) from a healthy vigorous ‘mother plant’ - this is often the apical bud, but can be other tissue

• Sản xuất ở mức đại trà với quy mô nuôi cấy lớn trong các lò phản ứng sinh học (bioreactor) có hệ ổn hóa, có hệ điều chỉnh tự động về các điều kiện nuôi cấy với độ tiệt trùng cao.

• Chiết và tinh chế các chế phẩm cần sản xuất.

• This tissue must be sterilized to remove microbial contaminants

29/06/2018

The Steps, III

The Steps, II

• Multiplication- The

Dividing shoots • Establishment of the explant in a culture medium. The medium sustains the plant cells and encourages cell division. It can be solid or liquid

explant gives rise to a callus (a mass of loosely arranged cells) which is manipulated by varying sugar concentrations and the auxin (low): cytokinin (high) ratios to form multiple shoots • The callus may be

subdivided a number of times • Each plant species (and sometimes the variety within a species) has particular medium requirements that must be established by trial and error Warmth and good light are essential

The Steps, IV

The Steps, V

• Root formation - The

• The rooted shoots are

shoots are transferred to a growth medium with relatively higher auxin: cytokinin ratios

potted up (deflasked) and ‘hardened off’ by gradually decreasing the humidity

The pottles on these racks are young banana plants and are growing roots

• This is necessary as many young tissue culture plants have no waxy cuticle to prevent water loss

Chương I: CÁC DẠNG TẾ BÀO

Tissue culture plants sold to a nursery & then potted up

1.1. VIRUS • Khái niệm: Virus là dạng sống rất bé, có kích thước từ 15 đến 350nm. Chúng chưa có cấu tạo tế bào nên chưa được coi là cơ thể sống, chúng chỉ sống ký sinh trong tế bào vi khuẩn, thực vật hoặc động vật. Đa số virus là những nhân tố gây bệnh.

• Ba quan điểm về vị trí của virus trong thế giới sống:

 Quan điểm 1: virus tồn tại như một dạng sống trung gian trong bước chuyển tiếp từ vật chất chưa sống sang vật chất sống, tức là từ phức hệ đại phân tử sang tế bào.

 Quan điểm 2: virus là dạng thoái hóa của một dạng vi khuẩn do

đời sống siêu ký sinh của chúng trong tế bào.

 Quan điểm 3: nguồn gốc của virus là một đoạn ADN hoặc ARN chứa một số gen nhất định bị tách ra từ hệ gen (genome) của tế bào và lại được chuyển nạp vào tế bào.

29/06/2018

Cấu tạo virus:

Virus Structure Capsids, Nucleic Acid, Envelope

• Lõi axit nucleic (axit deoxyribonucleic hoặc axit ribonucleic) là genome, vốn di truyền của virus.

• Vỏ bao protein

Enveloped

Icosahedral

Helical

Hoạt động sống: khi ký sinh trong tế bào, axit nucleic của virus sẽ tự tái bản và phiên mã nhờ sử dụng hệ enzyme và bộ máy tổng hợp của tế bào chủ để tổng hợp các protein đặc trưng cho mình và sinh sản.

TÍNH ĐA DẠNG CỦA CẤU TẠO VIRUS

2 kiểu đối xứng trong cấu tạo virus:

• Đối xứng khối: gặp ở các virus cầu. VD: các adenovirus gây bệnh viêm phế quản, viêm giác mạc, viêm phổi. Chúng chứa lõi ADN và vỏ bọc protein tạo nên 20 mặt tam giác với 12 đỉnh. (hình 1.1).

• Đối xứng xoắn: VD: virus gây bệnh khảm ở thuốc lá là một khối hình trụ dài 300nm, đường kính 18nm, có lõi chứa ARN gồm 2200 nucleotide và một vỏ bọc gồm 2200 phân tử protein tập hợp theo kiểu xoắn ốc.

RNA Coat protein

1.2. TẾ BÀO NHÂN SƠ (PROKARYOTA)

Cấu tạo tế bào nhân sơ: a. Thành tế bào: có độ dày từ 10 – 20nm và được

cấu tạo bởi chất peptidoglican (bao gồm polysaccarit liên kết với peptit).

b. Màng sinh chất (lipoprotein): chứa khoảng 45%

lipit và 55% protein.

c. Tế bào chất: chứa tới 65 – 90% nước. Khối tế bào chất chứa các ribosome (từ 10.000 đến 100.000), các chất vùi, các mezosome

d. Nucleoid và nhiễm sắc thể

TMV

29/06/2018

1.3. TẾ BÀO NHÂN CHUẨN (EUKARYOTA)

SƠ ĐỒ CẤU TẠO VI KHUẨN

Prokaryotic flagella

Cấu tạo:  Một màng sinh chất có bản chất hóa học là Lipoprotein

dầy 8,5nm bao quanh khối tế bào chất

Nucleoid region (DNA)

 Khối tế bào chất gồm:

Ribosomes

Plasma membrane

+ Các bào quan (organoid)

Cell wall

Capsule

Pili

+ Các chất vùi (Paraplasma) là các chất tồn dư hoặc dự trữ trong tế bào chất ở các dạng hạt (hạt glycogen, hạt tinh bột), các giọt (giọt dầu…), các tinh thể vô cơ, hữu cơ và các sắc tố.

• Mô hình tế bào động vật

 Nhân được cấu tạo bởi màng nhân là màng kép có nhiều lỗ. Bên trong màng nhân là dịch nhân chứa chất nhiễm sắc và hạch nhân.

Sự khác nhau giữa tế bào động vật và thực vật

Centriole

Ribosomes

Lysosome

Not in most plant cells

Tế bào thực vật Tế bào động vật

Flagellum

Cytoskeleton

- Có thành vỏ xenlulo bao ngoài màng sinh chất

Plasma membrane

Nucleus

Mitochondrion

- Có lục lạp – tự dưỡng - Chất dự trữ là tinh bột - Phân bào không có sao và phân tế bào chất bằng vách ngang trung tâm

- Không có thành vỏ xenlulo - Không có lục lạp – dị dưỡng - Chất dự trữ là glycogen - Phân bào có xuất hiện sao và phân tế bào chất bằng eo thắt ở trung tâm - Ít khi có không bào - Hệ không bào phát triển

Rough endoplasmic reticulum (ER)

Smooth endoplasmic reticulum (ER)

Golgi apparatus

Mô hình tế bào thực vật

1.4. HÌNH THÁI ĐẠI CƯƠNG CỦA TẾ BÀO

Not in animal cells

1.4.1. Hình dạng của tế bào • Tế bào thường có hình dạng cố định và đặc trưng cho

Cytoskeleton

mỗi loại tế bào

Mitochondrion

Central vacuole

Nucleus

Cell wall

Rough endoplamsic reticulum (ER)

Chloroplast

Ribosomes

• Trong môi trường lỏng, tế bào thường có dạng cầu

• Hình dạng của tế bào tùy thuộc chủ yếu vào đặc tính thích nghi chức năng và và một phần do sức căng bề mặt và độ nhớt của nguyên sinh chất, tác động cơ học của tế bào bên cạnh cũng như tính chất biến đổi linh hoạt của màng sinh chất.

