Giới thiệu tới bạn đọc cuốn sách Tế Bào Và Các Quá Trình Sinh Học – Học Liệu Số Ebooks PDF
CHƯƠNG 1. CẤU TRÚC TẾ BÀO
1.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TẾ BÀO
Tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống. Tế bào rất nhỏ mắt thường không thể nhìn thấy được. Cho đến thế kỷ XVII, khi phát minh ra kính hiển vi người ta mới quan sát được tế bào. Tế bào đầu tiên được mô tả bởi Rebert Hook năm 1665, khi ông sử dụng kính hiển vi để quan sát lát mỏng của cây bấc (bần lie): chúng có cấu trúc hình tổ ong với những khoang nhỏ, ông gọi các khoang nhỏ đó là tế bào (cellulae). Vài năm sau, một nhà tự nhiên học người Hà Lan Antonie Van Leeuwenhock đã quan sát tế bào sống đầu tiên và ông gọi là vi động vật (animalicules) hoặc những động vật nhỏ (little animals).
Một thế kỷ sau, những vấn đề quan trọng về tế bào vẫn chưa được các nhà sinh học đánh giá một cách đúng đắn.
Năm 1838, Matthas Schleiden sau khi nghiên cứu kỳ các mô thực vật đã đưa ra học thuyết về tế bào, đó là: “Tất cả các thực vật là một tập hợp các cá thể riêng lẻ, độc lập gọi là các tế bào của chúng”.
Năm 1839, Theodor Schwarm cũng cho rằng tất cả các mô động vật đều bao gồm các tế bào riêng rẽ.
Học thuyết tế bào hiện đại bao gồm ba nguyên lý sau:
1. Mọi cơ thể sống đều gồm một hoặc nhiều tế bào trong đó xảy ra các quá trình trao đổi chất và di truyền.
2. Tế bào là những sinh vật nhỏ nhất, là đơn vị tổ chức cơ bản của mọi cơ thể sống.
3. Tế bào chỉ được sinh ra bằng sự phân chia của tế bào đang tồn tại trước đó.
Tóm lại: Tất cả các cơ thể sống trên Trái đất là những tế bào hoặc những tập hợp tế bào và tất cả chúng ta đều là những con cháu của tế bào đầu tiên”.
Đặc điểm đáng chú ý nhất của tế bào là rất nhỏ bé và có kích thước khác nhau. Ví dụ, tảo lục sống ở biển (acetabularia) là cơ thể đơn bào dài 5 cm, trái lại tế bào vi khuẩn cũng là sinh vật đơn bào chỉ dài 1 10µm. Trong khi đó cơ thể đa bào mỗi tế bào dày 5 – 20µm (bằng một phần triệu của mét). Cơ thể đa bào gồm vài chục đến nhiều tỷ tế bào, như cơ thể người gồm hơn 100 nghìn tỷ tế bào. “Tại sao cơ thể chúng ta được cấu tạo từ quá nhiều tế bào nhỏ mà không phải là một tế bào lớn hơn?”. Bởi lẽ mỗi tế bào chắc chắn là sẽ duy trì được sự kiểm tra tập trung các chức năng một cách có hiệu quả. Chẳng hạn như nhân truyền các lệnh đến tất cả các bộ phận của tế bào bằng cách sử dụng các phân tử để điều khiển sự tổng hợp ra các enzim nhất định cho các ion ở bên ngoài đi vào và lắp ráp các bào quan. Những phân tử này chắc hẳn là bằng con đường khuếch tán mới đi từ nhân đến được tất cả các bộ phận của tế bào và phải mất một thời gian dài mới đến được các vùng ngoại biên của một tế bào lớn. Vì lẽ đó, một cơ thể được cấu thành từ nhiều tẻ bào nhỏ sẽ có lợi hơn là từ những tế bào lớn.
