xuan_quynh303
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Cấu trúc và vai trò của màng tế bào, chu kỳ tế bào, các hình thức phân chia tế bào nhân thực, ý nghĩa sinh học và khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
Mọi cơ thể sống đều có cấu tạo tế bào, tế bào là đơn vị tổ chức cơ bản của mọi sinh vật sống cả về cấu tạo, chức năng sinh lý và di truyền. Chỉ ở giai đoạn xuất hiện tế bào thì sự sống mới biểu hiện đầy đủ các đặc tính như trao đổi chất, sinh trưởng phát triển, sinh sản, cảm ứng và thích nghi với môi trường sống. Tất cả mọi hoạt động sống đều diễn ra trong tế bào dù là cơ thể đơn bào hay đa bào.
Trong hệ thống màng sinh học thì màng sinh chất là loại màng xuất hiện đầu tiên, trong quá trình tiến hoá, từ loại màng này sẽ phân hoá vào khối tế bào chất để tạo nên hệ thống màng nội bào phức tạp trong đó có cả màng nhân.
Màng sinh chất không phải là một hàng rào thụ động trong trao đổi chất giữa tế bào với môi trường mà nó có tính chọn lọc. Trong tế bào màng sinh chất giúp cho việc tổ chức và điều hòa quá trình sinh học ở các xoang riêng biệt như màng nhân, màng ty thể, màng lạp thể vv… Có thể khẳng định màng tế bào có cấu trúc rất tinh vi, phù hợp với chức năng của nó.
Mặt khác những rối loạn các thành phần của màng tế bào cũng gây nên những bệnh nguy hiểm cho con người như: xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim, suy gan, viêm tuỵ v.v.... có thể dẫn đến tàn tật hay thậm chí tử vong.
Mặc dù có nhiều chức năng quan trọng và khả năng gây ra nhiều bệnh nguy hiểm như vậy nhưng hiện nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu sâu về tế bào nói chung, đặc biệt là màng tế bào nói riêng. Do đó đang đặt ra cần có những nghiên cứu sâu hơn nữa về màng tế bào.
Ngoài ra, khi nghiên cứu về tế bào thì chu kỳ tế bào, các hình thức phân chia tế bào nhân thực, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân chia cũng như khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học cũng là một vấn đề đang được các nhà tế bào học quan tâm.
Xuất phát từ những lý do trên, em tiến hành nghiên cứu tiểu luận: “Cấu trúc và vai trò của màng tế bào. Chu kỳ tế bào, các hình thức phân chia tế bào nhân thực, ý nghĩa sinh học và khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học”.
PHẦN 2. NỘI DUNG
A. MÀNG TẾ BÀO, SỰ PHÂN HÓA ĐA DẠNG CỦA HỆ THỐNG MÀNG TẾ BÀO, NHỮNG ĐẶC TÍNH VÀ VAI TRÒ CỦA MÀNG TRONG ĐỜI SỐNG TẾ BÀO. NHỮNG THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU BỆNH LÝ TẾ BÀO
1. Màng tế bào (Cell membrane)
Gồm có 2 thành phần là màng bảo vệ (vỏ, vách tế bào) và màng sinh chất (màng plasma)
Hình 1.1. Màng tế bào dưới kính hiển vi điện tử
1.1. Màng bảo vệ (có thể có hay không có đối với mỗi tế bào)
1.1.1. Màng bảo vệ của tế bào động vật:
Một số tế bào động vật có một lớp dày che phủ phía ngoài màng sinh chất. Lớp này làm bằng các sản phẩm tiết đặc biệt của tế bào, thường là các chất nhầy hay các kitin có thấm muối canxi như một số đơn bào có vỏ hay tế bào vỏ của tiết túc. Hình 1.2. Vỏ tế bào động vật
1.1.2. Màng bảo vệ của tế bào thực vật (cell wall):
Tế bào thực vật ngoài lớp màng sinh chất còn có thêm màng bảo vệ làm bằng các chất khác nhau chủ yếu là cenlulose, hemicenlulose và các pectin. Các loại tế bào chuyên hoá đặc biệt có màmg bảo vệ chứa thêm lignin, các chất sáp, và các chất khoáng có gốc canxi cacbonat hay silic. màng này phát triển mạnh ở các mô nâng đỡ và yếu ở các mô phân sinh
1.1.3. Màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn:
Tế bào vi khuẩn được bao bọc xung quanh bởi nhiều lớp màng. Ngoài cùng là lớp vỏ nhầy (capsule) hay lớp dịch nhày, dưới lớp này là thành tế bào (cell wall) và bên trong thành tế bào là màng tế bào chất (cytoplasmic membrane) hay gọi là màng nguyên sinh chất (protoplasmic membrane)
Thành tế bào vi khuẩn có kích thước khác nhau tuỳ loại. Nói chung vi khuẩn Gram dương có thành tế bào dày hơn, khoảng 14-18nm, có khả năng giữ thuốc nhuộm, trọng lượng thành tế bào có thể chiếm tới 10-20% trọng lượng khô của tế bào. Vi khuẩn Gram âm có thành tế bào mỏng hơn nhưng phức tạp hơn, khoảng 10nm, không có khả năng giữ thuốc nhuộm. Thành phần hoá học của thành tế bào vi khuẩn gồm có các glycopeptit như: mucopeptit, peptidoglycan, glycozaminopeptit, murein..., và polysaccarid, một số là amino acid như glixin, axit D-asparaginic, D-serin..
