1.Cấu trúc của tế bào
Mỗi cơ thể có khoảng một tỷ tỷ tế bào, mỗi tế bào có bào tương và nhân. Tế bào được cấu tạo chủ yếu từ năm chất là: nước, các chất điện giải, protein, lipit (lipid) và cacbohydrat (carbohydrate) .
- Nước: là thành phần của dịch tế bào, nó chiếm khoảng từ 70 – 85 % .
- Các chất điện giải: các chất điện giải quan trọng nhất trong tế bào là kali (potas- sium), magnê (magnesium), photphat (phos- phate), sulfat (sulfate), bicacbonat (bicarbon- ate), và một số lượng nhỏ các chất natri (so- dium), clo (chloride) và canxi (calcium) .
- Protein: chiếm từ 10 – 20 % khôi tế bào, chia làm hai loại, protein câu trúc và protein chức năng, mà chủ yếu là các enzym (en-zyme) .
- Lipit: quan trọng nhất là phospholipit (phospholipid) và cholesterol, chiếm khoảng 2% của khôi tế bào. Ngoài ra còn cổ
triglycerìt (triglyceride), trong các tế bào mỡ, nó chiếm tới 95 % . - -Cacbohydrat (carbohydrate): nó chỉ đóng một vai trò nhỏ về chức năng cấu trúc, nhưng có vai trò chính trong dinh dưỡng tế bào, cung cấp năng lượng cho tế bào. Nó chiếm 1% khối tế bào, nhưng tăng lên đến 3% trong tế bào cơ, và 6% trong tế’ bào gan .
2.Cấu trúc của màng tế bào
Màng tế bào là một cấu trúc đàn hồi, mỏng, bề dày chỉ chiếm khoảng từ 7,5 – 10 nanomet. Thành phần hóa học của màng chủ yếu gồm protein và lipìt, phân phối như sau:
- Protein: 55 phần trăm
- Phospholipit: 25 phần trăm
- Cholesterol: 13 phần trăm
- Các lipit khác: 04 phần trăm
- Cacbohydrat : 03 phần trăm
2.1.Hàng rào lipit của màng ngăn cản sự thấm nước
Cấu trúc cơ bản của màng là lớp lipitkép, xen kẽ giữa các lớp lipit này là các phân tử protein dưới dạng cầu. Cấu trúc cơ bản của lớp lipit kép là các phân tử phospholipit. Một phần của mỗi phân tử phospholipit thì hòa tan trong nước, đó là phần phosphat ưa nước, còn phần kia chỉ hòa tan trong lipit, đó là phần axít béo kỵ nước .
Phần kỵ nước của phân tử phospholipit của lớp lipit kép có hai đầu hướng vào nhau, ở phần trung tâm của màng. Còn phần phosphat ưa nước, nó phủ hai mặt: mặt ngoài tiếp xúc với dịch kẽ, còn mặt trong tiếp xúc với bào tương .
Lớp lipit kép của màng là một hàng rào, nó không thâm đôi với các chât hòa tan trong nước, như là các ion, glucoz (glucose), và urê (urea). Mặt khác các chất hòa tan trong
lipit, như là oxy (oxygen), C02, và rượu, có thể thấm qua phần này một cách dễ dàng .
Các phân tử cholesterol của màng về bản chất cũng là lipit (lipid), vì nhân steroit (steroid) của chúng thì hòa tan cao trong lipit .
2.2.Protein của màng tế bào
Các protein màng phần lớn là glycoprotein, có hai loại protein: protein toàn bộ, xuyên suốt qua bề dày của màng, và lồi ra ngoài một đoạn; và protein ngoại biên, nó chỉ gắn với bề mặt của màng và không xuyên suốt .
Nhiều protein toàn bộ cung cấp các kênh cấu trúc (hay lỗ), qua đó, các chất hòa tan trong nước, đặc biệt là các ion, có thể khuếch tán qua giữa dịch ngoài và trong tế bào. Các kênh protein này cũng có tính thấm chọn lọc, gây ra sự khuếch tán của những chất này nhiều hơn những chất kia.
Có những loại protein toàn bộ khác, hoạt động như những protein mang, chúng vận chuyển các chất mà không thể thấm qua lớp lipit kép, hay vận chuyển các chất theo chiều ngược lại vđi chiều khuếch tán tự nhiên, gọi là vận chuyển tích cực. Một số protein toàn hộ khác hoạt động như những enzym (en- zyme) .
