Tế bào là một cấp độ tổ chức của vật chất sống, một hệ thống sinh học độc lập có các thuộc tính cơ bản của mọi sinh vật. Vì vậy, nó có thể phát triển, sinh sôi, di chuyển, thích nghi và thay đổi. Ngoài ra, bất kỳ tế bào nào cũng được đặc trưng bởi sự trao đổi chất, cấu trúc cụ thể, trật tự của cấu trúc và chức năng.
Khoa học nghiên cứu tế bào là tế bào học. Chủ đề của nó là các đơn vị cấu trúc của động vật và thực vật đa bào, sinh vật đơn bào - vi khuẩn, động vật nguyên sinh và tảo, chỉ bao gồm một tế bào.
Nếu chúng ta nói về tổ chức chung của các đơn vị cấu trúc của cơ thể sống, chúng bao gồm vỏ và nhân với nucleolus. Chúng cũng bao gồm các bào quan tế bào, tế bào chất. Cho đến nay, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được phát triển rất mạnh, nhưng kính hiển vi chiếm vị trí hàng đầu, cho phép bạn nghiên cứu cấu trúc của tế bào và khám phá các yếu tố cấu trúc chính của nó.
Organoid là gì?
Organoids (chúng còn được gọi là bào quan) là các yếu tố cấu thành vĩnh viễn của bất kỳ tế bào nàolàm cho nó hoàn thành và thực hiện các chức năng nhất định. Đây là những cấu trúc quan trọng để giữ cho nó hoạt động.
Organoids bao gồm nhân, lysosome, lưới nội chất và phức hợp Golgi, không bào và túi, ty thể, ribosome và trung tâm tế bào (centrosome). Điều này cũng bao gồm các cấu trúc hình thành nên bộ xương của tế bào (vi ống và vi sợi), các melanosome. Riêng biệt, nó là cần thiết để đơn ra các bào quan vận động. Đây là lông mao, trùng roi, myofibrils và chân giả.
Tất cả các cấu trúc này liên kết với nhau và đảm bảo hoạt động phối hợp của các tế bào. Đó là lý do tại sao câu hỏi: "Organoid là gì?" - bạn có thể trả lời rằng đây là thành phần có thể được coi là cơ quan của sinh vật đa bào.
Phân loại bào quan
Tế bào khác nhau về kích thước và hình dạng, cũng như chức năng của chúng, nhưng đồng thời chúng có cấu trúc hóa học giống nhau và một nguyên tắc tổ chức duy nhất. Đồng thời, câu hỏi về organoid là gì và cấu trúc của nó là gì vẫn còn gây tranh cãi. Ví dụ, lysosome hoặc không bào đôi khi không được phân loại là bào quan của tế bào.
Nếu chúng ta nói về sự phân loại của các thành phần tế bào này, thì các bào quan không có màng và có màng được phân biệt. Phi màng - đây là trung tâm tế bào và các ribosome. Các bào quan chuyển động (vi ống và vi sợi) cũng không có màng.
Cấu trúc của các bào quan có màng dựa trên sự hiện diện của màng sinh học. Các bào quan có màng đơn và màng kép có vỏ với cấu trúc đơn, bao gồmlớp kép của photpholipit và phân tử protein. Nó ngăn cách tế bào chất với môi trường bên ngoài, giúp tế bào giữ nguyên hình dạng. Cần nhớ rằng ngoài màng, trong tế bào thực vật còn có một màng xenlulôzơ bên ngoài, gọi là thành tế bào. Nó thực hiện một chức năng hỗ trợ.
Các bào quan có màng bao gồm EPS, lysosome và ty thể, cũng như lysosome và plastids. Màng của chúng chỉ có thể khác nhau về bộ protein.
Nếu chúng ta nói về khả năng hoạt động của các bào quan, thì một số trong số chúng có khả năng tổng hợp một số chất nhất định. Vì vậy, bào quan quan trọng của quá trình tổng hợp là ti thể, trong đó ATP được hình thành. Ribosome, plastids (lục lạp) và lưới nội chất thô chịu trách nhiệm tổng hợp protein, ER trơn chịu trách nhiệm tổng hợp lipid và carbohydrate.
Chúng ta hãy xem xét cấu trúc và chức năng của các bào quan một cách chi tiết hơn.
Lõi
Cơ quan này cực kỳ quan trọng vì khi nó bị loại bỏ, các tế bào sẽ ngừng hoạt động và chết.