Plasma membrane

• Đa số tế bào thực vật và động vật có dạng hình khối đa

Plasmodesmata

Smooth endoplasmic reticulum (ER)

giác (gồm 12 mặt)

Golgi apparatus

29/06/2018

1.4.2. Kích thước của tế bào

1.4.3. Số lượng tế bào

• Độ lớn của tế bào rất thay đổi. Thường thì tế bào

• Số lượng tế bào trong cơ thể đa bào nói

có độ lớn vào khoảng 3 – 30µm.

chung là rất lớn

• Thể tích của tế bào cũng rất thay đổi ở các dạng

khác nhau

tế bào khởi nguyên gọi

• Thường thì thể tích của một loại tế bào là cố định và không phụ thuộc vào thể tích chung của cơ thể

• Cơ thể đa bào dù có số lượng tế bào nhiều đến mấy thì cũng được phát triển từ là hợp tử một (Zygote).

• Sự sai khác về kích thước ở các cơ quan là do số lượng tế bào chứ không phải do thể tích của tế bào quy định

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG MÀNG SINH HỌC

Chương II

Cấu tạo chung của hệ thống màng sinh học:

• Là màng lipoproteit có độ dày từ 7 – 10nm, có thành phần hóa học gồm lipit (25 – 75%) và protein (25 – 75%). Ngoài ra còn có hydrat cacbon (5 – 10%)

CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA

• Lipit chủ yếu là photpholipit tạo thành lớp kép xếp theo kiểu đầu ưa nước quay ra ngoài và vào trong, còn đầu kỵ nước quay lại với nhau

MÀNG SINH CHẤT

• Protein phân bố rất đa dạng và linh hoạt trong lớp lipit kép. • Cacbon hydrat thường liên kết với lipit hoặc protein ở mặt ngoài màng

• Hàm lượng lipit, protein và cacbon hydrat cũng như cách sắp xếp chúng trong màng tùy thuộc vào chức năng của màng.

2.2. CẤU TRÚC CỦA MÀNG SINH CHẤT

• Khái niệm: Màng sinh chất là màng lipoproteit bao phủ khối tế bào chất của tế bào. Màng sinh chất khu trú, cách ly tế bào với môi trường ngoại bào, đồng thời thực hiện sự trao đổi vật chất và thông tin giữa tế bào với môi trường.

Charles Overton(1890) --Lipophilic Irving Langmuir(1902)

--- benzene-lipid solution onto the surface of the water Gorter and Grendel(1925): --- lipid bilayer,7 m in diameter --- twice monolayer of lipid --- erythrocytes Davson and Danielli(1935)

• Màng sinh chất ở các dạng tế bào khác nhau có thể có cấu tạo khác nhau về hàm lượng các chất, về khu trú của các phân tử trong màng, hoặc có thể biến đổi về siêu cấu trúc để thực hiện chức năng đặc biệt, nhưng đều có diện cấu tạo chung và thành phần sinh hóa điển hình.

---Differential permeability --- glucose, galactose --- the presence of proteins in membranes

• Màng sinh chất tồn tại ở cả các tế bào Prokaryota và Eukaryota.

29/06/2018

2.2.1. Thành phần hóa sinh và cấu trúc phân tử

MÔ HÌNH CẤU TRÚC MÀNG SINH CHẤT

Lipid ở trong màng chiếm khối lượng khoảng 50% (dao

a) Lipid

+ Cholesterol

động từ 25 – 75%). Các lipit chủ yếu của màng là: + Phospholipids có đến 55 – 57% photphatidilethanolamin, photphatidiserin, photphatidilcholin, sphingomielin…).

+ Các glicolipid (sphingosin, ceramit, galactocerebrosit).

CẤU TẠO MÀNG SINH CHẤT

Phospholipids

Lớp kép lipit

Đuôi kỵ nước

Đầu ưa nước

Protein xuyên màng

Protein rìa màng

29/06/2018

Cholesterol

Đặc tính của lipid ở màng • Phân tử lipit có 1 đầu ưa nước (đầu phân cực) và 1 đầu kỵ nước. Đó là những phân tử lưỡng tính (amhiphile).VD: phân tử phospholipids có đầu phân cực được cấu tạo từ cholin, photphat, glycerol và hai đuôi kỵ nước. Đuôi gồm hai mạch hydrocacbon no (CH2 – CH2 – CH2…) hoặc chưa no (CH2 – CH = CH – CH2…) trong đó thường có đến 14 – 24 nguyên tử C.

• Trong môi trường nước, các phân tử lipit sắp xếp sao cho các đầu phân cực quay ra phía nước còn đuôi kỵ nước quay lại với nhau.

• Khi các phân tử phospholipids có đuôi hydrocacbon kỵ nước ở trạng thái no màng có tính bền vững, còn khi đuôi hydrocarbon có nối đôi màng trở nên nhầy và có tính lỏng lẻo.

29/06/2018

Sự sắp xếp của các phân tử lipit trong môi trường nước

Nước

• Các phân tử phospholipids có thể tự quay, dịch chuyển ngang, dịch chuyển trên dưới (dịch chuyển flip - flop).

Nước

• Phân tử cholesterol có 1 nhóm phân cực và nhân steroid. Các phân tử cholesterol xếp xen kẽ vào giữa các phân tử photpholipit theo cách nhóm phân cực xếp ở mức các đầu ưa nước của photphlipit và nhân steroid xếp xen kẽ vào các mạch kỵ nước của photphlipit. Cách sắp xếp này có tác dụng gây bất động cho các mạch và có vai trò cố định cơ học cho màng.

Liposome

• Khi tỷ lệ photpholipit/cholesterol cao, màng mềm dẻo, còn khi tỷ lệ này nhỏ (nếu nhiều cholesterol) – màng sẽ bền chắc.

Phospholipids Micelle

• Các glycolipit là các lipit liên kết với oligosaccarit.

b) Protein

• Protein trong màng sinh chất chiếm 25 – 75%. Tùy dạng tế bào mà hàm lượng và bản chất protein có thể khác nhau và thực hiện các chức năng rất đa dạng, phong phú: cấu trúc, hoạt tính enzyme, vận chuyển các chất qua màng… • Tùy theo cách sắp xếp của protein trong màng người ta phân biệt hai loại: + Protein xuyên màng + Protein rìa màng (bám ở phía ngoài của màng hoặc phía trong màng).

Protein xuyên màng

Cấu tạo màng sinh chất

• Những protein này nằm xuyên qua chiều dày của màng và liên kết rất chặt chẽ với lớp kép lipit qua chuỗi axit béo. Có loại protein xuyên màng 1 lần, ví dụ như glycophorin (màng hồng cầu), hoặc nhiều lần (bacteriorodospin – màng vi khuẩn, xuyên qua màng 7 lần).

• Phần nằm trong màng là kỵ nước và liên kết với đuôi kỵ

nước của lớp kép lipit.

• Các đầu của phân tử protein thò ra phía rìa ngoài và rìa trong là ưa nước và có thể là tận cùng nhóm amine hoặc carboxyl.

• Các protein xuyên màng thường liên kết với hydratcacbon

tạo nên các glicoproteit nằm ở phía ngoài màng.

29/06/2018

Protein rìa màng

• Những protein rìa màng thường liên kết với lớp lipit kép bằng liên kết hóa trị với 1 phân tử photpholipit và xếp ở rìa ngoài (rìa tiếp xúc với môi trường ngoại bào), hoặc rìa trong của màng (rìa tiếp xúc với tế bào chất).

