Cấu trúc của một tế bào động vật hoang dã
Tế bào[a] là một đơn vị cấu trúc cơ bản có chức năng sinh học của sinh vật sống. Tế bào là đơn vị nhỏ nhất của sự sống có khả năng phân chia độc lập, và các tế bào thường được gọi là “những viên gạch đầu tiên cấu tạo nên sự sống”. Bộ môn nghiên cứu về các tế bào được gọi là sinh học tế bào.
Tế bào bao gồm tế bào chất bao quanh bởi màng tế bào, trong đó có nhiều phân tử sinh học như protein và axit nucleic. Các sinh vật sống có thể được phân thành đơn bào (có một tế bào, bao gồm vi khuẩn) hoặc đa bào (bao gồm cả thực vật và động vật). Trong khi số lượng tế bào trong các thực vật và động vật ở các loài là khác nhau, thì cơ thể con người lại có hơn 10 nghìn tỷ (1012) tế bào.[1] Phần lớn tế bào động vật và thực vật chỉ có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi, với kích thước từ 1 đến 100 micromét.[2]
Tế bào được phát hiện bởi Robert Hooke vào năm 1665, người đã đặt tên cho những đơn vị chức năng sinh học của nó. Học thuyết tế bào, lần tiên phong được điều tra và nghiên cứu vào năm 1839 của Matthias Jakob Schleiden và Theodor Schwann, phát biểu rằng toàn bộ những sinh vật sống được cấu trúc bởi một hay nhiều tế bào, rằng những tế bào là đơn vị chức năng cơ bản tạo nên cấu trúc và công dụng của những cơ quan, tổ chức triển khai sinh vật sống, rằng toàn bộ những tế bào đến từ những tế bào đã sống sót trước đó, và những tế bào đều chứa thông tin di truyền thiết yếu để điều hòa công dụng tế bào và truyền thông tin đến những thế hệ tế bào tiếp theo. Các tế bào Open trên trái Đất khoảng chừng 4 tỷ năm trước .
Các đặc tính của tế bào[sửa|sửa mã nguồn]
Các tế bào chuột mọc trên đĩa nuôi cấy. Những tế bào này tăng trưởng thành những đám lớn, mỗi tế bào riêng không liên quan gì đến nhau có đường kính khoảng chừng 10 micrométMỗi tế bào là một mạng lưới hệ thống mở, tự duy trì và tự sản xuất : tế bào hoàn toàn có thể thu nhận chất dinh dưỡng, chuyển hóa những chất này thành nguồn năng lượng, triển khai những công dụng chuyên biệt và sản sinh thế hệ tế bào mới nếu thiết yếu. Mỗi tế bào chứa một bản mật mã riêng hướng dẫn những hoạt động giải trí trên .Mọi tế bào đều có 1 số ít năng lực sau :
Các dạng tế bào[sửa|sửa mã nguồn]
Người ta hoàn toàn có thể phân loại tế bào dựa vào năng lực hoàn toàn có thể sống sót độc lập hay là không. Các sinh vật hoàn toàn có thể gồm có chỉ một tế bào ( gọi là sinh vật đơn bào ) thường có năng lực sống độc lập mặc dầu hoàn toàn có thể hình thành những khuẩn lạc. Ngoài ra, sinh vật cũng hoàn toàn có thể gồm có nhiều tế bào ( sinh vật đa bào ) thì mỗi tế bào được biệt hóa và thường không hề sống sót khi bị tách rời. Trong khung hình con người có đến 220 loại tế bào và mô khác nhau .Nếu xét về cấu trúc nội bào, những tế bào hoàn toàn có thể chỉ làm 2 dạng chính .
- Tế bào sinh vật nhân sơ thường có cấu trúc đơn giản, chỉ thấy ở sinh vật đơn bào hoặc tập đoàn đơn bào. Trong hệ thống phân loại 3 giới, các sinh vật nhân sơ là thuộc giới cổ khuẩn và Eubacteria.
- Tế bào sinh vật nhân chuẩn thường chứa các bào quan có màng riêng. Sinh vật đơn bào nhân chuẩn cũng rất đa dạng nhưng chủ yếu là sinh vật đa bào. Tế bào eukyryote bào gồm các sinh vật là động vật, thực vật và nấm.