Mặt khác, kích thước tế bào nhỏ sẽ ưu việt hơn về tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích. Ta đều biết khi kích thước tế bào tăng thì thể tích sẽ tăng nhanh hơn diện tích bề mặt. Với một tế bào hình cầu thì số tăng diện tích bể mặt là bằng bình phương của số tăng đường kính, trong khi đó số tăng thể tích bằng lập phương của số tăng đường kính. Vậy một tế bào với đường kính lớn hơn 10 lần sẽ có 10 lần hoặc 100 lần tăng diện tích bề mặt, nhưng lại có 10 lần hoặc 1000 lần tăng thể tích.
Diện tích bề mặt là nơi cung cấp một cơ hội tốt đối với sự tác động qua lại của tế bào với môi trường. Và nhưng tế bào lớn hơn có diện tích bề mặt trên một đơn vị thể tích nhỏ hơn các tà bao nhỏ.
Vậy có nhiều tế bào nhỏ tốt hơn là có ít tế bào lớn, vì các tế bào nhỏ có thể được điều khiển có hiệu quả hơn và có diện tích bề mặt tương đồi của chúng lớn hơn, có khả năng thông tin với môi trường tốt hơn.
Tế bào rất đa dạng, song dựa vào cấu trúc người ta chia chúng thành hai loại chính là:
Tế bào không nhân hay tiến nhân (procaryot).
Tế bào nhân thật hay nhân điển hình hay nhân chuẩn (eucaryot).
Tuy nhiên mọi tế bào không nhân hay nhân điển hình đều có ba đặc điểm cấu trúc cơ bản sau:
1. Mọi tế bào đều được màng sinh chất bao quanh và màng đó hoạt động như rào chắn tách tế bào với thế giới bên ngoài. Trên màng sinh chất định vị nhiều kênh dẫn truyền vật chất và thông tin, tạo cầu nối duy nhất giữa tế bào và môi trường ngoài, đồng thời hỗ trợ để điều chỉnh thành phần bên trong tế bào.
2. Mọi tế bào hoặc có nhân hoặc nguyên liệu nhân chứa thông tin di truyền tế bào. Vùng nhân định hướng và điều tiết mọi hoạt động của tế bào. Ở tế bào không nhân như vi khuẩn thì nguyên liệu di truyền chỉ là phân tửADN vòng đơn định vị ở phần trung tâm tế bào và không có màng giới hạn. Ngược lại tế bào nhân điển hình thì phần nhân có màng nhân kép bao bọc gọi là màng giới hạn.
3. Mọi tế bào đều chứa chất nến nữa lòng gọi là tế bào chất (cytoplasma). Tế bào chất chiếm thể tích giữa vùng nhân và màng sinh chất. Ở vi khuẩn tế bào chất chứa các chất hoạt động của tế bào như: đường, axit amin, protein mà tế bào dùng để thực hiện các hoạt động sống như: sinh trưởng, sinh sản.
Ngoài các yếu tố trên, tê bào chất của tế bào nhân điển hình còn chứa các cấu trúc có tổ chức cao gọi là các bào quan như: nhân, ty thể, lạp thể, riboxom, lizoxom… Tương ứng với ba đặc điểm có bốn chức năng sau:
1. Tế bào có hàng rào chắn chọn lọc tách phần trong tế bào ra khỏi môi trường ngoại bào, có chức năng tạo môi trường nội bào tối ưu nhờ điều hòa sự dẫn truyền vật chất vào và ra khỏi tế bào.
2. Tế bào thừa hưởng và truyền vật liệu di truyền chứa chương trình đã mã hóa để định hướng các quá trình tổng hợp các thành phần tế bào. Vật liệu di truyền được sao chép trước khi phân chia tế bào sao cho tế bào vừa được hình thành có được một chương trình hoàn chỉnh.
3. Tế bào dùng các phản ứng hóa học có enzim xúc tác để tổng hợp và phân giải các hợp chất hữu cơ. Đó là con đường chuyển hóa hay còn gọi là trao đổi chất.
4. Tế bào biểu hiện một vài kiểu di động và dẫn đến sự vận động của tê bảo cũng như sự vận động của các cá thể bên trong tế bào.