• Các protein rìa ngoài thường liên kết với gluxit tạo nên các glycoproteit. Còn protein rìa trong thường liên kết với các protein tế bào chất như ankyrin và qua ankyrin liên hệ với bộ xương tế bào tạo nên hệ thống neo màng và điều chỉnh hình dạng tế bào.

Các glycoproteit và lớp áo (cell coat)

• Các proteoglican là những protein liên kết với mạch polysaccarit không phân nhánh – là mạch trùng hợp của đường đôi (disaccarit – glicosaminoglican).

• Glycoproteit là những protein liên kết với polysaccarit cấu tạo từ nhiều đường khác nhau (gluco, manno, fuco, glucosamin, hexosamin) xếp thành các mạch phân nhánh, trong đó axit sialic (axit nơraminidic) có mang điện âm xếp ở tận cùng mạch gluxit.

• Các glycoproteit và glycolipit ở phía ngoài của màng tạo nên tính bất đối xứng của màng và là thành phần của lớp áo (cell coat).

Gluxit

2.2.2 Tính biến động của màng sinh chất

1) Tính linh hoạt của lớp kép lipit • Thể hiện ở trạng thái lỏng hoặc nhớt của lớp do sự phân bố các photpholipit chưa no và no. Khi các photpholipit ở trạng thái no – màng trở nên nhớt, ở trạng thái chưa no (trạng thái ở nhiệt độ sinh lý) – màng trở nên lỏng. • Gluxit trong màng sinh chất chiếm khoảng 2 – 10%. Đó là những mạch oligosaccarit hoặc polysaccarit liên kết đồng hóa trị với các protein màng tạo nên các glycoprotein hoặc proteoglican, liên kết với lipit tạo nên các glycolipit và luôn được định khu ở mặt ngoài của màng. • Sự chuyển động linh hoạt của các phân tử lipit: chuyển động dịch chỗ và chuyển động co dãn.

• Phần gluxit thò ra ngoài màng tạo nên một lớp cấu trúc sợi – là lớp áo có chức năng quan trọng như bảo vệ màng, tạo cực âm cho màng (do axit sialic), kháng nguyên bề mặt, liên kết với các tế bào bên cạnh…

• Khi chuyển động dịch chỗ, các phân tử lipit chuyển chỗ theo tuyến ngang (dịch chuyển sang bên cạnh). Đây là chuyển động nhanh. Sự chuyển dịch của chúng có thể xảy ra từ lớp lipit này sang lớp lipit kia (chuyển dịch Flip - Flop). Đó là chuyển dịch chậm hơn.

29/06/2018

2) Tính linh hoạt của các protein màng

• Các phân tử protein có khả năng chuyển động quay và chuyển dịch trong màng. Bình thường, các phân tử protein phân bố khá đồng đều. Nhưng khi có sự thay đổi nào đấy của môi trường, ví dụ như hạ thấp độ pH, sự kích thích của kháng thể… thì các phân tử protein chuyển động tạo nên những tập hợp.VD: sự di chuyển của các phân tử protein tạo thành mũ kháng nguyên ở tế bào limpho.

3) Kiểm soát tính linh hoạt của màng

• Tính linh hoạt của màng, đặc biệt là tính linh hoạt của các protein màng được kiểm soát bởi các nhân tố bên ngoài và bên trong. Sự kiểm soát ngoài là do các tác nhân của môi trường ngoại bào. VD: lectin kích thích sự hợp nhóm của các glycoproteit màng.

• Sự kiểm soát linh hoạt của màng tùy thuộc vào hệ thống bộ xương tế bào gồm các vi sợi và vi ống nằm sát màng, liên kết với màng qua các protein rìa trong của màng.

CHỨC NĂNG CỦA MÀNG SINH CHẤT

2.3. SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG

Tế bào chất

Roi tế bào

c

Chức năng enzyme

b

Chức năng thu nhận và truyền đạt thông tin

a

Liên kết với các vi sợi và môi trương ngoại bào

e Chức năng nối kết

f Chức năng nhận

d

biết tế bào

Chức năng vận chuyển

Tế bào chất

Cytoskeleton

Figure 4.8

29/06/2018

a) Khuyếch tán

2.3.1. Sự vận chuyển vật chất không chi

• Thực hiện qua lớp kép lipid và qua kênh

phí năng lượng

protein (protein channel)

• Khuyếch tán • Thẩm thấu • Sự vận chuyển dễ dàng thông qua protein

chuyên chở

• Điều kiện: Kích thước của phân tử Tính chất của phân tử Gradien nồng độ

a) Khuyếch tán qua lớp kép lipit

b) Thẩm thấu

• Là hiện tượng nước và các chất hòa tan

trong nó thấm qua màng.

• Hoạt động nhờ cơ chế tạo lỗ hoặc khe do sự di chuyển họp nhóm của các protein có trong màng

29/06/2018

Tế bào trong điều kiện đẳng trương (isotonic)

• Quá trình khuyếch tán và thẩm thấu qua màng để vào trong tế bào phụ thuộc vào sự chênh lệch nồng độ các chất giữa môi trường trong và môi trường ngoài tế bào.

•

môi trường đẳng trương

•

môi trường nhược trương

Cmtn > Cmtttb môi trường ưu trương Cmtn = Cmtttb Cmtn < Cmtttb

Tế bào trong môi trường ưu trương (Hypertonic)

Tế bào trong môi trường nhược trương (Hypotonic)

c) Sự vận chuyển dễ dàng

Các dạng protein chuyên chở

• Vận chuyển những phân tử có kích thước lớn hoặc phân

• Thực hiện nhờ các protein chuyên chở (transport protein)

• Bơm protein (pumps) • Kênh protein (channels) • Protein mang (carriers)

cực • Không tiêu tốn năng lượng, hoạt động dựa trên sự chênh lệch gradien nồng độ

• Các protein mang là các protein nằm tại màng, được sử dụng làm chất chuyên chở bằng cách gắn với chất được chuyên chở nhờ phần có hình thù bổ trợ đặc trưng và tính này cũng chuyển chúng vào tế bào chất. Hoạt tương tự như enzyme – cơ chất, nhưng khác ở chỗ chất được chuyên chở không bị làm thay đổi cấu trúc

29/06/2018

Cơ chế hoạt động của protein mang

Protein mang

• Các protein mang thay đổi thù hình từ một phía

của màng (khi gắn với chất chuyên chở) và trở

lại thù hình ban đầu ở phía kia của màng (khi

đã giải phóng chất chuyên chở)

Sự vận chuyển dễ dàng

Glucose được vận chuyển qua màng nhờ protein GLUT

Vận chuyển ion qua inophore

Vận chuyển đường, amino axit, các phân tử protein nhỏ qua protein mang

2.3.2 Hoạt động của các protein mang

Sự vận chuyển thụ động

1. Vận chuyển đơn hướng (uniport)

VD: Sự vận chuyển glucose từ môi trường ngoại bào vào tế bào chất qua kênh protein (khi nồng độ glucose ở môi trường ngoài cao hơn nội bào)

29/06/2018

Hoạt động của các protein mang 2. Vận chuyển đồng hướng (Symport)

Hoạt động của các protein mang 3. Vận chuyển đối hướng (antiport)

VD: vận Sự chuyển đồng thời Gluco – Na+ từ xoang ống thận vào tế bào chất

2.3.3 Sự vận chuyển tích cực qua màng

• Là phương thức vận chuyển chất qua màng chống lại gradien nồng độ, có tiêu phí năng lượng ATP do tế bào cung cấp

• Tế bào phải chi phí khoảng 10 - 20% số năng lượng ATP cho sự vận chuyển chủ động qua màng

• Thực hiện thông qua các protein mang (carrier

protein)

Các dạng bơm hoạt tải

a) Hoạt tải ion

• Na+/K+ • H+ • Ca2+

• Cơ chế: 3 ion Na+ liên kết vào phần protein xuyên màng (Na+ - K+ ATPase) làm biến đổi hình thể của phức hệ này, phức hệ mới tạo thành liên kết với 1 phân tử ATP, phân giải thành ADP+P.

