Sinh học - Chương 2: Tế bào và học thuyết tế bào (vào thế kỷ 19)

Chương 2Tế bào và học thuyết tế bào(Vào thế kỷ 19)Tất cả các cơ thể sống đều được cấu tạo thành từ TẾ BÀOTẾ BÀO là đơn vị cấu trúc và chức năngHọc thuyết tế bào(Bổ sung năm 1858)Ðến năm 1858 thuyết tế bào được mở rộng thêm do một bác sĩ người Ðức (Rudolph Virchow): Tế bào do tế bào có trước sinh ra. Những đặt tính chung của TBMàng tế bào và các cấu trúc màng: vật cản có tính chọn lọc cao, giới hạn độ lớn, làm nền bố trí các hệ thống cấu trúc, bề mặt thực hiện phản ứng, vận chuyển năng lượngKích thước rất nhỏ bé: tăng diện tích tiếp xúc nhằm tăng cường sự trao đổi chất và năng lượngCấu trúc tế bào ProkaryoteCấu trúc bên trongTieâm mao2.3. Cấu trúc tế bào Eukaryotae(Tế bào nhân thật)Tế bào chân hạch là loại tế bào có nhân với màng nhân bao quanh, và nhiều loại bào quan có màng bao. Các tế bào này gặp ở các sinh vật thuộc các giới Protista, Nấm, Thực vật và Ðộng vật Cấu trúc tế bào thực vậtCấu trúc tế bào động vậtSự khác biệt giữa tế bào thực vật và tế bào động vậtHệ thống các bào quan có cấu trúc màngMàng sinh chấtCó tính chọn lọc caoKiểm soát sự vận chuyển vật chất Thu nhận các tín hiệuHệ thống các bào quan có cấu trúc màngKhoảng 1930 J. F. Danielli (đại học Princeton) và H. Davson (đại học ở London), đưa ra mô hình cấu trúc màng gồm Hai lớp phospholipid với đầu ưa nước (phân cực) đưa ra hai bề mặt của màng và các đuôi kỵ nước, (không phân cực) chôn bên trong tránh nước. Cấu trúc dựa trên sự tương tác giữa tính kỵ nước và ưa nước làm cho màng rất bền vững và đàn hồiCấu trúc dòng khảm1972 S. J. Singer (San Diego) và G. L. Nicolson (Salk Institude) đưa ra mô hình dòng khảm. Gồm những phân tử protein chuyên biệt gắn vào màng đảm nhận các chức năng đặc biệt. Protein với nhiều kiểu sắp xếp khác nhau: Một số protein ngoại vi nằm trên bề mặt của màng, nối với các lipid bằng cầu nối cộng hóa trị; Một số khác được gọi là protein hội nhập, gắn một phần hay toàn phần vào màng lipid, Một số khác xuyên màng. Đóng vai trò trung tâm trong sinh tổng hợpGóp phần quan trọng vào hình thành màng ti thể và peroxysomeLà nơi xuất phát sự tổng hợp proteinHình thành chất nền ngoại bàoMạng lưới nội chất và RibosomeHệ thống các bào quan có cấu trúc màngBộ GolgiBiến đổi, chọn lọc và gói các đại phân tử để tiết ra hay vận chuyển đến các bào quanHoàn tất nhiệm vụ của lưới nội chấtBiến đổi glycan và tiết ra bằng túi nhờnHệ thống các bào quan có cấu trúc màngHoaït ñoäng cuûa boä GolgiLysosome (tiêu thể)Hình thành từ bộ GolgiLà túi cầu nhỏ chứa nhiều enzym tiêu hoáPhân giải các chất để nuôi tb và tái sử dụngKhi tế bào chết chúng giải phóng enzym tiêu huỷ tbHệ thống các bào quan có cấu trúc màngHoạt động của lysosomeCác vi thểPeroxysome: chứa các enzym oxy hoá và phân hủy các hydro peroxydeGlyxosome: chứa enzym phân hủy lipid thực vật (tb động vật không có bào quan này)Hệ thống các bào quan có cấu trúc màngKhông bàoTúi chứa nước và các chất tanCó nhiều loại không bào Có thể chứa chất tạo màu cho hoa quảHệ thống các bào quan có cấu trúc màngCác bào quan chuyển hoá năng lượngThực hiện phản ứng oxy hoá trong chuổi hô hấpTổng hợp ATP trong matrixĐiều