Giáo trình Sinh học và di truyền (Nghề: Dược - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Bách khoa Nam Sài Gòn (2023)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:90

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Sinh học và di truyền (Nghề: Dược - Cao đẳng)" trình bày các nội dung chính sau đây: Cấu trúc tế bào; Trao đổi chất giữa tế bào và môi trường; Di truyền và biến dị; Công nghệ sinh học và thành tựu;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Sinh học và di truyền (Nghề: Dược - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Bách khoa Nam Sài Gòn (2023)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG BÁCH KHOA NAM SÀI GÒN ________________ GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: SINH HỌC VÀ DI TRUYỀN NGÀNH/NGHỀ: DƯỢC TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-NSG ngày tháng năm 2023 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng bách khoa Nam Sài Gòn Thành phố Hồ Chí Minh, Năm 2023 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU 2
Ngành sinh học rất đa dạng, có nhiều nhánh như Công nghệ sinh học, Sinh học tổng hợp, Sinh học phân tử, Di truyền học, … Và những kiến thức về sinh học thì đặt biệt phong phú. Tuy nhiên tùy theo loại hình đào tạo và tùy theo từng đối tượng mà có một nhu cầu cơ bản về kiến thức sinh học khác nhau. Trong y học, kiến thức về sinh học và di truyền học rất cần thiết vì đây là những kiến thức nền tảng, ứng dụng giải thích các vấn đề liên quan đến bệnh tật, di truyền qua các thế hệ... Nhằm giúp học viên khái quát và cô đọng các kiến thức cơ bản về sinh học và di truyền học. Nay tôi giới thiệu giáo trình SINH HỌC VÀ DI TRUYỀN này tới các học viên, hy vọng tài liệu này sẽ hữu ích cho các em. Xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy (cô), quý nhân viên trực thuộc tại Thư viện trường Cao Đẳng Bách Khoa Nam sài Gòn, và Ban giám hiệu trường Cao Đẳng Bách Khoa Nam sài Gòn đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành giáo trình môn học này. Tp.Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 7 năm 2023 Biên soạn Phan Thị Huyền Trang 3
MỤC LỤC CHƯƠNG I: SINH HỌC TẾ BÀO ....................................................................................................................... 8 BÀI 1: CẤU TRÚC TẾ BÀO................................................................................................................................. 8 1. LƯỢC SỬ HÌNH THÀNH TẾ BÀO – HỌC THUYẾT TẾ BÀO ................................................................... 8 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TẾ BÀO ..................................................................................................... 9 2.1. Hiển vi quang học...................................................................................................................................... 9 2.2. Hiển vi điện tử .........................................................................................................................................11 2.3. Tự chụp hình phóng xạ ............................................................................................................................11 2.4. Nuôi cấy tế bào ........................................................................................................................................12 2.5. Ly tâm phân tách .....................................................................................................................................12 2.6. Phương pháp siêu ly tâm phân tách .........................................................................................................13 2.7. Vi phẫu tích tế bào...................................................................................................................................13 2.8. Các phương pháp hóa học tế bào.............................................................................................................13 3. CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA TẾ BÀO............................................................................................13 3.1. Cấu trúc tế bào nhân sơ (Prokaryota) ......................................................................................................13 3.2. Cấu trúc tế bào nhân thật (Eukaryota) .....................................................................................................14 BÀI 2: TRAO ĐỔI CHẤT GIỮA TẾ BÀO VÀ MÔI TRƯỜNG ....................................................................27 1. CÁC KHÁI NIỆM..........................................................................................................................................27 2. SỰ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG TẾ BÀO ............................................................................27 2.1. Vận chuyển thụ động ...............................................................................................................................27 2.2. Vận chuyển chủ động (vận chuyển tích cực) ..........................................................................................29 3. SỰ TIẾP NHẬN THÔNG TIN QUA MÀNG TẾ BÀO ................................................................................33 CHƯƠNG II: DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ ..........................................................................................................36 BÀI 3: CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA CHẤT LIỆU DI TRUYỀN ............................................................................36 1. THÍ NGHIỆM CHỨNG MINH AXIT NUCLEIC MANG THÔNG TIN DI TRUYỀN ..............................36 1.1. Hiện tượng chuyển thể ở vi khuẩn ..........................................................................................................36 