Hình 1.3. Màng tế bào của vi khuẩn Gram dương và Gram âm
1.2. Màng sinh chất (plasma membrane)
Là màng có ở mọi tế bào. Màng tế bào còn gọi là màng plasma, màng lipoprotein hay màng sinh chất.
Hình hiển vi điện tử cho thấy màng tế bào là một màng mỏng, khoảng 100 A0 gồm hai lớp xẫm song song kẹp ở giữa là một lớp nhạt. Mỗi lớp dày khoảng từ 25 A0 đến 30 A0. Lớp nhạt là lớp phân tử kép lipit còn hai lớp xẫm là do đầu của các phân tử protein lồi ra khỏi lớp phân tử kép lipit tạo nên.
Hình 1.4. Sơ đồ một mảnh màng lipoprotein của tế bào
1.2.1. Thành phần sinh hoá
a. Lipit
Hàm lượng lipit trong cấu trúc màng chiếm khoảng 50%.
Có 10 loại lipit chủ yếu trong màng tế bào là: cholesterol, glycolipid, sphingomyelin, photphatidylcholine, photphatidylethanolamine, photphatidylinositol, photphatidylserine, photphatidylglycerol, diphotphatiylglycerol, photphattidic acid.
Mỗi loại bào quan có tỷ lệ lipit đặc trưng riêng.
b. Phospholipid
Là loại protein chủ yếu cấu trúc nên màng, chiếm khoảng 55 - 57%.
Phospholipid là những phân tử lipid mà trong phân tử có một nhóm axit béo được thay bằng axit phosphoric.
CH2 − COO − phosphat
CH − COO - axit béo
CH2 − COO − axit béo
c. . Cholesterol
Là một loại lipid quan trọng của màng. Phân tử cholesterol có một nhóm phân cực và nhân là steroid.
- Phân tử cholesterol xếp xen kẽ vào giữa các phân tử phospholipid. Nhân steroid xếp xen kẽ vào các mạch kỵ nước của phân tử phospholipid.
- Ở màng sinh chất của Eukaryota, thường có tỉ lệ phospholipid và cholesterol xấp xỉ nhau. Nếu có sự thay đổi tỷ lệ này trong màng sẽ làm thay đổi tính linh động của màng.
- Cholesterol có vai trò cố định cơ học cho màng, gây bất động cho các mạch cacbon của lớp phân tử phospholipid. Cholesterol ngăn không cho các hydratcacbon liên kết chặt lại với nhau và là thành phần của nhiều loại hormon.
- Cholesterol chiếm từ 25 đến 30% thành phần lipid màng tế bào và màng tế bào là loại màng sinh chất có tỉ lệ cholesterol cao nhất, màng tế bào gan có tỉ lệ cholesterol còn cao hơn: 40% lipit toàn phần. Thành phần còn lại của lipit màng là glycolipid (khoảng 18%) và axit béo kỵ nước (khoảng 2%) [1], [4], [7], [8].
d. Protein
Màng lipit đảm nhiệm phần cấu trúc cơ bản còn các chức năng đặc hiệu của màng thì phần lớn do các phân tử protein màng đảm nhiệm. Cho đến nay người ta đã phát hiện trên 50 loại protein màng (cùng có trên một màng plasma duy nhất). Tỷ lệ P/L (protein/lipit) xấp xỉ bằng 1 ở màng tế bào hồng cầu. Một số tế bào đặc biệt thì tỉ lệ này cao hơn như P/L của màng tế bào gan =1,4; P/L của màng tế bào ruột = 4,6.
Căn cứ vào tính cách liên kết với màng lipit, người ta chia protein màng ra làm hai loại: protein xuyên màng và protein ngoại vi
* Protein xuyên màng
Gọi là protein xuyên màng vì phân tử protein có một phần nằm xuyên suốt màng lipit và hai đầu của protein thò ra hai phía của màng.
Protein xuyên màng có các loại sau:
- Glycophorin: một loại protein xuyên màng một lần trong màng hồng cầu, có 131 acid amin, có phần kỵ nước xuyên màng ngắn, chuỗi polypeptit ưa nước thò ra ngoài màng có mang những nhánh oligosaccharide và cả những nhánh polysaccharide giàu acid sialic. Glycophorin chiếm phần lớn các protein xuyên màng và là thành phần chính mang các nhánh olygosaccharide. Các oligosaccarit này tạo thành phần lớn các cacbohydrat của bề mặt tế bào. [1], [4], [8].
- Protein Band3 xuyên màng:
Loại này được nghiên cứu đầu tiên ở màng hồng cầu Đó là một phân tử prôtêin dài, phần kỵ nước xuyên trong màng rất dài, lộn vào lộn ra tới 6 lần. Phần thò ra trên bề mặt ngoài màng tế bào cũng liên kết với các oligosaccarit. Phần xuyên màng phụ trách vận chuyển một số anion qua màng. Phần thò vào bào tương gồm hai vùng: vùng gắn với Ankyrin - một trong các loại protein thành viên của hệ lưới protein lát trong màng, và vùng gắn với các enzyme phân ly glucoza và gắn với hemoglobin. Với vai trò vận chuyển anion, Band3 như là một phân tử độc lập. Khi gắn với Ankyrin để níu hệ lưới protein vào màng lipit thì Band3 như là có đuôi [8].
