Tế bào học đại cương: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Tế bào học: Phần 1 cung cấp cho người học các kiến thức: Đại cương và chức năng của tế bào, màng sinh chất (plasma membrane), tế bào chất và mạng lưới nội sinh chất, ty thể (mitochodria), lạp thể (plastide). Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tế bào học đại cương: Phần 1

NGUYÊN NHƯ HlỂN - TRỊNH XUÂN HẬU TÊ BÀO HỌC M (In l ầ n t h ứ 4) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI
LỜI NÓI ĐẦU Gio trình Tế bào học được giảng dạy tại khoa sinh học trư ờ n g Đại học 'ổng hợp Hà Nội trẽn 30 năm. Hiện nay Giáo trĩnh té bào học đang dưc giảng cho sinh viên n ă m t h ứ 2 khoa sinh học Trương Đại học Khoaiọc Tự nhiên thuộc Đại học Quốc gia Hà nội. Cua sách " T ế bào học” được biên soạn nhằm mục đích giới thiệu nhữ ng kin thức cơ bản và hiện đại vể cấu trúc và chức năng của tế bào - đơji vị 5 chức cơ bản của tất cả các cơ thể sông. Trên cơ sở kiến thức về to chủ phân tử và siêu cấu trúc của các bào quan, về các quá trình hoạt độn sông của các tê bào n h ư trao đổi chất, trao đôi năng lượng, tích và tryền thòng tin di truyền, sinh trưởng và sinh sản. Qua đó sinh viên có tẽ tiếp thu được cac giáo trình cơ bản vể sinh học như mô học, phôi sinhiọc, di truyền học, sinh lý học, sinh hoá học..v.v. củng như các môn cônfiighệ sinh học n h ư cóng nghệ tế bào, còng nghệ gen w .. Sán có thể dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên các trường đại học, cao ẳng, đống thời sách cũng bô ích đối với học viên cao học, nghiên cu sinh và các giáo viên như là tài liệu tham khảo về cấu trúc và chức nng của tế bào. Tu sách được biên soạn với kinh nghiệm hơn 30 năm giảng dạy môn T ế ÌLO học của tác giả, nhưng cũng không thể trá n h khỏi một số sai sót C'c tác giả chân th à n h cám ơn ý kiến đóng góp của độc giả. TÁC GIÀ
Mục lục • m Lởi nói đầu Mục lục Chương 1. Đại cương về c ấ u tr ú c và c h ứ c n ă n g của tê bào 1.1. Tê bào - Đơn vị tổ chức cơ bản của cơ thê sòng 1.2. Các dạng tổn tại cúa tê bào 1.3. Hình thải đại cương của t ế bào C h ư ơ n g 2. M à n g s i n h c h ấ t ( P l a s m a m e m b r a n e ) 2.1. Khái niệm về hệ thống m àng sinh học 2.2. Cấu tạo màng sinh c h ất 2.3. Chức nàng của màng sinh chất 2.4. Sự phản hoả của màng sinh chất 2.5. Lớp vỏ bao ngoài - Lớp Glucocaiix C hư ơng 3. T ế bào c h ấ t v à m ạ n g lưới nội s in h ch ấ t 3.1. T ế bào chất (Cytoplasma) 3.2. M ạng lưới nội sinh c h ấ t (Endoplasmic reticulum) 3.3. Riboxom (Ribosome) Chương 4. Ty th ế (M ito ch o n d ria ) 4.1. Cấu trúc ty thê 4.2. Thành phán sinh hoả và cấu trúc siêu vi của ty thể 4.3. Chức nàng của ty thể 4.4. S ư phát sinh của ty th ể