1.2. Bản chất của chất gây chuyển thể............................................................................................................37 1.3. Sự sinh sản của virus ký sinh vi khuẩn (phagiơ) .....................................................................................37 1.4. Thí nghiệm với các virus gây bệnh khảm thuốc lá ..................................................................................37 2. CẤU TRÚC PHÂN TỬ CỦA ADN VÀ ARN ..............................................................................................38 2.1. Cấu trúc phân tử ADN.............................................................................................................................38 2.2. Cấu trúc phân tử RNA .............................................................................................................................39 BÀI 4: SAO CHÉP ADN Ở PROKARYOTA VÀ EUKARYOTA ..................................................................41 1. HỆ ENZIM THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH SAO CHÉP ADN. .................................................................41 4
2. CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH SAO CHÉP ADN. ..........................................................................................41 2.1. Sự sao chép ở Prokaryota ........................................................................................................................41 2.2. Sự sao chép ở Eukaryota .........................................................................................................................43 2.3. Sự tổng hợp ADN nhờ phiên mã ngược ..................................................................................................44 BÀI 5: CẤU TRÚC NHIỄM SẮC THỂ VÀ SỰ PHÂN BÀO ..........................................................................45 1. KHÁI QUÁT VỀ NHIỄM SẮC THỂ ............................................................................................................45 1.1. Nhiễm sắc thể sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn .......................................................................................45 1.2. Hình thái nhiễm sắc thể ...........................................................................................................................45 1.3. Cấu trúc nhiễm sắc thể điển hình ............................................................................................................48 2. SỰ PHÂN BÀO .............................................................................................................................................50 2.1. Sự phân bào nguyên nhiễm .....................................................................................................................51 2.2. Sự phân bào giảm nhiễm .........................................................................................................................53 3. SỰ HÌNH THÀNH GIAO TỬ Ở NGƯỜI .....................................................................................................57 3.1. Sự sinh tinh ..............................................................................................................................................57 3.2. Sự sinh trứng ...........................................................................................................................................57 4. TRỰC PHÂN .................................................................................................................................................58 BÀI 6: CƠ SỞ CỦA DI TRUYỀN HỌC MENDEN .........................................................................................59 1. MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ KÍ HIỆU ..........................................................................................................59 2. CÁC NGUYÊN LÝ DI TRUYỀN MENDEN ...............................................................................................60 2.1. Lai một tính và quy luật phân ly..............................................................................................................61 2.2. Lai hai tính và quy luật phân ly độc lập ..................................................................................................62 2.3. Sự di truyền MENDEN ở người ..............................................................................................................63 3. MỞ RỘNG CỦA DI TRUYỀN HỌC MENDEN ..........................................................................................70 BÀI 7: DI TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ VÀ ĐỘT BIẾN .................................................................................71 1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM MORGAN...................................................................71 2. DI TRUYỀN LIÊN KẾT ................................................................................................................................73 2.1. Liên kết hoàn toàn ...................................................................................................................................74 3. SỰ XÁC ĐỊNH GIỚI TÍNH VÀ DI TRUYỀN LIÊN KẾT GIỚI TÍNH ......................................................75 3.1. Sự xác định giới tính ...............................................................................................................................75 3.2. Sự di truyền liên kết giới tính ..................................................................................................................76 4. ĐỘT BIẾN NHIỄM SẮC THỂ. .....................................................................................................................79 4.1. Đột biến gây rối loạn số lượng nhiễm sắc thể .........................................................................................79 4.2. Đột biến gây rối loạn cấu trúc nhiễm sắc thể ..........................................................................................80 CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THÀNH TỰU ........................................................................82 5
