Chương 3: Cấu trúc tế bào · Kết nối tri thức với cuộc sống
Tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 Bài 8: Tế bào nhân thực theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá toàn bộ kiến thức trọng tâm, sơ đồ cấu trúc tế bào sinh học chuẩn xác, bảng biểu so sánh trực quan và câu hỏi củng cố có lời giải chi tiết.
- Thường có kích thước lớn hơn tế bào nhân sơ: Tế bào nhân thực có kích thước khoảng 10 – 100 µm. Một số tế bào có kích thước lớn hơn nhiều như tế bào thần kinh, tế bào trứng, tế bào mạch gỗ,…
- Có cấu tạo phức tạp hơn:
+ Đã có nhân chính thức với màng nhân ngăn cách chất nhân và tế bào chất.
+ Có khung xương tế bào.
+ Có hệ thống nội màng.
+ Có hệ thống các bào quan đa dạng từ không có màng đến có màng bao bọc.
* Phân biệt tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực:
Tế bào nhân sơ
Tế bào nhân thực
- Có kích thước nhỏ hơn.
- Có kích thước lớn hơn.
- Chưa có màng nhân bao bọc vật chất di truyền (vùng nhân).
- Có màng nhân bao bọc vật chất di truyền (nhân hoàn chỉnh).
- Chưa có hệ thống nội màng.
- Có hệ thống nội màng chia tế bào chất thành các khoang riêng biệt.
- Không có hệ thống các bào quan có màng bao bọc.
- Có hệ thống các bào quan có màng và không có màng bao bọc.
Không có không bào hoặc có không bào nhưng có kích thước nhỏ
Không có lysosome
Có lysosome
Chất dự trữ là tinh bột, dầu
Chất dự trữ là glycogen, mỡ
II. Cấu tạo tế bào nhân thực
1. Nhân – trung tâm thông tin của tế bào
Cấu trúc nhân tế bào
- Số lượng: Mỗi tế bào nhân thực thường chỉ có một nhân.
- Hình dạng và kích thước: Phần lớn nhân tế bào có dạng hình cầu, với đường kính khoảng 5 µm.
- Cấu trúc:
+ Được bao bọc bởi màng nhân: Màng nhân là màng kép, được cấu tạo từ phospholipid và protein. Trên màng nhân có rất nhiều lỗ nhỏ đảm bảo cho các chất có thể ra vào nhân.
+ Trong nhân có chất nhiễm sắc chứa DNA, một vài hạch nhân (nhân con).
- Chức năng:
+ Nhân tế bào là kho chứa thông tin di truyền (DNA), là trung tâm điều khiển các hoạt động sống của tế bào: Thông tin di truyền trên DNA sẽ được phiên mã thành phân tử RNA và được đưa ra khỏi nhân để tham gia tổng hợp protein – phân tử giữ chức năng cấu trúc và vận hành các hoạt động sống của tế bào.
+ Hạch nhân là nơi diễn ra quá trình tổng hợp các phân tử rRNA.
- Số lượng: Số lượng ribosome trong tế bào tỉ lệ thuận với tốc độ tổng hợp protein của tế bào. Ở những tế bào có tốc độ tổng hợp protein cao, số lượng ribosome trong một tế bào khá lớn, có thể lên tới vài triệu.
- Hình dạng và kích thước: Có hình cầu, đường kính khoảng 150 Å.
- Cấu trúc:
+ Là bào quan không có màng bao bọc.
+ Được cấu tạo từ rRNA (khoảng 80% - 90%) và protein.
+ Gồm có 2 thành phần: tiểu phần lớn và tiểu phần nhỏ. Bình thường 2 tiểu phần này tách rời nhau, chỉ liên kết lại để thực hiện chức năng của ribosome.
- Chức năng: Ribosome là nơi diễn ra quá trình tổng hợp protein.
+ Là hệ thống gồm các ống và các túi dẹp chứa dịch nối thông nhau thành một mạng lưới.
+ Bao gồm: lưới nội chất hạt và lưới nội chất trơn.
Lưới nội chất hạt
Lưới nội chất trơn
Gồm hệ thống các đường ống tạo nên bởi lớp kép phospholipid, một đầu liên kết với màng nhân, đầu kia liên kết với lưới nội chất trơn. Trên màng lưới nội chất có các hạt ribosome.
Gồm hệ thống màng dạng ống dẹp thông với lưới nội chất hạt, có ít hoặc không có ribosome, chứa các enzyme tổng hợp lipid, chuyển hoá đường, khử độc,...
Có chức năng tổng hợp protein, các protein sau khi được tổng hợp sẽ được đưa vào trong lưới nội chất để chuyển qua túi tiết và vận chuyển đến bộ máy Golgi.
