Tế bào nhân thực có kích thước lớn và có cấu tạo phức tạp. Tế bào nhân thực đã có nhân chính thức với màng nhân ngăn cách chất nhân và tế bào chất, bộ khung xương tế bào cùng với hệ thống nội màng và hàng loạt các bào quan có màng bao bọc. Ngoài các đặc điểm chung, các loài sinh vật nhân thực khác nhau cũng có tế bào với các đặc điểm cấu trúc thích nghi riêng như tế bào thực vật và tế bào động vật ở hình 8.1.

Tế bào nhân thực đã có nhân chính thức với màng nhân, hạch nhân và chất nhiễm sắc.

a. Nhân – trung tâm thông tin của tế bào

Nhân tế bào là cấu trúc lớn nhất có màng bao bọc. Mỗi tế bào nhân thực thường chỉ có một nhân. Tuy nhiên, ở một số tế bào nấm và sinh vật khác, mỗi tế bào có thể có một vài nhận. Phần lớn nhân tế bào có dạng hình cầu, với đường kính khoảng 5 km và được bao bọc bởi lớp kép phospholipid và protein. Trên màng nhân có rất nhiều lỗ nhỏ đảm bảo cho các chất có thể ra vào nhân (H8.2).

Hình 8.2. Cấu trúc nhân tế bào

Trong nhân có chất nhiễm sắc chứa DNA. Những thông tin trên DNA sẽ được phiên mã thành các phân tử RNA và được đưa ra khỏi nhân để tham gia tổng hợp protein – phân tử giữ chức năng cấu trúc và vận hành các hoạt động sống của tế bào.

Nhân là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào.

 

b. Ribosome – “nhà máy” tổng hợp protein của tế bào

Ribosome là bào quan không có màng bao bọc, có dạng hình cầu, đường kinh khoảng 150 Á. Thành phần hóa học của ribosome gồm rRNA (khoảng 80 % – 90 %) và protein. Mỗi ribosome được tạo bởi hai tiểu đơn vị có kích thước khác nhau: tiểu đơn vị lớn và tiểu đơn vị nhỏ (H 8.3).

Hình 8.3. Cấu tạo ribosome

Ribosome là bảo quan không có màng bọc, giữ chức năng tổng hợp protein.

 

c. Lưới nội chất – “bến cảng” và “nhà máy” tổng hợp sinh học

– Lưới nội chất là một hệ thống gồm các ống và các túi dẹp chứa dịch nối thông nhau thành một mạng lưới, gồm lưới nội chất hạt và lưới nội chất trơn.

+ Lưới nội chất hạt gồm hệ thống các đường ống tạo nên bởi lớp kép phospholipid, một đầu liên kết với màng nhân, đầu kia liên kết với lưới nội chất trơn (H 8.4).

Hình 8.4. Cấu trúc lưới nội chất

– Lưới nội chất trơn là hệ thống màng dạng ống dẹp thông với lưới nội chất hạt, có ít hoặc không có ribosome. Lưới nội chất trơn chứa các enzymẹ tham gia tổng hợp nhiều loại lipid, chuyển hoá đường, khử độc và là kho dự trữ Ca” để thực hiện nhiều chức năng khác nhau như co cơ và truyền tin tế bào,.. 

– Hệ thống lưới nội chất gồm các ống và các túi dẹp chứa dịch nối thông nhau thành một mạng lưới, gồm lưới nội chất hạt và lưới nội chất trơn. – Lưới nội chất trơn là nơi tổng hợp nhiều loại lipid, chuyển hóa đường, khử độc. – Lưới nội chất hạt có các hạt ribosome, là nơi tổng hợp protein.

 

d. Bộ máy Golgi – nơi phân loại, đóng gói và phân phối sản phẩm của tế bào

Hình 8.5. Cấu trúc bộ máy golgi

Bộ máy Golgi gồm các túi dẹp năm song song nhưng tách rời nhau, là nơi chế biến, lắp ráp, đóng gói và phân phối các sản phẩm của tế bảo.

 

e. Lysosome – “nhà máy” tái chế rác thải và chế biến thức ăn của tế bào

Lysosome là bào quan dạng túi có màng đơn, chứa các loại enzyme thủy phân protein, nucleic acid, carbohydrate, lipid, các bào quan và thậm chí cả các tế bào cần thay thế. Lysosome được hình thành từ bộ máy Golgi và có ở các tế bào động vật. Những tế bào bị tổn thương, các tế bào và bào quan quá hạn sử dụng được enzyme của lysosome phần giải, lấy những gì có thể tái sử dụng, còn chất thải được xuất ra ngoài tế bào. Lysosome không chỉ làm nhiệm vụ tái thức chế mà còn hỗ trợ tế bào tiêu hóa thức ăn theo con đường thực bào.