Các thành phần tế bào[sửa|sửa mã nguồn]
Mô hình một tế bào thực vật nổi bật ( xem thêm bảng 2 về phép so sánh giữa tế bào thực vật và tế bào động vật hoang dã )Mọi tế bào ( bất kể sinh vật nhân chuẩn hay nhân sơ ) đều có màng tế bào hay màng sinh chất, dùng để bao bọc tế bào, cách biệt thành phần nội bào với thiên nhiên và môi trường xung quanh, điều khiển và tinh chỉnh khắt khe sự luân chuyển vào và ra của những chất, duy trì điện thế màng và nồng độ những chất bên trong và bên ngoài màng. Bên trong màng là một khối tế bào chất đặc ( dạng vật chất chiếm hàng loạt thể tích tế bào ). Mọi tế bào đều có những phân tử DNA, vật tư di truyền quan trọng và những phân tử RNA tham gia trực tiếp quy trình tổng hợp nên những loại protein khác nhau, trong đó có những enzyme. Bên trong tế bào, vào mỗi thời gian nhất định tế bào tổng hợp nhiều loại phân tử sinh học khác nhau. Phần dưới đây sẽ miêu tả ngắn ngọn những thành phần cơ bản của tế bào cũng như công dụng của chúng .
Màng tế bào – Tấm áo ngoài[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chính: Màng tế bào
Vỏ bọc bên ngoài của một tế bào sinh vật nhân chuẩn gọi là màng sinh chất. Màng này cũng có ở những tế bào sinh vật nhân sơ nhưng được gọi là màng tế bào. Màng có tính năng bao bọc và phân tách tế bào với môi trường tự nhiên xung quanh. Màng được cấu thành bởi một lớp lipid kép và những protein. Các phân tử protein hoạt động giải trí như những kênh luân chuyển và bơm được nằm khảm vào lớp lipid một cách linh động ( hoàn toàn có thể chuyển dời tương đối ) .
Bộ khung tế bào – Hệ hoạt động[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chính: Bộ khung tế bào
Bộ khung tế bào là một thành phần quan trọng, phức tạp và linh động của tế bào.nó là hệ thống mạng sợi và ống protein(vi ống, vi sợi, sợi trung gian đan chéo nhau. Nó cấu thành và duy trì hình dáng tế bào; là các điểm bám cho các bào quan; hỗ trợ quá trình thực bào (tế bào thu nhận các chất bên ngoài); và cử động các phần tế bào trong quá trình sinh trưởng và vận động. các protein tham gia cấu thành bộ khung tế bào gồm nhiều loại và có chức năng đa dạng như định hướng, neo bám, phát sinh các tấm màng.
Tế bào chất – Không gian triển khai công dụng tế bào[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chính: Tế bào chất
Bên trong các tế bào là một không gian chứa đầy dịch thể gọi là tế bào chất (cytoplasm). Nó bao hàm cả hỗn hợp các ion, chất dịch bên trong tế bào và cả các bào quan. Các bào quan bên trong tế bào chất đều có hệ thống màng sinh học để phân tách với khối dung dịch này. Chất nguyên sinh (cytosol) là để chỉ riêng phân dịch thể, chứ không có các bào quan.
Đối với những sinh vật nhân sơ, tế bào chất là một thành phần tương đối tự do. Tuy nhiên, tế bào chất trong tế bào sinh vật nhân chuẩn thường chứa rất nhiều bào quan và bộ khung tế bào. Chất nguyên sinh thường chứa những chất dinh dưỡng hòa tan, phân cắt những loại sản phẩm phế liệu, và di dời vật chất trong tế bào tạo nên hiện tượng kỳ lạ dòng chất nguyên sinh. Nhân tế bào thường nằm bên trong tế bào chất và có hình dạng đổi khác khi tế bào chuyển dời. Tế bào chất cũng chứa nhiều loại muối khác nhau, đây là dạng chất dẫn điện tuyệt vời để tạo thiên nhiên và môi trường thích hợp cho những hoạt động giải trí của tế bào. Môi trường tế bào chất và những bào quan trong nó là yếu tố sống còn của một tế bào .