Hình 1.8: Một số loại prôtêin xuyên màng
1. Protein xuyên màng một lần (helix) với 2 đầu ở hai phía của màng (bitopic).
2. Protein xuyên màng nhiều lần (helical) với 2 đầu ở hai phía của màng (polytopic).
3. Protein xuyên màng nhiều lần với 2 đầu ở một phía của màng (barrel)
* Protein ngoại vi
Loại này chiếm khoảng 30% thành phần protein màng. Gặp ở mặt ngoài hay mặt trong tế bào. Chúng liên kết với đầu thò ra hai bên màng của các protein xuyên màng. Kiểu liên kết được gọi là hấp phụ, không phải là liên kết đồng hoá trị mà bằng lực tĩnh điện hay bằng các liên kết kỵ nước.
Protein rìa màng ngoài thường liên kết với gluxit tạo thành glicoprotein. Protein rìa màng trong thường liên kết với các protein tế bào chất như ankyrin và qua ankyrin liên hệ với hệ vi ống, vi sợi tạo thành hệ thống neo màng và điều chỉnh hình dạng tế bào [4].
Nhiều protêin ngoại vi khác cũng đã được phát hiện ở phía ngoài màng, chúng tham gia cùng các oligosaccarit có mặt trong lớp áo tế bào hay dưới lớp áo tế bào, đóng các vai trò khác nhau.
2.1. Tăng cường mối liên kết giữa các tế bào cạnh nhau [2] [3] [4] [5]
Ở cơ thể đa bào, hai tế bào cạnh nhau liên kết với nhau qua khoảng gian bào nhờ các nối kết gian bào. ở vùng nối kết gian bào có sự thay đổi về cấu tạo và hình dạng của màng, có sự tham gia của các protein liên kết và sự tạo thành phức hệ vi sợi trong tế bào chất.
Có ba loại nối kết gian bào:
a. Các cầu nối gian bào:
Đó là các nối kết giữa hai tế bào cạnh nhau, ở đó hai màng sinh chất tiếp cận nhau đến nỗi không thể phân biệ được hai màng. Các cầu nối được hình thành là do sự liên kết của protein – connexin tồn tại trong màng của hai tế bào.
Nhờ các cầu nối gian bào mà hai tế bào cạnh nhau có thể trao đổi chất với nhau một cách trực tiếp, nhanh chóng.
b. Các nối kết vững chắc hay các thể liên kết (thể nối - thể dây chằng)
Các cấu trúc này được hình thành do sự thay đổi hình dạng của màng sinh chất, sự tham gia của protein liên kết và các phức hệ vi sợi tế bào chất.
Thể liên kết góp phần tăng cường độ liên kết giữa hai tế bào cạnh nhau về mặt cơ học. Qua phần nối kết không có sự trao đổi chất giữa hai tế bào như ở các cầu nối gian bào.
Có những kiểu nối kết kém vững chắc như nối kết vùng (nối kết bao quanh toàn bộ tế bào) hay nối kết điểm (nối kết chỉ định khu ở một phần tế bào ở dạng vòng hay ô van).
c. Các cầu nối sinh chất
Loại liên kết này có ở tế bào thực vật. ở các tế bào này có thành xenlulozơ bao bọc, do đó để đảm bảo độ liên kết và trao đổi giữa các tế bào cạnh nhau thì màng sinh chất và thành tế bào có những biến đổi để hình thành các cầu nối sinh chất. Nhờ các cầu nối này mà các tế bào có thể trao đổi chất trực tiếp với nhau.
2.2. Tăng cường hấp thụ và chế tiết [2] [3] [4] [5]
Trên bề mặt tế bào, có những cấu trúc chuyên biệt của màng để đảm nhiệm các chức năng khác nhau như: vi mao, mâm khía.
Vi mao: các vi mao gặp ở một số loại tế bào chuyên hoá như tế bào biểu mô ruột, tế bào ngoại tiết… ở các loại tế bào này màng sinh chất ở phần đỉnh lồi lên tạo thành các vi mao giống như các lông nhỏ. Vi mao có đường kính 80 – 100 nm, dài 0,6 – 0,8 nm, số lượng 3000/tế bào. Vi mao được cấu tạo gồm màng sinh chất, bên trong là khối tế bào chất có chứa bó sợi actin gồm 10 – 50 vi sợi, có chức năng cố định vi mao. Nhờ các vi mao mà bề mặt ruột non tăng lên 600 lần với diện tích hấp thu rộng tới 500 m2.
Mâm khía: đối với một số loại tế bào thì phần màng đáy lõm sâu vào bên trong khối tế bào chất tạo thành các ô ngăn cách nhau, trong các ô có chứa nhiều ty thể. Cấu trúc mâm khía làm tăng diện tích bề mặt của màng, đáp ứng sự vận chuyển tích cực của các chất. Cấu trúc này gặp ở tế bào biểu mô ống thận, tế bào tuyến ngoại tiết, tuyến muối…
2.3. Tăng cường sự chuyển hóa năng lượng [6]
Tế bào biến đổi để tăng diện tích bề mặt bằng cách hình thành các nếp gấp gọi là đĩa màng (rodopxin: retinen + opxin). Ví dụ ở tế bào cảm quang (tế bào que, tế bào nón trong mắt).
2.4. Tăng cường sự dẫn truyền [6]
Ví dụ như ở tế bào thần kinh, màng tế bào đã phân hóa thành bao myelin. Nhờ đó mà sự truyền các xung động thần kinh được nhanh chóng và chính xác hơn.