BÀI 8: CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THÀNH TỰU ......................................................................................82 1. KỸ THUẬT PCR ...........................................................................................................................................82 2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TRÌNH TỰ ADN THEO SANGER.........................................................................86 3. CÔNG NGHỆ ADN TÁI TỔ HỢP ................................................................................................................87 4. ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ ADN TÁI TỔ HỢP ................................................................................88 6
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên môn học/mô đun: SINH HỌC VÀ DI TRUYỀN Mã môn học/mô đun: MH 11 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: Học kỳ 2 – năm thứ nhất - Tính chất: Sinh học – Di truyền là một trong những nội dung quan trọng nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản, nền tảng sinh học dẫn đến sự hình thành cơ thể. - Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Môn học này giúp học viên có thể hiểu tốt hơn và sâu hơn về quá trình phát sinh bệnh về mặt di truyền học. Trong nhiều trường hợp những hiểu biết này có thể giúp ngăn ngừa bệnh tật hoặc giúp cho việc điều trị chúng trở nên hiệu quả hơn. Mục tiêu của môn học/mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày được những đặc điểm sinh học của tế bào. + Giải thích được cơ sở di truyền ở cấp độ phân tử, cấp độ tế bào. + Phân biệt được các quy luật di truyền và ứng dụng các quy luật di truyền trong y học. + Giải được một số bài toán về qui luật di truyền - Về kỹ năng: + Vận dụng được các nguyên lý của di truyền học vào bệnh học di truyền và xu thế phát triển của Sinh học phân tử trong y học - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Thể hiện tính chủ động, tích cực, nghiêm túc trong quá trình học tập và nghiên cứu. + Hình thành thói quen vận dụng lý thuyết vào giải quyết các vấn đề trong thực tiễn + Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, trung thực và kiên nhẫn Nội dung của môn học/mô đun: 7
CHƯƠNG I: SINH HỌC TẾ BÀO BÀI 1: CẤU TRÚC TẾ BÀO Giới thiệu: Nội dung trong bài này bao gồm các kiến thức cơ bản về tế bào – học thuyết tế bào. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này, học viên có khả năng: 1.Kiến thức: - Trình bày được kiến thức về lược sử hình thành tế bào-học thuyết tế bào. - Liệt kê được các phương pháp nghiên cứu tế bào. - Trình bày được cấu trúc cơ bản của tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực. - Trình bày được chức năng cơ bản của các thành phần cấu tạo nên tế bào nhân thực. 2.Kỹ năng: - Quan sát và mô phỏng được cấu trúc tế bào nhân sơ và nhân thực. - So sánh được tế bào nhân sơ và nhân thực. 3.Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Chịu trách nhiệm cá nhân, trách nhiệm đối với nhóm trong các hoạt động chung trong việc áp dụng kiến thức, kỹ năng để thực hiện các nhiệm vụ được giao. - Chấp hành nghiêm túc các quy định về giờ học và làm đầy đủ các bài tập về nhà. Nội dung chính: 1. LƯỢC SỬ HÌNH THÀNH TẾ BÀO – HỌC THUYẾT TẾ BÀO Tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống. Với kính hiển vi tự tạo độ phóng đại 30 lần, Robert Hooke (1665) là người đầu tiên quan sát mô bần thực vật gọi các xoang nhỏ có thành bao quanh là tế bào. Antonie Van Leeuwenhoek (1674) với kính hiển vi độ phóng đại 270 lần đã mô tả tế bào động vật. Đến thế kỷ 19 nhờ sự hoàn thiện của kỹ thuật hiển vi và các ngành khoa học khác đã làm nền tảng cho học thuyết tế bào của Mathias Schleiden và Theodo Schwann. Nội dung cơ bản của học thuyết tế bào: - Mọi sinh vật đều gồm tế bào. - Sinh vật có tính đa dạng cao. - Mọi tế bào sống đều có cấu trúc và chức năng tương tự nhau. F. Engel (1870) đã đánh giá học thuyết tế bào là một trong ba phát kiến vĩ đại của khoa học tự nhiên thế kỷ XIX (cùng với học thuyết tiến hóa và học thuyết chuyển hóa năng lượng). Từ đây môn tế bào học đã trở thành một khoa học thực sự nghiên cứu cấu trúc, chức năng của tế bào. 8
Theo quan niệm hiện đại thuyết tế bào gồm những nội dung cơ bản: - Mọi sinh vật đều gồm một hoặc nhiều tế bào, trong đó xảy ra các quá trình chuyển hóa vật chất và tồn tại tính di truyền. - Tế bào là sinh vật sống nhỏ nhất, đơn vị tổ chức cơ bản của mọi cơ thể. - Tế bào có thể tự sinh sản. Cấu trúc cơ bản của tế bào gồm 3 phần: Mọi tế bào đều được màng sinh chất bao quanh. Mọi tế bào đều có nhân hoặc nguyên liệu chứa thông tin di truyền. Mọi tế bào đều chứa tế bào chất. Các tế bào có cấu trúc chung, nhưng các nhóm tế bào tiến hóa theo những hướng khác nhau, cấu tạo biến đổi theo các phương thức khác nhau. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TẾ BÀO Ngày càng có nhiều phương pháp nghiên cứu cấu trúc và chức năng của tế bào. Sau đây là những nguyên tắc của một số phương pháp cơ bản. 2.1. Hiển vi quang học Vì kích thước của tế bào và các thành phần trong tế bào rất nhỏ nên phải tìm cách phóng đại chúng lên để quan sát được. Phương pháp hiển vi quang học là phương pháp nhờ vào khả năng phóng đại của các thấu kính được sắp xếp thành kính hiển vi mà người sáng lập là Robert Hooke (1665). Khả năng phóng đại của kính là từ vài trăm lần đến vài nghìn lần. Kích thước qua kính hiển vi quang học gọi là kích thước hiển vị, đơn vị hiển vi là micromet. Khả năng phân cách được hai điểm cạnh nhau cũng ở mức độ micromet. Về nguyên lý, muốn cho hai điểm cạnh nhau được trông thấy tách biệt nhau dưới kính hiển vi quang học thì dĩ nhiên hai điểm đó đều phải được nhìn thấy cả. Lý thuyết tán xạ cho thấy: Hai hình ảnh sẽ thấy tách biệt nhau nếu hai điểm cách nhau ít nhất bằng ℇ ℇ là khả năng phân tách của kính, tức là khoảng cách nhỏ nhất thấy giữa hai điểm qua kính quang học, λ là độ dài bước sóng ánh sáng phát ra từ mẫu vật, n là chỉ số chiết quang của môi trường giữa mẫu vật và vật kính, α là góc mở của vật kính. Vì λ đã xác định bởi nguồn ánh sáng thấy, muốn giảm ℇ thì chỉ còn cách tăng n sinα. Trong số này góc mở a bị giới hạn bởi nhiều sai lệch rất khó điều chỉnh, còn lại là chỉ số chiết quang n. Nhưng n không được cao hơn chỉ số chiết quang của các thấu kính trong vật kính nên người ta chỉ nâng n giữa mẫu vật và vật kính bằng một chất dầu gọi là dầu bách hương để đạt chỉ số chiết quang tối đa mong muốn bằng chỉ số chiết quang của thấu kính. Vì vậy mà kính hiển vi quang học cho tới nay vẫn dừng ở độ phóng đại lý thuyết là 3000 với bộ thấu kính: thị kính 20x, trung gian 1,5x, vật kính 100x. Trong thực tế thì độ phóng đại này không dùng vì tối và độ phóng đại thường dùng được với ánh sáng thấy là 1000 lần, với khoảng cách phân biệt được là 0,2 micromet. Những kính thật tốt dùng để nghiên cứu có thể soi đạt ở độ phóng đại 1500 lần. 9
Với kính quang học ta có thể xem được tế bào sống và tế bào đã định hình. Phương pháp làm tiêu bản và quan sát tế bào đã được định hình và nhuộm. Tiêu bản hiển vi có nhiều loại, tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu và phương pháp hiển vi được sử dụng khi quan sát. Các phương pháp làm tiêu bản hay được sử dụng: làm tiêu bản giọt ép, làm tiêu bản vết bôi, làm tiêu bản dấu quét lát rắt. Sau khi trên phiến kính có mẫu vật, tiến hành định hình và nhuộm. - Định hình: nhằm mục đích giết nhanh tế bào để cố định tất cả các cấu trúc của nó có hình dạng giống như lúc sống không bị phá hủy. Có nhiều chất và hỗn hợp định hình với các cơ chế cũng như tác dụng khác nhau. Tùy thuộc vào từng đối tượng và mục đích mở cần lựa chọn chất và thời gian định hình phù hợp. Để định hình, người ta dùng sức nóng hay đông lạnh, hay các hóa chất như alcol, các muối kim loại nặng như platin clorua, thủy ngân biclorua, các acid như acid axetic, acid picric, acid cromic, acil formic. Mẫu vật tế bào sau khi định hình, nếu dày quá thì phải cắt thành những lát mỏng khoảng vài micronet, sau đó nhuộm bằng các chất màu thích hợp. - Nhuộm: có nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau theo nguồn gốc: nhóm có nguồn gốc thực vật, nhóm có nguồn gốc động vật, nhóm thuốc nhuộm tổng hợp. Theo bản chất hóa học: thuốc nhuộm acid, thuốc nhuộm bazơ, thuốc nhuộm trung tính. Khi nhuộm có thể dùng một loại thuốc nhuộm (nhuộm đơn) hay hai loại trở lên (nhuộm kép, nhuộm phức). Thuốc nhuộm thường được pha trong cồn hay trong nước cất tùy mục đích, đối tượng cần lựa chọn loại thuốc nhuộm, thời gian nhuộm, phương pháp nhuộm thích hợp. Phương pháp quan sát tế bào sống Muốn xem tế bào sống phải đặt tế bào trong môi trường lỏng giống hay gần giống với môi trường sống tự nhiên của nó. Một số bộ phận của tế bào sống có chỉ số chiết quang bằng nhau nên quan sát theo phương pháp bình thường không thể thấy được, nhưng khi cải biến chút ít bằng các phụ kiện để tạo thành kính hiển vi nền đen hay kính hiển vi đối pha thì có thể thấy rõ ràng hơn các bộ phận khác nhau. Để quan sát những bào quan và những vật thể trong tế bào có cấu trúc tương tự cấu trúc của tinh thể, người ta dùng kính hiển vi phân cực. Tế bào xem sống cũng có thể nhuộm sống để tăng độ chiết quang của các phần khác nhau. Chất màu nhuộm phải loãng, không độc hoặc ít độc. Các phẩm nhuộm thường dùng là đỏ trung tính, xanh Janus, lục trypan, lục methyl, đỏ trypan. Hiển vi đối pha: dựa trên nguyên tắc các cấu trúc sinh học có tính chất chiết quang, có khả năng biến đổi pha của tia sáng đi qua. Các biến đổi này khác nhau ở những phần có chỉ số chiết quan và độ dày khác nhau, ở những phần có chỉ số khúc xạ cao hơn thì ánh sáng bị giữ chậm lại tạo nên sự lệch pha. Ở một số bộ phận của tế bào sống có chỉ số chiết quang gần bằng nhau thì sự khác biệt này chưa đủ để có thể phân biệt hình ảnh dưới hiển vi thường. Trong hiển vi đối pha người ta đặt các bản pha là bản mỏng trong suốt có gắn với một gờ nối hình vòng có dạng và kích thước trùng với màn chắn hình vòng của tụ quang. Bản pha được đặt ở mặt phẳng tiêu cự sau vật kính, do vậy sự lệch pha nhỏ cũng được chuyển thành sự sai khác về biên độ làn cho chúng ta có thể quan sát bằng mắt được hay chụp ảnh. Hiển vi đối pha là phương tiện được dùng rộng rãi trong việc quan sát tế bào mô sống. 10
Hiển vi giao thoa: nguyên tắc cũng tương tự như hiển vi đối pha. Hiển vi phân cực: trong kính hiển vi phân cực có bộ phận phân cực kính phân cực, kính phân tích giúp ta quan sát rõ một số thành phần trong tế bào mà cấu tạo có sự phân cực, không cùng hướng. Hiển vi nền tối: loại kính hiển vi này có vị trí của bộ phận tụ quang khác với hình hiển vi thường, ánh sáng đi vào vật kính là tia tán xạ, ta có thể quan sát các hình ảnh của vật trên nền tối. Hiển vị huỳnh quang: nguồn sáng của kính hiển vi huỳnh quang là đèn thủy ngân tạo ra các tia tím, nhờ hệ thống gương lọc ánh sáng và gương tán sắc đặc biệt sẽ phản chiếu lên bản quan sát những tia bước sóng ngắn. Các tia đó có tác dụng gây ra hiện tượng huỳnh quang và làm cho bản quan sát phát ra những tia sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn. Độ dài bước sóng bức xạ huỳnh quang luôn luôn dài hơn độ dài bước sóng bức xạ gây ra nó. Một số vật có khả năng phát huỳnh quang. Tuy nhiên một số chất chỉ phát sáng sau khi được nhuộm huỳnh quang. Ví dụ người ta sử dụng quinacrin và một số dẫn xuất để phát hiện các băng huỳnh quang trên