CẤU TRÚC CỦA TẾ BÀO - Vietsciences

Cơ thể sinh vật được cấu tạo bởi những đơn vị cơ bản được gọi là tế bào.Cơ thể con người được cấu tạo bởi hàng ngàn tỉ tế bào.Trẻ sơ sinh có khoảng 2.000 tỉ tế bào, người trưởng thành có khoảng 100.000 tỉ tế bào; có khoảng 30 tỉ tế bào trong não, 20 tỉ tế bào hồng cầu trong máu và có khoảng 200 loại tế bào chuyên hóa khác nhau.Trong khi đó vi khuẩn và các vi sinh vật, cơ thể chỉ là một tế bào.Hầu hết tế bào không thấy được bằng mắt trần nên những hiểu biết về tế bào tùy thuộc vào trình độ phát triển của kính hiển vi.Vào các năm 50, các nhà sinh vật học mới biết có 5 hay 6 bào quan hiện diện bên trong tế bào, nhưng hiện nay với kính hiển vi điện tử người ta đã quan sát được ở mức siêu cơ cấu của rất nhiều bào quan hiện diện trong tế bào.

I. ÐẠI CƯƠNG VỀ TẾ BÀO

1. Lược sử phát hiện tế bào

Hầu hết các tế bào đều có kích thước rất nhỏ nên mắt trần không thể quan sát được, do đó lược sử phát hiện tế bào gần như là lịch sử phát minh ra kính hiển vi.Galileo (1564 - 1642) chế tạo ra viễn vọng kính để quan sát bầu trời, tình cờ khám phá ra những vật rất nhỏ khi quan sát bằng cách lật ngược đầu kính lại.

Antoni Van Leeuwenhoek (1632 - 1723) người Hà Lan, do yêu cầu kiểm tra tơ lụa, ông mài các thấu kính để quan sát chất lượng của vải, nhờ đó quan sát được những vật li ti quanh môi trường sống và khám phá ra sự hiện diện của thế giới vi sinh vật.

Robert Hooke (1635 - 1703) người Anh, lần đầu tiên mô tả các lỗ nhỏ có vách bao bọc của miếng bấc (nút bần) cắt ngang dưới kính hiển vi năm 1665 và Hooke dùng thuật ngữ tế bào (cellula có nghĩa là phòng, buồng nhỏ, vì ý nghĩa lịch sử từ này vẫn còn được dùng cho đến ngày nay) để chỉ các lỗ đó.

2. Thuyết tế bào

Mãi đến thế kỷ 19 khái niệm sinh vật có cấu tạo tế bào của Hooke mới được sống dậy từ nhiều công trình nghiên cứu, đặc biệt hai công trình của hai người Ðức: nhà thực vật học Matthias Jakob Schleiden (1838) và nhà động vật học Theodor Schwann (1839).Hai ông đã hệ thống hóa quan điểm thành thuyết tế bào Tất cả các sinh vật do một hay nhiều tế bào tạo thành, nói một cách khác, Tế bào là đơn vị cấu tạo sống cơ bản của tất cả sinh vật.Ðến năm 1858 thuyết tế bào được mở rộng thêm do một bác sĩ người Ðức (Rudolph Virchow): Tế bào do tế bào có trước sinh ra.Quan điểm (mở rộng tế bào) của Virchow sau đó được Louis Pasteur (1862) thuyết phục các nhà khoa học đồng thời bằng hàng loạt thí nghiệm chứng minh.Như vậy có thể tóm tắt thuyết tế bào như sau: Tế bào là đơn vị cấu tạo sống cơ bản của tất cả sinh vật, tế bào do tế bào có trước sinh ra.

3. Hình dạng và kích thước tế bào

a. Hình dạng

Hình dạng của tế bào rất biến thiên và tùy thuộc rất nhiều vào tế bào là một sinh vật đơn bào hay tế bào đã chuyên hóa để giữ một nhiệm vụ nào đó trong cơ thể sinh vật đa bào.Từ những dạng đơn giản như hình cầu, hình trứng, hình que có thể gặp ở các sinh vật đơn bào đến những hình dạng phức tạp như các tế bào hình sao ở mô thực vật, hay các tế bào thần kinh ở động vật cấp cao... Ðặc biệt ở các sinh vật đơn bào hình dạng có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống của chúng.Thí dụ, vi khuẩn hình cầu có thể chịu đựng được sự khô hạn giỏi vì diện tích tiếp xúc với môi trường bên ngoài ít do đó giữ được nước dù môi trường sống rất khô.Ngược lại vi khuẩn hình que dài có diện tích tiếp xúc cho mỗi đơn vị thể tích với môi trường bên ngoài lớn hơn nên có thể tồn tại dễ dàng trong môi trường có nồng độ thức ăn không cao.

b. Kích thước

Kích thước của tế bào cũng rất biến thiên theo loại tế bào.Nói chung, thường tế bào rất nhỏ và phải dùng kính hiển vi mới quan sát được.Vi khuẩn có lẻ là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ nhất.Thí dụ, vi khuẩn Dialister pneumosintes có kích thước rất nhỏ 0,5 x 0,5 x 1,5 (m trong khi trứng của chim đà điểu là tế bào có đường kính đến 20 cm, hay tế bào thần kinh có đường kính nhỏ nhưng có thể dài đến 90 - 120 cm.Trung bình thì đường kính biến thiên trong khoảng từ 0,5 đến 40 (m).

Thật ra độ lớn nhỏ của tế bào không quan trọng mà tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích tế bào mới có ảnh hưởng lớn đến đời sống của một tế bào.Tế bào lấy thức ăn, oxy từ môi trường chung quanh và thải chất cặn bả ra bên ngoài tế bào.Các vật liệu này đều phải di chuyển xuyên qua bề mặt của tế bào.Khi tế bào gia tăng kích thước, thể tích tăng gấp nhiều lần so với sự gia tăng của diện tích (ở hình cầu, thể tích tăng theo lủy thừa bậc ba trong khi diện tích tăng theo lủy thừa bậc hai).Do đó, khi tế bào càng lớn lên thì sự trao đổi qua bề mặt tế bào càng khó khăn hơn

4. Phân loại tế bào

Dựa trên đặc điểm cấu trúc của tế bào có thể phân chia tế bào của sinh vật ra làm hai nhóm: tế bào sơ hạch và tế bào chân hạch.

* Tế bào sơ hạch là loại tế bào không có màng nhân.ADN có kiến trúc xoắn vòng kín.Không có các bào quan có màng.Các tế bào này gặp ở các sinh vật thuộcgiới sinh vật sơ hạch: Archaebacteria và Eubacteria.

* Tế bào chân hạch là loại tế bào có nhân với màng nhân bao quanh, và nhiều loại bào quan có màng bao.Các tế bào này gặp ở các sinh vật thuộc các giới Protista, Nấm, Thực vật và Ðộng vật.

II. CẤU TRÚC CỦA TẾ BÀO CHÂN HẠCH (Hình 1 và 2)

1. Màng tế bào

Tế bào được một màng bao bọc gọi là màng tế bào, bên trong màng là chất nguyên sinh (protoplasm), gồm tế bào chất (cytoplasm), nhân và các bào quan (organelle) khác (Cấu trúc của màng sẽ được đề cập trong chương 2).

2. Các bào quan

a. Mạng nội chất (endoplasmic reticulum: ER)

Mạng nội chất được phát hiện vào năm 1945 dưới kính hiển vi tương phản pha (phase-contrast microscope).Mạng nội chất hiện diện ở tất cả tế bào chân hạch.Kính hiển vi điện tử cho thấy mạng nội chất nối liền với màng ngoài của nhân ở một số vị trí.

Mạng nội chất giống như một hệ thống ống và túi, tròn hay dẹp, thông thương với nhau và có màng bao quanh (cisternae).Khoảng giữa hai màng của túi, ống được gọi là khoang (lumen).Ở hầu hết tế bào, mặt ngoài của mạng nội chất có các ribô thể gắn vào, khi đó nó được gọi là mạng nội chất sần (RER), nơi không có các ribô thể được gọi là mạng nội chất láng (SER) (Hình 3a và 3b).