Nhân có màng kép, trong nhân có nhiều lỗ xốp. Với sự giúp đỡ của chúng, nó liên kết chặt chẽ với lưới nội chất và tế bào chất. Cơ quan này chứa chất nhiễm sắc - nhiễm sắc thể, là một phức hợp của protein và DNA. Do đó, chúng ta có thể nói rằng chính hạt nhân là bào quan chịu trách nhiệm duy trì phần lớn bộ gen.
Phần chất lỏng của hạt nhân được gọi là karyoplasm. Nó chứa các sản phẩm của hoạt động quan trọng của các cấu trúc của nhân. Vùng dày đặc nhất là nucleolus, nơi chứa ribosome, protein phức tạp vàRNA, cũng như kali, magiê, kẽm, sắt và canxi phốt phát. Các nucleolus biến mất trước khi phân chia tế bào và được hình thành trở lại trong giai đoạn cuối của quá trình này.
Lưới nội chất (lưới)
EPS là một bào quan có màng đơn. Nó chiếm một nửa thể tích của tế bào và bao gồm các ống và ống chứa được kết nối với nhau, cũng như với màng tế bào chất và vỏ ngoài của nhân. Màng của organoid này có cấu trúc giống như plasmalemma. Cấu trúc này là nguyên vẹn và không mở vào tế bào chất.
Lưới nội chất trơn và dạng hạt (nhám). Ribosome nằm trên vỏ bên trong của ER dạng hạt, trong đó quá trình tổng hợp protein diễn ra. Không có ribosome trên bề mặt của lưới nội chất trơn, nhưng quá trình tổng hợp carbohydrate và chất béo diễn ra ở đây.
Tất cả các chất được hình thành trong mạng lưới nội chất đều được vận chuyển qua hệ thống ống và ống dẫn đến điểm đến của chúng, nơi chúng được tích lũy và sau đó được sử dụng trong các quá trình sinh hóa khác nhau.
Với khả năng tổng hợp của EPS, mạng lưới thô nằm trong các tế bào có chức năng chính là hình thành protein và lưới trơn nằm trong các tế bào tổng hợp carbohydrate và chất béo. Ngoài ra, các ion canxi tích tụ trong lưới mịn, cần thiết cho hoạt động bình thường của tế bào hoặc toàn bộ cơ thể.
Cũng cần lưu ý rằng ER là nơi hình thành bộ máy Golgi.
Lysosome, chức năng của chúng
Lysosome là bào quan của tế bào,được biểu hiện bằng các túi hình tròn có màng đơn chứa các enzym thủy phân và tiêu hóa (protease, lipase và nuclease). Nội dung của lysosome được đặc trưng bởi một môi trường axit. Các màng của các thành tạo này cách ly chúng với tế bào chất, ngăn cản sự phá hủy các thành phần cấu trúc khác của tế bào. Khi các enzym của lysosome được giải phóng vào tế bào chất, tế bào sẽ tự hủy - tự phân.
Cần lưu ý rằng các enzym chủ yếu được tổng hợp trên một lưới nội chất thô, sau đó chúng di chuyển đến bộ máy Golgi. Tại đây, chúng trải qua quá trình sửa đổi, được đóng gói thành các túi màng và bắt đầu phân tách, trở thành các thành phần độc lập của tế bào - lysosome, là nguyên sinh và thứ cấp.
Lysosome sơ cấp là cấu trúc tách biệt khỏi bộ máy Golgi, trong khi thứ cấp (không bào tiêu hóa) là những cấu trúc hình thành do sự hợp nhất của lysosome sơ cấp và không bào nội bào.
Với cấu trúc và tổ chức này, chúng ta có thể phân biệt các chức năng chính của lysosome:
- tiêu hóa các chất khác nhau bên trong tế bào;
- phá hủy cấu trúc tế bào không cần thiết;
- tham gia vào quá trình tổ chức lại tế bào.
Không bào
Không bào là bào quan hình cầu có màng đơn, là nơi chứa nước và các hợp chất hữu cơ và vô cơ hòa tan trong đó. Bộ máy Golgi và EPS tham gia vào việc hình thành các cấu trúc này.
Trong không bào tế bào động vậtNhỏ bé. Chúng nhỏ và chiếm không quá 5% thể tích. Vai trò chính của chúng là đảm bảo vận chuyển các chất trong tế bào.
Không bào của tế bào thực vật rất lớn và chiếm tới 90% thể tích. Trong một tế bào trưởng thành, chỉ có một không bào, chiếm vị trí trung tâm. Màng của nó được gọi là tonoplast, và chất bên trong của nó được gọi là nhựa tế bào. Chức năng chính của không bào thực vật là đảm bảo sức căng của màng tế bào, tích tụ các hợp chất và chất thải khác nhau của tế bào. Ngoài ra, các bào quan của tế bào thực vật này cung cấp nước cần thiết cho quá trình quang hợp.