• P được gắn vào phức hệ làm biến đổi cấu hình của chúng, nhờ vậy phức hệ sẽ vận chuyển được 3 ion Na+ ra phía bên ngoài màng. Sau đó phức hệ lại kết hợp ngay với 2 ion K+.

• P được giải phóng ra khỏi phức hệ để phức hệ trở lại trạng thái ban đầu, kết quả là 2 ion K+ được dẫn truyền từ ngoài vào trong.

29/06/2018

b) Hoạt tải glucose Cơ chế: ion Na+ được bơm chủ động ra ngoài để duy trì nồng độ Na+ bên ngoài cao hơn bên trong tế bào. Do đó ion Na+ có khuynh hướng khuếch tán trở lại phần trong tế bào qua 1 kênh trên màng, đồng thời dẫn truyền vào một phân tử đường. Gradien khuếch tán thúc đẩy Na+ đi vào là lớn khiến cho các phân tử đường được kéo vào thậm chí ngược gradient nồng độ đường.

2.3.4. Sự nhập bào, thực bào và xuất bào

a) Sự nhập bào (Endocytosis)

• Sự nhập bào và xuất bào là sự vận chuyển các chất qua màng sinh chất trong đó có sự thay đổi và tái tạo của màng tế bào để tạo nên các bóng hoặc túi (dạng không bào - vacuoles)

• Là sự hình thành các bóng nội bào có đường kính rất bé, khoảng 0,1µm, do sự lõm vào và tách ra của một phần màng có chứa một chất rắn hoặc dịch lỏng.

• Đối với các phân tử lớn, hoặc cá thể rắn, hoặc lỏng thì tế bào sử dụng hình thức nhập bào (Endocytosis) để chuyển tải chúng vào trong tế bào, và hình thức xuất bào (Exocytosis) để chuyển tải chúng ra khỏi tế bào.

• Có 2 dạng nhập bào:  Ẩm bào (pinocytosis)

 Nhập bào thụ quan (Receptor- mediated pinocytosis)

29/06/2018

Nhập bào thụ quan

Ẩm bào

• Là hiện tượng bắt giữ và đưa vào tế bào các giọt chất lỏng ngoại bào mà các chất hòa tan trong đó giống như thành phần dịch ngoại bào.

• Là dạng nhập bào trong đó có có tạo thành các bóng nhập bào có áo bao quanh, do sự lõm vào và tách ra một phần màng đặc biệt có chứa nhóm thụ quan (receptor).

• Các bóng ẩm bào trơn bao có

áo

• Clathrin là một protein gồm ba mạch polypeptit dài và 3

không quanh.

• Cơ chế: Phần màng sinh chất có chứa các thụ quan (receptor) đặc trưng khi tiếp xúc với chất gắn đặc trưng (ligand) sẽ lõm vào tế bào chất do tác động của một mạng lưới clathrin được hình thành ngay dưới màng. Các phân tử thụ quan liên kết đặc trưng với các chất gắn (chất hóa học mang thông tin) và được bao bởi bóng nhập bào.

mạch polypeptit ngắn xếp thành kiềng 3 chân.

Nhập bào thụ quan

29/06/2018

b) Sự thực bào (phagocytosis)

Phagocytosis

• Là các hiện tượng tạo thành các thể thực bào (phagosome) – là những bóng có kích thước lớn (1-2 µm) có màng bao bọc và chứa các phần tử rắn, vi khuẩn hoặc mảnh vỡ tế bào.

• Cơ chế:  Khi vi khuẩn xâm nhập vào cơ thể, chúng sẽ bị opsonin hóa, nghĩa là bị gắn vào bề mặt các kháng thể - opsonin. Các tế bào thực bào nhận biết các vi khuẩn có mang opsonin nhờ thụ quan màng đặc trưng (thụ quan Fc) và qua thụ quan – opsonin, vi khuẩn bị gắn chặt vào màng tế bào thực bào.

 Nằm cạnh thụ quan là kênh ion có nhiệm vụ vận chuyển natri, và phức hệ Fc – ligand sẽ làm hoạt hóa kênh ion.  Do đó một lượng natri sẽ xâm nhập vào tế bào. Điện thế màng bị hạ thấp làm hoạt hóa sự thực bào – tức là sự chuyển dạng của màng cùng phần ngoại sinh chất nằm dưới màng tạo nên bóng thực bào. • Các thể thực bào vào tế bào chất sẽ liên kết với các lizosome và biến thành các phagolizosome.

c) Sự xuất bào (exocytosis)

2.4. SỰ TRAO ĐỔI THÔNG TIN QUA MÀNG

2.4.1. Hormone và thụ quan màng

• Thụ quan màng là những protein hoặc glycoprotein

đặc trưng khu trú trong màng.

• Chúng có khả năng thay đổi hình thù không gian và liên kết đặc trưng với các chất mang tín hiệu thông tin (thường gọi là chất gắn ligand).

• Màng sinh chất thu nhận các tín hiệu khác nhau (ví dụ các hormone đặc thù) nhờ các protein đặc trưng khu trú ở trong màng đóng vai trò là các thụ quan màng (membrane receptor), vì vậy tế bào có khả năng đáp ứng kịp thời đối với tác động của các nhân tố môi trường.

• Các thông tin đến từ môi trường hoặc đến từ tế bào khác thường ở dạng các tín hiệu hóa học.

• Khi phức hệ thụ quan – chất gắn được hình thành chúng sẽ phát động những tín hiệu sinh lý như: mở các kênh ion để vận chuyển các ion, kích hoạt các enzyme, hoạt hóa các protein trong dây truyền trao đổi chất của tế bào, hoặc hoạt hóa các gen.

29/06/2018

2.4.2. Cơ chế truyền đạt thông tin qua màng

b) Các chất hòa tan trong lipit

a) Các chất hòa tan trong nước •

•

• Các chất mang thông tin là các chất hòa tan trong lipid (hormone steroid, vitamin D, retinoid…) sẽ được vận chuyển qua màng vào tế bào chất. Ở đây chúng sẽ liên kết với các thụ quan nội bào tạo thành phức hệ hormone – thụ quan nội bào.

•

• Phức hệ này sẽ đi vào nhân tế bào và có

Chất gắn (VD hormone adrenarin) liên kết với thụ quan màng đặc trưng. Thông tin được truyền qua chất trung gian là protein G khu trú trong màng kèm với thụ quan (có tên gọi là G bởi vì protein này được hoạt hóa bởi GTP – guanozintriphotphat). Protein được hoạt hóa sẽ phát động chuỗi phản ứng của tế bào như: điều hòa điện thế màng (mở hoặc đóng các kênh ion), kích hoạt (hoặc ức chế) các phản ứng sinh hóa liên quan đến sự sinh trưởng và tăng sinh tế bào, làm hoạt hóa các gen. Hoạt động thu nhận thông tin và truyền thông tin nhờ các thụ quan màng được tế bào điều chỉnh để thích nghi với trạng thái của tế bào cũng như với thay đổi của môi trường.

tác động hoạt hóa các gen.