nhiễm sắc thể và vật thể giới Y ở tế bào lúc gian kỳ. Trong nghiên cứu cấu trúc phân tử, sự vận chuyển qua màng, xác định vị trí trung thể trong tế bào, để nghiên cứu hoạt động ADN, ARN ta có thể đưa hợp chất huỳnh quang vào cơ thể sống và sử dụng phương pháp này để nghiên cứu. 2.2. Hiển vi điện tử Kính hiển vi điện tử giúp ta thấy được hình ảnh của mẫu vật trên một màn huỳnh quang hoặc trên bản phim chụp ảnh. Về nguyên lý cũng tương tự như kính quang học phải có các chùm tia. Ở đây không phải là ánh sáng mà là chùm tia điện tử. Các chùm tia điện tử có bước sóng vô cùng ngắn được khuyếch đại bởi các thấu kính điện hoặc từ để cuối cùng đập lên một màn huỳnh quang hoặc phim ảnh cho hình ảnh của mẫu vật. Độ phóng đại của kính điện tử rất lớn tới 5 vạn hoặc 10 vạn lần. Khoảng cách phân biệt được tính bằng angstrom. Những kính tốt nhất hiện nay được dùng đã phân tách được hai điểm cách xa nhau 2 angstrom. Khoảng cách tối thiếu này chưa dừng lại. Hiển vi điện tử hiệu ứng đường hầm đã đưa khoảng cách này xuống khoảng 1 angstrom. Mẫu soi trên kính hiển vi phải càng mỏng càng tốt. Mẫu vật thường có độ dày 0,02 – 0,1 µm. Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật mới nhất của kính hiển vi điện tử không phải chỉ là vấn đề độ phóng đại mà còn là ở những hình ảnh nổi cho phép thấy được ảnh có chiều sâu, có độ lồi lõm phức tạp. Phương pháp này gọi là phương pháp hiển vi điện tử quét. Ngày nay người ta còn sử dụng phương pháp hiển vi quét kết hợp với videocamera, để thu được hình ảnh sống của tế bào. 2.3. Tự chụp hình phóng xạ Phương pháp này dựa vào khả năng phát hiện nhờ phim ảnh, các chất phóng xạ nhân tạo lúc cho các chất này vào trong tế bào nuôi cấy hoặc vào cơ thể sống. Các chất đồng vị phóng xạ thường dùng là 14C, 35S, 3H, 32P. Các nguyên tố phóng xạ được đưa vào các hợp chất thích hợp rồi đưa các hợp chất đó vào tế bào Như 14C, 35S đưa vào các acid amin để theo dõi sự tổng hợp protein, 3H (tritiµm) được đưa vào thymin hoặc uracyl để theo dõi sự tổng hợp ADN và ARN. 11
Chất phóng xạ đem tiêm vào cơ thể sống hoặc cho vào môi trường nuôi cấy tế bào sẽ xâm nhập vào tế bào và nằm ở vị trí theo sự chuyển hóa của nó. Sau đó lấy mô hoặc tế bào ra định hình, cắt mảnh đặt lên phiến kính và có thể nhuộm. Bọc phiến kính có tiêu bản bằng nhũ tương ảnh trong tối và giữ trong tối như giữ phim ảnh. Sau một thời gian chất phóng xạ nằm trong tế bào sẽ phát ra các điện tử, các điện tử này sẽ tác động lên bromua bạc của nhũ tương ảnh. Đem rửa phiến kính như rửa phim ảnh thường, khi soi dưới kính hiển vi sẽ nhìn thấy cả hình tiêu bản bình thường và ảnh của bộ phận tế bào có chất phóng xạ, chỗ những vệt đen tập trung trên nhũ tương ảnh. 2.4. Nuôi cấy tế bào Những tế bào rời như tế bào bạch cầu lympho, tế bào từ bào thai bong ra trong dịch ối, các mô tách khỏi cơ thể, ví dụ mô lấy từ bào thai, mô lấy từ da... có thể nuôi cấy được trong môi trường nhân tạo, đó là môi trường dinh dưỡng lỏng có đầy đủ chất hòa tan thích hợp cho tế bào sống và sinh sôi, có nhiệt độ và độ pH thích hợp và cần nhất là phải vô khuẩn tuyệt đối. Tế bào nuôi như vậy sau khi rời khỏi cơ thể vẫn sống và sinh sôi và về cơ bản vẫn giữ được bản chất sinh học của cá thể nguồn gốc mà chúng được tách ra. Các tế bào nuôi cấy này được sử dụng làm vật chủ sống cho virus, loại sinh vật này ký sinh bắt buộc trong tế bào sống. Trong công nghiệp chế tạo vacxin, tế bào nuôi cấy này cũng được sử dụng như vật thí nghiệm sống, ví dụ như trường hợp thử thuốc trên tế bào người nuôi cấy. Trong công tác nghiên cứu và chẩn đoán dị truyền, nuôi cấy tế bào là phương pháp cơ bản nhất để xem xét bộ nhiễm sắc thể của cá thể. Trong chẩn đoán trước sinh các bệnh di truyền, phương pháp nuôi cấy tế bào bào thai trong dịch ối là phương pháp để xem xét không những bộ nhiễm sắc thể của đứa trẻ tương lai mà còn xét nghiệm được các sản phẩm chuyển hoá, các enzym liên quan đến tật, bệnh di truyền có trong tế bào của mẫu nuôi cấy và trong dịch nuôi cấy. Phương pháp nuôi cấy tế bào, nếu được phối hợp với kỹ thuật gen thì có thể chẩn đoán trước sinh tới mức độ tìm ra chính gen bệnh, ví dụ gen bệnh thiếu máu hồng cầu liềm... 2.5. Ly tâm phân tách Ly tâm phân tách là phương pháp cho phép tách riêng các bào quan thành từng loại thuần khiết để nghiên cứu. Phương pháp gồm có hai bước: Bước một: Nghiền tế bào để phá vỡ màng tế bào, sao cho chỉ làm vỡ màng mà không hại tới các bào quan và các thành phần khác của tế bào chết. Muốn vậy phải: - Nghiền và để lắng ở nhiệt độ thấp. - Dùng môi trường lỏng đẳng trương để nghiền có chứa dung dịch đệm để tránh làm thay đổi pH chung và riêng từng phần. Ngoài ra còn phải phụ thêm các chất hóa học nhằm bảo vệ các chất của tế bào tránh mọi phản ứng. Người ta thường dùng cối nghiền hoặc máy nghiền bằng thủy tinh mài quay với tốc độ cao và làm việc với nhiệt độ gần 0°C. Bước 2: Làm lắng bằng máy ly tâm. Trong máy ly tâm, các thành phần khác nhau sẽ bị kéo bởi một lực ly tâm khác nhau và tốc độ kéo của lực đó được tính theo công thức: V: tốc độ kéo của lực ly tâm 12