Nếu chúng ta nói về thành phần của nhựa tế bào, thì nó bao gồm các chất sau:
- dự trữ - axit hữu cơ, carbohydrate và protein, các axit amin riêng lẻ;
- hợp chất được hình thành trong quá trình hoạt động của tế bào và tích tụ trong chúng (alkaloid, tannin và phenol);
- phytoncides và phytohormones;
- sắc tố, do quả, rễ và cánh hoa có màu tương ứng.
Golgi complex
Cấu trúc của các organoids được gọi là "bộ máy Golgi" khá đơn giản. Trong tế bào thực vật, chúng trông giống như các cơ quan riêng biệt có màng; trong tế bào động vật, chúng được biểu thị bằng các bồn chứa, các ống và túi đệm. Đơn vị cấu trúc của phức hệ Golgi là dictyosome, được thể hiện bằng một chồng 4-6 "bể" và các túi nhỏ tách biệt với chúng và là một hệ thống vận chuyển nội bào, và cũng có thể đóng vai trò như một nguồn lysosome. Số lượng các độc tài có thể thay đổi từ một đến một sốhàng trăm.
Phức hợp Golgi thường nằm gần nhân. Trong tế bào động vật - gần trung tâm tế bào. Chức năng chính của các bào quan này như sau:
- tiết và tích tụ protein, lipid và saccharide;
- sửa đổi các hợp chất hữu cơ xâm nhập vào phức hợp Golgi;
- organoid này là nơi hình thành các lysosome.
Cần lưu ý rằng ER, lysosome, không bào và bộ máy Golgi cùng nhau tạo thành một hệ thống không bào hình ống chia tế bào thành các phần riêng biệt với các chức năng tương ứng. Ngoài ra, hệ thống này đảm bảo thay mới liên tục các màng.
Ti thể là trạm năng lượng của tế bào
Ti thể là bào quan có hai màng có dạng hình que, hình cầu hoặc hình sợi có chức năng tổng hợp ATP. Chúng có bề mặt bên ngoài nhẵn và một lớp màng bên trong với nhiều nếp gấp được gọi là cristae. Cần lưu ý rằng số lượng cristae trong ti thể có thể thay đổi tùy thuộc vào nhu cầu năng lượng của tế bào. Trên màng trong tập trung nhiều phức hợp enzym tổng hợp adenosine triphosphat. Tại đây, năng lượng của các liên kết hóa học được chuyển hóa thành các liên kết vĩ mô của ATP. Ngoài ra, ty thể phá vỡ các axit béo và carbohydrate để giải phóng năng lượng, được tích lũy và sử dụng để tăng trưởng và tổng hợp.
Môi trường bên trong của các bào quan này được gọi là chất nền. Cô ấy làchứa DNA và RNA hình tròn, các ribosome nhỏ. Điều thú vị là, ti thể là bào quan bán tự trị, vì chúng phụ thuộc vào hoạt động của tế bào, nhưng đồng thời chúng có thể duy trì sự độc lập nhất định. Vì vậy, chúng có thể tự tổng hợp protein và enzym, cũng như tự sinh sản.
Người ta tin rằng ty thể phát sinh khi các sinh vật nhân sơ hiếu khí xâm nhập vào tế bào chủ, dẫn đến sự hình thành của một phức hợp cộng sinh cụ thể. Vì vậy, DNA của ty thể có cấu trúc tương tự như DNA của vi khuẩn hiện đại, và quá trình tổng hợp protein ở cả ty thể và vi khuẩn đều bị ức chế bởi cùng một loại kháng sinh.
Plastids - bào quan tế bào thực vật
Plastids là bào quan khá lớn. Chúng chỉ có trong tế bào thực vật và được hình thành từ tiền chất - proplastids, chứa DNA. Các bào quan này đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và được ngăn cách với tế bào chất bằng một màng kép. Ngoài ra, chúng có thể tạo thành một hệ thống có trật tự gồm các màng bên trong.
Plastids có ba loại:
- Lục lạp là plastids có nhiều nhất chịu trách nhiệm quang hợp, tạo ra các hợp chất hữu cơ và oxy tự do. Các cấu trúc này có cấu trúc phức tạp và có khả năng di chuyển trong tế bào chất về phía nguồn sáng. Chất chính có trong lục lạp là chất diệp lục, nhờ đó thực vật có thể sử dụng năng lượng của mặt trời. Cần lưu ý rằng lục lạp, giống như ti thể, là cấu trúc bán tự trị, vì chúng có khả năngphân chia độc lập và tổng hợp các protein của riêng chúng.