Hình 2.1. Bao myelin ở tế bào thần kinh
2.5. Sự phân hoá của màng sinh chất tạo các cấu trúc chuyên biệt khác [1] [4]
Màng sinh chất của một số vi khuẩn và nguyên sinh động vật còn phân hoá để tạo nên các cấu trúc đặc biệt khác như roi, nhung mao, mesosome…
ở tế bào vi khuẩn, màng sinh chất gấp nếp tạo thành một cấu trúc đặc biệt là mesosome. Mesosome có đường kính khoảng 2500 Angstron, gồm nhiều lớp màng bện chặt với nhau, chiều dày của mỗi lớp màng vào khoảng 75 Angstron, đó là nơi định vị ADN của tế bào nhân sơ, đóng vai trò là điểm khởi đầu của tế bào của quá trình nhân đôi ADN, khi nhiễm sắc thể tách đôi thì các mesosome cũng đồng thời tách đôi, chúng xa dần nhau và kéo theo ADN tách xa nhau, hình thành vách ngăn phân chia hai tế bào.
Roi là cơ quan vận động của tinh trùng và một số vi sinh vật. Đó là những sợi nguyên sinh chất rất mảnh, xuất phát từ lớp ngoại nguyên sinh chất rồi xuyên qua màng sinh chất và thành tế bào để ra ngoài. Về cấu trúc siêu vi, roi có dạng hình trụ được bao bọc bởi lớp màng lipoprotein dày khoảng 9 nm, bên trong là hệ thống vi ống xếp song song gồm một đôi vi ống trung tâm và 9 đôi vi ống ngoại biên (công thức 9 + 2). Tinh trùng chỉ có một roi bơi, một số vi sinh vật có thể có tới 30 roi, một roi có chiều dài từ 6 – 30 m, đường kính từ 10 – 30 nm.
Nhung mao có cấu tạo tương tự roi bơi nhưng ngắn hơn và có số lượng rất lớn. Có hai loại nhung mao là nhung mao thường (type I) với số lượng khoảng vài trăm/tế bào và nhung mao giới tính (type II) với số lượng rất ít khoảng từ 1 – 4/tế bào, loại này dài hơn nhung mao thường.
3. Những thành tựu nghiên cứu bệnh lý tế bào [10]
Đa số các bệnh tật của con người là do các tế bào ngưng hoạt động hay không làm việc theo đúng như chức năng đặc hiệu của nó hay bởi các mô của thân thể bị huỷ hoại. Do sự rối loạn trong quá trình trao đổi vật chất di truyền hay tác động của các tác nhân ngoại cảnh (hoá chất, tia phóng xạ, tia tử ngoại…) dẫn tới những tổn thương của các phân tử cấu tạo nên tế bào, kết quả là hoạt động sống và chức năng của tế bào bị ảnh hưởng. Nếu các tổn thương đó nghiêm trọng có thể gây nên sự chết của tế bào hay sự chậm chễ trong phân bào. Sự tổn thương của nhiều tế bào có thể dẫn đến tổn thương ở mô với nhiều mức độ khác nhau. Ví dụ, tổn thương ở máu và cơ qua tạo máu có thể gây ung thư máu, tổn thương ở bào thai có thể gây chết hay các dị tật bẩm sinh, tổn thương ở các mô sinh dục có thể gây vô sinh…
Do các tổn thương có thể chưa biểu hiện ra ngoài mà còn trải qua một thời kỳ tiềm tàng nên việc chẩn đoán sớm mầm bệnh có ý nghĩa rất lớn, đặc biệt là các bệnh di truyền chưa có biện pháp chữa trị. Ngày nay nhờ các kỹ thuật nuôi cấy tế bào, xét nghiệm sinh hoá và đặc biệt là các kỹ thuật sinh học phân tử mà người ta có thể nhận biết được các tác nhân gây bệnh và các biến đổi trong tế bào một cách nhanh chóng và chính xác.
Trong các bệnh lý của tế bào thì những bệnh liên quan đến tổn thương vật chất di truyền thường gây nên những hậu quả rất nghiêm trọng. Để điều trị tận gốc những loại bệnh này người ta đã sử dụng liệu pháp gene (chữa bệnh từ gene) tức là thay gene hỏng gây bệnh bằng các gene lành. Liệu pháp gene có thể thực hiên ở hai mức độ: thực hiện với tế bào soma hay tế bào sinh dục. Nhờ liệu tế pháp gene mà người ta đã thành công trong việc chữa trị đột biến gene gây chết bào lympho T.
Kể từ năm 1998, với những hiểu biết về chức năng của tế bào gốc hiện diện ở phôi bào, người ta đã nghiên cứu sử dụng chúng trong các phương pháp trị liệu. Do những ưu thế về hiệu quả trị liệu và độ an toàn vượt trội so với liệu pháp gene và liệu pháp cấy ghép cơ quan nên có thể nói liệu pháp tế bào là một bước tiến nhảy vọt trong ngành y - sinh học đầu thế kỷ 21. Liệu pháp tế bào gồm nhiều khâu với những vi thao tác phức tạp, trước hết tiến hành phân lập tế bào gốc rồi nuôi dưỡng chúng trong môi trường thích hợp để các tế bào đó gia tăng sinh sản thêm các tế bào giống như vậy, sau đó dùng các thủ thuật để kích thích chúng tự phát triển thành mô rồi đem cấy vào cơ thể thay thế các mô bị bệnh. Tế bào gốc có thể cung cấp cho chúng ta một nguồn nguyên liệu mới phong phú có thể thay thế các tế bào và mô đã bị hỏng nhằm chữa trị các chứng bệnh nan y mà y học hiện nay vẫn bó tay. Chẳng hạn như việc chữa trị bệnh tim, ung thư, tiểu đường, mất trí nhớ… Có thể nói hầu như các bệnh nan y hiện nay đều có nhiều cơ may điều trị bởi việc sử dụng tế bào gốc.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Cấu trúc và vai trò của màng tế bào, chu kỳ tế bào, các hình thức phân chia tế bào nhân thực, ý nghĩa sinh học và khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
Mọi cơ thể sống đều có cấu tạo tế bào, tế bào là đơn vị tổ chức cơ bản của mọi sinh vật sống cả về cấu tạo, chức năng sinh lý và di truyền. Chỉ ở giai đoạn xuất hiện tế bào thì sự sống mới biểu hiện đầy đủ các đặc tính như trao đổi chất, sinh trưởng phát triển, sinh sản, cảm ứng và thích nghi với môi trường sống. Tất cả mọi hoạt động sống đều diễn ra trong tế bào dù là cơ thể đơn bào hay đa bào.