v: tốc độ lắng khi không có lực ly tâm N: số vòng / giây của máy ly tâm R: bán kính máy ly tâm g: gia tốc trọng trường. Tốc độ lắng của vật thể sẽ nhanh hơn tốc độ lắng tự nhiên của nó có thể đến hàng ngàn lần Ly tâm một lần thu được phần lắng, thường chưa được thuần khiết ngay nên người ta lại hòa tan phần lắng ra và ly tâm lần nữa với tốc độ lớn hơn cho đến khi phần lắng là thuần khiết. Trong tế bào các phần có tỷ trọng theo thứ tự lớn đến nhỏ là: glycogen, sắc tố hoặc các tinh thể, và nhẹ nhất là dịch tế bào và các chất béo. 2.6. Phương pháp siêu ly tâm phân tách Có tốc độ quay cực nhanh và tốc độ quay được kiểm soát một cách chính xác. Đối tượng tách là các phân tử đã đồng nhất. Máy này là một trong những phương tiện nghiên cứu protein, ADN, ARN và cho phép xác định trọng lượng phân tử và hình dáng của chúng, tách giữ các phân tử này. 2.7. Vi phẫu tích tế bào Dưới kính hiển vi, người ta cũng có thể tiến hành phẫu tích gọi là vi phẫu tích tế bào với những dụng cụ rất nhỏ, tách được nhân ra khỏi tế bào hoặc cắt tế bào thành những mảnh nhỏ để nghiên cứu. 2.8. Các phương pháp hóa học tế bào Giúp ta xác định được vị trí tập trung của các chất khác nhau trong tế bào và trong nhiều trường hợp có thể định lượng được chúng nhờ những máy quang phổ đặc biệt, phương pháp này còn dựa trên các phản ứng định tính hóa học, đối với từng loại chất, bằng cách dùng thuốc thử khác nhau, có thể thấy được màu sắc đặc trưng và vị trí của chất cần phát hiện. Ngoài ra người ta còn dùng các phương pháp thông thường khác như phương pháp ủ lạnh, phương pháp nghiên cứu sự chuyển hóa nội bào... Trong vấn đề nghiên cứu tế bào, cần có các kỹ thuật ở mức phân tử, kỹ thuật gen: tách chiết ADN, điện di ADN, lai ADN, kỹ thuật tái tổ hợp ADN, nhân ADN, giải trình tự ADN... 3. CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA TẾ BÀO Căn cứ vào đặc điểm của nhân tế bào, người ta chia sinh vật ra làm hai trên giới: Trên giới Prokaryota và trên giới Eukaryota 3.1. Cấu trúc tế bào nhân sơ (Prokaryota) Prokaryota là sinh vật có nhân thô sơ bao gồm tất cả các vi khuẩn và virus. Trong vi khuẩn có cả vi khuẩn lam mà tên cũ của chúng là tảo lam (Cyanophyta). Nhân tế bào của Prokaryota có những đặc điểm chính sau đây: - Tế bào cơ thể có nhân đơn bội, 1n nhiễm sắc thể (gọi là cơ thể cho tất cả Prokaryota vì virus tuy ký sinh bắt buộc nhưng vẫn được gọi là sinh vật). - Cho đến nay thấy chúng chỉ có một nhiễm sắc thể duy nhất. 13
- Nhiễm sắc thể có thể là hình vòng hoặc hình sợi. - Về thành phần hóa học, nhiễm sắc thể có thể là: ADN sợi kép như vi khuẩn E. coli, virus polyoma, … ADN sợi đơn như phage ϕx174,... ARN sợi kép như như reovirus, ... ARN sợi đơn như virus influenza, virus khảm thuốc lá... ADN hoặc ARN của Prokaryota nói chung không liên kết với protein histon, một số có liên kết với protein nhưng không giống histon hiện chưa xác định được. - Ngoài nhiễm sắc thể ra nhiều vi khuẩn có thêm ADN khác gọi là plasmid. Plasmid mã hóa protein không cần cho sinh trưởng mà cho sự kháng kháng sinh hoặc chất độc, hoặc quyết định tính đực của tế bào vi khuẩn. - Nhiễm sắc thể không có màng nhân phân cách với tế bào chất. - Gen nói chung liên tục, rất hiếm loài có nhiễm sắc teher có gen bị gián đoạn bởi những chuỗi nucleotid rất ngắn. 3.2. Cấu trúc tế bào nhân thật (Eukaryota) Eukaryota là sinh vật có tế bào nhân chuẩn. Trên thế giới này gồm tất cả các sinh vật còn lại, bao gồm động vật, nấm, thực vật, trong thực vật có tảo. Nhân tế bào của Eukaryota có những đặc điểm chính sau đây: - Tế bào có nhân lưỡng bội 2n nhiễm sắc thể (trừ một số nấm, một số tảo, rêu) - Mỗi nhân gồm nhiều cặp nhiễm sắc thể, ít nhất là 2 cặp. - Nhiễm sắc thể hình sợi. - Về thành phần hóa học, nhiễm sắc thể làm bằng ADN sợi kép liên kết với histon và 1 số protein không phải là histon. - Trên sợi ADN gen phần lớn không liên tục mà gồm nhiều đoạn chuỗi nucleotid mã hóa gọi là exon, xen kẽ với những đoạn chuỗi không mã hóa tổng hợp protein gọi là intron. Giữa 2 gen cũng có thể có những đoạn chuỗi nucleotid không mã hóa. - Các nhiễm sắc thể của 1 tế bào cùng nằm trong nhân, nhân có màng nhân phân cách với tế bào chất. Khác với Prokaryota, Eukaryota có ty thể, riêng thực vật còn có lạp thể. Ty thể và lạp thể chứa ADN riêng, hình vòng mã hóa 1 số protein riêng cho ty thể và lạp thể. 3.2.1. Màng tế bào Tất cả các tế báo động vật và thực vật đều được bao bọc bởi màng sinh chất (plasma membrane). Trong tế bào eukaryote, màng sinh chất và mỏng của một số bào quan có cấu trúc tương tự nhau. Tất cả màng sinh chất bao bọc tế bào và các bào quan (thuộc hệ thống nội màng) đều có thành phần cơ bản gồm lipid, protein và carbohydrate. Dưới kính hiển vi điện tử, màng sinh chất là một màng mỏng từ 70 Ao đến 100 Ao, gồm hai lớp sẫm song song kèm giữa là một lớp nhạt. Mỗi lớp dày khoảng 25 Ao đến 30 Ao. Lớp nhạt là phần kỵ nước của lớp lipid kép, còn hai lớp sẫm gồm đầu ưa nước của các phân tử protein và đầu ưa nước của các phân tử phospholipid. 3.2.1.1. Các thành phần lipid màng 14
Lipid màng gồm có ba loại: phospholipid, cholesterol và glycolipid. Tính chất chung của ba loại là mỗi loại phân tử đều có một đầu ưa nước (đầu phân cực) và một đầu kỵ nước (đầu không phân cực) a) Phospholipid Phospholipid chiếm khoảng 55% trong thành phần lipid màng tế bào. Các phospholipid đều có phần đầu ưa nước và hai đuôi hydrocarbon kỵ nước. Các đuôi hydrocarbon này là các acid béo. Một đuôi có acid béo không no (có một hoặc nhiều hơn một liên kết đôi) và đuôi kia là các acid béo no (không có liên kết đôi). Thành phần phospholipid chính trong hầu hết màng tế bào động vật là phosphoglyceride (phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylcholine). Ngoài ra, còn có loại phospholipid quan trọng khác là sphingomyelin. Bốn loại phospholipid trên cấu thành hơn một nửa khối lượng lipid trong hầu hết màng tế bào động vật. Các phân tử phospholipid khác nhau về chiều dài, số liên kết đôi trong đuôi hydrocarbon của các acid béo và các nhóm phân cực hiện diện ở phần đầu ưa nước. Các phân tử phospholipid sắp xếp sao cho đầu ưa nước quay về phía bề mặt trong và bề mặt ngoài tế bào để tiếp xúc với nước. Đuôi kỵ nước quay vào nhau nơi ranh giới của hai dãy phân tử lipid. Tinh chất dấu đuôi kỵ nước làm cho màng luôn luôn có xu hướng kết định các phân tử lipid với nhau và lớp lipid kép khép kin lại để cho tất cả các đuôi kỵ nước đều được dấu kin khỏi nước. Nhờ tính chất này mà lớp lipid có khả năng tự động khép kín, tái hợp nhanh khi bị mở ra hay tiếp thu một bộ phận lipid mới vào màng. Lớp phospholipid kép là nơi giúp Protein màng có hoạt động tối ưu. b) Cholesterol Màng sinh chất của tế bào eukaryote chứa một lượng khả nhiều cholesterol. 15