Vật liệu di truyền – Yếu tố duy trì thông tin giữa những thế hệ[sửa|sửa mã nguồn]
Vật liệu di truyền là các phân tử nucleic acid (DNA và rRNA). Hầu hết các sinh vật sử dụng DNA để lưu trữ dài hạn thông tin di truyền trong khi chỉ một vài virus dùng RNA cho mục đích này. Thông tin di truyền của sinh vật chính là mã di truyền quy định tất cả protein cần thiết cho mọi tế bào của cơ thể. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đây cho thấy có thể một số RNA cũng được sử dụng như là một bản lưu đối với một số gen đề phòng sai hỏng.
Ở những sinh vật nhân sơ, vật tư di truyền là một phân tử DNA dạng vòng đơn thuần. Phân tử này nằm ở một vùng tế bào chất chuyên biệt gọi là vùng nhân. Tuy nhiên, so với những sinh vật nhân chuẩn, phân tử DNA được bao bọc bởi những phân tử protein tạo thành cấu trúc nhiễm sắc thể, được lưu giữ trong nhân tế bào ( với màng nhân bao bên ngoài ). Mỗi tế bào thường chứa nhiều nhiễm sắc thể ( số lượng nhiễm sắc thể trong mỗi tế bào là đặc trưng cho loài ). Ngoài ra, những bào quan như ty thể và lục lạp đều có vật tư di truyền riêng của mình ( xem thêm thuyết nội cộng sinh ) .Ví dụ, một tế bào người gồm hai bộ gen riêng không liên quan gì đến nhau là bộ gen của nhân và bộ gen của ty thể. Bộ gene nhân ( là thể lưỡng bội ) gồm có 46 phân tử DNA mạch thẳng tạo thành những nhiễm sắc thể riêng không liên quan gì đến nhau. Bộ gene ty thể là phân tử DNA mạch vòng, khá nhỏ và chỉ mã hóa cho một vài protein quan trọng .
Các bào quan[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chính: Bào quan
Cơ thể con người cấu tạo từ nhiều cơ quan như tim, phổi, thận.., mỗi cơ quan đảm nhiệm một chức riêng. Các tế bào thường chứa những cơ quan nhỏ gọi là bào quan, được thích nghi và chuyên hóa cho một hoặc một vài chức năng sống nhất định. Các bào quan thường chỉ có ở các tế bào sinh vật nhân chuẩn và thường có màng bao bọc.
Giải phẫu tế bào[sửa|sửa mã nguồn]
Tế bào sinh vật nhân sơ[sửa|sửa mã nguồn]
Sinh vật nhân sơ là nhóm tế bào không có màng nhân. Đây là đặc thù chính để phân biệt với những tế bào sinh vật nhân chuẩn. Sinh vật nhân sơ cũng không có những bào quan và cấu trúc nội bào nổi bật của tế bào sinh vật nhân chuẩn. Hầu hết những tính năng của những bào quan như ty thể, lục lạp, cỗ máy Golgi được thực thi trên màng sinh chất. Tế bào sinh vật nhân sơ có 3 vùng cấu trúc chính là :
Các đặc trưng :
- Tế bào chất của sinh vật nhân sơ là phần dịch lỏng chiếm hầu hết thể tích tế bào, khuếch tán vật chất và chứa các hạt ribosome nằm tự do trong tế bào.
- Màng sinh chất là lớp phospholipid kép phân tách phần tế bào chất với môi trường xung quanh. Màng sinh học này có tính bán thấm, hay còn gọi là thấm có chọn lọc.
- Hầu hết các tế bào sinh vật nhân sơ đều có thành tế bào (trừ Mycoplasma, Thermoplasma (archae), và Planctomycetales. Chúng được cấu tạo từ peptidoglycan và hoạt động như một rào cản phụ để chọn lọc những chất vào ra tế bào. Thành tế bào cũng giúp vi khuẩn giữ nguyên hình dạng và không bị tác động của áp suất thẩm thấu trong môi trường nhược trương.
- Nhiễm sắc thể của tế bào sinh vật nhân sơ thường là một phân tử DNA dạng vòng (trừ vi khuẩn Borrelia burgdorferi gây bệnh Lyme). Mặc dù không phải có cấu trúc nhân hoàn chỉnh, DNA được cô đặc trong hạch nhân. Tế bào sinh vật nhân sơ còn chứa những cấu trúc DNA ngoài nhiễm sắc thể gọi là plasmid, nó cũng có dạng vòng nhưng nhỏ hơn DNA nhiễm sắc thể. Trên các plasmid thường chứa các gene có chức năng bổ sung, ví dụ kháng sinh.