4. Bộ máy Golgi – nơi phân loại, đóng gói và phân phối sản phẩm của tế bào
Cấu trúc bộ máy Golgi
- Cấu tạo: Gồm các túi màng dẹp nằm song song với nhau nhưng tách rời nhau.
- Chức năng: Là nơi tập trung chế biến, lắp ráp, đóng gói và phân phối các phân tử protein và lipid đến những nơi cần thiết.
* Ribosome, lưới nội chất và bộ máy Golgi có liên quan mật thiết với nhau trong quá trình thực hiện chức năng tổng hợp protein. Cụ thể:
- Ribosome là nơi tổng hợp protein.
- Protein tổng hợp được ở ribosome sẽ được đưa vào trong lưới nội chất để vận chuyển qua túi vận chuyển (túi tiết) và vận chuyển tới bộ máy Golgi.
- Tại bộ máy Golgi, protein được chế biến, lắp ráp cho hoàn thiện cấu trúc. Sau đó, những protein này sẽ được đóng gói vào trong các túi tiết và phân phối đến các vị trí khác nhau trong tế bào hoặc xuất ra ngoài qua màng tế bào.
+ Bên trong chứa các loại enzyme thủy phân protein, nucleic acid, carbohydrate, lipid, các bào quan và thậm chí cả các tế bào cần thay thế.
- Chức năng:
+ Thực hiện chức năng phân hủy các chất, các bào quan và tế bào quá hạn sử dụng để lấy lại những chất có thể tái sử dụng, còn chất thải được xuất ra ngoài tế bào.
+ Hỗ trợ tế bào tiêu hóa thức ăn theo con đường thực bào.
6. Không bào – "túi bảo dưỡng" đa năng của tế bào
- Tế bào thực vật có không bào trung tâm với kích thước lớn và tồn tại lâu dài. Tế bào động vật có không bào nhỏ, tồn tại trong thời gian ngắn.
- Cấu tạo: Là bào quan có màng đơn, chứa dịch lỏng.
- Chức năng:
+ Ở thực vật: Không bào trung tâm giúp điều hòa áp suất thẩm thấu trong tế bào; có thể chứa sắc tố, các chất dự trữ như carbohydrate, ion, các loại muối, chất phế thải, enzyme thủy phân,…
Không bào trung tâm ở tế bào thực vật
+ Ở động vật: Nguyên sinh vật sống trong môi trường nước ngọt có không bào co bóp làm nhiệm vụ điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào, không bào tiêu hóa chứa các enzyme giúp chúng tiêu hóa thức ăn.
- Cấu tạo: Được bao bọc bởi một màng đơn mỏng, trên màng có protein màng.Trong peroxisome chứa các enzyme phân giải chất độc, H2O2, lipid,…
- Chức năng:
+ Phân giải H2O2: Enzyme trong peroxisome chuyển hydrogen từ các chất khác nhau như chất độc, alcohol đến oxygen tạo ra H2O2, sau đó, được enzyme khác phân giải thành nước và oxygen.
+ Khử chất độc: Các tế bào gan, thận của người có peroxysome chứa các enzyme khử các chất độc từ máu đưa tới.
+ Phân giải acid béo: Một số peroxysome có enzyme phân giải các chất béo thành cholesterol và các dạng lipid khác, tránh gây hiện tượng tích tụ lipid nguy hiểm đến tế bào và cơ thể.
- Số lượng: Số lượng ti thể tùy thuộc vào loại tế bào và hoạt động của tế bào. Tế bào nào hoạt động càng nhiều, nhu cầu năng lượng càng cao thì càng có nhiều ti thể.
- Cấu tạo:
+ Ti thể gồm 2 lớp: màng ngoài trơn nhẵn, màng trong gấp nếp thành hình răng lược chứa enzyme tổng hợp ATP.
+ Lớp màng ngăn ti thể thành 2 khoang: Khoang ngoài là khoảng không gian giữa hai màng chứa ion H+ có vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp ATP. Khoang trong chứa chất nền ti thể – là dịch đặc chứa nhiều enzyme, ribosome 70S, DNA, acid hữu cơ,…
- Chức năng: Ti thể là nơi diễn ra quá trình hô hấp tế bào, giải phóng năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống đồng thời tạo nhiều sản phẩm trung gian cho quá trình chuyển hóa vật chất của tế bào.
9. Lục lạp – bào quan hấp thụ năng lượng ánh sáng
Cấu trúc lục lạp
- Là bào quan chỉ có ở tế bào thực vật và một số nguyên sinh vật (tảo lục, trùng roi,…).
+ Lớp màng: Lục lạp có màng kép, màng trong và màng ngoài đều trơn nhẵn.
+ Bên trong lục lạp có hệ thống các thylakoid. Trên bề mặt thylakoid chứa chất diệp lục cùng các enzyme và protein tham gia vào quá trình quang hợp. Các thylakoid xếp chồng lên nhau tạo thành granum. Mỗi lục lạp có nhiều granum.