Cholesterol chiếm từ 25-30% thành phần lipid màng tế bào. Các phân tử cholesterol nằm xen kẽ với các phospholipid và rải rác trong hai lớp lipid màng Cholesterol có tác dụng duy trì tính lỏng linh động của màng. c) Glycolipid Glycolipid là các phân tử lipid có chứa oligosaccharide (các nhóm có ít phân tử đường 6 carbon). Glycolipid có mặt ở tất cả màng tế bào động vật và chiếm khoảng 5% lượng lipid ở dãy ngoài của lớp lipid kép. Glycolipid cũng có mặt ở màng tế bào thực vật và vi khuẩn. Các glycolipid nằm xen kẽ với các phân tử phospholipid nhưng các nhóm đường bộc lộ ra bề mặt bên ngoài tế bào. 3.2.1.2. Các protein màng tế bào Lipid màng đảm nhiệm phần cấu trúc cơ bản còn các chức năng đặc hiệu của màng phần lớn do các phân tử protein màng. Protein màng chiếm khoảng 50% khối lượng của màng sinh chất. Màng myelin của dây thần kinh chỉ có dưới 25% khối lượng là protein nhưng ở màng ty thể và lục lạp có tới 75% khối lượng là protein. Kích thước của protein màng lớn hơn nhiều so với lipid, tuy nhiên số lượng lại ít hơn lipid, có khoảng phân tử protein trên 50 phân tử lipid. Tỷ lệ P/L (protein/lipid) không giống nhau ở một số màng tế bào. Vị trí của các protein trên màng sinh chất. Căn cứ vào cách liên kết với lipid màng, người ta chia Protein màng ra làm hai loại: protein xuyên màng và protein ngoại vi. Protein xuyên màng Protein xuyên mảng chiếm tỷ lệ 70% protein màng tế bio. Protein xuyên màng có phần kỵ nước xuyên qua mảng lipid và hai phần đầu và nước của phân tử nhỏ ra hai bề mặt của màng. Protein ngoại vi Protein ngoại vi chiếm khoảng 30% thành phần protein, gặp ở mặt ngoài hoặc mặt trong tế bào. Chúng liên kết với đầu nhô ra hai bên mảng của các protein xuyên màng. Chức năng của protein màng: - Vận chuyển chất - Enzyme - Thụ thể bề mặt tế bào - Nhận diện tế bào - Chỗ nối tế bào - Nơi tiếp xúc với bộ xương tế bào 3.2.1.3. Carbohydrate của màng tế bào Carbohydrate chiếm 2-10% khối lượng mang dưới dạng các chuỗi oligosaccharide khi liên kết với protein tạo nên glycoprotein, liên kết với lipid tạo nên glycolipid. Phần carbohydrate 16
của glycoprotein hay glycolipid thay đổi theo loài, giữa các cá thể trong loài và thậm chí giữa các kiểu tế bào khác nhau trong một cá thể. Người ta nói phần carbohydrate này giống như tấm thẻ đề tên được cột vào mỗi tế bào. Các tấm the ấy cho phép các tế bào nhận biết nhau, để từ đó sắp xếp chính xác trong phôi, trong quá trình phân hóa tế bào và mô chuyên biệt. Các tấm thẻ cũng cho phép tế bào nhận biết và loại trừ các tế bào lạ trong hệ thống miễn dịch. 3.2.1.4. Mô hình mảng thể khảm lỏng và tính chất của màng a) Mô hình màng thể khảm lỏng Vào năm 1972, S. J. Singer và G. Nicolson đã đề nghị mô hình màng thể khảm lỏng với phân tử protein được gắn (khảm) vào lớp phospholipid kép. Bằng cách sử dụng kỹ thuật khác lạnh, mô hình mảng của S. J. Singer và G. Nicolson được chấp nhận hiện nay. Màng sinh chất cũng như tất cả các mảng khác của tế bào đều là mảng thể khảm lỏng, chưa phospholipid và protein (gọi chung là màng sinh học, màng tế bào, màng đơn vị hay màng căn bản). Gọi là thể khảm vi khung phospholipid căn bản (lớp đôi phospholipid) được gắn hay "khảm" các phân tử protein. Gọi là lỏng vì các phân tử phospholipd và protein của màng không ngừng cử động mặc dù khung phospholipid căn bản luôn luôn được giữ nguyên vẹn. b) Các tính chất của màng Tính lỏng: Tính lỏng của màng do sự chuyển động của các phân tử phospholipid và phân tử protein gây nên. Sự chuyển động của các phân tử phospholipid Sự di chuyển của các phân tử lipid tùy thuộc vào nhiệt độ và thành phần hóa học của lipid. Các phân tử phospholipid có thể quay xung quanh chính trục của mình và đối chỗ cho các phân tử bên cạnh hoặc cùng một lớp phân tử theo chiều ngang. Sự thay đổi chỗ này là thường xuyên. Ngoài ra, các phân tử phospholipid còn có thể đổi 17
chỗ sang lớp đối diện (chuyển chỗ flip-flop). Sự chuyển động theo kiểu này hiếm xảy ra và cần enzyme xúc tác là flipase. - Sự chuyển động của các phân tử protein Ngoài những cử động đặc biệt trong các hiện tượng trao đổi chất, năng lượng hay truyền tin qua màng, các phân tử protein cũng di chuyển trong mặt phẳng màng, mặc dù chậm hơn nhiều so với các phân tử lipid. Sự khuếch tán ngang của các protein trong màng được chứng minh bởi thí nghiệm sau: - Hóa dung hợp giữa hai kiểu tế bào người và chuột (dùng polyethylenglycol, PEG). - Ngay sau khi tạo thể dị nhân, các kháng thể phát huỳnh quang (kháng thể gắn fluorescein) kháng protein màng tế bào chuột và kháng thể phát huỳnh quang (kháng thể gắn rhodamine) kháng protein màng tế bào người được cho vào dịch tế bào dung hợp. - Quan sát dưới kính hiển vi phát huỳnh quang: lúc đầu, các kháng thể màng của chuột ở một nửa mặt cầu của thể dị nhân, các kháng thể màng của người xuất hiện trên nửa mặt cầu kia. Khoảng 40 phút sau, huỳnh quang phân phối đồng đều trên khắp bề mặt của thể dị nhân. Tính lỏng của màng làm cho màng có những tính chất sau: - Màng có tính mềm dẻo, đàn hồi và bền vững. - Có thể biến dạng trong các chuyển động. - Có thể tự tổng hợp và thực hiện các quá trình hợp màng Tính không cân xứng: Tính không cân xứng ở màng thể hiện ở sự khác biệt hai bên bề mặt màng Tính thấm chọn lọc: Cho phép một số chất ra hay vào tế bào dễ dàng hơn những chất khác và cản sự di chuyển qua mảng của một số chất (xem phần vận chuyển chất qua màng tế bào). 3.2.1.5. Chức năng của màng tế bào Bao bọc tế bào, ngăn cách tế bào với môi trường bên ngoài. Thực hiện trao đổi nước và trao đổi vật chất giữa tế bào với môi trường theo cơ chế chủ động, thụ động, có chọn lọc. Các thụ thể (receptor) trên bề mặt tế bào nhận thông tin: vật lý, hóa học.... Chuyển cho tế báo gây nên những biến đổi bên trong tế bào bằng các phản ứng thích hợp để sinh vật sinh tồn và phát triển. Sự trao đổi thông tin qua mảng: màng tế bào phát đi và thu nhận thông tin giữa tế bào với các tế bào hay giữa các thành phần nội màng tế bào nhằm thực hiện các hoạt động sống của tế bào. Xử lý thông tin: nhận diện tế bào quen hay lạ để có phản ứng thích hợp. Màng tế bào còn là nơi bám dính của các cấu trúc bên trong tế bào. 3.2.2. Bào tương 18