Các protein ngoại biên thường nằm hoàn toàn hay hầu như hoàn toàn ở phía trong của màng, và chúng thường gắn với một trong những protein toàn bộ. Những protein ngoại biên này thường hoạt động như các enzym, hoặc là những chất kiểm tra sự vận chuyển các chất qua màng tế bào .
2.3.Cacbohydrat màng – Glycocalyx của
tế bào Cacbohydrat màng thường, kết hợp với protein hay lipit, ở dạng glycopfotein hay glycolipit (glycolipid). Sự thực, loại protein toàn bộ là glycoprotein, và khoảng một phần mười của các phân tử lipit màng là glycolipit .
Phần “glyco” của các phân tử này thường lồi ra phía ngoài từ bề mặt tế bào .
Nhiều hợp chmt cacbohydrat khác, được gọi là proteoglycan, chủ yếu là phân tử cacbohydrat gắn với lõi protein nhỏ, chúng thường gắn một cách lỏng lẻo với một lớp cacbohydrat, cái đó gọi ỉà glycocaỉyx .
Cacbohydrat gắn ở mặt ngoài tế bào có nhiều chức năng quan trọng. (1) Một số’ tích điện âm, làm cho phần lớn tế bào tích điện âm trên bề mặt, chúng đẩy các vật tích điện âm khác. (2) Glycocalyx của tế bào này gắn vđi glycocalyx của tế bào kia, làm cho chúng gấn vđi nhau tạo thành mô. (3) Nhiều cacbohydrat hoạt động như các thụ thể (re- ceptor) để gắn với các hormon (hormone) .(4) Một số tham gia các phản ứng miễn dịch .
3.Bào tương và các bào quan
Phần dịch trong của bào tương, trong đó chứa các tiểu phân, được gọi là dịch tế bào .
Dịch đó chứa chủ yếu là các protein hòa tan, các chất điện giải, glucoz, và một lượng nhỏ các hỢp chất lipit. Dịch có độ nhớt không đồng đều. Lớp gần màng có độ nhớt cao hơn, được gọi là lớp bào tương ngoài (ectoplasm) hay lớp vỏ (cortex), giữ cho tế bào có một hình dạng nhất định. Lớp phía trong, gần màng nhân, thì lỏng hơn, được gọi là lớp bào tương trong (endoplasm) .
Phân tán trong bào tương là mỡ trung hòa, những hạt glycogen, ribosom (ribosome), các tdi bài tiết, và bốn bào quan quan trọng là: lưới nội bào (endoplasmic reticulum), bộ Golgi, ty thể, và lysosom (lysosome) .
3.1.Lưới nội bào
Trong bào tương có một mạng lưới cấu trúc hình ống và hình túi dẹt, gọi là lưới nội bào. Cái ống và túi này đều có liên hệ với nhau. Vách của chúng cũng được cấu trúc bằng màng lipit kép, có chứa một số lớn pro- tein, tương tự như màng tế bào. Diện tích bề mặt toàn bộ của cấu trúc ở một số tế bào, như tế bào gan, có thể nhiều gấp từ 30 đến 40 lần so với diện tích màng tế bào, Khoảng trong của các ống và túi có chứa đầy chất dịch gọi là dịch khuôn, nó khác với dịch bên ngoài của lưới nội bào. Khoảng bên trong lưới nội bào có liên hệ với khoảng giữa hai màng của màng nhân kép .
Các chất được tạo thành ở một số phần của tế bào đi vào trong khoang của lưới nội bào, và rồi được dẫn tới các phần khác của tế bào. Lưới nội bào tương được chia làm hai loại .
3.1.1.Ribosom và lưới nội bào hạt
Gắn với bề mặt ngoài của lưới nội bào là một số lớn các hạt nhỏ gọi là ribosom, khi đó mạng này được gọi là lưđi nội bào hạt .
Thành phần của ribosom bao gồm một hỗn hợp của axít ribonucleic (ribonucleic acid) và protein, và chúng làm nhiệm vụ tổng hợp protein trong tế bào .
3.1.2.Lưới nội bào không hạt
Lưới nội bào mà không có gắn các hạt ribosom, được gọi là lưới nội bào không hạt, hay lưới nội bào trơn. Mạng không có hạt có nhiệm vụ chủ yếu là tổng hợp các chất lipit .