hoà sự vận chuyển các chất ra vào ti thểTi thể: Chất nền: chứa nhiều enzym oxy hoá, DNA và enzym điều hoà thể hiện gen ti thể Màng trong: gấp nếp nhằm tăng diện tích và chứa các protein với chức năngCác bào quan chuyển hoá năng lượngTi thểMàng ngoài: chứa các ezym tham gia tổng hợp và chuyển hoá lipid trong ti thểKhoảng giữa màng: chứa nhiều enzym phosphoryl hoá các nucleotid khácCác bào quan chuyển hoá năng lượngLạp thểSắc lạpSắc lạp không phải là diệp lục tố Thường có màu vàng hay cam (đôi khi có màu đỏ) vì chúng chứa carotenoid. Sắc lạp này làm cho hoa, trái chín, lá vàng có màu vàng hay cam đặc trưng. Một số sắc lạp không bao giờ chứa diệp lục tố, một số khác thì do mất diệp lục tố, đây là trường hợp của trái chín và lá mùa thu.Vô sắc lạpVô sắc lạp có chứa các vật liệu như tinh bột, dầu và protein dự trử. Lạp có chứa tinh bột được gọi là bột lạp (amyloplast), thường gặp ở hột như lúa và bắp, hay dự trử trong rễ và thân như carot và khoai tâyTinh bột là hợp chất dự trử năng lượng dưới dạng từng hạt. Cây có hột giàu tinh bột là nguồn lương thực giàu năng lượng. Nhaân vaø maøng nhaânNhân tế bào và thể trong suốtNhân tế bàoChiếm khoảng 10% thể tíchChứa hầu như toàn bộ DNA của tế bàoChứa đựng thông tin di truyềnTrung tâm điều khiển mọi hoạt động của tế bàoMàng nhân điều hoà RNA và proteinNhân tế bào và thể trong suốtThể trong suốtChiếm gần một nửa khối lượng tế bàoThành phần chủ yếu là nướcNgoài ra còn có protein, RNA, glucid, acid amin, nucleotid và các ionNơi thực hiện các phản ứng trao đổi chấtThực hiện quá trình điều hòaChứa vật liệu tổng hợp các đại phân tửDự trữ các chất giàu năng lượngBộ xương tế bàoBộ xương tế bàoVi sợi (microfilament) và vi ống (microtube)Bộ xương tế bàoLông (cillis) và roi (flagenla)Bộ xương tế bàoTrung tử (centrioles) và các thể gốc (basal bodies)Sinh tổng hợp proteinFig. 14.4Fig. 14.5Fig. 14.6Fig. 14.8Fig. 14.9aFig. 14.10Fig. 14.12Tế bào học2.4. Cơ sở tế bào của di truyền học2.4.1. Nhiễm sắc thể2.4.2. Sự phân bào2.4.3. Di truyền học Mendel2.4.4. Di truyền liên kết giới tính2.4.5. Đột biến gen và sự chuyển genNhiễm sắc thểNhiễm sắc thể ở tế bào ProkaryoteTế bào sơ hạch chỉ có 0,1% ADN so với một tế bào chân hạch. Tế bào sơ hạch chưa có nhân thật được bao bởi màng. Ở phần lớn tế bào sơ hạch, ADN được tập trung trong một vùng nhân (nucleoid region). Vi khuẩn chỉ có một phân tử ADN sợi đôi, hình vòng, rất ít protein liên kết với chúngNhiễm sắc thểNhiễm sắc thể ở tế bào EukaryoteỞ tế bào chân hạch, nhiễm sắc thể gồm ADN và protein. Cặp nhiễm sắc thể tương đồng (homologous pair), trong đó một chiếc là của mẹ và một chiếc là của chaSố lượng nhiễm sắc thể trong mỗi tế bào bình thường luôn luôn là bội số của 2 và được gọi là lưỡng bội (2n). Trong tế bào giao tử (tinh trùng hoặc noãn), mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng chỉ còn lại một chiếc, do đó số lượng nhiễm sắc thể trong mỗi giao tử là đơn bội (n). Nhiễm sắc thểChromatin structure-nucleosomesDNA and the chromatin structure is replicated during S-phase of the cell cycle and organized into chromosomes-cell division-mitosisSự phân bàoSự phân chia tế bào là một đặc điểm của sự sống. Nó