Hình 8.6. Cấu trúc của lysosome

Lysosome là túi màng đơn có chức năng phân hủy các chất, các bào quan, các tế bào già và hỗ trợ tế bào tiêu hóa thức ăn theo con đường thực bào.

 

f. Không bào – “túi bảo dưỡng” đa năng của tế bào

– Ở tế bào thực vật, không bào là bảo quan có một lớp màng bao bọc. Không bào lớn nằm giữa tế bào được gọi là không bào trung tâm (H 8.7a) giúp điều hòa áp suất thẩm thấu trong tế bào. Các không bảo thường được bắt nguồn từ lưới nội chất và bộ máy Golgi.

– Một số loài động vật nguyên sinh như trùng giày có các không bào co bóp làm nhiệm vụ như những chiếc bơm, bơm nước ra khỏi tế bào khi tế bào bị hấp thụ quá nhiều nước không bào tiêu hóa chứa các enzyme giúp chúng tiêu hóa thức ăn (H 8.7b)

Hình 8.7. Không bào trung tâm trong tế bào thực vật (a), và các không bào trong tế bào trùng giày (b)

Không bào là bào quan có màng đơn, chỉ có ở tế bào thực vật và một số động vật nguyên sinh, giữ nhiều chức năng khác nhau tuỳ loại tế bào

 

g. Peroxysome – bào quan giải độc và chuyển hoá lipid

– Peroxysome là bảo quan có dạng hình cầu, được bao bọc bởi một màng đơn mỏng, thường nằm gần lưới nội chất. Tuy nhiên, peroxysome không có nguồn gốc từ hệ thống màng nội bào. Vì chứa enzyme phân giải H₂O₂ (peroxide) nên bào quan này có tên là peroxysome. 

– Ở thực vật, một loại peroxysome đặc biệt gọi là glioxysome, chứa enzyme xúc tác cho bao thành acer) – CoA chất này ở phản ứng phân tách các acid béo thành acetyl – CoA, chất này được đưa đến ti thể tham gia vào quá trình hô hấp tế bào.

Peroxysome có dạng hình cầu được bao bọc bởi màng đơn giữ chức năng phân giải H2O2 và chuyển hóa lipid.

 

h. Ti thể – “nhà máy điện” của tế bào

Ti thể là một loại bào quan có màng kép. Lớp màng ngoài trơn nhẵn, màng trong gấp nếp hình răng lược tạo nhiều mào (crista) ngăn ti thể thành hai khoang. Khoang ngoài là khoảng không gian giữa hai màng chứa ion H⁺ có vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp ATP. Khoang trong là chất nền chứa nhiều loại enzyme tham gia vào quá trình hô hấp tế bào. Màng trong chứa các phức hệ enzyme tham gia tổng hợp ATP. Ngoài ra, trong chất nền còn chứa nhiều phân tử DNA nhỏ, dạng vòng và ribosome. Do đó, ti thể có khả năng tự nhân đôi và tổng hợp protein cho riêng mình.

Hình 8.8. Cấu trúc của ti thể

Ti thể có 2 lớp màng bao bọc, chứa DNA và ribosome. Ti thể tổng hợp ATP cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào.

 

k. Lục lạp – bào quan hấp thụ năng lượng ánh sáng

– Lục lạp thường có hình bầu dục. Mỗi tế bào thường có nhiều lục lạp. Lớp màng ngoài của lục lạp tạo khoảng không hẹp với lớp màng trong, màng trong không gấp khúc. Bên trong lục lạp có thêm một hệ thống mảng ở dạng các túi dẹp, được gọi là thylakoid. Trên bề mặt của mảng thylakoid chứa chất diệp lục cùng các enzyme và protein tham gia vào quá trình quang hợp (H 8.9a).

– Các túi này xếp chồng và nối thông với nhau bằng các phiến màng tạo nên cấu trúc được gọi là granum. Mỗi lục lạp có nhiều granum. Bao quanh các granum là vật chất dạng lỏng được gọi là chất nền (stroma). Stroma chứa hệ enzyme tham gia vào quá trình cố định CO₂ trong quang hợp, ngoài ra, còn chứa nhiều phân tử DNA dạng vòng và ribosome.

– Giống như ti thể, lục lạp cũng có khả năng tự nhân đôi và một số gene của chúng tổng hợp được các protein tham gia vào quá trình quang hợp. Ở tế bào thực vật, lục lạp và ti thể có mối quan hệ mật thiết với nhau trong quá trình chuyển hoá nội bào (H8.9b).

Hình 8.9. Cấu trúc lục lạp (a) và mối quan hệ giữa lục lạp và ti thể (b)

Lục lạp có 2 lớp màng bao bọc, chứa DNA và ribosome. Lục lạp tổng hợp ATP cung cấp cho tổng hợp chất hữu cơ.

 

l. Tế bào chất và bộ khung xương tế bào

– Tế bào chất

Tế bào chất gồm bào tương, các bào quan và bộ khung tế bào, là nơi diễn ra các hoạt động sống của tế bào.