Trong hệ thống màng sinh học thì màng sinh chất là loại màng xuất hiện đầu tiên, trong quá trình tiến hoá, từ loại màng này sẽ phân hoá vào khối tế bào chất để tạo nên hệ thống màng nội bào phức tạp trong đó có cả màng nhân.
Màng sinh chất không phải là một hàng rào thụ động trong trao đổi chất giữa tế bào với môi trường mà nó có tính chọn lọc. Trong tế bào màng sinh chất giúp cho việc tổ chức và điều hòa quá trình sinh học ở các xoang riêng biệt như màng nhân, màng ty thể, màng lạp thể vv… Có thể khẳng định màng tế bào có cấu trúc rất tinh vi, phù hợp với chức năng của nó.
Mặt khác những rối loạn các thành phần của màng tế bào cũng gây nên những bệnh nguy hiểm cho con người như: xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim, suy gan, viêm tuỵ v.v.... có thể dẫn đến tàn tật hay thậm chí tử vong.
Mặc dù có nhiều chức năng quan trọng và khả năng gây ra nhiều bệnh nguy hiểm như vậy nhưng hiện nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu sâu về tế bào nói chung, đặc biệt là màng tế bào nói riêng. Do đó đang đặt ra cần có những nghiên cứu sâu hơn nữa về màng tế bào.
Ngoài ra, khi nghiên cứu về tế bào thì chu kỳ tế bào, các hình thức phân chia tế bào nhân thực, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân chia cũng như khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học cũng là một vấn đề đang được các nhà tế bào học quan tâm.
Xuất phát từ những lý do trên, em tiến hành nghiên cứu tiểu luận: “Cấu trúc và vai trò của màng tế bào. Chu kỳ tế bào, các hình thức phân chia tế bào nhân thực, ý nghĩa sinh học và khả năng ứng dụng sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học”.
PHẦN 2. NỘI DUNG
A. MÀNG TẾ BÀO, SỰ PHÂN HÓA ĐA DẠNG CỦA HỆ THỐNG MÀNG TẾ BÀO, NHỮNG ĐẶC TÍNH VÀ VAI TRÒ CỦA MÀNG TRONG ĐỜI SỐNG TẾ BÀO. NHỮNG THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU BỆNH LÝ TẾ BÀO
1. Màng tế bào (Cell membrane)
Gồm có 2 thành phần là màng bảo vệ (vỏ, vách tế bào) và màng sinh chất (màng plasma)
Hình 1.1. Màng tế bào dưới kính hiển vi điện tử
1.1. Màng bảo vệ (có thể có hay không có đối với mỗi tế bào)
1.1.1. Màng bảo vệ của tế bào động vật:
Một số tế bào động vật có một lớp dày che phủ phía ngoài màng sinh chất. Lớp này làm bằng các sản phẩm tiết đặc biệt của tế bào, thường là các chất nhầy hay các kitin có thấm muối canxi như một số đơn bào có vỏ hay tế bào vỏ của tiết túc. Hình 1.2. Vỏ tế bào động vật
1.1.2. Màng bảo vệ của tế bào thực vật (cell wall):
Tế bào thực vật ngoài lớp màng sinh chất còn có thêm màng bảo vệ làm bằng các chất khác nhau chủ yếu là cenlulose, hemicenlulose và các pectin. Các loại tế bào chuyên hoá đặc biệt có màmg bảo vệ chứa thêm lignin, các chất sáp, và các chất khoáng có gốc canxi cacbonat hay silic. màng này phát triển mạnh ở các mô nâng đỡ và yếu ở các mô phân sinh
1.1.3. Màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn:
Tế bào vi khuẩn được bao bọc xung quanh bởi nhiều lớp màng. Ngoài cùng là lớp vỏ nhầy (capsule) hay lớp dịch nhày, dưới lớp này là thành tế bào (cell wall) và bên trong thành tế bào là màng tế bào chất (cytoplasmic membrane) hay gọi là màng nguyên sinh chất (protoplasmic membrane)
Thành tế bào vi khuẩn có kích thước khác nhau tuỳ loại. Nói chung vi khuẩn Gram dương có thành tế bào dày hơn, khoảng 14-18nm, có khả năng giữ thuốc nhuộm, trọng lượng thành tế bào có thể chiếm tới 10-20% trọng lượng khô của tế bào. Vi khuẩn Gram âm có thành tế bào mỏng hơn nhưng phức tạp hơn, khoảng 10nm, không có khả năng giữ thuốc nhuộm. Thành phần hoá học của thành tế bào vi khuẩn gồm có các glycopeptit như: mucopeptit, peptidoglycan, glycozaminopeptit, murein..., và polysaccarid, một số là amino acid như glixin, axit D-asparaginic, D-serin..