I V Bièn dổi bệnh ly của ty thể 85 C h ư ơ n g 5. L a p t h ê ( P l a s t i d e ) 90 :>. I. Bạch lạp 91 5.2. Lục lạp 94 5.3. s á c lạp i00 C h ư ơ n g 0. C â e b à o q u a n k h á c 102 6 1. Phức hệ Golgi (Golgi complex) 102 6 2. Lizoxom (Lisosome) 108 6.3. Peroxyxom (Peroxysome) 113 6.4. Bộ xương tẻ bào - Vi sợi và vi ống 114 6.5. Trung thể (centrosome) 122 6.6. Lỏng và roi. 124 C hư ơng 7. N hân t ế bào (n u c le u s ) 131 7.1. Cấu trúc n h ản gian kỳ 131 7.2. M àng nhân 136 7.3. Chất nhiễm sác (chromatine) 140 7.4. Hạch n h ản (Nucleolus) 151 7.5. Dịch nhân 154 7 6. Giá trị chức n ăn g của nhân 155 C h ư ơ n g 8. S ự s i n h t r ư ở n g v ả s i n h s ả n c ủ a tê b à o 164 8.1. Chu kỳ sông của tẻ bào 164 8.2. Gian kỳ 165 8.3. Phán bào 176 C hư ơng 9. P h â n bào n g u y ê n n h iễm 183 9.1. Dặc điểm cua p h ân bào nguyên nhiểm 184 9.2. Các kỳ phân bào nguyên nhiễm 184 5
9.3. Thòi gian cua cảc kỷ va sự điều chỉnh phân bào. 188 9.4. Nhiễm sắc thê (chromosome) 191 9.5. Ý nghĩa của phản bào giảm nhiễm 1 C h ư ơ n g 10. P h â n b à o g i ả m n h i ễ m 210 10.1. Sinh sản vò tỉnh và sinh sản hữu tính 21.0 10.2. Sơ đồ chung của phân bào nguyên nhiễm 211 10.3. Nhiễm sác thể chổi bóng đèn (lampbrush 217 chromosome) 10.4. Ỷ nghĩa phân báo cùa giảm nhiễm 10.5. Sự phát sinh giao tử 219 Tài liệu th am khảo 229 6
Chương I DẠI C Ư Ơ N G VÊ CẤU T R Ú C VÀ C H Ứ C NĂNG CƯA T Ế BÀO 1.1. TB BAO, DON VỊ T ổ CHỨC c ơ BẢN CỦA c ơ T H E SỐNG Té bào dược Robert Hook pliât hiện lần dầu tiên vào năm 1665 nhò kinh hiển vi tự tạo với (lộ phỏng dại 30 lán. Ong đá mô la cấu trúc của bần thự< Vật ờ dạng các xoang rỗng có thành bao quanh và đặt tên lã Celia (tiếng Latin: Olla- xoang rỗng hoặc tế bào). Sau đỏ M. Malpighi và N. Grew (1671) ìighiên CIAI trên các mô thực vặt khác nhau, đã xác định tế bào lã các túi xoang được giới hạn bởi thành xenlulo. Aĩitoni Van Leuvenhoek (1674) với kính hiển vi có độ phóng đại 270 lần đả mô tả các tê bào động vặt (tê bào máu, tinh trùng v.v.) vã íìà XMC định rằng tẻ bào không phải là xoang rỗng mà có cấu trúc phơc tạp- Mãi đèn th ế kỷ 19, nhờ sự hoàn thiện của kỹ th u ậ t hiển vi, nhơ sự tòng kết cảc công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khác về cấu trúc cua té bào thực vật. dộng vật và vi khuẩn của các n hà bác học líì: nhà thực vật học M.Sleyden (1838) và nhà dộng vật học T. Schwar»-. .1839), học thuyết t ế bào ra đòi. Học thuyết tế brio xác nhận rằng: T ấ t cả cơ th ế s i n h v ậ t t ừ đơn bào đ ế n dộng vật, th ự c v ậ t da bào và cọn người đ ể u có cấ u tạo t ế bào. F. Engel (1870) đă đ ánh giá học thuyết tế bào là một trong ba phát kiên vĩ đại của khoa học tự nhiên của t h ế ký XIX (Củng với hạc thuyết tiến hoá và học thuyết chuyển hoá năng lượng) vì I1Ó chứng 7