 

– Bộ khung xương tế bào

Khung xương tế bào được tạo thành từ các vi ống, vi sợi và sợi trung gian, giúp nâng đỡ, duy trì hình dạng tế bào, neo giữ bào quan và các enzyme,…

8.10. Bộ khung xương tế bào

– Trung thể

Trung thể là nơi lắp ráp và tổ chức của các vị ống trong tế bào động vật. Trung thể gồm hai trung tử năm vuông góc với nhau. Trung tử gồm nhiều bộ ba vi ống xếp thành vòng. Trung thể là bảo quan hình thành nên thoi phân bào giúp NST di chuyển khi tế bào phân chia. Tế bào thực vật và nấm không có trung thể nhưng vẫn có tổ chức vi ống tạo thoi phân bào.

m. Cấu trúc và chức năng của màng tế bào

– Cấu trúc: Năm 1972, hai nhà khoa học là Seymour Jonathan Singer và Garth Nicolson đã đưa ra mô hình cấu trúc màng tế bào được gọi là mô hình khảm lỏng (khảm động). Theo mô hình này, màng tế bào được cấu tạo từ thành phần chính là lớp kép phospholipid và các loại protein (H8.11).

Hình 8.11. Mô hình màng tế bào với cấu trúc khảm động

– Chức năng: Màng tế bào có chức năng quan trọng trong việc duy trì sự sống ở cấp độ tế bào.

Hình 8.12. Một số chức năng của protein màng tế bào

– Màng tế bào được cấu tạo từ hai thành phần chính là lớp kép phospholipid và protein theo mô hình cấu trúc khảm động. – Màng tế bào có chức năng kiểm soát sự trao đổi chất và truyền tin. Ở tế bào động vật, màng tế bào định hình và bảo vệ tế bào.

 

n. Thành tế bào

Thành tế bào thực vật được cấu tạo từ các phân tử cellulose tạo nên các sợi vững chắc, được gia cố thêm bởi nhiều chất khác như lignin do tế bào tiết ra (H 8.13). Thành tế bào của nấm được cấu tạo từ chitin. Thành tế bào có chức năng bảo vệ, định hình tế bào.

Hình 8.13. Cấu trúc thành tế bào thực vật

– Thành tế bào thực vật được cấu tạo từ cellulose giữ chức năng chủ yếu là định hình và bảo vệ tế bào. – Nhiều tế bào động vật có các roi và lông giúp chúng có thể di chuyền, truyền tin và thực hiện các chức năng khác nhau.

 

p. Chất nền ngoại bào và các mối nối giữa các tế bào

– Chất nền ngoại bào

Các tế bào động vật tiết ra các chất cấu tạo nên cấu trúc ở phía bên ngoài tế bào được gọi là chất nền ngoại bào. Đây là cấu trúc phức tạp gồm các phần tử proteoglycan (được hình thành từ các phân tử protein liên kết với carbohydate) kết hợp với các sợi collagen tạo nên một mạng lưới bao quanh bên ngoài tế bào. Hệ thống này lại được nối với bộ khung xương trong tế bào qua protein màng là integrin. Thông qua sự kết nối này. chất nền ngoại bào có thể điều khiển sự hoạt động của các gene bên trong tế bào, nhờ đó các tế bào trong cùng một mô có thể phối hợp các hoạt động với nhau (H 8,15).

Hình 8.15. Cấu trúc chất nền ngoại bào

Bên ngoài tế bào của các động vật đa bào còn có chất nền ngoại bào, một cấu trúc phức tạp có khả năng điều hoà hoạt động của các gene bên trong tế bào, điều phối các hoạt động của các tế bào trong cùng một mô.

 

– Mối nỗi giữa các tế bào

Các tế bào ở cơ thể đa bào kết nối với nhau thành các mô nhờ các loại mối nối khác nhau tuỷ theo chức năng của chúng.

– Mối nối kín: Các tế bào được ghép sát với nhau bằng các loại protein đặc biệt khiến cho các chất không thể lọt được khe hở giữa các tế bào.

– Mối nối hở hay còn gọi là mối nối truyền tin, nhờ có mối nối này các tế bào của mô được ghép với nhau bằng các cấu trúc tạo nên các kênh cho phép các tế bào truyền cho nhau những chất nhất định (H 8.16a). Các tế bào thực vật được ghép nối với nhau bằng mối nối được gọi là cầu sinh chất. Cầu sinh chất cho phép các tế bào liên thông với nhau, nhờ đó tế bào có thể chuyển đổi các chất cho nhau (H 8.16b).

Hình 8.16. Bộ phận kết nối các tế bào động vật (a) và tế bảo thực vật (b)

Các tế bào trong một mô có thể kết nối với nhau bằng các mối nối kín hoặc hở.