Hình 1.3. Màng tế bào của vi khuẩn Gram dương và Gram âm
1.2. Màng sinh chất (plasma membrane)
Là màng có ở mọi tế bào. Màng tế bào còn gọi là màng plasma, màng lipoprotein hay màng sinh chất.
Hình hiển vi điện tử cho thấy màng tế bào là một màng mỏng, khoảng 100 A0 gồm hai lớp xẫm song song kẹp ở giữa là một lớp nhạt. Mỗi lớp dày khoảng từ 25 A0 đến 30 A0. Lớp nhạt là lớp phân tử kép lipit còn hai lớp xẫm là do đầu của các phân tử protein lồi ra khỏi lớp phân tử kép lipit tạo nên.
Hình 1.4. Sơ đồ một mảnh màng lipoprotein của tế bào
1.2.1. Thành phần sinh hoá
a. Lipit
Hàm lượng lipit trong cấu trúc màng chiếm khoảng 50%.
Có 10 loại lipit chủ yếu trong màng tế bào là: cholesterol, glycolipid, sphingomyelin, photphatidylcholine, photphatidylethanolamine, photphatidylinositol, photphatidylserine, photphatidylglycerol, diphotphatiylglycerol, photphattidic acid.
Mỗi loại bào quan có tỷ lệ lipit đặc trưng riêng.
b. Phospholipid
Là loại protein chủ yếu cấu trúc nên màng, chiếm khoảng 55 - 57%.
Phospholipid là những phân tử lipid mà trong phân tử có một nhóm axit béo được thay bằng axit phosphoric.
CH2 − COO − phosphat
CH − COO - axit béo
CH2 − COO − axit béo
c. . Cholesterol
Là một loại lipid quan trọng của màng. Phân tử cholesterol có một nhóm phân cực và nhân là steroid.
- Phân tử cholesterol xếp xen kẽ vào giữa các phân tử phospholipid. Nhân steroid xếp xen kẽ vào các mạch kỵ nước của phân tử phospholipid.
- Ở màng sinh chất của Eukaryota, thường có tỉ lệ phospholipid và cholesterol xấp xỉ nhau. Nếu có sự thay đổi tỷ lệ này trong màng sẽ làm thay đổi tính linh động của màng.
- Cholesterol có vai trò cố định cơ học cho màng, gây bất động cho các mạch cacbon của lớp phân tử phospholipid. Cholesterol ngăn không cho các hydratcacbon liên kết chặt lại với nhau và là thành phần của nhiều loại hormon.
- Cholesterol chiếm từ 25 đến 30% thành phần lipid màng tế bào và màng tế bào là loại màng sinh chất có tỉ lệ cholesterol cao nhất, màng tế bào gan có tỉ lệ cholesterol còn cao hơn: 40% lipit toàn phần. Thành phần còn lại của lipit màng là glycolipid (khoảng 18%) và axit béo kỵ nước (khoảng 2%) [1], [4], [7], [8].
d. Protein
Màng lipit đảm nhiệm phần cấu trúc cơ bản còn các chức năng đặc hiệu của màng thì phần lớn do các phân tử protein màng đảm nhiệm. Cho đến nay người ta đã phát hiện trên 50 loại protein màng (cùng có trên một màng plasma duy nhất). Tỷ lệ P/L (protein/lipit) xấp xỉ bằng 1 ở màng tế bào hồng cầu. Một số tế bào đặc biệt thì tỉ lệ này cao hơn như P/L của màng tế bào gan =1,4; P/L của màng tế bào ruột = 4,6.
Căn cứ vào tính cách liên kết với màng lipit, người ta chia protein màng ra làm hai loại: protein xuyên màng và protein ngoại vi
* Protein xuyên màng
Gọi là protein xuyên màng vì phân tử protein có một phần nằm xuyên suốt màng lipit và hai đầu của protein thò ra hai phía của màng.
Protein xuyên màng có các loại sau:
- Glycophorin: một loại protein xuyên màng một lần trong màng hồng cầu, có 131 acid amin, có phần kỵ nước xuyên màng ngắn, chuỗi polypeptit ưa nước thò ra ngoài màng có mang những nhánh oligosaccharide và cả những nhánh polysaccharide giàu acid sialic. Glycophorin chiếm phần lớn các protein xuyên màng và là thành phần chính mang các nhánh olygosaccharide. Các oligosaccarit này tạo thành phần lớn các cacbohydrat của bề mặt tế bào. [1], [4], [8].
- Protein Band3 xuyên màng:
Loại này được nghiên cứu đầu tiên ở màng hồng cầu Đó là một phân tử prôtêin dài, phần kỵ nước xuyên trong màng rất dài, lộn vào lộn ra tới 6 lần. Phần thò ra trên bề mặt ngoài màng tế bào cũng liên kết với các oligosaccarit. Phần xuyên màng phụ trách vận chuyển một số anion qua màng. Phần thò vào bào tương gồm hai vùng: vùng gắn với Ankyrin - một trong các loại protein thành viên của hệ lưới protein lát trong màng, và vùng gắn với các enzyme phân ly glucoza và gắn với hemoglobin. Với vai trò vận chuyển anion, Band3 như là một phân tử độc lập. Khi gắn với Ankyrin để níu hệ lưới protein vào màng lipit thì Band3 như là có đuôi [8].