Bào tương hay tế bào chất là khoảng không gian tính từ vỏ nhân ra tới màng sinh chất, bao gồm: dịch bào tương, các thể vùi và các bào quan. Dịch bào tương là thế keo, trong suốt và luôn chuyển động. Dịch bào tương chứa 85% là nước, ngoài ra còn có các đại phân tử, chất vô cơ, hữu cơ như: protein, các amino acid, các nucleotide, acid béo, các ion... Đây là nơi diễn ra các quá trình đồng hóa, dị hóa và cũng là nơi tích trữ các chất dự trữ cho tế bào Thế vui là những điểm tập trung các chất dự trữ của tế bào. Ở tế bào thực vật, thể vùi là các hạt dầu, hạt tinh bột, tinh thể muối, tinh thể protein. Ở tế báo động vật, đó là: những giọt mỡ, hạt glycogen... Các bào quan là những bộ phận quan trọng nhất của bào tương. Mỗi bào quan có cấu tạo đặc trưng để đảm nhiệm một vài chức năng của tế bào. Các nội dung dưới đây lần lượt giới thiệu cấu trúc và vai trò của các bào quan trong tế bào. 3.2.2.1. Ribosome Ribosome còn gọi là hạt palad, được George Emile Palade mô tả lần đầu tiên vào năm 1953. Ribosome có trong tất cả tế bào từ vi khuẩn đến động vật bậc cao. a) Cấu tạo Ribosome từ mọi sinh vật đều có cấu trúc tương tự nhau. Mỗi ribosome gồm hai tiểu đơn vị (tiểu phần) liên kết nhau, trong đó tiểu đơn vị lớn có kích thước lớn từ 2 đến 2,5 lần so với tiểu đơn vị nhỏ. Hai tiểu đơn vị có thể tồn tại tự do trong bảo tường hoặc kết hợp với nhau để trở thành một đơn vị chức năng khi tham gia dịch mã tổng hợp protein. Sự phân bố của ribosome trong tế bào thay đổi tùy vùng. Chúng có thể ở dạng tự do rải rác trong bào tương, đính vào mặt ngoài của màng mạng lưới nội sinh chất hoặc mặt ngoài của màng nhân. Ribosome cũng như các bào quan hay vật thể khác, khi ly tâm khối lượng to nhỏ được đặc trưng bằng hằng số lắng S (Svedberg). Bằng phương pháp phân tích hóa học, người ta xác định được thành phần hóa học của ribosome gồm: rRNA và các protein cấu trúc Hai tiểu đơn vị của ribosome được gắn với nhau nhờ ion Mg. Khi nồng độ ion Mg thấp hơn 0,001 M thì ribosome tách thành hai tiểu đơn vị có độ lắng khác nhau. Ở trạng thái kết hợp, giữa hai tiểu đơn vị của ribosome có một khe hở cho mRNA chạy qua. Ngoài ra, các thành phần hòa tan trong dịch bào tương tham gia vào quá trình tổng hợp protein cũng có thể ra vào ribosome theo khe hở này. Trong quá trình sinh tổng hợp protein, nhiều ribosome tiếp xúc với một phân tử mRNA tạo thành một chuỗi gọi là polyribosome (polysome). Phức hợp này có thể dinh vào lưới nội sinh chất hoặc ở trạng thái tự do trong bào tương b) Chức năng Ribosome là nơi diễn ra quá trình dịch mã để hình thành chuỗi polypeptide. Các ribosome tự do trong dịch Bào tương sản xuất ra protein hòa tan, còn các ribosome trên lưới nội sinh chất sản xuất protein đóng gói như: các enzyme của tiêu thể, các kháng thể, hormon... 3.2.2.2. Lưới nội sinh chất 19
Là bào quan có ở tất cả tế bào eukaryote. Được phát hiện đầu tiên vào năm 1945 bởi Keith R. Porter, Albert Claude và Ernest F. Fullam. Lưới nội sinh chất bao gồm: lưới nội sinh chất có hạt (lưới nội chất nhám) và lưới nội sinh chất không hạt (lưới nội chất trơn). a) Lưới nội sinh chất có hạt Cấu tạo: Lưới nội sinh chất có hạt: gồm các túi dẹt bao bọc bởi các màng. Các túi dẹt này có thể thông thương với khoảng quanh nhân và với khoảng gian bào Trên bề mặt của lưới, có các hạt ribosome bám vào. Bản chất của lưới nội sinh chất có hạt gần với vỏ nhân hơn màng sinh chất. Chính lưới này đã tham gia tái tạo vỏ nhân ở kỳ cuối của phân bào Lưới nội sinh chất có hạt cũng có những phần không hạt gọi là đoạn chuyển tiếp. Lưới có hạt rất phát triển ở tế bào tuyến nội tiết và ngoại tiết. Chức năng: Lưới nội sinh chất có hạt chủ yếu liên quan tới sự tổng hợp các protein (protein màng hay protein tiết). Hầu hết protein liên kết với màng hay protein tiết được tổng hợp bởi các ribosome của lưới nội sinh chất có hạt. Các protein sau khi được tổng hợp xong trên bề mặt của màng sẽ được đưa vào lỏng của hệ lưới. Lưới sẽ bào quan và phân phát sản phẩm cho một số bào quan khác hoặc xuất khỏi tế bào nhờ những bóng vận chuyển. Các sản phẩm này không được phóng thích tự do trong bào tương. Các chuỗi đường ngắn (glucose, mannose ... ) được gắn vào protein tại lưới nội sinh chất có hạt là sự glycosyl hóa bước một, nó làm cho protein hoạt động hơn. Các bóng vận chuyển được đứt ra tại lưới nội sinh chất có hạt có màu đậm trên kinh hiển vi điện tử nên được gọi là thể đậm. Các loại thể đậm khác nhau theo tin hiệu của mình đi đến nơi giao nhận chính xác, trong đó có màng tế bào. Protein có thể được đổ ra ngoài dưới dạng chất tiết. Các chuỗi polypeptide sau khi được tổng hợp ở lưới nội chất được uốn và gấp cuộn lại, chỉ những phân tử nào gấp cuộn đúng mới được xuất ra khỏi lưới để đi về nơi tiếp nhận (phần lớn về bộ Golgi). Những phân tử không gắp cuộn đúng thì bị lưu lại, hoặc tích tụ trong lưới hoặc bị giảng cấp. Các protein riêng của lưới được giữ lại có chọn lọc trong lưới. b) Lưới nội sinh chất không hạt Cấu tạo: Lưới nội sinh chất không hạt (Smooth endoplasmic reticulµm - SER) là một hệ thống các ống chia nhánh với nhiều kích thước khác nhau và thường thông với lưới có hạt. Trên bề mặt lưới không có các hạt ribosome nên còn gọi là lưới nội sinh chất không hạt. Mật độ của lưới không hạt tùy thuộc vào tế bào và trạng thái hoạt động của tế bào. Lưới nội sinh chất không hạt không thông với khoảng quanh nhân nhưng liên kết mật thiết với bộ Golgi. Chức năng: Lưới nội sinh chất không hạt có nhiệm vụ như một xưởng chế tạo, các enzyme của chúng xúc tác sự tổng hợp các phospholipid và cholesterol được dùng để tạo ra mắng mỏi. 20