2.5. SỰ PHÂN HÓA CỦA MÀNG SINH CHẤT,

LỚP VỎ TẾ BÀO

b) Các kết nối vững chắc (thể nối hay thể dây chằng) (desmosome): là kiểu kết nối trong đó có sự thay đổi hình dạng màng sinh chất, có sự tham gia của protein liên kết và cả sự tham gia của phức hệ vi sợi tế bào chất làm cho nối kết ổn định và vững chắc.

c) Các nối kết tế bào chất hay cầu nối sinh

chất (plasmodesma)

2.5.1. Một số biểu hiện về phân hóa của màng sinh chất a) Các cầu nối gian bào hay nối kết

thông thương (junction - gap): là những nối kết giữa hai tế bào cạnh nhau mà ở đó hai màng sinh chất tiếp cận nhau sít đến đến mức không thể phân biệt được hai màng. Vì khoảng gian bào chỉ khoảng 2 – 3nm, như thể các cầu nối thông thương giữa hai tế bào tạo nên bởi 7 lớp gồm 4 lớp kỵ nước và 3 lớp ưa nước. Các cầu nối có được là nhờ sự liên kết của protein – connexin tạo nên các kênh thông thương tồn tại trong màng của cả hai tế bào.

Thành tế bào thực vật

Plasmodesma

29/06/2018

Cellulose và thành tế bào thực vật

29/06/2018

Nuclear envelope

ENDOPLASMIC RETICULUM (ER)

NUCLEUS

Nucleolus

Rough ER

Smooth ER

Chromatin

Flagelium

Plasma membrane

Centrosome

CYTOSKELETON

Microfilaments

Intermediate filaments

Chương III TẾ BÀO CHẤT VÀ CÁC BÀO QUAN

Ribosomes

Microtubules

Microvilli

Golgi apparatus

Peroxisome

Lysosome

In animal cells but not plant cells: Lysosomes Centrioles Flagella (in some plant sperm)

Mitochondrion

Bào quan

Cấu trúc

Chức năng

Ty thể

Màng kép

Hô hấp tế bào

Nuclear envelope

Lục lạp

Màng kép

Quang hợp

NUCLEUS

Nucleolus Chromatin

Rough endoplasmic reticulum

Mạng lưới nội chất trơn Màng đơn

Vận chuyển nội bào, tổng hợp

Centrosome

Smooth endoplasmic reticulum

lipit, chuyển hóa cacbonhydrat

Ribosomes (small brwon dots)

Mạng lưới nội chất hạt Màng đơn có đính

Vận chuyển nội bào, tổng hợp

Central vacuole

ribosome

protein

Tonoplast

Golgi apparatus

Microfilaments

Bộ máy Golgi

Màng đơn

Đóng gói, chế tiết các sản

Intermediate filaments

phẩm protein, glycoprotein

Microtubules

Lysosome

Màng đơn, dạng

Tiêu hóa nội bào

Mitochondrion

bóng

Peroxisome

Plasma membrane

Không bào

Màng đơn, dạng

Tạo sức trương, dự trữ các

Chloroplast

Cell wall

bóng

chất

Plasmodesmata

Wall of adjacent cell

Ribosome

Không màng

Tổng hợp protein

Trung thể

Không màng

Phân bào

3.2. MẠNG LƯỚI NỘI SINH CHẤT (endoplasmic reticulum ) • Là hệ thống phức tạp các kênh, các không

bào và bể chứa.

Nucleus

1 µm

Nucleolus

Chromatin

Nuclear envelope: Inner membrane Outer membrane

Nuclear pore

Pore complex

Rough ER

1 µm

Ribosome

Surface of nuclear envelope. 0.25 µm

Close-up of nuclear envelope

Nuclear lamina (TEM).

Pore complexes (TEM).

29/06/2018

Mạng lưới nội sinh chất

MẠNG LƯỚI NỘI SINH CHẤT

CHỨC NĂNG CỦA MẠNG LƯỚI NSC

Mạng lưới nội sinh chất trơn

4 Chồi không bào vận chuyển

Ribosome

Protein trong các không bào vận chuyển

3 Protein

1

2

Các không bào

Các kênh

Mạng lưới nội sinh chất có hạt

Polypeptide

CẤU TẠO RIBOSOME

29/06/2018

Mitochondria

CẤU TẠO MITOCHONDRIA

Màng ngoài

Màng trong

Mào

Inner Xoang trong membrane (chất nền) Cristae

Xoang ngoài Matrix

29/06/2018

Màng trong và chất nền ty thể

hi [H+]

Hệ thống vận chuyển electron ATP synthase FADH2 NADH Krebs cycle

ATP4-

Antiporter ADP3-

symporter

pyruvate

-2 H+

P04

AND ty thể (mtADN)

mitochondrial DNA

Overview of aerobic respiration

Sự tái bản của ty thể

29/06/2018

mtADN của nấm

mtADN của người

mtADN của ngô

Chloroplast

Chức năng của ty thể ở trong tế bào thực vật

• Plant mitochondria have specialised

functions

in leaves they participate in

•

photorespiration

sites of vitamin synthesis (vit C, folic

•

acid, biotin)

29/06/2018

Cấu trúc siêu vi của lạp thể

Chloroplast: Thylakoids

Sơ đồ quá trình quang hợp

29/06/2018

Phức hệ Golgi

cis face (“receiving” side of Golgi apparatus)

1

2

Vesicles coalesce to

0.1 0 µm

6

form new cis Golgi cisternae

Vesicles move from ER to Golgi

Vesicles also transport certain proteins back to ER

Cisternae 3 Cisternal maturation: Golgi cisternae move in a cis- to-trans direction

4 Vesicles form and leave Golgi, carrying specific proteins to other locations or to the plasma mem- brane for secretion

5

trans face (“shipping” side of Golgi apparatus)

Vesicles transport specific proteins backward to newer Golgi cisternae

The Golgi Apparatus

Transport vesicle from ER

“Receiving” side of Golgi apparatus

Golgi apparatus

New vesicle forming

Transport vesicle from the Golgi

“Shipping” side of Golgi apparatus

Plasma membrane

Figure 4.13

Sơ đồ dây chuyền tổng hợp, đóng gói các sản phẩm protein

Chức năng của phức hệ Golgi

1 Màng nhân 2 Lỗ nhân 3 Mạng lưới nội sinh chất có hạt) 4 Mạng lưới nội sinh chất trơn 5 Ribosome 6 Macromolecules 7 Bóng vận chuyển 8 Phức hệ Golgi 9 Mặt cis của phức hệ Golgi 10 Mặt trans của phức hệ Golgi 11 Các khoang của phức hệ Golgi

29/06/2018

Lysosome

Nhập bào thụ quan

Cấu tạo và chức năng lysosome

Peroxisome

29/06/2018

Sự liên hệ giữa các bào quan

29/06/2018

CHƯƠNG 4: NHÂN TẾ BÀO

4.1 Đặc điểm chung về cấu trúc nhân, dịch nhân

Cấu trúc nhân trong tế bào sống và tế bào tiêu bản

4.1.1 Hình thái nhân ở tĩnh kỳ

Tế bào sống

Tiêu bản

• Số lượng: phần lớn tế bào thực vật có 1 nhân

• Nhân có cấu trúc phức

• Hình dạng: khác nhau giữa các loài và giữa các

• Nhân có tính đồng nhất quang học

tạp:

mô của cùng một cây

 Màng nhân

• Kích thước: phụ thuộc vào loại tế bào và trạng

(nucleolemma)

thái của tế bào

• Chỉ phân biệt được màng nhân và hạch nhân

 Hạch nhân (nucleolus)

• Định khu: không cố định.