Hình 1.8: Một số loại prôtêin xuyên màng
1. Protein xuyên màng một lần (helix) với 2 đầu ở hai phía của màng (bitopic).
2. Protein xuyên màng nhiều lần (helical) với 2 đầu ở hai phía của màng (polytopic).
3. Protein xuyên màng nhiều lần với 2 đầu ở một phía của màng (barrel)
* Protein ngoại vi
Loại này chiếm khoảng 30% thành phần protein màng. Gặp ở mặt ngoài hay mặt trong tế bào. Chúng liên kết với đầu thò ra hai bên màng của các protein xuyên màng. Kiểu liên kết được gọi là hấp phụ, không phải là liên kết đồng hoá trị mà bằng lực tĩnh điện hay bằng các liên kết kỵ nước.
Protein rìa màng ngoài thường liên kết với gluxit tạo thành glicoprotein. Protein rìa màng trong thường liên kết với các protein tế bào chất như ankyrin và qua ankyrin liên hệ với hệ vi ống, vi sợi tạo thành hệ thống neo màng và điều chỉnh hình dạng tế bào [4].
Nhiều protêin ngoại vi khác cũng đã được phát hiện ở phía ngoài màng, chúng tham gia cùng các oligosaccarit có mặt trong lớp áo tế bào hay dưới lớp áo tế bào, đóng các vai trò khác nhau.
2.1. Tăng cường mối liên kết giữa các tế bào cạnh nhau [2] [3] [4] [5]
Ở cơ thể đa bào, hai tế bào cạnh nhau liên kết với nhau qua khoảng gian bào nhờ các nối kết gian bào. ở vùng nối kết gian bào có sự thay đổi về cấu tạo và hình dạng của màng, có sự tham gia của các protein liên kết và sự tạo thành phức hệ vi sợi trong tế bào chất.
Có ba loại nối kết gian bào:
a. Các cầu nối gian bào:
Đó là các nối kết giữa hai tế bào cạnh nhau, ở đó hai màng sinh chất tiếp cận nhau đến nỗi không thể phân biệ được hai màng. Các cầu nối được hình thành là do sự liên kết của protein – connexin tồn tại trong màng của hai tế bào.
Nhờ các cầu nối gian bào mà hai tế bào cạnh nhau có thể trao đổi chất với nhau một cách trực tiếp, nhanh chóng.
b. Các nối kết vững chắc hay các thể liên kết (thể nối - thể dây chằng)
Các cấu trúc này được hình thành do sự thay đổi hình dạng của màng sinh chất, sự tham gia của protein liên kết và các phức hệ vi sợi tế bào chất.
Thể liên kết góp phần tăng cường độ liên kết giữa hai tế bào cạnh nhau về mặt cơ học. Qua phần nối kết không có sự trao đổi chất giữa hai tế bào như ở các cầu nối gian bào.
Có những kiểu nối kết kém vững chắc như nối kết vùng (nối kết bao quanh toàn bộ tế bào) hay nối kết điểm (nối kết chỉ định khu ở một phần tế bào ở dạng vòng hay ô van).
c. Các cầu nối sinh chất
Loại liên kết này có ở tế bào thực vật. ở các tế bào này có thành xenlulozơ bao bọc, do đó để đảm bảo độ liên kết và trao đổi giữa các tế bào cạnh nhau thì màng sinh chất và thành tế bào có những biến đổi để hình thành các cầu nối sinh chất. Nhờ các cầu nối này mà các tế bào có thể trao đổi chất trực tiếp với nhau.
2.2. Tăng cường hấp thụ và chế tiết [2] [3] [4] [5]
Trên bề mặt tế bào, có những cấu trúc chuyên biệt của màng để đảm nhiệm các chức năng khác nhau như: vi mao, mâm khía.
Vi mao: các vi mao gặp ở một số loại tế bào chuyên hoá như tế bào biểu mô ruột, tế bào ngoại tiết… ở các loại tế bào này màng sinh chất ở phần đỉnh lồi lên tạo thành các vi mao giống như các lông nhỏ. Vi mao có đường kính 80 – 100 nm, dài 0,6 – 0,8 nm, số lượng 3000/tế bào. Vi mao được cấu tạo gồm màng sinh chất, bên trong là khối tế bào chất có chứa bó sợi actin gồm 10 – 50 vi sợi, có chức năng cố định vi mao. Nhờ các vi mao mà bề mặt ruột non tăng lên 600 lần với diện tích hấp thu rộng tới 500 m2.
Mâm khía: đối với một số loại tế bào thì phần màng đáy lõm sâu vào bên trong khối tế bào chất tạo thành các ô ngăn cách nhau, trong các ô có chứa nhiều ty thể. Cấu trúc mâm khía làm tăng diện tích bề mặt của màng, đáp ứng sự vận chuyển tích cực của các chất. Cấu trúc này gặp ở tế bào biểu mô ống thận, tế bào tuyến ngoại tiết, tuyến muối…
2.3. Tăng cường sự chuyển hóa năng lượng [6]
Tế bào biến đổi để tăng diện tích bề mặt bằng cách hình thành các nếp gấp gọi là đĩa màng (rodopxin: retinen + opxin). Ví dụ ở tế bào cảm quang (tế bào que, tế bào nón trong mắt).
2.4. Tăng cường sự dẫn truyền [6]
Ví dụ như ở tế bào thần kinh, màng tế bào đã phân hóa thành bao myelin. Nhờ đó mà sự truyền các xung động thần kinh được nhanh chóng và chính xác hơn.