+ Chất nền (stroma): là vật chất dạng lỏng, bao quanh các granum chứa các phân tử như các enzyme tham gia vào quá trình cố định CO2 trong quang hợp, DNA vòng kép, ribosome 70S,…
- Vai trò:Lục lạp là bào quan thực hiện chức năng quang hợp (có khả năng hấp thụ và chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học).
+ Bào tương: dạng keo, có thành phần chủ yếu là nước và các phân tử sinh học.
+ Bào quan: gồm bào quan có màng kép (nhân, ti thể, lục lạp), bào quan có màng đơn (lưới nội chất, bộ máy Golgi, peroxisome, lysosome, không bào), bào quan không màng (ribosome).
- Lớp kép phospholipid được giữ lại với nhau nhờ các tương tác kị nước giữa các phân tử. Lớp kép phospholipid có cấu trúc lỏng lẻo, phân tử phospholipid trong cùng một lớp không cố địn tại một vị trí mà luôn di chuyển. Nhờ đó, các phân tử protein màng dễ dàng di chuyển và tế bào dễ dàng biến đổi hình dạng.
- Các protein màng được chia thành hai loại: protein xuyên màng (protein xuyên qua lớp kép phospholipid) và protein bám màng (protein liên kết với phía ngoài của lớp phospholipid). Các protein màng thường liên kết với các phân tử đường ngắn tạo nên các phân tử glycoprotein hay liên kết với lipid tạo nên lipoprotein.
- Ngoài ra, để điều chỉnh tính linh hoạt của màng sinh chất, trên lớp kép phospholipid còn có thể được chèn thêm các phân tử cholesterol (ở tế bào động vật) và sterol (ở tế bào thực vật).
b) Chức năng
Màng tế bào có chức năng quan trọng trong việc duy trì sự sống ở cấp độ tế bào:
Một số chức năng của protein màng tế bào
- Ngăn cách phần tế bào chất với môi trường bên ngoài, đảm bảo cho các cấu trúc tế bào cũng như môi trường bên trong tế bào không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bất lợi của môi trường.
- Kiểm soát các chất ra vào tế bào theo cách có thể điều chỉnh số lượng, tốc độ các chất ra vào tế bào theo nhu cầu và loại bỏ những sản phẩm trao đổi chất không sử dụng → Có tính thấm chọn lọc, chỉ cho những chất nhất định ra và vào tế bào.
- Tiếp nhận thông tin từ môi trường và truyền tín hiệu vào trong tế bào, nhờ đó tế bào có thể đưa ra các đáp ứng thích nghi với điều kiện môi trường.
- Quy định hình dạng tế bào phù hợp với chức năng của chúng.
12. Thành tế bào
- Vị trí: nằm bên ngoài màng tế bào thực vật và nấm.
- Cấu tạo:
+ Thành tế bào thực vật được cấu tạo từ các phân tử cellulose tạo nên các sợi vững chắc, được gia cố thêm bởi nhiều chất khác như lignin do tế bào tiết ra.
- Mối nối kín: Các tế bào được ghép sát với nhau bằng các loại protein đặc biệt khiến cho các chất không thể lọt qua được khe hở giữa các tế bào. Điều đó đảm bảo tế bào có thể chọn lọc được những chất cần thiết, tránh hấp thụ những chất có hại.
- Mối nối hở: Nhờ có mối nối này các tế bào của mô được ghép với nhau bằng các cấu trúc tạo nên các kênh cho phép các tế bào truyền cho nhau những chất nhất định.
III. Bảng so sánh chi tiết Tế bào thực vật và Tế bào động vật
Phân biệt các đặc điểm cấu trúc điển hình giữa tế bào thực vật và tế bào động vật:
Đặc điểm cấu tạo
Tế bào thực vật
Tế bào động vật
Thành tế bào
Có (cấu tạo từ cellulose bền chắc, quy định hình dạng cố định)
Không có (hình dạng linh hoạt, chỉ có màng sinh chất bao ngoài)
Lục lạp (quang hợp)
Có (chứa hệ sắc tố diệp lục hấp thụ ánh sáng mặt trời)
Không có (là sinh vật dị dưỡng)
Không bào
Có 1 không bào trung tâm kích thước lớn, chứa dịch bào tạo sức trương
Không bào rất nhỏ hoặc không có
Trung thể
Không có (ở thực vật hạt kín có hoa)
Có (tham gia hình thành thoi phân bào khi phân chia)
Chất dự trữ năng lượng
Tinh bột (amylose và amylopectin)
Glycogen (trong gan và mô cơ)
Phân chia tế bào chất
Hình thành vách ngăn tế bào (cell plate) từ trung tâm ra ngoài
Hình thành rãnh eo thắt màng sinh chất từ ngoài vào trong
🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)
Tế bào nhân thực (Eukaryote - động vật, thực vật, nấm, nguyên sinh vật) có kích thước lớn gấp 10−100 lần tế bào nhân sơ, có màng nhân kép bao bọc vật chất di truyền và hệ thống nội màng chia tế bào chất thành các xoang phân vùng riêng biệt.