- Tế bào sinh vật nhân sơ mang các tiên mao giúp tế bào di chuyển chủ động trong môi trường.
Tế bào sinh vật nhân chuẩn[sửa|sửa mã nguồn]
Tế bào sinh vật nhân chuẩn thường lớn gấp 10 lần (về kích thước) so với tế bào sinh vật nhân sơ do đó gấp khoảng 1000 lần về thể tích. Điểm khác biệt quan trọng giữa sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn là tế bào sinh vật nhân chuẩn có các xoang tế bào được chia nhỏ do các lớp màng tế bào để thực hiện các hoạt động trao đổi chất riêng biệt. Trong đó, điều tiến bộ nhất là việc hình thành nhân tế bào có hệ thống màng riêng để bảo vệ các phân tử DNA của tế bào. Eukyryote là chữ Latin có nghĩa là có nhân thật sự. Tế bào sinh vật nhân chuẩn thường có những cấu trúc chuyên biệt để tiến hành các chức năng nhất định, gọi là các bào quan.
Các đặc trưng gồm:
- Tế bào chất của sinh vật nhân chuẩn thường không nhìn thấy những thể hạt như ở sinh vật nhân sơ vì rằng phần lớn ribosome của chúng được bám trên mạng lưới nội chất.
- Màng tế bào cũng có cấu trúc tương tự như ở sinh vật nhân sơ tuy nhiên thành phần cấu tạo chi tiết lại khác nhau một vài điểm nhỏ. Chỉ một số tế bào sinh vật nhân chuẩn có thành tế bào.
- Vật chất di truyền trong tế bào sinh vật nhân chuẩn thường gồm một hoặc một số phân tử DNA mạch thẳng, được cô đặc bởi các protein histone tạo nên cấu trúc nhiễm sắc thể. Mọi phân tử DNA được lưu giữ trong nhân tế bào với một lớp màng nhân bao bọc. Một số bào quan của sinh vật nhân chuẩn có chứa DNA riêng.
- Một vài tế bào sinh vật nhân chuẩn có thể di chuyển nhờ tiêm mao hoặc tiên mao. Những tiên mao thường có cấu trúc phức tạp hơn so với sinh vật nhân sơ.
Các quy trình tính năng của tế bào[sửa|sửa mã nguồn]
Sinh trưởng và trao đổi chất của tế bào[sửa|sửa mã nguồn]
Giữa những lần phân bào, những tế bào triển khai hàng loạt quy trình trao đổi chất nội bào nhằm mục đích duy trì sự sống sót cũng như sinh trưởng của mình. Trao đổi chất là những quy trình mà tế bào giải quyết và xử lý hay chế biến những phân tử dinh dưỡng theo cách riêng của nó. Các quy trình trao đổi chất được chia làm 2 nhóm lớn :
- 1) Quá trình dị hóa (catabolism) nhằm phân huỷ các phân tử hữu cơ phức tạp để thu nhận năng lượng (dưới dạng ATP) và lực khử;
- 2) Quá trình đồng hóa (anabolism) sử dụng năng lượng và lực khử để xây dựng các phân tử hữu cơ phức tạp, đặc thù và cần thiết.
Một trong những con đường trao đổi chất quan trọng là đường phân ( glycolysis ), con đường này không cần oxy. Mỗi một phân tử glucose trải qua con đường này sẽ tạo thành 4 phân tử ATP và đây là phương pháp thu nhận nguồn năng lượng chính của những vi trùng kị khí .Đối với những sinh vật hiếu khí, những phân tử pyruvat, loại sản phẩm của đường phân, sẽ tham gia vào quy trình Kreb ( hay còn gọi là quy trình TCA ) để phân huỷ trọn vẹn thành CO2, đồng thời thu nhận thêm nhiều ATP. Ở sinh vật nhân chuẩn, quy trình TCA thực thi trong ty thể trong khi sinh vật nhân sơ lại thực thi ở ngay tế bào chất .