3.2.Bộ Golgi
Bộ Golgi, có liên quan chặt chẽ với lưới nội bào, màng của nó cũng tương tự như màng của lưới nội bào. Nó gồm có nhiều túi dẹp nằm gần nhân. Bộ Golgi chiếm ưu thế trong các tế bào bài tiết, ở đây, nó thường nằm về một phía của tế bào, và từ đó các chất bài tiết được đưa ra ngoài .
Những túi vận chuyển nhỏ, sản phẩm của lưới nội bào, chúng tách khỏi mạng và rồi hòa màng với bộ Golgi. Bằng cách này, các chất ở trong túi được vận chuyển từ lưới nội bào tới bộ Golgi. Rồi các chất vận chuyển được chế biến trong bộ Golgi để tạo thành Bộ Gojg] Túi vận chuyển Mạng lưới nộl bào lysosom, các túi bài tiết và các thành phần khác của bào tương .
3.3.Lysosom
Lysosom là những bào quan dạng túi, được tạo thành bởi bộ Golgi, rồi phân tán trong khắp bào tương. Lysosom là một hệ thống tiêu hóa trong tế bào, nó giúp tế bào tiêu hóa các chất trong tế bào, các cấu trúc tế bào đã bị phá hủy, các tiểu phân thức ăn đã được đưa vào tế bào, và các vi khuẩn .
Lysosom thì khác nhau trong từng tế bào, nhưng nó thường có đường kính từ 250 đến 750 nanomet. Nó được bao bởi một màng lipit kép, và chứa đầy các hạt nhỏ, đường kính từ 5-8 nanomet, đó là các men thủy phân. Men thủy phân có khả năng phân hủy một hợp chất hữu cơ thành hai hay nhiều phần, bằng sự kết hợp hydro (hydrogen.) từ một phân tử nước với một phần của hợp cha’t, và bằng sự kết hợp phần hydroxyl của phân tử nước vổi phần khác của hựp chất. Thí dụ protein bị thủy phân thành axít amin, glycogen bi thủy phân cho glucoz và lipit được thủy phân cho axít béo vầ glycerol. Khoảng 40 men hydrolaz axít (acid hydrolase) đã được tìm thấy trong lysosom, và những chất chính mà chúng có thể tiêu là protein, cacbohydrat, lipit v.v.. .
Bình thường, màng lysosom ngăn men thủy phân không cho nó tiếp xúc với các chất khác trong tế bào, đề phòng tác dụng tiêu .
Tuy nhiên, trong những điều kiện nhất định màng của một số lysosom có thể bị vỡ, thí dụ trường hợp mô bị viêm nhiễm, các men được giải phóng, chúng sẽ tiêu các chất hữu cơ của tế bào .
3.4.Ty thể
Ty thể là nhà máy sản xuất năng lượng của tế bào, ty thể ở trong bào tương, sô” lượng thay đổi từ dưới một trăm tới hàng ngàn, phụ thuộc vào số năng lừợng mà mỗi tế bào cần 15
dùng. Chúng cũng thay đổi về kích thước và hình dáng. Một sô” đường kính chi khoảng vài trăm nanomet và có hình cầu; trong khi một số khác đường kính đến một micromet, và dài đến 7 micromet .
Cấu trúc cơ bản của ty thể gồm hai màng protein – lipit kép, một màng ngoài và một màng trong. Nhiều nếp gâ’p của màng trong tạo nên những giá đỡ (gai), trên đó gắn các men oxýt hóa. Bên trong ty thể là chất khuôn, nó chứa một lượng lớn các men hòa tan, cần thiết cho việc rút năng lượng từ các chất dinh dưỡng. Các men này kết hợp với các men oxýt hóa trên các gai ở màng trong, để gây oxýt hóa các chất dinh dưỡng, từ đó tạo thành C02 và nước và giải phóng năng lượng. Năng lượng được giải phóng dùng để tổng hợp các châ’t năng lượng cao, gọi là adenozin triphosphat (adenosine triphosphate: ATP), rồi ATP được vận chuyển ra ngoài ty thể, và khuếch tán khắp tế bào, để giải phóng năng lượng khi cần cho việc thực hiện các chức năng của tế bào .
Ty thể tự sinh sản bằng cách-một ty thể cộ thể tạo thành một ty thể thứ hai, thứ ba, vân vân… khi có nhu cầu trong tế bào cần Màng trong Chất khuôn)
tăng lượng ATP. Sự thực ty thể có chứa axít deoxyribonucleic (DNA) tương tự như chất thây trong nhân. ADN là chất cơ bản của nhân, nó chịu trách nhiệm trong sự sinh sản của tế bào .