- Leucoplasts là plastids không màu biến thành lục lạp khi tiếp xúc với ánh sáng. Các thành phần tế bào này chứa các enzym. Với sự giúp đỡ của chúng, glucose được chuyển đổi và tích lũy dưới dạng các hạt tinh bột. Ở một số loài thực vật, các plastids này có khả năng tích lũy lipid hoặc protein dưới dạng tinh thể và cơ thể vô định hình. Số lượng lớn nhất của bạch cầu tập trung trong các tế bào của cơ quan ngầm của thực vật.
- Chromoplasts là dẫn xuất của hai loại plastids khác. Chúng tạo thành carotenoid (trong quá trình phá hủy chất diệp lục), có màu đỏ, vàng hoặc cam. Tế bào sắc tố là giai đoạn cuối cùng của quá trình biến nạp plastid. Hầu hết chúng có trong trái cây, cánh hoa và lá mùa thu.
Ribosome
Cơ quan nào được gọi là ribosome? Ribosome được gọi là bào quan không màng, bao gồm hai đoạn (tiểu đơn vị nhỏ và lớn). Đường kính của chúng khoảng 20 nm. Chúng được tìm thấy trong tất cả các loại tế bào. Đây là các bào quan của tế bào động thực vật, vi khuẩn. Những cấu trúc này được hình thành trong nhân, sau đó chúng đi vào tế bào chất, nơi chúng được đặt tự do hoặc gắn vào EPS. Tùy thuộc vào tính chất tổng hợp, các ribosome hoạt động đơn lẻ hoặc kết hợp thành phức hợp để tạo thành polyribosome. Trong trường hợp này, các bào quan không có màng này được liên kết bởi một phân tử RNA thông tin.
Ribosome chứa 4 phân tử rRNA tạo nên khung của nó, cũng như các protein khác nhau. Nhiệm vụ chính của organoid này là lắp ráp chuỗi polypeptide, đây là bước đầu tiên trong quá trình tổng hợp protein. Những protein được tạo thành bởi các ribosome của lưới nội chất có thể được sử dụng cho toàn bộ sinh vật. Protein cho nhu cầu của một tế bào riêng lẻ được tổng hợp bởi các ribosome, nằm trong tế bào chất. Cần lưu ý rằng ribosome cũng được tìm thấy trong ti thể và plastids.
Bộ xương tế bào của tế bào
Bộ xương tế bào được hình thành bởi các vi ống và vi sợi. Các vi ống là dạng hình trụ có đường kính 24 nm. Chiều dài của chúng là 100 µm-1 mm. Thành phần chính là một loại protein gọi là tubulin. Nó không có khả năng co lại và có thể bị phá hủy bởi colchicine. Các vi ống nằm trong tế bào chất và thực hiện các chức năng sau:
- tạo ra một khung đàn hồi, nhưng đồng thời chắc chắn, cho phép nó giữ được hình dạng của nó;
- tham gia vào quá trình phân phối các nhiễm sắc thể của tế bào;
- cung cấp chuyển động của các bào quan;
- chứa trong trung tâm tế bào, cũng như trong lông roi và lông mao.
Microfilaments là những sợi nằm dưới màng sinh chất và bao gồm protein actin hoặc myosin. Chúng có thể co lại, dẫn đến sự di chuyển của tế bào chất hoặc sự lồi ra của màng tế bào. Ngoài ra, những thành phần này còn tham gia vào quá trình hình thành sự co thắt trong quá trình phân chia tế bào.
Trung tâm tế bào (centrosome)
Cơ quan này bao gồm 2 nhân trung tâm và nhân trung cầu. Tâm trụ. Các bức tường của nó được hình thành bởi ba vi ống, chúng hợp nhất với nhau thông qua các liên kết chéo. Các tâm cực được sắp xếp thành từng cặp vuông góc với nhau. Cần lưu ý rằng tế bào của thực vật bậc cao thiếu các bào quan này.
Vai trò chính của trung tâm tế bào là đảm bảo sự phân bố đều các nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào. Nó cũng là trung tâm tổ chức của bộ xương tế bào.