 Chất nhiễm sắc (chromatine)

 Dịch nhân (Karyolimph)

4.1.2 Dịch nhân

MÔ HÌNH CẤU TẠO NHÂN

• Là pha lỏng trong nhân chứa các loại protein khác nhau, các glicoproteit và phần lớn các enzyme của nhân

• Dịch nhân chứa các hạt ribonucleoproteit (tiền ribosome) trong đó rARN chiếm với kích thước khoảng 15nm, khoảng 40 – 50%

• Các enzyme trong dịch nhân chủ yếu là enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp các axit nucleic và các enzyme đường phân

• Trong dịch nhân không có enzyme hô hấp  trong dịch nhân chủ yếu là trao đổi chất yếm khí và năng lượng sử dụng được tạo ra do đường phân

29/06/2018

CẤU TRÚC MÀNG NHÂN

4.2 Màng nhân

Cấu tạo: • Gồm 2 lớp màng lipoproteit gọi là màng trong và màng ngoài. Giữa hai lớp màng là xoang quanh nhân

• Tiếp giáp với lớp màng trong là mạng lưới protein (lamina), cấu tạo từ vi sợi trung gian lamin A/C và B

• Màng ngoài nối với mạng lưới nội chất

Màng nhân và lamina

Nuclear lamina

Lamina

Lỗ màng nhân

Chất dị nhiễm sắc

Cấu tạo của sợi lamin

Tính chất của màng nhân

• Khi bị phân hủy không có khả năng hàn gắn. • Màng nhân tích điện dương • Có khả năng thẩm thấu những đại phân tử như

ribonuclease, protamin, histon

lamin có cấu Sợi trúc cuộn dạng xoắn với một đuôi N dài dạng que và đầu C hình cầu

• Có cấu trúc không liên tục (trên màng nhân có

phân bố nhiều lỗ)

• Vào cuối tiền kỳ màng nhân biến mất và bị chia nhỏ thành các bóng không bào bé. Đến cuối mạt kỳ màng nhân lại được tái sinh từ các bóng không bào và mạng lưới nội sinh chất

29/06/2018

Lỗ màng nhân

4.2.2 Lỗ màng nhân • Trên màng nhân có phân bố nhiều lỗ làm thông

nhân với tế bào chất

• Các lỗ phân bố trên mặt màng nhân tương đối

đồng đều với khoảng cách 50 – 100nm

• Lỗ có dạng hình phễu, đường kính mặt trong

khoảng 50nm và ngoài 100nn

• thước lỗ nhân khá cố định ở các tế bào khác

nhau

• Lỗ được cấu tạo từ một vòng nhẫn giới hạn lỗ • Phía trong vòng nhẫn có 8 mảnh chắn sáng nhô vào lòng ống giới hạn lòng ống còn 1 khe trung tâm hẹp khoảng 10nm

Sự trao đổi chất giữa nhân và tế bào chất

4.2.3 Chức năng của màng nhân

• Thực hiện chức năng trao đổi chất giữa nhân và tế bào

• Phân lập, cách ly nhiễm sắc thể khỏi tế bào chất • Thời kỳ phân bảo màng nhân biến mất tạo điều kiện cho NST di chuyển về hai cực của tế bào

• Lỗ màng nhân ngoài chức năng trao đổi còn thực hiện

chất • Tham gia vào quá trình tổng hợp và chuyên chở các chất • Tham gia vào quá trình tổng hợp protein (do mặt ngoài màng nhân có đính nhiều ribosome)

chức năng nâng đỡ

4.3 Hạch nhân

Nucleus: structure and function nuclear envelope

• Thường có dạng hình cầu hoặc hình ô van • Độ lớn của hạch nhân thay đổi phụ thuộc

vào trạng thái sinh lý của tế bào

• Có đặc tính dễ thay đổi về hình thái (số lượng, kích thước), về tính chất hóa học • Cấu tạo: gồm chất nhiễm sắc bao quanh thân hạch nhân  1 phần hạch nhân, Hạch nhân được cấu trúc từ các sợi và hạt

Heterochromatin = too compacted, transcriptionally inactive

Nucleolus Nucleoplasm Euchromatin = can be transcriptionally active

29/06/2018

4.4. Cấu trúc trên phân tử của sợi nhiễm sắc

4.4.1. Thành phần hoá học của sợi nhiễm sắc

• Các protein histon

• Sợi ADN dài (mỗi NST bình quân dài khoảng 4 cm, ở trung kỳ dài khoảng 4µm).

• Protein phi histon • ARN (gọi là các ARN nhân) • Một số ion kim loại: Ca2+, Mg2+, Na+

29/06/2018

4.4.1. Thành phần hoá học của sợi nhiễm sắc

BẢNG MÃ CODE

Histon: là các protein có phân tử ngắn, chứa khoảng 100 – 200

axit amin

Có 5 loại histon: H1, H2A, H2B, H3, H4

+ H1: giàu lizin, 21 kdalton

+ H2A, H2B

+ H3, H4 : giàu acginin , 10-15 kdalton

+Tỷ lệ H1: H2A: H2B: H3: H4 – 1:2:2:2:2

MÔ HÌNH 1 VÒNG XOẮN CỦA NST

được cuộn quanh bởi ADN.

• Octamer histon gồm:

+ 2 phân tử H3 và 2 phân tử H4 liên kết ở vùng trung tâm.

+ 2 phân tử H2A và 2 phân tử H2B liên kết phía ngoài

• Trong mỗi nucleosome, octamer histon được quấn bởi 1 ¾ vòng sợi

ADN, mỗi vòng dài 80 cặp Nu, làm thành vòng quấn 146 cặp Nu của ADN

quấn quanh 8 phân tử histon.

• Mỗi nucleosome có đường kính 110A0, như vậy sợi ADN cuộn tròn, quấn

quanh histon được giảm chiều dài theo hệ số 7.

• Nucleosome này nối với nucleosome kia bằng ADN nối (15 - 100 cặp Nu)

-> Sợi cơ bản của NST (100A0)

General model for the nucleosomal core

4.4.2. Cấu trúc cơ bản (bậc 1) của sợi nhiễm sắc • Mức đơn giản nhất là nuclesome: cấu tạo từ 8 phân tử histon (octamer),

29/06/2018

Structure of the Nucleosome (1997)

Nucleosome core particle

• Mỗi bước cuộn xoắn của solenoid trung bình 6 nucleosome.

• Trong NST trung kỳ, solenoid cuộn xoắn một lần nữa (bậc ba)  một ống

rỗng (đường kính 2000A0)  ADN với chiều dài đã co giảm theo hệ số 18.

• Ống 2000A0 cuộn xoắn tiếp  cuộn xoắn lớn hơn – bậc bốn (đường

kính 2000A0)  cromatit ở kỳ giữa.

4.4.3. Cấu trúc solenoid và các mức kết tụ, ý nghĩa • Solenoid: mức xoắn bậc hai của sợi NS (đường kính 300A0).

Ý nghĩa:

Giải quyết hai vấn đề cơ bản:

• Hoạt hoá gen - thể hiện thông tin di truyền.