4.Nhân tế bào
Nhân tế bào là bào quan lớn nhất của tế bào. Nhân chiếm từ 10 đến 18% tế bào như tế bào gan, nhưng chiếm hơn 60% ở tế bào lymphô (lymphocyte) của máu. Nhân là trung tâm kiểm tra của tế bào, nhân chứa một lượng lớn ADN, gọi là gen (gene), Gen quyết định đặc điểm protein của tế bào, bao gồm cả các enzym của bào tương. Gen cũng kiểm soát sự sinh sản của tế bào: đầu tiên, gen tạo ra hai bộ gen đồng nhất, sau đó, tế bào phân chia bằng một quá trình đặc biệt, gọi là giẩn phân, để tạo ra hai tế bào con, mỗi tế bào nhận một trong hai bộ gen của tế bào mẹ về cấu trúc nhân có màng nhân, bên trong là nhân tương, trong đó có hạt nhân và nhiều nhiễm sắc thể .
4.1.Màng nhân
Màng nhân gồm có hai màng riêng biệt, màng ngoài thì nối liên tục với màng của lưới nổì bào, và khoẳng giữa của hai màng nhân cũng thông với dịch bên trong lựới nội bào .
Cả hai lớp của màng nhân đều có hàng ngàn lỗ, các lỗ này có đường kính rộng khoảng 100 nanomet. Tuy nhiên những phân tử protein lớn thường gắn vào chung quanh bờ của lỗ, làm cho vùng trung tâm của lỗ chỉ còn khoảng 9 nanomet đường kính. Ngay cá với kích thước này cũng đủ rộng để cho một số phân tử với trọng lượng phân tử lên tới 44.000 có thể qua được, còn với trọng lượng phân tử nhỏ hơn 15.000 thì qua cực kỳ nhanh.
4.2.Hạt nhân và sự tạo thành ribosom
Nhân của phần lớn tế bào chứa một hay nhiều cấu trúc gọi là hạt nhân. Hạt nhân không có màng bao bọc như các bào quan khác, nó chỉ đơn giản là một cấu trúc hình cầu, chứa một lượng lớn ARN và protein như thây ở ribosom. Hạt nhân trở nên lớn hơn nhiều khi tế bào đang tổng hợp protein tích cực. Gen DNA đặc hiệu của năm đôi nhiễm sắc thể riêng biệt tổng hợp ribosom của ARN, và dự trữ trong hạt nhân, sau đó đông đặc lại để tạo thành hai bán đơn vị có hạt của ribosom. Rồi những thứ đó được vận chuyển qua lỗ của màng nhân vào trong bào tương, ở đó chúng tập hợp lại để tạo thành 1’ibosom “chín”, đóng vai trò chính trong tổng hợp pro- tein. Hạt nhân xuất hiện khi tế bào đã phân chia xong, và biến đổi khi tế bào bắt đầu phân chia. Hai bán đơn vị của ri bosom có chỉ số nổi (flotation index) là 60 s và 40 s (S là chỉ số nổi của một chất trong một dịch cổ tỷ trọng là 1,21 ở nhiệt độ 26°C). Hai bán đơn vị ấy kết lại với nhau thành hạt ribosom có đường kính từ 15 đến 25 nanomet. Trong tế bào bình thường có hàng vạn đến hàng triệu ribosom, đặc biệt ở các tế bào tổng hợp protein tích cực .
Ngoài ARN ribosom (rRNA: ribosomal ribonucleic acid), nhân cũng tổng hợp hai ARN khác là ARN truyền tin (messenger RNA: mRNA) và RNA vận chuyển (trans- port RNA: tRNA). Hai loại này cũng được đưa từ nhân tương ra bào tương và cùng tác động qua lại với rRNA trong quá trình tổng hợp protein. Khi bản tin của mRNA vào bào tương, thì lập tức các ribosom đọc bản tin ấy, và ribosom gắn bán đơn vị 40 s của mình lên mRNA. Nhiều ribosom kết vào mRNA hợp thành polysom (polysome). Sau đó các phân tử tRNA mang axít amin gắn lên bán đơn vị 60 s của ribosom, mỗi tRNA chỉ mang một axít amin đặc hiệu với tRNA đó. Các
tRNA lần lượt gắn axít amin lên ribosom theo thứ tự của mật mã di truyền của mRNA. Khi protein được tổng hợp xong, tức là khi các axít amin được kết lại với nhau bằng nối peptit (peptide bond) đầy đủ theo đúng m3 di truyền của mRNA thì phân tử protein tách khỏi ribosom, đi vào trong chất dịch khuôn của ống lưới nội bào .