Các cơ quan của chuyển động
Các bào quan di chuyển bao gồm lông mao, cũng như lông roi. Đây là những phát triển nhỏ dưới dạng sợi lông. Trùng roi chứa 20 vi ống. Phần đế của nó nằm trong tế bào chất và được gọi là thể đáy. Chiều dài của trùng roi từ 100 µm trở lên. Các roi có kích thước chỉ 10-20 micron được gọi là lông mao. Khi các vi ống trượt, các lông mao và lông roi có thể dao động, gây ra chuyển động của chính tế bào. Tế bào chất có thể chứa các sợi co lại được gọi là myofibrils - đây là những bào quan của tế bào động vật. Myofibrils, theo quy luật, nằm trong myocytes - tế bào mô cơ, cũng như trong tế bào tim. Chúng được tạo thành từ các sợi nhỏ hơn (protofibrils).
Cần lưu ý rằng các bó myofibril bao gồm các sợi tối - đây là các đĩa dị hướng, cũng như các vùng sáng - đây là các đĩa đẳng hướng. Đơn vị cấu trúc của myofibril là sarcomere. Đây là khu vực giữa đĩa dị hướng và đẳng hướng, có các sợi actin và myosin. Khi chúng trượt, sarcomere co lại, dẫn đến chuyển động của toàn bộ sợi cơ. Tạiđiều này sử dụng năng lượng của ATP và các ion canxi.
Nguyên sinh và tinh trùng của động vật di chuyển nhờ sự trợ giúp của trùng roi. Lông mao là cơ quan chuyển động của các lông mao trùng. Ở động vật và con người, chúng bao phủ đường thở và giúp loại bỏ các hạt rắn nhỏ, chẳng hạn như bụi. Ngoài ra, còn có các chân giả cung cấp sự di chuyển của amip và là nguyên tố của nhiều tế bào đơn bào và động vật (ví dụ, bạch cầu).
Hầu hết các loài thực vật không thể di chuyển trong không gian. Các chuyển động của chúng là sự phát triển, chuyển động của lá và những thay đổi trong dòng chảy của tế bào chất.
Kết
Mặc dù có nhiều loại tế bào khác nhau nhưng chúng đều có cấu trúc và tổ chức giống nhau. Cấu trúc và chức năng của các bào quan được đặc trưng bởi các tính chất giống hệt nhau, đảm bảo hoạt động bình thường của cả một tế bào và toàn bộ sinh vật.
Mẫu này có thể được thể hiện như sau.
Bảng "Các chất hữu cơ của tế bào nhân thực"
Organoid |
Tế bào thực vật |
Chuồng thú |
Chức năng chính |
| cốt | là | là | lưu trữ DNA, phiên mã RNA và tổng hợp protein |
| lưới nội chất | là | là | tổng hợp protein, lipid và carbohydrate, tích tụ các ion canxi, hình thành phức hợp Golgi |
| ti thể | là | là | tổng hợp ATP, các enzym và protein riêng |
| plastids | là | không | tham gia quang hợp, tích tụ tinh bột, lipid, protein, carotenoid |
| ribosome | là | là | tập hợp chuỗi polypeptide (tổng hợp protein) |
| vi ống và vi sợi | là | là | cho phép tế bào duy trì một hình dạng nhất định, là một phần không thể thiếu của trung tâm tế bào, lông mao và lông roi, cung cấp chuyển động của các bào quan |
| lysosomes | là | là | tiêu hóa các chất bên trong tế bào, phá hủy các cấu trúc không cần thiết của nó, tham gia vào quá trình tổ chức lại tế bào, gây ra quá trình tự phân |
| không bào trung tâm lớn | là | không | cung cấp độ căng của màng tế bào, tích tụ các chất dinh dưỡng và chất thải của tế bào, phytoncides và phytohormone, cũng như các sắc tố, là một bể chứa nước |
| Golgi complex | là | là | tiết ra và tích tụ protein, lipid và carbohydrate, điều chỉnh các chất dinh dưỡng đi vào tế bào,chịu trách nhiệm cho sự hình thành của lysosome |
| trung tâm ô | có, ngoại trừ thực vật bậc cao | là | là trung tâm của tổ chức tế bào, đảm bảo sự phân kỳ đồng đều của các nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào |
| myofibrils | không | là | đảm bảo co cơ |
Nếu chúng ta đưa ra kết luận, chúng ta có thể nói rằng có sự khác biệt nhỏ giữa tế bào động vật và tế bào thực vật. Đồng thời, đặc điểm chức năng và cấu trúc của các bào quan (bảng trên khẳng định điều này) có nguyên tắc tổ chức chung. Tế bào hoạt động như một hệ thống hài hòa và toàn vẹn. Đồng thời, các chức năng của các bào quan được kết nối với nhau nhằm mục đích vận hành và duy trì hoạt động quan trọng của tế bào một cách tối ưu.