cho phép một cơ thể đa bào tăng trưởng. Nó cũng giúp thay thế các tế bào bị thương, bị chết, giữ cho tổng số tế bào trong một cá thể trưởng thành tương đối ổn định. Sự phân chia tế bào cũng là cơ sở cho sự sinh sản của mỗi sinh vật Sự nguyên phânMột chu kỳ tế bào gồm hai kỳKỳ trung gian (interphase) Kỳ phân cắt nhân và tế bào chất (mitotic phase). Kỳ trung gian (interphase) Kỳ trung gian được chia làm 3 giai đoạn: G1 (Gap 1)S (Synthersis), G2 (Gap 2). Thời gian cần thiết cho mỗi kỳ khác nhau rất nhiều tùy theo loại tế bào. Tuy nhiên, kỳ trung gian thường chiếm phần lớn thời gian của một chu kỳ tế bào Sự nguyên phânKỳ phân chia nhân. Gồm 4 giai đoạn riêng biệt là: kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau và kỳ cuối (liên tục, nối tiếp nhau)Kết thúc sự phân chia nhân: từ một nhân có một bộ nhiễm sắc thể (2n) cho ra hai nhân, mỗi nhân cũng có một bộ nhiễm sắc thể (2n). Sự nguyên phânTable 9.1Hình ảnh dưới kính hiển vi điện tửSự nguyên phân ở tế bào thực vật A. Kỳ trước B. Kỳ giữa C. Kỳ sau D. Kỳ cuối Sự giảm phân và thụ tinhSự trao đổi chéo nhiễm sắc thểSự giảm phânDi truyền học MendelĐối tượng nghiên cứu Các tính trạng nghiên cứuDi truyền học MendelPhương pháp nghiên cứu di truyền của Mendel bao gồm các đặc điểm sau đây: Ðối tượng nghiên cứu là đậu Hà Lan Khi cho lai giữa hai dòng ông theo dõi sự di truyền của một cặp tính trạng tương phảnÔng đếm và ghi nhận hàng ngàn cá thể con từ mỗi thí nghiệm và sau đó dùng toán học thống kê để phân tích các kết quả thu được.Kết luận của MendelMỗi cá thể có hai nhân tố di truyền cho mỗi tính trạngTrong quá trình thành lập giao tử hai nhân tố nầy phân ly về hai giao tử khác nhau nên mỗi giao tử chỉ có một nhân tố. Khi các giao tử phối hợp nhau trong thụ tinh, cặp nhân tố được khôi phục lại trong hợp tử Di truyền liên kết giới tínhHệ thống XY (giới cái là XX và giới đực là XY) là đặc điểm của nhiều loài động vậtDi truyền liên kết giới tính được phát hiện vào năm 1910 bởi Thomas Hunt Morgan P XWXW x XwY P XwXw x XWY cái đỏ đực trắng cái trắng đực đỏ Gt XW Xw , Y Gt Xw XW , Y F1 XW Xw XW Y F1 XW Xw Xw Y 100% đỏ 1 cái đỏ 1 đực trắng Di truyền liên kết giới tínhCác gen nằm trên nhiễm sắc thể Y nhưng không có trên nhiễm sắc thể X được gọi là gen holandric. Các tính trạng do chúng kiểm soát dĩ nhiên là chỉ xuất hiện ở giới đực. Ở người nhiễm sắc thể Y có một ít gen Đột biến gen và sự chuyển genCác tác nhân vật lý, hóa học của môi trường cũng như các sai sót trong giảm phân có thể làm biến đổi cấu trúc và số lượng nhiễm sắc thể trong một tế bào. Những biến đổi và ảnh hưởng của chúng đối với một số rối loạn di truyềnĐột biến gen và sự chuyển genSự phá hủy nhiễm sắc thể có thể dẫn đến bốn kiểu thay đổi trong cấu trúc của nhiễm sắc thể. Sự mất đoạn (deletion) xảy ra khi phân bào. Trong một số trường hợp khác đoạn bị đứt có thể nối vào một nhiễm sắc thể tương đồng gây ra sự lặp đoạn (duplication). Ðoạn nầy cũng có thể được nối với nhiễm sắc thể theo chiều ngược lại, tạo ra sự đảo đoạn (inversion). Dạng thứ tư là đoạn nầy nối với một nhiễm sắc thể khác không tương đồng, gọi là sự chuyển đoạn (translocation). Đột biến gen và sự chuyển gen