minh cho tính thông n h ấ t của Thò giới sinh v ậ t - Tứ iln.v inòi Tê bào học (CytologyM do cytos lả té bào và logos là khoa Học) đã tri í lmnh một môn khoa học thật sự. dộc lập và phát triển rất nhanh Ciỏng cả vế nghiên cửu cấu trúc và chức năng. Từ quan niệm t ế bào là “xoang rỗng' cỉà chuyển sarg quan niệm tế bào là khối tế bào chất (Purkinje, 1838 và Pholmon, .844) có chứa nhân (R.Brawn, 1831) và được giới hạn bơi màng tẻ bào: hang loạt >)ào quan trong lé bao chất đà được phát hiện: trung tư do Van Benêđen và Boverie phát hiện vào nám 1876), ty thể (Alt.ugin vã Benđa - 1894), thể golgi ( Golgi - 1898), nhiều quá trình sinh lý quan trọng của tê bào được nghiên cửu làm co’ số cho sự phát triển c ua di truyền học, sinh lý học và phôi sinh học ỏ cuối thê kỷ XIX vã Jẩ u thế kỷ XX; như sự phán bào không tơ (Amitosis) do Remark (1841), phán bào có tơ (Mitosis) do Flemming và S trásburger (1878 - 1880) ĩiìghiên cứu . Flemming đà p h á t hiện ra cấu trúc sợi của các nhiễm sátC thể. Với hiện tượng phản bào R. Virchov đã tổng kết : Tất cả tẻ )àiO đều được sinh ra từ té bão có trước (Omnis cellula e celỉula). Hiện tượng ph ản bào giảm nhiễm (Meiosis), sự tạo thí.nlu tinh trù n g và trứng củng n h ư hiện tượng thụ tinh đả được (Van Bentecien, o . Herwig, T.Boverie - 1870, 1875, 1883) nghiên cứu là cơ SfỊ t ế bào học cho các qui luật di truyền của Mendel (1865). Ớ thè ký XX nhò ứng dụng các phương pháp hiển vi iiệện tử, các phương pháp lý hoá vào nghiên cứu. tế bào ỏ mức độ siêu hiiển vi và phán tử đà CỈ10 chủ ng ta một quan niệm: Tế bào - !à đơn vị tổ Chức cơ bản của tấ t cả các cơ thể sòng vềjCấu trúc và chức năng. Tất cải t ính c h ất và hoạt động của cơ thể sỏĩig đểu có cơ sỏ ở tính chất /à hoạt (lộng của tê bào dù là cơ thể đơn bào hay đa bào. 8
*1.2. i \< | > \ \ < ; I O N TAI o \ rí: BAO IV' h à o t ô n Un inh trong tẽ hào vi khuẩn, thực vật hoặc dộng vật. Da sò vi ru-; Ị;ì những nhãn tỏ gãy bệnh. Virii.s d ư tie càu tạo gòm ] lôi axil nucleic (Axit deoxyribonucleic hoặc Axit ribonucleic) là tft’iiom. vỏn di truyền rủa virus. 1 vỏ hao góm prtein Khi c h u n g ký sinh trong tê bào, nxit nucleic rùa. c h ú n g sẽ lự t a 1 l>ản và phiôn mà nhờ sử (lụng hộ onzyrn và l)ộ m áy tô n g họp cua t(* bào chu, do tống hợp các protein dặc t r ư n g cho m ìn h và sinh sán. T hư ò ng p h ả n biệt 2 kiểu đỏi xứng tro n g cấu tạo virus: - Dôi xứng khôi gặp ỏ các virus cầu • Ví dụ: các adenovirus gãy brnh viiĩm phè quản, viêm giác mạc, viêm phổi * chúng chứa lõi ADN và vô hoc protein tạo nên 20 mật tam giác với 12 đinh (xem lì.l). Dối xứng xoắn • Ví dụ: Virus gíiy bệnh khảm ở thuốc lá là một khói hình trụ đài 300nm, đường kính 18nm, có lõi chứa ARN gồm 2200 nucleotit và một vỏ bọc gồm 2200 phản tủ protein tập hợp theo kiêu xoàn ốc (xem h.2). Nhiều nghiên cứu cho tháy ở một 30 virus ngoài vỏ bọc protein, còn cỏ rnột lớp màng cấu tạo từ lipit và protein. Vi dụ: Virus rừng SôiTiliki. 9
1.2.2. Tế b à o n h ã n sớ ( P r ọ c a r y o t a ) (xem h 3) Các dạng tỏ bào dược xếp váo hai (lọng: - Tế bào nhản sơ (Procaryota) và tô bào nhãn rlniiìn (Eucaryota). - Cốc cơ thể dại diện cho tê bào nhàn sơ gồm vi kluiíỉn (Bacteria) và rảo lam (Cyanophyta)-ngày nay dượt* gọi là vi khuân lam(Cyanobacteria). Té bào nhán sơ thường có kích thước bé từ l-3ntn (trừ Rit'krtxia có klch thước rất bé - 0,3fim). Tế bào nhân sơ có cấu tạo gồm: - Một màng sinh chất có bản chất hoá học là lipoprotein bao quanh khối tế bào chất. - Khôi tế hào chất chứa các Riboxom, các chất vùi là các c h ấ t dự trử, các Mezoxom là phán màng sinh chất lõm vào trong khôi tế bào chất và liên hệ với “Nucleoid *. Các Mezoxom cỏ vai trò tương cự ty thể vì ỏ đó có chửa một só enzym và nhản tồ’của quá trình oxyphotphoriii hoa. - Mồi tẻ bão nhản sơ chứa một hoặc nhiều “Nucleoid” lã p h á n tế bào chất có chứa sợi ADN vòng (đường kính từ 3-8nm) là vật c h ất di truyền cua tẽ bào. Bao ngoài màng sinh chất là lớp th à n h vỏ dầy 8-30mn có tliànli phần sinh hoá là polisaccarit liên k ế t với axit amin. 1.2.3. Tế bào nhãn c h u ẩ n (E u caryota) - Đại diện là các tẻ bão của nấm, thực vật và dộng vật (xem h. 4) T ế bào nhân chuồn được, cấu tạo gồm: 10
MoJ m.'Uiü sinh chíit CO b à n rh.'if ho.'i h ö r i.ó L i p o p r o t e i n
Tê hào Procaryota Tẻ bao Eucaryota Vi khuẩn, tào lam Nom, thức vót đông VÔI Kích thước bé (1-3ftm) Kich thước lớn (3-2ŨHĨTI) Cò cấu tao đơn giản. Có Cấu tao phức tap Vảt chất di truyén là phân tử ADN Vỏ! chất di truyén lủ ADN + htston tao trân dang vòng nỏm phán tán trorg nèn nhiễm sổc thể khu tru trong nhỏn tế bào chất Chưa có nhãn Chì cỏ nucleoid lồ Có nhản VỚI mòng nhản Trong nnồh phán tế bào chát chửa ADN chứa chát nhiễm sác và hach nhân Tế b à o c h á t c h ! c h ử a CÛC b á o q u a n Tế bào chất đươc phâr vùng và chứa đơn gián như riboxom, mezoxom các bào quan phức tap như mạng ỈƯỜI nội chất, nboxom, ty thể. lue lap, thể Goỉgi, fyzoxom, peroxyxorn, trung t h ể V V' Phương thức phân bào đơn giản Phương thức phân bào phức tap với bó bằng cốch phân đỏi máy phân bão (mitosis và meiosis) Có lỏng, roi câu tao đơn giản Có cấu truc lông vã roi theo kiểu 9+2 1.2.4. Tẻ bàĩ) ơ c ơ t h ể đơn bào và cơ t h ể đa hào Cơ thể có th ể tồn tại ò đạn g đơn bào. Các cơ thể đơn bào có cấu tạo chỉ gồm một t ế bào (một sò vi khuẩn, tảo, động vặt dơn bào). Có cấu tạo đơn giản n h ư vi khuẩn (ví dụ E.coli) hoặc cỏ bào quan phân hoá phức tạp n h ư động vật đơn bào (ví dụ Paramecium). Cơ thọ có thể tồn tại à dạng đa bào (nấm, thực vật, dộng vật). Cơ thể của chúng gồm h à n g tràm đến hàng tỷ tẻ bào. ở cơ thể đa bào, các tế bào được phân hoá th à n h nhiều (lạng t ế bào k hác'n h a u dể tạo nên các mó, cơ quan, hệ cơ quan hoạt dộng dưới sự điều hoà, điều khiển cluing của cơ thề. 12
Vr- b.io Monaco’ the nhưng van ÍM‘Í
hình cần nguyên thuỷ da biến (ỉổi khi tiẽp xúc VỚI cac té bao bèn cạnh, cùng gióng như càc bong bóng xá phòng trong một khói hoi xa Ị»ih>ni> Hình dạng cua tè bào tuỷ thuộc vão chức nàng cua chung iroug cơ thể, thể hiện rõ n h ấ t ờ tế bào thần kinh (nơron) thường có lnnl su 0 , có cốc phân nhanh tế bào chất clài phủ hợp với chức nâng dần truyền xung dộng thần kinh của cluing, tế bào cơ trơn có hình thoi phú hợp với dác tính co rút... (H ìn h 4c). 1.3.2. Kích th ư ớ c c ủ a tố b ào Độ 1Ớ11 của tế bào r ấ t thay đổi. Thường thi té bào có dộ lớn vào khoảng 3-30iim. Nhưng có những tê bào rất lớn có thể nhìn bằng mát thường. Ví dụ trứng gà là một tế bào có đường kính đạt tới 3,5cni, còn trứng đà điểu thì th ậ t là một tế bào khổng lổ đường kính đạt tới ]7cm, hoặc tẻ bào tảo có thẻ có chiểu dài hàng chục cm. Trái lại có những tẽ bào rất l}é, đa số các té bào vi k h u ẩn có kích thước từ Hiện nay người ta đá tìm thấy nhừng tế bào của cơ thè đơn hão vô cùng nhỏ, phải dùng kính hiển vi điện tử mới nhìn thấy được.Ví dụ tẻ bào Mycoplasma laidlavvii có kích thước đường kính chỉ khoảng 0 ,Him (1000Ả) nghĩa là chỉ lờn bằng 1000 lần nguyên tử hydro. So s á n h vối v iru s th ì nó gần bằng kích thước của virus b ệ n h cúm (có đường kính 0.08-0,1 ịim) và bé hơn virus bệnh đảu bò (có đường kính 0,22-0f26}im). Tế bào Mycoplasma laidlawii 10 lần bé hơn tế bào vi khuẩn, 100 lần bé hơn tẻ bào của mỏ động vật cỏ vú (ví dụ té bào bạch cẩu-lOum), 1000 lần bé hơn con amip. Xét về khôi lượng thi t ế bào Mycoplasma laiđlavvii nhẹ hơn tế bào vi khuẩn h àn g nghìn lán và nhẹ hơn ainíp hàng tý lẫn (Mycoplasma laiđlavvii cân nặng 5.10 ug còn tế bảo vi % khuẩn nặng 6,7.10 i3g và con amip cân nặng 5.10 7 g (con amip nhẹ hơn COÍ1 chuột cũng hàng tý lần). 14
í ’o le Mycoplasma lã tò 1)110 nho nh;H dược lim t hay CỈ1 0 tl(>» n*'iy TroïU! H* h a o fill c h ú a k h ọ â n g h a n g niỉỉiin h o a e c h ụ c n g h i n c a r ( lili |)ii;in tư s in h học Vrì rô n g hợp v à i c h ụ c r n / . y in k h a c n h a u Theo ịiìii îhu.WM r u a các n h á s i n h hoc f hi 0 b a o cỏ l h ( ‘ cỏ k i r h t h ư ớ c \)
30.0UU-37.000 »ổi Ixt/ữ Hình 1. Adenovirus (theo Bruce Alberts et all, 1994) hạt protein ph.il! lừ AUN Hình 2: Virus khảm thuốc lá (theo cp Swanson et all 197’7) 16
Hinh 4a: Té bào thực vật ụ heo De Roberts et cid 1975) 18
Q t ' . ' S "lùí/ Nổr vfy m.'Ulg 'ễ Willi cl lift Hỉnh 4b: rẻ bào động vật điển hinh (íheo De Roberts et all, 1975) 19
1 B iểu mỏ. Máu; 3 Sun; 4 Xương; nT T T rrr '• Hi VO' ■ ^ -— -í iSẼẼr; cy ì I 1'// ■ X* ỵ §M : > ỵ H m h 4c: H ìn h d ạ n g tè b à o ngưdi ịthtìo I p Karuzina, 1977) XỈQQ 1íưnýr\flvfở.A'ftjp 100 TrũngCÀUq* f0 ĨẾsaaộiirt Í0 Hổng cáu Ị cr=> Saímtyìciin IM ù, ttecttu* 0!>' •: X 5000 o Bôotvs irtMrtftti SCO.«i # PueflfTMJcpcCu* 100 * 2 -J Tõ/iỵj'dn*»i »Au 13 *8 mnS ề (hựcKhuáinIhè 80 ĩntog ftgư
.VẢNG S I N H ( ' H Ấ T ( P L A S M A MKMIỊRANIO) 2.1. Kí ÁI XỈKM \ K HI;. T H ố N Í . MẢNCỈ SINH HỌC (lìo/o/ỊÌcaỉ membrane - ỉiỉììt tncìììbrcinc) \ 111*2 sinh I u ỉ à Mén càii trúc có câu lạo màniỉ ỉip o p ro lcil - lã cAu lạo ỉiổ I> lliái cua tãl c;i hê ihõníĩ w màni! c cua lõ hito. Ni! ƯƠcI lỉt IM c Ù thiêl lá iiíỉ 11X>Ì1u c lỊ iu tim lunlì thành và ticn íỉoá CÌKI lẽ hào (hì ¿!Ì.ii (loan xiiàỉ hiện láp mànt.! lip o p ro iíi lie kỉui lu i. cò ỉộp hệ ihỏng l Ị t i phàn lư a xil nucleic và protein với m õi in F i " là i!i«ii (ioiiM khứỉ ctán bal biKK\ nhưiiii vàn íiiiì sư (rao (lổi chát, n;t«iỉJ *■ lir. Ỉ‘w J và ihóníi w tin với mõi 11'irừuỊĩ. I. í\ãng sinh học \unì h iòìì drill ĩìôu In innng sinh ch at (plasmn m«‘Hibiuie) bao quanh lê bao chất cô chửa các phàn cừ hữu cơ ia.NÌt nucleic protein .) (tẻ bão Procaryota). Tong qu á trin h tiến hoá, m àng sinh chất p h â n hoá vào khối tê l>áo -hất tạo nên hệ th ô n g m àng nội bộ (m ạ n g lưới nội sinh chất, piửc hệ Ciolgi, lizoxom, peroxyxom, m à n g n h â n v.v...) (tế bào Euc«.irv>ta). Hệ th ô n g m à n g nội bào bảo đ ảm các chức n ă n g riêng biệt, ứ ng thòi chia t ế bào chất th à n h n h ữ n g k h u cách biệt tạo điểu kện cho sự thực hiện các chức n à n g sông một cách có t r ậ t tự và hiệ quà theo k h ô ng gian và thời gian. lệ thông màng sinh học đếu có diện cán tạo chung : )ó lámàng lipoproteir có (lộ dày từ 7 - 10 mi), có thành phản ho á h r gốm lipit (25 - 7f)°o) và protein (25 - 75%). Ngoài ra còn có hydra oacbon (5 - 10°o); Lipit tạo thành lớp kép xếp theo kiểu đầu 21