Nhân tế bào là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống: màng nhân kép có lỗ nhân, chất nhiễm sắc chứa DNA liên kết với protein histone và nhân con (hạch nhân) là nơi tổng hợp các tiểu phần ribosome.
Hệ thống bào quan có màng chuyên hóa cao: ti thể (màng kép, màng trong gấp nếp chứa chuỗi chuyền electron, chất nền chứa DNA vòng và ribosome riêng, hô hấp hiếu khí tạo ATP); lục lạp (bào quan quang hợp ở tế bào thực vật, màng kép, chứa thylakoid xếp thành hạt grana giàu sắc tố diệp lục); lưới nội chất hạt (tổng hợp protein tiết) và trơn (tổng hợp lipid, chuyển hóa đường, khử độc); bộ máy Golgi (tiếp nhận, biến đổi, đóng gói và phân phối sản phẩm tiết); lysosome (chứa enzyme thủy phân tiêu hóa nội bào).
Khác biệt cơ bản giữa tế bào thực vật và động vật: tế bào thực vật có thành tế bào cellulose bảo vệ, lục lạp quang hợp và không bào trung tâm lớn duy trì sức trương nước; tế bào động vật không có thành tế bào và lục lạp, có trung thể tham gia phân bào và lysosome hoạt động mạnh mẽ.
Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học
Nêu các bằng chứng ủng hộ thuyết nội cộng sinh (Endosymbiosis) về nguồn gốc của ti thể và lục lạp.
Thuyết nội cộng sinh chỉ ra rằng ti thể bắt nguồn từ vi khuẩn hiếu khí và lục lạp bắt nguồn từ vi khuẩn lam cổ đại bị tế bào nhân thực sơ khai thực bào. Bằng chứng vững chắc gồm: (1) Cả ti thể và lục lạp đều có màng kép (màng ngoài tương ứng màng túi thực bào của tế bào chủ, màng trong là màng của vi khuẩn); (2) Đều chứa phân tử DNA vòng kép trần giống hệt DNA vi khuẩn; (3) Chứa ribosome 70S riêng (giống vi khuẩn) và nhạy cảm với kháng sinh diệt khuẩn; (4) Tự nhân đôi bằng hình thức phân đôi tương tự vi khuẩn.
Mô tả cấu trúc và chức năng của bộ máy Golgi trong tế bào nhân thực.
Cấu trúc: Bộ máy Golgi gồm một chồng túi màng dẹp xếp song song nhưng tách rời nhau, có tính phân cực rõ rệt gồm mặt tiếp nhận (mặt cis) hướng về lưới nội chất và mặt xuất xưởng (mặt trans) hướng về phía màng sinh chất. Chức năng: Tiếp nhận các protein và lipid từ lưới nội chất gửi tới qua các túi tiết, thực hiện biến đổi hóa học (gắn thêm đường tạo glycoprotein, gắn lipid tạo glycolipid), đóng gói hoàn chỉnh và phân phối đến các đích đến chính xác trong tế bào hoặc xuất bào ra ngoài.
So sánh cấu trúc và chức năng giữa lưới nội chất hạt và lưới nội chất trơn.
Lưới nội chất hạt (RER) có hệ thống xoang dẹp đính nhiều hạt ribosome trên bề mặt màng ngoài; chức năng chính là sinh tổng hợp các protein tiết, protein màng và enzyme lysosome. Lưới nội chất trơn (SER) gồm hệ thống ống phân nhánh thông nhau không có ribosome; chức năng là tổng hợp lipid (phospholipid, steroid), chuyển hóa carbohydrate, dự trữ ion Ca2+ (trong tế bào cơ) và khử độc các chất độc hại/thuốc (rất phát triển ở tế bào gan).
Nêu sự khác biệt cốt lõi về cấu trúc giữa tế bào thực vật và tế bào động vật.
Tế bào thực vật có thành tế bào bằng cellulose cứng cáp, có bào quan lục lạp thực hiện quang hợp, có không bào trung tâm kích thước lớn chứa dịch tế bào duy trì sức trương nước, không có trung thể (ở thực vật bậc cao) và phân chia tế bào chất bằng vách ngăn. Tế bào động vật không có thành tế bào và lục lạp, có trung thể tham gia tạo thoi phân bào, lysosome phát triển mạnh, không bào rất nhỏ hoặc không có, phân chia tế bào chất bằng eo thắt màng sinh chất.