Hình 2.1. Bao myelin ở tế bào thần kinh
2.5. Sự phân hoá của màng sinh chất tạo các cấu trúc chuyên biệt khác [1] [4]
Màng sinh chất của một số vi khuẩn và nguyên sinh động vật còn phân hoá để tạo nên các cấu trúc đặc biệt khác như roi, nhung mao, mesosome…
ở tế bào vi khuẩn, màng sinh chất gấp nếp tạo thành một cấu trúc đặc biệt là mesosome. Mesosome có đường kính khoảng 2500 Angstron, gồm nhiều lớp màng bện chặt với nhau, chiều dày của mỗi lớp màng vào khoảng 75 Angstron, đó là nơi định vị ADN của tế bào nhân sơ, đóng vai trò là điểm khởi đầu của tế bào của quá trình nhân đôi ADN, khi nhiễm sắc thể tách đôi thì các mesosome cũng đồng thời tách đôi, chúng xa dần nhau và kéo theo ADN tách xa nhau, hình thành vách ngăn phân chia hai tế bào.
Roi là cơ quan vận động của tinh trùng và một số vi sinh vật. Đó là những sợi nguyên sinh chất rất mảnh, xuất phát từ lớp ngoại nguyên sinh chất rồi xuyên qua màng sinh chất và thành tế bào để ra ngoài. Về cấu trúc siêu vi, roi có dạng hình trụ được bao bọc bởi lớp màng lipoprotein dày khoảng 9 nm, bên trong là hệ thống vi ống xếp song song gồm một đôi vi ống trung tâm và 9 đôi vi ống ngoại biên (công thức 9 + 2). Tinh trùng chỉ có một roi bơi, một số vi sinh vật có thể có tới 30 roi, một roi có chiều dài từ 6 – 30 m, đường kính từ 10 – 30 nm.
Nhung mao có cấu tạo tương tự roi bơi nhưng ngắn hơn và có số lượng rất lớn. Có hai loại nhung mao là nhung mao thường (type I) với số lượng khoảng vài trăm/tế bào và nhung mao giới tính (type II) với số lượng rất ít khoảng từ 1 – 4/tế bào, loại này dài hơn nhung mao thường.
3. Những thành tựu nghiên cứu bệnh lý tế bào [10]
Đa số các bệnh tật của con người là do các tế bào ngưng hoạt động hay không làm việc theo đúng như chức năng đặc hiệu của nó hay bởi các mô của thân thể bị huỷ hoại. Do sự rối loạn trong quá trình trao đổi vật chất di truyền hay tác động của các tác nhân ngoại cảnh (hoá chất, tia phóng xạ, tia tử ngoại…) dẫn tới những tổn thương của các phân tử cấu tạo nên tế bào, kết quả là hoạt động sống và chức năng của tế bào bị ảnh hưởng. Nếu các tổn thương đó nghiêm trọng có thể gây nên sự chết của tế bào hay sự chậm chễ trong phân bào. Sự tổn thương của nhiều tế bào có thể dẫn đến tổn thương ở mô với nhiều mức độ khác nhau. Ví dụ, tổn thương ở máu và cơ qua tạo máu có thể gây ung thư máu, tổn thương ở bào thai có thể gây chết hay các dị tật bẩm sinh, tổn thương ở các mô sinh dục có thể gây vô sinh…
Do các tổn thương có thể chưa biểu hiện ra ngoài mà còn trải qua một thời kỳ tiềm tàng nên việc chẩn đoán sớm mầm bệnh có ý nghĩa rất lớn, đặc biệt là các bệnh di truyền chưa có biện pháp chữa trị. Ngày nay nhờ các kỹ thuật nuôi cấy tế bào, xét nghiệm sinh hoá và đặc biệt là các kỹ thuật sinh học phân tử mà người ta có thể nhận biết được các tác nhân gây bệnh và các biến đổi trong tế bào một cách nhanh chóng và chính xác.
Trong các bệnh lý của tế bào thì những bệnh liên quan đến tổn thương vật chất di truyền thường gây nên những hậu quả rất nghiêm trọng. Để điều trị tận gốc những loại bệnh này người ta đã sử dụng liệu pháp gene (chữa bệnh từ gene) tức là thay gene hỏng gây bệnh bằng các gene lành. Liệu pháp gene có thể thực hiên ở hai mức độ: thực hiện với tế bào soma hay tế bào sinh dục. Nhờ liệu tế pháp gene mà người ta đã thành công trong việc chữa trị đột biến gene gây chết bào lympho T.
Kể từ năm 1998, với những hiểu biết về chức năng của tế bào gốc hiện diện ở phôi bào, người ta đã nghiên cứu sử dụng chúng trong các phương pháp trị liệu. Do những ưu thế về hiệu quả trị liệu và độ an toàn vượt trội so với liệu pháp gene và liệu pháp cấy ghép cơ quan nên có thể nói liệu pháp tế bào là một bước tiến nhảy vọt trong ngành y - sinh học đầu thế kỷ 21. Liệu pháp tế bào gồm nhiều khâu với những vi thao tác phức tạp, trước hết tiến hành phân lập tế bào gốc rồi nuôi dưỡng chúng trong môi trường thích hợp để các tế bào đó gia tăng sinh sản thêm các tế bào giống như vậy, sau đó dùng các thủ thuật để kích thích chúng tự phát triển thành mô rồi đem cấy vào cơ thể thay thế các mô bị bệnh. Tế bào gốc có thể cung cấp cho chúng ta một nguồn nguyên liệu mới phong phú có thể thay thế các tế bào và mô đã bị hỏng nhằm chữa trị các chứng bệnh nan y mà y học hiện nay vẫn bó tay. Chẳng hạn như việc chữa trị bệnh tim, ung thư, tiểu đường, mất trí nhớ… Có thể nói hầu như các bệnh nan y hiện nay đều có nhiều cơ may điều trị bởi việc sử dụng tế bào gốc.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: