Tế bào nhân thực

I. Đặc điểm chung của tế bào nhân thực

1. Đặc điểm chung của tế bào nhân thực

- 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:

2. Phân biệt tế bào thực vật và tế bào động vật

- Tế bào thực vật và tế bào động vật đều là những tế bào nhân thực điển hình nhưng chúng cũng có những đặc điểm cấu trúc thích nghi riêng.

II. Cấu tạo tế bào nhân thực

1. Nhân – trung tâm thông tin của 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.

2. Ribosome – "nhà máy" tổng hợp protein của tế bào

- 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.

3. Lưới nội chất – "bến cảng" và "nhà máy" tổng hợp sinh học

- Vị trí: Màng của lưới nội chất nối trực tiếp với màng ngoài của nhân.

- Cấu tạo và chức năng:

• 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.

- Tế bào gan chứa hệ thống lưới nội chất phát triển mạnh để khử độc từ rượu và các chất độc hại khác.

4. Bộ máy Golgi – nơi phân loại, đóng gói và phân phối sản phẩm của tế bào

- 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.

5. Lysosome – "nhà máy" tái chế rác thải và chế biến thức ăn của tế bào

- Hình dạng: là bào quan có dạng túi.

- Cấu tạo:

• Có màng đơn bao bọc bên ngoài.
• 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

- Không bào là bào quan có một lớp màng bao bọc, chỉ có ở thực vật. Không bào nằm ở trung tâm tế bào, có nguồn gốc từ bộ máy golgi

- 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,…
• 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.

7. Peroxysome – bào quan giải độc và chuyển hóa lipid

- Vị trí: thường nằm gần lưới nội chất.

- Hình dạng: Là bào quan dạng hình cầu.

- 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.

8. Ti thể – "nhà máy điện" của tế bào

- Kích thước và hình dạng: Kích thước và hình dạng phụ thuộc vào loại tế bào.

- 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

- Là bào quan chỉ có ở tế bào thực vật và một số nguyên sinh vật (tảo lục, trùng roi,…).

- Hình dạng: thường có hình bầu dục.

- Số lượng: Mỗi tế bào thường có nhiều lục lạp.

- Cấu tạo:

• 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).

10. Tế bào chất và bộ khung xương tế bào

a) Tế bào chất

- Cấu tạo: gồm bào tương và các bào quan khác.

• 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).
• Ngoài ra, trong tế bào chất còn có bộ khung xương tế bào.

- Vai trò: là nơi diễn ra các hoạt động sống của tế bào.

b) Bộ khung xương tế bào

- Cấu tạo: gồm hệ thống mạng vi sợi, sợi trung gian và vi ống kết nối với nhau.

- Vai trò:

• Nâng đỡ, duy trì hình dạng tế bào
• Neo giữ bào quan và các enzyme
• Hình thành nên trung thể có vai trò trong quá trình phân bào

c) Trung thể

- Là bào quan chỉ có ở tế bào động vật.

- Cấu tạo:

• Trung thể là bào quan không có màng.
• Gồm hai trung tử nằm vuông góc với nhau, mỗi trung tử gồm nhiều bộ ba vi ống xếp thành vòng.

- Vai trò: Trung thể là bào quan hình thành nên thoi phân bào giúp NST di chuyển khi tế bào phân chia.

11. Cấu trúc và chức năng của màng tế bào

a) Cấu trúc

Màng tế bào được cấu tạo từ 2 thành phần chính là lớp kép phospholipid và các loại protein.

- 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 định 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:

- 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.
• Thành tế bào của nấm được cấu tạo từ chitin.

- Vai trò: Thành tế bào có chức năng bảo vệ, định hình tế bào.

13. Lông và roi

- Tồn tại ở một số tế bào nhân thực: một số động vật đơn bào có lông và roi để bơi trong nước; tế bào niêm mạc khí quản, niêm mạc mũi có các lông rung; tinh trùng của động vật và người có roi để bơi đến thụ tinh cho trứng; tế bào niêm mạc của ống dẫn trứng có các lông giúp đưa trứng đã thụ tinh đến tử cung;…

- Số lượng: Trên một tế bào, lông thường có nhiều còn roi thường chỉ có một hoặc vài chiếc.

- Cấu tạo: có dạng sợi nhô ra khỏi màng tế bào, được cấu tạo từ các vi ống; roi thường dài và lớn hơn lông.

- Vai trò:

• Thực hiện chức năng vận động.
• Lông của một số tế bào còn có vai trò nhận và truyền tín hiệu từ ngoài vào trong tế bào.

14. Chất nền ngoại bào và các mối nối giữa các tế bào

a) Chất nền ngoại bào

- Các tế bào động vật tiết ra các chất cấu tạo nên cấu trúc ở phía bên ngoài tế bào được gọi là chất nền ngoại bào.

- Cấu tạo chất nền ngoại bào:

• Được cấu trúc phức tạp gồm các phân tử proteoglycan kết hợp với các sợi collagen tạo nên một mạng lưới bao quanh bên ngoài tế bào.
• Hệ thống này được nối với bộ khung xương trong tế bào qua protein màng là integrin và fibronectin.

- Vai trò: Điều khiển sự hoạt động của các gene bên trong tế bào, nhờ đó các tế bào trong cùng một mô có thể phối hợp các hoạt động với nhau.

b) Mối nối giữa các tế bào

Các tế bào trong cơ thể đa bào kết nối với nhau bằng mối nối kín và mối nối hở.

- 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.