Hình thành những tế bào mới[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chính: Phân bào
Phân bào là quá trình sinh sản từ một tế bào (gọi là tế bào mẹ) phân chia thành hai tế bào non. Đây là cơ chế chính của quá trình sinh trưởng của sinh vật đa bào và là hình thức sinh sản của sinh vật đơn bào. Những tế bào sinh vật nhân sơ phân chia bằng hình thức phân cắt (binary fission) hoặc nảy chồi (budding). Tế bào sinh vật nhân chuẩn thì sử dụng hình thức phân bào là nguyên phân (mitosis) (một hình thức phân bào có tơ). Những tế bào lưỡng bội thì có thể tiến hành giảm phân để tạo ra tế bào đơn bội. Những tế bào đơn bội đóng vai trò giao tử trong quá trình thụ tinh để hình thành hợp tử (lưỡng bội). Trong phân bào, quá trình tự nhân đôi DNA (dẫn đến nhân đôi nhiễm sắc thể) đóng vai trò cực kỳ quan trọng và thường diễn ra tại kỳ trung gian giữa các lần phân chia.
Sinh tổng hợp protein[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chính: Sinh tổng hợp protein
Sinh tổng hợp protein là quy trình tế bào tổng hợp những phân tử protein đặc trưng và thiết yếu cho hoạt động giải trí sống của mình. Quá trình phiên mã là quy trình tổng hợp những phân tử RNA thông tin dựa trên trình tự khuôn của DNA. Trên khuôn RNA thông tin mới được tạo ra, một phân tử protein sẽ được tạo thành nhờ quy trình dịch mã .
Bộ máy tế bào chịu trách nhiệm thực hiện quá trình tổng hợp protein là những ribosome. Ribosome được cấu từ những phân tử RNA ribosome và khoảng 80 loại protein khác nhau. Khi các tiểu đơn vị ribosome liên kết với phân tử RNA thông tin thì quá trình dịch mã được tiến hành. Khi đó, ribosome sẽ cho phép một phân tử RNA vận chuyển (tRNA) mang một loại amino acid đặc trưng đi vào. RNA vận chuyển này bắt buộc phải có bộ ba đối mã có trình tự bổ sung với bộ ba mã sao trên RNA thông tin. Các amino acid lần lượt tương ứng với trình tự các bộ ba nucleotide trên RNA thông tin sẽ liên kết với nhau để tạo thành một chuỗi polypeptide.
Nguồn gốc tế bào[sửa|sửa mã nguồn]
Bài chính: Nguồn gốc sự sống
Nguồn gốc tế bào cũng chính là nguồn gốc sự sống, và là những bước quan trọng nhất trong quy trình tiến hóa sự sống. Sự Open tế bào chính là bước ghi lại chuyển biến từ thế giới hóa học vô sinh để khởi đầu sự sống sinh vật .
Tế bào tiên phong[sửa|sửa mã nguồn]
Sự xuất hiện tế bào đầu tiên (giọt coaseva)[cần dẫn nguồn] được đánh dấu bởi việc hình thành lớp màng tế bào bao quanh những phân tử nucleic acid. Điều này tạo ra hai lợi thế chọn lọc là:
- bảo vệ nguyên sinh chất bên trong
- sử dụng các thành quả từ các hoạt động hóa sinh do các protein/enzyme do nucleic acid mã hóa
- 1632-1723: Antony van Leeuwenhoek tự mình tìm cách mài các thấu kính để sáng tạo ra kính hiển vi. Ông đã vẽ lại các protozoa như Vorticella trong nước mưa cũng như vi khuẩn trong miệng mình.
- 1665: Robert Hooke đã phát hiện các tế bào trong nút bấc, và sau đó là trong các mô thực vật sống bằng kính hiển vi.
- … Tôi có thể nhận ra một cách rõ ràng là tất cả đều đục lỗ và xốp, giống như một tổ ong… những lỗ chân lông hoặc tế bào này, không sâu lắm, nhưng bao gồm rất nhiều hộp nhỏ… – Hooke miêu tả những quan sát của mình đối với tiêu bản nút bấc.
Liên kết bên ngoài[sửa|sửa mã nguồn]
- ^ Chữ Hán : 細胞 ; ” tế ” 細 nghĩa là ” mỏng dính “, ” dẹt ” ; ” bào ” 胞 nghĩa là ” bọc “, ” bao ” ( như ” bào thai “, ” đồng bào ” ). ” Tế bào ” hoàn toàn có thể hiểu là ” vật có màng bao bọc mỏng mảnh dẹt ” .
Sách giáo khoa[sửa|sửa mã nguồn]