4.3.Nhiễm sắc thể
Hầu hết ADN (deoxyribonucleic acid: DNA) của tế bào đều tập trung ở nhân tương, chỉ có một phần rất nhỏ nằm trong ty thể .
Lúc tế bào chưa phân chia, ADN tạo thành một mạng lưới rộng khắp nhân tương, gồm những sợi và những cuộn tròn bắt màu Feul- gen (thuốc nhuộm Feulgen gồm fuchsine và axít sulfuric (sulphuric acid), là thuốc nhuộm đặc hiệu của ADN). Đó là chất nhiễm sắc, chromatin. Khi tế bào chuẩn bị phân chia, chất nhiễm sắc đông đặc lại, xoắn chặt lại thành những thể nhiễm sắc hay nhiễm sắc thể (chromosome). Mỗi nhiễm sắc thể là một phân tử ADN mang toàn bộ các gen của cơ thể. Trong nhiễm sắc thể, phân tử ADN kết hợp với histon và một số protein khác làm thành những nhiễm sắc thể có hình chữ X và chữ Y, đó là các nhiễm sắc thể giới tính .
Các tế bào trưởng thành trong cơ thể đều có một lượng ADN như nhau. Trong tế bào của người, lượng ADN là 6,5 X 10‘12 gram, tế bào sinh dục (trứng và tinh trùng) chỉ có một nửa số lượng ấy .
Người ta lấy một số lượng 3,3×10-12 gram làm đơn vị ADN, gọi là 1C , số lượng c có liên quan với số lượng nhiễm sắc thể. Tế bào nào có 1C ADN thì có n nhiễm sắc thể, trên người n = 23. Thế là tinh trùng và trứng có 23 nhiễm sắc thể. Còn mọi tế’ bào khác đều có 46 nhiễm sắc thể .
Người ta gọi tế bào có 1C và ln là tế bào đơn bội, tế bào có 2C và 2n là tế bào lưỡng bội. Có những tế bào thực vật được lai giống có nhiều c và nhiều n, đó là tế bào đa bội .
4.4.Tế bào không nhân
Trong cơ thể có một loại tế bào không có nhân, đó là hồng cầu của máu. Bên ngoài cơ thể, có những vi sinh vật đơn bào, cũng không có nhân, có liên quan nhiều đến cơ thể, vì chúng gây bệnh: đó là vi khuẩn và tế bào nấm, được gọi chung là tế bào không nhân (prokaryote) .
– Hồng cầu
Là một loại tế bào của máu không có nhân, nên không có khả năng sinh sản bằng gián phân. Hồng cầu được sản xuất trong tủy xương, các giai đoạn chưa trưởng thành trong tủy xương là có nhân, khi trưởng thành được đưa ra máu ngoại biên thì nhân bị tiêu đi .Đời sống của hồng cầu là khoảng 120 ngày .Trên màng hồng cầu có các kháng nguyên A, B, AB và nhiều kháng nguyên khác quyết định nhóm máu .
Bào tương của hồng cầu chứa huyết cầu tố hemoglobin, là một protein, có chức năng kết hợp lỏng lẻo với 02 và C02, giữa phổi và các mô của cơ thể .
– Tế bào không nhân ngoài cơ thể
Tế bào không nhân ngoài cơ thể có tác đụng gây bệnh, gồm có vi khuẩn và tế bào nấm .
Đặc điểm của tế bào không nhân là chỉ có một nhỉễm sắc thể, gồm có ADN không liên kết với protein. Sự ngăn chia trong tế bào không rõ rệt .
Tế bào không nhân có khả năng sản xuất enzym, cho nên chúng có thể là công cụ nghiên cứu sinh học, và công cụ sản xuất những sản phẩm sinh học trong công nghệ sinh học .
Siêu vi (virus) là những sinh vật rất nhỏ, đường kính độ vài trăm nanomet, gồm một vỏ ngoài, một vỏ trong, gọi là capside, và trong ruột là một axít nucleic (ARN hoặc ADN). Virus không có khả năng sinh sống độc lập và không có khả năng sinh sản. Virus phải dựa vào tế bào nguyên vẹn cda động vật để sống và sinh sản.