• Vận động – phân phối đều và chính xác vật chất di truyền cho các thế hệ

tế bào.

29/06/2018

Kết luận:

truyền, và trong sự vận động phân phối đều và chính xác vật

Cấu trúc trên phân tử của sợi NST và quá trình kết tụ của nó có ý nghĩa lớn trong sự hoạt hoá gen - thể hiện thông tin di

chất di truyền cho các thế hệ tế bào. ADN, với mô hình cấu trúc ở cấp độ phân tử, và mô hình về cấu trúc trên phân tử (NST) của nó đã chứng tỏ tính hoàn thiện tối cao của vật chất mang thông tin di truyền - vật chất trung tâm của sự sống.

4.5. Cấu trúc nhiễm sắc thể ở trung kỳ

4.5.1. Cấu trúc hình thái NST trung kỳ

- Dạng kép (do có sự nhân đôi sợi NS).

- Kích thước lớn nhất.

HÌNH THÁI NHIỄM SẮC THỂ Ở TRUNG KỲ  Tâm động(centromere): + Là khối ADN – protein bền vững, có nhiều ADN dạng kiến trúc trùng lặp với bội số cao. + Là nơi đính vào của các sợi tơ vô sắc để NST tách ra và chạy về hai cực của tế bào. + Thường mỗi NST có 1 tâm động. Vị trí của tâm động quyết định hình dáng NST.  Vai NST  Eo thắt (secondnary constriction)  Thể kèm (Satellite): vai trò trong tổng hợp ARN riboxom của tế bào. Chỉ cí một số NST có eo thắt và thể kèm.

4.5.2. Kiểu nhân

• Khái niệm: Bộ NST đầy đủ các đặc điểm về hình thái

CÁC DẠNG NHIỄM SẮC THỂ • Dạng cân

• Nhiều tâm

• Dạng lệch

• Không tâm

• Tâm mút

và số lượng cụ thể gọi là kiểu nhân (Karyotype) của loài đó. • Đôi NST tương đồng: 1 chiếc có nguồn gốc từ bố (giao tử đực), chiếc kia có nguồn gốc từ mẹ (giao tử cái). • Thiết lập nhân đồ (idiogram): thiết lập hình vẽ diễn tả đặc điểm hình thái, kích thước, các băng đặc trưng của từng cặp NST tương đồng và xếp chúng theo thứ tự.

29/06/2018

Kiểu nhân của Ngô (Zea may) Kiểu nhân của lúa (Rice)

4.5.3. Chất nguyên nhiễm sắc, chất dị nhiễm sắc, phân lập các NST

Kiểu nhân cà chua

Chất nhiễm sắc: ADN với protein histon và protein phi histon.

Do tính chất kết tụ của sợi ADN với các protein ở các vùng nào

đó trên NST là khác biệt so với bình thường làm cho vùng bắt

màu đậm hơn – vùng dị nhiễm sắc (heterochromatin) và vùng

bình thường vùng nguyên nhiễm sắc (euchromatin).

Vùng dị nhiễm sắc tập trung nhiều dạng ADN có dạng kiến trúc

trùng lặp bội số cao.

• Vị trí: Ổn định và không ổn định.

• Gen ở vùng dị nhiễm sắc thường bất hoạt

• Dựa vào vùng dị nhiễm sắc ổn định để phân biệt NST khi chúng

có kích thước, hình dạng giống nhau.

Tiêu chuẩn để phân lập các NST:

+ Hình dạng NST

+ Kích thước NST

+ Vị trí các băng ổn định

CHƯƠNG 5 CHU KỲ TẾ BÀO VÀ CÁC DẠNG PHÂN BÀO

29/06/2018

Chu kỳ tế bào và phân chia nguyên nhiễm 5.1. Chu kỳ tế bào

Khái niệm: là quá trình hoạt động của tế

bào từ lần phân chia này tới lần phân chia

tiếp theo.Gồm 2 giai đoạn: tĩnh kỳ và giai

đoạn phân chia

+ Giai đoạn trước tổng hợp ADN (G1): tế

bào chuẩn bị cơ sở vật chất để bước vào

tổng hợp ADN.

+ Giai đoạn tổng hợp ADN (S): tái bản

ADN NST,tổng hợp protêin.

+ Giai đoạn sau tổng hợp ADN (G2): tích

lũy năng lượng, chuẩn bị vất chất để bước

vào giao đoạn phân chia.

Tĩnh kỳ:

29/06/2018

Chu kỳ của tế bào

Các tín hiệu khởi đầu phiên mã ARN-polymerase nhận biết và bám vào hai đoạn đặc thù nằm gần các vị trí -35 và -10 của vùng khởi động

29/06/2018

Qúa trình thành thục hóa ARN sơ cấp

29/06/2018

Qúa trình dịch mã

29/06/2018

5.2 Tổng quát về các dạng phân bào

• Trực phân • Nội phân • Phân bào nguyên nhiễm • Phân bào giảm nhiễm

+ Hậu kỳ + Mạt kỳ

Giai đoạn phân chia (M): • Phân chia nguyên nhiễm (mitosis) + Tiền kỳ + Trung kỳ Kết quả từ một tế bào (2n) -> 2 tế bào (2n) • Phân chia giảm nhiễm (meiosis) + Giảm phân I +Giảm phân II

AMITOSIS

cell

two

cycles

results

two

each

copies

cells

inducing

another

then

Developmentally regulated polyploidy. Normal mitotic diploid mononucleated daughter cells with each nucleus containing homologous chromatid (2N). Re-replication of DNA during S- phase is an aberrant event that produces giant nuclei and apoptosis. However, developmental signals can induce to become polyploid either by completing mitosis in the absence of cytokinesis [(C-), acytokinetic mitosis], or by melding two G0- phase cells into a single cell containing two G-phase nuclei (cell fusion), or by arresting cells in G2-phase and S-phase (endoreduplication), or by arresting cells in M-phase (M*) in the absence of cytokinesis (endomitosis). Multiple rounds of acytokinetic mitosis produce multinucleated giant cells. Multiple cell fusion events produce multinucleated myotubes in skeletal endoreduplication rounds of muscle. Multiple (endocycles) produce mononucleated giant cells, whereas multiple rounds of endomitosis produce a single multilobular nucleus.

Exploring The Mitotic Division of an Animal Cell Exploring The Mitotic Division of an Animal Cell

PROMETAPHASE

PROPHASE

G2 OF INTERPHASE

METAPHASE

ANAPHASE

TELOPHASE AND CYTOKINESIS

Aster

Kinetochore

Centrosomes (with centriole pairs)

Centromere

Early mitotic spindle

Chromatin (duplicated)

Fragments of nuclear envelope

Metaphase plate

Nonkinetochore microtubules

Cleavage furrow

Nucleolus forming

Nucleolus

Kinetochore microtubule

Chromosome, consisting of two sister chromatids

Nuclear envelope

Plasma membrane

Nuclear envelope forming

Spindle

Daughter chromosomes

Centrosome at one spindle pole

29/06/2018

Mitosis in onion apical meristem (root tip)

Cytokinesis in animal and plant cells

?

100 µm

Cleavage furrow

1 µm

Wall of patent cell Cell plate

New cell wall

Vesicles forming cell plate

Daughter cells

Contractile ring of microfilaments

(a) Cleavage of an animal cell (SEM)

Daughter cells (b) Cell plate formation in a plant cell (SEM)

Giảm phân II

Giảm phân I

Tiền kỳ (prophase)

5.3. Nguyên phân

Centrosomes

Intact nuclear envelope

• Khái niệm: là phương thức phân chia cơ bản và phổ cập

nhất của tế bào. Quá trình phân chia gồm 4 giai đoạn, kết quả

Condensing chromosomes

từ một tế bào mẹ cho hai tế bào con có số lượng NST ko đổi.

• Các dạng tế bào phân chia nguyên nhiễm ở thực vật:

+ Tế bào hợp tử

+ Tế bào mô phân sinh

+ Tế bào mô sẹo

Condensing chromosomes

NST bắt đầu co xoắn, màng nhân và

+ Tế bào tiểu bào tử và đại bào tử

Centrosome separation beginning

hạch nhân tan dần. Cuối tiền kỳ, bộ máy

hữu ty hình thành, NST ngắn và rộng,

mỗi NST gồm 2 sợi cromatid đính với

nhau ở tâm động.

29/06/2018

Hậu kỳ (Anaphase)

Trung kỳ (metaphase)

Spindle poles

Pole

Metaphase plate

Pole

Spindle poles

Pole

Metaphase plate

Hai sợi cromatid của NST tách nhau tại

tâm đông và chuyển động về 2 cực

nhờ hoạt động của tơ kéo. Tế bào chất

Pole

bắt đầu được phân chia.

Pole

Trung kỳ

Đầu trung kỳ

Đầu mạt kỳ, các NST tụ lại ở 2

cực tế bào và bắt đầu tháo

Mạt kỳ (telophase)

Early Prophase

xoắn. Màng nhân và hạch

nhân được hình thành.

Pair of centrioles

Early mitotic spindle

Centromere

Aster

Chromosome, consisting of two sister chromatids

Early prophase

Metaphase

Late Prophase

Metaphase plate

Polar microtubules

Fragments of nuclear envelope

Kinetochore

Kinetochore microtubule

Spindle pole

Spindle

Late prophase

Metaphase

29/06/2018

Anaphase

Telophase and Cytokinesis

Nucleolus forming

Contractile ring at cleavage furrow

Nuclear envelope forming

Daughter chromosomes

Telophase and cytokinesis

Anaphase

Ý nghĩa của nguyên nhiễm:

• Xây dựng lên cơ thể đa bào từ tế bào ban đầu.

• Các TTDT được truyền nguyên vẹn vì vậy mọi

tế bào của cơ thể đa bào có bộ máy di truyền

như nhau.

• Các gen khác nhau hoạt động ở các nhóm tế

bào - tế bào phân hóa chức năng do có cơ chế

hoạt hóa diễn ra trong quá trình phát triển cá thể

• Qua phân bào gen mới hoạt hóa.

5.4. Giảm phân • Gồm 2 lần phân chia:

 Giai đoạn sợi mảnh (leptoten): NST rất mảnh, dài, phân bố

• Mỗi lần phân chia đều trải qua 4 thời kỳ: tiền kỳ, trung kỳ, hậu kỳ, mạt kỳ • Giảm nhiễm 1: + Tiền kỳ 1: phức tạp gồm 5 pha:

 Giai đoạn kết thúc sợi đôi (diakines): co xoắn cực đại, tuy

khắp nhân, dạng sợi kép.  Giai đoạn hợp sợi (zygoten): NST tương đồng tìm đến nhau và tiếp hợp (từ đầu mút NST  dọc theo chiều dài của nó).  Giai đoạn sợi thô (pachiten): hoàn thành tiếp hợp.  Giai đoạn sợi đôi (diploten): đẩy và co xoắn

tách ra nhưng vẫn song hành với nhau.

29/06/2018

Cuối tiền kỳ I

Tiền kỳ I

Các NST tương đồng bắt cặp với nhau

Trung kỳ I

Hậu kỳ I

• Các cặp lưỡng trị tách

ra và mỗi NST trong

• Tâm động của 2 NST

đôi

tương đồng chạy

• Các cặp lưỡng trị chuyển về mặt phẳng xích đạo Mặt phẳng xích đạo của tế bào.

về hai cực của tế bào.

tương đồng đính trên sợi tơ vô sắc. • Ở mỗi cặp, sự sắp xếp ngẫu nhiên của 1 NST có nguồn gốc từ bố, một - nguồn gốc từ mẹ hướng về hai cực đối diện của tế Thoi tơ vô sắc bào.

Giảm phân I

Mạt kỳ I

• Các sợi NST tụ lại ở hai cực của tế bào và chúng thực hiện chu kỳ duỗi xoắn. Haploid

• Màng nhân và tiểu hạch được tái tạo, nhân chuyển về trạng thái tĩnh kỳ.

Haploid

• Ở giữa tế bào hình thành vách ngăn để phân tách thành 2 tế bào con (n NST).

29/06/2018

Meiosis: Metaphase II

Tiền kỳ II

NST.

thoi tơ vô sắc

• NST co xoắn cực đại • NST tập trung ở mặt • Không có sự nhân đôi phẳng xích đạo • Tâm động đính với • Các NST bắt đầu co xoắn và di chuyển về mặt phẳng xích đạo.

Mạt kỳ II

Hậu kỳ II

• Hai sợi cromatid của

• Đầu mạt kỳ, các

NST tách nhau tại

NST tụ lại ở 2 cực tế

tâm đông và chuyển

bào và bắt đầu tháo

động về 2 cực nhờ

xoắn. Màng nhân và

hoạt động của tơ

hạch

nhân

được

kéo.

Haploid Haploid

Haploid

hình thành.

Haploid

Giảm phân II

Giảm phân I

Prophase II Metaphase II Prophase I Metaphase I

Telophase I Anaphase I Anaphase II Telophase II

29/06/2018

Ý nghĩa của giảm phân, cơ sở phân ly tính trạng

Giảm phân II

• Tái tổ hợp di truyền (đa dạng ở quần thể phân ly).

• Bộ NST của loài được ổn định trong sự kế thừa vật chất di truyền qua các thế hệ sinh sản hữu tính.

• Sự tiếp hợp hình thành nên các cặp lưỡng trị đảm bảo cho sự

phân chia đồng đều vật chất di truyền về hai cực của tế bào.

• Sự tiếp hợp có liên quan đến sự trao đổi chéo giữa các gen tương ứng trên cặp nhiễm sắc thể tương đồng, tạo nên những kiểu tổ hợp gen mới.

• Tiếp hợp là ngưỡng ngăn cản sự tạp giao khác loài, duy trì sự ổn

định của loài (con lai trong lai xa thường bất dục).

• Các gen hay đoạn nhiễm sắc thể ngoại lai nạp vào nhiễm sắc thể, thông qua giảm phân chúng có thể bị loại bỏ, không truyền cho thế hệ sau.

• Sự phân tách ngẫu nhiên của các nhiễm sắc thể ở cặp lưỡng trị về hai cực của tế bào tạo nên những kiểu tổ hợp khác nhau về các nhiễm có nguồn gốc từ bố, mẹ. Từ đó tạo nên sự đa dạng về các kiểu giao tử, và đa dạng về các kiểu gen ở đời phân ly.

Ý nghĩa của sự tiếp hợp đôi nhiễm sắc thể tương đồng trong giảm phân: